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KND凯恩帝|加工中心系统编程入门

凯恩帝加工中心系统编程入门

 

在学习了《凯恩帝加工中心系统操作入门》教程后,你会发现K2000MF3i、K2100MCa3i系统在操作方面极易上手,在编程方面也是如此,凯恩帝系统有着全面的指令功能,能帮你加工各种类型零件,下面讲解从制定加工工艺,到计算刀具轨迹的坐标值,到编写零件加工程序,帮你快速掌握编程的方法。

制定加工工艺

 

⒈对零件进行工艺分析

从加工角度分析零件的技术要求、结构特点,具体分析内容为:

⑴分析产品的装配图和零件的工作图:

目的是明确被加工零件在产品中的位置与作用,找出该零件上有多少主要加工表面,从而找出该零件主要的技术要求和关键的技术问题,了解各项公差与技术要求制定的依据,以便在制定加工工艺时,有针对性采用适当的工艺措施加以保证。

⑵零件的结构特点分析:

零件的结构特点决定了它的安装方式和加工方法。例如,细长的丝杆或大而薄的齿圈,它们的刚性差,易变形,所以要考虑增加支撑,保证加工质量。

零件图上重要的技术要求包含:零件材料及毛坯要求,表面粗糙度要求,尺寸公差、形状和位置公差,热处理等要求;

表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的,例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和零件材料的不同,被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。

表面粗糙度与机械零件的配合稳定性、耐磨性、疲劳强度、耐腐蚀性、密闭性、接触刚度、振动和噪声等有密切关系,对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。一般标注采用Ra。

表面粗糙度的符号与意义:

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⒉选择加工方法

原则:在保证加工表面精度和表面粗糙度要求的前提下,选择加工效率高的方法。

想要选择正确的加工方法,需先了解各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度值:

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平面加工方案

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孔加工方案

经济精度:是指每种加工方法在正常生产条件(完好的设备、使用必要的刀具和夹具、操作者具有熟练的技术、合理的定额工时)下,能较经济地达到的加工精度范围。

 

⒊划分工序

原则:根据零件的结构特点、技术要求,生产规模,生产成本,生产效率等,来划分最优最合适工序(生产方案)

很多朋友只有加工中心这一种设备,所以只针对加工中心列出几种常用的划分方法:

⑴按安装次数划分工序:

以每一次装夹作为一道工序。此种划分工序的方法适用于加工内容不多的零件。

⑵按加工部位划分工序:

按零件的结构特点分成几个加工部分,每一部分作为一道工序。

⑶按所用刀具划分工序:

刀具集中分序法是按所用刀具划分工序,即用同一把刀具或同一类刀具加工完成零件上所有需要加工的部位,这种方法用于零件在切削过程中基本不变形,退刀空间足够大的情况。此时可以着重考虑加工效率、减少换刀时间和尽可能缩短走刀路线以达到节省时间、提高效率的目的。

⑷按粗、精加工划分工序:

对易变形或精度要求较高的零件常采用此种划分工序的方法。这样划分工序一般不允许一次装夹就完成加工,而要粗加工时留出一定的加工余量,重新装夹后再完成精加工。

 

⒋划分工步

原则:

⑴基准先行:

零件加工一般从精基准的加工开始,再以精基准定位加工其他表面。例如,轴类零件先加工两端中心孔,然后再以中心孔作为精基准,粗精加工所有外圆表面;齿轮加工则先加工内孔及基准端面,再以内孔及端面作为精基准,粗、精加工齿形表面。

⑵先粗后精:

精基准加工好后,整个工件的加工,应该是粗加工在前,接着是半精加工、精加工及光整加工。按先粗后精的原则先加工精度要求较高的主要表面,即先粗加工再半精加工各主要表面,最后再进行精加工和光整加工。在对重要表面精加工之前,有时需要对精基准进行休整,以利于保证表面的加工精度。

⑶先主后次:

根据零件的功能和技术要求,先将零件的主要表面和次要表面分开,然后先安排主要表面加工,再把次要表面的加工。次要表面一般指键槽、螺孔、销孔等表面。这些表面一般都与主要表面有一定的相对位置要求,应以主要表面作为基准进行次要表面加工,所以次要表面的加工,一般放在主要表面的半精加工以后,精加工以前一次加工结束。

⑷先面后孔:

对于箱体、底座、支架等零件,平面的轮廓尺寸比较大,用它作为精基准加工孔,比较稳定可靠,也容易加工,还因为铣削时切削力较大,零件易发生变形,先铣面后镗孔,使其有一段时间恢复,减少由变形引起的对孔的精度的影响,有利于保证孔的精度。如果先加工孔,再以孔为基准加工平面,则比较困难,加工质量也受影响。

工步:在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量,对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序,在工序内又细分为工步。

⒌选择刀具

原则:铣刀类型应与被加工零件表面的形状和尺寸相适应;铣刀材料常用的有高速钢和硬质合金,两种材质各有优缺点,根据零件材料特点、技术要求,加工效率等综合考虑后选用适合的铣刀材料。

⑴铣刀类型:

①加工较大平面,选面铣刀;

(使用面铣刀时要注意,由于面铣刀底部中心没有切削刃,所以不能轴向进给,必须先定位到面外一个位置,才能进行加工)

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②加工凸台、凹槽、较小台阶面及平面轮廓,选立铣刀;

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③加工模具型腔、空间曲面,选模具铣刀(比如圆锥或圆柱形球头铣刀)

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④加工封闭键槽,选键槽铣刀;

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⑤加工特殊孔和各种型面,选成型铣刀。

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图为T型铣刀,仅为成型铣刀的一种

⑥加工孔选择孔加工刀具:

中心钻:用于孔加工的预先精确定位,引导麻花钻进行孔加工,减小误差。

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定心钻:在进行钻孔加工前,先用刚性好的定心钻钻一个深度为1~2倍直径的初始孔,保证普通钻头进行钻孔加工的准确性,并为攻丝预留倒角,便于攻丝加工。

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麻花钻:麻花钻是常见的孔加工刀具,它可在实心材料上钻孔,也可用来扩孔,加工出的孔一般圆柱度和粗糙度较差。

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图为带中心出水的麻花钻
 

深孔钻:孔的长径比(L/D)大于6为深孔,因加工深孔是在深处切削,切削液不易注入,散热差,排屑困难,钻杆刚性差,易损坏刀具和引起孔的轴线偏斜,影响加工精度和生产效率,故应选用深孔刀具加工。

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图为带中心出水的深孔U钻(皇冠钻)

扩孔钻:主要是将工件上已有的孔(铸出、锻出或钻出的孔)扩大和提高圆柱度及粗糙度,加工中心上进行扩孔多采用扩孔钻,也可使用键槽铣刀或立铣刀 进行扩孔,比普通扩孔钻的加工精度高。

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镗刀:是镗削刀具的一种,一般是圆柄的,也有较大工件使用方刀杆,最常用的场合就是内孔加工,扩孔,仿形等。有一个或两个切削部分、专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工的刀具。镗刀可在镗床、车床或铣床上使用。
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铰刀:具有直刃或螺旋刃的,用以切除已加工孔表面薄层金属的旋转精加工刀具,用于扩孔或修孔,因切削量少其加工精度要求通常高于钻头。
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⑵铣刀材料:

①高速工具钢:是以钨、铬、钒、钼、钴为主要合金元素的高合金工具钢。由于含有大量高硬度的碳化物,热处理后硬度可达63—70HRC,热硬性温度达550—600摄氏度,具有较好的切削性能,切削速度一般为16—35m/min。

高速工具钢的强度较高,韧性也较好,能磨出锋利的刃口,且具有良好的工艺性,是制造铣刀的良好材料。切削部分材料为高速工具钢的铣刀有整体式和镶齿式两种。一般形状较复杂的铣刀都是高速工具钢铣刀。

②硬质合金:以钴为黏结剂,将高硬度难熔的金属碳化物粉末用粉末冶金方法黏结制成。其常温硬度达89—94HRA,热硬性温度高达900—1000摄氏度,耐磨性好,切削速度可比高速工具钢高4—7倍。可用作高速切削和加工硬度超过40HRC的硬材料。但其韧性差,承受冲击、振动能力差;刀刃不易磨得非常锐利, 因此低速时切削性能差;加工工艺性较差。

硬质合金多用于制造高速切削用铣刀。铣刀大都不是整体式,而是将硬质合金刀片以焊接或机械夹固的方法镶装于铣刀刀体上。

③常用的硬质合金有以下三类:

钨钴类:由碳化钨和黏结剂钴组成。其抗弯强度较高,冲击韧性和导热性较好,主要用来切削脆性材料,如铸铁、青铜等。

钨钛钴类:由碳化钨、碳化钛和黏结剂钴组成。其硬度高,耐热性好,但冲击韧性差,主要用来切削韧性材料,如碳钢等。

钨钛钽(铌)钴类:在钨钛钴类硬质合金中加入少量碳化钽(碳化铌)后派生而成。碳化钽的加入提高了硬质合金的强度、韧性、耐热性和抗氧化能力,主要用来切削不锈钢、耐热钢、高强度钢等难切削材料。此外,也能适应一般钢件、铸铁、有色金属材料的切削, 因而称为通用硬质合金。

刀具会直接影响零件的加工精度和表面粗糙度:

1刀具误差对加工精度的影响:

定尺寸刀具(如钻头、铰刀、键槽铣刀等)的尺寸精度直接影响零件的尺寸精度。

成型刀具(成型铣刀、成型砂轮等)的形状精度将直接影响零件的形状精度。

 

2当刀具材料与被加工材料金属分子亲和力大时,被加工材料容易与刀具粘结而生成积屑瘤和鳞刺,因此凡是粘结严重的,摩擦严重的,表面粗糙度就大,反之就小。加工同样的零件,不同的刀具材料会获得不同的表面粗糙度。

 

⒍选择夹具

原则:

⑴要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定,能协调零件和机床坐标系的尺寸(位置)关系;

⑵夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工,即夹具要开敞,其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。

⑶零件的装卸要快速、方便、可靠,以缩短机床的停顿时间(有条件时,应多采用气动或液压夹具、多工位夹具)

⑷工装夹具应具备足够的强度和刚度,尤其在切削用量较大时,应能保证零件的加工精度。

⑸当零件加工批量不大时,应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具(虎钳、分度头、三爪卡盘),以缩短生产准备时间、节省生产费用。

⑹在成批生产时考虑采用专用夹具,并力求结构简单(专门设计的夹具的优点是:既可保证精度,又能提高生产效率;缺点是:费用较高,生产准备周期长,不能适应产品变化)

⒎确定加工路线

原则:加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率较高;

⑴使数值计算简单,以减少编程工作量;

⑵应使加工路线最短,这样既可减少程序段,又可减少走空刀时间;

⑶确定是一次,还是多次走刀来完成加工;

⑷在铣削加工中是采用顺铣(精加工必须采用顺铣),还是逆铣;

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左为顺铣,右为逆铣

⑸用立铣刀侧刃进行铣削平面轮廓时,为减少接刀痕迹,保证零件表面质量,除了应避免进给停顿外,还需对刀具的切入和切出进行精心设计:

铣削外表面轮廓时,铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出零件表面,而不应沿法向直接切入零件,以避免加工表面产生划痕;

铣削内轮廓表面时,切入和切出无法外延,这时铣刀可沿零内轮廓设置一个过度圆弧切入和切出工件轮廓。

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切入与切出圆弧半径要大于刀具半径
(一般大0.2-0.5,空间充足时数值可以更大)
 
编写圆弧切入切出程序时,可配合使用凯恩帝的NT 延时运动功能指令(和G04暂停指令不同,可以和G指令在编一行)能改善接刀痕问题,又不影响效率(减小高速高精控制指令G05 Q值也能改善接刀痕,但会降低加工效率,且效果不如NT),具体用法是在圆弧切入程序段的下一行加上NT0和在圆弧切出行加上NT0,这样就能避免出现停顿。
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NT用法例子(里面使用的G代码/M代码在下文会讲到)
 

在数控加工中,刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为加工路线。

 

⒏确定切削用量

原则:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度;并充分发挥机床的性能,最大限度提高生产率,降低成本。

⑴确定主轴转速:

主轴转速应根据允许的零件(或刀具)直径和切削速度来选择。

计算公式:n=1000v/πD
n—-主轴转速,单位为 r/min;

v—-切削速度,单位为m/min,由刀具的耐用度决定;
D—-零件直径或刀具直径,单位为mm。
计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。

⑵确定进给速度:

①当零件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在100——200mm/min范围内选取。
②在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在20——50mm/min范围内选取。
③当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在20——50mm/min范围内选取。
④刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。

⑶确定背吃刀量:

根据机床、零件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。为了保证加工表面质量,可留少量精加工余量,一般0.2——0.5mm。

切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时,使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应,以形成最佳切削用量。

编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。

 

 

参考文献

1王明耀主编.机械制造技术.北京:机械工业出版社,2007.2

2科普中国.百度百科

3凯恩帝.Fi系列铣削类标准编程手册_V5.0

 

计算刀具轨迹的坐标值

 

 

 

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只标注尺寸的零件原图

 

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图中标注的坐标系是编程坐标系,也是通过对刀操作在零件上建立的工件坐标系(G54),是计算刀具轨迹坐标值的基准

 

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图上标注出的是需要计算刀具轨迹坐标值的节点及圆心

 

轨迹节点 坐标值 轨迹节点 坐标值
节点1 X-40,Y-20 圆心1 X0,Y0
节点2 X-40,Y20 节点9 X10,Y0
节点3
X-30,Y30
节点4
X30,Y30 圆心2 X20,Y0
节点5 X40,Y20
节点6 X40,Y-20 圆心3 X40,Y-30
节点7 X30,Y-30 圆心4 X-40,Y30
节点8 X-30,Y-30

 

节点1节点8串连起来,就是我们在工艺中提前确定好的凸台轮廓加工路线,当铣刀在零件上按这个加工路线移动时,就铣出了图纸所示的凸台轮廓。

 

圆心1:是零件中心的圆形孔的圆心坐标,孔直径为20毫米;

节点9:该节点是自定义的,方便编程计算,铣刀以此为起点开始铣圆。

 

圆心2:是零件中心平均分布的圆周孔中,处于0度位置的孔的圆心坐标,孔直径为10毫米。

 

圆心3:是零件右下角的螺纹孔的圆心坐标,孔直径为10毫米。

圆心4:是零件左上角的螺纹孔的圆心坐标,孔直径为10毫米。

 

节点:是直线或曲线的终点或交点。

编写零件加工程序

 

编程就是把我们大脑中规划好,模拟好的刀具轨迹,用数控系统能明白的语言,指挥数控系统控制机床工作:

 

我们平时接到订单后,拿到的零件图纸,一般是如下这种,形状清晰,尺寸齐全,通过这张图纸,我们就明白了加工要求,并且要严格按照图纸加工。

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加工前,需要我们按图纸上的材料要求,准备毛坯,下图就是我们准备的毛坯。

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现在,即使你还不会编程,也应该能想象出来,铣刀在毛坯上任意移动,就能铣出各种形状,如下图所示,当刀具旋转着,从123456781移动时,就铣出了图纸上要求的凸台形状。

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我们大脑很轻松的就想象出来了铣刀怎样移动就能铣出图纸上要求的形状,那么我们该怎么告诉数控系统这个机床大脑,让他控制整个机床,按照我们脑子里想象出来的刀具轨迹移动呢,那么就用到了数控系统中的指令功能(即数控系统能明白的语言),我们用能够产生具体动作的指令,指挥数控系统控制机床工作。

 

下面讲解凯恩帝指令功能的具体用法:

⒈M指令功能(即M代码)

控制机床动作的M指令功能(常用版)
M代码
功能动作
M代码
功能动作
M03
主轴正转 M08
开冷却
M04 主轴反转
M09
关冷却
M05 主轴停止
M10
卡盘卡紧

M19

主轴定向
M11
卡盘松开
M38
夹紧主轴
M20
转台夹紧
M39
松开主轴
M21
转台松开
M50
主轴松刀
M26
开吹气

M51

主轴紧刀
M27
关吹气
M60
轮廓控制
M28
开冲屑
M61 转速控制
M29
关冲屑
M108
开中心出水
M45
排屑机正转
M109
关中心出水
M47
排屑机停止
控制程序运行状态的M指令功能
M00 程序暂停

用法:有些朋友的铣床不带刀库,如果一个程序里面编有多把刀进行加工的话,只能在一把刀干完后,人为更换主轴上的刀具,针对这种情况,可以在每把刀的加工部分结束后的下一行添加一个M00,这样当程序运行到M00时,显示屏下方的自动方式右边就会暂停,机床各个轴将处于停止状态,此时可以切换成手动方式,更换主轴上的刀具,更换完后,再切换成自动方式,按启动按钮,机床将继续运行未加工完的程序。

M01 程序选停

用法:M01和M00的区别是,M01需要人为选择一下,当按亮 [选择停止] 按键后,屏下方的自动方式左侧会出现选停两个字,此时当程序运行到M01时,会和M00的现象一样触发暂停,如果显示屏下方的自动方式左侧没有选停两个字,那么运行到M01时,程序会继续向下运行,不会触发暂停。

M30 程序结束

用法:如果想让一个程序运行完后完全停下来,等把加工好的零件取下来后,再装上一个新的毛坯后,再重新运行程序,那么就在程序的结尾加上M30,M30除了会停止程序的运行,还会把一些机床的功能动作关闭掉,比如主轴正转,冷却等。

M99 程序循环

用法:如果想让一个程序反复运行,就在程序结尾加上M99

M06 调用换刀子程序

用法:M06通常和刀具号T,组合使用,比如调用1号刀时,运行T01 M06后就能把刀库中的1号刀调到主轴上。

M98/M99 调用子程序/子程序返回

用法:M98调用子程序利用好了,能大大减少我们手工编程的工作量;M98又分调用程序内的程序进行循环和调用程序外的程序进行循环。

 

比如用直径10毫米立铣刀进行粗铣扩孔,孔的最终要求为粗铣后直径为40毫米,深度为20毫米,下面通过铣整圆,每次下刀深度为2毫米的方式把这个件加工出来:

用M98调用程序内的程序进行循环的方法:

O0001

M03 S2000 ;

G90 G00 X15 Y0 ;

G00 Z5 ;

G01 Z0 F50;

M98 L10 ;

G91 G01 Z-2 F50 ;

G90 G03 X15 Y0 I-15 J0 F100;

M99

G90 G01 Z5 F500 ;

G00 Z50 ;

M30 ;

 

用M98调用程序外另一个程序进行循环的方法(M98又分为两个格式,参数P2502.7为1时的格式为:M98 P子程序号 L次数;参数P2502.7为0时的格式为:M98 P次数+4位数的程序号;根据习惯选用)

O0010

M03 S2000 ;

G90 G00 X15 Y0 ;

G00 Z5 ;

G01 Z0 F50;

M98 P0011 L10 ;(或者M98 P100011)

G90 G01 Z5 F500 ;

G00 Z50 ;

M30 ;

 

O0011

G91 G01 Z-2 F50 ;

G90 G03 X15 Y0 I-15 J0 F100;

M99

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⒉G指令功能(即G代码)

学习G代码前,需要先对G代码的分组和模态有一定的了解:

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G代码表
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① G代码被分为了不同的组,这是由于大多数的G代码是模态的,所谓模态G代码,是指这些G代码不只在当前的程序段中起作用,而且在以后的程序段中一直起作用,直到程序中出现另一个同组的G代码为止,同组的模态G代码控制同一个目标但起不同的作用,它们之间是不相容的。

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② 00组的G代码是非模态的,这些G代码只在它们所在的程序段中起作用。

标有号的G代码是上电时的初始状态。

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图中用红框圈住的就是系统刚开机时的默认模态G代码,当程序中指令了其他同组模态G代码后,此处就会变为青色。

对于G01和G00,上电时的初始状态由参数(P2500.7)决定谁为开机默认G代码。

如果程序中出现了未列在上表中的G代码,系统会出现PS1205报警。

⑥ 同一程序段中可以有几个不同组的G代码出现,但是要注意总结哪些G代码可以组合到一起用,否则还是会有报警;当同一程序段中有两个或两个以上的同组G代码出现时,系统会出现PS1215报警。

在固定循环(09组G代码)模态下,任何一个01组的G代码都将使固定循环模态自动取消,成为G80模态。

⑴ G00 快速移动定位

格式:

G00 IP_ ;

解释:

IP是指机床中包含的轴,包括X,Y,Z,A等。

用法:

指令机床中所包含的轴快速移动定位,以达到提高效率的目的;

② 但要注意G00指令轴移动时速度很快,所以只用于快速靠近或远离零件,或者移动时不会碰到零件的情况才可使用,编写程序时,要时刻注意;

G00的最快移动速度,是机床出厂前在系统参数(P0711)设定好的,试加工前,为安全,想降低快速速度,可通过按附加面板上的快速倍率按键(或拨快速倍率旋钮)降低,F0时为最慢倍率。

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例子:

指令铣刀快速靠近零件上表面5毫米高的位置时,程序就编:G00 Z5 ;

指令铣刀快速移动到坐标为(X20,Y0)的位置时,程序就编:G00 X20 Y0 ;

解释:

用法中说指令轴快速移动到某个位置,例子中又为什么说是指令铣刀快速移动到某个位置呢?因为铣刀铣零件就是铣刀与零件之间的相对运动,轴移动了,就相当于铣刀在移动了,我们编程时,也要想象成铣刀在零上件移动切削,这样好理解。

 

⑵ G01 慢速移动切削(走刀)

格式:

G01 IP_ F_

解释:

F 是指慢速移动切削进给时的速度。

下面再介绍的指令,如果带着F,就是慢速移动切削用的,不再进行强调。

用法:

 指令机床中所包含的轴慢速移动切削零件,以达到图纸上的形状等要求;

只指令一个轴移动时,铣刀相当于在走直线,同时指令两个轴时,铣刀在走斜线,编程时,根据图纸上的形状是直的,还是斜的,来选择怎么指令轴移动;

F这个进给速度的单位是毫米/分,也就是每分进给(G94),系统开机默认就是这个单位,初学者只需按这个单位编程;如果是有经验的师傅习惯使用毫米/转,也就是每转进给(G95),可以在程序开头编上G95,程序下面再指令F时,F的单位就切换为了毫米/转,如果想让系统开机就为毫米/转这个单位,省去程序开头编G95的麻烦,就修改系统参数(P2500.1);另外,加工中如果想降低进给速度,可以拨进给倍率旋钮降低。

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例子:

假设钻头此时在距离零件上表面5毫米高的位置,也就是Z5的位置,想要从这个位置下刀,钻出5毫米深的孔时,这种情况下钻头会接触到零件了,就不能再用G00了,程序就编:G01 Z-5 F50

② 假设铣刀此时在零件上坐标为(X-40,Y-20)的位置,想要从这个位置铣到坐标为(X-40,Y20)的位置,程序就编:G01 X-40 Y20 F100

解释:

为什么例子中,一个编F50,另一个编F100,这就用到了本文前边讲的制定加工工艺中确定切削用量部分的知识,钻孔时,一定要降低切削速度F,才能避免钻头折断。

⑶ G02/G03 切削顺时针圆弧/逆时针圆弧

格式:

G02 X_ Y_ R_ F_

G03 X_ Y_ R_ F_

解释:

X,Y是圆弧的终点坐标,R是圆弧的半径。

也可以如下这样编,用I,J替代R:

G02 X_ Y_ I_ J_ F_

G03 X_ Y_ I_ J_ F_

解释:

I 是圆弧起点坐标,在X轴方向上,距离圆弧的圆心坐标的距离,圆心在起点的负方向时, I 后面编的数值要编负数。

J 是圆弧起点坐标,在Y轴方向上,距离圆弧的圆心坐标的距离,圆心在起点的负方向时,J 后面编的数值要编负数。

l 和 J 的作用在于指定圆弧的圆心位置。

当G02/G03指令中增加了平面外的轴时,刀具可以实现螺旋下刀:

G02 X_ Y_ I_ J_ Z_ P_  F_

G03 X_ Y_ I_ J_ Z_ P_  F_

解释:

Z 是G17平面之外的轴,G17平面是XY平面。

P 用于指定螺旋下刀时细分的整圆数量。

用法:

切削的圆弧角度≤180°时,R后面编正值;

切削的圆弧角度>180°时,R后面编负值;

切削整圆(360°)时,只能用I,J编程;

③ 加工中心有三个基本轴,是立体的,有三个平面,上面格式中讲解的是在XY平面的用法,就是我们常用的以及开机默认的G17平面,如果想在G18(ZX平面)和G19(YZ平面)平面切削圆弧,需要在指令切削圆弧指令前,指定清楚平面;另外,指定Z轴方向上的圆心位置时,要用K指定。

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例子:

圆弧起点坐标是(X20,Y0),圆弧终点坐标是(X0,Y20),圆弧半径是R20,通过圆弧起点和终点坐标,知道这是一个圆弧角度是90度的弧,程序就编:G03 X0 Y20 R20 F100

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圆弧起点坐标是(X20,Y0),圆弧终点坐标是(X0,Y-20),圆弧半径是R20,通过圆弧起点和终点坐标,知道这是一个圆弧角度是270度的弧,程序就编:G03 X0 Y-20 R-20 F100或者编:G03 X0 Y-20 I-20 J0 F100

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圆弧起点坐标是(X20,Y0),圆弧终点坐标是(X20,Y0),圆弧半径是R20,通过圆弧起点和终点坐标,知道这是一个整圆,程序就编:G03 X20 Y0 I-20 J0 F100

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圆弧起点坐标是(X20,Y0),圆弧终点坐标是(X20,Y0),圆弧半径是R20,通过圆弧起点和终点坐标,知道这是一个整圆,如果还想在Z轴方向上螺旋下刀20毫米深,螺旋下刀细分为10个整圆,铣程序就编:G03 X20 Y0 I-20 J0 Z-20 P10 F100

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⑷ G04 暂停指令

格式:

G04 X_ ;或者G04 P_ ;

解释:

X 和 P 都是用来指定具体暂停多长时间的,用 X 指定的数值,单位是秒;P 指定的数值,单位是毫秒,也就是0.001秒。

② 在这里,你可能会疑问,X不是X轴的意思吗,怎么在G04后面编程指定暂停多少秒的意思了,这就是这些G指令有意思的地方,相同的字母在不同的G指令后面,作用是不同的,从这个G指令开始你就要有这种意识了,后面再遇到这种情况,去理解并记住就好了,不用疑惑。

用法:

编写程序时,G04指令要编在单独一行,不要和其他G指令编在一行。

推迟下一行程序的执行,推迟多久由X或P指定的时间决定。

当只用G04,不用X或P时,就相当于让G04的上一行准确停止后,再运行G04的下一行。

例子:

想让下一行程序推迟2秒运行,程序就编:G04 X2 ;或者G04 P2000 ;

 

⑸ 钻孔固定循环

格式:

G98/G99 G_ IP_ R_ Q_ P_ J_ F_ L_ ;

G80

解释:

G98/G99是和孔加工G代码组合使用的G代码,当孔加工G代码跟G98组合使用时,加工完孔后,会抬刀抬高到执行循环指令前Z轴停的高度,也就是说明书上说的初始点平面;而跟G99组合使用时,抬刀抬到的是R指定的高度。

G_ 是指G73、G74、G76,G81-G89的孔加工G代码。

IP_ 在G17平面中是指孔的坐标(X,Y)和深度Z。

R_ 是待加工孔的上表面的可自由设定的高度,设置越小,向下加工孔时走空刀的时间越短;但要避免设置过小,如果毛坯不平,当Z轴快速移动到R指定点的时候,有可能就与零件发生碰撞了;另外也是G99指令钻孔G代码返回的高度,返回这个高度后,再移动到其他孔的位置进行钻孔。

Q_ 在G73,G83深孔循环和在G74,G84刚性攻丝循环中,是间歇下刀量的意思,比如每次下5个毫米深后,抬刀一次,再从继续向下钻孔或攻丝;Q在G76,G87精密镗孔循环中作为孔底的偏移量,因为是精密镗孔,所以镗到孔底后,主轴要停止,进行主轴定向,朝刀尖的反方向偏移Q指定的值后,刀具抬刀离开零件。

P_ 是孔底暂停时间,单位是毫秒。

J_ 是孔加工方向,G17平面是开机默认平面,Z是默认孔加工方向,所以不需指定,但是如果是G18平面(Y向为孔加工方向)和G19平面(X方向为孔加工方向),就需要分别指定J2和J1,否则出现报警。

F_ 是切削进给速度。

L_ 是孔循环指令重复执行次数,不指定时为执行1次;使用G91相对编程时,还有参数P3303.0决定是在同一位置打多次孔,还是在多个位置打孔。

⑩G80是取消固定循环G代码,用于孔加工完成后,及时取消固定循环。

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用法:

G73为高速深孔加工循环,G83为普通深孔加工循环,两个G代码都可以进行间歇下刀,间歇下刀过程中都有抬刀动作,利于切屑排出孔外,提高孔精度,G73之所以叫高速深孔,是因为在间歇下刀时其退刀量可以设置的很小,利于提高加工效率,其退刀量由参数P3310设定;G83的动作特点是间歇下刀时,每次都会抬刀到R指定的高度,然后快速下刀到距离上次加工深度一定高度的地方,这个高度由参数P3311设定。

 G74为反螺纹攻丝循环,G84为正螺纹攻丝循环,区别是,G74攻入时是主轴反转,RS快速退出时是正转,而G84正好相反;另外这两个攻丝循环中使用的F是进给速度,还是螺纹导程,可根据编程习惯修改参数P3400.7。

 G85和G86均为粗镗削循环,G76为精镗循环,区别是,G85是加工到孔底后,主轴不停止,继续以F指定的速度抬刀离开零件;G86是加工到孔底后,主轴会停止,然后快速抬刀离开零件;G76是加工到孔底后,主轴停止并进行定向,然后向刀尖的反方向平移Q指定的移动量后,快速抬刀离开零件;G76在孔底的准停角度由参数P2809设定,平移方向由参数P3300.4和P3300.5组合设定。

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G81,G82为通用钻孔循环,可进行点孔,镗削阶梯孔等,均可以进行孔底暂停。

例子:

G73和G83例子:

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G74和G84例子:

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G85,G86和G76的例子:
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G81和G82的例子:

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解释:

上面的例子中都是从第二个孔开始,只用编孔的坐标(X,Y),这是因为孔加工G代码指定的数据都是模态的,不用每个程序段都编上,只有需要变更时才重新指定R,Q,P,F等数据。

 上面的例子中都是第一个孔开始使用G99,直到最后一个孔时才使用G98,这是常见的用法,当一个孔加工完成后,用G99指令铣刀抬高到R的高度,然后快速移动到下一个孔的位置,这样效率高;当想让每加工完一个孔都抬到很高的高度,避免移动到下个孔的位置时撞到东西,就在第一个孔时开始使用G98,这个很高的高度(即初始平面)也需要在执行孔加工循环前定位好。

 

⑹ G90/G91 绝对指令/增量指令

格式:

G90

G91

用法:

系统开机就处于G90绝对指令状态下,就是平时所说的绝对编程,在这种状态下,用G01或其他G代码,指令轴移动的坐标值都是绝对坐标系(工件坐标系)中唯一的位置。

想要使用我们平时所说相对编程,那就先在程序中指令G91,使系统处于增量指令状态下,这时再用G01或其他G代码,指令轴移动的坐标值是相对于当前点要移动的距离,根据坐标值的正负号,决定是向正向移动,还是负向移动。

会用数控车的朋友要注意,车床上是靠字母区分绝对编程和相对编程的,绝对编程用X和Z,相对编程用U和W,但是铣床不是这样,铣床是靠G90和G91切换的,无论是绝对编程,还是相对编程,都是用X和Z。

还需要特别注意,当程序中使用G91完成增量编程后,要记得在程序中增加G90绝对编程指令,切换回绝对编程,避免实际运行时,还是按增量编程走,会发生碰撞。

例子:

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⑺ G16/G15 开始/取消极坐标编程

格式:

G16

……

G15

解释:

格式中的 …… 包括G00,G01,G81等控制轴移动的走刀程序段。

G16指令一经执行,就相当于在零件上建立了极坐标系,零件上每个点的坐标值变为(半径,角度),在G17平面的话,X是半径,Y是角度;G18平面的话,Z是半径,X是角度;G19平面的话,Y是半径,Z是角度。

我们未使用G16前的工件坐标系有零点,才使得零件上的每个点的坐标值确定了下来,G16建立的极坐标系也有中心点,中心点在哪,取决于执行G16时,是在G90绝对编程状态下,还是在G91状态下,G90时,极坐标系的零点与工件坐标系的零点重合;G91时,刀具的当前位置为极坐标系的零点。

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用法:

G16极坐标编程适合用于,计算(半径,角度)这种坐标值比计算笛卡尔坐标系那种坐标值简单的零件(在上面讲解过的G90和G91的例子中出现的坐标值就是笛卡尔坐标系坐标值)

G91除了能影响极坐标系的零点在哪,也会使(半径,角度)这种坐标值变为增量值,所以也可以进行增量编程。

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例子:

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零件中心有平均分布的圆周孔,这种圆周孔(半径,角度一目了然)就适合用刚学过的G16极坐标编程,下面以绝对编程方式和增量编程方式分别举例。

绝对编程方式指定半径和角度:

G90 G17 G16

G98 G73 X20 Y0 Z-16 R5 Q5 F50

Y45 ;

Y90 ;

Y135 ;

Y180 ;

Y225 ;

Y270 ;

Y315 ;

G15 G80

增量编程方式只指定角度(半径仍由G90绝对编程方式指定)

G90 G17 G16

G98 G73 X20 Y0 Z-16 R5 Q5 F50

G91 Y45 ;

Y45 ;

Y45 ;

Y45 ;

Y45 ;

Y45 ;

Y45 ;

G15 G80

解释:

通过对比这两个程序,既能了解G16极坐标编程的用法用途,也能加深对增量编程的理解。

从G91开始的这7个Y45,凯恩帝系统还有更便捷的编法就是:G91 Y45 L7,这一行程序就可以替代7行程序。

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⑻ G28 自动返回参考点(即机床零点)

格式:

G91 G28 IP_ ;

用法:

常用于程序的开头和结尾,用于程序开头时,一般用于Z轴,确保Z轴先抬到一个较高的地方(较高意味着左右移动时不会发生碰撞)再继续向下运行程序,而Z轴机床零点一般就接近最高的地方了,所以程序开头,增加自动返回Z轴参考点的指令,会很安全;

用于程序的结尾时,一般用于Z轴和Y轴,因为程序运行结束了,代表着要更换待加工的零件,让Y轴回到机床门这儿方便更换待加工零件,而Y轴机床零点一般就设置到了门这儿,所以程序结尾,增加自动返回Y轴参考点,很方便,但是要注意先让Z轴回参考点,避免刀具还在工件里面,先回Y,刀具就撞上工件了。

如果是手编程序,在使用完自动返回参考点指令后,要编上G90绝对编程指令,切换回绝对编程,避免程序加工出的零件尺寸不对。

④ 自动返回参考点的最快速度是通过参数(P5122)设定好的,调节快慢的倍率与G00的快速倍率按键(或旋钮)是共用的。

解释:

①②用法针对的是立式加工中心。

例子:

 用于程序开头时编:

G91 G28 Z0 ;

解释:

执行完这行程序,Z轴会返回到Z轴机床零点。

用于程序结尾时编:

G91 G28 Z0 ;

G91 G28 Y0;

解释:

执行完这行程序,Y轴会返回到Y轴机床零点。

⑼ G53 机床坐标系定位

格式:

G53 IP_ :

用法:

指令机床包含的轴定位到机床坐标系中的任意位置,这种指令由于指令的机床坐标系中的位置,所以不会受重新对刀导致绝对坐标系(工件坐标系)发生变化的影响,这也是和上面讲过的G00,G01的区别,G00,G01等都是指令轴在绝对坐标系中移动。

② 不能在G91增量编程方式下和G16极坐标编程时使用,否则会出现报警。

③ 控制轴移动的快慢是由当前是处于G00模态,还是G01模态决定的,系统开机时默认是G00模态,此时执行G53指令,则按G00的速度移动,如果执行G53指令前,刚执行过G01,那就按G01指令中F指定的速度移动。

例子:

用于程序开头时就编:

G53 G90 G00 Z0 ;

解释:

执行完这行程序,Z轴会定位到Z轴机床零点。

用于程序结尾时就编:

G53 G90 G00 Z0 ;

G53 G90 G00 Y0 ;

解释:

执行完这行程序,Y轴会定位到Y轴机床零点。

⑽ G43/G49 调用/取消刀具长度补偿

格式:

G43 IP_ H_

……

G49

解释:

H 是刀补页面中Z长度的序号,比如H02就是指P002。

……是指走刀程序段。

用法:

先了解一下为什么要调用长度补偿,在《凯恩帝加工中心系统操作入门》中讲了,把1号刀T01的Z向设定到了G54工件坐标系Z中,这样1号刀就能精确的加工出出深度,但是其他刀具呢,其他刀具长度不一,不可能1号刀干完了,再把2号刀对到G54中的Z里面,所以在进行对刀操作时,直接把从2号刀开始往后的刀具相对1号刀(也叫基准刀,说明书上叫标准刀具)的长度差值也通过系统的测量操作一次性存入到刀补页面的Z长度中,当程序调用到2号及之后的刀具的时候,只用在程序里面调用对应刀具的长度差值就可以了,这个差值就是刀具补偿值。

用于调刀指令后面,调用对应刀具的长度补偿。

③ 取消刀具长度补偿除了可以用G49取消,还可以用H00取消。

例子:

 用于调用2号刀后:

T02 M06

G43 Z50 H02

……

G49

用于调用3号刀后:

T03 M06

G43 Z50 H03 ;

……

G49

解释:例子中Z50指的是工件上方50毫米处,目的是确保刀具在未接触到工件前就调用好对应的长度补偿值。

(11) G41/G40 调用/取消半径补偿左补偿

G42/G40 调用/取消半径补偿右补偿

格式:

G41/G42 IP_ D_

……

G40

解释:

D 是刀补页面中半径R的序号,比如D03就是指P003,在这里需要注意Z长度和半径R是共用序号的,但是他们是各自独立的,另外建议参数P3250.6改为1,这样调用半径补偿时使用字母D,不会和长度补偿的字母H冲突。

……是指走刀程序段。

用法:

先了解一下为什么要调用半径补偿,在《凯恩帝加工中心系统操作入门》中讲了,我们进行X,Y向对刀时,其实对的是刀的中心,当我们拿到图纸后,假设图纸上是一个方形对称零件,我们按图纸计算好节点后,当刀的中心按这些节点走刀的时候,你就会发现,零件最终的长度,宽度的尺寸都少一个铣刀的直径值,因为铣刀本身就是有宽度的,必然会多铣去一部分,针对这个问题,我们可以在计算节点时,人为向工件左侧或右侧偏移刀的半径,这样就能铣出和图纸尺寸一致的零件了,但是这样不能按图纸已经给出的尺寸计算,每个节点进行再次计算,会很麻烦,所以系统针对这个情况,给出了调用半径补偿这个功能,当根据铣刀的移动方向选择了左补偿或右补偿后,刀具轨迹将在自动向左或向右偏移铣刀的半径,这样编程时,还按图纸原图计算节点尺寸就可以了。

当使用刀具半径补偿前,还需要提前在刀补页面的半径R中设定好对应刀具的半径值,1号刀,2号刀,3号刀直径假设分别为10毫米,12毫米,16毫米,那就需要按下图设置,这样铣刀铣出的尺寸才正确。

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怎样区分该用左补偿,还是右补偿?方法就是,根据刀具移动路线的方向,看铣刀在零件需保留区域的左侧,还是右侧,来选择使用G41左补偿,还是G42右补偿。
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④取消刀具半径补偿除了可以用G40取消,还可以用D00取消。

例子:

具体例子,请看下面的综合用例,综合用例中需要提前声明的一点是,调用半径补偿的指令应该用在不会碰到毛坯或不会碰伤零件保留区域的程序段,就像调用长度补偿中的例子一样,在接触到工件前,就调用好长度补偿了。

 

 

通过上面对凯恩帝指令功能的学习,我们初步掌握了常用的能指挥数控系统控制机床产生动作的语言(即M代码,G代码等),下面仍以下图为例开始编程。编程前需要先声明一下,由于本教程是针对加工中心初学者的,旨在帮助初学者理解编程是怎样一回事儿,先能掌握凯恩帝数控系统常用的指令代码,所以未在图纸上标注出各种技术要求,而怎样更经济,更快,更好的加工出图纸上的零件,需要在日后的实践中不断地总结积累。

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图为标注出了需要计算出节点坐标值的零件图

分析这个零件图,会发现这个零件加工内容不太多,一次装夹就可以加工出来;根据上面讲的工步划分原则,我们应该先加工凸台轮廓,再进行加工孔;刀具需要选择立铣刀、中心钻、麻花钻、定心钻、丝锥;夹具选用虎钳即可;加工路线按照零件图中给出的路线即可;切削用量方面以少吃刀量,慢进给为主,在初学者熟悉机床后,再追求效率。

 

⒈加工凸台轮廓和零件中心∅20的通孔

 

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⒉加工零件中心平均分布的圆周孔

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⒊加工零件左上角和右下角的螺纹孔

 

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