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1、任务三任务三数控铣削编程数控铣削编程基础知识基础知识 任务描述任务描述任务描述任务描述技能目标技能目标技能目标技能目标知识准备知识准备知识准备知识准备任务实施任务实施任务实施任务实施拓展训练拓展训练任务描述任务描述 本任务主要是训练学生掌握数控铣削编程的基础知识以及数控铣削加工对刀的基本方法。如图311所示，工件尺寸60mm60mm30mm，材料：硬铝。采用寻边器法和试切法对刀。图311 零件图技能目标技能目标技技 能能 目目 标标掌握数控铣床坐标系的设定原则掌握数控铣床坐标系的设定原则掌握数控铣床坐标系的设定原则掌握数控铣床坐标系的设定原则 掌握数控铣床编程指令格式掌握数控铣床编程指令格式掌
2、握数控铣床编程指令格式掌握数控铣床编程指令格式 掌握数控铣床对刀的操作方法掌握数控铣床对刀的操作方法掌握数控铣床对刀的操作方法掌握数控铣床对刀的操作方法 在金属切削原理中，将刀具与工件的相对运动称为切削运动，根据其在切削过程中起的作用切削运动分为主运动和进给运动。 主运动使刀具切削刃及其毗邻的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变成切屑，从而形成工件新表面，即产生切屑的运动。通常，主运动的速度较高，功率消耗较大，在铣削时刀具的回转运动为主运动。 进给运动配合主运动依次或连续切除工件，同时形成具有所需几何特性的已加工表面，在铣削加工时，刀具相对于工件的移动为进给运动。在数控机床中，进给运动往往是多
3、方向的复合运动，而这种复合运动则需要各坐标轴具有联合运动功能，称为坐标联动。通常机床根据联动轴数多少可分为：二坐标、三坐标、四坐标、五坐标机床。知识准备知识准备 铣刀旋转为铣刀旋转为主运动主运动，工件或铣刀的移动为，工件或铣刀的移动为进给运动进给运动。 可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高。可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高。一、数控机床坐标系的作用 数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置，机床运动部件特殊位置及运动范围，即描述机床运动，产生数据信息而建立的几何坐标系。通过机床坐标系的建立，可确定机床位置关系，获得所需的相关数据。 工件坐标系工件坐标系原点原点
4、机床坐标系机床坐标系原点原点二、数控机床坐标系确定原则1、刀具相对静止工件而运动的原则 假设：工件固定，刀具相对工件运动。这一原则使编程人员能在不知道是刀具移近工件还是工件移近刀具的情况下，就能根据零件图样确定机床的加工过程。当工件运动时，在坐标轴符号上加“”表示。 2、标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系 标准坐标系采用右手直角笛卡儿定则。基本坐标轴X X、Y Y、Z Z的关系及其正方向用右手直角定则判定。拇指为X轴，食指为Y轴，中指为Z轴，围绕X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+ +A A、 +B +B、 +C +C分别用右手螺旋定则判定，拇指为X X、Y Y、Z Z的正向，四指弯曲的方向为
5、对应的A、B、C的正向。 n 拇指为x轴n 食指为Y轴n 中指为z轴1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。2) 大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为Z坐标的正方向。3) 围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向 。（1）不论机床的具体结构，一律看作是工件相对静止，刀具一律看作是工件相对静止，刀具运动。运动。ISOISO标准规定：标准规定：（3）增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴
6、正方向增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向 （2）机床的直线坐标轴机床的直线坐标轴X X、Y Y、Z Z的判定顺序是：先的判定顺序是：先Z Z轴，再轴，再X X轴，轴，最后按右手定则判定最后按右手定则判定Y Y轴。轴。（4）机床主轴旋转运动的正方向是按照右手螺旋法则判定机床主轴旋转运动的正方向是按照右手螺旋法则判定。三、坐标轴运动方向的确定1、Z坐标轴 （3）若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为主轴，并以它确定Z坐标轴。 （1）Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。（2）若机床没有主轴（龙门数控刨
7、床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。2、X坐标轴 （4）对刀具和工件均不旋转的机床（刨床），X坐标平行于主要切削方向，并以该方向为正方向。 （1）X坐标轴的运动是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件定位平面内的运动的主要坐标。（2）对于工件旋转的机床（车床、磨床），X坐标的方向在工件的径向上，并且平行与横滑座，刀具离开工件回转中心的方向为X坐标的正方向。（3）对于刀具旋转的机床（铣床），若Z坐标轴是水平的（卧式铣床），当由主轴向工件看时，X坐标轴的正方向指向右方；若Z坐标轴是垂直的（立式铣床），当由主轴向立柱看时，X坐标轴的正方向指向右方。3、Y坐标轴根据X、Z坐标轴，按照右手直角笛卡儿坐标
8、系确定。注：如在X、Y、Z主要直线运动之外还有第二组、第三组平行于它们的运动，可分别将它们坐标定为U、V、W和P、Q、R。 坐标轴的确定方法：一般先确定一般先确定Z Z坐标轴，因为它是传递主切坐标轴，因为它是传递主切削动力的主要轴或方向，再按规定确定削动力的主要轴或方向，再按规定确定X X坐标轴，最后用右手坐标轴，最后用右手法则确定法则确定Y Y坐标轴。坐标轴。 Z Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为向为X X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔轴，将刀具向右移动（工
9、作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔坐标系的原则，坐标系的原则，Y Y轴应同时与轴应同时与Z Z轴和轴和X X轴垂直，且正方向指向床身立柱。轴垂直，且正方向指向床身立柱。立式数控铣床立式数控铣床的坐标方向为：的坐标方向为： Z Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的平行向左移动方向为平行向左移动方向为X X轴正方向；轴正方向；Y Y轴垂直向上。轴垂直向上。卧式升降台铣床卧式升降台铣床的坐标方向为：的坐标方向为：4、旋转运动 旋转运动A、B、C相应地表示其轴线平行于X、Y、Z的旋转运动，其正方向按照右旋螺纹
10、旋转的方向。 立式5轴数控铣床的坐标轴 卧式5轴数控铣床的坐标轴四、机床坐标系与工件坐标系四、机床坐标系与工件坐标系1、机床坐标系与机床原点、机床参考点(1)机床坐标系 机床坐标系是机床上固有的坐标系，是用来确定工件坐标系的基本坐标系，是确定刀具(刀架)或工件(工作台)位置的参考系，并建立在机床原点上。(2)机床原点 现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点，是机床一经设计和制造出来便被确定下来。所以，机床原点是机床坐标中固有的点不能随意改变。 机床坐标系原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床原点。一般取在X、Y、Z三个直线坐标轴正方向的极限位置。 机床起动时，通常要进行机动或手动回零。所
11、谓回零，就是指运动部件回到各轴正向极限位置。这个极限位置就是机床原点（零点）。2工件坐标系与工件坐标系原点(1)工件坐标系编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。(2)工件坐标系原点 也称为工件原点或编程原点，由编程人员根据编程计算方便性、机床调整方便性、对刀方便性、在毛坯上位置确定的方便性等具体情况定义在工件上的几何基准点，一般为零件图上最重要的设计基准点。n工件原点选择：n1.与设计基准一致n2.尽量选在尺寸精度高，粗糙度低 的工件表面n3.最好在工件的对称中心上n4.要便于测量和检测工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。工件坐标工件坐标系原点系原点3.建立工作坐标系指
12、令G54G59 该指令是用户在加工前，通过工件零点设置的操作实现的。工件安装在工作台上，操作者通过对刀操作，测量出工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的坐标值，并把它们写入工件坐标系存储器中。执行G54G59指令，系统自动处于该坐标值位置。而机床不做任务运动。 编程格式：G54;(G55G59) 工件坐标系与机床坐标系的关系如图5-5所示。如图中要求使用G54工件坐标系编程，并要求刀具运动到工件坐标系中的位置，其指令为G54;G90 G00 X100.Y50.Z200.; 注意：当更换一种零件加工时，应撤消原工件坐标系。撤消方法为选择机床坐标系指令G53；也可将G54（G55 G59）中的坐标值
13、重新设置为0。工件坐标系工件坐标系原点原点机床坐标系机床坐标系原点原点机床坐标系与工件坐标系的关系五、数控编程的内容及步骤五、数控编程的内容及步骤1、分析零件图样和制定工艺方案 4、程序检验及首件试切 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。 2、数学处理 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。3、编写零件加工
14、程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。数控加工的程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。 六、程序的编制方法六、程序的编制方法1、手工编程 整个程序的编制过程是由人工完成的。要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。2、自动编程 指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人
15、工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。七、程序结构与格式七、程序结构与格式 1、程序的组成结构 数控加工程序是由一系列机床数控装置能辨识的指令有序结合而构成的。一般数控系统加工程序可分为主程序和子程序。但不论是主程序还是子程序，每一个程序都是由程序号、程序内容和程序结束符等几个部分组成。见表4-1表表4-1 4-1 主程序和子程序的组成结构主程序和子程序的组成结构程序程序号号程序程序内容内容程序程序结构结构程序结程序结束符束符程序号为程序的开始部分，为了区别存储程序号为程序的开始部分，为了区别存储器中的程序，每个程序都要有程序编号，器中的程序，每个程序都要有程序编号，在编号前采用程序编号地址码
16、。如在华中在编号前采用程序编号地址码。如在华中数控系统中，采用数控系统中，采用“%”%”，在，在FANUCFANUC系统中，系统中，采用英文字母采用英文字母“O”O”作为程序编号地址，作为程序编号地址，其他系统也有采用其他系统也有采用“P”P”、“:”:”等。等。 程序内容是整个程序的核心，它由若干程程序内容是整个程序的核心，它由若干程序段组成，每个程序段有一个或多个指令序段组成，每个程序段有一个或多个指令构成，用来描述机床要完成的指定动作。构成，用来描述机床要完成的指定动作。以程序结束指令以程序结束指令M02M02或或M30M30作为整个程序结作为整个程序结束的符号，来结束整个程序。束的符号
17、，来结束整个程序。 数控机床程序是由若干个程序段组成，每个程序段由按一定顺序和规定排列的指令字组成，每个指令字又由字母和数字组成。即字母和数字组成字，指令字组成程序段，程序段组成程序。程序段格式是指一个程序段中各字的排列顺序及其表达形式。 程序段的格式可分为地址格式、分隔顺序格式、固定程序段格式和可变程序段格式等。目前广泛采用地址符可变程序段格式。 所谓可变程序段格式，就是程序段的长短，随字地址数和字长（位数）都是可变的。 2、程序段格式指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任指令字在程序段中的顺序没有严格的规定，即可以任意顺序的书写意顺序的书写 。地址符可变程序段格式的特点：地址符可变
18、程序段格式的特点：地址符可变程序段格式的特点：地址符可变程序段格式的特点： 程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后程序段中的每个指令均以字母（地址符）开始，其后再跟数字或无符号的数字。再跟数字或无符号的数字。上段相同的模态指令（包括上段相同的模态指令（包括G G、M M、F F、S S及尺寸指令等）及尺寸指令等）可以省略不写。可以省略不写。 地址符可变程序段格式如下：N_G_X_Y_Z_I_J_K_P_Q_R_A_B_C_F_S_T_M_例如：N03N03 G91 G01G91 G01 X50 Y60X50 Y60 F200F200 S400S400 M03 M08M03 M08 ；程
19、程序序段段号号G G指指令令尺尺寸寸指指令令进进给给速速度度指指令令主主轴轴转转速速指指令令M M指指令令程程序序段段结结束束符符注意：上述程序段中包括的各种指令并非在加工程序的每个程序段中都必须有，而是根据各程序段的具体功能来选择相应的指令。 一个程序段由多个指令字组成，这些指令字可分为顺序号字、准备功能字、尺寸功能字、进给功能字、主轴功能字、刀具功能字、辅助功能字和程序段结束字组成。每个字都由称为地址码的英文字母开头，ISO标准规定的各地址码含义见表4-2。表表4-2 4-2 地址字符表地址字符表 3、程序段中的指令字N N指令指令程序段顺序号字程序段顺序号字 组成：组成：由地址码由地址码
20、N N及后续及后续2 24 4位数字组成，用于对各程序段编号。编位数字组成，用于对各程序段编号。编号的顺序也是各程序段的执行顺序。号的顺序也是各程序段的执行顺序。示例：示例：N20N20表示该语句的句号为表示该语句的句号为2020。G G指令指令准备功能字准备功能字 功能：功能：规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、刀具补偿、暂停等操作。组成：组成：地址码地址码G G及其后续及其后续2 2位数字组成，从位数字组成，从G00G00G99G99共共100100种。种。G G代码分为代码分为模态指令（又称续效代码）和非模态指令。模态指令可在连续
21、多个程序模态指令（又称续效代码）和非模态指令。模态指令可在连续多个程序段中有效，直到被同组的代码取代；非模态指令只在本程序段中有效。段中有效，直到被同组的代码取代；非模态指令只在本程序段中有效。不同组的不同组的G G代码，在同一程序段中可以指定多个。代码，在同一程序段中可以指定多个。示例：示例： G01G01，G03G03，G41G41，G91G91，G04G04，G18G18，G54G54等等尺寸指令尺寸指令指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令。指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令。指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令。指定的刀具沿坐标轴移动方向和目标位置的指令。X X、Y
22、 Y、Z Z 、U U、V V、W W指令指令 功能：功能：指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令。指定沿直线坐标轴移动方向和目标位置指令。组成：组成：由各坐标轴地址码、由各坐标轴地址码、+ +、- -符号及其后的数值组成。数字表示沿由符号及其后的数值组成。数字表示沿由字母指定的坐标轴运动的目标位置值，符号表示运动的方向。字母指定的坐标轴运动的目标位置值，符号表示运动的方向。 示例：示例：X100X100、Y-340Y-340等等 。I I、J J、K K、R R 指令指令功能：功能：圆弧插补圆心位置和半径指定指令。圆弧插补圆心位置和半径指定指令。组成：组成：由由+ +、- -符号及其后的数值
23、组成。其符号及其后的数值组成。其 中带符号数字表示圆心位置中带符号数字表示圆心位置和半径值。和半径值。 示例：示例：I10I10、J-34J-34、R30R30等。等。 F F指令指令进给功能字进给功能字 直接指定法直接指定法F F后面的数值直接指定进给速度，一般单位为后面的数值直接指定进给速度，一般单位为mm/minmm/min，切削螺蚊时用，切削螺蚊时用mm/rmm/r，目前的数控系统大多数采用直接指定法。目前的数控系统大多数采用直接指定法。 示例：示例： F500F500表示进给速度为表示进给速度为500 mm/min500 mm/min。功能：功能：指定沿刀具的进给速度。指定沿刀具的进
24、给速度。组成：组成：由地址码由地址码F F及其后续的数值组成，其中数字表示实际的合成速度及其后续的数值组成，其中数字表示实际的合成速度值。它是模态指令。进给速度的指定方法有直接法和代码法两种。值。它是模态指令。进给速度的指定方法有直接法和代码法两种。代码法代码法F F后面的数值表示进给速度代码，代码按一定规律与进给速度对应。常用后面的数值表示进给速度代码，代码按一定规律与进给速度对应。常用的有的有1 1、2 2、3 3、4 4、5 5位代码法及进给速率数法等。例如位代码法及进给速率数法等。例如2 2位代码法，即规位代码法，即规定定099099相对应的相对应的100100种进给速度，编程时只指定
25、代码值，通过查表或计种进给速度，编程时只指定代码值，通过查表或计算可得出实际进给速度值。算可得出实际进给速度值。S S指令指令主轴转速功能字主轴转速功能字 功能：功能：指定指定机床主轴转速。指定指定机床主轴转速。组成：组成：由地址码由地址码S S及其后续的若干位数字组成，其中数字表示实际主及其后续的若干位数字组成，其中数字表示实际主轴转速值。它是模态指令。具体指定方法也有直接法和代码法两种。轴转速值。它是模态指令。具体指定方法也有直接法和代码法两种。示例：示例： S1500S1500表示主轴转速为表示主轴转速为1500r/min1500r/min。 S3S3表示机床第表示机床第3 3级转速，具
26、体转速值在机床说明书中规定。级转速，具体转速值在机床说明书中规定。T T、D D指令指令刀具功能字刀具功能字 功能：功能：指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。指定刀具号和刀具长度、半径存放寄存器号指令。组成：组成：T T、D D 后跟两位数字，其中数字分别表示存放的在库中的刀具号后跟两位数字，其中数字分别表示存放的在库中的刀具号或刀具长度、半径补偿寄存器号。或刀具长度、半径补偿寄存器号。示例：示例：如如 T11T11、D02D02等。等。M M指令指令辅助功能字辅助功能字 功能：功能：控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却泵；主轴控制机床及其辅助装置的通断的指令。如开、停冷却泵
27、；主轴正反转、停转；程序结束等。正反转、停转；程序结束等。 组成：组成：由地址码由地址码M M及后续两位数字组成，从及后续两位数字组成，从M00M00M99M99共共100100种。有模态种。有模态（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。（续效）指令与非模态（非续效）指令之分。示例：示例： M02M02，M03M03，M08M08等。等。一、刀具半径补偿指令一、刀具半径补偿指令 数控编程时刀具的中心轨迹按零件轮廓编制的，加工时，刀具数控编程时刀具的中心轨迹按零件轮廓编制的，加工时，刀具中心轨迹相对于零件轮廓让开一个刀具半径的距离，即所谓的中心轨迹相对于零件轮廓让开一个刀具半径的距离，即所谓的刀
28、具刀具偏置或刀具半径补偿。偏置或刀具半径补偿。1. 1. 基本概念基本概念任务实施任务实施3 3）可以使粗加工的程序简化。）可以使粗加工的程序简化。 具有刀具半径补偿功能的数控系统具有如下优点：具有刀具半径补偿功能的数控系统具有如下优点：1 1）在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按零件轮廓）在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按零件轮廓编程，只要在实际加工时把刀具半径输入刀具半径补偿编程，只要在实际加工时把刀具半径输入刀具半径补偿地址中即可。地址中即可。2 2）刀具磨损后可以通过补偿弥补。）刀具磨损后可以通过补偿弥补。2. 2. 半径补偿指令半径补偿指令 G40G40是取消刀具半径补偿功能。是取
29、消刀具半径补偿功能。 G41G41是刀具半径左补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位是刀具半径左补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位于工件的左侧。于工件的左侧。 G42G42是刀具半径右补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位是刀具半径右补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位于工件的右侧。于工件的右侧。（b b）G42G42右刀右刀补在刀具前进补在刀具前进方向右侧补偿方向右侧补偿 （a a）G41G41左刀左刀补在刀具前进补在刀具前进方向左侧补偿方向左侧补偿 刀补指令的程序段格式：刀补指令的程序段格式： 1 1）D D为刀具半径补偿地址，用为刀具半径补偿地址，用D00D00D99D99
30、来指定，地址中存放的来指定，地址中存放的是刀具半径的补偿量；是刀具半径的补偿量； 2 2）X Y ZX Y Z值是建立补偿直线段的值是建立补偿直线段的终点坐标值；终点坐标值； X Y X Z Y Z DG17G18 G19 G41G42G00G01执行刀补执行刀补X Y X Z Y Z G40G00G01取消刀补取消刀补 1）只能在G00或G01指令下建立刀具半径补偿状态及取消刀具半径补偿状态。 2）建立补偿的程序段，一般应在切入工件之前完成。撤消刀具半径补偿的程序段，一般应在切出工件之后完成。 3）在进行刀径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀径补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必
31、须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。 4）G41、G42指令不要重复规定，G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。 5）当刀补数据为负值时，则G41、G42功效互换。注意：注意：v分为三步：v1 1、刀补的建立：、刀补的建立：在刀具从起点接近工件时，刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。v2 2、刀补进行：、刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。v3 3、刀补取消：、刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。二、刀具半径补偿的过程二、刀具半径补偿的过程 例题：例题： 如图所示加工路线为实际零件轮廓，刀具初始位如图所
32、示加工路线为实际零件轮廓，刀具初始位置为置为(0, 0, 200)(0, 0, 200)，工件坐标系原点在工件上表面处，用，工件坐标系原点在工件上表面处，用 1010的立铣刀精铣厚为的立铣刀精铣厚为4mm4mm的工件。的工件。XY40-4080-80R60-20R40O-40 编程如下：编程如下： N01 G90 G92 X0 Y0 Z200N01 G90 G92 X0 Y0 Z200 设置刀具起始位置设置刀具起始位置N02 G00 X50N02 G00 X50Y-40Y-40 刀具快速平移到下刀位置刀具快速平移到下刀位置N03 Z2N03 Z2 快速降至安全平面快速降至安全平面N05 G01
33、 Z-5N05 G01 Z-5F50 F50 慢速下至切削深度慢速下至切削深度N04 S800 M03 M08 N04 S800 M03 M08 打开冷却、起动主轴打开冷却、起动主轴N06 G41 D01 X40N06 G41 D01 X40F150 F150 至此切削点进入刀具半径补偿状态至此切削点进入刀具半径补偿状态N07 X-80N07 X-80 直线进给直线进给N08 Y-20N08 Y-20 直线进给直线进给N09 G02 X-40N09 G02 X-40Y20Y20R40R40F100 F100 顺时针圆弧加工顺时针圆弧加工N010 G03 X20N010 G03 X20Y80Y8
34、0R60R60逆时针圆弧加工逆时针圆弧加工N011 G01 X40N011 G01 X40F150 F150 直线加速进给直线加速进给N012 Y-45N012 Y-45 直线进给直线进给YX40-4080-80R60-20R40O-40YX40-4080-80R60-20R40O-40N013 M09 M05 N013 M09 M05 关闭冷却、主轴停转关闭冷却、主轴停转N014 G00 Z200N014 G00 Z200 快速抬刀快速抬刀N015 G40 X0 Y0 N015 G40 X0 Y0 取消刀补、刀具归位取消刀补、刀具归位N016 M02 N016 M02 程序结束程序结束三、刀
35、具长度补偿的建立、执行与撤消三、刀具长度补偿的建立、执行与撤消 使用刀具长度补偿功能，在编程时可以不考虑刀具在机床主轴上装夹的实际长度，而只需在程序中给出刀具端刃的Z坐标，具体的刀具长度由Z向对刀来协调。 G43：刀具长度补偿分为刀具长度正补偿及H代码； G44：刀具长度负补偿及H代码； G49：取消刀具长度补偿用。 H后跟两位数指定偏置号，在每个偏置号输入需要偏置的量。3030302224正常正常a a情况：情况：设定设定H01=2H01=2， 则则G43 H01G43 H01c c情况：情况：设定设定H02=-2H02=-2，则，则G44 H02G44 H023030302222正常正常a
36、bc例题：考虑刀具长度补偿，编制如图4-5所示零件的加工程序，按所指示的路径进行加工。 A为程序起点，由于某种原因，刀具实际起始点为B点，与编程的起点偏离了3mm，现按相对坐标编程，偏置量3mm存入地址为H01的寄存器中，程序如下：图4-5刀具长度补偿加工 四、对刀四、对刀 对刀操作的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点是数控铣削加工时刀具相对零件运动的起点，又称为起刀点，也就是程序运行的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和工件坐标系之间的相互关系。 刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的，不同的刀具，刀位点不同。对于圆柱铣刀，刀位点为刀刃底平面中心；对于钻头，刀位点为钻尖；
37、对于球头铣刀，则为球心；对刀时应使对刀点与刀位点重合。 对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零件的位置基准有一定的关系。图37 寻边器(a)偏心式(b)回转式(c)光电式 对刀的过程实际就是在机床坐标系中建立工件坐标系的过程。对刀的准确性直接影响零件的加工精度。 对刀通常为X、Y向和Z向对刀。 1、对刀工具 （1）寻边器 光电式寻边器一般由柄部和触头组成，它们之间有一个固定的电位光电式寻边器一般由柄部和触头组成，它们之间有一个固定的电位差。触头装在机床主轴上时，工作台上的工件（金属材料）与触头电位差。触头装在机床主轴上时，工作台上的工件（金属材料）与触头电位相同，当触头与工件表面接触
38、时就形成回路电流，使内部电路产生光、相同，当触头与工件表面接触时就形成回路电流，使内部电路产生光、电信号。这就是光电式寻边器的工作原理。电信号。这就是光电式寻边器的工作原理。 寻边器分偏心式、回转式和光电式寻边器，如图3-7所示。 （2）Z轴设定器 Z轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。Z轴设定器有光电式（图3-8(a)）和指针式（图3-8(b)）等类型，通过光电指示或指针，判断刀具与设定器是否接触，对刀精度一般可达50.00.0025（mm），设定器标定高度的重复精度一般为0.0010.002（mm）。设定器带有磁性表座，可以牢固地
39、附着在工件或夹具上。其高度一般为50mm或l00mm。 (a) (b)图38 Z轴设定器(a)光电式 (b)指针式 2、常见对刀方法 根据加工精度和现有条件，可采用试切法、寻边器对刀法、机内对刀仪对刀法或机外对刀法等。其中试切法对刀精度较低，加工中常用寻边器和Z轴设定器对刀，效率和精度都比较高。 （1）寻边器对刀 将寻边器和普通刀具一样装夹在主轴上，将工件通过夹具装在工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出对刀的位置。 启动主轴旋转，转速约为300-500r/min。快速移动工作台和主轴，让寻边器快速移动到靠近工件左侧有一定安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧。 靠近工件时改用手轮微
40、调操作(一般用0.01mm来靠近)，让寻边器慢慢接近工件左侧，使工件边缘轻轻接触到寻边器的钢珠并亮起红灯止。记下此时机床坐标系中显示的X坐标值，如-316.500等。 沿Z正方向退刀，至工件表面以上，用同样方法接近工件右侧，记下此时机床坐标系中显示的X坐标值，如-396.500等。 据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中的X坐标值为-316.500+(-396.500)/2=-356.500。 同理可测得工件坐标系原点在机床坐标系中的Y坐标值。按下操作面板“设置F5”键，进入坐标设置界面，选择“工件坐标系”，移动光标，选择G54、G59，输入碰边计算得到的数值。 （2）Z轴设定器对刀 将刀具装在
41、主轴上，将Z轴设定器吸附在已经装夹好的工件或夹具平面上，如图310所示。 快速移动工作台和主轴，让刀具端面靠近Z轴设定器上表面。 改用步进或电子手轮微调操作，开始倍率可大些，快要接近设定器表面时，倍率改小，使刀具端面慢慢接触到Z轴设定器上表面，直到Z轴对刀器发光或指针指示到零位。图310 Z轴设定器对刀(a)立式对刀(b)卧式对刀 记下机械坐标系中的Z值数据。 在当前刀具情况下，工件或夹具平面在机床坐标系中的Z坐标值为此数据值再减去Z轴设定器的高度。 若工件坐标系Z坐标零点设定在工件或夹具的对刀平面上，则此值即为工件坐标系Z坐标零点在机床坐标系中的位置，也就是Z坐标零点偏置值。 （3）试切法对
42、刀 与寻边器对刀相似，确定刀具和工件是否接触不同，是通过产生切屑或震动来判断，误差相对较大。 （4 4）寻边器对刀与试切法的区别及其优点）寻边器对刀与试切法的区别及其优点 试切对刀法： 这种方法简单方便，但会在工件表面留下切削痕迹，且对刀精度较低。 寻边器对刀： 寻边器操作方法简单快捷，对刀时精度较高，且不会切伤工件表面。一般加工精度较高的工件都使用寻边器对刀。3、对刀的步骤如下：X、Y向对刀1、将工件装夹在机用虎钳上。2、将寻边器装夹到主轴上，使寻边器触头靠近工件左侧，改用小倍率让触头慢慢靠近工件左侧，直到寻边器发光，记下X1坐标值。3、抬起寻边器，改用大倍率，移至工件右侧上方，降下寻边器至
43、合适位置，让触头慢慢靠近工件右侧，直至寻边器发光，记下X2坐标值。4、工件坐标原点在机床坐标系中的X坐标值为（X1X2）/2。5、同理可得Y坐标值。Z向对刀1、卸下寻边器，将加工所用刀具装上主轴，然后把Z轴设定器放在工件上，使刀具快速移动到Z轴设定器上方。2、快速移动主轴，使刀具靠近Z轴设定器上表面，改用小倍率，使刀具慢慢接触Z轴设定器上表面，直到其指针指到零为止，记下机床坐标系Z值。3、若Z轴设定器的高度为50mm，则工件坐标系原点在机械坐标系中的Z坐标值为Z50。存储坐标值将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标中，通常使用G54G59代码存储参数。拓展练习拓展练习1、数控加工中零件加工程序
44、都是由（ ）、（ ）和（ ）三部分组成。2、G49为取消刀具长度补偿。（ ）3、G04 P 中P为时间。（ ）4、刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令。（ ）5、刀具半径补偿的建立与取消只能用G02或G03指令。（ ）6、装夹60mm60mm零件，练习对刀，测量数据填入下表。项目小结项目小结1、刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行，否则补偿就不正常。2、刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。3、在每一程序段（句）中，刀具移动到的终点位置，不仅与终点坐标有关，而且与下一段（句）刀具运动的方向有关，应避免夹角过小或过大的运动轨迹。4、可以用同一把调用不同的刀补值、用相同的子程序，来实现粗精加工。5、X、Y向对刀时，注意进刀和退刀方向，否则容易造成Z轴设定器或刀具损坏。6、定要把对刀数据存入相应存储地址，否则容易出现恶性事故
