數控銑床的常用指令編程技巧和安全操作

時間：2024-07-03 17:26:12 數控畢業論文我要投稿

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數控銑床的常用指令編程技巧和安全操作

　　在數控銑床的加工中，由于數控銑床的運動是刀具在空間運動，程序編制和安全操作就顯得尤其重要。

　　數控銑床的常用指令編程技巧和安全操作【1】

　　摘要：本文介紹了數控銑床易混淆指令的用法，對比它們在程序中的作用，以便能正確使用這些指令;同時對數控銑床加工之前程序安全檢查方法進行了探討，對初學者操作數控銑床有一定的指導意義。

　　關鍵詞：混淆指令;檢查方法

　　在數控銑床的加工中，由于數控銑床的運動是刀具在空間運動，程序編制和安全操作就顯得尤其重要。

　　但大多數數控教材中，數控銑床的編寫都比較簡單，主要是對各種功能進行了介紹，學生學習后，編程和操作都存在一些問題。

　　本人就幾年數控教學經驗談一下在數控銑床程序編制和安全操作方面的體會。

　　一、數控銑床常用指令的編程技巧

　　(一)G92與G54―G59的應用

　　G54―G59是調用加工前設定好的坐標系，而G92是在程序中設定的坐標系，用了G54―G59就沒有必要再使用G92。

　　否則G54―G59會被替換，應當避免。

　　注意：1、一旦使用了G92設定坐標系，再使用G54―G59則不起任何作用。

　　除非斷電重新啟動系統，或接著用G92設定所需新的工件坐標系。

　　2、使用G92的程序結束后，若機床沒有回到G92設定的起點，就再次啟動此程序，機床當前所在位置就成為新的工件坐標原點，易發生事故。

　　所以，一定要慎用。

　　(二)同一條程序段中，相同指令(相同地址符)或同一組指令，后出現的起作用

　　例如：G01G90Z10.0Z20.0F200;執行的是Z20.0，Z軸直接到達Z20.0，而不是Z10.0。

　　G01G00X50.0Y30.0F200;執行的是G00(雖有F值，但也不執行G01)。

　　但不同一組的指令代碼.在同一程序段中互換先后順序執行效果相同。

　　例如：G90G55G00X0Y0Z60.0和G00G90G55X0Y0Z60.0相同。

　　(三)M00.M01.M02和M30的區別與聯系

　　初學數控銑床編程時，對以上幾個M代碼容易混淆，主要原因是對數控銑床加工缺乏認識，加上教材敘述不詳細。

　　它們的區別與聯系如下：

　　M00為程序暫停指令。

　　程序執行到此進給停止，主軸停轉。

　　重新按啟動按鈕后，再繼續執行后面的程序段。

　　主要用于操作者想在加工中使機床暫停(檢驗工件、調整、排屑等)。

　　M01為程序選擇性暫停指令。

　　程序執行時控制面板上“選擇停止”鍵處于“ON”狀態時此功能才能有效，否則該指令無效。

　　執行后的效果與M00相同，常用于關鍵尺寸的檢驗或臨時暫停。

　　M02為主程序結束指令。

　　執行到此指令，進給停止，主軸停止，冷卻液關閉。

　　但程序光標停在程序末尾。

　　M30為主程序結束指令。

　　功能同M02，不同之處是，刀具返回程序頭位置，不管M30后是否還有其他程序段。

　　(四)刀具補償參數地址D、H的應用

　　在部分數控系統(如FAUNC)中，刀具補償參數D、H具有相同的功能，可以任意互換，它們都表示數控系統中補償寄存器的地址名稱。

　　但具體補償值是多少，關鍵是由它們后面補償號地址中的數值來決定。

　　所以在數控銑床中，為了防止出錯，一般人為規定H為刀具長度補償地址，D為刀具半徑補償地址。

　　(五)暫停指令

　　G04X―/P―是指刀具暫停時間(進給停止，主軸不停止)+地址P或X后的數值是暫停時間。

　　X后面的數值要帶小數點，否則以此數值的千分之一計算，以秒(s)為單位，P后面數值不能帶小數點(即整數表示)，以毫秒(ms)為單位。

　　例如，G04X2.0;或G04X2000;暫停2秒G04P2000;

　　但在某些孔系加工指令中(如G82、G88及G89)，為了保證孔底的粗糙度，當刀具加工至孔底時需有暫停時間，此時只能用地址P表示。

　　若用地址X表示，容易產生混淆，控制系統認為X是X軸坐標值進行執行。

　　例如，G82�80.0Y60.0Z―20.0R5.0F200P2000;鉆孔(80.0，60.0)至孔底暫停2秒，G82�80.0Y60.0Z―20.0R5.0F200X2.0;鉆孔(2.0.60.0)至孔底不會暫停。

　　(六)程序段順序號

　　程序段順序號用地址N表示。

　　一般數控裝置本身存儲器空間有限(64K)，為了節省存儲空間，程序段順序號都省略不要。

　　N只表示程序段標號，可以方便查找編輯程序，對加工過程不起任何作用，順序號可以遞增也可遞減，也不要求數值有連續性。

　　但在使用某些循環指令、跳轉指令、調用子程序及鏡像指令時不可以省略。

　　二、安全操作數控鐵床加工

　　數控銑床的加工過程中，有一點至關重要，那就是在編制程序和操作加工時，一定要避免使機床發生碰撞。

　　因為數控機床的價格非常昂貴，少則幾十萬元，多則上百萬元，維修難度大且費用高。

　　但是，碰撞的發生是有一定規律可循的，是能夠避免的，可以總結為以下幾點：

　　(一)利用機床自帶的模擬顯示功能。

　　一般較為先進的數控機床圖形顯示功能。

　　當輸入程序后，可調用圖形模擬顯示功能，詳細地觀察刀具的運動軌跡，以便檢查刀具與工件或夾具是否有可能碰撞。

　　(二)利用機床的空運行功能。

　　利用機床的空運行功能可以檢查走刀軌跡的正確性。

　　當程序輸入機床后，可以裝上刀具或工件，然后按下空運行按鈕。

　　此時主軸不轉，工作臺按程序軌跡自動運行，此時便可以發現刀具是否有可能與工件或夾具相碰。

　　但是，在這種情況下必須要保證裝有工件時，不能裝刀具;裝刀具時，就不能裝工件，否則會發生碰撞。

　　(三)利用機床的鎖定功能。

　　一般的數控機床都具有鎖定功能(全鎖或單軸鎖)。

　　當輸入程序后，鎖定2軸，可通過z軸的坐標值判斷是否會發生碰撞。

　　此功能的應用應避開換刀等運作，否則程序無法通過。

　　坐標系、刀補的設置必須正確。

　　在啟動機床時，一定要設置機床參考點。

　　機床工作坐標系應與編程時保持一致。

　　尤其是z軸方向，如果出錯，銑刀與工件相碰的可能性就非常大。

　　此外，刀具長度補償的設置必須正確。

　　否則，要么是空加工，要么是發生碰撞。

　　刀具、工裝牢靠、冷卻到位。

　　加工前先檢查刀具是否有缺損，刀具和夾具位置是否正確，工件的裝夾是否牢靠，干涉物位置是否與程序一致，將程序進行空運行演示。

　　無誤后，按下運行狀態鍵，按啟動按鈕，注意，若是第一個首件時，最好使用單運行方式，逐句檢查程序，后面的加工可使用連續運行。

　　設備運行時，注意切削液完全對刀具冷卻，及時清理切屑。

　　設備運行過程中，不要離開工作場地，以防意外情況發生，期間可隨時按下暫停鍵。

　　提高編程技巧。

　　程序編制是數控加工至關重要的環節，提高編程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞。

　　總之，掌握數控銑床的編程技巧，能夠更好地提高加工效率，保證加工質量，避免加工中出現不必要的錯誤。

　　這需要我們在實踐中不斷總結經驗，不斷提高，從而使編程、加工能力進一步加強，為數控加工事業的發展作貢獻。

　　作者單位：哈爾濱鐵道職業技術學院

　　參考文獻：

　　[1]李蓓華.數控機床操作[M].北京:中國勞動社會保障出版杜,2004.

　　[2]顧京.數控機床加工程序編制[M].北京：機械工業出版社,2005.

　　[3]馬來煥.機械加工實習指導.陜西:陜西人民教育出版杜,2006.

　　數控銑床編程時刀具半徑補償指令及運用【2】

　　摘要：本文分析了刀具半徑補償概念及指令，如何靈活和合理地運用刀補值，正確編制加工程序以保證數控加工的有效性和準確性等問題。

　　關鍵詞：數控銑床編程刀具半徑補償指令

　　一、刀具半徑補償的概念

　　在數控銑床上進行輪廓加工時，由于銑刀的刀位點通常是定在刀具中心上，若編程時直接按圖紙上的零件輪廓線進行，又不考慮而銑刀有一定的半徑，就會使刀具中心(刀位點)的運動軌跡和圖紙上的零件輪廓軌跡不重合，這樣由刀具圓周刃口所切出來的實際輪廓尺寸，就必然大于或小于圖紙上的零件輪廓尺寸一個刀具半徑值，因而造成過切或少切現象。

　　為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個刀具半徑，這就是所謂的刀具半徑補償指令。

　　應用刀具半徑補償功能時，只需按工件輪廓軌跡進行編程，然后將刀具半徑值輸入數控系統中，執行程序時，系統會自動計算刀具中心軌跡，進行刀具半徑補償，從而加工出符合要求的工件形狀，使編程工作大大簡化。

　　二、刀具半徑補償指令G40、G41、G42的格式

　　平面選擇指令G17(XY平面)、G18(XZ平面)、G19(YZ平面)。

　　G40取消刀補、G41左刀補、G42右刀補，G40、G41、G42都是模態代碼，可以相互注銷。

　　刀補位置的左右是順著編程軌跡前進的方向進行判斷的，G41刀具中心將走在編程軌跡前進方向的左側，G42刀具中心將走在編程軌跡前進方向的右側。

　　D為刀具補償代碼，有D00-D99共100個地址號可用。

　　刀補值可在MDI方式下鍵入。

　　X、Y及其坐標值還是按G00及G01格式進行確定。

　　所不同的是，無刀具半徑補指令時刀具中心是走在程序路線上;有刀具半徑補償指令時刀具中心是走在程序路線的一側，刀具刃口走在程序路線上。

　　刀補動作：刀徑補償在整個程序中的應用共分為刀補引入、刀補方式進行中和刀補解除三個過程。

　　如圖1所示：當執行N2程序段時，運算裝置同時先行讀入N3、N4兩段，在N2的終點做出一個矢量，其方向方向與N4的前進方向垂直向左，大小等于刀具半徑值。

　　在刀補進行階段也是每段都先行讀入兩段，按“交點運算”規則確定運動的終點。

　　%1000

　　N1 G54 G90 G17 G00 M03

　　N2 G41 X20 Y10 D01 刀補引入

　　N3 G01 Z-10F100

　　N4 G01 Y50

　　N5 X50 刀補進行中

　　N6 Y20

　　N7 X10

　　N8 G00 Z10

　　N9 G40 X0 Y0 M05 取消刀補

　　N10 M30

　　三、刀具半徑補償指令使用注意事項

　　1.刀補的引入和取消必須在G00或G01方式下進行，必須是在補償平面內不為零的直線移動。

　　在刀補進行的中間軌跡中允許有圓弧軌跡。

　　2.在指定刀補平面執行刀補時，不能出現連續兩段僅第三軸的移動指令，否則將出現過切或少切現象。

　　3.D00-D99為刀具補償號，D00意味著取消刀具補償。

　　刀具補償值在加工或運行之前必須設定在補償存儲器中，這樣刀補才起作用。

　　4.建立補償的程序段一般應在切入工件之前完成，撤消刀具半徑補償的程序段一般應在切出工件之后完成。

　　四、刀具半徑補償功能的應用特點

　　在零件加工過程中，采用刀具半徑補償功能，可大大簡化編程的工作量。

　　具體體現在以下三個方面：

　　1.實現根據編程軌跡對刀具中心軌跡的控制。

　　可避免在加工中由于刀具半徑的變化(如由于刀具損壞而換刀等原因)而重新編程的麻煩。

　　在零件的自動加工過程中，刀具的磨損、重磨甚至更換經常發生，應用刀補值的變化可以完全避免在刀具磨損、重磨或更換時重新修改程序的工作。

　　假設原來設置的刀補值為r，經過一段時間的加工后，刀具半徑的減小量為△，此時，可僅修改該刀具的刀補值：由原來的r改為r-△，而不必改變原有的程序即可滿足加工要求。

　　2.減少粗、精加工程序編制的工作量。

　　由于輪廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工時，均要為精加工工序預留加工余量。

　　加工余量的預留可通過修改偏置參數實現，而不必為粗、精加工各編制一個程序。

　　在粗加工時，可將刀具實際半徑再加上精加工余量作為刀具半徑補償值輸入，而在精加工時只輸入刀具實際半徑值，這樣可使粗、精加工采用同一個程序，其補償方法為：設精加工余量為△，刀具半徑為r，如圖2所示：首先，人工輸入刀具偏置值為r+△，即可完成粗加工到圖示點劃線的位置;在精加工時，輸入刀具的半徑值r，即可完成最終的輪廓精加工。

　　3.改變刀補值對零件進行加工修正

　　將刀具半徑補償與子程序結合應用，不但可簡化編程，進行粗、精加工，而且可以進行加工的修正，以保證加工品質。

　　五、編程實例

　　例：按銑凸臺外輪廓→鉆銑4-Φ12通孔的工藝路線，編寫圖3數控加工程序。

　　主程序

　　O0006;

　　G40 G49 G80 G90;

　　G54 G00 X-55.0 Y-50.0;

　　M03 S500;

　　G43 G00 Z50.0 H01;

　　Z5.0;

　　G01 Z-6.0 F100;

　　G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D01 M08;粗加工D01刀補值大一些

　　M98 P1111;

　　G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D02 M08; 半精加工

　　M98 P1111;

　　M00程序暫停，測量工件尺寸

　　G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D03 M08; 精加工

　　M98 P1111;

　　G00 Z10.0;

　　G99 G81 X30.0 Y30.0 Z-23.0 R5.0 F40;孔加工循環

　　Y-30.0;

　　X-30.0 Y30.0;

　　Y-30.0;

　　G80 G49 G00 Z120.0 M09;

　　M05;

　　M30;

　　子程序

　　O1111;

　　G01Y10.F100;

　　G02X-10.Y20.R10.;

　　G01X10.0;

　　G02X20.0Y10.0R10.;

　　G01Y-10.0;

　　G02X10.0Y-20.R10.;

　　G01X-10.

　　G02X-20.Y-10.R10.0;

　　G03X-40.0Y10.R20.;

　　G40G01Y-42.;

　　M99;

　　在主程序中用M00使程序暫停，此時測量工件尺寸，計算出其與零件圖尺寸的差值，并將差值補償輸入D03精加工刀具補償中，這樣加工出的工件就可滿足實際要求，以確保加工品質。

　　因此，刀具半徑補償在數控銑床輪廓加工中有著非常重要的作用。

　　掌握其指令格式、刀補原理，靈活、合理地運用刀補值并子程序，正確編制程序是保證數控加工有效性、準確性的重要因素。

　　實踐證明，靈活應用刀具半徑補償功能，合理設置刀具半徑補償值，在數控加工中有著重要的意義。

　　數控銑床的編程教學實例【3】

　　摘要：數控銑床是相對比普通的銑床而言，擁有一種高精度、高靈活性、高自動化以及技術密度高的優勢，工作效率更高，能解決更復雜的問題，同時被綜合運用到自動控制和自動檢測精密高端儀器的高新技術的產物。

　　21世紀以來，隨數控銑床技術的飛速發展，制造業的不斷擴大，現代企業對該技術也越來越重視，對這方面技術應用的人才需求也愈大。

　　本文就數控銑床的編程教學進行一些探討。

　　關鍵詞：數控銑床;編程;技術應用;實例分析

　　0 引言

　　數控銑床是在一般銑床的基礎上發展起來的，二者機構類似，其加工工藝也基本相同。

　　數控銑床彌補了普通銑床在人工操作和效率等方面的不足與缺陷，它實現了各種數字操控程序的集成，極大地提高了數控銑床的編程效率，使得編程更為簡單便捷。

　　數控編程主要由手工編程和自動編程組成，前者依靠對零件的圖樣分析和程序編寫以及數據計算等，最終完成編程過程。

　　此方法主要適用于工藝簡單的加工。

　　而后者主要依靠自動化方式完成加工，適用于那些復雜的零件和計算相對繁復的加工，它代表了數控銑床加工未來的發展趨勢。

　　1 數控銑床的發展狀況

　　隨著我國數控銑床技術的不斷發展完善，銑床行業已初具規模，并形成了現代化產業群，不僅有量的發展，還有質的提高。

　　目前，我國的銑床行業已基本占領了國內的低端機床市場，同時在高檔數控系統中也取得一定成績。

　　但總體看來，我國銑床行業的基礎較為薄弱，尤其是硬件條件相對較差，與國外相比仍有較大的差距。

　　而在國外，一些發達國家如德國、美國、日本等一些發達國家已經基本掌握了中高檔數據銑床技術，如海德漢、西門子、五菱機電等，數據銑床技術應用范圍較廣，且發展程度較高，主要表現在：一是控制技術和納米插補技術已從初級階段逐步邁向更高的應用階段。

　　納米插補技術的應用，極大地提高了零件表面的光滑度;二是機器人被越來越廣泛地應用于生產中，它們不僅從事傳統的搬運、噴漆等工作，還開始從事更高層次的技術性工作，如機床的切削、數據測量以及機器維護等;三是實現了數據的智能化推廣和應用，對整個車間的生產活動進行全程監控，以便及時了解機器的運行情況，及時保養和維修，有效減少了安全事故的發生。

　　2 數控銑床編程的一般步驟

　　2.1 對零件進行圖紙分析在對數據銑床進行編程前，技術人員要先根據設計圖紙對零件進行分析。

　　本文以型腔零件為例，首先，技術人員要保證圖紙的精確度和準確度，根據零件的設計要求進行圖紙測繪，再根據圖紙要求和零件數據設計模具。

　　在加工型腔零件時，技術人員必須先了解零件的使用特點，保證加工的順利進行。

　　再選擇合適的加工工具設計塑件的模型，做好加工前的準備

　　工作。

　　2.2 零件加工路線的選擇和工藝參數的確定零件的加工路線即進給路線、切到點和換刀點等，它決定著零件加工工序的先后，影響著零件加工的質量。

　　而工藝參數則主要包括切削深度、切削速度、進給速度以及主軸轉速等，它關系到零件加工的成敗問題。

　　因此，零件加工路線和工藝參數的選擇就顯得尤為重要。

　　2.3 數值計算大多數的數控銑床控制系統都具備刀補功能。

　　所以，在計算加工數據時，技術人員通過計算相鄰集合元素切點的坐標，便可求得起點坐標、終點坐標和圓心坐標。

　　2.4 編寫程序并輸入數據完成該編程根據幾何元素的切點坐標和加工參數以及加工輔助動作，我們依據數控銑床的系統使用規則，便可得到坐標的指令代碼以及程序段格式，逐段完成零件程序編寫，最后將其輸入CNC裝置的存儲器，完成編程。