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1、任务3.2 平面直槽的编程与加工一、【学习目标】1、 知识目标l 掌握G53、G54G59、G92、G90、G91、G00、G01指令的功能与使用；l 初步掌握简单程序的编写；2、 技能目标l 能够实际操作试切法对刀；l 能够正确的建立工件坐标系l 会操作机床空运行和进行单段加工。二、【任务导入】完成如图3-21所示板类零件表面字母加工，材料：硬铝2A12，毛坯尺寸10010020，单件生产。图3-21 零件图三、【任务分析】该零件结构简单，只需在零件的上表面加工两个深为3mm的英文字母“A”和“Z”，且都为直线插补路径，加工部位无特殊的精度要求。四、【知识学习】本任务包含绝对值相对值坐标指令
2、，加工坐标系选择指令，点定位指令和直线插补指令等指令命令的学习。1、编程指令（1）绝对值坐标指令G90和增量值坐标指令G911）指令功能 数控铣床有两种方法指定刀具的位置，即绝对值指令G90和增量值指令G91。G90指令是按绝对值方式设定刀具位置，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z、都是以编程原点为基准来计算。G91指令是增量值方式设定刀具位置，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z、都是以前一点为基准来计算，再根据终点相对于前一点的方向来判断正负，与坐标轴正方向一致取正值，相反取负值。2）指令格式绝对坐标指令代码：G90增量坐标指令代码：G913) 指令说明对于这两个指令，需要说明以下三点：机床通电
3、时，系统处于G90状态，以后G91和G90可以相互取代。编程时注意G90和G91模式间的转换。FANUC系统中还可以用U、V、W表示相对坐标，X、Y、Z表示绝对坐标且可以绝对和相对坐标混和编程，但使用G90和G91时无混合编程。4）参考程序如图3-25所示，已知刀具中心轨迹为“ABC”,使用绝对坐标方式G90编程时，A、B、C三点的坐标分别为（10，70）、（35，35）、（100，70）；使用增量坐标方式G91编程时，A、B、C三点的坐标分别为（0，0）、（25，-35）、（65，0）。 （2）快速点位定位指令G001）指令功能刀具以快速移动的速度，从刀具当前点移动到目标点。它只是快速定位，
4、对中间空行程无轨迹要求，G00移动速度是机床参数设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。使用G00指令时，各轴以内定的速度分别独自快速移动，定位时的刀具运动轨迹由各轴快速移动速度共同决定，刀具的实际运动路线并不一定是直线，因机床的数控系统而异。如图3-22所示，指令执行开始后，刀具沿着各个坐标方向同时按参数设定的速度移动，最后减速到达终点；刀具移动轨迹通常是几条线段的组合，不是一条直线，在FANUC系统中，运动总是先沿着45角的直线运动，最后再在某一轴单向移动至目标点位置，在各坐标轴方向上不是同时到达终点。图3-22 G00功能指令2）指令格式以FAUNC系统为例G00 XYZ其中：X、Y
5、、Z的值是快速点定位的终点坐标值。如图3-23所示，刀具空间快速运动至P点（45，30，6），程序为：G00 X45 Y30 Z63）指令说明 G00指令一般不对工件进行切削加工，适用于空行程。 图3-23快速点定位G00为模态代码，一直有效，直到被同组的其他G指令（G01，G02，G03等）取代为止。向下运动时，不能以G00速度运动切入工件，一般应离工件有510mm的安全距离，不能在移动过程中碰到机床，夹具等，如图3-24所示。（3）直线插补指令G011）指令功能G01指定刀具从当前位置，以两轴或三轴联动方式，按程序中规定的合成进给速度F,使刀具相对于工件按直线方式，由当前位置移动到程序段中
6、规定的位置，从而加工出平面（或空间）直线。当前位置是直线的起点，为已知点，而程序段中指定的坐标值即为终点坐标值。2）指令格式G01 XYZF其中，XYZ：用绝对尺寸编程时为线性插补的终点坐标，用相对尺寸编程时为线性插补的终点相对于起点的增量值。3）指令说明使用直线插补指令，刀具的移动路径为从已知的起始点与指令中给定的终点两点间的直线运动，其移动速度由指令F给定。G01为模态代码，一直有效，直到被同组的其他G指令（G00，G02，G03等）取代为止。刀具空间运行或退刀时用此指令则运动时间长，效率低。如图3-25所示，刀具从A点移动到B点的直线插补运动程序为：绝对方式编程：G90 G01 X35
7、Y35 F100增量方式编程：G91 G01 X25 Y-35 F10（4）机床坐标系指令G531）指令功能用来指定机床的坐标系，机床坐标系的原点为机床原点，它是固定的点。2）指令格式G53 G90 X Y Z式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。3）指令说明 图3-26 机床坐标系机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。如图3-26所示。程序书写时，如不指定工件坐标系G54G59，则机床将在G53坐标系，即机床坐标系下运行程序。（5）加工坐标系选择指令（G54G59又称零点偏置）1）指令功能G54G59是系统预定的6个工件坐标系，可根据需要任意选用。所谓的零点偏置就
8、是在编程过程中进行编程坐标系的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。这6个预定的加工坐标系零点在机床坐标系中的值（零点偏移值）可用MDI方式输入，系统自动记忆。加工坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对于此坐标系原点的值。若在工作台上同时加工多个相同工件或一个较复杂的工件时，可以设定不同的加工（工件）零点，简化编程。如图3-27所示，可建立G54G59共6个加工坐标系。图3-27 工件零点偏置2）指令格式以G54为例：G54 G90 G00(G01) XYZ该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的G54工件加工坐标系中的位置。3) 指令说明G54与G55G59的
9、区别。G54G59设置加工坐标系的方法是一样的，在使用中有以下区别：利用G54设置机床原点的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示为G54的设定值，且符号均为正；利用G55G59设置加工坐标系的情况下，进行回参考点操作时机床坐标值显示零值。 G54G59的修改。G54G59指令是通过MDI在设置参数方式下设定工件加工坐标系的，一旦设定，加工原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关，除非在通过MDI方式修改。 G54G59指令程序段可以和G00、G01指令组合，如执行G54 G90 G01 X10 Y10时，运动部件在选定的加工坐标系中进行移动。程序段运行后，无论刀具当前点在哪
10、里，它都会移动到加工坐标系中的X10 Y10点上。4) 程序编制在图3-28所示坐标系中要求刀具在G54坐标系下从当前点移动到A点，再从A点移动到G55坐标系中的B点。图3-28 G54G59应用参考程序(以FAUNC系统为例)O0004 （程序名）N10 G54 G90 G00 X30 Y30 （在G54坐标中快速定位到A点）N20 G55 （G55坐标中）N30 G00 X30 Y40 （快速定位到G55坐标中的B点）N40 M30 （程序结束）（6）设置工件坐标系指令G921）指令功能G92指令是规定工件坐标系坐标原点的指令，工件坐标系坐标原点又称程序原点。2）指令格式G92 XYZ其中
11、：X、Y、Z为刀具刀位点在工件坐标系中（相对于编程原点）的坐标。执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动。例：如图3-29所示，设置工件坐标系的程序如下：G92 X30 Y12 Z15其确立的加工原点在距离刀具起始点X=-30，Y=-12，Z=-15的位置上，如图所示。执行该程序段后，系统内部即对（X30 Y12 Z15）进行记忆，并显示在显示器上，这就相当于在系统内部建立了一个以工件原点为坐标原点的工件坐标系。当X、Y、Z值不同或改变刀具的当前位置时， 图3-29 G92的应用所设定出的工件坐标系的原点位置也不同。因此，在执行程序段G92 XYZ前，必须先对刀，将刀尖放在程序所要
12、求的起刀点位置上。2、 工艺分析（1）工、量、刃具选择1）工具选择 工具采用平口钳装夹，下用垫铁支撑，其他工具见表。2） 量具选择 由于表面尺寸和表面质量无特殊要求，槽宽等轮廓尺寸用游标卡尺测量，槽深度用深度游标卡尺测量，另用百分表校正平口钳及工件上表面。3）刃具选择 该工件的材料为硬铝，切削性能较好，选用高速钢立铣刀即可满足工艺要求， 由于该字母无圆弧段，采用直线插补即可加工出该字母的所有凹槽，且凹槽宽度相等，故根据图纸尺寸要求选用5mm的键槽铣刀一次加工完成。表3-1 加工工、量、刃具清单种类序号名称规格精度数量工具1平口钳QH13512扳手13平行垫铁14塑胶锤子1量具1百分表及表座01
13、00.0112深度游标卡尺02000.021刀具1高速钢5键槽铣刀5mm1（2）加工工艺方案1）加工工艺路线根据本任务的要求不分粗、精加工，槽宽统一尺寸，由刀具半径保证，槽宽3mm可以一次垂直下刀至图纸要求的深度尺寸。选择P点为下刀点，也可以选择其它点为下刀点，以加工时间（走刀轨迹长度最短）和G代码的质量作为评价目标进行比较。如图3-30为参考工艺路线。图3-30 加工工艺路线刀具从P点以G00速度移动至1点上方5mm处改用G01速度完成Z向3mm的切深直线切削至2点抬刀以G00速度移动至3（1）点上方下刀 直线切削至4点抬刀以G00速度移动至5点上方下刀直线切削至6点抬刀以G00速度移动至7点上方下刀直线切削至8点直线切削至9点直线切削至10点抬刀返回至初始位置。2）合理切削用量的选择加工材料为硬铝，硬度低，切削力小，主轴转速可选较高, 字深3mm，一次下刀至切削深度，具体参数设置如下：主轴转速：1000r/mm。进给速度：垂直下刀进给速度70mm/min。 工件正常切削时进给速度100mm/min。 （3）参考程序编制1）工件坐标系的建立本任务工件坐标系的原点选在工件上表面的左下角，遵循基准重合的原则，如图所示O点。2）基点坐标的计算见表3-2。表3-2 基点计算基点坐标基点坐标1（3）（25，83）6(35，50)2（5，20）7(5
