数控铣床的编程.doc

第五章 数控铣床的编程5.1数控铣床的编程基础1.教学目标1）了解数控铣床的主要功能2）了解数控铣床的工艺范围3）了解数控铣床的工艺装备4）数控铣削的工艺分析2.教学难点和重点重点：数控铣削的工装设备和工艺分析难点：铣削工艺分析3.教学方法和手段以多媒体为主，结合数控铣床工艺系统实物的面板现场变成输入，让学生建立感性认识，使学生把零件实物和加工程序结合理解。4.教学课时 2学时5.教学内容1）数控铣床的主要功能各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。a点位控制功能此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。b 连续轮廓控制功能此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。c 刀具半径补偿功能此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。d刀具长度补偿功能此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。e比例及镜像加工功能比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。f旋转功能该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。g子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。h 宏程序功能该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。2)数控铣床的工艺范围a平面类零件 b 直纹曲面类零件 c 立体曲面类零件3）数控铣床的工装主要是包括刀具和夹具，铣刀种类繁多，有立铣刀，盘铣刀，键槽铣刀等，夹具应结合安装工件的种类来具体确定。4）数控铣削的工艺分析a图纸尺寸的标注方法是否方便编程b零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证c内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小d零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大e零件图中各加工面的凹圆弧(R与r)是否过于零乱，是否可以统一f零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性g分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形？哪些部位最容易变形？h确定零件的加工路线i切削用量选择，主要是切削深度，进给量和主轴转速的确定。5.2数控铣床编程的基本方法1.教学目标了解铣床中各种常用的G代码和M代码2.教学方法和手段多媒体为主，板书为辅，通过在铣床上现场编程，使学生把理论和实际编程结合起来，促进学生的学习的兴趣。3.教学难点和重点难点：每个指令参数的意义重点：指令参数的意义4.教学课时 4课时5.教学内容1）了解数控铣床常用的G代码和M代码2）详细介绍工件坐标系设定指令G92书写格式：G92 X_ Y_ Z_，G92指令是规定工件坐标系坐标原点的指令，工件坐标系坐标原点又称为程序零点，坐标值x、y、z为刀具刀位点在工件坐标系中(相对于程序零点)的初始位置。执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动。3）选择机床坐标系G53编程格式：G53 G90 X Y Z ；G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。4)选择工件坐标系指令G54G59书写格式：G54 G90 G00 (G01) X Y Z (F)。该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。16号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。5）自动返回参考点指令G28格式：G28 X_ Y_ ：或G28 Z_ X_ ；或G28 Y_ Z_ ；其中X、Y、Z为中间点位置坐标，指令执行后，所有的受控轴都将快速定位到中间点,然后再从中间点到参考点。G28指令一般用于自动换刀，所以使用G28指令时，应取消刀具的补偿功能。6）从参考点自动返回G29格式 G29 X_ Y_；或G29 Z_ X_ ；或G29 Y_ Z_；这条指令一般紧跟在G28指令后使用，指令中的X、Y、Z坐标值是执行完G29后，刀具应到达的坐标点。它的动作顺序是从参考点快速到达G28指令的中间点，再从中间点移动到G29指令的点定位，其动作与G00动作相同。7）返回第二参考点指令G30格式 G30 X_ Y_；或G30 Z_ X_ ；或G30 Y_ Z_；G30为第二参考点返回，该功能与G28指令相似。不同之处是刀具自动返回第二参考点，而第二参考点的位置是由参数来设定的，G30指令必须在执行返回第一参考点后才有效。8）参考点返回检查G27格式：G27 X_ Y_ ：执行G27指令后，返回各轴参考点指示灯分别点亮。当使用刀具补偿功能时，指示灯是不亮的，所以在取消刀具补偿功能后，才能使用G27指令。9) 主轴转速功能S格式：M03 S600 主轴以600r/min的速度正转。10) 进给功能F进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方式，有每分钟进给和每转进给速度两种。11）刀具功能T刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的四位数字组成。格式：T XX XX说明：前两位不表示刀具序号，后面两位表示刀具补偿号12）刀具半径补偿功能G40G41G42G40，G41，G42 是有关刀具半径补偿功能的刀具半径补偿指令，格式如下：G17 G41(或G42) G00(或G01) X Y D或G18 G41(或G42) G00(或G01) X Z D或G19 G41(或G42) G00(或G01) Y Z D； G40G41是相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补，G42是相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补。左右刀具补偿示意图如下： 13)刀具长度补偿指令G43G44G49G43 为正补偿，即将Z坐标尺寸字与H代码中长度补偿的量相加，按其结果进行Z轴运动。G44 为负补偿，即将Z坐标尺寸字与H中长度补偿的量相减，按其结果进行Z轴运动。G49为撤消补偿。编程格式为：G01 G43/G44 Z H / 建立补偿程序段 / 切削加工程序段G49 / 补偿撤消程序段补偿长度的示意图如下：14）坐标旋转功能G68G69a.编程格式：G68 X Y R . G69 式中： X、Y旋转中心的坐标值(可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定)。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。 R-旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。b. 坐标系旋转功能与刀具半径补偿功能的关系如下图所示。15）子程序调用和返回指令M98M99子程序的编程格式OM99；在子程序的开头编制子程序号，在子程序的结尾用M99指令。子程序的调用格式98P P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。M99为子程序返回指令16）比例功能G50G51格式： G51 X Y Z P M98 P G50 G51 ：建立缩放G50 ：取消缩放X、Y、Z ：缩放中心的坐标值P：缩放系数5.3数控铣床编程举例例题1毛坯为1206010板材，5深的外轮廓已粗加工过，周边留2余量，要求加工出如下图所示的外轮廓及20的孔。工件材料为铝。根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线1）以底面为定位基准，两侧用压板压紧，固定于铣床工作台上2）工步顺序 钻孔20。 按OABCDEFG线路铣削轮廓。2选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。3选择刀具现采用20的钻头，定义为T02,5的平底立铣刀，定义为T01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。4确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。5确定工件坐标系和对刀点在XOY平面内确定以0点为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系，如图3-24所示。采用手动对刀方法把0点作为对刀点。6编写程序按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：1） 加工20孔程序(手工安装好20钻头)%1337N0010 G92 X5 Y5 Z5 ；设置对刀点N0020 G91 ；相对坐标编程N0030 G17 G00 X40 Y30 ；在XOY平面内加工N0040 G98 G81 X40 Y30 Z-5 R15 F150 ；钻孔循环N0050 G00 X5 Y5 Z50N0060 M05N0070 M02 2）铣轮廓程序(手工安装好5立铣刀,不考虑刀具长度补偿)%1338N0010 G92 X5 Y5 Z50N0020 G90 G41 G00 X-20 Y-10 Z-5 D01N0030 G01 X5 Y-10 F150N0040 G01 Y35 F150N0050 G91N0060 G01 X10 Y10 F150 N0070 G01 X11.8 Y0N0080 G02 X30.5 Y-5 R20N0090 G03 X17.3 Y-10 R20N0100 G01 X10.4 Y0N0110 G03 X0 Y-25N0120 G01 X-90 Y0N0130 G90 G00 X5 Y5 Z10N0140 G40N0150 M05N0160 M30例题2下面的零件图中，圆心在O点，它在机床坐标系中的坐标为(X0,Y0)，在半径为r的圆周上均匀地钻几个等分孔，起始角度为，孔数为n。以零件上表面为Z向零点。使用以下保持型变量：#502：半径r；#503：起始角度；#504：孔数n，当n0时，按逆时针方向加工，当n0时，按顺时针方向加工；#505：孔底Z坐标值；#506：R平面Z坐标值；#507：F进给量。 使用以下变量进行操作运算：#100：表示第i步钻第i孔的记数器；#101：记数器的最终值(为n的绝对值)；#102：第i个孔的角度位置i的值；#103：第i个孔的X坐标值；#104：第i个孔的Y坐标值；用用户宏程序编制的钻孔子程序如下：O9010N110 G65 H01 P#100 Q0 ; /#100 = 0N120 G65 H22 P#101 Q#504; /#101 = #504N130 G65 H04 P#102 Q#100 R360;/#102 = #100 360oN140 G65 H05 P#102 Q#102 R#504; /#102 = #102 / #504N150 G65 H02 P#102 Q#503 R#102; /#102 = #503 #102当前孔角度位置i = (360oi) / nN160 G65 H32 P#103 Q#502 R#102 ;/#103 = #502 COS(#102)当前孔的 X坐标N170 G65 H31 P#104 Q#502 R#102; /#104 = #502 SIN(#102) 当前孔的Y坐标N180 G90 G00 X#103 Y#104; /定位到当前孔（返回开始平面）N190 G00 Z#506; /快速进到R平面N200 G01 Z#505 F#507; /加工当前孔N210 G00 Z#506; /快速退到R平面N220 G65 H02 P#100 Q#100 R1; /#100 = #100 1孔计数N230 G65 H84 P-130 Q#100 R#101; /当#100 #101时，向上返回到130程序段N240 M99; /子程序结束 调用上述子程序的主程序如下：O0010N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z20;/进入加工坐标系N20 M98 P9010; /调用钻孔子程序，加工圆周等分孔N30 Z20; /抬刀N40 G00 G90 X0 Y0; /返回加工坐标系零点N50 M30; 程序结束例题3凸轮零件的外形轮廓如图所示，厚度为6mm。用直径12的立铣刀加工。手工编制零件程序。在编制程序之前要计算每一圆弧的起点坐标和终点坐标值，有了坐标值方能正式编程。计算过程此处不再赘述，算得的基点坐标分别为 F(18.856,36.667)，E(28.284，10.000)。D(28.284，-10.000)，C(18.856，-36.667)。O0003定义零件程序号0-9999 N01 G92 XO YO Z35建立工件坐标系(坐标参数由对刀点确定) N02 G90 G42 D101 G00 X60 Y50快速由对刀点移动到了点S上方(60，50，35)建立刀补 N03 G01 Z-7.0 M03 F500 S600到点S(60，50，-7) N04 G01 X0 Y50 F200由点S到点A(0，50，-7) N05 G03 Y-50 J-50加工圆弧AB N06 G03 X18.856 Y-36.667 R20.0加工圆弧BC N07 G01 X28.284 Y-lO.0加工直线CD N08 G03 X28.284 YIO.0 R30.0加工圆弧DE N09 G01 X18.856 Y36.667加工直线EF NIO G03 X0 Y50 R20加工圆弧FA N11 G01 X-lO到点G(-10，50，-7) N12 G01 Z35.0 F500到G点上方(-10，50，35) N13 G40 XO YO取消刀补 N14 M05回到对刀点 N15 M30程序结束例题4某零件的外形轮廓如图所示，要求用直径10的立铣刀精铣外形轮廓。手工编制零件程序。安全面高度50MM 加工工艺路线为：进刀 /退刀方式;离开工件，直接/圆弧引入切向进刀，直线退刀。工艺路线：走刀路线如图所示。零件外形轮廓 (厚20，程序原点位于表面) 。加工程序为O0004铣削外形轮廓零件 N05 G54 G90 G0 X0.Y0.建立工件坐标系,并快速运动到程序原点上方 N10 Z50.；快速运动到安全面高度 N20 X5. Y-40. S500 M03；刀具移动工件外,启动主轴,刀具仍在安全面高度 N20 Z5. M08 N30 G01 Z-21.F20.；G01下刀，伸出底面1 N40 G42 D01 Y-30.F100.刀具半径右补偿，运动到Y-30的位置 N50 G2 X-40. Y-20. I10. J0.；顺时针圆弧插补 N60 G01 X20.；N70 G3 X40. Y0. I0. J20.；逆时针圆弧插补 N80 X-6.195 Y39.517 I-40. J0；逆时针圆弧插补 N90 GI X-40. Y20.；N110 Y-30.；直线退刀 N120 G40 Y-40.；取消刀具半径补偿，退刀至Y-40 N130 G0 Z50.；抬刀至安全面高度 N140 X0. Y0.；回程序原点上方 N150 M30；程序结束并返回例题5以子程序来编写下图的加工程序。工艺过程为：(1)先12立铣刀(或键槽铣刀)。(2)粗加工选刀具半径补偿D01(R=8)，半精加工先刀具半径补偿D02(R=6.5)，精加工选D01(R=6)。这样可以用同一把刀具不同刀具补偿值，用相同的子程序来实现各种加工。加工程序为：O0050 N001 G92 X-40 Y-40 Z50 N002 G90 N003 M03 S530 N004 G00 Z-5.5 N005 G17 G41 G00 X-15 Y60 DO1 NOO6 M98 P0052 L3 F200粗加工R30圆弧 N007 G00 X-12 N008 Y110 N009 X85 N010 M98 P0053 L3 F200粗加工R25圆弧 N011 G00 Y80 N012 X100 N013 Y10 NO14 G02 X100 Y0 R10粗加工凸R25圆孤 N015 G40 G00 Y-20 NO16 X-20 N017 G42 D02 G00 Y5设置刀具半径右补偿,取02号刀 NO18 M98 P0051 L1 F200粗加工轮廓 NO19 G40 G00 X-40 Y-40取消刀具补偿N020 G42 D01 G00 X-10 Y5设置刀具半径补偿,取01号刀 N021 M98 PO401 L1 F120粗加工轮廓 N022 G40 GO0 X-40 Y-40取消刀具补偿 NO23 GO0 Z50 N024 M05 N025 M02 O0051粗加工R30圆弧子程序 N401 G01 X80 N402 G03 X105 Y30 B25 N403 G01 Y40 N404 G02 X80 Y65 R25 N405 G01 X35 N406 G02 X5 Y35 R30 N407 G01 Y0 N408 M99 O0052粗加工R25圆弧子程序 N601 G91 G01 X15 N502 G03 G30 Y30 R30 N503 G00 Y 10 N504 X-45 N505 Y-50 N506 G90 N507 M99 O0053粗加工R25圆弧子程序 N601 G91 G00 Y-10 N602 G01 Y-10 N603 G03 X25 Y-25 R25 N604 GOO X10 N605 Y35 N606 X-35 N607 G90 N608 M99 例题6毛坯为707018板材，六面已粗加工过，要求数控铣出如下图所示的槽，工件材料为45钢。 1根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线1）以已加工过的底面为定位基准，用通用台虎钳夹紧工件前后两侧面，台虎钳固定于铣床工作台上。2）工步顺序 铣刀先走两个圆轨迹，再用左刀具半径补偿加工5050四角倒圆的正方形。 每次切深为2，分二次加工完。2选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型