数控铣床的常用指令编程技巧和安全操作
在数控铣床的加工中，由于数控铣床的运动是刀具在空间运动，程序编制和安全操作就显得尤其重要。
数控铣床的常用指令编程技巧和安全操作【1】
摘要：本文介绍了数控铣床易混淆指令的用法，对比它们在程序中的作用，以便能正确使用这些指令;同时对数控铣床加工之前程序安全检查方法进行了探讨，对初学者操作数控铣床有一定的指导意义。
关键词：混淆指令;检查方法
但大多数数控教材中，数控铣床的编写都比较简单，主要是对各种功能进行了介绍，学生学习后，编程和操作都存在一些问题。
本人就几年数控教学经验谈一下在数控铣床程序编制和安全操作方面的体会。
一、数控铣床常用指令的编程技巧
(一)G92与G54―G59的应用
G54―G59是调用加工前设定好的坐标系，而G92是在程序中设定的坐标系，用了G54―G59就没有必要再使用G92。
否则G54―G59会被替换，应当避免。
注意：1、一旦使用了G92设定坐标系，再使用G54―G59则不起任何作用。
除非断电重新启动系统，或接着用G92设定所需新的工件坐标系。
2、使用G92的程序结束后，若机床没有回到G92设定的起点，就再次启动此程序，机床当前所在位置就成为新的工件坐标原点，易发生事故。
所以，一定要慎用。
(二)同一条程序段中，相同指令(相同地址符)或同一组指令，后出现的起作用
例如：G01G90Z10.0Z20.0F200;执行的是Z20.0，Z轴直接到达Z20.0，而不是Z10.0。
G01G00X50.0Y30.0F200;执行的是G00(虽有F值，但也不执行G01)。
但不同一组的指令代码.在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同。
例如：G90G55G00X0Y0Z60.0和G00G90G55X0Y0Z60.0相同。
(三)M00.M01.M02和M30的区别与联系
初学数控铣床编程时，对以上几个M代码容易混淆，主要原因是对数控铣床加工缺乏认识，加上教材叙述不详细。
它们的区别与联系如下：
M00为程序暂停指令。
程序执行到此进给停止，主轴停转。
重新按启动按钮后，再继续执行后面的程序段。
主要用于操作者想在加工中使机床暂停(检验工件、调整、排屑等)。
M01为程序选择性暂停指令。
程序执行时控制面板上“选择停止”键处于“ON”状态时此功能才能有效，否则该指令无效。
执行后的效果与M00相同，常用于关键尺寸的检验或临时暂停。
M02为主程序结束指令。
执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭。
但程序光标停在程序末尾。
M30为主程序结束指令。
功能同M02，不同之处是，刀具返回程序头位置，不管M30后是否还有其他程序段。
(四)刀具补偿参数地址D、H的应用
在部分数控系统(如FAUNC)中，刀具补偿参数D、H具有相同的功能，可以任意互换，它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称。
但具体补偿值是多少，关键是由它们后面补偿号地址中的数值来决定。
所以在数控铣床中，为了防止出错，一般人为规定H为刀具长度补偿地址，D为刀具半径补偿地址。
(五)暂停指令
X后面的数值要带小数点，否则以此数值的千分之一计算，以秒(s)为单位，P后面数值不能带小数点(即整数表示)，以毫秒(ms)为单位。
例如，G04X2.0;或G04X2000;暂停2秒G04P2000;
若用地址X表示，容易产生混淆，控制系统认为X是X轴坐标值进行执行。
(六)程序段顺序号
程序段顺序号用地址N表示。
一般数控装置本身存储器空间有限(64K)，为了节省存储空间，程序段顺序号都省略不要。
N只表示程序段标号，可以方便查找编辑程序，对加工过程不起任何作用，顺序号可以递增也可递减，也不要求数值有连续性。
但在使用某些循环指令、跳转指令、调用子程序及镜像指令时不可以省略。
二、安全操作数控铁床加工
数控铣床的加工过程中，有一点至关重要，那就是在编制程序和操作加工时，一定要避免使机床发生碰撞。
因为数控机床的价格非常昂贵，少则几十万元，多则上百万元，维修难度大且费用高。
但是，碰撞的发生是有一定规律可循的，是能够避免的，可以总结为以下几点：
(一)利用机床自带的模拟显示功能。
一般较为先进的数控机床图形显示功能。
当输入程序后，可调用图形模拟显示功能，详细地观察刀具的运动轨迹，以便检查刀具与工件或夹具是否有可能碰撞。
(二)利用机床的空运行功能。
利用机床的空运行功能可以检查走刀轨迹的正确性。
当程序输入机床后，可以装上刀具或工件，然后按下空运行按钮。
此时主轴不转，工作台按程序轨迹自动运行，此时便可以发现刀具是否有可能与工件或夹具相碰。
但是，在这种情况下必须要保证装有工件时，不能装刀具;装刀具时，就不能装工件，否则会发生碰撞。
(三)利用机床的锁定功能。
一般的数控机床都具有锁定功能(全锁或单轴锁)。
当输入程序后，锁定2轴，可通过z轴的坐标值判断是否会发生碰撞。
此功能的应用应避开换刀等运作，否则程序无法通过。
坐标系、刀补的设置必须正确。
在启动机床时，一定要设置机床参考点。
机床工作坐标系应与编程时保持一致。
尤其是z轴方向，如果出错，铣刀与工件相碰的可能性就非常大。
此外，刀具长度补偿的设置必须正确。
否则，要么是空加工，要么是发生碰撞。
刀具、工装牢靠、冷却到位。
加工前先检查刀具是否有缺损，刀具和夹具位置是否正确，工件的装夹是否牢靠，干涉物位置是否与程序一致，将程序进行空运行演示。
无误后，按下运行状态键，按启动按钮，注意，若是第一个首件时，最好使用单运行方式，逐句检查程序，后面的加工可使用连续运行。
设备运行时，注意切削液完全对刀具冷却，及时清理切屑。
设备运行过程中，不要离开工作场地，以防意外情况发生，期间可随时按下暂停键。
提高编程技巧。
程序编制是数控加工至关重要的环节，提高编程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞。
总之，掌握数控铣床的编程技巧，能够更好地提高加工效率，保证加工质量，避免加工中出现不必要的错误。
这需要我们在实践中不断总结经验，不断提高，从而使编程、加工能力进一步加强，为数控加工事业的发展作贡献。
作者单位：哈尔滨铁道职业技术学院
参考文献：
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[3]马来焕.机械加工实习指导.陕西:陕西人民教育出版杜,2006.
数控铣床编程时刀具半径补偿指令及运用【2】
摘要：本文分析了刀具半径补偿概念及指令，如何灵活和合理地运用刀补值，正确编制加工程序以保证数控加工的有效性和准确性等问题。
关键词：数控铣床编程刀具半径补偿指令
一、刀具半径补偿的概念
在数控铣床上进行轮廓加工时，由于铣刀的刀位点通常是定在刀具中心上，若编程时直接按图纸上的零件轮廓线进行，又不考虑而铣刀有一定的半径，就会使刀具中心(刀位点)的运动轨迹和图纸上的零件轮廓轨迹不重合，这样由刀具圆周刃口所切出来的实际轮廓尺寸，就必然大于或小于图纸上的零件轮廓尺寸一个刀具半径值，因而造成过切或少切现象。
为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径，这就是所谓的刀具半径补偿指令。
应用刀具半径补偿功能时，只需按工件轮廓轨迹进行编程，然后将刀具半径值输入数控系统中，执行程序时，系统会自动计算刀具中心轨迹，进行刀具半径补偿，从而加工出符合要求的工件形状，使编程工作大大简化。
二、刀具半径补偿指令G40、G41、G42的格式
平面选择指令G17(XY平面)、G18(XZ平面)、G19(YZ平面)。
G40取消刀补、G41左刀补、G42右刀补，G40、G41、G42都是模态代码，可以相互注销。
刀补位置的左右是顺着编程轨迹前进的方向进行判断的，G41刀具中心将走在编程轨迹前进方向的左侧，G42刀具中心将走在编程轨迹前进方向的右侧。
D为刀具补偿代码，有D00-D99共100个地址号可用。
刀补值可在MDI方式下键入。
X、Y及其坐标值还是按G00及G01格式进行确定。
所不同的是，无刀具半径补指令时刀具中心是走在程序路线上;有刀具半径补偿指令时刀具中心是走在程序路线的一侧，刀具刃口走在程序路线上。
刀补动作：刀径补偿在整个程序中的应用共分为刀补引入、刀补方式进行中和刀补解除三个过程。
如图1所示：当执行N2程序段时，运算装置同时先行读入N3、N4两段，在N2的终点做出一个矢量，其方向方向与N4的前进方向垂直向左，大小等于刀具半径值。
在刀补进行阶段也是每段都先行读入两段，按“交点运算”规则确定运动的终点。
%1000
N1G54G90G17G00M03
N2G41X20Y10D01刀补引入
N3G01Z-10F100
N4G01Y50
N5X50刀补进行中
N6Y20
N7X10
N8G00Z10
N9G40X0Y0M05取消刀补
N10M30
三、刀具半径补偿指令使用注意事项
1.刀补的引入和取消必须在G00或G01方式下进行，必须是在补偿平面内不为零的直线移动。
在刀补进行的中间轨迹中允许有圆弧轨迹。
2.在指定刀补平面执行刀补时，不能出现连续两段仅第三轴的移动指令，否则将出现过切或少切现象。
3.D00-D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿。
刀具补偿值在加工或运行之前必须设定在补偿存储器中，这样刀补才起作用。
4.建立补偿的程序段一般应在切入工件之前完成，撤消刀具半径补偿的程序段一般应在切出工件之后完成。
四、刀具半径补偿功能的应用特点
在零件加工过程中，采用刀具半径补偿功能，可大大简化编程的工作量。
具体体现在以下三个方面：
1.实现根据编程轨迹对刀具中心轨迹的控制。
可避免在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等原因)而重新编程的麻烦。
在零件的自动加工过程中，刀具的磨损、重磨甚至更换经常发生，应用刀补值的变化可以完全避免在刀具磨损、重磨或更换时重新修改程序的工作。
2.减少粗、精加工程序编制的工作量。
由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。
加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。
在粗加工时，可将刀具实际半径再加上精加工余量作为刀具半径补偿值输入，而在精加工时只输入刀具实际半径值，这样可使粗、精加工采用同一个程序，其补偿方法为：设精加工余量为△，刀具半径为r，如图2所示：首先，人工输入刀具偏置值为r+△，即可完成粗加工到图示点划线的位置;在精加工时，输入刀具的半径值r，即可完成最终的轮廓精加工。
3.改变刀补值对零件进行加工修正
将刀具半径补偿与子程序结合应用，不但可简化编程，进行粗、精加工，而且可以进行加工的修正，以保证加工品质。
五、编程实例
例：按铣凸台外轮廓→钻铣4-Φ12通孔的工艺路线，编写图3数控加工程序。
主程序
O0006;
G40G49G80G90;
G54G00X-55.0Y-50.0;
M03S500;
G43G00Z50.0H01;
Z5.0;
G01Z-6.0F100;
G41G01X-20.0Y-40.0D01M08;粗加工D01刀补值大一些
M98P1111;
G41G01X-20.0Y-40.0D02M08;半精加工
M00程序暂停，测量工件尺寸
G41G01X-20.0Y-40.0D03M08;精加工
G00Z10.0;
G99G81X30.0Y30.0Z-23.0R5.0F40;孔加工循环
Y-30.0;
X-30.0Y30.0;
G80G49G00Z120.0M09;
M05;
M30;
子程序
O1111;
G01Y10.F100;
G02X-10.Y20.R10.;
G01X10.0;
G02X20.0Y10.0R10.;
G01Y-10.0;
G02X10.0Y-20.R10.;
G01X-10.
G02X-20.Y-10.R10.0;
G03X-40.0Y10.R20.;
G40G01Y-42.;
M99;
在主程序中用M00使程序暂停，此时测量工件尺寸，计算出其与零件图尺寸的差值，并将差值补偿输入D03精加工刀具补偿中，这样加工出的工件就可满足实际要求，以确保加工品质。
因此，刀具半径补偿在数控铣床轮廓加工中有着非常重要的作用。
掌握其指令格式、刀补原理，灵活、合理地运用刀补值并子程序，正确编制程序是保证数控加工有效性、准确性的重要因素。
实践证明，灵活应用刀具半径补偿功能，合理设置刀具半径补偿值，在数控加工中有着重要的意义。
数控铣床的编程教学实例【3】
摘要：数控铣床是相对比普通的铣床而言，拥有一种高精度、高灵活性、高自动化以及技术密度高的优势，工作效率更高，能解决更复杂的问题，同时被综合运用到自动控制和自动检测精密高端仪器的高新技术的产物。
21世纪以来，随数控铣床技术的飞速发展，制造业的不断扩大，现代企业对该技术也越来越重视，对这方面技术应用的人才需求也愈大。
本文就数控铣床的编程教学进行一些探讨。
关键词：数控铣床;编程;技术应用;实例分析
0引言
数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的，二者机构类似，其加工工艺也基本相同。
数控铣床弥补了普通铣床在人工操作和效率等方面的不足与缺陷，它实现了各种数字操控程序的集成，极大地提高了数控铣床的编程效率，使得编程更为简单便捷。
数控编程主要由手工编程和自动编程组成，前者依靠对零件的图样分析和程序编写以及数据计算等，最终完成编程过程。
此方法主要适用于工艺简单的加工。
而后者主要依靠自动化方式完成加工，适用于那些复杂的零件和计算相对繁复的加工，它代表了数控铣床加工未来的发展趋势。
1数控铣床的发展状况
随着我国数控铣床技术的不断发展完善，铣床行业已初具规模，并形成了现代化产业群，不仅有量的发展，还有质的提高。
目前，我国的铣床行业已基本占领了国内的低端机床市场，同时在高档数控系统中也取得一定成绩。
但总体看来，我国铣床行业的基础较为薄弱，尤其是硬件条件相对较差，与国外相比仍有较大的差距。
而在国外，一些发达国家如德国、美国、日本等一些发达国家已经基本掌握了中高档数据铣床技术，如海德汉、西门子、五菱机电等，数据铣床技术应用范围较广，且发展程度较高，主要表现在：一是控制技术和纳米插补技术已从初级阶段逐步迈向更高的应用阶段。
纳米插补技术的应用，极大地提高了零件表面的光滑度;二是机器人被越来越广泛地应用于生产中，它们不仅从事传统的搬运、喷漆等工作，还开始从事更高层次的技术性工作，如机床的切削、数据测量以及机器维护等;三是实现了数据的智能化推广和应用，对整个车间的生产活动进行全程监控，以便及时了解机器的运行情况，及时保养和维修，有效减少了安全事故的发生。
2数控铣床编程的一般步骤
2.1对零件进行图纸分析在对数据铣床进行编程前，技术人员要先根据设计图纸对零件进行分析。
本文以型腔零件为例，首先，技术人员要保证图纸的精确度和准确度，根据零件的设计要求进行图纸测绘，再根据图纸要求和零件数据设计模具。
在加工型腔零件时，技术人员必须先了解零件的使用特点，保证加工的顺利进行。
再选择合适的加工工具设计塑件的模型，做好加工前的准备
工作。
2.2零件加工路线的选择和工艺参数的确定零件的加工路线即进给路线、切到点和换刀点等，它决定着零件加工工序的先后，影响着零件加工的质量。
而工艺参数则主要包括切削深度、切削速度、进给速度以及主轴转速等，它关系到零件加工的成败问题。
因此，零件加工路线和工艺参数的选择就显得尤为重要。
2.3数值计算大多数的数控铣床控制系统都具备刀补功能。
所以，在计算加工数据时，技术人员通过计算相邻集合元素切点的坐标，便可求得起点坐标、终点坐标和圆心坐标。
2.4编写程序并输入数据完成该编程根据几何元素的切点坐标和加工参数以及加工辅助动作，我们依据数控铣床的系统使用规则，便可得到坐标的指令代码以及程序段格式，逐段完成零件程序编写，最后将其输入CNC装置的存储器，完成编程。
3实例分析
3.1我们以型腔零件为例性型腔零件主要由凹槽、平面和岛屿构成。
因此，根据型腔类零件的特点，我们一般选择手动方式进行编程，由于型腔零件没有曲面，通常选择简单的模具塑料插座。
由于加工工件的选择直接影响着零件加工的质量。
因此在零件加工时，技术人员首先要分析加工零件的类型和特点，对塑件进行详细的测绘和分析，一般采用二维软AutoCAD进行测绘，以方便绘图。
另外，加工人员还要借助Pro/E定义刀具的加工路径，完成三维操作和塑件设计等加工工作。
在进行图纸测绘是，必须做好数据记录，保证数据前后的一致性。
最后，利用MasterCAM软件完成仿真加工工作，利用所得数据进行编程。
3.2再以平面类零件的加工为例分析数控铣床主要适用于平面类零件的加工和制造。
而这种典型的加工主要适用于各种盖板、凸轮以及飞机框、肋的加工。
而那些较为简单的零件加工则应选择手工编程方式。
第一步，要确定零件的具体加工路线，按照先后次序进行加工，先进行粗略加工，后逐步提高工件精度。
第二步，要根据具体需要安排刀具的切入切出加工路线，避免因交界处的重复切削和法线方向切削而出现切削痕迹。
第三步，加工制造人员要选择合适的刀具，这一步对于零件加工来说尤为重要。
因为不同的加工模具对刀具的要求有着很大的差异，因此在设计时要分别选择不重磨硬质合金端铣刀和立铣刀。
另外还需要采用试切法进行对刀，完成这一步骤。
第四步是确定零件的切削用量。
第五步是进行编程。
3.3在对零件加工过程中出现的问题进行分析在对曲线轮廓进行切削时很容易出现切过头的情况，因此切入点的选择就显得尤为重要。
因退刀和进刀的位置差异，很容易导致少切的出现，这就需要我们严格控制，尽量不出现切痕，一旦出现此类情况要尽快采取相应措施消除切痕。
而如果加工时忽视了加工程序，将会严重影响到零件的加工精度，导致资源的极大浪费。
4总结
随着我国制造业的蓬勃发展，作为高端科技制造行业代表之一的数控铣床技术被越来越广泛的应用于各个领域，如电机制造、航天技术、汽车制造、模具加工等。
随着我国数控铣床加工技术的不断提高，各行业对高效率数控铣床加工技术的要求也越来越高。
我国作为数控铣床的需求大国，为了进一步提升我国的铣床加工加工技术水平，提高其科技含量，就必须加大其科技研发力度，积极应用最新科技成果。
本文就数控铣床进行了介绍，并采用实例分析的方法，对其编程过程进行了分析和研究。
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