数控加工编程与操作(第四章).ppt

第四章数控铣床的编程与操作,4.1数控铣床简介数控铣床可进行钻孔、镗孔、攻螺纹、外形轮廓铣削、平面铣削、平面型腔铣削及三维复杂形面的铣削加工。加工中心和柔性加工单元是在数控铣床的基础上产生和发展的，其主要加工也是铣削加工。,第四章数控铣床的编程与操作,4.1.1数控铣床的组成一、主轴箱二、进给伺服系统三、控制系统四、辅助装置五、机床基础件,第四章数控铣床的编程与操作,4.1.2数控铣床的分类一、按主轴的布置形式分类1、数控立式铣床,第四章数控铣床的编程与操作,2、数控卧式铣床,第四章数控铣床的编程与操作,3、数控龙门铣床对于大尺寸的数控铣床，一般采用对称的双立柱结构，保证机床的整体刚性和强度，即数控龙门铣床，有工作台移动和龙门架移动两种形式。,第四章数控铣床的编程与操作,4、立、卧两用数控铣床立、卧两用数控铣床主轴的方向可以更换，能达到在一台机床上既能进行立式加工，又能进行卧式加工。,第四章数控铣床的编程与操作,二、按数控系统的功能分类数控铣床可为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速铣削数控铣床等。1、经济型数控铣床2、全功能数控铣床采用半闭环控制或闭环控制，数控系统功能丰富，一般可以实现4坐标以上联动，加工适应性强，应用最广泛。3、高速铣削数控铣床高速铣削是数控加工的一个发展方向，技术已经比较成熟，已逐渐得到广泛的应用。,第四章数控铣床的编程与操作,4.1.2主要加工对象1、平面轮廓零件零件的被加工表面平行、垂直于水平面或被加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。,第四章数控铣床的编程与操作,斜面加工方法：1、斜面垫平加工2、行切法加工3、用五坐标数控铣床的主轴摆角加工,第四章数控铣床的编程与操作,2、变斜角类零件零件被加工表面与水平面夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件一般为飞机上的零部件，如飞机的大梁桁架框等。,第四章数控铣床的编程与操作,3、曲面类零件零件被加工表面为空间曲面的零件称为曲面类零件。曲面可以是公式曲面，如抛物面、双曲面等，也可以是列表曲面。一般采用行切法用球头铣刀铣削加工。,第四章数控铣床的编程与操作,4、孔孔类零件上都有多组不同类型的孔，一般有通孔、盲孔、螺纹孔、台阶孔、深孔等。加工方法一般为钻孔、扩孔、铰孔、镗孔以及攻螺纹等。,第四章数控铣床的编程与操作,4.2数控铣床编程的方法和特点本节以配置FANUC0i数控系统的XK0816A数控铣床为例介绍数控铣床的编程。4.2.1编程特点1、铣削是机械加工中最常用的方法之一。它包括平面铣削和轮廓铣削。2、数控铣床的数控装置具有多种插补功能，一般都具有直线插补和圆弧插补功能。3、编程时要充分熟悉机床的所有性能和功能。4、复杂工件数值处理一般要采用计算机辅助计算和自动编程。,第四章数控铣床的编程与操作,4.2.2常用辅助功能和其他功能一、常用辅助功能（M指令）,第四章数控铣床的编程与操作,M00程序停止。用以停止主轴转动，进给和冷却液，以便执行某一固定的手动操作。如手动变速，换刀，工件调头等。M01计划停止。该指令与M00基本相似，所不同的是，只有在操作面板上的“任意停止”按键被按下时，M01才有效，否则这个指令不起作用。该指令常用于工件关键尺寸的停机抽样检查或其它需要临时停车才场合。当检查完成后，按启动键继续执行以后的程序。,第四章数控铣床的编程与操作,M02程序结束。当全部程序结束后。用此指令使主轴、进给、冷却全部停止，并使数控系统处于复位状态。该指令必须出现在程序的最后一个程序段中。M03，M04，M05分别命令主轴正转，反转，和停转,第四章数控铣床的编程与操作,M06换刀指令。用于数控机床的自动换刀，对于具有刀库的加工中心机床，自动换刀有两个过程，分别为选刀和换刀。选刀是指把刀库上指定了刀号的刀具转到换刀的位置，以便为进行自动交换，这一动作是通过换刀指令T实现的。换刀是指刀库上正位于换刀位置的刀具与主轴上的刀具进行自动交换，这一动作是通过换刀指令M06实现的。格式：（1）M06TXX（2）TXXM06,第四章数控铣床的编程与操作,M08切削液开M09冷切削停M18主轴定向解除M19主轴定向M30程序结束。和M02相似，但M30可使程序返回到开始状态。M29刚性攻丝格式：M29SXXXX机床进入刚性攻丝模态，在刚性攻丝模态下，Z轴的进给和主轴的转速建立起严格的位置关系。,第四章数控铣床的编程与操作,二、T代码当系统具有换刀功能时，用以选择刀具。格式：TXX三、S代码用来指定主轴的速度,该代码为续效代码。格式：SXXXX一般设为：20-6000r/min四、F代码切削进给出现在G01、G02/G03以及固定循环中的加工进给的情况下，切削进给的速度由地址F给定。格式:FXXXX（F的最大值由527号参数控制）,第四章数控铣床的编程与操作,4.2.3准备功能指令（G指令）,第四章数控铣床的编程与操作,4.2.3准备功能指令（G指令）,第四章数控铣床的编程与操作,4.2.3准备功能指令（G指令）,第四章数控铣床的编程与操作,一、G92设定工件坐标系格式：G92X_Y_Z_注：与G50功能一致例：如图G92X20Y10Z10,第四章数控铣床的编程与操作,二、G54G59零点偏置指令格式：G54/G56/G57/G58/G59注：将机床零点（参考点）与要设定的工件零点间的偏置坐标值，即工件坐标原点在机床坐标系中的数值用手动数据输入方式输入，事先存储在机床存储器内然后用G54G59任一指令调用。如下图。,第四章数控铣床的编程与操作,第四章数控铣床的编程与操作,例：如右图，编程。N10G90G54N20G00X30Y20N30G55N40G00X40Y30,第四章数控铣床的编程与操作,三、G90绝对坐标、G91增量坐标格式：G90/G91例：现假定AB已加工完毕，要加工BC段，刀具在B点。绝对坐标方式：G90G01X50Y30增量坐标方式：G91G01X-30Y-40,第四章数控铣床的编程与操作,四、G17、G18、G19坐标平面选择指令格式：G17/G18/G19注：G17表示选择XY平面，G18表示选择ZX平面，G19表示选择YZ平面。,第四章数控铣床的编程与操作,五、运动控制指令G00快速点定位指令G01直线插补指令G02顺时针圆弧插补指令G03逆时针圆弧插补指令注：在数控车床中已经介绍，略。,第四章数控铣床的编程与操作,六、G04暂停指令格式：G04_注：字符表示地址符，常用的地址符有X、U、P等。G04为非模态指令。例：锪孔加工，孔底有粗糙度要求。N10G91G01Z-7F60N20G04X5N30G00Z7N40M02,第四章数控铣床的编程与操作,七、刀具补偿指令1、刀尖半径补偿G40、G41、G42任何一把刀具，不论制造或刃磨得如何锋利，在其刀尖部分都存在一个刀尖圆弧,它的半径值是个难于准确测量的值，如图所示。,第四章数控铣床的编程与操作,刀尖圆弧半径补偿由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能。,第四章数控铣床的编程与操作,刀具半径补偿的实施（1）G40取消刀具半径指令（2）G41刀具半径左补偿指令，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件左侧。（3）G42刀具半径右补偿指令，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧。,第四章数控铣床的编程与操作,格式一：G00/G01G41/G42XYD/建立补偿程序段/轮廓切削程序段G00/G01G40XY/补偿撤消程序段格式二：G41/G42D_/建立补偿程序段G02/G03X_Y_R_/轮廓切削程序段G00/G01G40XY/补偿撤消程序段,第四章数控铣床的编程与操作,另：灵活运用刀具半径补偿功能做加工过程中的其它工作。1、刀具磨损或重磨后半径变小，这时只需手工输入新的刀具半径值到程序的D功能字指定的存储器即可，而不必修改程序。2、可利用刀具半径自动补偿功能作粗、精加工余量补偿，如图所示。3、利用刀补功能进行凸凹模具的加工。用G41指今可得到凸模轨迹，用G42指令可得到凹模轨迹。,第四章数控铣床的编程与操作,例题：已知某零件外形轮廓如图所示。厚度为5mm，要求精加工其外形轮廓，试编写加工程序。,第四章数控铣床的编程与操作,第一步：建立工件坐标系，如图。其中工件上平面为Z0。,第四章数控铣床的编程与操作,第二步：确定工艺路线A1234567891B采用顺时针加工，即采用刀具半径左补偿方式加工。刀具选择：R5立铣刀，刀具号取H01安全高度：10mm第三步：取各基点坐标值,第四章数控铣床的编程与操作,第四步：编写程序O1001N10G54G90G00X20Y-35T01;AN20Z10S500M03N50G01Z-5F300M08N60G41X0Y-35D01;1N70G02X-5Y-30R5;2N80G03X-30Y-5R25;3N90G02Y5R5;4N100G03X-5Y30R25;5N110G02X5R5;6N120G03X30Y5R25;7N130G02Y-5R5;8N140G03X5Y-30R25;9N150G02X0Y-35R5;1N160G40G01X-20;BN170G91G28Z0M09N180M05M30,第四章数控铣床的编程与操作,练习一:选择题1、对刀时，必须把刀具移动到（）。(A)工件坐标原点(B)机床坐标原点(C)已知坐标值的对刀点(D)任何一点2、非模态代码是指（）(A)一经在一个程序段中指定，直到出现同组的另一个代码时才失效(B)有续效作用的代码(C)只在写有该代码的程序段中有效(D)不能独立使用的代码3、辅助功能M05代码表示（）。(A)程序停止(B)主轴停止(C)换刀(D)切削液开4、数控系统常用的两种插补功能是（）。(A)直线插补和圆弧插补(B)直线插补和抛物线插补(C)抛物线插补和圆弧插补(D)螺旋线插补和抛物线插补,第四章数控铣床的编程与操作,5、ISO标准规定绝对尺寸方式的指令为（）。(A)G90(B)G91(C)G92(D)G986、主轴转速应根据允许的切削速度v和刀具的直径D来选择，其计算公式为（）。（A）n=v/(1000D)（B）n=1000D/v（C）n=1000v/(D)（D）n=D/v7、在数控加工中，刀具补偿功能除对刀具半径进行补偿外，在用同一把刀进行粗、精加工时，还可进行加工余量的补偿，设刀具半径为r，精加工时半径方向余量为，则最后一次粗加工走刀的半径补偿量为（）。（A）（B）r（C）r+（D）2r+,第四章数控铣床的编程与操作,练习二:编程某零件的外形轮廓如图所示，厚度为15mm，刀具直径为10mm的立铣刀。进刀、退刀方式：安全平面距离零件上表面1mm，直线进刀，圆弧退刀。要求：（1）确定精铣外形轮廓的走刀路线（左刀补）（2）手工编程精加工程序,第四章数控铣床的编程与操作,答案:O1001N10G54G90；N14G00X0Y0Z200；N17T01M06;N20S300M03;N30G43Z1H01;N40G00X-20Y30;PN50Z-15M08;N60G41G01X10Y30D01F50;FN70X30Y30;E,第四章数控铣床的编程与操作,N80G02X38.66Y25R10;DN90G01X41.321Y10;CN100G02X30Y-20R20;BN110G01X0Y-20;AN120G02X0Y20R20;HN130G03XOY40R10;P1N140G40G00X-20Y30;PN150G49Z200M09;N160M05;N170M30;,第四章数控铣床的编程与操作,练习三:编程试用刀具半径补偿等指令编写如图所示工件的外轮廓精加工程序（不考虑工件厚度，即刀具在Z轴方向的移动不考虑，刀具采用10立铣刀）,第四章数控铣床的编程与操作,2、刀具长度补偿G43、G44,CNC铣床或MC所使用的刀具，因每把刀具的长度皆不相同，故使用每一把刀具时都必须作刀长补偿，使每一把刀加工出来的深度皆正确、相同。,第四章数控铣床的编程与操作,编程格式（1）G43刀具长度正补偿G44刀具长度负补偿（很少使用）G49取消刀长补偿（2）程序格式：G00/G01G43/G44ZH；.G49；其中：1）Z的值是指令欲定位至Z轴的坐标位置；2）H是刀具长度补偿代号地址字（数控系统的内存地址），后跟两位数字表示。注意：使用G43或G44指令刀具长度时，只能有Z轴的移动量（而且必须要Z轴移动才能补偿），若有其它轴向的移动，则会出现警示画面。,第四章数控铣床的编程与操作,G43、G44的选用G43刀具长度正补偿G44刀具长度负补偿（很少使用）,第四章数控铣床的编程与操作,例题：如图所示零件外形加工，假设已经粗加工，采用手工编程方法编制其外形精加工程序。,第四章数控铣床的编程与操作,1、零件图分析2、设计刀具运动路线3、选择编程坐标系选择编程坐标系，如图所示。4、计算各点坐标5、编写数控加工程序O1002,N1G21G92X0Y0Z50；公制单位N2G90G00X-60Y-60；绝对坐标编程，刀具快速运动到S点N3G43Z-10H01S600M3；下刀，建立刀具长度正补偿，主轴正转,第四章数控铣床的编程与操作,N4G01G41X-32.476Y-43.75D02F180M8；切入1点，刀具半径左补偿，切削液开N5X-54.1266Y-6.25；直线12N6G02Y6.25I10.8253J6.25；顺圆23N7G01X-32.476Y43.75；直线34N8G02X-21.6506Y50.I10.8253J-6.25；顺圆45N9G01X21.6506；直线56N10G02X32.476Y43.75R12.5；顺圆67N11G01X54.1266Y6.25；直线78N12G02Y-6.25I-10.8253J-6.25；顺圆89N13G01X32.476Y-43.75；直线910N14G02X21.6506Y-50.I-10.8253J6.25；顺圆1011N15G1X-21.6506；直线1112N16G02X-32.476Y-43.75R12.5；顺圆121N17G01G40X-60.Y-60；1S，取消刀具半径补偿N18G00G49Z50M05；快速抬刀，取消刀具长度补偿，主轴停止N19M09；关闭切削液N20M02；程序结束,第四章数控铣床的编程与操作,八、固定循环指令1、固定循环的动作组成如图所示，以立式数控机床加工为例，钻、镗固定循环动作顺序可分解为：(1)快速定位到孔中心的位置上。(2)快速靠近孔上方的安全平面(R平面)。(3)钻、镗孔(工进)。(4)孔底动作。(5)退回到安全平面高度或初始平面高度。(6)快速退回到初始点的位置。,第四章数控铣床的编程与操作,第四章数控铣床的编程与操作,2、固定循环指令格式G90(G91)G99(G98)G73-G89X_Y_Z_R_Q_P_F_S_L_其中：（1）G98、G99为孔加工完后的回退方式指令。（2）G98指令是返回初始平面高度处，G99则是返回安全平面高度处。当某孔加工完后还有其他同类孔需要接续加工时，一般使用G99指令；只有当全部同类孔都加工完成后，或孔间有比较高的障碍需跳跃的时候，才使用G98指令，这样可节省抬刀时间。（3）G73G89为孔加工方式指令，对应的固定循环功能见下表。,第四章数控铣床的编程与操作,固定循环指令表,第四章数控铣床的编程与操作,（4）X、Y为孔位中心的坐标；（5）Z为孔底的Z坐标(G90时为孔底的绝对Z值，G91时为R平面到孔底平面的Z坐标增量)。（6）R为安全平面的Z坐标(G90时为R平面的绝对Z值，G91时为从初始平面到R平面的Z坐标增量)。（7）Q在G73、G83间歇进给方式中，为每次加工的深度；在G76、G87方式中，为横移距离；在固定循环有效期间是模态值。（8）P为孔底暂停的时间，用整数表示，单位为ms。仅对G82、G88、G89有效。（9）F为进给速度。（10）L为重复循环的次数，L1可不写，L0将不执行加工，仅存储加工数据。,第四章数控铣床的编程与操作,3、各循环方式说明（1）G73用于高速深孔钻削。如图所示，每次背吃刀量为q(用增量表示，在指令中给定)；退刀量为d，由NC系统内部通过参数设定。G73指令在钻孔时是间歇进给，有利于断屑、排屑，适用于深孔加工。,第四章数控铣床的编程与操作,（2）G74用于左旋攻螺纹。如图所示，执行过程中，主轴在R平面处开始反转直至孔底，到达后主轴自动转为正转，返回。,第四章数控铣床的编程与操作,(3)G76精镗。加工到孔底时，主轴停止在定向位置上；然后，使刀头沿孔径向离开已加工内孔表面后抬刀退出，这样可以高精度、高效率地完成孔加工，退刀时不损伤已加工表面。刀具的横向偏移量由地址Q来给定，Q总是正值，移动方向由系统参数设定，如图所示。,第四章数控铣床的编程与操作,(4)G81一般钻孔循环，用于定点钻，主要加工通孔，如图所示。,第四章数控铣床的编程与操作,(5)G82可用于钻孔、镗孔。动作过程和G81类似，但该指令将使刀具在孔底暂停，暂停时间由P指定。孔底暂停可确保孔底平整。常用于做锪孔、做沉头台阶孔。如图所示。,第四章数控铣床的编程与操作,（6）G83深孔钻削。如图所示，q、d与G73相同，G83和G73的区别是：G83指令在每次进刀q深度后都返回安全平面高度处，再下去作第二次进给，这样更有利于钻深孔时的排屑。,第四章数控铣床的编程与操作,（7）G84右旋攻螺纹。G84指令和G74指令中的主轴转向相反，其他和G74相同。（8）G85镗孔。动作过程和G81一样，G85进刀和退刀时都为工进速度，且回退时主轴照样旋转。（9）G86镗孔。动作过程和G81类似，但G86进刀到孔底后将使主轴停转，然后快速退回安全平面或初始平面。由于退刀前没有让刀动作，快速回退时可能划伤已加工表面，因此只用于粗镗。,第四章数控铣床的编程与操作,（10）G87反向镗孔。如图所示，执行时，X、Y轴定位后，主轴准停，刀具以反刀尖的方向偏移，并快速下行到孔底(此即其R平面高度)。在孔底处，顺时针启动主轴，刀具按原偏移量摆回加工位置，在Z轴方向上一直向上加工到孔终点(此即其孔底平面高度)。在这个位置上，主轴再次准停后刀具又进行反刀尖偏移，然后向孔的上方移出，返回原点后刀具按原偏移量摆正，主轴正转，继续执行下一程序段。,第四章数控铣床的编程与操作,（11）G88镗孔。如图所示，加工到孔底后暂停，主轴停止转动，自动转换为手动状态，用手动将刀具从孔中退出到返回点平面后，主轴正转，再转入下一个程序段自动加工。,第四章数控铣床的编程与操作,（12）G89镗孔。此指令与G86相同。但在孔底有暂停。在使用固定循环指令前，必须使用M03或M04指令启动主轴；在程序格式段中，X、Y、Z或R指令数据应至少有一个才能进行孔的加工；在使用带控制主轴回转的固定循环(如G74、G84、G86等)中，如果连续加工的孔间距较小，或初始平面到R平面的距离比较短时，会出现进入孔正式加工前，主轴转速还没有达到正常的转速的情况，影响加工效果。因此，遇到这种情况，应在各孔加工动作间插入G04指令，以获得时间，让主轴能恢复到正常的转速。,第四章数控铣床的编程与操作,各种钻镗固定循环图解比较,第四章数控铣床的编程与操作,4、例题一如图所示零件，共有13个孔，需要使用三把直径不同的刀具，其刀具号、刀具直径和刀杆长度如图(b)所示，分别按H11=200，H15=190，H31=150设置刀具长度补偿。全部都是钻、镗点位加工，不需使用刀径补偿，均采用钻镗固定循环编程。,第四章数控铣床的编程与操作,如图所示,第四章数控铣床的编程与操作,N001G92X0Y0Z0；设置工件坐标N002G90G00Z250.0T11M6；刀具交换N003G43Z0H11；初始位置，刀具长度偏置N004S30M3；主轴起动N005G99G81X400.0Y-350.0Z-153.0R-97.0F120;定位，钻1孔N006Y-550.0;定位，钻2孔，并返回到R点位置N007G98Y-750.0;定位，钻3孔，并返回初始位置N008G99X1200.0;定位，钻4孔，并返回到R点位置N009Y-550.0;定位，钻5孔，并返回到R点位置N010G98Y-350.0;定位，钻6孔，并返回初始位置N011G00X0Y0M5;返回参考点，主轴停止N012G49Z250.0T15M6;取消刀具长度偏置，换刀N013G43Z0H15;初始位置，刀具长度偏置N014S20M3;主轴起动N015G99G82X550.0Y-450.0,第四章数控铣床的编程与操作,N015G99G82X550.0Y-450.0Z-130.0R-97.0P300F70;定位，钻7孔，返回到R点位置N016G98Y-650.0;定位，钻8孔，返回初始位置N017G99X1050.0;定位，钻9孔，返回到R点位置N018G98Y-450.0;定位，钻10孔，返回到初始位置N019G00X0Y0M5;返回参考点，主轴停止N020G49Z250.0T31M6;取消刀具长度偏置，换刀N021G43Z0H31;初始位置，刀具长度偏置N022S10M3;主轴起动N023G85G99X800.0Y-350.0Z-153.0R47.0F50;定位，镗11孔，返回到R点位置N024G91Y-200.0K2;定位，镗12、13孔，返回到R点位置N025G28X0Y0M5;返回参考点，主轴停止N026G49Z0;取消刀具长度偏置N027M02;程序结束,第四章数控铣床的编程与操作,例题二：如图所示的是一盖板零件，试编制其零件加工程序。该零件的毛坯是一块809012mm板料，要求铣削成图中粗实线所示的外形。,第四章数控铣床的编程与操作,由图可知，各孔已加工完，各边都留有5mm的铣削留量。铣削时以其底面和210H8的孔定位，从60mm孔对工件进行夹紧。在编程时，工件坐标系原点定在工件左下角A点(如图所示)，现以扎10mm立铣刀进行轮廓加工，对刀点在工件坐标系中的位置为(-25，10，40)，刀具的切入点为B点，刀具中心的走刀路线为：对刀点1下刀点2b下刀点2对刀点1。,第四章数控铣床的编程与操作,第四章数控铣床的编程与操作,按绝对坐标编程%O0001N01G92X-250Y100Z400；N02G90G00Z-160S300M03；N03G41G01X0Y400F100D01M08；N04X1496Y700；N05X4354；N06G02X1020Y64012646J-300；N07G03X1500Y4001480J360；N08G01X1700；N09Y0；N10X0；N11Y400；N12G00G40X-250Y100Z400M09；N13M02；,第四章数控铣床的编程与操作,按增量坐标编程%O0002N01G92X-250Y100Z400；N02G00Z-160S300M03；N03G91G01G411301X250Y300F100M08；N04X1496Y300；N05X2858Y0；N06G02X5846Y-6012646J-300；N07G03X480Y-2401480J36