第三章-数控铣床和加工中心.ppt

第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 数控铣床的主要功能1 点位控制功能2 连续轮廓控制功能3 刀具半径补偿功能4 刀具长度补偿功能5 比例及镜像加工功能6 旋转功能7 子程序调用功能8 宏程序功能 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 3 1数控铣床的加工工艺范围铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一 它主要包括平面铣削和轮廓铣削 也可以对零件进行钻 扩 铰 镗 锪加工及螺纹加工等 1 平面类零件平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面 以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件 2 直纹曲面类零件直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 3 立体曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 曲面的三坐标 五坐标加工 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 刀具铣刀类型选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据 1 加工曲面类零件时 为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切 而避免刀刃与工件轮廓发生干涉 一般采用球头刀 粗加工用两刃铣刀 半精加工和精加工用四刃铣刀 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 铣较大平面时 为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度 一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 铣键槽时 为了保证槽的尺寸精度 一般用键槽铣刀 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 孔加工时 可采用钻头 镗刀等孔加工类刀具 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 在数控铣床上加工零件 为获得较低的表面粗糙度和较高的加工精度 还应注意以下几点 合理设计切入 切出程序段 对于平面轮廓 一般是利用立铣刀周刃进行切削的 为了避免在轮廓的切入和切出处留下刃痕 刀具应沿零件轮廓的延长线切向切入和切出 若受结构 尺寸等限制 平面轮廓内形不允许沿其切向切入切出时 则应沿零件轮廓的法向切入和切出 而切入 切出点要尽可能选用零件轮廓相邻两几何元素的交点 避免在切削过程中进给停顿 否则会在轮廓表面留下刀痕 若在被加工表面范围内垂直下刀和抬刀 也会划伤表面 如用立铣刀周齿铣削平面轮廓 就应避免在铣削表面范围内沿刀具轴线下刀和抬刀 采用多次走刀和顺铣加工 因为在相同的切削条件下 顺铣能获得较低的表面粗糙度 选择工件在加工后变形小的走刀路线 对横截面积小的细长零件或薄板零件 应采用多次走刀加工达到最后尺寸 或采用对称去余量法安排走刀路线 编制数控铣削程序时应注意的问题1 零件尺寸公差对编程的影响如图所示 由于零件轮廓各处尺寸公差带不同 如用同一把铣刀 同一个刀具半径补偿值编程加工 就很难保证各处尺寸在公差范围之内 图5 27零件尺寸公差对编程的影响 还有一些封闭尺寸 为了同时保证这三个孔的孔间距公差 直接按名义尺寸编程是不行的 在编程时必须通过尺寸链的计算 对原孔位尺寸进行适当调整 保证加工后的孔距尺寸符合公差要求 实际生产中有许多与此相类似情况 编程时一定要引起注意 图5 28零件的封闭尺寸对编程的影响 2 统一内壁圆弧的尺寸加工轮廓上内壁圆弧的尺寸往往限制刀具的尺寸 1 内壁转接圆弧半径R 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 2 内壁与底面转接圆弧半径r 3 保证基准统一的原则4 分析零件的变形情况 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 改进零件结构提高工艺性 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 2 顺铣和逆铣对加工影响 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 在下列情况下 建议采用逆铣 a 铣床工作台丝杆与螺母的间隙较大又不便调整时 b 工件表面有硬质层 积渣或硬度不均匀时 c 工件表面凸凹不平较显著时 d 工件材料过硬时 e 阶梯铣削时 f 切削深度较大时 在下列情况下 建议采用顺铣 a 铣削不易夹牢或薄而长的工件时 b 精铣时 c 切断胶木 塑料 有机玻璃等材料时 零件的加工路线 1 铣削轮廓表面在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削 对于二维轮廓加工 通常采用的加工路线为 1 从起刀点下刀到下刀点2 沿切向切入工件 3 轮廓切削 4 刀具向上抬刀 退离工件 5 返回起刀点 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 切削过程示意图 刀具直径与工件宽度的关系 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 单向多次切削 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 双向多次切削 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 编程注意 a 在工件外移动刀具到所需深度 b 若表面质量比较重要 在工件外改变刀具方向 c 保证刀具中点在工件区域内 d 刀具直径为切削宽度的1 5倍 e 编程中的运动方向是刀具相对于工件的运动方向 参考点操作G28 G29格式 G28X Y Z 经指令中间点再自动回参考点 G29X Y Z 从参考点经中间点返回指令点 G28 G29指令通常应用于换刀前后 在换刀程序前 先执行G28指令回参考点 换刀点 执行换刀程序后 再用G29指令往新的目标点移动 绝对坐标G90编程方式时 G28指令中的XYZ坐标是中间点在当前坐标系中的坐标值 G29指令中的XYZ坐标是从参考点出发将要移到的目标点在当前坐标系中的坐标值 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G28和G29指令应用的例子G28G90X1000 0Y700 0 返回参考点 A B R T1111 在参考点换刀G29X1500 0Y200 0 从参考点返回 R B C 由于G28 G29是采用G00一样的移动方式 其行走轨迹常为折线 较难预计 因此在使用上经常将XY和Z分开来用 先用G28Z 提刀并回Z轴参考点位置 然后再用G28X Y 回到XY方向的参考点 自动编程软件往往采用G91G28Z0 G91G28X0Y0 以当前点为中间点的方式生成程序 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G28X2 Y2 Z2 G29X3 Y3 Z3 加工多个几何形状相同的工件时可以简化编程 提高工作效率 一般用G91编程 指令格式 辅助功能 M98P L M98PXXXXXXXX 子程序号 重复调用次数 最大999 M99意义 M98 调用子程序 在主程序中 M99 返回主程序 在子程序中 P 子程序号 如 P1000 L 调用次数 如 L3 调用3次子程序 一般L1可省略不写 1子程序 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 子程序的结构 OXXXXN 子程序的加工内容 N M99 子程序结束指令子程序的调用 OXXXX M98PXXXXX调用子程序 M02 M30 程序结束指令 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 子程序的调用 OXXXX M98PXXXXX调用子程序 M02 M30 程序结束指令 子程序的结构 OXXXXN 子程序的加工内容 N M99 子程序结束指令 子程序的应用实例 例如 如图 已知铣削两个形状相同的工件的切深为12MM 初始平面为Z100MM 参考平面为Z2MM 试用子程序编程 子程序 O1019 N05G91Z 98 0 N10G41X60 0Y20 0D01 N15G01Z 12 0F100 N20Y30 0 N25X 10 0 N30X10 0Y30 0 N35X40 0 N40X10 0Y 30 0 N45X 10 0 N50Y 20 0 N55X 50 0 N60G00Z110 0 N65G40X 50 0Y 30 0 N70M99 主程序 O1018 N05G90G54G00X0Y0S600M03 N10Z100 0 N15M98P1019 L1 N20G90G00X160 0 N25M98P1019 L1 N30G90G00X0Y0 N35M05 N40M30 注意事项 1一般 主程序用绝对坐标G90编程 子程序用相对坐标G91编程 2一般可嵌套用4层 且主程序号 子程序号 3一般地返回主程序后应再出现一个G90以把子程序中的G91模式再变回来 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 O0310N10G00X0Y0Z40N20G97S800M03N30G90X 5 0Y 10 0M08N40Z20 0N50M98P1001L4N60G90G00Z40 0M05N70X0Y0M09N80M02 O1001N210G91G00Z 2 5N220M98P1002L3N230G00X 75 0M99 O1002N310G91G00X25 0N320G41X5 0N330G01Y80 0F100N340X 10 0N350Y 80 0N360G40G00X5 0N80M99 2旋转指令 G68 G69 格式 G17G68XYR坐标旋转开始G69 取消坐标系旋转指令 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 N10G92X 5Y 5N20G68G90X7Y3R60N30G01X0Y0D01F200N40G91X10N50G02Y10R10N60G03X 10I 5J 5N70G01Y 10N80G69G90X 5Y 5N90M02 1000主程序N10G90G17G00X0Y0M03 N20M98P1001 加工1N30G68X0Y0R45旋转45 N40M98P1001 加工 N50G69 取消旋转N60G68X0Y0R90 旋转90 M70M98P1001 加工 N80G69M05N90M30 取消旋转 子程序 的加工程序 O1001N100G90G01X20Y0F100 N110G02X30Y0R5 N120G03X40Y0R5 N130X20Y0R10 N140G00X0Y0 N150M99 例 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 注意 坐标系旋转功能与刀具半径补偿功能的关系 旋转平面一定要包含在刀具半径补偿平面内先进行坐标旋转 再进行刀具半径补偿 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 当工件相对于某一轴具有对称形状时 可以利用镜像功能和子程序 只对工件的一部分进行编程 而能加工出工件的对称部分 3镜像加工编程G24 G25 指令格式 G24X Y Z 建立镜像 M98P G25X Y Z 取消镜像注 X Y Z 镜像点的坐标 常用格式1 G24X0以Y轴为对称轴建立镜像 M98P G25X0 取消镜像格式2 G24Y0以X轴为对称轴建立镜像 M98P G25Y0 取消镜像 G24 G25为模态指令 可相互注销 G25为缺省值 当某一轴的镜像有效时 该轴执行与编程方向相反的运动 注 在指定平面对某个轴镜像时使下列指令发生变化 镜像加工举例 工件厚度5mm O0037N10G90G54G17M03S500N20M98P1000N30G24X0N40M98P1000N50G25X0N60G24X0Y0N70M98P1000N80G25X0Y0N90G24Y0N100M98P1000N110G25Y0N120M05M09N130M30 O1000N210G90G41G00X10 0Y4 0D01N220G01Z 5 0F100N230Y30 0N240X20 0N250G03X30 0Y20 0R10N260G01Y10 0N270X5 0N280G40X0Y0N290G00Z10 0N300M99 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 4缩放指令G51 G50 G51X Y Z P G50 P 1放大P 1不变P 1缩小 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 O0007N10G92X0Y0Z25 0N20G90G00Z5 0M03N30G01Z 18 0F100N40M98P1001N50G01Z 28 0N60G51X15 0Y15 0P2N70M98P1001N80G50N90G00Z25 0M05M30 O1001N200G41G00X10 0Y4 0D01N210G01Y30 0N220X20 0N230G03X30 0Y20 0I10 0N240G01Y10 0N250X5 0N260G40G00X0Y0N270M99 4缩放指令G51 G50 G51X Y Z P G50 固定循环的基本动作钻镗类固定循环指令 G73 G74 G76 G80 89 每一种循环都由多个简单动作组合而成的 一个固定循环最多时由下列六个动作顺序组成 动作1 X Y轴定位 初始平面 动作2 快速进给到R平面 参考平面 动作3 孔加工 动作4 孔底的动作 动作5 退回到R点平面 动作6 快速退回到初始平面 5数控铣削固定循环指令 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G98 G99 图4 24固定循环动作分解 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 以XY平面上的孔为例 固定循环的格式 G90G98G81X Y Z 20 0R5 G91G98G81X Y Z 25 0R 30 0 G73X Y Z R Q F K X Y 为孔位置数据 Z 增量编程时指从R点到孔底的增量 绝对编程时指孔底的坐标值 R 增量编程时指从初始平面到R点的增量绝对编程时指R点的坐标值 Q 每次切削进给的深度K 重复加工次数 G80Z25等同于G80G00Z25或G00Z25 固定循环由G80或01组G代码 G00 G01 G02 G03 撤消 他们是主要的运动指令 且可以取消任何有效的固定循环 G80可自动切换到G00快速运动模式 注意 G00G81X Y Z R Q P F K 将执行固定循环 G81G00X Y Z R Q P F K 将不执行固定循环 但他会执行X轴和Y轴的运动 除了存储F值之外 将忽略其他值 第2章数控机床加工程序编制基础 表3 1固定循环功能表 1钻削循环 G81 指令格式 G81X Y Z R F 这个固定循环指令用于普通的钻削加工 在循环中 切削进给到孔底后 刀具快速返回 指令动作包括 定位 快进 到R点 工进 切削 和快速返回 用G98返回到初始平面 用G99返回到R点平面 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G81钻孔 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G82钻孔 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 N100G90G54G00X10 0Y4 5S1200M03N110G43Z5 0H01M08N120G99G81X10 0Y4 5R2 0Z 0 82F5 0 G81用于正常的钻孔 切削进给执行到孔底 刀具从孔底快速移动退回 G82指令类似于G81 只是在孔底增加了暂停动作 在盲孔加工中 可减少孔底表面的粗糙度值 常用于锪孔或台阶孔的加工 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 高速深孔钻循环G73 例 加工4个直径为30mm通孔G90G00X0 Y0 Z100 G98G73X120 Y 75 Z 46 R2 Q8 F60Y75 X 120 Y 75 G80G00Z200 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 排屑深孔钻循环G83 与G73的区别为 每次刀具间歇进给后退至R平面 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G73 G83的应用 1深孔钻削2断屑 用于较硬材料的短孔加工3清除堆积在钻头螺旋槽内的切屑4钻头切削刃的冷却和润滑 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 指令格式 G84 G74 X Y Z R P F K 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 N50G95G00X0Y0N60G99G84X 25 0Y0Z 15 0R3 0F1 75 N100M04S100N110G98G84X25 0Y0Z 15 0R3 0F1 75N120G80 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 指令格式 G85X Y Z R F 指令格式 G86X Y Z R P F G85 镗孔 进刀和退刀时都为工进速度 且回退时主轴照样旋转 G86 镗孔 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3章数控铣床和加工中心程序编制基础 指令格式 G87X Y Z R P F 反向镗孔 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3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G92X0Y0Z0G90G00Z250T11M06G43Z0H11S300M03 G99G81X400Y 350Z 153R 97F120Y 550G98Y 750G99X1200Y 550G98Y 350G80G00X0Y0M05 G49Z250T15M06G43Z0H15S200M03 G99G82X550Y 450Z 130R 97P2F70G98Y 650G99X1050G98Y 450G80G00X0Y0M05 G49Z250T31M06G43Z0H31S100M03 G99G85X800Y 350Z 153R 47F50G91Y 200K2G90G80G00X0Y0M05G49Z250M02 加工中心是目前世界上产量最高 应用最广泛的数控机床之一 它带有刀库和换刀装置 能进行铣镗 钻 攻螺纹等多种工序的加工 由于加工中心能集中地 自动地完成多种工序 避免了人为的操作误差 减少了工件装夹 测量和机床的调整时间及工件周转 搬运和存放时间 大大提高了加工效率和加工精度 所以具有良好的经济效益 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 加工中心的主轴数 单主轴 双主轴或三主轴 工作台形式 单工作台 双工作台托盘交换系统或多工作台托盘交换系统 刀库形式 回转式刀库 链式刀库等 加工中心联动轴数 三轴联动 四轴联动 五轴联动等 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 识别传感器 识别码块 刀柄编码 加工中心的自动换刀装置自动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 自动换刀装置的形式自动换刀装置的结构取决于机床的类型 工艺 范围及刀具的种类和数量等 自动换刀装置主要有回转刀架和带刀库的自动换刀装置两种形式 回转刀架换刀装置的刀具数量有限 但结构简单 维护方便 如车削中心上的回转刀架 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 2 刀库的形式刀库的形式很多 结构各异 加工中心常用的刀库有鼓轮式刀库和链式刀库两种 鼓轮式刀库结构简单 紧凑 应用较多 一般存放刀具不超过32把 链式刀库多为轴向取刀 适于要求刀库容量较大的数控机床 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 3 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Txx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 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 O0327T0101M98P1001G00G97S800T02M03G90G00X0Y 73 0Z5 0G01Z 14 0F150G00G41X28 0D01G03X0 0Y 45 0R28G01X 70 0G02X 80 0Y 35 0R10 0G01Y35 0G02X 70 0Y45 0R10 0G01X70 0 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G02X80 0Y35 0R10 0G01Y 35 0G02X70 0Y45 0R10 0G01X0G03X 28 0Y 73 0 0R28G00G40X0M98P1001G97S1000M03T03G90G00X 100Y30 0G43H02Z20 0 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G91G99G81X40 0Z 8 0R 17 0L4F40Y 30 0X 40 0L3Y 30 0X40 0L3G00G80X0 0Y0 0Z60 0M98P1001G97S800M03G90G00X 1000Y30 0G43H03Z20 0 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G91G99G81X40 0Z 19 0R 17 0L4F60Y 30 0X 40 0L3Y 30 0X40 0L3G00G80G49X0 0Y0 0Z60 0G91G28Z0M05M02 O1001M09M05G91G28Z0G49M06M99 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 O0312G54G00X0Y0Z25 0G90G17G43G00Z5 0H01M03G00X35 0G01Z 5 0F150G41G01X60 0D01G03X60Y0I 60J0G01G40X35 0G41G01X60 0D02G03X60Y0I 60J0G01G40X35 0 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G41G01X60 0D03G03X60Y0I 60J0G01G40X35 0G49G00Z5 0G28Z25 0M05G28X0Y0M00G29X0Y0G00G43Z5 0H02M03M98P1000G68X0Y0R51 43M98P1000G69 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G68X0Y0R102 86M98P1000G69G68X0Y0R154 29M98P1000G69G68X0Y0R205 72M98P1000G69G68X0Y0R257 15M98P1000G69G68X0Y0R308 57M98P1000G69G00Z25M05M30 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 01000G00X42 5G01Z 12 0F100M98P1100G01Z 20 0F100M98P1100G01Z 28 0F100M98P1100G00Z5 0X0Y0M99 01100G01G42X34 128Y7 766D04G02X37 293Y13 574R5 0G01X42 024Y15 296G02X48 594Y11 775R5 0Y 11 775R50 0X42 024Y 15 296R5 0G01X37 293Y 13 574G02X34 128Y 7 766R5 0X37 293Y7 766R35 0G40G01X42 5Y0M99 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 00311T01M06G90G54G00X60 0Y15 0S1000M03G43Z20 0H01M08G01Z15 0F100X 60 0Y 15 0X60 0T02G49Z20 0M09G91G28Z0G28X0Y0M06G29X60 0Y25 0Z100 0S1200M03G00G43Z 12 0H02M08G01G42X36 0D02F80X 36 0T03Y 25 0X36 0Y30 0 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 G00G40Y40 0Z0G01Y 40 0F80X21 0Y40 0X 21 0Y 40 0X 36 0Y40 0G49Z20 0M09M05G91G28Z0G28X0Y0M06G90G29X20 0Y15 0Z100 0M03G00G43Z25 0H03S2500M08G99G83Z 25 0R3 0Q3 0F100Y0G98Y 15 0 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 X 20 0Y 15 0Y0G98Y15M09M05G91G28Z0 0T04G28X0Y0M06G90G29X0 0Y8 0Z100 0S800M03G00G43Z25 0H04M08G99G83Z 28 0R18Q10F80Y 8 0M09M05G91G28Z0 0G28X0Y0M30 对刀1 以毛坯孔或外形的对称中心为对刀位置点 以定心锥轴找小孔中心 如图3 8所示 根据孔径大小选用相应的定心锥轴 手动操作使锥轴逐渐靠近基准孔的中心 手压移动Z轴 使其能在孔中上下轻松移动 记下此时机床坐标系中的X Y坐标值 即为所找孔中心的位置 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 定心锥轴找孔中心 第3章数控铣床和加工中心程序编制基础 用百分表找孔中心 如图所示 用磁性表座将百分表粘在机床主轴端面上 手动或低速旋转主轴 然后 手动