1、项目13 平面凸台外轮廓的编程与加工技能要求1.掌握FANUC 0i Mate数控系统的编程指令G90、G91、G00、G01、G02、G03、G41、G42、G40的编程格式及应用。2.了解数控铣床加工平面凸台外轮廓的特点，并能够正确地对零件进行数控铣削工艺分析、编制加工工艺。3.通过对平面凸台外轮廓类零件的加工，掌握数控铣床的编程方法。典型案例在FANUC 0i Mate数控铣床上加工如图13-1所示零件，设毛坯为707025mm的板料，且四个侧面及上下表面已加工，材料为45钢。图13-1典型案例零件图知识学习 一、设置工件坐标系G921用用G92设置工件坐标系设置工件坐标系功能：功能：G
2、92指令是规定工件坐标系坐标原点指令是规定工件坐标系坐标原点（程序零（程序零 点）的指令。点）的指令。格式：格式：G92 X Y Z 说明：说明：坐标值坐标值x、y、z为刀具中心点在工件坐标系中为刀具中心点在工件坐标系中 的坐标。执行的坐标。执行G92指令时，机床不动作。指令时，机床不动作。2用用G54到到G59设置工件坐标系设置工件坐标系 若在工作台上同时加工多个相若在工作台上同时加工多个相同零件或一个较复杂的零件时，可同零件或一个较复杂的零件时，可以设定不同的程序零点，简化编程。以设定不同的程序零点，简化编程。见图见图13-2，可建立，可建立G54G59共共6个加工坐标系。个加工坐标系。其
3、中：其中：G54加工坐标系加工坐标系1，G55加工坐标系加工坐标系2，G56加工坐标系加工坐标系3，G57加工坐加工坐标系标系4，G58加工坐标系加工坐标系5，G59加工坐标系加工坐标系6。图图图图13-2工件零点偏置工件零点偏置工件零点偏置工件零点偏置 二、绝对值G90与增量值G91 G90指令按绝对值设定输入坐标，即移动指令终点指令按绝对值设定输入坐标，即移动指令终点的坐标值的坐标值X、Y、Z都是以工件坐标系坐标原点（程序零都是以工件坐标系坐标原点（程序零点）为基准来计算。点）为基准来计算。G91指令按增量值设定输入坐标，即移动指令的坐指令按增量值设定输入坐标，即移动指令的坐标值标值X、Y
4、、Z都是以始点为基准来计算，再根据终点相都是以始点为基准来计算，再根据终点相对于始点的方向判断正负，与坐标轴正方向一致则取正，对于始点的方向判断正负，与坐标轴正方向一致则取正，相反取负。相反取负。例例1：如图：如图13-3所示，已知刀具中心轨迹为所示，已知刀具中心轨迹为“ABC”，使用绝对坐标方式与增量坐标方式时各动点，使用绝对坐标方式与增量坐标方式时各动点的坐标分别为：的坐标分别为：G90时：时：A（10，10）、）、B（35，50）、）、C（90，50）；）；G91时：时：B（25，40）、）、C（55，0）图图图图13-3 绝对、增量坐标绝对、增量坐标绝对、增量坐标绝对、增量坐标 三、快
5、速点位运动G00格式：格式：G00 X Y Z 功能：刀具以快速移动速度，从刀具当前点移动到目标点。功能：刀具以快速移动速度，从刀具当前点移动到目标点。它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，G00移动速移动速度是机床设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。度是机床设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。说明：说明：（1）常见）常见G00轨迹如图轨迹如图13-4所示。所示。（2）X、Y、Z是目标点的坐标；是目标点的坐标；（3）在未知）在未知G00轨迹的情况下，应轨迹的情况下，应尽量不用三坐标编程，避免刀具碰尽量不用三坐标编程，避免刀具碰撞工件或夹
6、具。撞工件或夹具。图图图图13-4 铣床铣床铣床铣床G00G00轨迹轨迹轨迹轨迹 四、直线插补G01格式：格式：G01 X _ Y _ Z _ F _ 功能：刀具以指定的进给速度，从当前点沿直线移动到功能：刀具以指定的进给速度，从当前点沿直线移动到目标点。目标点。说明：说明：（1）X、Y、Z是目标点的坐标。是目标点的坐标。（2）F代码是进给速度指令代码。直到新的值被指定之代码是进给速度指令代码。直到新的值被指定之前，一直有效。前，一直有效。（3）如果）如果F代码不指定，进给速度被当作零。代码不指定，进给速度被当作零。例4：如图13-5所示，刀具从A点直线插补到B点。图13-5直线插补G90G0
7、1X45Y30F100或G91G01X35Y15F100五、刀具长度补偿G43、G44、G49指令：指令：G43 建立刀具长度正补偿建立刀具长度正补偿 G44 建立刀具长度负补偿建立刀具长度负补偿 G49 取消刀具长度补偿取消刀具长度补偿格式：格式：（1）Z为补偿轴的终点坐标，为补偿轴的终点坐标，H为长度补偿偏置号。为长度补偿偏置号。调用调用G43 时，数控系统会将程序中时，数控系统会将程序中 Z 坐标值自动加上坐标值自动加上 H 代代码所指定的偏移量；在调用码所指定的偏移量；在调用 G44 时，自动减去时，自动减去 H 代码指定代码指定的偏移量。实际应用中，常使用的偏移量。实际应用中，常使用
8、G43 长度补偿，只有在特长度补偿，只有在特殊情况下才使用殊情况下才使用 G44 指令；指令；执行执行 G43时：时：Z实际值实际值=Z指令值指令值+（H）；）；执行执行 G44时：时：Z实际值实际值=Z指令值指令值（H）；）；（H）是指编号为）是指编号为寄存器中的补偿值，寄存器中的补偿值，H00H99；（2）刀具长度正补偿即刀具实际位移量小于指令给定位）刀具长度正补偿即刀具实际位移量小于指令给定位 移量时移量时,为刀具长度正补偿为刀具长度正补偿;反之则为刀具长度负补偿。反之则为刀具长度负补偿。（3）G43和和G44为模态指令。为模态指令。例5：如图13-7所示零件上直槽加工，工件零点选择在工
9、件中心，其参考程序如下：图13-7直槽加工 六、刀具半径补偿 如图如图13-8所示，使用了刀具半径补偿指令后，数控所示，使用了刀具半径补偿指令后，数控系统会控制刀具中心自动按图中的点划线进行加工走刀。系统会控制刀具中心自动按图中的点划线进行加工走刀。(a)(a)外轮廓补偿外轮廓补偿外轮廓补偿外轮廓补偿 (b)(b)内轮廓补偿内轮廓补偿内轮廓补偿内轮廓补偿图图图图13-8刀具半径补偿刀具半径补偿刀具半径补偿刀具半径补偿G41是刀具左补偿指令，即顺着刀具前进方向看是刀具左补偿指令，即顺着刀具前进方向看(假定工件不动假定工件不动)，刀具，刀具位于工件轮廓的左边，称左刀补。如图位于工件轮廓的左边，称左
10、刀补。如图13-9(a)所示。所示。G42是刀具右补偿指令，即顺着刀具前进方向看是刀具右补偿指令，即顺着刀具前进方向看(假定工件不动假定工件不动)，刀具，刀具位于工件轮廓的右边，称右刀补。如图位于工件轮廓的右边，称右刀补。如图13-9(b)所示。所示。G40是为取消刀具半径补偿指令。使用该指令后，是为取消刀具半径补偿指令。使用该指令后，41、42指令无效。指令无效。(a)(a)外轮廓补偿外轮廓补偿外轮廓补偿外轮廓补偿 (b)(b)内轮廓补偿内轮廓补偿内轮廓补偿内轮廓补偿 图图图图13-9 刀具半径的左右补偿刀具半径的左右补偿刀具半径的左右补偿刀具半径的左右补偿1指令及功能指令及功能2格式格式3
11、说明说明（1）G41、G42、G40为模态指令，机床初始状态为为模态指令，机床初始状态为G40。（2）建立和取消刀补必须与）建立和取消刀补必须与G01或或G00指令组合完成。建立刀补的指令组合完成。建立刀补的过程如图过程如图13-10所示，是使刀具从无刀具补偿状态（图中所示，是使刀具从无刀具补偿状态（图中P0点）运动点）运动到补偿开始点（图中到补偿开始点（图中P1点），其间为点），其间为G01运动。用刀补轮廓加工完成运动。用刀补轮廓加工完成后，还有一个取消刀补的过程，即从刀补结束点（图中后，还有一个取消刀补的过程，即从刀补结束点（图中P2点），点），G01或或G00运动到无刀补状态（图中运动到
12、无刀补状态（图中P0点）。点）。（a a）左刀补应用过程）左刀补应用过程）左刀补应用过程）左刀补应用过程 （b b）右刀补应用过程）右刀补应用过程）右刀补应用过程）右刀补应用过程 图图图图13-10 建立和取消刀补过程建立和取消刀补过程建立和取消刀补过程建立和取消刀补过程（3）X、Y是是G01、G00运动的目标点坐标。图运动的目标点坐标。图9.11中，中，X、Y在建立刀补时，是在建立刀补时，是A点坐标，取消刀补时，是点坐标，取消刀补时，是P0点坐标。点坐标。（4）在建立刀具半径补偿的程序段中）在建立刀具半径补偿的程序段中,不能使用圆弧指令。不能使用圆弧指令。（5）G41或或G42必须与必须与G
13、40成对使用。成对使用。（6）D为刀补具偿号也称刀具偏置代号地址字，后面常用为刀补具偿号也称刀具偏置代号地址字，后面常用两位数字表示代号。两位数字表示代号。D代码中存放刀具半径值作为偏置量，代码中存放刀具半径值作为偏置量，用于数控系统计算刀具中心的运动轨迹。一般有用于数控系统计算刀具中心的运动轨迹。一般有D00D99。偏置量可用偏置量可用CRT/MDI方式输入。方式输入。二维轮廓加工，一般均采用刀具半径补偿。在建立刀具半径补二维轮廓加工，一般均采用刀具半径补偿。在建立刀具半径补偿之前，刀具应远离零件轮廓适当的距离，且应与选定好的切入点偿之前，刀具应远离零件轮廓适当的距离，且应与选定好的切入点和
14、进刀方式协调，保证刀具半径补偿的有效，如图和进刀方式协调，保证刀具半径补偿的有效，如图13-11所示。刀具所示。刀具半径补偿的建立和取消必须在直线插补段内完成。半径补偿的建立和取消必须在直线插补段内完成。(a)(a)合理的方式合理的方式合理的方式合理的方式 (b)(b)不合理的方式不合理的方式不合理的方式不合理的方式 图图图图13-11 建立刀具半径补偿建立刀具半径补偿建立刀具半径补偿建立刀具半径补偿典型案例实施2 2刀具与切刀具与切削用量选择削用量选择 1零件工艺分析零件工艺分析 3参考程序参考程序1零件工艺分析零件工艺分析工件在加工时需采用一次装夹方式，首先加工5050mm凸台外轮廓，然后
15、加工6868mm凸台外轮廓，并保证总高度尺寸；采用平口虎钳夹紧的装夹方式；以工件上表面对称中心为坐标原点。尺寸计算（1）铣5050mm凸台外轮廓关键尺寸计算精铣外轮廓在X负方向上的切入点坐标尺寸=25;精铣外轮廓在Y负方向上的切入点坐标尺寸=35;精铣外轮廓在X负方向上的建立刀具半径补偿起始点坐标尺寸25D;精铣外轮廓在Y负方向上的建立刀具半径补偿起始点坐标尺寸35D;（2）铣6868mm凸台外轮廓关键尺寸计算精铣外轮廓在X负方向上的切入点坐标尺寸=34;精铣外轮廓在Y负方向上的切入点坐标尺寸=35;精铣外轮廓在X负方向上的建立刀具半径补偿起始点坐标尺寸34D;精铣外轮廓在Y负方向上的建立刀具
16、半径补偿起始点坐标尺寸35D;2刀具与切削用量选择刀具与切削用量选择产品名称或代号课内实训样件零件名称平面凸台零件零件图号13-1序号 刀具号刀具名称数量加工表面刀具半径Rmm刀具补偿号备注1T01立铣刀1粗铣凸台外轮廓1001 2T01立铣刀1精铣凸台外轮廓1002 编制 审核 批准 共1页第1页表表13-1 13-1 刀具选择表刀具选择表单位名称产品名称或代号零件名称零件图号课内实训样件平面凸台零件13-1工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统场地001O1300精密虎钳数控铣床XD40AFANUC 0i Mate数控实训中心机房、车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速n（r/mi
17、n）进给量f(mm/min)背吃刀量mm备注01粗铣5050mm外轮廓T 01208001009.5 02粗铣6868mm外轮廓T 01208001001.5 03精铣5050mm外轮廓T 012012001200.5 04精铣6868mm外轮廓T 012012001200.5 编制 审核 批准 共1页第1页表表13-2 13-2 工艺卡片工艺卡片3参考程序参考程序程 序说 明O1300;工件外轮廓加工程序名N2 G15 G40 G49 G50 G69 G80;安全模式：取消指令N4 G17 G21 G54 G90 G94;建立工件坐标系等指令N6 T01;选择刀具，刀具准备功能N8 M06;
18、换刀N10 M03 S800;主轴正转，转速为800r/minN12 G00 Z100.0 M08;主轴快速定位到最大安全高度，冷却液打开N14 X-60.0 Y-60.0;快速移动到下刀点位置N16 Z5.0;主轴快速下刀定位至最小安全高度N18 G01 Z-5.0 F500;主轴进给至-5.0mm处，进行5050mm外轮廓粗加工N20 G41 G01 X-25.0 Y-35.0 D01 F100;建立刀具左补偿，加载1号刀补（刀具半径值+粗加工余量）N22 Y20.0;直线插补进给至Y20.0N24 G02 X-20.0 Y25.0 R5.0;顺圆插补至X-20.0，Y25.0N26 G0
19、1 X20.0;N28 G02 X25.0 Y20.0 R5.0;N30 G01 Y-20.0;N32 G02 X20.0 Y-25.0 R5.0;N34 G01 X-20.0;N36 G02 X-25.0 Y-20.0 R5.0;N38 G03 X-40.0 Y-5.0 R15.0;逆时针圆弧切出工件轮廓N40 G00 Z5.0;主轴快速退刀至最小安全高度N42 G40 X-60.0 Y-60.0;取消刀补，刀具快速移到下一工步起刀点N44 G01 Z-10.0 F500;主轴进给至-10.0mm处，进行6868外轮廓粗加工N46 G41 G01 X-34.0 Y-35.0 D01 F100
20、;建立刀具左补偿，加载1号刀补（刀具半径值+粗加工余量）N48 Y29.0;N50 G02 X-29.0 Y34.0 R5.0;N52 G01 X29.0;N54 G02 X34.0 Y29.0 R5.0;N56 G01 Y-29.0;N58 G02 X29.0 Y-34.0 R5.0;N60 G01 X-29.0;N62 G02 X-34.0 Y-29.0 R5.0;N64 G03 X-49.0 Y-14.0 R15.0;N66 G00 Z5.0;N68 G40 X-60.0 Y-60.0;N70 M03 S1200;调整主轴转速，进行精加工N72 G01 Z-5.0 F500;主轴进给至-
21、5.0mm处，进行5050mm外轮廓精加工N74 G41 G01 X-25.0 Y-35.0 D02 F120;建立刀具左补偿，加载2号刀补（刀具半径值）N76 Y20.0;N78 G02 X-20.0 Y25.0 R5.0;N80 G01 X20.0;N82 G02 X25.0 Y20.0 R5.0;N84 G01 Y-20.0;N86 G02 X20.0 Y-25.0 R5.0;N88 G01 X-20.0;N90 G02 X-25.0 Y-20.0 R5.0;N92 G03 X-40.0 Y-5.0 R15.0;N94 G00 Z5.0;主轴快速退刀至最小安全高度N96 G40 X-60
22、.0 Y-60.0;取消刀补，刀具快速移到下一工步起刀点N98 G01 Z-10.0 F500;主轴进给至-10.0mm处，进行6868外轮廓精加工N100 G41 G01 X-34.0 Y-35.0 D02 F120;建立刀具左补偿，加载2号刀补（刀具半径值）N102 Y29.0;N104 G02 X-29.0 Y34.0 R5.0;N106 G01 X29.0;N108 G02 X34.0 Y29.0 R5.0;N110 G01 Y-29.0;N112 G02 X29.0 Y-34.0 R5.0;N114 G01 X-29.0;N116 G02 X-34.0 Y-29.0 R5.0;N11
23、8 G03 X-49.0 Y-14.0 R15.0;N120 G00 Z100.0;主轴快速退刀至最大安全高度N122 G40 X0 Y0;取消刀补，刀具退刀至X、Y坐标零点N124 M05 M09;主轴停转，切削液关闭N126 M30;程序结束实施步骤1.完成本次加工任务按以下完成本次加工任务按以下7个步骤完成：个步骤完成：（1）检查机床，确认机床正常时，开机并回零；）检查机床，确认机床正常时，开机并回零；（2）装刀及工件装夹；）装刀及工件装夹；（3）对刀，将工件坐标系原点设置在右端面回转中心；）对刀，将工件坐标系原点设置在右端面回转中心；（4）输入并检查加工程序；）输入并检查加工程序；（5
24、）各项工作准备好后开始切削。）各项工作准备好后开始切削。（6）在加工一定尺寸后测量其精度，示范精度检验方法。指导学生利用修）在加工一定尺寸后测量其精度，示范精度检验方法。指导学生利用修改刀补设置，校正尺寸精度。改刀补设置，校正尺寸精度。（7）加工完毕后将工件取出，去除毛刺，同时清扫机床，擦净刀具、量具）加工完毕后将工件取出，去除毛刺，同时清扫机床，擦净刀具、量具等相关工件，并按规定摆放整齐。等相关工件，并按规定摆放整齐。评价标准考核分类考核项目考核指标权重备注职业素养着装着装规范5劳动纪律、劳动态度遵守规章制度，劳动态度端正5职业行为符合车间管理规定10产品质量加工工艺工艺合理20加工程序正确、效率高20加工质量尺寸合格、符合技术要求40拓展训练 在FANUC 0i Mate数控铣床上加工如图13-11所示零件，设毛坯是1008018 mm的板料，材料为45钢，试编程要求编制数控加工程序并完成零件的加工。图13-11拓展训练零件图
