第3章數(shù)控加工工藝與編程3.1數(shù)控車床加工工藝編程3.2數(shù)控銑床及加工中心工藝編程

3.3數(shù)控自動(dòng)編程技術(shù)簡介

數(shù)控車床是機(jī)械加工生產(chǎn)中使用最為廣泛的數(shù)控機(jī)床之一，主要用于軸類、盤類等回轉(zhuǎn)類零件的加工。通過程序的控制，數(shù)控車床不但能夠自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等工序的切削加工，還能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。3.1數(shù)控車床加工工藝編程3.1.1加工編程準(zhǔn)備

1．工件坐標(biāo)系的設(shè)定

工件坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖形特點(diǎn)和尺寸標(biāo)注的情況，為了方便計(jì)算編程坐標(biāo)值而建立的坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向必須與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向一致，因此，工件坐標(biāo)系的設(shè)定其實(shí)就是工件坐標(biāo)原點(diǎn)的設(shè)定。

機(jī)床坐標(biāo)系是生產(chǎn)廠家在制造機(jī)床時(shí)設(shè)置的固定坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)也稱機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)械原點(diǎn)，通過開機(jī)回參考點(diǎn)來確認(rèn)。

參考點(diǎn)位置一般都設(shè)在機(jī)床坐標(biāo)系正向的極限位置處，通過裝配制造時(shí)設(shè)置的限位開關(guān)確定。參考點(diǎn)就是與機(jī)床原點(diǎn)之間有確定的位置關(guān)系的點(diǎn)。

車床的機(jī)床原點(diǎn)一般取卡盤端面法蘭盤與主軸中心線的交點(diǎn)處。數(shù)控車削零件的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)一般位于零件右端面或左端面與軸線的交點(diǎn)上。如圖3-1所示。

圖3-1機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系(a)刀架前置的工件坐標(biāo)系；(b)刀架后置的工件坐標(biāo)系常見的確定工件坐標(biāo)系的方法及其具體操作過程如下所述。

1)用G50設(shè)置工件坐標(biāo)原點(diǎn)

用G50建立工件坐標(biāo)系的方法是通過設(shè)定刀具起始點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值來建立工件坐標(biāo)系的，也就是通過實(shí)際測(cè)得刀位點(diǎn)在開始執(zhí)行程序時(shí)，在工件坐標(biāo)系的位置坐標(biāo)值后，通過程序中的G50指令設(shè)定的方法建立工件坐標(biāo)系，其指令格式為

G50X_Z_；

其實(shí)，G50指令實(shí)現(xiàn)的功能是一種反求方法。通過G50指令后面的刀位點(diǎn)“X_Z_”坐標(biāo)值，使數(shù)控系統(tǒng)推算出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置。

例如，刀位點(diǎn)停在A點(diǎn)位置，當(dāng)程序執(zhí)行“G50X200Z300”指令時(shí)，建立如圖3-2所示工件坐標(biāo)系原點(diǎn)為0點(diǎn)，并且刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)為(200，300)，其中X軸為直徑編程。

圖3-2工件坐標(biāo)系的建立

2)用試切法對(duì)刀確定工件坐標(biāo)原點(diǎn)

試切法對(duì)刀是通過試切工件來獲得刀位點(diǎn)在試切點(diǎn)的偏置量(簡稱刀偏量)，將刀偏值寫入機(jī)床參數(shù)刀具偏置表中，并通過運(yùn)行指令T××××?xí)r來獲得工件坐標(biāo)系的方法，其實(shí)質(zhì)就是測(cè)出各把刀的刀位點(diǎn)到達(dá)工件坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)(參考點(diǎn))的位置偏置量。

下面以外圓車刀為例，簡述用試切法建立工件原點(diǎn)的具體操作。

(1)X向?qū)Φ?。?號(hào)刀車削工件外圓。車外圓后，X向不能移動(dòng)(保持坐標(biāo)不變)，沿Z向正向退出后主軸停轉(zhuǎn)。測(cè)量出工件外圓直徑實(shí)際值(Φ56.4850)如圖33所示。隨后打開刀具偏置補(bǔ)償“工具補(bǔ)正/形狀”界面，將光標(biāo)選中該刀所對(duì)應(yīng)的番號(hào)“G_01”(通常選此番號(hào)同刀位號(hào))，輸入已測(cè)量直徑實(shí)際值(X56.4850)，再按軟鍵盤上的“測(cè)量”就完成X向?qū)Φ叮到y(tǒng)自動(dòng)計(jì)算得出X軸偏置值(－178.333)。

(2)Z向?qū)Φ?。?號(hào)刀車削工件右端面，Z向保持坐標(biāo)不變，沿X向正向退出后主軸停轉(zhuǎn)，如圖3-4所示。測(cè)量工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)與刀位點(diǎn)Z向距離，已知為0。打開刀具偏置補(bǔ)償“工具補(bǔ)正/形狀”界面，將光標(biāo)選中該刀所對(duì)應(yīng)的刀號(hào)番號(hào)“G_01”，輸入測(cè)量的距離“Z0”，再按軟鍵盤上的“測(cè)量”就完成Z向?qū)Φ叮到y(tǒng)自動(dòng)求得Z軸偏置值(－178.333)。

圖3-3X軸對(duì)刀刀具偏置操作過程

圖3-4Z軸對(duì)刀刀具偏置操作過程需要注意：

①對(duì)刀完畢時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)并沒有執(zhí)行當(dāng)前建立的工件坐標(biāo)系，因此顯示屏上顯示的工件坐標(biāo)系仍是上次建立的工件坐標(biāo)系。要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的工件坐標(biāo)系，就必須在MDI方式下或自動(dòng)運(yùn)行方式下執(zhí)行“T××××”，其中，前兩位的“××”代表當(dāng)前的刀位號(hào)，后兩位的“××”代表的是與當(dāng)前的刀位號(hào)所對(duì)應(yīng)的刀具偏置值地址號(hào)。

②由于刀架上其他刀具結(jié)構(gòu)形狀、安裝位置的不同，需要逐一對(duì)刀，對(duì)刀方法與上述類似。

2．FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)的基本功能指令表

常見的準(zhǔn)備功能G代碼如表31所示。需要說明的是，表3-1中，01～16組的G指令為模態(tài)指令。模態(tài)指令又稱續(xù)效指令，該指令在程序段中一經(jīng)指定便一直有效，直到出現(xiàn)同組另一指令或被其他指令取消時(shí)才失效。表31中，00組的指令為非模態(tài)指令，即僅在當(dāng)前程序段中有效。表32中是常用的輔助功能M代碼，是控制機(jī)床或系統(tǒng)開關(guān)功能的一種命令，其中帶☆號(hào)的M指令是非模態(tài)指令，其余指令為模態(tài)指令。表3-1FANUC0i車床數(shù)控系統(tǒng)的準(zhǔn)備功能G代碼及其功能

表3-2FANUC0i車床數(shù)控系統(tǒng)的常見的M代碼及其功能

3．直徑編程與半徑編程

在編制數(shù)控車床的CNC程序時(shí)，因?yàn)楣ぜ腔剞D(zhuǎn)體，其尺寸可以用直徑和半徑兩種方式來表達(dá)。在描述工件輪廓上某一點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，X坐標(biāo)用直徑數(shù)據(jù)表達(dá)時(shí)稱為直徑編程，X坐標(biāo)用半徑數(shù)據(jù)表達(dá)時(shí)稱為半徑編程，兩者只能選其一，具體由機(jī)床參數(shù)設(shè)置。通常機(jī)床默認(rèn)選擇直徑編程。本書以下所有編程均為直徑編程。

4．絕對(duì)值編程與增量值編程

在數(shù)控編程時(shí)，刀具位置坐標(biāo)通常有兩種表示方式：一種是絕對(duì)坐標(biāo)，另一種是增量(相對(duì))坐標(biāo)。數(shù)控車床可采用絕對(duì)值編程、增量值編程或者二者混合編程。

1)絕對(duì)值編程

在程序中，刀位點(diǎn)的坐標(biāo)值都是相對(duì)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值，稱為絕對(duì)值編程，用X、Z表示。

2)增量值編程

在程序中，刀位點(diǎn)的坐標(biāo)值是相對(duì)于刀具的前一位置(或起點(diǎn))的增量，稱為增量值編程。X軸坐標(biāo)用U表示，Z軸坐標(biāo)用W表示，正負(fù)由運(yùn)動(dòng)方向確定。圖3-5所示的零件，用以上三種編程方法編寫的部分程序如下：

用絕對(duì)值編程：X65Z35

用增量值編程：U40W-55

混合編程：X65W-55或U40Z35

圖3-5三種編程3.1.2基本功能指令

1.快速移動(dòng)指令(G00)

指令格式：G00X(U)_Z(W)_；

其中：X、Z是刀具移動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)；U、W是目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的增量坐標(biāo)。G00指令是在工件坐標(biāo)系中以快速移動(dòng)速度(機(jī)床內(nèi)部設(shè)置)移動(dòng)刀具到達(dá)由坐標(biāo)字指定的位置，刀具以每軸的快速移動(dòng)速度定位刀具軌跡，通常不一定是直線，因此要當(dāng)心確保刀具不與工件、夾具發(fā)生碰撞。

【例3-1】如圖36(a)，當(dāng)前刀具所在位置為A點(diǎn)，用G00編寫從A→B→C的軌跡數(shù)控程序，具體如下：

2.直線插補(bǔ)指令(G01)

指令格式：G01X(U)_Z(W)_F_；

式中：X、Z是刀具移動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)；U、W是目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)起點(diǎn)的增量坐標(biāo)；F為進(jìn)給速度，可以用G98或G99設(shè)定單位，進(jìn)給速度單位分別為mm/min和mm/r。直線插補(bǔ)指令是直線運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)刀具在兩坐標(biāo)間以插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)方式按指定的進(jìn)給速度做任意斜率的直線運(yùn)動(dòng)，該指令為模態(tài)(續(xù)效)指令。

【例3-2】如圖36(b)所示，當(dāng)前刀具所在位置為A點(diǎn)，用G01編寫從A→B→C的軌跡數(shù)控程序如下：

圖3-6G00與G01移動(dòng)軌跡

3.圓弧插補(bǔ)指令(G02/G03)

1)指令格式

2)圓弧插補(bǔ)指令用法說明

(1)在絕對(duì)值編程時(shí)，X、Z表示圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)。增量編程時(shí)用U、W表示，其含義是圓弧終點(diǎn)相對(duì)圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)增量值。

(2)圓弧順、逆切削的判斷依據(jù)是沿著機(jī)床坐標(biāo)Y軸由正向負(fù)來看，刀具所走圓弧軌跡方向?yàn)轫槙r(shí)針用G02指令，逆時(shí)針用G03指令，如圖37所示。

圖3-7圓弧順時(shí)針、逆時(shí)針的判定

(3)圓心坐標(biāo)I、K為圓弧圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)在X軸和Z軸上的增量(I的值用半徑差值表示)。

(A)用半徑R編程時(shí)，當(dāng)?shù)毒呒庸A弧所對(duì)應(yīng)的圓心角α≤180°時(shí)，用“＋R”表示；否則用“－R”表示。切記加工整圓時(shí)，不能用半徑R指定圓心位置。如圖38所示，當(dāng)程序執(zhí)行從起點(diǎn)至終點(diǎn)的順時(shí)針圓弧指令時(shí)，刀具所走的軌跡因“＋R”和“－R”而不同。當(dāng)為“－R”時(shí)，所走的軌跡為圓弧2(優(yōu)弧)；相反為“＋R”時(shí)，所走的軌跡為圓弧1(劣弧)。

圖3-8“＋R”與“－R”的區(qū)別

【例3-3】如圖39所示，用G02/G03圓弧插補(bǔ)指令編寫的從O→A→B→C的軌跡數(shù)控程序。

圖3-9圓弧插補(bǔ)已知A(50，－46.583)、B(50，－65)、C(70，－75)，加工程序如下：

4.每分鐘/每轉(zhuǎn)進(jìn)給量指令(G98/G99)

進(jìn)給速度F的單位由G98或G99決定。當(dāng)程序中出現(xiàn)G98時(shí)，進(jìn)給單位為mm/min；當(dāng)出現(xiàn)G99時(shí)，則進(jìn)給單位為mm/r。G98、G99兩者都為模態(tài)指令，換算公式如下：

式中：fm為每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min；n為主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min；fr為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為mm/r。

5.公/英制轉(zhuǎn)換指令(G21/G20)

G21指定公制單位也就是X(U)、Z(W)等坐標(biāo)字所描述的單位為mm，一般默認(rèn)為G21；G20指定英制單位，相應(yīng)的坐標(biāo)字所描述的單位為inch。G21、G20兩者都為模態(tài)指令。

6.恒線速切削設(shè)置/取消指令(G96/G97)

1)G96

指令格式：G96S_；

式中：S后面數(shù)字是切削速度，單位為m/min。G96指令用于設(shè)置恒線速切削，即車削過程中數(shù)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車削時(shí)刀尖所處的不同工件直徑計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，保持恒定的線性切削速度。當(dāng)設(shè)定恒線速切削時(shí)，最好增加限制主軸最大轉(zhuǎn)速的指令，以防止主軸轉(zhuǎn)速過高時(shí)發(fā)生意外。其程序?yàn)?/p>

G50S_；

其中，S后面的數(shù)字是被限制的最高主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

2)G97

指令格式：G97S_；

G97指令用于取消恒線速切削設(shè)置(也可簡稱恒轉(zhuǎn)速)，其S后面數(shù)字是主軸固定轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

7.暫停指令(G04)

G04指令的作用是按指定的時(shí)間延遲執(zhí)行下一個(gè)程序段。

指令格式：G04X_；或G04P_；

其中：X為指定暫停時(shí)間，單位為s，允許小數(shù)點(diǎn)；P為指定暫停時(shí)間，單位為ms，不允許小數(shù)點(diǎn)。例如暫停時(shí)間為1.5秒時(shí)，則程序?yàn)?/p>

G04X1.5；

或G04P1500；

8．M功能指令

1)程序結(jié)束指令(M02/M30)

M02/M30都是主程序結(jié)束指令。區(qū)別在于執(zhí)行M02時(shí)，程序光標(biāo)停在程序末尾，需要重復(fù)加工時(shí)，要重新調(diào)用程序；而執(zhí)行M30時(shí)，程序光標(biāo)自動(dòng)返回程序頭位置，需要重復(fù)加工時(shí)，不用重新調(diào)用程序直接按“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕即可。

2)程序暫停/選擇性程序暫停指令(M00/M01)

M00是程序暫停指令。在執(zhí)行完含有M00的程序段后，機(jī)床的主軸、進(jìn)給及切削液都自動(dòng)停止。該指令用于加工過程中測(cè)量工件的尺寸、工件調(diào)頭、手動(dòng)變速等固定操作。當(dāng)程序運(yùn)行停止時(shí)，全部現(xiàn)存的模態(tài)信息保持不變，固定操作完成，重按“啟動(dòng)”鍵，便可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序。

M01是計(jì)劃(任選)暫停代碼。該代碼與M00基本相似，所不同的是：只有在“任選停止”按鍵被按下時(shí)，M01才有效；否則機(jī)床仍不停地繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序段。該代碼常用于工件關(guān)鍵尺寸的停機(jī)抽樣檢查等情況，當(dāng)檢查完成后，按“啟動(dòng)”鍵繼續(xù)執(zhí)行以后的程序。

3)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)與停止指令(M03、M04、M05)

M03、M04、M05指令分別表示主軸正轉(zhuǎn)(M03)、反轉(zhuǎn)(M04)和主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)(M05)。

4)冷卻液開關(guān)指令(M07、M08、M09)

M07、M08、M09指令用于冷卻裝置的啟動(dòng)和關(guān)閉。M07表示霧狀切削液開；M08表示液狀切削液開；M09表示關(guān)閉切削液開關(guān)，并注銷M07。

9．其他功能指令

1)F功能(進(jìn)給功能)

F功能也稱進(jìn)給功能，它表示進(jìn)給速度。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)不同，F(xiàn)功能的表示方法也不同，用字母F與其后數(shù)字表示。進(jìn)給功能的單位一般為mm/min(G98時(shí))，如F100表示進(jìn)給速度為100mm/min。當(dāng)進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時(shí)，用進(jìn)給量來表示刀具移動(dòng)的快慢時(shí)，單位為mm/r(G99時(shí))。如車削螺紋時(shí)，F(xiàn)2表示進(jìn)給速度為2mm/r，2等于被加工螺紋導(dǎo)程。

2)S功能(主軸轉(zhuǎn)速功能)

S功能也稱主軸轉(zhuǎn)速功能，它主要表示主軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度。S功能有恒線速和恒轉(zhuǎn)速兩種指令方式，其單位是r/min(恒轉(zhuǎn)速，G97時(shí))或m/min(恒線速，G96時(shí))。通常使用r/min，如S800表示主軸轉(zhuǎn)速為每分鐘800轉(zhuǎn)。

3)T功能(刀具功能)

FANUCT系統(tǒng)采用T指令選刀，由地址碼T和四位數(shù)字組成(前兩位是刀具號(hào)，后兩位是刀具補(bǔ)償號(hào))。例如，T0101前面的01表示調(diào)用第一號(hào)刀具，后面的01表示調(diào)用刀偏地址為1號(hào)刀具補(bǔ)償。如果后面兩位數(shù)是00，例如T0200，表示調(diào)用第2號(hào)刀具，并取消刀具補(bǔ)償。

注：F、S、T功能均為模態(tài)代碼。

4)程序的斜杠跳躍

程序段前面的第一個(gè)符號(hào)為“/”符號(hào)，該符號(hào)稱為斜杠跳躍符號(hào)，且該程序段稱為可跳躍程序段。例如下列程序段:

/N10G00X30Z40；

當(dāng)程序執(zhí)行遇到可跳躍程序段時(shí)，只有操作者早前通過機(jī)床操作面板使系統(tǒng)的“跳躍程序段”信號(hào)生效時(shí)，該可跳躍程序段不被執(zhí)行，執(zhí)行下段程序；否則當(dāng)系統(tǒng)的“跳躍程序段”信號(hào)未生效時(shí)，該程序段照樣執(zhí)行，即與不加“/”符號(hào)的程序段相同。

10．刀具半徑補(bǔ)償功能(G41＼G42＼G40)

1)半徑補(bǔ)償功能作用

編寫數(shù)控程序和對(duì)刀時(shí)，車刀刀位點(diǎn)為假想刀尖點(diǎn)，如圖3-10所示。車削時(shí)，實(shí)際切削點(diǎn)是刀尖過渡刃圓弧與零件輪廓表面的切點(diǎn)。車外圓、端面時(shí)并無誤差產(chǎn)生，因?yàn)閷?shí)際切削刃的軌跡與零件輪廓一致。車錐面時(shí)，會(huì)出現(xiàn)欠切削和過切削，從而引起加工形狀和尺寸誤差，使得錐面精度達(dá)不到要求，如圖3-11所示。

圖3-10假想刀尖點(diǎn)

圖3-11加工錐面時(shí)欠切與過切現(xiàn)象采用刀尖半徑補(bǔ)償功能后，按零件輪廓線編程，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)沿輪廓方向偏置一個(gè)刀尖圓弧半徑，消除了刀尖圓弧半徑加工圓錐產(chǎn)生的欠切削和過切削現(xiàn)象，如圖312所示。

在數(shù)控切削加工中，為了提高刀尖的強(qiáng)度和工件加工表面質(zhì)量，一般將車刀刀尖磨成圓弧形狀，刀尖圓弧半徑一般取0.2mm~0.8mm，粗加工時(shí)取0.8mm，半精加工取0.4mm，精加工取0.2mm。切削時(shí)，實(shí)際起作用的是圓弧上的各點(diǎn)。

圖3-12采用刀具半徑補(bǔ)償后的刀具軌跡

2)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令

(1)刀具半徑左補(bǔ)償指令G41。

沿刀具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具在工件左側(cè)時(shí)，稱為刀具半徑左補(bǔ)償，如圖313所示。

圖3-13前置刀架補(bǔ)償平面及刀具半徑左補(bǔ)償指令格式：

G41G01(G00)X(U)_Z(W)_F_；

(2)刀具半徑右補(bǔ)償指令G42。沿刀具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具在工件右側(cè)時(shí)，稱為刀具半徑右補(bǔ)償，如圖314所示。

指令格式：

G42G01(G00)X(U)_Z(W)_F_；

圖3-14后置刀架補(bǔ)償平面及刀具半徑右補(bǔ)償

(3)取消刀具半徑補(bǔ)償指令G40。

指令格式：

G40G01(G00)X(U)_Z(W)_；

說明：

①G41、G42和G40是模態(tài)指令。G41和G42指令不能同時(shí)使用，即前面的程序段中如果有G41，就不能接著使用G42，必須先用G40取消G41刀具半徑補(bǔ)償后，才能使用G42，否則補(bǔ)償就不正常了。

②不能在圓弧指令段建立或取消刀具半徑補(bǔ)償，只能在G00或G01指令段建立或取消。

3)刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程

刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程分為以下三步：

(1)刀補(bǔ)的建立：刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個(gè)補(bǔ)償量的過程。

(2)刀補(bǔ)的運(yùn)行：執(zhí)行G41或G42指令的程序段后，刀具中心始終與編程軌跡相距一個(gè)補(bǔ)償量。

(3)刀補(bǔ)的取消：刀具離開工件，刀具中心軌跡過渡到與編程重合的過程。圖315所示為刀補(bǔ)建立與取消的過程。

圖3-15刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消(a)刀補(bǔ)建立過程；(b)刀補(bǔ)取消過程

4)刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)膮?shù)設(shè)置

(1)刀尖方位的確定。刀具刀尖半徑補(bǔ)償功能執(zhí)行時(shí)除了和刀具刀尖半徑大小有關(guān)外，還和刀尖的方位有關(guān)，即按假想刀尖的方位確定補(bǔ)償量。不同的刀具，其刀尖圓弧的位置不同，刀具自動(dòng)偏離零件輪廓的方向也就不同。假想刀尖的方位有8種位置可以選擇，如圖3-16所示。箭頭表示刀尖方向，如果按圓弧中心編程，則選用0或9，比如車削外圓表面時(shí)，方位為3。

圖3-16刀尖方位號(hào)(a)后置刀架；(b)前置刀架

(2)刀具半徑補(bǔ)償量的設(shè)置。

每一個(gè)刀具補(bǔ)償號(hào)都對(duì)應(yīng)有一組偏置量X、Z刀尖半徑補(bǔ)償量R和刀尖方位號(hào)T?？筛鶕?jù)裝刀位置、刀具形狀確定刀尖方位號(hào)。例如2號(hào)刀(刀尖半徑為0.4mm、刀位號(hào)為3)刀具半徑補(bǔ)償量的設(shè)置過程如下：首先根據(jù)2號(hào)刀位置確定刀尖方位號(hào)是3；其次打開刀具偏置補(bǔ)償“工具補(bǔ)正/形狀”界面，將光標(biāo)選中該刀所對(duì)應(yīng)的番號(hào)“G_02”(通常選此番號(hào)同刀位號(hào))，輸入R0.4后，再按軟鍵盤上的“輸入”就完成刀尖半徑的設(shè)置；最后輸入T3后，再按軟鍵盤上的“輸入”就完成刀尖方位號(hào)的設(shè)置。操作過程如圖317。

圖317刀尖半徑和方位號(hào)的設(shè)置

(a)2號(hào)刀的位置；(b)刀尖半徑R0.4的輸入；

(c)方位號(hào)T3的輸入；(d)刀尖半徑和方位號(hào)的輸入結(jié)果

【例3-4】如圖318所示，以工件右端面中心建立工件坐標(biāo)系，且已粗加工，留單邊余量0.5mm。利用刀尖圓弧補(bǔ)償指令編寫精車輪廓程序如下。(已知3號(hào)刀為外圓精車刀，且刀尖圓弧半徑和方位號(hào)已設(shè)置好。)

圖3-18軸類零件圖加工程序如下：

3.1.3循環(huán)功能指令

1.單一固定循環(huán)指令(G90/G94)

單一固定循環(huán)指令可以把一系列連續(xù)加工工步動(dòng)作(如切入→切削→退刀→返回)用一個(gè)循環(huán)指令完成，從而簡化編程，其具體指令如下所述。

1)內(nèi)、外徑切削單一固定循環(huán)指令(G90)

(1)切削內(nèi)、外圓柱面。

編程格式：

G90X(U)_Z(W)_F_；其中：X、Z為切削段的終點(diǎn)絕對(duì)坐標(biāo)值；U、W為切削段的終點(diǎn)相對(duì)于循環(huán)起點(diǎn)的增量坐標(biāo)值；F為進(jìn)給速度。

如圖319所示，刀具從A點(diǎn)開始，沿X軸快速移動(dòng)到B點(diǎn)，再以F指令的進(jìn)給速度切削到C點(diǎn)，以切削進(jìn)給速度退到D點(diǎn)，最后快速退回到出發(fā)點(diǎn)A，完成一個(gè)切削循環(huán)，從而簡化編程。

圖3-19圓柱面單一固定循環(huán)

(2)切削內(nèi)、外圓錐面。

指令格式：

G90X(U)_Z(W)_R_F_；

其中：X、Z、U、W、F的含義同上；R為圓錐面切削起點(diǎn)和切削終點(diǎn)的半徑差，若起點(diǎn)坐標(biāo)值大于終點(diǎn)坐標(biāo)值時(shí)(X軸方向)，R為正，反之為負(fù)。

如圖320所示，刀具從A點(diǎn)開始，沿X軸快速移動(dòng)到B點(diǎn)，再以F指令的進(jìn)給速度切削到C點(diǎn)，以切削進(jìn)給速度退到D點(diǎn)，最后快速退回到出發(fā)點(diǎn)A，從而完成一個(gè)切削循環(huán)。

圖3-20圓錐面單一固定循環(huán)

【例3-5】如圖321所示，加工一工件的錐面，固定循環(huán)的起始點(diǎn)為X65.0，Z5.0，背吃刀量為2mm，精加工余量為0.5mm，利用單一固定切削循環(huán)指令編寫圓錐面粗、精加工程序。(刀具為1號(hào)外圓車刀)

圖3-21錐面車削固定循環(huán)加工實(shí)例加工程序如下：

2)端面切削單一固定循環(huán)指令(G94)

(1)平端面切削循環(huán)指令。

指令格式：

G94X(U)_Z(W)_F_；

其中：X、Z、U、W、F的含義同G90，其切削循環(huán)過程如圖322(a)所示。

(2)錐形端面切削循環(huán)指令。

指令格式：

G94X(U)_Z(W)_R_F_；

其中：X、Z、U、W、F的含義同G90；R為圓錐面起點(diǎn)Z坐標(biāo)的值減去終點(diǎn)Z坐標(biāo)的值。其切削循環(huán)過程如圖322(b)所示。

圖3-22端面切削單一固定循環(huán)(a)G94端面車削固定循環(huán)；(b)G94錐形端面車削固定循環(huán)

【例3-6】如圖323所示零件，利用端面切削單一固定切削循環(huán)指令編寫加工程序(已知刀具為3號(hào)外圓車刀)。

切削過程可以分兩步走，即先加工圓柱面，再加工圓錐面，加工軌跡如圖324所示。

圖3-23端面切削單一固定切削循環(huán)實(shí)例

圖3-24車削軌跡解析示意圖(a)車削平端面；(b)車削錐形端面加工程序如下：

2.復(fù)合循環(huán)指令(G71＼G72＼G73＼G70)

使用復(fù)合循環(huán)指令時(shí)，只需要在程序中對(duì)零件的輪廓最終走刀軌跡進(jìn)行描述和相關(guān)的加工參數(shù)設(shè)定后，機(jī)床即可自動(dòng)完成從粗加工到精加工的全過程。這樣可以大大簡化編程工作，其具體指令如下所示。

1)內(nèi)、外圓粗車復(fù)合循環(huán)指令(G71)

指令格式：

G71U(Δd)R(e)

G71P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)其中：Δd為每次切削深度(半徑值)，一般45鋼件取1mm～2mm，鋁件取1.5mm～3mm；e為每次循環(huán)的退刀量(半徑值)，一般取0.5mm～1mm；ns為精車加工程序第一個(gè)程序段的順序號(hào)；nf為精車加工程序最后一個(gè)程序段的順序號(hào)；

Δu為X方向精加工余量的距離和方向(直徑指定)，加工內(nèi)徑輪廓時(shí)，為負(fù)值；Δw為Z方向精加工余量的距離和方向；f_、s_、t_為輔助功能代碼，分別代表粗加工的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和使用的刀具號(hào)。

圖3-25所示為外圓粗車循環(huán)G71指令的走刀路線。

圖3-25外圓粗車循環(huán)G71路徑

【例3-7】如圖326所示零件，利用G71和G70指令編寫外輪廓粗、精加工程序。已知外圓車刀3號(hào)刀；粗、精主軸轉(zhuǎn)速分別為800r/min和1200r/min；進(jìn)給速度分別為120mm/min和100mm/min；粗加工背吃刀量1.5mm，精加工余量為0.3mm。

圖3-26G71編程舉例加工程序如下：

續(xù)表

說明：

①在使用G71指令進(jìn)行粗加工時(shí)，只有包含在G71指令程序段中的F、S指令值在粗加工循環(huán)中有效，而包含在ns到nf程序段中的任何F、S指令值在粗加工循環(huán)中無效。在ns到nf程序段中的F、S指令在執(zhí)行G70指令精加工時(shí)有效。

②區(qū)別外圓、內(nèi)孔。正、反階梯由X、Z方向上精加工余量Δu、Δw的正負(fù)值來決定，具體如圖327所示。

圖3-27前置刀架和后置刀架加工不同表面時(shí)Δu、Δw正負(fù)

(a)后置刀架；(b)前置刀架③使用G71指令時(shí)，工件徑向尺寸必須單向遞增或遞減。

④調(diào)用G71指令前，刀具應(yīng)處于循環(huán)起始點(diǎn)A處。A點(diǎn)的位置隨加工表面不同而不同。

⑤順序號(hào)ns到nf之間的程序段不能調(diào)用子程序。

2)精加工復(fù)合循環(huán)指令(G70)

使用G71、G72或G73指令完成粗加工后，用G70指令實(shí)現(xiàn)精車循環(huán)，精車時(shí)的加工余量是Δu、Δw。

指令格式：

G70P(ns)Q(nf)；

其中：ns為精加工路線的第一個(gè)程序段的順序號(hào)；nf為精加工路線的最后一個(gè)程序段的順序號(hào)。

需要說明的是，G70指令與G71、G72、G73配合使用時(shí)，不一定緊跟在粗加工程序之后立即進(jìn)行。通?？梢愿鼡Q刀具，可用一把精加工的刀具來執(zhí)行G70的程序段，但中間不能用M02或M30指令來結(jié)束程序。

3)端面粗車復(fù)合循環(huán)指令(G72)

指令格式：

G72W(Δd)R(e)

G72P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)

其中：Δd為每次切削深度，其余參數(shù)含義同G71。G72適用于對(duì)大小徑之差較大而長度較短的盤類工件端面復(fù)雜形狀粗車，其走刀方向如圖3-28所示。

圖3-28端面切削復(fù)合循環(huán)G72路徑

【例3-8】如圖329所示零件，利用G72和G70指令編寫外輪廓粗、精加工程序。已知外圓車刀為3號(hào)刀，粗、精主軸轉(zhuǎn)速分別為800r/min和1200r/min；進(jìn)給速度分別為120mm/min和100mm/min；粗加工背吃刀量為1.5mm，精加工余量為0.3mm。

圖3-29G72編程舉例加工程序如下：

說明：

①在使用G72進(jìn)行粗加工時(shí)，只有當(dāng)f、s、t包含在G72指令程序段中時(shí)，F(xiàn)、S、T功能在循環(huán)粗加工有效，而f、s、t包含在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能在粗加工循環(huán)中時(shí)則被忽略；相反，在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能對(duì)G70精加工有效。

②該指令適用于隨Z坐標(biāo)的單調(diào)增加或減少，X坐標(biāo)也單調(diào)變化的情況。

4)固定形狀粗車循環(huán)指令(G73)

G73指令主要用于加工毛坯形狀與零件輪廓形狀基本接近的鑄造成型、鍛造成型或已粗車成型的工件。使用G73指令可以減少空走刀，提高加工效率。

指令格式：

G73U(Δi)W(Δk)R(d)

G73P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)

其中：Δi為X軸方向退刀量的距離和方向(半徑指定)；Δk為Z方向退刀量的距離和方向；d為重復(fù)加工次數(shù)；ns為精車加工程序第一個(gè)程序段的順序號(hào)；nf為精車加工程序最后一個(gè)程序段的順序號(hào)；Δu為在X方向精加工余量的距離和方向(直徑)指定；Δw為在Z軸方向精加工余量的距離和方向；

f_、s_、t_為輔助功能代碼分別代表粗加工的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和使用的刀具號(hào)。

圖3-30所示為平面輪廓粗車固定形狀復(fù)合循環(huán)G73路徑。

圖3-30平面輪廓粗車固定形狀復(fù)合循環(huán)G73路徑需要說明的是，在使用G73進(jìn)行粗加工時(shí)，只有當(dāng)f、s、t包含在G73指令程序段中時(shí)，F(xiàn)、S、T功能在循環(huán)粗加工有效，而f、s、t包含在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能時(shí)在粗加工循環(huán)中則被忽略;相反在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能對(duì)G70精加工有效。

【例3-9】如圖331所示零件，利用G73和G70指令編寫外輪廓粗、精加工程序。已知Δu＝1.0mm、Δw＝0.5mm、Δi＝9.5mm、Δk＝9.5mm、d＝5；外圓車刀為3號(hào)刀；粗、精主軸轉(zhuǎn)速分別為800r/min和1200r/min；進(jìn)給速度分別為120mm/min和100mm/min。

圖3-31G73編程舉例加工程序如下：

銑削加工是機(jī)械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和內(nèi)外輪廓銑削，也可以對(duì)零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、锪及螺紋加工等。數(shù)控銑削除了能完成普通銑床所能銑削的各種零件表面外，還能銑削普通銑床不能銑削的需要2～5個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的各種平面輪廓和三維空間輪廓。3.2數(shù)控銑床及加工中心工藝編程通常，數(shù)控銑床和加工中心在結(jié)構(gòu)、工藝和編程等方面類似。特別是全功能數(shù)控銑床與加工中心相比，區(qū)別主要在于數(shù)控銑床沒有自動(dòng)刀具交換裝置(AutomaticToolsChanger，ACT)及刀具庫，只能用手動(dòng)方式換刀，而加工中心因具備ACT及刀具庫，故可將使用的刀具預(yù)先安排存放于刀具庫內(nèi)，可在程序中通過換刀指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。

本節(jié)主要以立式數(shù)控銑床為對(duì)象，介紹數(shù)控銑削加工的工藝與編程技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)例說明加工中心工藝與編程的特點(diǎn)及應(yīng)用。3.2.1加工編程準(zhǔn)備

與數(shù)控車床一樣，在加工編程之前，要進(jìn)行對(duì)刀及建立工件坐標(biāo)系。對(duì)于銑床及加工中心，常用的工件坐標(biāo)系設(shè)置指令有G92、G54～G59，有時(shí)根據(jù)零件加工需要，還會(huì)用到局部坐標(biāo)系的設(shè)置指令G52。

1．用G92指令建立工件坐標(biāo)系

1)坐標(biāo)系設(shè)定指令G92

指令格式：

G92X_Y_Z_

圖3-32G92工件坐標(biāo)系的設(shè)定該指令的作用是將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定在相對(duì)于刀具起始點(diǎn)的某一空間點(diǎn)上，X、Y、Z指令后的坐標(biāo)值實(shí)質(zhì)上就是當(dāng)前刀具在所設(shè)定的工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，即通過給定刀具起始點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，來反求工件坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。系統(tǒng)在執(zhí)行程序G92X_Y_Z_時(shí)，并不產(chǎn)生任何運(yùn)動(dòng)，只是將這個(gè)坐標(biāo)值寄存在數(shù)控裝置的存儲(chǔ)器內(nèi)，建立起工件坐標(biāo)系。

如圖332所示，欲將坐標(biāo)系設(shè)置為圖中所示位置，程序指令為G92X30Y30Z20。

值得注意的是，該指令與車床坐標(biāo)系設(shè)定指令G50相同，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置與刀具起始點(diǎn)的位置具有相對(duì)關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)?shù)毒咂鹗键c(diǎn)的位置發(fā)生變化時(shí)，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置也會(huì)隨之發(fā)生變化。

2)用G92指令建立工件坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)注意的問題

(1)由于G92指令為非模態(tài)指令，一般放在一個(gè)零件程序的第一段，程序段中的“X、Y、Z”的坐標(biāo)值為刀具在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，執(zhí)行此程序段只建立工件坐標(biāo)系，刀具并不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。工件坐標(biāo)系建立后，刀具和工件坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)位置已被系統(tǒng)記憶，工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)與機(jī)床零點(diǎn)(參考點(diǎn))的實(shí)際距離無關(guān)。

(2)工件坐標(biāo)系建立后，一般不能將機(jī)床鎖定后測(cè)試運(yùn)行程序。因?yàn)闄C(jī)床鎖定后刀具和工件的實(shí)際相對(duì)位置不會(huì)發(fā)生變化，而程序運(yùn)行后，系統(tǒng)記憶的坐標(biāo)位置可能會(huì)發(fā)生變化。如果必須這樣做，請(qǐng)確認(rèn)工件坐標(biāo)系是否發(fā)生了變化，如果發(fā)生了變化，則必須重新對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系。

(3)用G92指令建立工件坐標(biāo)系后，如果關(guān)機(jī)，建立的工件坐標(biāo)系將丟失，重新開機(jī)后必須再對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系。

2．用G54～G59指令建立工件坐標(biāo)系

由于G92指令建立工件坐標(biāo)系存在上述缺陷，對(duì)于批量加工的工件，即使工件依靠夾具能在工作臺(tái)上準(zhǔn)確定位，用G92指令來對(duì)刀和建立工件坐標(biāo)系也不太方便。這時(shí)，要經(jīng)常使用與機(jī)床參考點(diǎn)位置固定的絕對(duì)工件坐標(biāo)系，分別通過坐標(biāo)系偏置G54~G59這六個(gè)指令來選擇調(diào)用對(duì)應(yīng)的工件坐標(biāo)系。這六個(gè)工件坐標(biāo)系是通過運(yùn)行程序前，輸入每個(gè)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)到機(jī)床參考點(diǎn)的偏置值來建立的。

工件坐標(biāo)系原點(diǎn)W與機(jī)床原點(diǎn)(參考點(diǎn))M(R)的關(guān)系如圖333所示。

圖3-33工件坐標(biāo)原點(diǎn)(G54~G59)與機(jī)床原點(diǎn)的關(guān)系用G54~G59指令建立工件坐標(biāo)系，即通過對(duì)刀操作獲得工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，此數(shù)值為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)到機(jī)床參考點(diǎn)的偏置值。這六個(gè)預(yù)定工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(工件零點(diǎn)偏置值)可用MDI方式輸入，系統(tǒng)自動(dòng)記憶。

3．局部坐標(biāo)系的建立

在數(shù)控編程中，為了編程方便，有時(shí)要給程序選擇一個(gè)新的參考，通常是將工件坐標(biāo)系偏移一個(gè)距離。在FANUC系統(tǒng)中，通過G52指令來實(shí)現(xiàn)。

指令格式：

G52X_Y_Z_；

G52X0Y0Z0；

說明：G52設(shè)定的局部坐標(biāo)系，其參考基準(zhǔn)是當(dāng)前設(shè)定的有效工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，即使用G54～G59設(shè)定的工件坐標(biāo)系。

X、Y、Z是指局部坐標(biāo)系的原點(diǎn)在原工件坐標(biāo)系中的位置，該值用絕對(duì)坐標(biāo)值加以指定。

G52X0Y0Z0表示取消局部坐標(biāo)系，其實(shí)質(zhì)是將局部坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定在原工件坐標(biāo)系原點(diǎn)處。3.2.2常用功能指令

1．絕對(duì)與相對(duì)坐標(biāo)指令(G90與G91)

指令格式：

G90；(絕對(duì)坐標(biāo))

G91；(相對(duì)坐標(biāo))

【例3-10】如圖334所示，刀具按軌跡A→B→C運(yùn)行，試分別用絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)編程(假設(shè)刀具起始點(diǎn)為A)。

圖3-34刀具軌跡

(1)絕對(duì)值編程：

G90G01X38Y64F300(A→B)

X65Y23(B→C)

(2)相對(duì)坐標(biāo)編程：

G91G01X18Y54F300(A→B)

X27Y－41(B→C)

2．坐標(biāo)平面設(shè)定指令

在圓弧插補(bǔ)、刀具半徑補(bǔ)償及刀具長度補(bǔ)償時(shí)必須首先確定一個(gè)平面，即確定一個(gè)由兩個(gè)坐標(biāo)軸構(gòu)成的坐標(biāo)平面。G17為XY平面選擇；G18為XZ平面選擇；G19為YZ平面選擇；G17、G18、G19為模態(tài)指令，G17是系統(tǒng)默認(rèn)指令。

3．返回參考點(diǎn)指令

參考點(diǎn)的返回有兩種方式：手動(dòng)參考點(diǎn)返回和自動(dòng)參考點(diǎn)返回。其中，自動(dòng)參考點(diǎn)返回用于機(jī)床開機(jī)后已進(jìn)行手動(dòng)參考點(diǎn)返回后，在程序中需要返回參考點(diǎn)進(jìn)行換刀時(shí)使用的功能。

1)返回參考點(diǎn)檢查指令G27

G27用于檢查刀具是否按程序正確地返回到參考點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床通常是長時(shí)間連續(xù)工作的，為了提高加工的可靠性及保證零件的加工精度，可用G27指令來檢查工件原點(diǎn)的正確性。指令格式：

G27X(U)_Y(V)_Z(W)_；

說明：X、Y、Z值表示參考點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值；U、V、W表示機(jī)床參考點(diǎn)相對(duì)刀具當(dāng)前點(diǎn)的增量坐標(biāo)值。

執(zhí)行該指令時(shí)，各軸按指令中給定的坐標(biāo)值快速定位，且系統(tǒng)內(nèi)部檢測(cè)參考點(diǎn)的行程開關(guān)信號(hào)。當(dāng)定位結(jié)束時(shí)，如果檢測(cè)到開關(guān)信號(hào)發(fā)令正確，則操作面板上參考點(diǎn)返回指示燈會(huì)亮，這說明主軸正確回到了參考點(diǎn)位置；否則，機(jī)床會(huì)發(fā)出報(bào)警提示(NO.092)，說明程序中指定的參考點(diǎn)位置不對(duì)或機(jī)床定位誤差過大。執(zhí)行G27指令的前提是機(jī)床開機(jī)后返回過參考點(diǎn)(手動(dòng)返回或用G28指令返回)。若先前使用過刀具補(bǔ)償指令(G41、G42或G43、G44)，則必須取消補(bǔ)償(用G40或G49)，才能使用G27指令。

2)返回參考點(diǎn)指令G28

G28指令是使刀具從當(dāng)前點(diǎn)位置以快速定位方式經(jīng)過中間點(diǎn)回到參考點(diǎn)。

指令格式：

G28X(U)_Y(V)_Z(W)_；說明：X(U)_Y(V)_Z(W)_表示中間點(diǎn)的坐標(biāo)值。指定中間點(diǎn)的目的是使刀具沿著一條安全的路徑回到參考點(diǎn)。

3)從參考點(diǎn)返回指令G29

G29指令是使刀具從參考點(diǎn)以快速定位方式經(jīng)過中間點(diǎn)返回。

指令格式：

G29X(U)_Y(V)_Z(W)_；

4．圓弧插補(bǔ)指令(G02、G03)

G02、G03指令用于指定圓弧插補(bǔ)，其中，G02為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，G03為逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。

順時(shí)針、逆時(shí)針方向判別：從垂直圓弧所在平面的第三坐標(biāo)軸正方向往負(fù)方向看，順時(shí)針用G02，逆時(shí)針用G03，如圖335所示。

圓弧插補(bǔ)指令編程格式有圓心編程和半徑編程兩種。

1)圓心編程格式

圖3-35G02、G03的判定指令格式：

G17G02/G03X_Y_I_J_F_

G18G02/G03X_Z_I_K_F_

G19G02/G03Y_Z_J_K_F_

說明：X_Y_Z_表示圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)值。在G90絕對(duì)坐標(biāo)方式下，圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)是在工件坐標(biāo)系上的絕對(duì)坐標(biāo)值；在G91增量坐標(biāo)方式下，圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)是相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的增量。

圖3-36圓弧軌跡插補(bǔ)

I_J_K_表示圓弧圓心的坐標(biāo)值。它是圓弧圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)在X、Y、Z軸方向上的增量值，無論在G90或G91時(shí)，其定義相同。I、J、K的值為零時(shí)可以省略。

【例3-11】如圖336所示，用圓弧插補(bǔ)指令編程。

具體編程如下：

(1)絕對(duì)坐標(biāo)編程:

G90(G17)G03X10Y48I30J12F100

(2)增量坐標(biāo)編程：

G91(G17)G03X40Y24I30J12F100

【例3-12】如圖337所示，用圓弧插補(bǔ)指令對(duì)整圓編程。

圖3-37圓弧編程圖例編程指令如下：

(1)從A點(diǎn)順時(shí)針一周。

用G90時(shí)：

G90G02(X0)Y50(I0)J50F100

用G91時(shí)：

G91G02(X0Y0)(I0)J50F100

(2)從B點(diǎn)逆時(shí)針一周。

用G90時(shí)：

G90G03X50(Y0)I50(J0)F100

用G91時(shí)：

G91G03(X0Y0)I50(J0)F100

注：()內(nèi)可以省略。

2)半徑編程格式

指令格式：

G17G02/G03X_Y_R_F_

G18G02/G03X_Z_R_F_

G19G02/G03Y_Z_R_F_

說明：①R表示圓弧半徑參數(shù)。當(dāng)圓弧圓心角小于180°時(shí)，R后的半徑值用正數(shù)表示；當(dāng)圓弧圓心角大于180°時(shí)，R后的半徑值用負(fù)數(shù)表示；當(dāng)圓弧圓心角等于180°時(shí)，R后的半徑值用正或負(fù)數(shù)表示均可。②插補(bǔ)整圓時(shí)，不可以用R編程，只能用I、J、K。

【例3-13】如圖337所示，用半徑R對(duì)圓弧AB編程(起點(diǎn)為A，終點(diǎn)為B)。

(1)逆時(shí)針小圓弧插補(bǔ)，圓心O1:

G90G03X0Y50R50F100

(2)逆時(shí)針大圓弧插補(bǔ)，圓心O：

G90G03X0Y50R50F100

【例3-14】如圖338所示，根據(jù)尺寸要求，在96×48硬鋁板上加工出POS字樣。

圖3-38POS零件圖

(1)加工工藝分析。

①工件采用平口鉗裝夾，下用墊鐵支承。

②加工尺寸精度要求不高，工件材料為硬鋁，故刀具T01選擇與圖形槽寬度相同的4mm的鍵槽銑刀，刀具材料為高速鋼，加工中垂直下刀至2mm深度。

③加工工藝路線：分別從P1、P6、P7點(diǎn)下刀，依各基點(diǎn)順序加工出圖樣。

④切削用量選擇：選擇主軸轉(zhuǎn)速S＝1200r/min(實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度可以根據(jù)加工情況，通過操作面板上倍率開關(guān)調(diào)節(jié))。進(jìn)給速度F：垂直下刀F1＝100mm/min，水平進(jìn)刀F2＝200mm/min。

⑤如圖338所示，選擇工件上表面及左下角點(diǎn)O為工件坐標(biāo)原點(diǎn)。

⑥P1～P15各個(gè)基點(diǎn)的坐標(biāo)值計(jì)算比較簡單，此處不予詳細(xì)介紹。

(2)加工程序編制(立式銑床)。

加工程序如下：

續(xù)表

5．螺旋線插補(bǔ)指令G02/G03

指令格式：

說明：X、Y、Z中由G17/G18/G19平面選定的兩個(gè)坐標(biāo)為螺旋線投影圓弧的終點(diǎn)，其意義同圓弧進(jìn)給。該指令對(duì)另一個(gè)不在圓弧平面上的第三坐標(biāo)軸施加移動(dòng)指令。

【例3-15】使用G03指令對(duì)圖339所示的螺旋線插補(bǔ)編程。

圖3-39螺旋線插補(bǔ)編程已知螺旋線起點(diǎn)A、終點(diǎn)B、圓弧投影所在平面為XY。

加工程序如下：

G90G17G03X0Y50R50Z30F200

或

G91G17G03X50Y50I50J0Z30F200

6．刀具半徑補(bǔ)償功能(G41、G42、G40)

1)刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍?/p>

在數(shù)控銑床上進(jìn)行輪廓銑削時(shí)，由于刀具半徑的存在，刀具中心軌跡與工件輪廓不重合。人工計(jì)算刀具中心軌跡相當(dāng)復(fù)雜，且刀具直徑變化時(shí)必須重新計(jì)算，修改程序。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)，我們只需按工件輪廓進(jìn)行數(shù)控編程，數(shù)控系統(tǒng)就能夠根據(jù)操作者預(yù)先輸入的刀具半徑值(或欲偏置值)自動(dòng)計(jì)算刀具中心軌跡，從而得到我們所期望的工件輪廓。這就是刀具半徑補(bǔ)償?shù)母拍睢?/p>

(1)指令格式：

(G17)G00/G01G41X_Y_D_(/F_)；(刀具半徑左補(bǔ)償)

(G17)G00/G01G42X_Y_D_(/F_)；(刀具半徑右補(bǔ)償)

(G17)G00/G01G40X_Y_(/F_)；

(取消刀補(bǔ))

說明：X、Y值是建立補(bǔ)償直線段的終點(diǎn)坐標(biāo)值；D為補(bǔ)償號(hào)，即存放刀補(bǔ)值的存儲(chǔ)器地址號(hào)，用D00～D99來指定，它用來調(diào)用已設(shè)定的刀具半徑補(bǔ)償值。刀補(bǔ)號(hào)和對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值可用MDI方式輸入。

G41與G42的判別如圖340所示。沿著刀具移動(dòng)的方向看，當(dāng)?shù)毒咧行脑诒患庸ぽ喞淖髠?cè)時(shí)，為刀具半徑左補(bǔ)償；當(dāng)?shù)毒咧行脑诒患庸ぽ喞挠覀?cè)時(shí)，為刀具半徑右補(bǔ)償。

圖3-40G41與G42的判別注意：①G41、G42、G40指令均為同組模態(tài)指令，可互相注銷。

②刀具半徑補(bǔ)償平面的切換必須在補(bǔ)償取消的方式下進(jìn)行。

(2)半徑補(bǔ)償?shù)倪^程。

刀具半徑補(bǔ)償是一個(gè)讓刀具中心相對(duì)于編程軌跡產(chǎn)生偏移的過程。G41、G42及G40本身并不能直接產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，而是在G00或G01運(yùn)動(dòng)的過程中逐漸偏移的。刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程可分為三步，如圖341所示。A為工件切入點(diǎn)，B為切出點(diǎn)，P1～P4為工件輪廓基點(diǎn)。

圖3-41刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程編程軌跡：起點(diǎn)→A→P2→P3→P4→B→起點(diǎn)。

①刀補(bǔ)的建立：在刀具從起點(diǎn)接近工件到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，刀心點(diǎn)從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個(gè)偏置量的過程。

②刀補(bǔ)執(zhí)行：在切削過程中，刀具中心始終與編程輪廓相距一個(gè)偏置量。

③刀補(bǔ)取消：刀具離開工件至切出點(diǎn)B，在回到起點(diǎn)的過程中，刀心點(diǎn)逐漸過渡到與編程軌跡重合。

(3)刀具半徑補(bǔ)償?shù)淖⒁馐马?xiàng)。

①刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消必須與G00或G01同時(shí)使用，且在半徑補(bǔ)償平面內(nèi)至少有一個(gè)坐標(biāo)的移動(dòng)距離不為零。

②刀具半徑補(bǔ)償在建立與取消時(shí)，起始點(diǎn)與終止點(diǎn)位置最好與補(bǔ)償方向在同一側(cè)，以防止產(chǎn)生過切現(xiàn)象，如圖342所示。

圖3-42過切現(xiàn)象③在刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕⑴c補(bǔ)償取消的程序段后，一般不允許存在連續(xù)兩段以上的非補(bǔ)償平面內(nèi)移動(dòng)指令，否則將會(huì)出現(xiàn)過切現(xiàn)象或出錯(cuò)。

④一般情況下，刀具半徑補(bǔ)償量應(yīng)為正值，如果補(bǔ)償為負(fù)，則效果正好是G41和G42相互替換。

⑤在刀具正轉(zhuǎn)的情況下，采用左刀補(bǔ)銑削為順銑，而采用右刀補(bǔ)銑削則為逆銑，如圖343所示(注意，刀具與工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，兩者方向相反)。

圖3-43順銑與逆銑逆銑時(shí)，切削刃沿已加工表面切入工件，刀齒存在“滑行”和擠壓，使已加工表面質(zhì)量變差，刀齒易磨損，但由于絲杠螺母傳動(dòng)時(shí)沒有串動(dòng)現(xiàn)象，因此可以選擇較大的切削用量，且加工效率高，一般用于粗加工。

順銑時(shí)，銑刀刀齒切入工件時(shí)的切削厚度由最大逐漸減小到零，刀齒切入容易，且銑刀后面與已加工表面的擠壓、摩擦小，切削刃磨損慢，加工出的零件表面質(zhì)量高，但當(dāng)工件表面有硬皮和雜質(zhì)時(shí)，容易產(chǎn)生崩刃而損壞刀具，故一般用于精加工。

【例3-16】如圖344所示，工件毛坯為95mm×70mm×15mm的硬鋁板，試完成零件拱形凸臺(tái)輪廓側(cè)面的加工編程，要求表面粗糙度為Ra1.6μm。已知刀具為12mm的立銑刀，刀具材料為高速鋼。

圖3-44零件與外輪廓精銑路徑

(1)加工工藝分析。

①工藝分析與前例相同。

②根據(jù)題意，零件拱形凸臺(tái)輪廓需要通過粗、精加工來完成，如圖345(a)所示。此例我們可以不改變加工程序，通過改變刀具半徑補(bǔ)償值的方式實(shí)現(xiàn)粗加工和精加工。

③刀具半徑補(bǔ)償值的計(jì)算：如圖345(b)所示。

i)找出零件上加工余量最大值。本例中，最大值為L＝AB＝24.5mm。

ii)計(jì)算粗加工走刀次數(shù)。本例中，已知刀具直徑d＝12mm，則走刀次數(shù)N＝L/d＝24.5/12≈2.04，故取N＝3次。(注：當(dāng)小數(shù)部分≤0.5時(shí)，向整數(shù)進(jìn)1；當(dāng)小數(shù)部分＞0.5時(shí)，向整數(shù)部分進(jìn)2)。

iii)確定粗加工軌跡行距值。圖中，R為刀具半徑，故R＝d/2＝6mm；W為第一刀吃刀量，其值等于刀具半徑R減去刀具覆蓋零件輪廓最外點(diǎn)(B點(diǎn))超出量Δ，本題取Δ＝3mm，所以，

W＝R－Δ＝6－3＝3mm；最后得到行距C＝［L－(R＋W)］/(N－1)＝15.5/2＝7.7mm。

iv)確定刀具半徑補(bǔ)償值。

第一刀D01：R1＝L－W＝24.5－3＝21.5mm；

第二刀D02：R2＝L－W－C＝13.8mm；

第三刀D03：理論值R3＝R＝6mm，但考慮給精加工(第四刀)留出余量0.5mm，故實(shí)際取R3＝6＋0.5＝6.5mm。

精加工(第四刀)D04：R4＝6mm。

④為簡化編程，將前例中拱形凸臺(tái)輪廓精加工程序作為子程序，調(diào)用四次。

圖3-45加工方案分析(a)加工軌跡示意；(b)刀補(bǔ)值計(jì)算

2)加工程序編制(立式銑床)

加工程序如下：

續(xù)表

7．刀具長度補(bǔ)償(G43、G44、G49)

在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，不同工序往往需要使用不同的刀具，這就使得刀具的直徑、長度發(fā)生變化，或者由于刀具的磨損，也會(huì)造成刀具長度的變化。在數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中設(shè)置了刀具長度補(bǔ)償?shù)墓δ?，以簡化編程提高工作效率?/p>

所謂刀具長度補(bǔ)償功能，是指當(dāng)使用不同規(guī)格的刀具或刀具磨損后，可通過刀具長度補(bǔ)償指令補(bǔ)償?shù)毒唛L度尺寸的變化，而不必修改程序或重新對(duì)刀以達(dá)到加工要求。

1)編程格式

G01G43H_Z_；刀具長度正補(bǔ)償

G01G44H_Z_；刀具長度負(fù)補(bǔ)償

G01G49Z_；刀具長度補(bǔ)償取消

說明：

①在G17的情況下，刀具補(bǔ)償G43和G44是指用于Z軸的補(bǔ)償(同理，在G18情況下，對(duì)Y軸補(bǔ)償；G19情況下，對(duì)X軸補(bǔ)償。在此不討論)。

②H_表示長度補(bǔ)償值地址字，后面帶兩位數(shù)字表示補(bǔ)償號(hào)。

③對(duì)于一把基準(zhǔn)刀具，使用G43指令時(shí)，將H代碼指定的刀具長度補(bǔ)償值加在程序中由運(yùn)動(dòng)指令指定的Z軸終點(diǎn)位置坐標(biāo)上，即Z的實(shí)際坐標(biāo)值＝Z的指令坐標(biāo)＋長度補(bǔ)償值；而使用G44指令時(shí)，Z的實(shí)際坐標(biāo)值＝Z的指令坐標(biāo)－長度補(bǔ)償值。

如果設(shè)定長度補(bǔ)償值Hxx為正值，則G43、G44的補(bǔ)償效果如圖346所示；而如果設(shè)定長度補(bǔ)償值Hxx為負(fù)值，則G43、G44的補(bǔ)償效果相當(dāng)于兩者互換。

圖3-46長度補(bǔ)償功能示意(Hxx為正值時(shí))④補(bǔ)償值的確定一般有兩種情況：一種是有機(jī)外對(duì)刀儀時(shí)，以主軸軸端中心作為對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn)，則以刀具伸出軸端的長度作為H中的偏置量；另一種常見于無對(duì)刀儀時(shí)，如果以標(biāo)準(zhǔn)刀的刀位點(diǎn)作為對(duì)刀基準(zhǔn)，則刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀的長度差值作為其偏置量。該值可以為正，也可以為負(fù)。為了不混淆G43、G44的用法，我們通常都采用G43指令，而規(guī)定如果刀具長度大于標(biāo)準(zhǔn)刀長度，則Hxx取正值；如果刀具長度小于標(biāo)準(zhǔn)刀長度，則Hxx取負(fù)值，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

⑤G43、G44、G49為模態(tài)指令。⑥G43、G44、G49指令本身不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，長度補(bǔ)償?shù)慕⑴c取消必須與G00(或G01)指令同時(shí)使用，且在Z軸方向上的位移量不為零。

⑦在刀具長度補(bǔ)償?shù)慕⑴c補(bǔ)償取消的程序段后，一般不允許存在連續(xù)兩段以上的非補(bǔ)償平面第三軸移動(dòng)指令(G17時(shí)Z軸補(bǔ)償)，否則將會(huì)出錯(cuò)。

圖3-47長度補(bǔ)償應(yīng)用

【例3-圖3-44零件與外輪廓精銑路徑17】如圖347所示，在立式加工中心上以標(biāo)準(zhǔn)刀對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系G54。設(shè)輸入值H01＝－30mm，H02＝10mm，試問：

(1)如何編程使刀具T01到達(dá)坐標(biāo)Z100？

(2)如何編程使刀具T02到達(dá)坐標(biāo)Z100？

(3)如何編程使刀具T01到達(dá)坐標(biāo)Z5？

(4)如果刀具T01執(zhí)行程序G90G54G00Z5后，Z坐標(biāo)的實(shí)際位置為多少？

(5)如果刀具T01執(zhí)行程序G90G54G44G00Z5H01后，Z坐標(biāo)的實(shí)際位置為多少？答：(1)G90G54G43G00Z100H01；

(2)G90G54G43G00Z100H02；

(3)G90G54G43G00Z5H01；

(4)Z35；(因?yàn)門01比標(biāo)準(zhǔn)刀具短30mm。)

(5)Z65。(因?yàn)檠a(bǔ)償方向反了。)3.2.3坐標(biāo)變換功能指令

1.比例縮放

比例縮放指令是指在數(shù)控銑(加工中心)加工中，對(duì)某一加工圖形輪廓按指定的比例進(jìn)行縮放的一種簡化編程指令。

1)指令格式

(1)格式一：

G51X_Y_Z_P_

M98P_

G50說明：

①G51：建立縮放。

②G50：取消縮放。

③M98P_：一般為了簡化編程，把需要比例縮放的程序體編寫為子程序，進(jìn)行調(diào)用。但也可以將需要比例縮放的程序體直接寫在G51與G50程序段之間。

④X、Y、Z：指定比例縮放中心的坐標(biāo)。如果同時(shí)省略了X、Y、Z，則G51默認(rèn)刀具的當(dāng)前位置作為縮放中心。

⑤P：縮放的比例系數(shù)。該值規(guī)定不能用小數(shù)表示，如P1500表示縮放比例為1.5倍。例如：G51X20.0Y30.0P2000；表示以點(diǎn)(20，30)為縮放中心，縮放比例為2倍。

(2)格式二：

G51X_Y_Z_I_J_K_

M98P_

G50說明：I、J、K表示不同坐標(biāo)方向上的縮放比例，該值用帶小數(shù)點(diǎn)數(shù)值指定。

例如：G51X20.0Y30.0Z0I1.5J2.5；表示以坐標(biāo)點(diǎn)(20，30，0)為縮放中心，在X軸方向上的縮放比例為1.5倍，在Y軸方向上的縮放比例為2.5倍，在Z軸方向上保持原比例不變。

【例3-18】精加工如圖348所示圖樣的兩個(gè)凸臺(tái)。大凸臺(tái)的縮放比例為2倍，已知刀具為6mm的立銑刀，凸臺(tái)高度為2mm，工件材料為石蠟。

圖3-48等比例縮放舉例加工程序如下：

2)比例縮放編程注意事項(xiàng)

(1)比例縮放中的刀具補(bǔ)償：在編寫比例縮放程序時(shí)，要特別注意建立刀補(bǔ)程序段的位置。通常，刀補(bǔ)程序段應(yīng)寫在縮放程序體以內(nèi)。

(2)比例縮放中的圓弧插補(bǔ)：在比例縮放中進(jìn)行圓弧插補(bǔ)時(shí)，如果進(jìn)行等比例縮放，則圓弧半徑也相應(yīng)等比例縮放；如果指定不同的縮放比例，則刀具不會(huì)走出相應(yīng)的橢圓軌跡，仍將進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，圓弧的半徑根據(jù)I、J中的較大值進(jìn)行縮放。

(3)如果程序中將比例縮放程序段簡寫成“G51；”，其他參數(shù)均省略，則表示縮放比例由機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)決定，縮放中心則為刀具刀位點(diǎn)的當(dāng)前位置。

(4)比例縮放對(duì)工件坐標(biāo)系零點(diǎn)偏置值和刀具補(bǔ)償值無效。

(5)在縮放有效狀態(tài)下，不能指定返回參考點(diǎn)的G指令(G27～G30)，也不能指定坐標(biāo)系設(shè)定指令(G52～G59，G92)。若要指定，應(yīng)在取消縮放功能后進(jìn)行。

2.鏡像功能指令

使用鏡像功能指令編程可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)某一坐標(biāo)軸或某一坐標(biāo)點(diǎn)的對(duì)稱加工。

1)指令格式

G17G51.1X_Y_；

…

G50.1；

2)說明

X、Y值用于指定對(duì)稱軸或?qū)ΨQ點(diǎn)。當(dāng)G51.1指令后有一個(gè)坐標(biāo)字時(shí)，該鏡像方式指以某一坐標(biāo)軸為鏡像。如G51.1X10.0，是指該鏡像軸與Y軸平行，且在X軸10.0處相交。當(dāng)G51.1指令后有兩個(gè)坐標(biāo)字時(shí)，該鏡像方式是指以某一坐標(biāo)點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行鏡像。G50.1為取消鏡像命令。

【例3-19】如圖349所示，編寫加工凸臺(tái)外輪廓程序。已知凸臺(tái)高度2mm，刀具為10mm立銑刀。

圖3-49鏡像功能舉例

(1)先加工圖形1。O1點(diǎn)為起始點(diǎn)，并選擇零件輪廓延長線上的點(diǎn)作為切入、切出點(diǎn)，加刀具半徑補(bǔ)償。為簡化編程，將圖形1的加工程序體編寫為子程序。

(2)加工程序編制。

加工程序如下：

續(xù)表

3)鏡像功能應(yīng)用注意事項(xiàng)

(1)在指定平面內(nèi)執(zhí)行鏡像指令時(shí)，如果程序中有圓弧指令，則圓弧的旋轉(zhuǎn)方向相反，即G02變?yōu)镚03，而G03變?yōu)镚02。

(2)在指定平面內(nèi)執(zhí)行鏡像指令時(shí)，如果程序中有刀具半徑補(bǔ)償指令，則刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠梅较蛳喾?，即G41變?yōu)镚42，而G42變?yōu)镚41。

(3)在指定平面內(nèi)鏡像指令有效時(shí)，返回參考點(diǎn)指令指令(G27～G30)和改變坐標(biāo)系指令(G54～G59，G92)不能指定。若需要指定，必須在取消鏡像后進(jìn)行。

(4)由于數(shù)控鏜銑床Z軸安裝有刀具，故Z軸一般都不進(jìn)行鏡像。

3．旋轉(zhuǎn)功能指令

旋轉(zhuǎn)功能指令可使編程圖形輪廓以指定旋轉(zhuǎn)中心及旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一定的角度。

1)指令格式

G17G68X_Y_R_

…

G69

2)說明

G68表示打開坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)；G69表示撤銷旋轉(zhuǎn)功能；X、Y用于指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)中心；R用于指定坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角度，該角度一般取0°～360°，旋轉(zhuǎn)角0°邊為第一坐標(biāo)系的正方向，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)角度為正值。角度用十進(jìn)制數(shù)表示，可以帶小數(shù)，如20°30′用20.5表示。

【例3-20】如圖3-50所示，試編程加工5個(gè)曲線輪廓凸臺(tái)。已知凸臺(tái)高度為2mm，刀具為10mm立銑刀。

(1)將圖形1的加工程序編寫為子程序。選公切線上A(20，10)為切入、切出點(diǎn)。

(2)加工程序編寫。圖3-50旋轉(zhuǎn)功能應(yīng)用舉例加工程序如下：

續(xù)表

3)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)功能應(yīng)用注意事項(xiàng)

(1)在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)取消指令(G69)后的第一個(gè)移動(dòng)指令必須用絕對(duì)值指定，如果采用增量值指定，則不執(zhí)行正確的移動(dòng)。

(2)在坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)編程過程中，如需采用刀具補(bǔ)償指令編程時(shí)，則需在指定坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)指令后再加刀具補(bǔ)償，而在取消坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)之前取消刀具補(bǔ)償。

(3)在指定平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)指令有效時(shí)，返回參考點(diǎn)指令(G27～G30)和改變坐標(biāo)系指令(G54～G59，G92)不能指定。若需要指定，必須在取消旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行。

4．極坐標(biāo)

在某個(gè)平面中，一個(gè)點(diǎn)的位置不僅可以用直角坐標(biāo)系來描述，也可以用極坐標(biāo)系來描述。如圖351所示，

A點(diǎn)和B點(diǎn)的位置可以用極坐標(biāo)半徑(極徑)和極坐標(biāo)角度(極角)來表示，即A(30，0)，B(30，50)。這里X坐標(biāo)軸稱為極坐標(biāo)軸(極軸)，O稱為極坐標(biāo)原點(diǎn)(極點(diǎn))。

1)極坐標(biāo)指令

指令格式：

G17G16

…

G15

圖3-51極坐標(biāo)系中的點(diǎn)

2)說明

(1)G16表示在指定平面內(nèi)使用極坐標(biāo)編程，在G16后的坐標(biāo)字中，第一坐標(biāo)值表示極徑，第二坐標(biāo)值表示極角。G15表示取消極坐標(biāo)而回到直角坐標(biāo)編程方式。

(2)極點(diǎn)的指定方式有兩種，即用絕對(duì)值指定和用增量值指定。當(dāng)用絕對(duì)值指令指定時(shí)，如G90G17G16，表示極點(diǎn)為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O；當(dāng)用增量值指令指定時(shí)，如G91G17G16，表示以刀具當(dāng)前刀位點(diǎn)作為極點(diǎn)。

【例3-21】如圖3-52所示，試編程加工4個(gè)凸臺(tái)外輪廓。已知刀具為10立銑刀，凸臺(tái)高度為2mm。

圖3-52極坐標(biāo)編程舉例

(1)工藝分析。將凸臺(tái)1的加工程序體編寫為子程序，多次調(diào)用以簡化編程。凸臺(tái)1的加工軌跡如圖352所示。對(duì)于基點(diǎn)坐標(biāo)，顯然采用極坐標(biāo)編程比較簡單。設(shè)1點(diǎn)、2點(diǎn)分別為切入、切出點(diǎn)，基點(diǎn)坐標(biāo)為1(20，0)、a(20，20)、b(20，70)、c(40，70)、d(40，70)、2(10，20)。

(2)編寫加工程序。

加工程序如下：

3)極坐標(biāo)編程注意事項(xiàng)

(1)如果對(duì)極坐標(biāo)的增量方式?jīng)]有深刻理解，在實(shí)際編程中應(yīng)盡量避免以刀具當(dāng)前點(diǎn)作為極坐標(biāo)原點(diǎn)。

(2)極坐標(biāo)僅適用于指定平面，如對(duì)于G17平面，僅在XY平面內(nèi)使用極坐標(biāo)，而Z坐標(biāo)仍使用直角坐標(biāo)進(jìn)行編程。

(3)采用極坐標(biāo)進(jìn)行編程時(shí)，所有指令的模態(tài)方式不變。3.2.4平面輪廓加工應(yīng)用實(shí)例

1．平面外輪廓的加工

如圖353所示，試編寫凸臺(tái)輪廓的加工程序。已知零件毛坯為80mm×80mm×30mm的硬鋁板，且毛坯各個(gè)表面已經(jīng)加工完成，刀具為10mm的高速鋼立銑刀。

圖3-53平面輪廓加工1)加工工藝分析

(1)工件采用平口鉗裝夾，下用墊鐵支承，用百分表找正。

(2)零件凸臺(tái)輪廓側(cè)面及底面均有較高的表面粗糙度要求。因此，可選擇粗銑、精銑來達(dá)到技術(shù)要求。此凸臺(tái)形狀可以看成是在圓形凸臺(tái)上切去三個(gè)弧形缺口而形成，可以分成三個(gè)工序來完成，即首先粗銑、精銑70mm圓柱凸臺(tái)，其次銑削兩個(gè)R15圓弧缺口，最后加工R30圓弧缺口。刀具軌跡路線如圖354和圖355所示。

(3)起點(diǎn)、切入點(diǎn)及切出點(diǎn)的坐標(biāo)：A(0，－70)、B(60，－35)、C(－60，－35)、A1(0，50)、B1(－15，35)、C1(15，35)、A2(50，－50)、B2(40，－10)、C2(10，－40)。刀具半徑補(bǔ)償值：銑削70凸臺(tái)分4刀，D01＝19.5、D02＝12.0、D03＝5.5、D04＝5；銑削R15缺口分3刀，D11＝12、D12＝5.5、D13＝5；銑削R30缺口分3刀，D21＝7、D22＝5.5、D23＝5。(注:精加工余量取0.5mm。)

(4)Z向分層切削，切深分別為4、3、2.5、0.5。

圖3-54圓臺(tái)加工軌跡

圖3-55圓弧缺口加工軌跡

(5)切削用量選擇。選擇主軸轉(zhuǎn)速：粗加工S＝800r/min，精加工1200r/min。進(jìn)給速度：粗加工F＝200mm/min，精加工F＝120mm/min。(實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度可以根據(jù)加工情況，通過操作面板上倍率開關(guān)調(diào)節(jié)。)

2)加工程序編制

加工程序如下：

續(xù)表

銑f70外圓凸臺(tái)子程序：

加工R15缺口子程序：

加工R30缺口子程序：

2．平面內(nèi)輪廓的加工

加工圖3-56所示的拱形型腔，試編寫加工程序。已知零件毛坯為90mm×60mm×15mm硬鋁板，且已加工達(dá)到尺寸要求。

圖3-56平面內(nèi)輪廓加工

1)相關(guān)知識(shí)

(1)刀具的選擇問題。對(duì)于內(nèi)腔加工，刀具直徑應(yīng)不大于內(nèi)腔最小曲率半徑；否則，因少切而出現(xiàn)殘留余量。但是，刀具直徑太小，切削效率低，所以如果有需要，我們可以使用多把刀具。大直徑刀具可用于完成粗加工，小直徑刀具可用于完成精加工。

圖3-57刀具半徑補(bǔ)償出錯(cuò)

(2)刀具半徑補(bǔ)償問題。與加工平面外輪廓一樣，為了簡化編程、去除