数控机床编程与操作

1、数控机床编程与操作,项目教学,情境三 数控加工中心,项目1 孔板的综合加工实例,项目一：孔板的综合加工,项 任 目 务 导 驱 向 动,二、加工工艺分析,三、仿真加工,四、数控编程,五、加工操作及检测,一、项目内容,六、重难点解疑,一、项目内容 在配有FANUC 0I 系统的CNC车床上完成下图所示工件的加工(工艺分析、编写加工程序、仿真加工）。毛坯尺寸30020038，下底面已经半精加工。材料为塑胶模具钢LKM2311。,二、加工工艺分析,1.零件图样分析（学生先进行分析，教师分析介绍） 零件特点、加工要求、注意事项 2.工艺分析（学生先讨论加工方案，教师分析介绍） 确定装夹方案、定位基准、

2、编程原点、加工起点 利用平口钳装夹坯料； 取比下底面高35mm处为基准面，编程原点为工件对称中心点； 刀具选择 25面铣刀、5中心钻 、 10.2钻头、M12丝锥14.8钻头 、 15铰刀、 19.8钻头 、 20铰刀和26立铣刀,确定加工参数 主轴转速：面铣粗加工S800，半精加工S1000； 钻孔S1000 进给速度：面铣粗加工F500，半精加工S200； 钻孔F100 背吃刀量：面铣粗加工2mm，半精0.5mm 制定加工工艺 毛坯：尺寸30020038，材料塑胶模具钢LKM2311； 平口钳装夹，夹持10mm； 用面铣刀粗铣平面一次，吃刀量为2mm；再半精铣平面，吃刀量0.5mm。 用5

3、钻头定孔位置，钻深5mm； 用10.2钻头钻6个螺纹孔，盲孔深33mm； 用M12丝锥攻6个螺纹孔，螺纹深24mm；,用14.8mm钻头其他孔，钻通，取深度38mm ； 用15mm铰刀精加工4个顶针孔 用19.8mm钻头扩导柱孔，然后用20mm铰刀精加工 用26立铣刀加工导柱沉孔，深度为6.5mm,O0301; G90 G17 G21 G40 G49 G80; G54 X170.0 Y-100.0; M03 S500; G43 Z100.0 H01; Z10.0; G01 Z1.0 F200; M98 P63301; G90 G00 Z10.0; X170.0 Y-100.0; G01 Z0.

4、5 F200; M3 S800; M98 P63001; G91 G28 Z0;,O3301; G91G01X-340.0 F200; Y20.0; X340.0; Y20.0; M99;,铣平面程序,注：坯料尺寸30020038 使用25面铣刀，取下底面做基准。用子程序调用循环6次。,三、数控编程,M05; T02 M06 G90 G17 G21 G40 G49 G80; G54 X-125.0 Y40.0; M03 S1000; G44 Z100.0 H02; G99 G81 Z-5.0 R10.0 F100; X-127.0 Y77.0; X-90.0 Y80.0; X0; X90.0;

5、 X127.0 Y80.0; X125.0 Y40.0;,钻5中心孔程序,注：采用5的中心钻定孔位。钻深5mm。,Y-40.0; Y-77.0; X90.0 Y-80.0; X0; X-90.0; X-127.0 Y-77.0; X-125.0 Y-40.0; G80 G91 G28 Z0;,M05; T03 M06 G90 G17 G21 G40 G49 G80; G54 X-90.0 Y80.0; M03 S1000; G44 Z100.0 H03; G99 G83 Z-33.0 R10.0 Q5.0 F100; X0; X90.0; Y-80.0; X0; X-90.0; G80 G91

6、 G28 Z0;,钻10螺纹孔程序,注：采用10的钻头钻螺纹孔，孔深33mm。,M05; T04 M06 G90 G17 G21 G40 G49 G80; G54 X-90.0 Y80.0; M03 S100; G44 Z100.0 H04; G99 G74 Z-33.0 R10.0 F150; X0; X90.0; Y-80.0; X0; X-90.0; G80 G91 G28 Z0;,攻M12螺纹孔程序,注：采用M12机用丝锥攻螺纹，螺纹深24mm。,M05; T05 M06 G90 G17 G21 G40 G49 G80; G54 X-125.0 Y40.0; M03 S1000; G4

7、4 Z100.0 H05; G99 G83 Z-38.0 R10.0 Q3 F100; X125.0 Y40.0; Y-40.0; X-125.0 Y-40.0; G80 G91 G28 Z0;,钻15孔程序,注：先采用14.8的钻头粗加工孔，孔深38mm。然后用15的铰孔刀精加工推杆孔,M05; T06 M06 G90 G17 G21 G40 G49 G80; G54 X-127.0 Y77.0; M03 S1000; G44 Z100.0 H06; G99 G83 Z-38.0 R10.0 Q3 F100; X127.0 Y77.0; Y-77.0; X-127.0 Y-77.0; G80

8、 G91 G28 Z0;,钻20孔程序,注：先采用19.6的钻头粗加工孔，孔深38mm。然后用20的铰孔刀精加工导柱孔,M05; T07 M06 G90 G17 G21 G40 G49 G80; G54 X-127.0 Y77.0; M03 S1000; G44 Z100.0 H07; G99 G82 Z-6.5 R10.0 P1 F100; X127.0 Y77.0; Y-77.0; X-127.0 Y-77.0; G80 G91 G28 Z0; M30;,铣26沉孔程序,注：采用26的立铣刀加工沉孔，孔深6.5mm。,四、仿真加工,1.进入仿真系统 2.选择机床 3.演示仿真并讲解 4.学

9、生进行仿真练习,五、数控加工及检测,1.教师讲解机床结构与操作规范 2.教师演示机床操作 3.学生练习机床操作 4.学生装夹工件 5.学生输入程序 6.学生装刀、对刀、检验对刀 7.教师检查 8.学生加工操作、检测调整程序 9.检测加工零件,重难点解疑目录,加工中心简介 加工中心常用编程指令 螺纹孔的编程加工 加工中心的编程要点,六、重点难点解析,1. 加工中心概述,(1)加工中心的定义,是指配有刀库和自动换刀装置，在一次装卡工件后可实 现多工序（甚至全部工序）加工的数控机床，简称MC。,(2)特点 数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、

10、铣 削等多种工序的加工，工序高度集中。,一、加工中心简介,根据机床的主轴布置形式将其分为以下三种：,(1) 立式加工中心： 指主轴垂直布置的加工中心。 它具有操作方便、工件装夹和找正容易、占地面积小等优点，故应用较广。但由于受立柱的高度和自动换刀装置的限制，不能加工太高的零件。因此，主要适用于加工高度尺寸小、加工面与主轴轴线垂直的板材类、壳体类零件，也可用于模具加工 。,2. 加工中心的分类及其加工范围,（2）卧式加工中心： 指主轴水平布置的加工中心。 它的工作台大多为可分度的回转台或由伺服电动机控制的数控回转台，在零件的一次装夹中通过旋转工作台可实现多加工面加工，如果为数控回转工作台，还可参

11、与机床各坐标轴的联动，实现螺旋线的加工。因此，它适用于加工内容较多、精度较高的箱体类零件及小型模具型腔的加工。 它是加工中心中种类最多、规格最全、应用范围最广的一种。,卧式加工中心,3. 加工中心的组成,主要有床身、立柱、滑座、工作台、主轴箱、自动换刀装置、数控装置、伺服驱动装置、检测装置、液压系统和气压系统等组成。以立式加工中心为例，外形如下图。,床身,活动防护门,刀库,主轴箱,主轴伺服电机,护线架,数控系统及其操作面板,主轴,工作台,冷却泵和冷却液箱,立式加工中心外形,4. 自动换刀装置,换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。,（1）

12、自动换刀装置的形式,回转刀架换刀装置：结构简单、装刀数量少，用于数控车床,带刀库的自动换刀装置：结构较复杂、装刀数量多，广泛应用,（2）刀库的形式,常用的有,鼓轮式 结构简单，刀库容量相对较小, 一 般在124把刀具，主要适用于小型 加工中心。,链式 刀库容量大，一般在1100把刀具， 主要适用于大中型加工中心。,（3）自动换刀过程：,自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。当执行到T指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面的换刀做好准备；当执行到M06指令时即开始自动换刀，把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴上。,4. 自动换刀装置,选刀方式

13、,顺序选刀方式,任选方式,刀具编码方式 刀座编码方式 计算机记忆方式,换刀方式,机械手换刀 刀库主轴运动换刀,2.自动返回参考点G28指令,功 能：使各轴自动返回参考点 格 式：G28 X_Y_Z_； X、Y、Z中间点在工件坐标系中的坐标值 （可用绝对值或增量值）。 设置中间点的目的是避免刀具在快速返回参考点时 与工件或夹具等发生碰撞。 执行过程：执行G28指令时，各轴以快速运动方式从当前点 （x1，y1， z1 ）经指定的中间点（x2，y2，z2 ） 返回到参考点M上 定位。如下图所示。,G28和G29指令的运动轨迹,3.自动从参考点返回G29指令,功 能：使各轴自动地从参考点返回到返回点。

14、 格 式：G29 X_Y_Z_； X、Y、Z返回点在工件坐标系中的坐标值 （可用绝对值或增量值，增量值是返回点相对于中间 点的位移值）。,执行过程：执行G29指令时，各轴以快速运动方式，从参考点经 中间点移动到返回点。如上图所示。,注意事项与说明： （1）通常G28与G29指令配对使用； （2）G28和G29指令都是非模态指令； （3）使用G28指令时，必须先取消刀具半径补偿，而不必先取 消刀具长度补偿，因为G28指令包含刀具长度补偿取消、 主轴停止、切削液关闭等功能； （4）该指令一般用于自动换刀。 （5）在使用上经常将XY和Z分开来用。先用G28 Z_提刀并回Z 轴参考点位置，然后再用G2

15、8 X_Y_回到XY方向的参考 点。,4.辅助功能及应用,（1）M06：自动换刀指令，在下一把刀处于待换刀位置, 机床各相关坐标到达换刀参考点后，执行该指令可以自动更换刀具。,（2）M19：主轴准停指令,本指令将使主轴定向停止，确保主轴停止的方位和装刀标记方位一致。,5. 自动换刀程序的编写,编写自动换刀程序时，应考虑如下问题： (1)换刀动作前必须使主轴准停（用M19指令）。 (2)换刀点的位置应根据所用机床的要求安排，有的机床要求必 须将换刀位置安排在参考点处或至少应让Z轴方向返回参考 点。（使用G28 ） (3)换刀完毕后，可使用G29指令返回到下一道工序的加工起始 位置。 (4)换刀完

16、毕后，安排重新启动主轴的指令,(5)换刀过程由选刀和换刀两部分动作组成，通常选刀动作和换 刀动作可分开进行。为了节省自动换刀时间，可考虑将选刀 动作与机床加工动作在时间上重合起来。,自动换刀程序的编写方法,方法一： M19； G28 G91 Z0； G28 X0 Y0 T02； M06； G90 G29 X50.0 Y50.0 ； G29 Z100.0；,5. 自动换刀程序的编写,方法二： G01 X T02； M19； G28 G91 Z0； G28 X0 Y0； M06； G90 G29 X50.0 Y50.0； G29 Z100.0； 说明：方法二的换刀方法，选刀动作和前一把刀具的加工动

17、作 相重合，换刀时间不受选刀时间长短的影响，因此换刀 时间最短。,1、螺纹加工循环指令（G74）,左旋攻螺纹循环G74 格式: G98（G99）G74X_Y_Z_R_F_L_,动作分解:左旋攻螺纹（攻反螺纹）时主轴反转，到孔底时主轴正转，然后进给速度退回。,三、 螺纹孔的编程加工,注意： 1、攻螺纹过程要求主轴转速与进给速度成严格的比例关系，进给速度F (mm/min)=转速(r/min)螺纹导程P (mm). 2、R应选在距工件表面7mm以上的地方。,2、螺纹加工循环指令（G84）,右旋攻螺纹循环 格式: G98 G84 X_Y_Z_R_F_L_,动作分解: 从R点到Z点攻丝时刀具主轴正转。

18、到孔底部时，主轴反转 ，刀具以反向进给速度退出.,螺纹加工编程举例,编制右所示的螺孔加工程序（设Z轴开始点距工作表面50mm处，切削深度为10mm）。,R面,50,初始面,3,(1)先用G81钻孔 O0009 G92 X-100. Y-50. Z50. G90 G00 X0. Y0. M03 S800 G91 G99 G81 X40. Y40 .Z-13. R- 47. F100 X40.Y0. L3 X0. Y50. X-40. Y0. L3 G90 G80 X0. Y0. Z50. M05 M30,()再用G84攻丝 M03 S140 G91 Y40. G99 G84 X40. Z-13. R-43. L4 F280 Y50 G99 G84 X-40. Z-13. R-43. L3 (X-40. L3) G80 Z43. X-160. Y90. M05 M30,四、 加工中心编程要点,进行合理的工艺分析，安排加工工序。 加工中心程序的一般格式：加工中心由于配有刀库，可装很多 把刀，因此可实现工序集中，在一次装夹中可对