教案 数控铣3 编程Word下载.docx
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教学重点
直线及圆弧编程指令的应用
教学难点
直线及圆弧编程指令应用中的注意事项
学情分析
教学设计
利用多媒体与仿真软件教学,采用任务驱动和小组学习法,教学做合一等教学方法来调动学生主体积极性,并学会交流协作、检查和评价,掌握职业活动中的实际工作过程和工作方法。
课外作业
教材项目自测题二部分
教学反思
教学过程组织
教学内容
2.1、程序的基本结构
一个完整的加工程序是由若干程序段组成,而每个程序段是由一个或若干个指令字组成。
指令字代表某一信息单元,每个指令字又由字母、数字、符号组成。
如:
O1234;
程序编号
N1G90G54G00X0Y0;
程序段
……
N12G00Z100.0;
N13M05;
程序段
N14M30程序结束
2.2、坐标系
在编程中,为使编程方便,一律假定工件固定不动,刀具运动的坐标系来进行编程。
数控机床的坐标系是采用右手直角笛卡儿坐标系,如图(4-1)所示。
图(4-1)笛卡儿坐标系
Z坐标定义为平行机床主轴的坐标轴,其正方向规定为从工件台到刀具夹持的方向,即刀具远离工件的运动方向。
X坐标为水平的、垂直于工件装夹平面的坐标轴,其正向一般规定为操作人员面向机床时右侧为正X方向。
Y坐标垂直于X、Z坐标轴,其正方向则根据X和Z轴按右手法则来确定。
2.3、坐标原点
1、机械原点又称机床原点,是机械坐标系的原点,它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处,是机床制造商设置在机床上的一个物理位置,其作用是使数控机床与控制系统同步,建立测量机床运动坐标的起始点。
2、编程原点又称程序原点,是编程人员以工件图样上的某点为工件坐标系的原点,即工件坐标系的原点。
一般对于数控铣床用G54~G59来设置编程原点。
2.4常用编程指令代码
在数控编程中,有的编程指令是不常用的,有的只适用于某些特殊的数控机床。
这里只要介绍一些常用的编程指令,对于不常用的编程指令,请参考使用的数控机床编程手册。
1、准备功能指令(G指令)
准备功能指令由字符G和其后的1~3位数字组成,其主要功能是指定机床的运动方式,为数控系统的插补运算作准备。
G指令的有关规定和含义见表4-1。
表4-1G代码的说明
G代码
功能
G00
定位(快速进给)
G43
取消刀具长度补偿
G01
直线插补(切削进给)
G44
刀具长度正偏置(刀具延长)
G02
圆弧插补(顺时针)
G49
刀具长度负偏置(刀具缩短)
G03
圆弧插补(逆时针)
G54—G59
工作坐标系
G17
XY平面选择
G80
固定循环取消
G18
ZX平面选择
G81
钻孔固定循环
G19
YZ平面选择
G83
深孔钻孔固定循环
G40
取消刀具半径补偿
G90
绝对坐标编程方式
G41
刀具半径左补偿
G91
相对坐标编程方式
G42
刀具半径右补偿
注:
以上G代码均为模态指令(或续效指令),一经程序段中指定,便一直有效,直到以后程序段中出现同组另一指令(G指令)或被其它指令取消(M指令)时才失效,否则保留作用继续有效,而且在以后的程序中使用时可省略不写。
2、辅助功能指令(M指令)
辅助功能指令由字母M和其后的两位数字组成,主要用于完成加工操作时的辅助动作。
常用的M指令见表4-2。
表4-2M代码的说明
M代码
说明
M00
程序停止
非模态
M08
冷却液开
模态
M01
选择程序停止
M09
冷却液关
M02
程序结束
M30
程序结束并返回
M03
主轴顺时针旋转
M98
调用子程序
M04
主轴逆时针旋转
M99
子程序取消
M05
主轴停止
2.5常用编程指令介绍
1、绝对坐标和相对坐标指令(G90G91)
表示运动轴的移动方式。
使用绝对坐标指令(G90)编程时,程序段中的尺寸数字为绝对坐标值,即刀具所有轨迹点的坐标值,均以程序原点为基准。
相对坐标指令(G91)编程时,程序段中的尺寸数字为增量坐标值,即刀具当前点的坐标值,是以前一点坐标为基准而得。
使用格式为:
XYZ;
例:
如图(4-2)所示,表示刀具从A点移动到B点,用以上两种方式编程分别如下:
G90X10.0Y40.0;
G91X-30.0Y30.0;
图(4-2)
在选用编程方式时,应根据具体情况加以选用,同样的路径选用不同的方式其编制的程序有很大区别。
一般绝对坐标适合在所有目标点相对程序原点的位置都十分正确的情况下使用,反之,采用相对坐标编程。
需要注意的是:
在编制程序时,在程序数控指令开始的时候,必须指明编程方式,缺省为G90。
2.工作坐标系的选取指令(G54~G59)
一般数控机床可以预先设置6个(G54~G59)工作坐标系,这些工作坐标系储器在机床的存储器内,都以机械原点为参考点,分别以各自坐标轴与机械原点的偏移量来表示,如图(4-3)所示。
在程序中可以选用工作坐标系中的其中一个或多个。
注意:
这是一组模态指令,没有缺省方式。
若程序中没有给出工作坐标系,则数控系统默认缺省程序原点为机械原点。
图(4-3)
图(4-4)
3.坐标平面的选择(G17G18G19)
G17、G18、G19分别指定零件进行XY、ZX、YZ平面上的加工,如图(4-4)所示。
这些指令在进行圆弧插补、二维刀具半径补偿必须使用。
这是一组模态指令,缺省为G17。
4.快速定位(G00或G0)
刀具以系统预先设定的速度以点位控制方式从当前所在位置快速移动到指令给出的目标位置。
只能用于快速定位,不能用于切削加工,进给速度F对G00指令无效。
该指令常使用在程序开头和结束处,刀具远离工件时,快速接近工件,程序结束时,刀具快速离开工件。
G00XYZ;
例如:
G90G00X0Y0Z100.0;
/*使刀具以绝对编程方式快速定位到(0,0,100)的位置。
由于刀具的快速定位运动,一般不直接使用G90G00X0Y0Z100.0的方式,避免刀具在安全高度以下首先在XY平面内快速运动而与工件或夹具发生碰撞。
一般用法:
G90G00Z100.0;
/*刀具首先快速移到Z=100.0mm高度的位置
X0.Y0.;
/*刀具接着快速定位到工件原点的上方
G00指令一般在需要将主轴和刀具快速移动时使用,可以同时控制1~3轴,即可在X或Y轴方向移动,也可以在空间作三轴联动快速移动。
而刀具的移动速度又数控系统内部参数设定,在数控机床出厂前已设置完毕,一般在5000~10000mm/min。
5.直线插补指令(G01或G1)
刀具作两点间的直线运动加工时使用该指令,G01表示刀具从当前位置开始以给定的切削速度F,沿直线移动指令给出的目标位置。
使用格式:
G01XYZF;
如图(4-4)所示。
G01X10.0Y50.0F100;
/*刀具在(50,10)位置以100mm/min的进给速度沿直线运动到(10,50)的位置。
G01、F指令均为模态指令,有继承性,即如果上一段程序为G01,则本程序可以省略不写。
X、Y、Z为终点坐标值也同样具有继承性,即如果本程序段的X(或Y或Z)的坐标值与上一程序段的X(或Y或Z)坐标值相同,则本程序段可以不写X(或Y或Z)坐标。
F为进给速度,单位为mm/min,同样具有继承性。
(1)G01与坐标平面的选择无关;
(2)切削加工时,一般要求进给速度恒定,因此,在一个稳定的切削加工工程中,往往只在程序开头的某个插补(直线插补或圆弧插补)程序段写出F值。
已知待加工工件轮廓如图(4-5)所示,加工路径为A→B→C→D→E→F→G→H→A,要求铣削深度为
。
分别采用绝对、相对坐标编程,其程序为:
图(4-5)
绝对坐标编程:
O1;
G90G17G54G00Z100.0S1000M03;
X0.Y0.;
X40.0Y40.0;
Z5.0;
G01Z-10.0F100;
Y60.0F120;
X30.0;
X40.0Y90.0;
X80.0;
X90.0Y60.0;
Y40.0;
X40.0;
G00Z100.;
M05;
M30;
相对坐标编程:
O2;
X0Y0;
G91X40.Y40.;
Z-95.0;
G01Z-15.0F100;
Y20.0;
X-10.0;
X10.0Y30.0;
X10.0Y-30.0;
Y-20.0;
X-40.0;
G00Z110.0;
X-40.0Y-40.0;
6.圆弧插补指令(G02、G03或G2、G3)
刀具在各坐标平面以一定的进给速度进行圆弧插补运动,从当前位置(圆弧的起点),沿圆弧移动到指令给出的目标位置,切削出圆弧轮廓。
G02为顺时针圆弧插补指令,G03为逆时针插补指令。
刀具在进行圆弧插补时必须规定所在平面(即G17~G19),再确定回转方向,如图(4-6)所示,沿圆弧所在平面(如XY平面)的另一坐标轴的负方向(-Z)看去,顺时针方向为G02指令,逆时针方向为G03指令。
图(4-6)圆弧顺逆方向
一般用法:
G02和G03为模态指令,有继承性,继承方法与G01相同。
注意:
G02和G03与坐标平面的选择有关。
XY
F;
XZ
YZ
格式中:
(1)X、Y、Z表示圆弧终点坐标,可以用绝对方式编程,也可以用相对坐标编
程,由G90或G91指,使用G91指令时是圆弧终点相对于起点的坐标;
(2)R表示圆弧半径;
(3)I、J、K分别为圆弧的起点到圆心的X、Y、Z轴方向的增矢量,见图(4-7)所示。
图(4-7)
使用G02或G03指令两种格式的区别:
(1)当圆弧角小于等于
时,圆弧半径R为正值,反之,R为负值;
(2)以圆弧始点到圆心坐标的增矢量(I、J、K)来表示,适合任何的圆弧角使用,得到的圆弧是唯一的。
(3)切削整圆时,为了编程方便采用(I、J、K、)格式编程,不使用圆弧半径R格式。
例1:
如图(4-8),A点为始点,B点为终点,数控程序如下:
图(4-8)圆弧插补
O1;
G90G54G02I50.0J0.F100;
G03X-50.0Y40.0I-50.0J0;
X-25.0Y25.0I0.J-25.0;
M30;
或:
G90G54G02I50.0J0F100;
G03X-50.0Y40.0R50.0;
X-25.0Y25.0R-50.0;
例2:
图(4-9)所示为半径等于50的球面,其球心位于坐标原点O,刀心轨迹为A→B→C→A,程序为:
G90G54G17G03X0.Y50.0I-50.0J0.F100;
G19G91G03Y-50.0Z50.0J-50.0K0.;
G18G03X50.0Z-50.0I0.K-50.0;
图(4-9)
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