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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
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。
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
G04X―/P―是指刀具暂停时间(进给停止，主轴不停止)+地址P或X后的数值是暂停时间。
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;
但在某些孔系加工指令中(如G82、G88及G89)，为了保证孔底的粗糙度，当刀具加工至孔底时需有暂停时间，此时只能用地址P表示。
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。
例如，G82�80.0Y60.0Z―20.0R5.0F200P2000;钻孔(80.0，60.0)至孔底暂停2秒，G82�80.0Y60.0Z―20.0R5.0F200X2.0;钻孔(2.0.60.0)至孔底不会暂停。
(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：
[1]李蓓华.数控机床操作[M].北京:中国劳动社会保障出版杜,2004.
[2]顾京.数控机床加工程序编制[M].北京：机械工业出版社,2005.
[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
N1 G54 G90 G17 G00 M03
N2 G41 X20 Y10 D01 刀补引入
N3 G01 Z-10F100
N4 G01 Y50
N5 X50 刀补进行中
N6 Y20
N7 X10
N8 G00 Z10
N9 G40 X0 Y0 M05 取消刀补
N10 M30
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。
假设原来设置的刀补值为r，经过一段时间的加工后，刀具半径的减小量为△，此时，可仅修改该刀具的刀补值：由原来的r改为r-△，而不必改变原有的程序即可满足加工要求。
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。