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第七章数控铣床与加工中心的程序编制第一节程序编制的基础加工范围铣床的加工范围很广 可以进行平面铣削 轮廓铣削 各种沟槽和成形面 如齿形 还可以进行分度工作 有时孔的钻 镗加工 也可在铣床或加工中心上进行 加工精密 复杂的平面类 曲面类零件 数控铣削加工的零件 平面轮廓曲面轮廓2 5坐标联动3 4 5坐标联动 手工编程 手工编程 自动编程 按主轴位置分 立式数控铣床 按主轴位置分 卧式数控铣床 卧式铣床上镗孔 加工中心 加工中心适用于复杂 工序多 精度要求较高 需用多种类型普通机床和繁多刀具 工装 经过多次装夹和调整才能完成加工的零件 其主要加工对象有以下四类 1 箱体类零件 如图所示 2 复杂曲面 3 盘 套 板类零件 如图所示 二数控铣削工艺 选择数控铣削部位与工序内容零件图工艺性分析 螺钉压板虎钳 3 毛坯的工艺性分析 立铣刀 球头铣刀 面 盘 铣刀 键槽铣刀 4走刀路线的确定 5 铣削刀具的选择 钻头 镗刀 成形铣刀 用刀齿分布在圆周表面的铣刀而进行铣削的方法叫做周铣 用刀齿分布在圆柱端面上的铣刀而进行铣削的方法叫做端铣 与周铣相比 端铣铣平面时较为有利生产率较高 所以铣削平面大多采用端铣 但是 周铣对加工各种形面的适应性较广 而有些形面 如成形面等则不能用端铣 6 铣削方式的选择 周铣铣削零件表面时 要正确选用铣削方式 7 切削用量的选择 1 背吃刀量ap 侧吃刀量ae 由工件表面粗糙度决定 书中225页 2 进给速度与每齿进给量 刀具齿数 旋转速度有关铣刀每齿进给量参见书中225页表7 1 3 切削速度参见书中225页表7 2 1 直线插补 三 数控铣床主要功能 2 圆弧插补 3 孔加工固定循环1 钻孔2 铰孔3 锪孔4 镗孔5 攻丝 4 刀具补偿1 刀具半径补偿 平面轮廓加工2 刀具长度补偿 设置刀具长度 5 镜像 旋转 缩放 平移 对加工程序的控制 简化程序编制 第二节编程的基本方法 二 数控铣床编程方法 坐标轴x y z编程时永远假定刀具相对工件运动绝对编程g90与相对编程g91 一 数控铣床 加工中心 的坐标系机床坐标系是机床本身所固有的坐标系 不能随意改变 坐标轴方向如图所示 工件坐标系工件坐标系是编程人员在编写程序时 在工件上建立的坐标系 三 基本编程指令1 坐标系指定方式 g92 g54 g59 指定工件坐标系 g92 g54 g591 g92指令设定工件坐标系 指令格式 g92x y z 2 用g54 g59选择工件坐标系 与起刀点位置无关 一旦设定 相应的程序中要标明g54 2 m指令m00 m01m02 m30m03m04m05m06 3 快速移动定位 g00 用g00快速点定位指令 命令刀具以点位控制方式 从刀具所在点以最快的速度移动到目标点 三轴联动时的程序格式 g00xyz 其中x y z轴也可单独移动或任意组合 由于是快速移动 所以只用于空程 不能用于切削 4 直线插补 g01 刀具按照该程序段中指定的速度作进给运动 用于加工直线轨迹 三轴联动的程序格式 g01x yz f x y z 为目标点坐标值 f 为进给速度 各轴实际进给速度是f在该轴投影分量 5 圆弧插补 g02 g03 圆弧插补指令可以自动加工圆弧曲线 g02为顺时针圆弧插补 g03为逆时针圆弧插补 说明 1 g17 g18 g19表示选择圆弧插补平面 分别表示选择在xoy zox yoz平面进行圆弧插补 2 x y z表示圆弧的终点坐标 其坐标值采用绝对坐标还是增量坐标 取决于g90或g91的状态 g91状态下终点坐标为相对圆弧起点的增量值 3 r为圆弧半径值 4 该组指令为模态指令 系统初始状态为g17状态 6 螺旋线插补 g17g02 g03xyzijkf g17g02 g03xyzrkf 7 刀具半径补偿 g40 g41 g42 例 精铣工件的外轮廓 最终轮廓形状正四边形 最终尺寸 长100mm 宽100mm 程序 下刀点 50 70 g01x50y50f300 x 50y50 x 50y 50 x70y 50 图一 起点 终点 25 图二 图三 起点 终点 加工时刀具上哪个位置与程序中坐标点相吻合 刀位点 26 1 半径补偿三个阶段 a 建立补偿b 补偿切削c 取消补偿 图四 起点 27 图五 2 指令 28 输入补偿值通常为半径值 图六 29 精铣工件外形 最终轮廓线oab 切深为3mm 刀具从起点运动至 25 0 建立刀具半径补偿 刀具从 0 20 运动至 0 45 取消刀具半径补偿 刀具半径为5mm 精铣图中轮廓外形oabcd 实线为轮廓线形状 切深为3mm 虚线为刀具中心轨迹 刀具半径为5mm 思考 应用刀具半径补偿功能 存入的偏移量一定始终都是刀具半径值吗 31 1 刀具的磨损量 刀具半径与输入补偿值之间的关系 2 粗 精加工对应的补偿值之间的关系 8 刀具长度补偿 g43 g44 g49 刀具长度补偿可以分为正向补偿和负向补偿 g43指令为正向刀补 g44指令为负向刀补 刀具长度补偿编程格式 1 g43z h 刀具正向补偿 2 g44z h 刀具负向补偿 3 g49指令是刀具长度补偿取消指令 当程序段中调用g49时 则g43和g44均从该程序段起被取消 h00也可以作为g43和g44的取消指令 9 暂停指令g04格式 g04x p 例如 g04x5 0 或g04p5000 10子程序调用编程时 为了简化程序的编制 当一个工件上有相同的加工内容时 常用调子程序的方法进行编程 调用子程序的程序叫做主程序 子程序的编号与一般程序基本相同 只是程序结束字为m99表示子程序结束 并返回到调用子程序的主程序中 调用子程序的编程格式m98p m99 p 式中 p 表示子程序调用情况 p后共有6 7 位数字 前3位为调用次数 省略时为调用一次 后四位为所调用的子程序号 例 如图所示 在一块平板上加工6个边长为10mm的等边三角形 每边的深度为 2mm 工件上表面为z向零点 其程序的编制就可以采用调用子程序的方式来实现 编程时不考虑刀具补偿 11比例及镜向功能 比例及镜像功能可使原编程尺寸按指定比例缩小或放大 也可让图形按指定规律产生镜像变换 g51为比例编程指令 g50为撤消比例编程指令 g50 g51均为模式g代码 1 各轴按相同比例编程例如 在图4中 p1 p4为原编程图形 p1 p4 为比例编程后的图形 p0为比例中心 各轴按相同比例编程 2 各轴以不同比例编程各个轴可以按不同比例来缩小或放大编程格式 g51x y z i j k g50 在以比例中心为基准的x y z 方向同一侧时 i j k 为正值 反之为负 当给定的比例系数为 1000时 可获得镜像加工功能 各轴以不同比例编程 再举一例来说明镜像功能的应用 见图 其中槽深为2mm 比例系数取为 1000或 1000 程序如下 10 旋转变换g68 g69格式 g68x y p r g69其中 x y 是由g17 g18或g19定义的旋转中心的坐标值 p r为旋转角度g68为坐标旋转功能 g69为取消坐标旋转功能 用坐标旋转功能完成半圆弧形状加工 11 固定循环数控加工中 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 可用包含g代码的一个程序段调用 从而简化编程工作 这种包含了典型动作循环的g代码称为循环指令 孔加工循环通常由下述几个动作构成 见图 x y轴定位 快速运动到r点 参考点 孔加工 在孔底的动作 退回到r点 参考点 或者快速返回到初始点 孔加工固定循环指令有g81 g73 g83 g76 g74 g84 g80g98 g99 g x y z r q p k f x y z为孔底坐标值r参考点r点的坐标值q g73 指定每次进给深度 是增量植 g76 主轴停止时指定刀尖做微量偏移的移动量p指定刀具在孔底的暂停时间f为切削进给速度k指定固定循环的次数 g98 g99 返回点位置 g98指令返回初始平面 g99指令返回r平面 快速钻孔 一次加工到孔底 1 g81 钻孔循环 定点钻孔 浅孔 g98 g99 g81x y z r f k g 81 x y z为孔底坐标值r参考点r点的坐标值f为切削进给速度k指定固定循环的次数 图g73高速深孔钻削循环 2 深孔钻循环高速深孔钻循环g73程序格式 g73x yz r q f 其中x y 孔在xy平面上的位置坐标z 孔底坐标 r 参考点r点的坐标值f 切削进给率 q 每次切削进给的切削深度 是增量值 排屑钻孔循环g83 3 g76 精镗循环g98 g99 g76x y z r p q f k g76 精镗 孔底准停定向 反向让刀 快退 x y z为孔底坐标值r参考点r点的坐标值q偏移量 表示主轴停止时 主轴先定位角度 刀尖做微量偏移的值 p指定刀具在孔底的暂停时间f为切削进给速度k指定固定循环的次数 4 g74 攻左旋螺纹 格式 x y z为孔底坐标值r参考点r点的坐标值p指定刀具在孔底的暂停时间f为螺纹螺距x转速k指定固定循环的次数 5 g84 攻右旋螺纹 例 如图所示 编辑孔的加工程序 数控铣床程序编制举例 加工零件如图所示 毛坯经预先加工 尺寸为100mm 100mm 25mm 图连接板 加工零件如图所示连接板 m10螺距为1 5 毛坯经预先加工尺寸为100mm 100mm 25mm 凹槽的铣削 见下图所示 用 8的键槽铣刀 沿双点画线加工距离工件上表面3mm深凹槽 第三节典型零件的程序编制 1 精铣凸轮零件如图所示 厚度为6 中心孔直径20mm 已做出 凸轮的加工数量为一件 编写其加工程序 凸轮零件图 二外形轮廓的铣削 编程坐标系 坐标与走刀路线 各点坐标计算为 a 18 856 36 667 b 28 284 10 00 c 28 284 10 d 18 856 36 667 图工件坐标系及走刀路线 加工零件如图所示 毛坯经预先加工 尺寸为100mm 100mm 25mm 图太极板 三 内轮廓的铣削加工零件如图所示 毛坯经预先加工 尺寸为100mm 100mm 25mm 图凹形板 综合实例 一 加工零件如图所示 毛坯经预先加工 尺寸为100mm 100mm 25mm 壳体 第四节加工中心的程序编制 图立式加工中心 加工中心的自动换刀装置1 要求换刀时间短 空间小 动作可靠 使用稳定 重复定位精度高 刀具识别准确等 2 刀库的功能和类型存储加工刀具和辅助工具圆盘式和链式3 换刀过程选刀与换刀 数控铣床 加工中心 宏程序 例 铣削椭圆槽 长半轴30mm 短半轴20mm