轴或X轴的负向(适用于右手坐标系如下图所示)。
圆弧的终点由地址X、Y和Z来确定。在G90模态,即绝对值模态下,地址X、Y、Z给出了圆弧终点在当前坐标系中的坐标值;在G91模态,即增量值模态下,地址X、Y、Z给出的则是在各坐标轴方向上当前刀具所在点到终点的距离。
在X方向,地址I给定了当前刀具所在点到圆心的距离,在Y和Z方向,当前刀具所在点到圆心的距离分别由地址J和K来给定,I、J、K的值的符号由它们的方向来确定。
对一段圆弧进行编程,除了用给定终点位置和圆心位置的方法外,我们还可以用给定半径和终点位置的方法对一段圆弧进行编程,用地址R来给定半径值,替代给定圆心位置的地址。R的值有正负之分,一个正的R值用来编程一段小于180度的圆弧,一个负的R值编程的则是一段大于180度的圆弧。编程一个整圆只能使用给定圆心的方法。
第三章 进给功能
3.1 进给速度
上一章,我们讲述了基本插补命令的用法以及一些相关指令,同时,也涉及到了一些与进给速度有关的一些知识,在本节中,我们将归纳性地讨论这些问题。
数控机床的进给一般地可以分为两类:快速定位进给及切削进给。
快速定位进给在指令G00、手动快速移动以及固定循环时的快速进给和点位之间的运动时出现。快速定位进给的速度是由机床参数给定的,并可由快速倍率开关加上100%、50%、25%及F0的倍率。快速倍率开关在100%的位置时,快速定位进给的速度对于X、Y、Z三轴来说,都是15000mm/min。快速倍率开关在F0的位置时,X、Y、Z三轴快速定位进给速度是2000mm/min。快速定位进给时,参与进给的各轴之间的运动是互不相关的,分别以自己给定的速度运动,一般来说,刀具的轨迹是一条折线。
切削进给出现在G01、G02/03以及固定循环中的加工进给的情况下,切削进给的速度由地址F给定。在加工程序中,F是一个模态的值,即在给定一个新的F值之前,原来编程的F值一直有效。CNC系统刚刚通电时,F的值由549号参数给定,该参数在机床出厂时被设为100mm/min。切削进给的速度是一个有方向的量,它的方向是刀具运动的方向,模(即速度的大小)为F的值。参与进给的各轴之间是插补的关系,它们的运动的合成即是切削进给运动。
F的最大值由527号参数控制,该参数在机床出厂时被设为4000mm/min,如果编程的F值大于此值,实际的进给切削速度也将保持为4000mm/min。
切削进给的速度还可以由操作面板上的进给倍率开关来控制,实际的切削进给速度应该为F的给定值与倍率开关给定倍率的乘积。
3.2 自动加减速控制
自动加减速控制作用于各轴运动的起动和停止的过程中,以减小冲击并使得起动和停止的过程平稳,为了同样的目的自动加减速控制也作用于进给速度变换的过程中。对于不同的进给方式,NC使用了不同的加减速控制方式:
快速定位进给:使用线性加减速控制,各轴的加减速时间常数由参数控制?522~525号参数?。 切削进给:用指数加减速控制,加减速时间常数由530号参数控制。
手动进给:使用指数加减速控制,各轴的加减速时间常数也由参数控制,参数号为601~604。
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3.3 切削方式(G64)
一般地,为了有一个好的切削条件,我们希望刀具在加工工件时要保持线速度的恒定,但我们知道自动加减速控制作用于每一段切削进给过程的开始和结束,那么在两个程序段之间的衔接处如何使刀具保持恒定的线速度呢?在切削方式G64模态下,两个切削进给程序段之间的过渡是这样的:在前一个运动接近指令位置并开始减速时,后一个运动开始加速,这样就可以在两个插补程序段之间保持恒定的线速度。可以看出在G64模态下,切削进给时,NC并不检查每个程序段执行时各轴的位置到达信号,并且在两个切削进给程序段的衔接处使刀具走出一个小小的圆角。
3.4 精确停止(G09)及精确停止方式(G61)
如果在一个切削进给的程序段中有G09指令给出,则刀具接近指令位置 时会减速,NC检测到位置到达信号后才会继续执行下一程序段。这样,在两个程序段之间的衔接处刀具将走出一个非常尖锐的角,所以需要加工非常尖锐的角时可以使用这条指令。使用G61可以实现同样的功能,G61与G09的区别就是G09是一条非模态的指令,而G61是模态的指令,即G09只能在它所在的程序段中起作用,不影响模态的变化,而G61可以在它以后的程序段中一直起作用,直到程序中出现G64或G63为止。
3.5 暂停( G04 )
作用:在两个程序段之间产生一段时间的暂停。
格式:G04 P-;或G04 X-;
地址P或X给定暂停的时间,以秒为单位,范围是0.001~9999.999秒。如果没有P或X,G04在程序中的作用与G09相同。
第四章 参考点和坐标系
4.1 机床坐标系
本机床的坐标系是右手坐标系。主轴箱的上下运动为Z轴运动,主轴箱向上的运动为Z轴正向运动,主轴箱向下的运动为Z轴负向运动;滑座的前后运动为Y轴运动,滑座远离立柱的运动为Y轴的正向运动,滑座趋向立柱的运动为Y轴的负向运动;工作台的左右运动为X轴运动,面对机床,工作台向左运动为X轴的正向运动,工作台向右运动为X轴的负向运动。
可以看到,只有Z轴的运动是刀具本身的运动,X、Y轴则是靠工作台带动工件运动来完成加工过程的。为了方便起见,在本说明书中对于X、Y轴运动的描述是刀具相对于工件的运动。
相对位置固定的机床坐标系的建立,是靠每次NC上电后的返回参考点的操作来完成的。参考点是机床上的一个固定的点,它的位置由各轴的参考点开关和撞块位置以及各轴伺服电机的零点位置来确定。本机床返回参考点后,参考点在机床坐标系中的坐标值为X0,Y0,Z0。X轴行程为0~-600毫米,Y轴行程为0~-400毫米,Z轴行程为0~-510毫米。
4.2 工件坐标系
通常编程人员开始编程时,他并不知道被加工零件在机床上的位置,他所编制的零件程序通常是以工件上的某个点作为零件程序的坐标系原点来编写加工程序,当被加工零件被夹压在机床工作台上以后再将NC所使用的坐标系的原点偏移到与编程使用的原点重合的位置进行加工。所以坐标系原点偏移功能对于数控机床来说是非常重要的。
在本机床上可以使用下列三种坐标系: (1)机床坐标系。 (2)工件坐标系。
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(3)局部坐标系。
4.2.1 选用机床坐标系(G53)
格式:(G90)G53 IP?;
该指令使刀具以快速进给速度运动到机床坐标系中IP?指定的坐标值位置,一般地,该指令在G90模态下执行。G53指令是一条非模态的指令,也就是说它只在当前程序段中起作用。
机床坐标系零点与机床参考点之间的距离由参数设定,无特殊说明,各轴参考点与机床坐标系零点重合。
4.2.2 使用预置的工件坐标系(G54~G59)
在机床中,我们可以预置六个工件坐标系,通过在CRT-MDI面板上的操作,设置每一个工件坐标系原点相对于机床坐标系原点的偏移量,然后使用G54~G59指令来选用它们,G54~G59都是模态指令,分别对应1#~6#预置工件坐标系,如下例:
预置1#工件坐标系偏移量:X-150.000 Y-210.000 Z-90.000。 预置4#工件坐标系偏移量:X-430.000 Y-330.000 Z-120.000。
程序段内容 N1 G90 G54 G00 X50. Y50.; N2 Z-70.; N3 G01 Z-72.5 F100; N4 X37.4; N5 G00 Z0; N6 X0 Y0 A0; N7 G53 X0 Y0 Z0; N8 G57 X50. Y50. ; N9 Z-70.; N10 G01 Z-72.5; N11 X37.4; N12 G00 Z0; N13 G00 X0 Y0 ; 终点在机床坐标系中的坐标值 X-100, Y-160 Z-160 Z-160.5 X-112.6 Z-90 X-150, Y-210 X0, Y0, Z0 X-380, Y-280 Z-190 Z-192.5 X392.6 Z-120 X-430, Y-330 注 释 选择1#坐标系,快速定位。 直线插补,F值为100。 (直线插补) 快速定位 选择使用机床坐标系。 选择4#坐标系 直线插补,F值为100 (模态值)
从以上举例可以看出,G54~G59指令的作用就是将NC所使用的坐标系的原点移动到机床坐标系中坐标值为预置值的点,预置方法请查阅本手册的操作部分。
在机床的数控编程中,插补指令和其它与坐标值有关的指令中的IP- 除非有特指外,都是指在当前坐标系中(指令被执行时所使用的坐标系)的坐标位置。大多数情况下,当前坐标系是G54~G59中之一(G54为上电时的初始模态),直接使用机床坐标系的情况不多。
4.2.3 可编程工件坐标系(G92)
格式:(G90)G92 IP-;
该指令建立一个新的工件坐标系,使得在这个工件坐标系中,当前刀具所在点的坐标值为IP-指令的值。G92指令是一条非模态指令,但由该指令建立的工件坐标系却是模态的。实际上,该指令也是给出了一个偏移量,这个偏移量是间接给出的,它是新工件坐标系原点在原来的工件坐标系中的坐标值,从G92的功能可以看出,这个偏移量也就是刀具在原工件坐标系中的坐标值与 IP-指令值之差。如果多次使用G92指令,则每次使用G92指令给出的偏移量将会叠加。对于每一个预置的工件坐标系(G54~G59),
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这个叠加的偏移量都是有效的。举例如下:
预置1#工件坐标系偏移量:X-150.000 Y-210.000 Z-90.000。 预置4#工件坐标系偏移量:X-430.000 Y-330.000 Z-120.000。 终点在机床坐标系 程序段内容 中的坐标值 N1 G90 G54 G00 X0 Y0 Z0; X-150, Y-210, Z-90 N2 G92 X70. Y100. Z50.; X-150, Y-210, Z-90 注 释 选择1#坐标系,快速定位到 坐标系原点。 刀具不运动,建立新坐标系,新坐标系中当前点坐标值为 X70, Y100, Z50 快速定位到新坐标系原点。 选择4#坐标系,快速定位到 坐标系原点(已被偏移)。 快速定位到原坐标系原点。 N3 G00 X0 Y0 Z0; N4 G57 X0 Y0 Z0; N5 X70. Y100. Z50.; X-220, Y-310, Z-140 X-500, Y-430, Z-170 X-430, Y-330, Z-120 4.3.4 局部坐标系(G52)
G52可以建立一个局部坐标系,局部坐标系相当于G54~G59坐标系的子坐标系。
格式:G52 IP_;
该指令中,IP_给出了一个相对于当前G54~G59坐标系的偏移量,也就是说,IP_给定了局部坐标系原点在当前G54~G59坐标系中的位置坐标,即使该G52指令执行前已经由一个G52指令建立了一个局部坐标系。取消局部坐标系的方法也非常简单,使用G52 IP0;即可。
4.3 平面选择
这一组指令用于选择进行圆弧插补以及刀具半径补偿所在的平面。 使用方法:
G17………选择XY平面 G18………选择ZX平面 G19………选择YZ平面
关于平面选择的相关指令可以参考圆弧插补及刀具补偿等指令的相关内容。
第五章 坐标值和尺寸单位
5.1 绝对值和增量值编程(G90和G91)
有两种指令刀具运动的方法 :绝对值指令和增量值指令。在绝对值指令模态下,我们指定的是运动终点在当前坐标系中的坐标值;而在增量值指令模态下,我们指定的则是各轴运动的距离。G90和G91这对指令被用来选择使用绝对值模态或增量值模态。 G90???绝对值指令 G91???增量值指令
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终点绝对值指令编程:G90 X20. Y120.;增量值指令编程:G91 X-70. Y80.;起点
通过上例,我们可以更好地理解绝对值方式和增量值方式的编程。
第六章 辅助功能
6.1 M代码
在机床中,M代码分为两类:一类由NC直接执行,用来控制程序的执行;另一类由PMC来执行,控制主轴、ATC装置、冷却系统。M代码表见表1.2。
6.1.1 程序控制用M代码
用于程序控制的M代码有M00、M01、M02、M30、M98、M99,其功能分别讲解如下:
M00???程序停止。NC执行到M00时,中断程序的执行,按循环起动按钮可以继续执行程序。
M01???条件程序停止。NC执行到M01时,若M01有效开关置为上位,则M01与M00指令有同样效果,如果M01有效开关置下位,则M01指令不起任何作用。 M02???程序结束。遇到M02指令时,NC认为该程序已经结束,停止程序的运行并发出一个复位信号。 M30???程序结束,并返回程序头。在程序中,M30除了起到与M02 同样的作用外,还使程序返回程序头。
M98???调用子程序。
M99???子程序结束,返回主程序。
6.1.2 其它M代码
M03???主轴正转。使用该指令使主轴以当前指定的主轴转速逆时针(CCW)旋转。 M04???主轴反转。 使用该指令使主轴以当前指定的主轴转速顺时针(CW)旋转。 M05???主轴停止。
M06???自动刀具交换(参阅机床操作说明书)。 M08???冷却开。 M09???冷却关。
其他M代码请参阅机床使用说明书。
6.2 主轴转速指令(S代码)
一般机床主轴转速范围是20~6000r/min(转每分)。主轴的转速指令由S代码给出,S代码是模态的,即转速值给定后始终有效,直到另一个S代码改变模态值。主轴的旋转指令则由M03或M04实现。
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