数控铣床编程与加工-实训指导书

数控铣床编程与加工数控铣床编程与加工 实训指导书实训指导书 西京学院机电系数控中心西京学院机电系数控中心 实训一实训一 数控铣床的基本操作数控铣床的基本操作 一 实训目的与要求一 实训目的与要求 了解数控铣床基本操作 学习 HNC 21M 数控系统的基本操作 二 实训仪器与设备二 实训仪器与设备 配 HNC 21M 数控系统的 ZJK7532A 3 4 数控铣床 材料 硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12 的立铣刀 三 相关知识概述三 相关知识概述 1 数控机床的组成 数控机床由计算机数控系统和机床本体两部分组成 计算机数控系统主要包括输入 输 出设备 CNC 装置 伺服单元 驱动装置和可编程控制器 PLC 等 2 ZJK7532A 3 4 数控铣床的操作 1 HNC 21M 数控系统的操作面板如图所示 2 HNC 21M 数控系统的软件操作界面 3 HNC 21M 数控系统的功能菜单结构 3 机床坐标系 工件坐标系的定义及各坐标轴方向的判定 4 数控铣床的基本对刀 四 实训的内容四 实训的内容 1 现场了解数控机床的组成及功能 2 接通电源 启动系统 进行手动 回零 点动 步进 操作 3 用 MDI 功能控制机床运行 程序指令 G91G00X 10Y 10Z10 观察程序轨迹及 机床坐标变化 4 在数控铣床中输入以下程序 进行程序效验 0001 N1 G54G90G40G49G80 N2 T01M06 N3 M03S800 N4 G00X0Y0 N5 Z10 N6 G01Z 5F100 N7 X50F200 N8 Y50 N9 X 50 N10 Y 50 N11 X50 N12 Y0 N13 X0 N14 G00Z100 N15 M05 N16 M30 5 现场演示数控铣床的对刀的基本步骤 五 实训总结五 实训总结 数控机床具有加工精度高 能作直线和圆弧插补以及在加工过程中能进行多轴联动等 功能特点 数控铣床主要用于壳体类零件的加工 能自动完成球面 抛物面 椭球面等各 种曲面的加工 并能进行铣槽 钻孔 扩孔 铰孔 镗孔等工作 六 实训报告六 实训报告 1 数控机床 由哪几部分组成 2 为什么每次启动系统后要进行回零 3 绘出运行程序的走刀轨迹 并标出轨迹各段所对应的程序号 4 采用 12 的立铣刀分别对工件两侧面 在机床坐标系显示值分别为 X 207 033 Y 100 89 求工件原点的坐标值 图示为刀具的运动方向 实训二实训二 铣削加工 利用子程序编程及加工铣削加工 利用子程序编程及加工 一 实训目的与要求一 实训目的与要求 了解数控铣床加工程序的基本结构 掌握 HNC 21M 数控系统编程指令 格式以及子程序的编程技巧 二 实训仪器与设备二 实训仪器与设备 配 HNC 21M 数控系统的 ZJK7532A 3 4 数控铣床 材料 硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12 的立铣刀 三 相关知识概述三 相关知识概述 不同的数控系统的程序格式一般都有差异 但程序的结构基本相同 一个完整的程序 由程序名 程序的内容 程序段 和程序结束三部分组成 零件程序的结构组成如下所示 XXXX 程序名 程序段 M30 程序结束 当程序中含有某些固定顺序或重复出现的区域时 这些固定顺序或重复出现的区域可 以作为子程序存入存储器以简化程序 子程序与主程序的区别是 子程序结束时代码用 M99 而不用 M30 或 M02 子程序不能单独运行 调用子程序的格式 M98 P L 四 实训的内容四 实训的内容 HNC 21M 数控系统编程指令格式 编制出如图所示零件的加工程序 根据上述加工零件 制定加工工艺 1 工艺分析 技术要求 通过调用子程序循环加工 加工工艺的确定 装夹定位的确定 采用机用虎钳装夹 工艺路线的确定 先行 切粗铣槽单边留 0 5MM 余量再环切精加工槽 加工刀具的确定 12 的立铣刀两把 刀具的加工路线先行切粗加工槽再环切精加工槽 切削用量 粗加工刀具 12 主轴转速 800r min 进给速度 200mm min 精加工刀具 12 主轴转速 800r min 进给速度 150mm min 2 数学计算 3 程序编辑 子程序 1011 G91X87F200 Y10 X 87 Y10 M99 主程序 0002 G54G90G40G49G80 M03S800 G00X 43 5Y 33 5 Z10 G01Z 5F100 M98P1011L3 G01X87F200 Y7 X 87 G90G00Z10 X0Y 30 G01Z 5F150 G41D01X 10 G03X0Y 40R10 G01X40 Y40 X 50 Y 40 X0 G03X10Y 30R10 G01G40X0 G00Z100 M30 在 HNC 21M 数控系统中输入程序进行效验并进行加工 五 实训总结五 实训总结 数控铣床常常会用到平面铣削循环 这种循环主要用于平面 凸曲面的加工 常用的 刀具有面铣刀 端铣刀 球头铣刀 对加工路径有重复的情况 采用子程序编程就非常方 便 六 实训报告六 实训报告 1 零件加工设备的概述 系统名称 机床型号 2 零件加工过程的概述 零件图 刀具轨迹 加工程序 3 调用子程序的格式 实训三实训三 铣削加工 利用刀具半径补偿功能编程及加工铣削加工 利用刀具半径补偿功能编程及加工 一 实训目的与要求一 实训目的与要求 学习数控加工编程中的数值计算方法 学习数控加工编程中刀具半径补偿功能 二 实训仪器与设备二 实训仪器与设备 配 HNC 21M 数控系统的 ZJK7532A 3 4 数控铣床 材料 硬铝 尺寸 140X100X30 刀具 12 的立铣刀 三 相关知识概述三 相关知识概述 在进行零件轮廓加工时 刀具中心轨迹相对于零件轮廓应让开一个刀具半径的距离 即刀具半径偏置或刀具半径补偿 根据零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数 数控 系统能自动完成刀具半径补偿功能 G40 G41 G42 为刀具半径补偿指令 格式 X Y Z D G G G 17 18 19 42 41 40 G G G G G 00 01 说明 G40 取消刀具半径补偿 G41 左刀补 在刀具前进方向左侧补偿 如图 a G42 右刀补 在刀具前进方向右侧补偿 如图 b X Y Z G00 G01 的参数 即刀补建立或取消的终点 注 投影到补偿平面上的 刀具轨迹受到补偿 D G41 G42 的参数 即刀补号码 它代表了刀补表中对应的半径补偿值 G40 G41 G42 都是模态代码 可相互注销 注意 注意 1 刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行 2 刀具半径补偿的建立与取消只能用 G00 或 G01 指令 不得是 G02 或 G03 在前进方向 右侧补偿 补偿量 刀具旋 转方向 刀 具 前 进 方 向 补偿量 刀具旋 转方向 刀 具 前 进 方 向 b a 图示 刀具补偿方向 a 左刀补 b 右刀补 在前进方向 右侧补偿 四 实训的内容四 实训的内容 HNC 21M 数控系统编程指令格式 编制出如图所示零件的加工程序 根据上述加工零件 制定加工工艺 1 工艺分析 技术要求 利用刀具半径补偿功能完成一次零件的精加工 加工工艺的确定 加工刀具 直径 12 的立铣刀 切削用量 参照 工艺手册 有关资料选择主轴转速 600rpm 进给速度 200mm min 工艺路线 工艺路线如图的箭头所示 装夹定位的确定 采用机用虎钳装夹装 2 加工程序的编制 1 确定工件坐标系 选择凸轮大圆的圆心为工件坐标系X Y轴零点 工件表面为Z轴零点 建立工件坐 标系 2 数学处理 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 A 18 856 36 667 B 28 284 10 000 3 零件程序编制 根据算得的基点和设定的工件坐标系 编制零件程序 参考程序 2000 N01 G54 G90 G40 G49 G80 N02 M03 S600 N03 G00 X10 Y60 N04 G00 Z10 N05 G01 Z 5 F200 N06 G01 G42 D01 Y50 F200 N07 G03 Y 50 J 50 N08 G03 X18 856 Y 36 667 R20 0 N09 G01 X28 284 Y 10 0 N10 G03 X28 284 Y10 0 R30 0 N11 G01 X18 856 Y36 667 N12 G03 X0 Y50 R20 N13 G01 X 10 N14 G01 G40 Y60 N15 G00 Z100 N16 M05 N17 M30 在 HNC 21M 数控系统中输入程序进行效验并进行加工 五 实训总结五 实训总结 数控一般具有刀具半径补偿功能 根据零件轮廓编制的程序和预先存放在数控系统内 存中的刀具偏置参数 数控系统自动的计算刀具中心轨迹 并控制刀具进行加工 如没有 刀具半径补偿功能 刀具因更换或重磨而改变刀具等原因造成刀具中心偏移量时 都要按 刀具中心轨迹重新编制加工程序 这将极其繁琐 并且影响生产的正常运行 上述程序中 D01 为数控系统的内存地址 在运行程序进行加工之前 将刀具中心偏 移量输入内存地址 D01 中 如果偏移量改变 则要将偏移量新值输入 六 实训报告六 实训报告 1 零件加工设备的概述 系统名称 机床型号 2 零件加工过程的概述 零件图 刀具轨迹 加工程序 3 刀具半径补偿功能指令有几种 其含义是什么 实训四实训四 铣削加工 利用孔的固定循环功能编程及加工铣削加工 利用孔的固定循环功能编程及加工 一 实训目的与要求一 实训目的与要求 掌握 HNC 21M 数控系统中孔循环的各种指令格式以及加工孔的动作 二 实训仪器与设备二 实训仪器与设备 配 HNC 21M 数控系统的 ZJK7532A 3 4 数控铣床 材料 硬铝 尺寸 250X160X30 刀具 2 5 中心钻 19 8 钻头 18 钻头 20H7 镗刀 三 相关知识概述三 相关知识概述 数控加工中 某些加工动作循环已经典型化 例如 钻孔 镗孔的动作是孔位平面定 位 快速引进 工作进给 快速退回等 这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序 存储在内存中 可用称为固定循环的一个 G 代码程序段调用 从而简化编程工作 孔加工固定循环指令有 G73 G74 G76 G80 G89 通常由下述 6 个动作构成 1 X Y 轴定位 2 定位到 R 点 定位方式取决于上次是 G00 还是 G01 3 孔加工 4 在孔底的动作 5 退回到 R 点 参考点 6 快速返回到初始点 固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标 G90 和相对坐标 G91 表示 如图所示 其 中图 a 是采用 G90 的表示 图 b 是采用 G91 的表示 固定循环的程序格式包括数据形式 返回点平面 孔加工方式 孔位置数据 孔加工 数据和循环次数 数据形式 G90 或 G91 在程序开始时就已指定 因此 在固定循环程序 格式中可不注出 固定循环的程序格式如下 G X Y Z R Q P I J K F L 动作 1 动作 2 初始点 R点 动作 3 动作 5 动作 4 动作 6 R点 Z 点 R Z Z 0 R点 R Z Z 点 图示 固定循环动作 实线 切削进给 虚线 快速进给 图示 固定循环的数据形式 a b 说明 G98 返回初始平面 G99 返回 R 点平面 G 固定循环代码 G73 G74 G76 和 G81 G89 之一 X Y 加工起点到孔位的距离 G91 或孔位坐标 G90 R 初始点到 R 点的距离 G91 或 R 点的坐标 G90 Z R 点到孔底的距离 G91 或孔底坐标 G90 Q 每次进给深度 G73 G83 I J 刀具在轴反向位移增量 G76 G87 P 刀具在孔底的暂停时间 F 切削进给速度 L 固定循环的次数 G73 G74 G76 和 G81 G89 Z R P F Q I J K 是模态指令 G80 G01 G03 等代码可以取消固定循环 四 实训的内容四 实训的内容 HNC 21M 数控系统编程指令格式 编制出如图所示零件的加工程序 根据上述加工零件 制定加工工艺 1 工艺分析 技术要求 毛坯四周 底面 顶面已预先加工 加工工艺的确定 装夹定位的确定 采用机用虎钳装夹 工艺路线的确定 粗加 工半精加工 精加工 加工刀具的确定 2 5 中心钻 18 钻头 19 8 钻头 20H7 镗刀 切削用量 2 5 中心钻 主轴转速 1500r min 进给速度 200mm min 18 中心钻 主轴转速 1000r min 进给速度 200mm min 19 8 钻头 主轴转速 1000r min 进给速度 200mm min 20H7 镗刀 主轴转速 300r min 进给速度 50mm min 2 数学计算 3 程序编辑 主程序 0003 N01 T01M06 2 5 中心钻 N02 G54G90G40G49G80 N03 M03S1500 N04 G00X50Y50 N05 G43H01Z50 N06 M08 N07 G99G81R5Z 4 5F200 N08 M98P1011 N09 M09 N10 G49G00Z100 N11 T02M06 18 钻头 N12 M03S1000 N13 G00X50Y50 N14 G43H02Z50 N15 M08 N16 G99G83R5Q 5K3Z 35F200 N17 M98P1011 N18 M09 N19 G49G00Z100 N20 T03M06 19 8 钻头 N21 M03S1000 N22 G00X50Y50 N23 G43H03Z50 N24 M08 N25 G99G81R5Z 35F200 N26 M98P1012 N26 M09 N27 G49G00Z100 N28 T04M06 20H7 镗刀 N29 M03S300 N30 G00X50Y50 N31 G43H04Z50 N32 M08 N33 G99G86R5Z 32F50 N34 M98P1012 N35 M09 N36 G49G00Z100 N37 M30 子程序 子程序 1011 X100Y50 X150 X200 Y110 X150 X100 X50 M99 1012 X200Y110 M99 五 实训总结五 实训总结 该程序用到高速深孔加工循环指令 应使 Z 轴进行间隙性进给 以便深孔加工时容易排屑 六 实训报告六 实训报告 1 零件加工设备的概述 系统名称 机床型号 2 零件加工过程的概述 零件图 工艺路线 加工程序 3 孔加工循环指令有几种 其含义分别是什么 实训五实训五 铣削加工 利用宏指令编程铣削加工 利用宏指令编程 一 实训目的与要求一 实训目的与要求 掌握 HNC 21M 数控系统中宏指令的编程技巧 了解宏程序的应用范围 二 实训仪器与设备二 实训仪器与设备 配 HNC 21M 数控系统的 ZJK7532A 3 4 数控铣床 材料 硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12 的立铣刀 三 相关知识概述三 相关知识概述 在程序编制中 宏程序是含有变量的程序 因为它允许使用变量 运算以及条件功能 则使程序编制更加合理 此外 宏程序还提供了循环语句 分支语句和子程序调用语句 有利于编制各种复杂的零件加工程序 减少乃至免除了手工编程时繁琐的数值计算 还可 以简化程序 1 条件判断语句 IF ELSE ENDIF 格式 IF 条件表达式 ELSE ENDIF 2 循环语句 WHILE ENDW 格式 WHILE 条件表达式 ENDW 四 实训的内容四 实训的内容 HNC 21M 数控系统编程指令格式 编制出如图所示零件的加工程序 根据上述加工零件 制定加工工艺 1 工艺分析 技术要求 通过调用子程序循环加工 1 工艺分析 技术要求 毛坯四周 底面 顶面已预先加工 加工工艺的确定 装夹定位的确定 采用机用虎钳装夹 工艺路线的确定 粗加 工半精加工 精加工 加工刀具的确定 12 立铣刀 切削用量 主轴转速 800r min 进给速度 200mm min 工艺路线 刀具路线如图的箭头所示 2 数学计算 3 程序编辑 1 用自变量的自加功能实现循环铣外轮廓 0001 10 100 11 50 12 20 13 10 14 80 15 150 101 12 粗加工 102 6 5 半精加工 103 6 精加工 G54G90G40G49G80 M03S800 0 0 G00X 13 Y 13 Z 12 WHILE 0LT3 G01G42X 0 Y 13 F 15D 0 101 G01 Y 11 X 10 Y 0 X 13 G01G40 Y 13 0 0 1 ENDW G00Z100 M30 2 利用宏指令加工椭圆 0002 20 100 2 长半轴 21 50 2 短半轴 22 2 PI 23 5 24 200 G54G90G40G49G80 M03S800 G00X60Y 10 Z 23 10 G01Z 23 F 24 X 20 Y 0 10 0 WHILE 10LE 22 G01X 20 COS 10 Y 218SIN 10 10 10 PI 12 ENDW Y10 G00Z100 M30 五 实训总结五 实训总结 宏程序指令抛物线 椭圆 双曲线等没有插补指令的曲线的编程 适合图形一样 只 是尺寸不同的系列零件的编程 适合工艺路线一样 只是位置数据不同的系列零件的编程 运用宏程序可大大地简化编程 扩展数控铣床应用范围 六 实训报告六 实训报告 1 零件加工设备的概述 系统名称 机床型号 2 零件加工过程的概述 零件图 工艺路线 加工程序 3 分析宏程序的适用范围 实训六实训六 铣削加工 典型零件编程与加工铣削加工 典型零件编程与加工 一 实训目的与要求一 实训目的与要求 通过典型零件编程与加工 进一步熟悉和掌握 HNC 21M 数控系统常用指令的编程与加 工工艺 加深对数控铣床工作原理的了解 二 实训仪器与设备二 实训仪器与设备 配 HNC 21M 数控系统的 ZJK7532A 3 4 数控铣床 材料 硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12 的立铣刀 2 5 中心钻 10 钻头 11 8 钻头 12H7 铰刀 三 相关知识概述三 相关知识概述 数控铣床的主要加工对象为平面类零件 箱体类零件和曲面类零件 还能进行数控 钻 镗 锪 铰及攻螺纹等孔加工操作 由于数控铣床没有刀库 不具有自动换刀功能 所以其加工程序的编制比较简单 通常数值计算量不大的平面轮廓加工程序或孔加工程 序可直接通过手工编程完成 四 实训的内容四 实训的内容 HNC 21M 数控系统编程指令格式 编制出如图所示零件的加工程序 根据上述加工零件 制定加工工艺 1 工艺分析 技术要求 毛坯四周 底面 顶面已预先加工 加工工艺的确定 装夹定位的确定 采用机用虎钳装夹 工艺路线的确定 粗加 工半精加工 精加工 加工刀具的确定 12 立铣刀 2 5 中心钻 10 钻头 11 8 钻头 12H7 铰刀 切削用量 12 立铣刀 主轴转速 800r min 进给速度 200mm min 2 5 中心钻 主轴转速 1500r min 进给速度 200mm min 10 钻头 主轴转速 1000r min 进给速度 200mm min 11 8 钻头 主轴转速 1000r min 进给速度 200mm min 12H7 铰刀 主轴转速 300r min 进给速度 50mm min 2 数学计算 B 点的坐标 34 293 7 A 点的坐标 32 625 12 675 3 程序编辑 0001 T01M06 12 立铣刀 G54G90G40G49 M03S1000 G0X 65Y60 G43H01Z10 M08 G01Z 3F300 Y 40 49 X 55 Y40 49 X 45 Y 40 49 X 40 49 Y 36 X 24 Y 30 X 40 49 Y30 X 24 Y36 X 40 49 Y40 49 X60 Y 40 49 X50 Y40 49 X44 Y 40 49 X40 49 Y 36 X24 Y 30 X40 49 Y30 X24 Y36 X40 49 Y40 49 G0Z10 X40 49Y 40 49 G01Z 3F100 X 4