数控铣床的编程与加工.ppt

1、第 6 章 数控铣床的编程与加工,6.1 华中世纪星HNC-21M数控系统简介,华中数控系统是武汉华中数控股份有限公司开发的具有自主知识产权的性能价格比较高的数控系统。 数控系统采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC，配置7.7英寸或10.4英寸彩色液品显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体，支持硬盘、电子盘等程序储方式以及软驱、DNC、以太网等程序交换功能，具有低价格、高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高和操作维护方便的特点。主要应用于铣、加工中心等各类数控机床的控制。,华中世纪星HNC-21M数控系统编程功能如下： 1） 直线、

2、圆弧、螺旋线和正弦线插补功能。 2） 控制轴数：3；联动轴数：3。 3） 最小设定单位：0.001；最大编程尺寸：99 999.999。 4） 最大编程行数：1 000 000 000。 5） 公制/英制输入功能。 6） 绝对值/增量值编程。 7） 每分钟/每转进给功能。 8） 虚轴指定功能。 9） 螺纹功能（公制、英制）、多种攻丝切削功能、刚性攻丝（加工中心）。 10） 多种铣削固定循环功能。,11） 多种镗铣切削循环功能。 12） 刀具圆弧半径补偿、长度补偿功能。 13） 图形显示：三维图形实时动态显示刀具轨迹。 14） 进给修调、快速修调和主轴转速修调控制功能 15） 自动加减速控制方式

3、；S型加减速度控制。 16） 系统参数备份与恢复功能。 17） 空运行、模拟加工和图形化程序校验功能。 18） 实时加工参数显示功能。 19） 编辑功能（包括后台编辑功能）。 20） 蓝图编程功能。 21） 在线帮助功能：提供编程帮助和图例。,23） 断点保存与恢复功能。 24） 从指定的任意行运行加工功能。 25） MDI功能。 26） 自动换刀功能（加工中心）。 27） 小线段连续高速加工功能（G64）和准确定位功能（G61）。 28） 坐标系可编程的零点偏置功能。 29） 4层以上子程序调用功能（最多9层嵌套）。 30） 旋转、镜像、缩放功能。 31） 参数编程、宏程序编程功能，支持逻辑

4、运算、函数运算、条件判别和循环语句。 32） 用户自定义M指令功能。 33） 标准的G功能、M功能、T功能，数控编程指令与国际标准兼容，支持常用CAD/CAM系统生成的数控加工程序。 34）CNC通讯功能：RS-232。,6.2 常用编程指令,6.2.1 铣削编程加工的工艺要求常用的编程术语： 起始平面：是程序开始时刀具的初始位置所在的平面。 进刀平面：刀具以高速（G00）下刀至要切削到材料时变成以进刀速度下刀，以免撞刀，此速度转折点的位置即为进刀平面 。退刀平面：零件或加工零件的某区域加工结束后，刀具以切削进给速度离开工件表面一段距离后转为高速返回平面，此转折位置即为退刀平面 。,安全平面：

5、是指刀具在完成工件的一个区域加工后，刀具沿刀具轴向返回运动一段距离后，刀尖所在的Z平面，其对应的高度称为安全高度。它一般被定义高出被加工零件的最高点10mm左右，刀具处于安全平面时，可以以G00速度进行移动。设置安全平面既能防止刀具碰伤工件，又能使非切削加工时间控制在一定的范围内。返回平面：指程序结束后，刀尖点（不是刀具中心）所在的Z平面，它在被加工零件表面最高点100mm左右的位置上，一般与起始高度重合或高于起始高度，以便在工件加工完毕后观察和测量，同时在机床移动时能避免工件和刀具发生碰撞现象，刀具在返回平面上以高速移动。,数控铣削加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据加工实践，

6、数控铣削加工工艺分析所要解决的主要问题大致可归纳为以下几个方面。1. 选择并确定数控铣削加工部位及工序内容在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用，合理选择、分配工序 。2. 零件图样的工艺性分析根据数控铣削加工的特点，对零件图样进行工艺性分析 （1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点 （2）定位基准的选择 （3）几何元素条件准确 （4）零件公差的处理,（a） （b）零件尺寸标注分析 图,图（a）的标注较好,3. 零件的结构工艺性分析 （1）统一零件的几何类型及尺寸 零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，方便编程，提高生产效益

7、。 （2）内槽圆角 半径不应太小。 如右图（b）所示。,（a）,（b）,（3）内槽与底面转接圆角半径r 零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大，如下图r。,（4）应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工。,4. 分析零件的变形情况5. 加工工序的划分主要有3种划分方法。（1）按零件装夹定位方式与加工部位划分 先粗后精，先近后远（相对对刀点），即先进行内型内腔加工，后进行外形加工。先进行面加工，后进行孔加工。加工中容易损伤的表面（如螺纹等），应放在加工路线的后面。（2）按粗、精加工方式划分（3）按所用刀具划分工序,6. 工件的装卡方式（1）尽量采用组合夹具。（2）选择合理的零件定位、夹紧的

8、部位。避免干涉，便于测量。（3）选择合理的夹紧力位置和方向，以减少变形。（4）装卡、定位要考虑到重复安装的一致性。常用的夹具有：机用虎钳、三爪卡盘、角铁和V形铁、组合夹具。如果不便于使用夹具，可以直接在铣床工作台上用压板、螺母、螺栓安装工件。,7. 选择合理的走刀路线（1）刀位点及刀具轨迹刀位点是在编制加工程序时用以表示刀具位置的特征点。一般是刀具上的一点，不同的刀具，刀位点也不相同。CAM软件是将球头铣刀的刀尖作为刀位点来计算刀具轨迹。数控系统控制刀具的运动轨迹，准确地说是控制刀位点的运动轨迹。数控编程时，程序给出的各点坐标值就是刀位点的坐标值。刀具轨迹就是由一系列有序的刀位点的位置点和连接

9、这些位置点的直线（直线插补）或圆弧（圆弧插补）组成的 。,（2）走刀路线走刀路线是数控加工中，刀具刀位点相对工件运动的轨迹及方向。走刀路线既包括了工步的内容，也反映出工步安排的顺序，是编写程序的重要依据。合理的走刀路线，是指能保证零件加工精度、表面粗糙度要求，数值计算简单，程序段少，编程量小，走刀路线最短，空程最少的高效率路线。（3）顺铣或逆铣的选用应尽可能采用顺铣 ，但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量较大，这时采用逆铣较为有利。,（4）加工顺序和路线的安排加工位置精度要求较高的孔系时，应特别注意安排孔的加工顺序。若安排不当，就可能将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。 使

10、走刀路线最短，提高加工效率。见下图 （b）,（a）,（b）,（5）刀具的进退刀路线安排刀具的进退刀路线要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入、切出工件，以免留下刀痕。最终轮廓应一次走刀完成，以使轮廓表面光整。在这三种方案中，图（a）的方案最差，图（c）的方案最佳。,（a） （b） （c）,8. 选择合理的刀具刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：既要求精度高、强度大、刚性好、耐用度高，又要求尺寸稳定，安装调整方便。在满足加工要求的前提下，尽

11、量选择较短的刀柄，以提高刀具的刚性。,9. 确定合理的切削用量切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量和进给速度（进给量）。为3要素。（1）主轴转速。主要根据机床和刀具允许的切削速度来确定。n=1000V/(D)式中 n主轴转速（r/min）；D刀具直径（mm）；v切削速度（m/min），受刀具耐用度的限制。,（2）背吃刀量，也称为切削深度。主要根据床、夹具、刀具和工件的刚度来决定，在刚度允许的情况下，尽可能加大背吃刀量，以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切除余量，以便提高生产效率。精加工时，则应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。在数控铣床上，精加工余量小于普通机床

12、，一般取（0.20.5）mm。,（3）进给速度（mm/min或mm/r）是一个重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。最大的进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制并与脉冲当量有关。当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度（进给量）应选小一些。粗加工时，为缩短切削时间，一般进给量就取得大一些。工件材料较软时，进给量就取得大一些；较硬时，进给量就取得小一些。,10. 程序编制的误差程序编制中的误差主要由以下三部分组成：（1）逼近误差。这是用近似计算方法逼近零件轮廓时所产生的误差，也称一次逼近误差。（2）插补误差。这是用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。

13、（3）圆整化误差。这是将工件尺寸换算成机床的脉冲当量时由于圆整化所产生的误差。,数控机床加工零件时，除编程误差外，还有许多其它不可避免的误差，如进给误差、定位误差等等，所以编程误差只允许占整个数控加工误差的10%20%左右。要想缩小编程误差，就要增加插补段，这又将增加数值计算的工作量。所以，要合理选择编程误差。,6.2.2 常用编程指令,1常用的准备功能编程准备功能是编制数控程序的核心内容，要求能够熟练掌握这些基本功能的特点和使用方法，只有这样才能编制出好的加工程序，提高产品的加工质量，常用的准备功能见下页表。注:表及后面程序中A指第4轴。,常用编程指令介绍,（1）尺寸单位选择（G20/G21

14、/G22）（2）进给速度单位的设定（G94/G95）格式：G94 F_或G95 F_G94每分钟进给。G95为每转进给。G94、G95为模态功能，可相互注销，G94为缺省值。,（3）与坐标系有关的指令1）绝对尺寸指令（G90） ISO代码中绝对尺寸指令用G90，它表示程序段中的尺寸字为绝对坐标值，即以编程零点为基准的坐标值。编程举例：G90 G01 X50 Y-45 F125。2）增量尺寸指令（G91），它表示程序段中的尺寸字为增量坐标值，即刀具运动的终点相对于起点的坐标值增量。编程举例：G91 G01 X-150 Y145 F125。在实际的编程中，选用G90还是G91，主要是根据具体的零件

15、特点确定，那种方式编程方便就采用那一种方式。G90和G91为模态功能，可相互注销。G90为缺省值。,3）工件坐标系设定（G92）G92指令是规定工件坐标系原点的指令，工件坐标系原点又称编程零点，当使用绝对尺寸编程时，必须先建立一坐标系，用来确定刀具起始点在坐标系中的坐标值。G92指令通过设定刀具 起点与坐标系原点的相对位置 建立工件坐标系。工件坐标 系一旦建立，绝对值编程时 的指令值就是在此坐标系中 的坐标值。如右图所示。,程序示例：G92 X40 Y30 Z25 坐标值X40 Y30 Z25为刀位点在工件坐标系中的初始位置，执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动，但CRT或液晶

16、显示器上的坐标值发生了变化。G92指令可以在程序中指定，也可以在MDI方式中设定。G92指令为非模态指令一般放在一个零件程序的第一段。,4）工件坐标系选择（G54G59）格式：G54G59。G54G59是系统预定的6个工件坐标系，可根据需要任意选用。这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值（工件零点偏置值）可用MDI方式输入，系统自动记忆。工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值。G54G59为模态功能，可相互注销，G54为缺省值。,如右下图所示，使用工件坐标系编程。要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。 程序如下： %1000 N01 G

17、54 G00 G90 X30 Y40 N02 G59 N03 G00 X30 Y30 注意：使用该组指令前， 先用要输入各坐标系的 坐标原点在机床坐标系 中的坐标值。,（4）快速点定位指令（G00）G00指令是指刀具以点定位控制方式，从刀具所在点以最快的速度，移动到目标点。G00指令中的快移速度由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用进给速度F规定。一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00为模态功能可由G01、G02、G03或G33功能注销。注意：在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。操作者必须格外小心，以免刀

18、具与工件发生碰撞。常见的做法是将Z轴移动到安全高度，再放心地执行G00指令。,（5）直线插补指令（G01）G01指令是指刀具按给定的进给速度F，从当前点进行直线插补并到达指定的终点，可以采用绝对或增量编程。G01指令两个（或三个）坐标以联动的方式，按指定的进给速度F值插补加工出任意斜率的平面（或空间）直线。G01为模态功能可由G00、G02、G03或G33功能注销。 如图所示，刀具从A 点工作移动到B点。 （绝对）G90 G00 X60.0 Y30.0 F150； （增量）G91 G00X40.0 Y20.0 F150；,（6）圆弧插补指令（G02/G03）按给定的进给速度F从当前点进行顺时针

19、（G02）或逆时针（G03）圆弧插补。在不同平面内进行圆弧插补。G17、G18、G19为圆弧插补平面选择指令，以此来确定被加工表面所在平面，G17可省略。 格式：XY平面：G17 G02 X_ Y_ I_ J_ (R_) F_ G17 G03 X_ Y_ I_ J_(R_) F_ZX平面：G18 G02 X_ Z_ I_ K_ (R_) F_ G18 G03 X_ Z_ I_ K_ (R_) F_YZ平面：G19 G02 Y_ Z_ J_ K_ (R_) F_G19 G03 Y_ Z_ J_ K_ (R_) F_,其中：X、Y、Z为圆弧终点坐标，R为圆弧半径，I、J、K为圆弧圆心到起点的增量坐

20、标（等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标），与采用G90、G91无关，F为进给速度。当圆弧的圆心角180时，R值为负，当圆弧的圆心角180时，R值为正。注意：采用R编程不能表达整圆，此时，必须采用I、J、K编程。同时编入R与I、J、K时，R有效。I、J、K的选择如下图所示。,注意：顺时针或逆时针圆弧是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向看到的回转方向，如左图所示。如右图，刀具从A开始沿A、B、C切削，编程。,%158 G90 G03 X140.0 Y100.0 R60.0 F300；绝对值编程G02 X120.0 Y60.0 R50.0； 或： G90 G03 X140.0 Y100.0 I-60

21、.0 J0 F300；G02 X120.0 Y60.0 I-50.0 J0；G91 G03 X-60.0 Y60.0 R60.0 F300；增量值编程G02 X-20.0 Y-40.0 R50.0； 或： G91 G03 X-60.0 Y60.0 I-60.0 J0 F300；G02 X-20.0 Y-40.0 I-50.0 J0；,如图所示为一封闭圆（整圆），现设起刀点在坐标原点O，加工是从O快速移动至A逆时针加工整圆， 用绝对尺寸编程： N10 G92 X0 Y0 Z0； N20 G90 G00 X30 Y0； N30 G03 I-30 J0 F100； N40 G00 X0 Y0； 用增

22、量尺寸编程： N20 G91 G00 X30 Y0； N30 G03 I-30 J0 F100； N40 G00 X-30 Y0； 特规定圆弧所对应的圆心角为小于等于180时（圆弧段1）用“R”；圆心角大于180的圆弧（圆弧段2）用“-R”。,（7）自动返回参考点（G28）格式：G28 X_Y_Z_X、Y、Z回参考点时经过的中间点。在G90时为中间点在工件坐标系中的坐标；在G91时为中间点相对于起点的位移量。G28指令首先使所有的编程轴都快速定位到中间点，然后再从中间点返回到参考点。G28指令用于刀具自动更换或者消除机械误差在执行该指令之前应取消刀具半径补偿和刀具长度补偿。 注意：在G28的程

23、序段中不仅产生坐标轴移动指令，而且记忆了中间点坐标值，以供G29使用。电源接通后在没有手动返回参考点的状态下，指定G28时，从中间点自动返回参考点，与手动返回参考点相同。这时从中间点到参考点的方向就是机床参数“回参考点方向”设定的方向。,（8）自动从参考点返回（G29） 格式：G29 X _Y _Z _。X、Y、Z返回的定位终点，在G90时为定位终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为定位终点相对于G28中间点的位移量。G29可使所有编程轴以快速进给经过由G28指令定义的中间点，然后再到达指定点。 通常该指令紧跟在 G28指令之后。G29 指令仅在其被规定的 程序段中有效。 G91 G28 X1

24、00 Y20 G29 X50 Y40 M06 T02,（9）暂停指令（G04）格式：G04 P_。P：暂停时间，单位为s（秒）。G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。在执行含G04指令的程序段时，先执行暂停功能。G04为非模态指令，仅在其被规定的程序段中有效。G04可使刀具作短暂停留以获得圆整而光滑的表面。如对不通孔作深度控制时，在刀具进给到规定深度后，用暂停指令使刀具作非进给光整切削，然后退刀，保证孔底平整。,（10）简化编程指令1）镜像功能（G24/G25）格式：G24 X_Y_Z_A_ M98 P_G25 X_Y_Z_A_G24：建立镜像，G25：取消镜像。X、Y、Z、A

25、：镜像位置。当工件相对于某一轴具有对称形状时，可以利用镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的对称部分，这就是镜像功能。当某一轴的镜像有效时该轴执行与编程方向相反的运动。G24、G25为模态指令，可相互注销，G25为缺省值。,%0024；主程序 G90 G54；设置零点偏置，对刀点在（0，0，0） G0 Z100; X0 Y0,右图程序如下：,Z0 G91 G17；相对坐标补偿， M03 S600 M98 P100；调用子程序100，加工 G24 X0；Y轴镜像镜，像位置为X=0 M98 P100；加工 G24 Y0；X、Y轴镜像，镜像位置为（0，0） M98 P100；加

26、工 G25 X0；X轴镜像继续有效，取消Y轴镜像 M98 P100；加工 G25 Y0；取消镜像 M30,%100；子程序（的加工程序） N100 G41 G00 X10 Y4 D01；左刀补G41 N130 G01 Z5 F300；加工深度为5 N140 Y26 N150 X10 N160 G03 X10 Y10 I10 J0；加工圆弧 N170 G01 Y10 N180 X25 N185 G49 G00 Z105 N200 G40 X5 Y10 N210 M99；返回,2）缩放功能（G50/G51）格式：G51 X_Y_Z_P_M98 P_G50G51：建立缩放。G50：取消缩放。X、Y、

27、Z：缩放中心的坐标值。P：缩放倍数。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。 在G51后，运动指令的坐标值以X、Y、Z为缩放中心，按P规定的缩放比例进行计算。在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具半径补偿刀具和长度补偿。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缺省值。,使用缩放功能编制如图所示轮廓的加工程序。已知三角形ABC的顶点为A（10，30）、B（90，30）、C（50，110），三角形ABC是缩放后的图形，其中缩放中心为D（50，50）， 缩放系数为0.5倍，设 刀具起点距工件上表 面50mm。,%0051；主程序 G90 G54；零点偏置G54，对刀点在（0，0，0

28、） G0 Z50 X0 Y0 M03 S600 G1 Z-10 F150；加工深度-10 M98 P100；调用子程序，加工三角形ABC G1 Z-6 F150；加工深度-6 G51 X50 Y50 P0.5；缩放中心（50，50）， 缩放系数0.5 M98 P100；加工三角形ABC G50；取消缩放 G49 Z46 M05 M30,%100；子程序（三角形ABC的加工程序） N100 G42 G00 X10 Y30 D01；右刀补 N150 G01 X90 Y30 F300 N160 X50 Y110 N170 X10 Y30 N200 G40 G00 X0 Y0；取消刀补 N210 M9

29、9 返回主程序,3）旋转变换（G68/G69） 格式：G17 G68 X_Y_P_ G18 G68 X_Z_P_ G19 G68 Y_Z_P_ M98 P_ G69 G68：建立旋转。 G69：取消旋转。 X、Y、Z：旋转中心的坐标值。 P：旋转角度，单位是（度），0P360。 在有刀具补偿的情况下，先旋转，后刀补（刀具半径补偿、长度补偿）；在有缩放功能的情况下，先缩放后旋转。 G68、G69为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。,使用旋转功能编制如图所示轮廓的加工程序，设刀具起点距工件上表面50mm，切削深度5mm。,%0068；主程序 N10 G92 X0 Y0 Z50；工件坐标系设置

30、N15 G90 G17 M03 S600 N20 G43 G1 Z-5 H02 F300； N25 M98 P200 ；加工 N30 G68 X0 Y0 P45；旋转45 N40 M98 P200；加工 N60 G68 X0 Y0 P90；旋转90 N70 M98 P200；加工 N20 G49 G0 Z50 N80 G69 ；取消旋转 N90 M05 M30；程序结束,%200 ；子程序（的加工程序） N100 G41 G01 X20 Y-5 D02 F300；建立刀补 N105 Y0 N110 G02 X40 Y0 I10 J0 N120 X30 Y0 I-5 J0 N130 G03 X2

31、0 Y0 I5 J0 N140 G00 Y-5 N145 G40 X0 Y0；取消刀补 N150 M99,数控加工中某些加工动作循环已经典型化，例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序存储在内存中，可用称为固定循环的一个G码程序段调用，从而简化编程工作。 6.3.1. 华中世纪星HNC-21M数控系统固定循环1. 固定循环参数 固定循环包括：G73、G74、G76、G80G89。 格式：G98/G99 G_X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_F_L_,6.3 固定循环与子程序应用,G98、G99：为孔加工完后的回退方式指令。

32、G98返回起始平面；G99返回R点平面；当某孔加工完后还有其他同类孔需要继续加工时，一般使用G99指令；只有当全部同类孔都加工完成后，或孔间有比较高的障碍需跳跃时，才使用G98指令，这样可节省抬刀时间。 G_：固定循环代码G73、G74、G76和G81G89中之一。后面表所示为HNC-21M数控系统的固定循环功能。 X、Y：加工起点到孔位的距离（G91）或孔位坐标（G90）； Z：R点到孔底的距离（G91）或孔底坐标（G90）；,R：初始点到R点距离（G91）或R点的坐标（G90）； Q：每次进给深度（G73/G83）；在G76/G87方式中，为横移距离；在固定循环有效期间是模态值。 P：刀具

33、在孔底的暂停时间（s）；I、J：刀具在轴反向位移增量（G76/G87）； F：切削进给速度； L：固定循环的次数。, 固定循环的动作构成：一般由6个动作组成, 动作1（AB）刀具快速定位到要加工孔坐标位置（X，Y），即循环起始点B； 动作2（BR）刀具Z向快进从起始点进给到R点平面； 动作3（RE）以切削进给的方式执行孔进给动作（如钻孔、镗孔、攻螺纹等）； 动作4（E点）在孔底作相应的动作； 动作5（ER）返回到R点平面； 动作6（RB）快速返回到起始点B。, 作用平面 ：在孔加工动作中有3个作用平面： 初始平面：初始点所在的与Z轴垂直的平面。它是为了安全下刀而规定的一个平面。初始平面到零件表

34、面的距离可以任意设定在一个安全的高度上。当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完成时，才使刀具返回到初始平面上的初始点。 R点平面：R点平面是刀具下刀时由快速进给转为切削进给的高度平面，与工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可以取（25）mm。 孔底平面：加工盲孔时孔底平面就是孔的底端的Z轴高度，加工通孔时一般刀具要伸出工件底面一端距离，主要是保证全部孔深都加工到尺寸。注意：循环与平面选择指令（G17、G18、G19）无关，即不管选择了哪个平面，孔加工都是在XY平面上定位并在Z轴方向上加工, G98和G99的区别固定循环中孔的加工数据给定方式有2种，即绝对

35、值（G90）方式和增量值（G91）方式。如下页左图所，在绝对值（G90）方式中，X_、Y_为孔在XY平面上的坐标值；R_、Z_分别为R平面和孔底平面的Z向坐标值。在增量值（G91）方式中，X_、Y_为初始点相对于刀具当前位置的增量值；R_是初始平面到R平面的距离；Z_是指R平面到孔底平面的距离。注意：G98和G99的区别。刀具返回R点平面用G99，刀具返回初始平面用G98。,（a） G90 （b） G91 （a） G98 （b）G99图 G90和G91的坐标计算 图 G98和G99的区别,2.固定循环介绍（1）G73 高速深孔加工循环格式：G98/G99 G73 X_Y_Z_R_Q_P_K_F

36、_L_ 说明：Q：每次进给深度；K：每次退刀距离； G73用于Z的间歇进给，使深孔 加工时容易排屑，减少退刀量， 可以进行高效率的加工。G73指令动作循环如右图 所示。注意：Z、K、Q移动量 为零时该指令不执行。,（2）G83 深孔加工循环格式：G98/G99 G83 X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_ 说明: Q：每次进给深度; K：每次退刀后，再次进给时， 由快速进给转换为切削进给时 距上次加工面的距离。 G83指令动作循环如右图所示。,（3）G74 反攻丝循环 格式：G98/G99 G74 X_Y_Z_R_P_F_L_G74攻反螺纹时主轴反转，到孔底时主轴正转，然后退回。G74指令动作

37、循环下图。 注意： 1）攻丝时速度倍率、进给 保持均不起作用； 2）R应选在距工件表面 7mm以上的地方； 3）如果Z的移动量为零， 该指令不执行。,（4）G84 攻丝循环 格式：G98/G99 G84 X_Y_Z_R_P_F_L_ G84攻螺纹时从R点到Z点主轴正转，在孔底暂停后，主轴反转，然后退回。G84 指令动作循环见下图。 注意： 1）攻丝时速度倍率、 进给保持均不起作用； 2）R应选在距工件表 面7mm以上的地方； 3）如果Z的移动量为零， 该指令不执行。,（5）G76 精镗循环格式：G98/G99 G76 X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_ 说明： I：X轴刀尖反向位移量； J：

38、Y轴刀尖反向位移量。 G76精镗时，主轴在孔底 定向停止后，向刀尖反方 向移动，然后快速退刀。 这种带有让刀的退刀不会 划伤已加工平面，保证了 镗孔精度。G76指令动作 循环见右图。,（6）G81 钻孔循环（中心钻）格式：G98/G99 G81 X_Y_Z_R_F_L_ G81钻孔动作循环包括X、Y坐标 定位，快进、工进和快速返回 等动作。 G81指令动作循环见下图。 注意：如果Z的移动量为零， 该指令不执行。,（7）G82 带停顿的钻孔循环格式：G98/G99 G82 X_Y_Z_R_P_F_L_G82指令除了要在孔底暂停外，其他动作与G81相同，暂停时间由地址P给出。G82指令主要用于加工

39、盲孔，以提高孔深精度。 注意：如果Z的移动量为零，该指令不执行。（8）G85 镗孔循环G85指令与G84指令相同，但在孔底时主轴不反转。（9）G86 镗孔循环G86指令与G81相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回。 注意： 1）如果Z的移动位置为零，该指令不执行； 2）调用此指令之后，主轴将保持正转。,（10）G87 反镗循环格式：G98/G99 G87 X_Y_Z_R_P_I_J_F_L_ 说明： I：X轴刀尖反向位移量； J：Y轴刀尖反向位移量。 G87指令动作循环见右图。 描述如下： 1）在X、Y轴定位； 2）主轴定向停止； 3）在X、Y方向分别向刀尖的反方向移动I、J值；,4）定位到

40、R点（孔底）； 5）在X、Y方向分别向刀尖方向移动I、J值； 6）主轴正转； 7）在Z轴正方向上加工至Z点； 8）主轴定向停止； 9）在X、Y方向分别向刀尖反方向移动I、J值； 10）返回到初始点（只能用G98）； 11）在X、Y方向分别向刀尖方向移动I、J值； 12）主轴正转。 注意：如果Z的移动量为零，该指令不执行。,（11）G88 镗孔循环格式：G98/G99 G88 X_Y_Z_R_P_F_L_ G88指令动作循环如右图描述如下 1）在X、Y轴定位； 2）定位到R点； 3）在Z轴方向上加工至Z点（孔底）； 4）暂停后主轴停止； 5）转换为手动状态，手动将 刀具从孔中退出； 6）返回到初

41、始平面； 7）主轴正转。 注意：如果Z的移动量为零， 该指令不执行。,（12）G89 镗孔循环G89指令与G86指令相同，但在孔底有暂停。 注意：如果Z的移动量为零，G89指令不执行。（13）G80 取消固定循环 该指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消 3.使用固定循环时应注意以下几点： 1）在固定循环指令前，应使用M03或M04指令使主轴转动； 2）在固定循环程序段中，X、Y、Z、R数据应至少指令一个才能进行孔加工； 3）在使用控制主轴回转的固定循环（G74、G84、G86）中，如果连续加工一些孔间距比较小，或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时,会出现在进入孔的切削动作前，主轴还没

42、有达到正常转速的情况，遇到这种情况时，应在各孔的加工动作之间插入G04指令，以获得时间让主轴转速达到正常。 4）当用G00G03指令注销固定循环时，若G00G03指令和固定循环出现在同一程序段，按后出现的指令运行； 5）在固定循环程序段中，如果指定了M，则在最初定位时送出M信号，等待M信号完成才能进行孔加工循环。,6.3.2子程序应用,采用子程序编程可以简化程序的编制。子程序名和主程序名一样，由字母O开头，后跟14 294 967 295正整数组成，子程序结束字为M99。调用子程序用M98 P_ L_，其中：P调用子程序号，L重复次数。另外G65也可以调用子程序，G65指令的功能和参数与M98

43、相同。在子程序中还可以调用子程序，称为子程序嵌套，可以有4层以上子程序调用功能（最多9层嵌套）。 如M98 P20L2，20为子程序程序号，2为重复次数。主程序在前，子程序在后面，子程序和主程序之间可以空1到几行。,主程序 O20；主程序文件名 %10；程序号 N10 G90 G54 N20 M03 S1000 N30 G0 Z15 N40 X45 Y55 N50 M98 P20L2；调用子程序，重复2次 N100 M30；主程序结束 %20；子程序号 N10 G91 G01 Z-3 F150 N20 G01 X-10 Y-10 N90 M99；子程序结束,6.4 宏程序编程,6.4.1宏程序

44、编程简介HNC-21M为用户配备了强有力的类似于高级语言的宏程序功能，用户可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数的混合运算。此外宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，以利于编制各种复杂零件的加工程序，减少乃至免除手工编程时进行繁琐的数值计算以及精简程序量。1. 宏变量及常量（1）宏变量宏变量有如下的一些变量。 #0 #49： 当前局部变量 #50 #199：全局变量 等等,2）常量常量有3个:PI：圆周率。TRUE：条件成立（真）。 FALSE：条件不成立（假）。 2. 运算符与表达式（1）算术运算符+、-、*和/。（2）条件运算符EQ（=）、NE（）、GT（）、GE（）、 LT

45、（）和LE（）。（3）逻辑运算符AND、OR和NOT。（4）函数SIN、COS、TAN、ATAN、ATAN2、ABS、INT、SIGN、SQRT和EXP。,（5）表达式表达式，即用运算符连接起来的常数、宏变量构成表达式。例如：175/SQRT2 * COS55 * PI/180 3.赋值语句格式：宏变量=常数或表达式。把常数或表达式的值送给一个宏变量称为赋值。例如#2=175/SQRT2*COS55*PI/1804.条件判别语句IF、ELSE和ENDIFIF 条件表达式ELSE（可选）ENDIF5. 循环语句WHILE ENDW,6.4.2宏程序编程举例,1. 要求加工圆台与斜方台，各自加工3

46、个循环。要求倾斜10的斜方台与圆台相切，圆台在方台之上，俯视图 如右图所示。,%1158 #10=10.0； 圆台阶高度 #11=10.0； 方台阶高度 #12=124.0； 圆外定点的X坐标值 #13=124.0； 圆外定点的Y坐标值 N01 G92 X0.0 Y0.0 Z0.0；设置工件坐标系 N05 G00 Z10.0 #0=0；加工次数初值 N06 G00 X#12 Y#13；定位到圆外定点（-124，-124） N07 Z#10 M03 S600；圆台阶加工深度 WHILE #0 LT 3；加工圆台阶3次，如果小于3次，继续 N08+#0*6 G01 G42 X#12/2 Y175/

47、2 F280,D#0+1；右刀具半径补偿 N09+#0*6 X0 Y175/2；与圆相切切入 N10+#0*6 G03 J175/2 I0；加工整圆 N11+#0*6 G01 X#12/2 Y175/2；与圆相切切出 N12+#0*6 G40 X#12 Y#13；取消刀具半径补偿 N13+#0*6 G00 X#12 Y#13；定位到圆外定点（- 124，-124） #0=#0+1；累计加工次数 ENDW； N100 Z#10#11； #2=175/SQRT2*COS55*PI/180；方台右下角Y坐标 #3=175/SQRT2*SIN55*PI/180；方台右下角X坐标 #4=175*COS1

48、0*PI/180； #5=175*SIN10*PI/180；,#0=0 G00 X0 Y0 M05 M30 WHILE #0 LT 3；加工斜方台3次，如果小于3次，继续 循环 N101+#0*6 G01 G90 G42 X#2 Y#3 F280.0 D#0+1；右刀具半径补偿 N102+#0*6 G91 X+#4 Y+#5 N103+#0*6 X#5 Y+#4 N104+#0*6 X#4 Y#5 N105+#0*6 X+#5 Y#4 N106+#0*6 G00 G90 G40 X#12 Y#13；取消刀 具半径补偿 #0=#0+1；累计加工次数 ENDW,2. 椭圆加工在有机玻璃板上加工如下图所示的椭圆，深度为3mm，椭圆宽度为8mm。由于是加工一个椭圆槽，所以加工的进退刀方向为垂直进入，垂直切出。从椭圆的长轴端点（100，0）切入，从此处切出，完成加工，采用8mm键槽铣刀加工。很显然，采用普通的算点方法来加工显然是不科学的， 如果采用计算机辅助 编程的话，首先需要 有软件，其次还要在 计算机上绘出椭圆， 更重要的是生成的程 序较长（约300段）。采 用宏编程的话，程序很短,