数控加工基础（第三版）第四章.pdf

第四章 数控铣床第四章 数控铣床/加工中心加工基础加工中心加工基础 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 一、数控铣床一、数控铣床/加工中心的主要功能加工中心的主要功能 二、数控铣床二、数控铣床/加工中心的主要加工对象加工中心的主要加工对象 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 一、数控铣床一、数控铣床/加工中心的主要功能加工中心的主要功能 1点位控制功能点位控制功能 2连续轮廓控制功能连续轮廓控制功能 3刀具半径补偿功能刀具半径补偿功能 4刀具长度补偿功能刀具长度补偿功能 5镜像加工功能镜像加工功能 6固定循环功能固定循环功能 7特殊功能特殊功能 二、数控铣床二、数控铣床/加工中心的主要加工对象加工中心的主要加工对象 1平面类零件平面类零件 加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面 的夹角为定角的零件。 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 2变斜角类零件变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 3曲面类零件曲面类零件 加工面为空间曲面的零件。 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 4既有平面又有孔系的零件既有平面又有孔系的零件 主要是指箱体类零件和盘、套、板类零件 。 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 a）箱体类零件 b）盘、套类零件 5结构形状复杂、普通机床难加工的零件结构形状复杂、普通机床难加工的零件 是指其主要表面由复杂曲线、曲面组成的零件 。 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 a）凸轮类零件 b）整体叶轮类零件 c）模具类零件 6外形不规则的异形零件外形不规则的异形零件 是指支架、拨叉类外形不规则的零件，大多采用点、 线、面多工位混合加工。 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 7其他类零件其他类零件 数控铣床/加工中心除常用于加工以上特征的零 件外，还较适宜加工周期性投产的零件、加工精度 要求较高的中小批量零件和新产品试制中的零件等。 41 数控铣床数控铣床/加工中心的主要功能及加工对象加工中心的主要功能及加工对象 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 一、坐标系的设定一、坐标系的设定 二、二、fanuc 0i系统常用准备功能指令系统常用准备功能指令 三、加工中心的编程三、加工中心的编程 指令格式：g92 x_ y_ z_； 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 一、坐标系的设定一、坐标系的设定 1使用使用g92建立工件坐标系建立工件坐标系 式中x、y、z为绝对坐标值。 2使用使用g54g59建立工件坐标系建立工件坐标系 设定过程：选择装夹 后的工件上的编程原点找 出该点在机床坐标系中的绝 对坐标值将这些值通过机 床面板操作输入机床偏置存 储器参数中。 工件坐标系与机床坐标系的关系 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 1平面选择指令（平面选择指令（g17/g18/g19） 坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿 平面的。 g17表示xy平面指定 g18表示xz平面指定 g19表示yz平面指定 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 二、二、fanuc 0i系统常用准备功能指令系统常用准备功能指令 2绝对坐标与增量坐标指令（绝对坐标与增量坐标指令（g90/g91） 绝对坐标指令（绝对坐标指令（g90）：程序中坐标功能字后面的坐标以 原点作为基准，表示刀具终点的绝对坐标。 增量坐标指令（增量坐标指令（g91）：程序中坐标功能字后面的坐标以 刀具起始点作为标准，表示刀具终点相对于刀具起始点坐标值 的增量。 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 3快速点定位指令（快速点定位指令（g00） 指令格式：g00 x_ y_ z_ 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 式中，x、y、z是快速进给的终点。 4直线插补指令直线插补指令g01 指令格式：g01 x_ y_ z_ f_ 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 式中，x、y、z是刀具目标点的坐标值。 5圆弧插补指令圆弧插补指令g02/g03 采用g90编程时，x、y、z为圆弧终点在工件坐标系 中的坐标值；采用g91编程时，x、y、z为圆弧终点相对 于圆弧起点的增量值。 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 指令格式：指令格式： 1）xy平面圆弧 2）zx平面圆弧 3）yz平面圆弧 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 不同平面不同平面g02/g03的判别的判别 顺时针和逆时针圆弧插补的判断方法是：观察者 逆着垂直于插补平面的第三轴观看圆弧的运动轨迹， 若为顺时针转动则是顺时针插补，若为逆时针转动则 是逆时针插补。 6程序暂停指令（程序暂停指令（g04） 指令格式：g04 x ； 或 g04 p ； 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 式中，x后面可用带小数点的数，单位为s（秒）；p 后面的数字不允许用小数点，单位m s（毫秒）。 7返回参考点指令（返回参考点指令（g27、g28、g29） 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 g27 xy z； x 、 y 、 z 为参考点在工件坐标系中的坐标值。 g28 xyz； x 、 y 、 z 为返回过程中经过的中间点。 g29 xyz； x 、 y 、 z 为从参考点返回后刀具所达到的终点坐标。 g28与g29的动作过程 8刀具半径补偿指令（刀具半径补偿指令（g41、g42、g40） 刀具半径左补偿 刀具半径右补偿 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 指令格式指令格式 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 1）建立刀具半径补偿指令 g17 g41/g42 g00/g01 x _ y _ d _； g18 g41/g42 g00/g01 x _ z _ d _； g19 g41/g42 g00/g01 y _ z _ d _； 2）取消刀具半径补偿指令 g40 g00/g01 x _ y _； g40 g00/g01 x _ z _； g40 g00/g01 y _ z _； 9刀具长度补偿指令（刀具长度补偿指令（g43、g44、g49） 指令格式：g43 g00/g01 z h ； g44 g00/g01 z h ； g49； 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 执行g43时：z实际值z指令值（h） 执行g44时：z实际值z指令值（h） 式中，g43为刀具长度正补偿，g44为刀具长度 负补偿， g49为刀具长度补偿取消；z值为刀具移动 量；h为刀具长度补偿值设定代码。 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 a）刀具长度正补偿 b）刀具长度负补偿 三、加工中心的编程三、加工中心的编程 1加工中心的选刀与换刀加工中心的选刀与换刀 （1）选刀 指令格式：t （2）换刀 指令格式：m06 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 2加工中心常用换刀程序加工中心常用换刀程序 方法一： n60 g28 z0 t03 m06； 方法二： n10 g01 xyzt02 n80g91g28z0m06 n90 g01 xyzt03 42 数控铣床数控铣床/加工中心编程基础加工中心编程基础 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 一、孔加工固定循环功能一、孔加工固定循环功能 二、各孔加工固定循环指令说明二、各孔加工固定循环指令说明 三、示例三、示例 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 一、孔加工固定循环指令一、孔加工固定循环指令 g代码 加工运动 （z轴运动） 孔底动作 返回运动 （z轴运动） 应用 钻孔指令 g81切削进给快速移动普通钻孔循环 g82切削进给暂停快速移动钻孔、锪镗循环 g83间歇切削进给快速移动深孔钻削循环 g73间歇切削进给快速移动高速深孔钻削循环 攻螺纹指令 g84 切削进给暂停，主轴反转切削进给攻右旋螺纹循环 g74切削进给暂停，主轴正转切削进给攻左旋螺纹循环 镗孔指令 g76切削进给主轴定向，让刀快速移动精镗循环 g85切削进给切削进给铰孔、粗镗循环 g86 切削进给主轴停快速移动镗削循环 g87切削进给主轴正转快速移动反镗削循环 g88切削进给暂停，主轴停手动或快速镗削循环 g89切削进给暂停切削进给铰孔、粗镗循环 g80取消固定循环 1固定循环的动作组成固定循环的动作组成 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 固定循环动作分解 2孔加工固定循环指令格式孔加工固定循环指令格式 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 指令格式： g98/g99 g73 g89 x _ y _ z _ r _ q _ p_ f _ k _ ； 返回初始平面的两种方式 二、各孔加工固定循环指令说明二、各孔加工固定循环指令说明 1钻孔和锪孔指令（钻孔和锪孔指令（g81、g82） 指令格式： g81 x _ y _ z _ r _ f _ k _； g82 x _ y _ z _ r _ p _ f _； 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 g81/g82指令循环动作 2高速深孔钻削循环指令（高速深孔钻削循环指令（g73） 指令格式：g73 x _ y _ z _ r _ q _ f _； 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 g73指令循环动作 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 3深孔钻削循环指令（深孔钻削循环指令（g83） 指令格式：g83 x _ y _ z _ r _ q _ f _； g83指令循环动作 4精镗循环指令（精镗循环指令（g76） 指令格式：g76 x _ y _ z _r _ q _ p _ f _； 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 g76指令循环动作 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 5铰孔、粗镗循环指令（铰孔、粗镗循环指令（g85） 指令格式：g85 x _ y _ z _ r _ f _； g85指令循环动作 6镗孔循环指令（镗孔循环指令（g86） 指令格式：g86 x _ y _ z _ r _ f _； 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 g86指令循环动作 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 7反镗循环指令（反镗循环指令（g87） 指令格式：g87 x _ y _ z _ r _ q _ f _； g87指令循环动作 8镗孔循环指令（镗孔循环指令（g88） 指令格式：g88 x _ y _ z _ r _ p _ f _； 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 g88指令循环动作 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 9攻螺纹循环指令（攻螺纹循环指令（g84/g74） 指令格式：g84 x _ y _ z _ r _ f _； g74 x _ y _ z_ r _ f _； g84攻右旋螺纹循环动作 g74攻左旋螺纹循环动作 10铰孔、粗镗循环指令（铰孔、粗镗循环指令（g89） 指令格式：g98/g99 g89 x_y_ z_ r_ p_ f_； 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 g89与g85的区别是：在到达孔底位置后，进给暂停。 g89循环指令动作 11取消固定循环指令（取消固定循环指令（g80） 取消固定循环可用 g80 指令，也可用 g00、 g01、g02、g03 固定循环指令。 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 加工如图所示零件上的 4 个12h7 和 1 个14h7 的 孔。 43 孔加工固定循环功能孔加工固定循环功能 三、示例三、示例 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 实例一实例一 毛坯为 90mm55mm10mm块料， 5mm深的外轮廓已粗加工过，周 边留2mm余量，要求加工出如图 所示的外轮廓及20mm的孔，工 件材料为硬铝。 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 1图样分析图样分析 2确定加工方案确定加工方案 工件坐标系及基点示意图 （1）以底面为定位基准，两侧用压板压紧，固定于数控 铣床工作台上。 （2）工步顺序 1）钻20mm孔。 2）按oabcdefha路线铣削轮廓。 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 3相关工艺卡片的填写相关工艺卡片的填写 （1）数控加工刀具卡 零件图号零件名称材料程序编号车间使用设备 铝 数控 中心 数控铣床 刀号 刀具名 称 刀具直径（mm） 刀具长度 （mm） 刀补地址 换刀 方式 加工部位 设定补偿直径长度 t01 麻花钻20 实测 h01钻孔 t02 立铣刀5实测 d01 外轮廓 编制审核批准年 月 日共 页第 页 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 （2）数控加工工艺卡 单位名称 产品名称或代号零件名称零件图号 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 001机用台虎钳数控铣床数控 工步号工步内容 刀具 号 刀具规格 （mm） 主轴转速 （r/min） 进给速度 （mm/min） 背吃刀量 （mm） 备注 1钻孔t01203005010自动 2精铣外轮廓 t025800405自动 编制审核批准年 月 日共 页第页 4确定工件坐标系及基点坐标值确定工件坐标系及基点坐标值 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 基点坐标值基点坐标值 a（5.0，5.0）e（57.32，40.0） b（5.0，35.0）f（74.64，30.0） c（15.0，45.0）g（85.0，30.0） d（26.77，45.0）h（85.0，5.0） 5编写程序编写程序 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 加工视频 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 实例二实例二 分析如图所示的 平面轮廓零件加工工 艺，毛坯尺寸为 80mm73mm23mm 的块料，工件材料为 硬铝。试编制其加工 程序。 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 1图样分析图样分析 2确定加工方案确定加工方案 （1）粗铣外轮廓，单边留0.25mm 精加工余量。 （2）精铣外轮廓。 （3）钻孔。 （4）扩孔。 3确定装夹方案确定装夹方案 以零件底平面定位，采用机用台虎钳装夹。 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 4相关工艺卡片的填写相关工艺卡片的填写 （1）数控加工刀具卡 零件图号零件名称材料程序编号车间使用设备 45 钢数控中心加工中心 刀号刀具名称 刀具直径（mm） 刀具长度 （mm） 刀补地址 换刀方式 加工部位 设定补偿直径 长度 t01 立铣刀20实测d01 外轮廓 t02 麻花钻11.8实测h01 钻孔 t03 扩孔钻12实测h02 扩孔 编制审核批准年 月 日 共 页第 页 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 （2）数控加工工艺卡 单位名称 产品名称或代号零件名称零件图号 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 001机用台虎钳加工中心数控 工步号工步内容刀具号 刀具规格 （mm） 主轴转速 （r/min） 进给速度 （mm/min） 背吃刀量 （mm） 备注 1粗铣外轮廓t0120600805自动 2精铣外轮廓t0120800405自动 3钻孔t0211.850030自动 4扩孔t031280020自动 编制审核批准年 月 日共 页第 页 5程序编制程序编制 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 加工视频 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 实例三实例三 分析如图所示的平面轮廓 零件加工工艺，毛坯尺寸为 120mm80mm24mm的块料 ，工件材料为硬铝。试编制其 加工程序。 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 1图样分析图样分析 2确定加工方案确定加工方案 （1）用25 mm 麻花钻钻孔。 （2）用16mm立铣刀铣带有倒角的矩形轮廓、正五边形轮 廓，铣32 mm孔。 （3）用10 mm 麻花钻钻 210 mm 孔。 3确定装夹方案确定装夹方案 以零件底平面定位，采用机用台虎钳装夹。 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 4相关工艺卡片的填写相关工艺卡片的填写 （1）数控加工刀具卡 零件图号零件名称材料程序编号车间使用设备 45 钢数控中心数控铣床 刀号 刀具名称 刀具直径 （mm）刀具长度 （mm） 刀补地址换刀方式 加工部位 设定补偿直径长度 t01 麻花钻25 实测 h01钻25孔 t02 立铣刀16实测 d01 外轮廓 t03 麻花钻10 实测h02 钻10孔 编制审核批准年 月 日共 页第 页 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 （2）数控加工工艺卡 单位名称 产品名称或代号零件名称零件图号 工序号 程序编号夹具名称使用设备车间 001机用台虎钳加工中心数控 工步 号 工步内容 刀具号 刀具规格 （mm） 主轴转速 （r/min） 进给速度 （mm/min） 背吃刀量 （mm） 备注 1钻孔t012535030自动 2铣外轮廓t021660080自动 3钻孔t031035030自动 编制 审 核 批准年 月 日共 页第页 5程序编制程序编制 44 综合零件编程实例综合零件编程实例 加工视频 加工视频 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 一、系统控制面板 二、机床操作面板 三、数控铣床 一、系统控制面板 二、机床操作面板 三、数控铣床/加工中心的手动操作 四、手动数据输入（ 加工中心的手动操作 四、手动数据输入（mdi）操作 五、对刀 六、程序编辑与自动加工 ）操作 五、对刀 六、程序编辑与自动加工 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 一、系统控制面板一、系统控制面板 fanuc 0i数控铣床/加工中心系统控制面板 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 二、机床操作面板二、机床操作面板 fanuc 0i数控铣床/加工中心系统控制面板 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 三、数控铣床三、数控铣床/加工中心的手动操作加工中心的手动操作 1数控铣床数控铣床/加工中心的开关机操作加工中心的开关机操作 2回参考点操作回参考点操作 3jog进给（手动连续进给）操作进给（手动连续进给）操作 回参考点操作回参考点操作 手轮进给操作手轮进给操作 4手轮进给操作手轮进给操作 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 四、手动数据输入（四、手动数据输入（mdi）操作）操作 1将模式旋钮旋至 mdi模式，系统进入mdi模 式。在mdi键盘上按下程序 键 ，进入编辑页面。 2输入要运行的程序段。 3按下循环启动按钮 ，机床自动运行该程序段。 五、对刀五、对刀 1对刀方法对刀方法 常用：试切法、寻边器对刀、机内对刀仪对刀、自动对刀等 2对刀工具对刀工具 常用：寻边器、z轴设定器 4设置参数设置参数 z轴对刀操作轴对刀操作 xy方向对刀操作方向对刀操作 3对刀操作对刀操作 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 六、程序编辑与自动加工六、程序编辑与自动加工 45 数控铣床数控铣床/加工中心的操作加工中心的操作 fanuc 0i数控铣床/加工中心数控系统程序编辑和 自动加工操作与车床数控系统基本相同。 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 实训课题实训课题1 平面铣削平面铣削 0 .10 0 .10 0 .10 加工如图所示平板零件，设基准a面及四个侧面已经完成 加工，现要在数控铣床/加工中心上加工上表面，保证最终厚度 为 ，且满足图上标注的形位公差和表面粗糙度要求。 上表面余量为3mm 。 0 .10 0 .10 0 .10 0 .10 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 0 .10 0 .10 0 .10 1工量具及材料准备工量具及材料准备 2机床准备机床准备 1制定加工工艺制定加工工艺 （1）确定零件的装夹方式 （2）确定加工顺序 （3）确定进给路线 粗铣上平面：刀具从右向左切削，分两次进给完成。 精铣上平面：刀具由右向左一次进给完成 。 （4）刀具的选择 （5）切削用量的选择 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 （6）填写数控加工工序卡片 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 单位名称 产品名称零件名称零件图号 工序号 程序编号夹具使用设备车间 机用台虎钳数控铣床 工步号工步内容刀具号 刀具规格 （mm） 主轴转速 （r/min） 进给速度 （mm/min） 背吃刀量 （mm） 备注 1粗铣上平面t011004001002.5 2精铣上平面t02200450800.5 编制审核批准 年月 日 共 页第 页 3加工准备加工准备 （1）开机，返回机床参考点。 （2）装夹工件，露出加工的部位，避免刀头碰到夹具；用百 分表校检工件基准面的水平误差和垂直度误差，并确保夹紧后 的定位精度。 （3）对刀 （4）将测得的x、y、z值输入到机床工件坐标系g54、g55存 储地址中，并认真检查零点偏置数据的正确性。 （5）输入程序并进行校验。 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 2编制加工程序编制加工程序 （1）平面粗铣 （2）平面精铣 4工件加工工件加工 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 加工视频 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 0 1.0 姓名班级成绩 序号项目考核内容评分标准配分 检测手段 检测 结果 得分 1长度50 mm超差0.01mm扣5分30游标卡尺 2平行度0.04mm超差0.01mm扣5分20百分表 3平面度0.06mm超差0.01mm扣5分20百分表 4 表面粗 糙度 ra3.2m降级不得分20样块比较 5文明生产按有关规定，每违反一次扣3分，扣分不超过10分 加工时间120min开始时间结束时间 监考检查员记录员 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 0 .10 实训课题实训课题2 外轮廓加工外轮廓加工 加工如图所示零件（沿用课题一所用材料），由于 该零件六个表面均已加工，现要在数控铣床/加工中心上 加工图中所示轮廓。 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 0 .10 0 .10 0 .10 1工量具及材料准备工量具及材料准备 2机床准备机床准备 1制定加工工艺制定加工工艺 （1）确定零件的装夹方式 （2）确定加工顺序 （3）确定进给路线 （4）刀具的选择 （5）切削用量的选择 进给路线 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 数控铣床数控铣床/加工中心加工实训课题加工中心加工实训课题 0 .10 0 .10 0 .10 （6）填写数