数控铣床加工工艺(课件).ppt

第四章数控铣床加工工艺 第一节数控铣削加工的主要对象第二节数控铣削加工工艺的制订第三节数控铣床的编程基础第四节数控铣床的基本编程方法 化学工业出版社 第一节数控铣削加工的主要对象 第四章数控铣床加工工艺 数控铣床进行铣削加工主要是以零件的平面 曲面为主 还能加工孔 内圆柱面和螺纹面 它可以使各个加工表面的形状及位置获得很高的精度 一 平面类零件 第四章数控铣床加工工艺 如图4 1所示 零件的被加工表面平行 垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件 称为平面类零件 对于平面垂直于坐标轴的面 其加工方法与普通铣床的加工方法一样 对斜面的加工方法可采用 将斜面垫平加工 这是在零件不大或夹具容易实现零件的加工情况下进行 第四章数控铣床加工工艺 用行切法加工 如图4 2所示 这样会留有行与行之间的残留余量 最后要由钳工修锉平整 飞机上的整体壁板零件经常用这个方法加工 用五坐标数控铣床的主轴摆角后加工 不留残留余量 效果最好 如图4 3所示 对于斜面是正面台和斜肋板的表面 可采用成形铣刀加工 也可用五坐标数控铣床加工 但不经济 二 变斜角类零件 第四章数控铣床加工工艺 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 以及与之相对应的检验夹具和装配支架上的零件 如图4 4所示为一种变斜角零件 该零件共分为三段 从第 肋到第 肋的斜角a由3 10 均匀变到2 32 从第 肋到第 肋再均匀变为1 20 从第 肋到第 肋均匀变为0 第四章数控铣床加工工艺 变斜角零件不能展开成为平面 在加工中被加工面与铣刀的圆周母线瞬间接触 用五坐标数控铣床进行主轴摆角加工 也可用三坐标数控铣床进行行切法加工 对曲率变化较小的变斜角面 用x y z和A四坐标联动的数控铣床加工 如图4 5所示为用立铣刀直线插补方式加工的情况 对曲率变化较大的变斜角面 用x y z和A B五坐标联动的数控铣床加工 如图4 6所示 也可以用鼓形铣刀采用三坐标方式铣削加工 所留刀痕用钳工修锉抛光去除 如图4 7所示 三 曲面类零件 第四章数控铣床加工工艺 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 如图4 8所示 曲面类零件的被加工表面不能展开为平面 铣削加工时 被加工表面与铣刀始终是点对点相接触 用三坐标数控铣床加工时 一般采用行切法用球头铣刀铣削加工 如图4 9所示 四 孔类零件 第四章数控铣床加工工艺 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 在数控铣床上加工的孔类零件 一般是孔的位置要求较高的零件 如圆周分布孔 行列均布孔等 如图4 10所示 其加工方法一般为钻孔 扩孔 铰孔 镗孔 锪孔 攻螺纹等 第二节数控铣削加工工艺的制订 一 零件的工艺分析 1 要彻底读懂图样 第四章数控铣床加工工艺 零件图样的尺寸是否标注全 有无漏 多尺寸的情况 有无封闭尺寸 尺寸的标注法是否方便编程 零件结构是否表示清楚了 视图是否完整 各几何元素间的相互关系 如相切 相交 垂直和平行等 是否明确 2 要分析透零件的加工工艺性 研究零件的被加工表面是否适于数控铣床加工 被加工表面是否太厚 内转接圆弧R是否太小 如图4 11所示 当R 0 2H H为被加工内轮廓面的最大厚度 时 其加工工艺性不好 即刀具被迫采用小直径而使得其刚性太差 需采取多次分层切削加工 第四章数控铣床加工工艺 一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性 影响加工能力 加工质量和换刀次数等 如图d D 2r铣刀端刃铣削平面的面积越大 则加工平面的能力越强 因而 铣削工艺性越好 图4 12零件槽底平面圆弧对加工工艺的影响 3 要研究分析零件的精度 4 要研究分析零件的刚性 5 要研究分析零件的定位基准 6 要研究分析零件的毛坯和材料 第四章数控铣床加工工艺 零件的精度 尺寸 形状 位置 是否能够保证 表面质量能否保证 根据精度 表面质量来决定是否采用粗铣 还是精铣 以及是否要多次进给 零件的厚度如果太单薄会引起加工变形 当加工薄壁零件时 若面积较大的零件 其加工后也易产生变形 很难保证精度 尤其是铝合金板 零件上如有统一的定位基准 便可保证在零件多次装夹后各加工表面之间的位置精度 其定位基准能保证零件定位稳定可靠 便没有基准不重合误差 材料是否具有较好的加工工艺性能 硬度 热处理状态是怎样的 毛坯的余量是否足够 是否均匀 毛坯的安装定位平面是否方便可靠 二 装夹方案的确定 1 定位基准的选择 第四章数控铣床加工工艺 选择定位基准时 应注意减少装夹次数 尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来 一般选择零件上不需要数控铣削的平面或孔做定位基准 对薄板零件 选择的定位基准应有利于提高工件的刚性 以减少切削变形 定位基准应尽量与设计基准重合 以减少定位误差对尺寸精度的影响 2 夹具的选择 数控铣床可以加工形状复杂的零件 但在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床的工件装夹方法一样 所使用的夹具往往并不复杂 只要求有简单的定位 夹紧机构就可以了 但要将加工部位敞开 不能因装夹工件而影响进给和切削加工 3 必须注意的问题 第四章数控铣床加工工艺 工件的被加工表面必须充分暴露在外 夹紧元件与被加工表面间的距离要保持一定的安全距离 各夹紧元件应尽可能低 以防铣夹头或主轴套筒与之在加工过程中相碰撞 夹具安装应保证工件的方位与工件坐标系一致 并且还要能协调零件定位面与数控铣床之间保持一定的坐标联系 夹具的刚性和稳定性要好 尽量不采用更换压板 夹紧点 的设计 若必须更换时 要保证不破坏工件的定位 4 夹具选用原则 第四章数控铣床加工工艺 1 在生产类型为批量较小或单件试制时 若零件复杂 应采用组合夹具 如图所示 它是由可重复使用的标准零件组成 若零件结构简单时 可采用通用夹具 如虎钳 压板等 如图所示 第四章数控铣床加工工艺 2 在生产类型为中批量或批量生产时 一般用专用夹具 其定位效率较高 且稳定可靠 3 在生产批量较大时 可考虑采用多工位夹具 机动夹具 如液压 气压夹具 三 刀具选择的基本要求 1 刀具的刚性要好 第四章数控铣床加工工艺 为提高生产率而采用大切削用量时 需要刚性好的刀具 刚性差的刀具在大切削用量时很容易断刀 要保证被加工表面的形状精度 用刚性差的刀具在大切削力的作用下 会产生变形而形成 让刀 使加工的型面会出现斜面 如图4 15所示 当被加工表面各处余量不一样时 用普通铣床可多次进给解决问题 而数控铣床则要改变程序 而用刚性强的刀具就可一次加工 不必改变程序 2 刀具的耐用度要高 因为数控铣床靠程序控制精度 刀具若磨损很快 则尺寸精度 型面精度很难保证 故要用耐用度高的刀具 此外 刀具参数 几何角度 排屑性能等因素也要综合考虑 四 切削用量的选择 第四章数控铣床加工工艺 合理的选择切削用量 对零件的表面质量 精度 加工效率影响很大 这在实际加工中往往是很难掌握的 必须要有丰富的实践经验才能够掌握好切削用量的选择 因此 在编程时只能根据一般情况 大致选择切削用量 在实际加工中 根据具体加工情况进行调整 五 进给路线的确定 在确定进给路线时 要考虑零件的被加工表面的精度 表面质量 表面形状 零件材料的刚度 切削余量 机床的类型 刚度 精度以及刀具的刚度等等 要考虑被加工表面与夹具的空间关系 以防碰撞 合理的进给路线应能保证零件的加工精度 表面质量的要求 数值计算简单 程序段少 编程量小 进给路线短 空行程少的高效率路线 1 钻孔加工的进给路线 第四章数控铣床加工工艺 钻孔加工的进给路线 包括钻 扩 铰 攻螺纹 镗孔等孔的加工方法 这种进给路线包括两个方面 x y方向和z方向 如图4 16所示 该零件要钻孔 则进给路线是参照普通钻床钻孔的动作设计的 按G81固定循环动作 钻头 铰刀 镗刀 螺纹刀具 在x y方向快速移动至孔的中心位置 钻头快速下刀至工件表面上方3 5mm的距离 钻头工作进给至指定深度 钻头快速返回初始平面 若加工多个孔则要考虑x y方向的最短加工路线 如图2 56c所示 2 铣削平面轮廓的进给路线 第四章数控铣床加工工艺 1 铣削外轮廓零件 铣削外轮廓零件的路线分为z方向和x y方向 要一一确定 x y方向的确定 如图4 17所示 在开始切削段和结束切削段要有切入 切出的路线 以避免产生刀痕 保证被加工表面的光滑 应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段 这一点非常重要 它的目的是为了编程简单 可灵活使用不同直径的刀具 并利用刀具补偿值有效地控制尺寸精度 在实际切削段 只要沿着实际轮廓编制程序段就行了 在进给方向上一般用顺铣 这是因为数控铣床的丝杠是滚珠丝杠 间隙极小甚至为零 不存在普通铣床上顺铣易损坏刀具的情况 顺铣加工的表面质量比逆铣要高 切削状态也好 第四章数控铣床加工工艺 2 铣削内轮廓零件 铣削内轮廓零件的路线也同样分为z方向和x y方向 但铣削内轮廓零件与铣削外轮廓零件的情况不同 不能从切线方向切入 切出 开始切削段可用圆弧切入 结束切削段可用圆弧切出 以保证不留刀痕 如图18所示 若要求不高 也可用斜线切入 切出 如图4 19所示 圆弧的大小和斜线的长短视内轮廓零件的尺寸大小而定 第四章数控铣床加工工艺 应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段 进给方向一般用顺铣 在确定路线时 要考虑刀具直径的大小 每段轮廓的长度必须大于刀具半径和刀具半径补偿值之和 否则机床将报警 防止过切 如图4 20所示 第四章数控铣床加工工艺 3 内 外轮廓零件z方向的确定 如图4 21所示 铣刀快速进给至z 再工作进给至切削长度z 这个z 值的确定很重要 设定的太高效率低 设定的太低 则快速下刀距离工件太近 容易出危险 很容易碰刀 铣削外轮廓零件时 落刀点要选在工件外 距离工件一定的距离L L r k r为刀具半径 k为余量 铣削内轮廓零件时 落刀点选在有空间下刀的地方 一般在内轮廓零件的中间 若没有空间的话 应先钻落刀孔 第四章数控铣床加工工艺 4 型腔加工 这类零件是要去除中间的余量 如图2 58所示 在x y方向从落刀点下刀后有三种情况 平行切法 进给路线最短 表面质量差 环切法 进给路线最长 表面质量好 混合法 先平行切削再环切 进给路线较短 表面质量好 在z方向路线的确定 与加工内 外轮廓零件基本相同 环切法 行切法 行切 环切法 3 曲面加工的进给路线 第四章数控铣床加工工艺 曲面加工的进给路线对于三坐标数控铣床来说比较简单 用球头铣刀采用行切法加工 如图2 72所示 行切法是指刀具与零件表面的切点轨迹是一行一行的 且行距根据加工精度要求来确定 若曲面比较复杂 则要用四坐标数控铣床 五坐标数控铣床加工 六 平面凸轮零件的数控铣削工艺 第四章数控铣床加工工艺 如图4 22所示 平面凸轮零件是平面轮廓零件加工的典型零件 它的轮廓是由圆弧与直线组成 1 零件工艺分析 第四章数控铣床加工工艺 零件图样的尺寸 视图都完整 表达清楚 几何关系明确 零件的结构工艺性也很好 无难以加工的结构 侧面与底面垂直 零件的厚度不厚 在垂直方向可一刀切削完成 零件的精度要求较高 R61 0 05 R64 0 05 R63 5 0 05 要采用粗铣 半精铣 精磨的工艺路线 用数控铣床只能完成半精加工 精加工需淬火后磨削完成 可用零件的大平面和两孔作定位基准 零件材料是CrWMn钢 淬火后硬度为HRC58 62 数控铣削工序完成半成品 为半精加工 已加工好孔和平面 经调质硬度为HRC22 26 切削加工性较好 2 夹具选择 第四章数控铣床加工工艺 根据零件被加工表面的情况 该零件需限制五个自由度 可采用一面二孔的定位方法 如图4 23所示 为了露出被加工表面 不能从周边压紧 而用螺钉 压板机构从中间压紧 这个夹具是一种专用夹具 凸轮批量较大时 用这个夹具可提高效率 3 刀具选择 4 切削用量的选择 加工该凸轮用立铣刀 直径可大可小 根据刚性好 耐用度高这样一个特点 选择 20高速钢立铣刀 其切削长度L 40mm 可以满足要求 数控铣床铣削凸轮的切削用量 可根据机床说明书选择确定 5 进给路线的确定 第四章数控铣床加工工艺 在x y方向 选开始切削点 确定A点为开始切削点 同时选定切入 切出点M N在A点切线上 根据A M的位置 在其左下方距离大于刀具半径和余量处的P点 选作为落刀点 对应于P点 在刀具切出后左上方的Q点 选作为抬刀点 加工路线 P M A B C D E F G H I A N Q 如图4 24所示 在z方向 快速下刀点z 5mm 切削深度z 17mm 如图4 25所示 综合工艺分析情况 填写数控加工工序卡 见表4 1 第四章数控铣床加工工艺 第三节数控铣床的编程基础 一 数控铣床的程序编制功能 第四章数控铣床加工工艺 1 插补 目前 数控铣床都具有直线插补功能和圆弧插补功能 所谓插补就是数控系统在二点之间按照一定的计算方法 所计算出来的一些点 根据这些点的连线可以近似地逼近直线或圆弧 如图4 26所示 刀具沿两点之间的直线插补点的连线运动 称为直线插补 因为插补点非常密集 所以可以用这条连线近似作为直线运动 刀具沿圆弧插补点的连线运动 也可以近似作为圆弧运动 第四章数控铣床加工工艺 2 刀具补偿 3 镜象 刀具补偿功能是数控铣床中一种非常重要的功能 其补偿的方法有刀具半径补偿和刀具长度补偿 镜象功能是数控铣床用作简化程序的一种功能 即零件的被加工表面结构对于x轴或y轴对称 就可将程序简化为一半或1 4 然后 另一半或3 4用镜象功能加工 如图4 27所示 另外 还有比例缩放功能 即可将程序按比例扩大或缩小 第四章数控铣床加工工艺 4 子程序 子程序是数控铣床中简化程序编制的一个重要功能 它可将多次重复加工的内容 或者是递增 减 尺寸的内容 用一个程序编制好 在重复动作时 多次调用这个程序 这就是子程序 例如 多次分层加工的路线 多个排列成行的孔加工等 粗 精加工等 此外 子程序还可多重嵌套 5 变量功能 对于某些形状相似的结构 其尺寸参数不同时 可以用变量来编程 这样在主程序中给变量赋值 子程序中用变量代替坐标尺寸参数 这样可以更加简化程序编制 在数控铣床中 还有宏程序的功能 宏程序中就是用许多变量做参数的功能 第四章数控铣床加工工艺 6 坐标系的多种功能 在设定工件坐标系时 可以设置成直角坐标 也可以设置成极坐标 可以让直角坐标平移 也可以让直角坐标旋转角度 还可以采用绝对坐标系和相对 增量 坐标系 程编人员可以根据零件的加工要求 选择最方便 最简单的坐标系 以便简化程序 7 循环功能 在数控铣床以一些固定动作运动时 可以用一些指令来代替这些动作 从而可以简化程序 如钻孔固定循环动作 铣型腔固定循环动作 二 SINUMERIK840C系统 第四章数控铣床加工工艺 2 M指令 G指令被称为准备功能指令 其主要作用是控制机床的主要动作 如进给 移动 刀具补偿等 德国西门子 SIEMENS 的SINUMERIK840C系统的G指令功能 见表4 2 1 G指令 M指令被称为辅助功能指令 其主要功能指控制机床的辅助功能 如主轴旋转 停止 冷却液开关等 德国西门子 SIEMENS 的SINUMERIK840C系统的M指令功能 见表4 3 3 五坐标闭环CNC系统 该系统是五坐标的闭环CNC系统 可五坐标联动加工 即x y z或A B C的其中二个 该系统具有直线插补 圆弧插补及刀具补偿功能 坐标系符合右手定则 第四章数控铣床加工工艺 5 主块格式 N G x y z D S F M H LF其字符含义为 N 序号G 准备功能指令x y z 坐标D 刀具补偿功能S 主轴转速F 进给速度M 辅助功能指令H 辅助功能LF 程序段结束 机床上写为LF 为便于书写 用LF 在生产中输入程序时 LF表示为回车键 在程序中可以不写 4 程序格式 N05G x y z S M F LF这条程序就是主块 用在第一条 起设置作用 N10G x LF 三 常用的G指令功能和M指令功能 一 坐标系的设置与变换功能 第四章数控铣床加工工艺 G54 G55 G56 G57为设置工件坐标系指令 G58 G59为坐标系移动或旋转指令 G10 G11 G12 G13为极坐标下对应的G00 G01 G02 G03指令 G90 G91为绝对坐标与相对 增量 坐标指令 1 指令 第四章数控铣床加工工艺 2 程序格式 1 设置工件坐标系 工件坐标系是根据工件的加工要求 为编制程序需要所设定在工件上的坐标系 其原点在工件上或在夹具的某一点上 由程编人员设定 其位置随工件和夹具在机床工作台上的安装位置而定 所以又叫浮动原点或编程原点 一般在程序开头设置 G54 G57是工件坐标系设置指令 如图4 28所示 第四章数控铣床加工工艺 例如 N10G54G90G00 x y LF 该程序段表示机床以G54为工件坐标系 其坐标系原点是由操作人员在控制面板上通过 工件坐标系设置 来确定 G55 G56 G57具有同样的功能 也就是说机床可以建立四个工件坐标系 当程序中有G54 G57指令中的任一个时 工件坐标系的原点就以机床中设置好的 并且与相对应的 工件坐标系设置值 中的原点为原点 第四章数控铣床加工工艺 如图4 29所示 G54的设置值为 x 50 y 50 z 20 其原点就在O 点上 G55的设置值为 x 100 y 100 z 20 其原点就在O 点上 图中的G53是机床坐标系 第四章数控铣床加工工艺 2 坐标系移动 G58 G59是坐标系原点平移指令 如图4 30所示 例如 N10G58x100y100LF该程序段是把坐标系原点平移到 100 100 的位置 用G59具有同样的功能 第四章数控铣床加工工艺 3 坐标系旋转 G58 G59指令还具有坐标系旋转功能 如图4 31所示 例如 N10G58x100y100A30LF该程序段是把坐标系原点平移到 100 100 的位置 再逆时针旋转30 用G59具有同样的功能 第四章数控铣床加工工艺 4 极坐标 G10 G11 G12 G13为极坐标系工作的指令 如图4 32所示 例如 N10G10 x50y30U100A60LF该程序段功能作用是以 50 30 点为中心 用U100表示极径为100 A60表示转角为60 刀具快速移动到P 100 60 点 G10是在极坐标系工作下的快速点定位 同样G11 G12 G13也是极坐标系工作下的直线插补和圆弧插补指令 第四章数控铣床加工工艺 5 绝对坐标与相对 增量 坐标 G90 G91分别为绝对坐标和相对 增量 坐标指令 如图4 33所示 例如 N10G90G00 x30y90LFN15G01x100y20LF该程序段的作用是刀具以绝对坐标方式快速移动到 30 90 点 再直线进给到 100 20 点 而若用相对 增量 坐标方式 则N15程序段应为 N15G91G01x70y 70LF 第四章数控铣床加工工艺 二 刀具运动指令 1 指令 G00 快速点定位G01 直线插补G02 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补 三 刀具补偿 第四章数控铣床加工工艺 1 长度补偿 指令格式 D 建立长度刀具补偿D0 取消长度刀具补偿 程序格式 N05G90G00G17D z10LF N60D0z10LF 第四章数控铣床加工工艺 其中 D 是长度补偿指令 它的作用是当机床进行z向动作时 其z值为程序上的z值加上刀具补偿号中输入的刀具补偿值 即z z D 如图4 38所示 刀具补偿号中的刀具补偿值 由操作人员在控制面板上输入 例如 N10z100D01LF若D01 50 则z实际 100 50 50 三 刀具补偿 第四章数控铣床加工工艺 2 径向补偿 指令格式 G41 刀具左偏的径向刀具补偿G42 刀具右偏的径向刀具补偿G40 取消半径刀具补偿 1 建立径向刀具补偿 N G01G41 G42 D x y LF N G41 G42 D LFN G01x y LF 程序格式 第四章数控铣床加工工艺 第 种方式 刀具边直线进给边执行径向偏置的动作 第 种方式 执行G41 G42 指令时刀具不动 当后续指令使刀具平移 x y向 时 再执行径向偏置的动作 而径向偏置的动作就是刀具由起刀点 无偏置刀具补偿的位置 运动到切入点 有偏置刀具补偿的位置 运动时 用G01指令 也可以用G00指令 但不能用G02 G03指令 刀具从起刀点运动到与切入点的轮廓的切线相垂直 且距切入点为径向刀具补偿值 D 的位置 如图4 39所示 第四章数控铣床加工工艺 2 取消径向刀具补偿 N G01G40 x y LF N G40LFN G01x y LF 程序格式 第 种方式 刀具边直线进给边执行取消径向偏置的动作 第 种方式 执行指令时与建立刀具补偿值时的运动路线刚好相反 执行G40指令时刀具不动 当后续指令使刀具平移 x y向 时 再执行取消径向偏置的动作 而执行取消径向偏置的动作时 刀具由偏置刀具补偿位置 切出点 移向无偏置刀具补偿位置 退刀点 抬刀点 同样 用G01指令 也可以用G00指令 但不能用G02 G03指令 刀具与切出点轮廓的切线相垂直 且距切出点为径向刀具补偿值的位置运动到退刀点或抬刀点 如图4 41所示 四 固定循环功能 第四章数控铣床加工工艺 这个功能是对孔加工中各种动作的许多固定不变的顺序而设定的 将这些动作用钻 镗 孔的固定循环指令来代替 从而大大简化了程序 如图4 45所示 固定循环一般有 这样几个动作 动作1 x y轴快速移动定位 使刀具中心移到孔的中心位置 动作2 快速进至R平面 刀具从初始位置快速进到R平面转换为工作进给 即切削进给 若刀具已在R平面 则不动 动作3 刀具以工作进给速度进到z平面 深孔加工时可多次抬刀 动作4 孔底动作 锪孔 镗孔时用 包括暂停 主轴准停 刀具移动等动作 动作5 快速返回到R平面 动作6 快速返回到初始平面 1 固定循环动作 第四章数控铣床加工工艺 2 固定循环动作的位置 固定循环动作有初始平面 R平面和z平面这样几个位置 1 初始平面是刀具在快速下刀前设定的一个平面 它的高度必须是保证刀具安全的高度 钻完孔后刀具快速返回到初始平面 若刀具要继续钻孔 在平面上有障碍物时 必须返回初始平面 再平移钻孔 此时初始平面必须高于障碍物 如图4 46所示 第四章数控铣床加工工艺 2 R平面是刀具快速进给与工作进给的转换位置 一般距工件表面2 5mm R平面坐标值一定要给准 计算正确 否则 将会造成碰撞等严重事故 3 z平面为孔底位置 在加工盲孔时为孔的深度 通孔时为孔深加上附加长度 如钻尖的长度 螺纹刀具长度的1 3 镗孔为2 3mm等 以保证整个孔都加工到径向尺寸 第四章数控铣床加工工艺 3 固定循环指令 固定循环动作被编成子程序 用G81 G89调用 也可以用L81 L89调用 见表4 4 见书本 第四章数控铣床加工工艺 4 指令格式 N G81 G89 x y z R Q P F LF N G80LF 1 G80 G89的格式 其中 x y 指定要加工孔的位置坐标 z 指定孔底平面坐标 R R平面的位置坐标 Q G83方式中 每次进给的深度 P 刀具在孔底的暂停时间 F 刀具在工作进给时的速度 第四章数控铣床加工工艺 指令格式N R2 R3 R10 L81LF 2 L81 L89的格式 L81N05G90G60G00zR2LFN10G01zR3LFN15G00zR10LFN20M17LF 在SINUMERIK840C系统中 还可以用L80 L89子程序的调用方式来进行固定循环动作 这种方式比较灵活 可根据需要用变量来设定相关参数 该格式中R2对应于G81中的R平面 R3对应于G81中的z平面 R10是刀具快退平面 L81的子程序为 五 子程序的应用 第四章数控铣床加工工艺 在数控加工中 有许多需多次重复的动作或进给路线 若按一般方法编写程序 则要重复编程的内容 程序将非常繁琐 因此 若要简化程序 就要使用子程序 它可以多次调用 子程序格式 L P M17 M02 M30 其中L 为子程序号 可取范围1 9999 P 为调用次数 可取范围1 9999次 若只调用一次 则P 可以省略 子程序返回主程序指令 第四章数控铣床加工工艺 例如 如图4 47所示 这个零件是要钻四排孔 每一排孔都用同一子程序编制 这样就大大简化程序了 主程序 N20G00 x10y10L2022LFN25G00 x30y10L2022LFN30 x50y10L2022LF 子程序 2022N05G81z 10R3F20LFN10G91y10LFN15y10LFN20y10LFN25G90G80M17LF 第四章数控铣床加工工艺 子程序嵌套 子程序的嵌套就是子程序可以再调用子程序 SINUMERIK840C系统规定 最大嵌套深度为7级 如图4 48所示 第四章数控铣床加工工艺 变量的应用 SINUMERIK840C系统在子程序使用中 可以用变量 从而使程序简化 变量名R 变量的作用 范围为1 10019 一是可以赋值 二是可以计算 一般是在主程序中赋值 在子程序中用变量表示 第四章数控铣床加工工艺 例如 N05R1 100R2 R1 200R3 50LFN10G01xR1yR2FR3LF G01x100y300F50LF 等效于 又例如 主程序 N05R1 5R2 11LFN10L2022LFN15R1 10LFN20L2022LFN25R2 12LFN30L2022LF 子程序 2022N05G01zR1F100LFN20G01G41x10y0DR2LFN30G03x10y0I 10J0LFN40G01G40 x0LFN50M17LF 该段程序就是调用三次子程序 分别是粗铣内圆二次 每次切削深度为5mm 最后 再精铣一次 精铣径向刀具补偿号为D12 粗铣为D11 第四章数控铣床加工工艺 3 变量的计算 变量可以进行加 减 乘 除 赋值 替换 为编程提供了许多方便 赋值R1 100 替换R1 R2R1 R2 加R1 R1 R2R1 R2 100 减R1 R1 R2R1 R2 100 乘R1 R1 R2R1 R1 100 除R1 R1 R2R1 R1 20 混合运算R1 R2 R4 R4 R5 R6 这种混合运算的算法和一般算法不一样 它是按顺序从左到右算 而不是先乘除后加减 即 第一步R1 R2第二步R1 R1 R4第三步R1 R1 R4第四步R1 R1 R5第五步R1 R1 R6 第四章数控铣床加工工艺 六 镜像加工与比例缩放 本功能可以使机床对于相应的零件进行按比例加工 从而简化程序 比例缩放适用于形状相似的零件 程序格式为 G51x y z P G50 其中 x y z为比例中心的坐标 绝对方式 P为比例系数 比例范围0 001 999 999 第四章数控铣床加工工艺 执行了该指令后 后面程序的坐标以比例中心为起始点 实际坐标相对于比例中心缩放P倍 各轴可以按不同比例来缩放 同时还有镜向功能 具体用法可阅读机床说明书 如图4 49所示 P1 P4点为原加工工件的图形 P1 P4 为比例编程以后的图形 七 转移加工 第四章数控铣床加工工艺 在某些数控铣床上 还有一种功能叫转移加工 1 跳转移加工指令G25 程序格式 G25 循环次数 跳转移加工结束程序段号 跳转移加工开始程序段号 第四章数控铣床加工工艺 注意 G25功能为执行跳转移加工后的下一段加工程序 即是跳转移加工结束程序段号的下一段 同时 在G25的程序段中 不得出现其它指令 例如 N10G25N0002000402N20G91x60y85F100N30 x90N40G00 x0y0N50M30 加工顺序 N10 N20 N30 N40 N20 N30 N40 N50 第四章数控铣床加工工艺 2 转移加工指令G26 程序格式 G26 循环次数 跳转移加工结束程序段号 跳转移加工开始程序段号 注意 G26功能与G25功能的区别之处在于 当转移加工执行完毕后 下一条程序段为G26程序段的下一段 第四章数控铣床加工工艺 例如 N10G26N0002000402N20G91x60y85F100N30 x90N40G00 x0y0N50M30 加工顺序 N10 N20 N30 N40 N50 八 M功能 第四章数控铣床加工工艺 注意 SINUMERIK840C系统规定在同一条程序段中 最多可以有4个M指令 九 进给速度F G94 设置进给速度mm min 默认值 G95 设置进给速度mm rev mm r 例如 N10G01x100y100F100LF刀具以100mm min速度进行直线进给 十 主轴转速S 以转 分为单位来设置S10001000转 分 rpm S200200转 分 rpm 第四节数控铣床的基本编程方法 一 数控铣床程序编制的基本模式 设置坐标刀具补偿进给开始 刀具切削轨迹 取消刀具补偿 退刀 抬刀 返回初始点 结束 第四章数控铣床加工工艺 目前 使用最多的数控铣床是三坐标 x y z 加工的立式数控铣床 其程序模式不管是平面轮廓零件 还是空间曲面零件 一般都由三部分组成 即 开始 加工 结束 而四坐标 五坐标的数控铣床 其程序模式也基本相同 只不过多了转轴坐标 A轴或B C轴 如图4 50所示 图4 50数控铣床程序编制的模式 开始部分 设置部分 加工部分 切削部分 结束部分 取消部分 第四章数控铣床加工工艺 1 开始部分 这部分程序大约是程序的前4 5条程序段 主要内容是 建立工件坐标系 这是每个程序必须有的内容 一般用G54 G59 G92指令在第一条程序段里建立 建立长度刀具补偿 在用多把刀具进行加工时 必须要建立长度刀具补偿 如果只用一把刀 可以建立长度刀具补偿也可以不建立长度刀具补偿 若不建立长度刀具补偿 在数控机床中刀具补偿设置中其刀具补偿值设为零即可 一般用D 指令在第二条程序段里建立 若用主块 则在第一条程序中建立 建立径向刀具补偿 在加工平面轮廓零件时 需要建立径向刀具补偿 一般用G41 G42指令 在第三或第四条程序段中建立 设定绝对或相对 增量 坐标 根据加工零件的需要 选择用绝对坐标还是相对 增量 坐标 用G90 G91指令在第一条程序段中设定 也可以根据需要在程序中随时设定 第四章数控铣床加工工艺 确定刀具在设置部分的运动路线 一般用G00指令平移至下刀点 第一条程序段 用G00或G01指令下刀至切削深度 第二 三条程序段 用G01指令开始切削 第四 五条程序段 设置切削用量和起动主轴 要设置转速和进给速度 才能起动主轴进行进给切削 用S F设定转速和进给速度 第二 三条程序段 用M03 M08指令起动主轴并开冷却液 第二 三条程序段 若用主块 则在第一条程序中建立 若是钻孔和去除余量程序 则没有 建立径向刀具补偿 的内容 此外 运动路线也会有所变化 第四章数控铣床加工工艺 2 加工部分 这部分主要是刀具的切削轨迹 是程序的主体部分 从程序的第五 六段 钻镗孔一般为第三段 到倒数的第四 五段 铣削时为G01 G02 G03指令和基点 节点的x y z坐标组成的进给轨迹 钻镗孔时为G81 G89指令和孔的x y z坐标组成孔加工的固定循环动作 这部分的主要工作量是基点 节点坐标的计算 简单的基点坐标可以手算 复杂的必须用计算机进行计算 第四章数控铣床加工工艺 3 结束部分 这部分的主要作用是要取消长度刀具补偿和半径刀具补偿 主轴停止 抬刀 关冷却液 其内容为 取消径向刀具补偿 在加工完毕后 要把径向刀具补偿的设置取消 以防止在后续加工时出现错误 用G40指令在倒数第三 四条