数控铣床程序编制及操作

1、第四章数控铣床程序编制及操作第10次授课教案授课计划教师姓名王斌武授课形式讲授授课时数2授课课次第10次课授课班级授课章节 及教学内容第四章数控铣削加工技术 第一节数控铣床简介分类与结构特点、数控铣床的主要功能、主要加工对象 第二节 数控铣削的加工工艺与工装1选择并确定数控铣削的加工部位及内容、加工信息的读取及工 艺性分析、毛坯的选择、加工表面的加工方案、制订工艺路线、 数控铣削工序设计、对刀点和换刀点的选择、数控刀具系统、夹 具、回转工作台和数控分度头、量具。本课次教学内 容重点、难点与 要求内容重点：制订工艺路线、数控铣削工序设计、对刀点和换刀 点的选择。内容难点：数控铣削工艺路线的制订、

2、数控铣削工序设计。教学要求：了解数控铣削工艺路线的制订，理解数控铣削工序 设计，掌握对刀点和换刀点的选择， 般熟悉数控刀具系统、夹 具、回转工作台和数控分度头、量具的运用。使用教室及教具多媒体教室课外作业42、3、4、7、8备注该内容米用讲练结合式、讨论启发式等教学方法。第10次课授课提纲第四章数控铳削加工技术第一节数控铳床简介一、分类与结构特点（一）按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类数控铳床可分为数控立式铳床、数控卧式铳床和数控龙门铳床等。 i.数控立式铳床如图4-1所示。2.数控卧式铳床 如图4-2所示。3.数控龙门铳床 对于大尺寸的数控铳床,一般采用对称的双立柱结构，保证机床的整体

3、刚性和强度，即数控龙门铣床，有工作台移动和龙门架移动两种形式。它适用于加工飞机整体结构件零件、大型箱体 零件和大型模具等，如图 4-3 所示。二）按数控系统的功能分类 数控铣床可为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速铣削数控铣床等。1经济型数控铣床2全功能数控铣床 采用半闭环控制或闭环控制，数控系统功能丰富，一般可以实现4 坐标以上联动，加工适应性强，应用最广泛。3高速铣削数控铣床 高速铣削是数控加工的一个发展方向，技术已经比较成熟，已逐渐得到广泛的应用。二、数控铣床的主要功能不同档次的数控铣床的功能有较大的差别，但都应具备以下主要功能。1铣削加工 数控铣床一般应具有三坐标以上联动功能，能够进

4、行直线插补和圆弧插补，自动控制旋转的 铣刀相对于工件运动进行铣削加工，如图 4-4 所示。坐标联动轴数越多，对工件的装夹要求就越 低，加工工艺范围越大。2孔及螺纹加工 可以采用定尺寸孔加工刀具进行钻、扩、铰、锪、镗削等加工，也可以采用铣刀铣削不同尺 寸的孔，如图 4-5 所示。3刀具补偿功能 一般包括刀具半径补偿功能和刀具长度补偿功能。4公制、英制单位转换可以根据图纸的标注选择公制单位（ mm和英制单位（inch ）进行程序编制，以适应不同企 业的具体情况。5绝对坐标和增量坐标编程 程序中的坐标数据可以采用绝对坐标或增量坐标，使数据计算或程序的编写更方便。6进给速度、主轴转速调整 数控铣床控制

5、面板上一般设有进给速度、主轴转速的倍率开关，用来在程序执行中根据加工 状态和程序设定值随时调整实际进给速度和主轴实际转速，以达到最佳的切削效果。一般进给速 度调整范围在 0%150%之间，主轴转速调整范围在 50%120%之间。7固定循环固定循环是固化为 G指令的子程序，并通过各种参数适应不同的加工要求，主要用于实现一 些具有典型性的需要多次重复的加工动作，如各种孔、内外螺纹、沟槽等的加工。使用固定循环 可以有效地简化程序的编制。但不同的数控系统对固定循环的定义有较大的差异，在使用的时候 应注意区别。8工件坐标系设定9 数据输入输出及 DNC功能10子程序11 数据采集功能12.自诊断功能三、

6、主要加工对象 数控铣床主要用于加工各种材料如黑色金属、有色金属及非金属的平面轮廓零件、空间曲面 零件和孔加工。1 平面轮廓零件2.空间曲面零件3孔4螺纹内、外螺纹，圆柱螺纹，圆锥螺纹等都可以在数控铣床上加工。第二节 数控铣削的加工工艺与工装一、选择并确定数控铣削的加工部位及内容 一般情况下，某个零件并不是所有的表面都需要采用数控加工，应根据零件的加工要求和企 业的生产条件进行具体的分析，确定具体的加工部位和内容及要求。具体而言，以下方面适宜采 用数控铣削加工：（ 1）由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓；（ 2）空间曲线或曲面；（3）形状虽然简单，但尺寸繁多，检测困难的部位；（4）用

7、普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体内部等；（ 5）有严格位置尺寸要求的孔或平面；（6）能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状；（7）采用数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度的一般加工内容。二、加工信息的读取及工艺性分析目前数控加工技术在制造业得到日益广泛的应用，CAD/CAM技术也在快速的发展，同时由于数控加工对象的复杂性，特别是空间曲面，加工信息一般采用计算机建立的数学模型来描述和传递，并作为数控加工的唯一依据，而传统的二维工程图则作为加工时的参考。对于简单的平面零件，只要能够完全的表达清楚，仍然可以采用二维工程图作为加工依据。因此，加工信息的读取 对象有两类，即二维

8、工程图和数学模型。1二维工程图（ 1）首先检查图纸各视图表达的正确性，尺寸、形位公差、 表面粗糙度等标注和技术要求及零件材料填写的完整性。按照其他国家标准绘制的二维工程图，在必要时应进行转换，使其符合 我国的国家标准。（ 2）对零件进行工艺性分析，有以下方面： 根据二维工程图和数学模型分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床 的最大行程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。 检查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法

9、或方案。 在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱，是否可以统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换 刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。 对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅决定了各个加工工序的前后顺序，还将对各个工序加工后各个加工表面之间的位置精度产生直接的影响。 分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择 刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相 应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。 当零件

10、上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铳削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。2数学模型 图形标准 在数学模型传递时，尽量使用相同的 CAD/CAMk件，以保证数据的正确。 数学模型的检查、修改及确认。三、毛坯的选择1确定毛坯形状及尺寸2确定毛坯的定位装夹方法四、加工表面的加工方案数控铣削的四类加工对象的主要加工表面一般可以采用如表4-1 所示的加工方案。五、制订工艺路线1 在中低档数控铳床上加工2 在高档数控铳床上加工六、数控铣削工序设计1. 数控铳削工序内

11、容在数控铳削加工工艺分析中所确定的加工内容基础上，根据加工部位的性质、刀具使用情况 以及现有的加工条件，将这些加工内容安排在一个或几个数控铳削工序中。（1） 当加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数， 缩短辅助时间，可以将一把刀具所加 工的内容安排在一个工序（或工步）中。（2） 按照工件加工表面的性质和要求，将粗加工、精加工分为依次进行的不同工序 （或工步）。 先进行所有表面的粗加工，然后再进行所有表面的精加工。（3） 按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工外形、内腔，最后加工曲面； 先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。2 .工序加工顺序（工步）3 工序单（卡片）

12、数控加工工序单（卡片）是数控加工工艺规程的主要组成部分，其内容主要包括以下三个部 分：（1）零件有关信息如零件图号、零件名称、零件材料牌号、装配图号等。（2）工序加工内容及工步顺序（3）加工程序及使用说明七、对刀点和换刀点的选择对刀点和换刀点的选择主要根据加工操作的实际情况，考虑如何在保证加工精度的同时，使 操作简便。1. 对刀点的选择对刀点可以设置在工件上，也可以设置在夹具上，但都必须在编程坐标系中有确定的位置， 如图4-9中的X1和丫1。对刀点既可以与编程原点重合，也可以不重合，这主要取决于加工精度 和对刀的方便性。当对刀点与编程原点重合时，X1=0, 丫1=0。2. 换刀点的选择由于数控

13、铳床采用手动换刀，换刀时操作人员的主动性较高，换刀点只要设置在零件外面， 不发生换刀阻碍即可。八、数控刀具系统1. 刀柄及其标准2. 铳刀种类铳刀在加工中的重要性显而易见，数控加工中对刀具的要求远远比普通铳削加工高，不仅要 有更高的刚性、更高的耐用度、更好的抗震性、更好的断屑排屑性能、更合理的几何角度参数， 还应有更高的制造精度。在数控加工中主要是要解决如何正确选择和使用刀具，包括选择刀具的 种类、结构、材料、尺寸、几何角度以及确定合理而高效的切削参数等。如图 4-13 所示，刀具种类和尺寸一般根据加工表面的形状特点和尺寸选择， 具体说明详如表 4-2 所示。3常用铣刀的刀具运动方式 在数控铣

14、削加工中，常用立铣刀和球头铣刀两类。具体说明详见表 4-3 。4切削参数 切削参数的选择是工艺设计和程序编制时一个重要的内容，其合理性会直接影响工艺方案的 实施和加工效果。 数控铣削时切削参数主要根据工件材料、 加工要求、 刀具材料和刀具尺寸确定， 同时还应考虑机床的性能，如机床刚性、主轴功率等。一般按照以下步骤进行：（1）根据工件材料和刀具材料查表确定切削速度，再由刀具直径可得到主轴转速；（2）根据机床功率确定切削深度；（3）根据切削深度查表确定每齿进给量；（4）根据主轴转速及每齿进给量可得切削进给速度。5刀具管理九、夹具 在数控加工中使用的夹具有通用夹具、专用夹具、组合夹具以及较先进的工件

15、统一基准定位 装夹系统等，主要根据零件的特点和经济性选择使用。1通用夹具通用夹具由于具有较大的灵活性和经济性，在数控铣削中应用广泛。 2夹具与程序编制的关系3工件统一基准定位装夹系统十、回转工作台和数控分度头为了扩大数控铣床的工艺范围，可以为三坐标数控铣床配备回转工作台，增加一个或二个回 转运动坐标，实现四、五坐标联动，以加工更复杂的零件。十一、量具 数控铣削加工零件的检验，一般常规尺寸仍可使用普通的量具进行测量，如游标卡尺、内径 百分表等，也可以采用投影仪测量，如图 4-19 所示。而高精度尺寸、空间位置尺寸、复杂轮廓和 曲面的检验则只有采用三坐标测量机才能完成，如图 4-20 所示。教案授

16、课计划教师姓名王斌武授课形式讲授授课时数2授课课次第11次课授课班级授课章节 及教学内容第三节数控铣削的程序编制数控铣削编程的基本原理、加工程序代码标准、编程坐标系的选择、刀具补偿的建立、执行与撤消、编程实例第四节数控铣削加工实例本章小结本课次教学内 容重点、难点与 要求内容重点：数控铣削编程的基本原理，刀具补偿的建立、执行 与撤消、数控铣削加工实例。内容难点：刀具补偿的建立、执行与撤消、数控铣削加工实例。教学要求：理解数控铣削编程的基本原理、加工程序代码标准、 编程坐标系的选择，掌握刀具补偿的建立、执行与撤消、数控铣 削加工实例。使用教室及教具多媒体教室课外作业49备注该内容米用讨论启发式、

17、讲练结合式等教学方法。第11次课授课提纲第三节数控铳削的程序编制一、数控铣削编程的基本原理由图4-21可知，数控铳床编程就是按照数控系统的格式要求，根据事先设计的刀具运动路线,将刀具中心运动轨迹上或零件轮廓上各点的坐标编写成数控加工程序。二、加工程序代码标准4-5所示。本节的程序编数控加工所编制的程序，要符合具体的数控系统的格式要求。如表 制按JB3208-83代码标准，见表 1-2和表1-3所示。三、编程坐标系的选择 编程坐标系也称工件坐标系，是设置在工件上用来计算刀具位置坐标数据的基准，其各个坐 标轴及其方向应同机床坐标系一致。四、刀具补偿的建立、执行与撤消 利用数控系统的刀具补偿功能，编

18、程时不需要考虑刀具的实际尺寸，包括刀具半径及长度， 而按照零件的轮廓计算坐标数据，有效简化了数控加工程序的编制。（一）刀具半径补偿的建立、执行与撤消铳削加工的刀具半径补偿分为刀具半径左补偿（G41）和刀具半径右补偿 （G42）, 般使用非零的D代码确定刀具半径补偿值寄存器号， 用G40取消刀具半径补偿。 有关G41、G42的规定，与 车削编程时相同。1.刀具半径补偿的建立4 2!卅“补愎的铠半径补偿值寄存器号。程序如下：N1 G00 G90 X-20 Y-20N2 G17 G01 G41 X0 Y0 D01 F200储在01号寄存器中）或N2 G17 G01 G42 X0 Y0 D01 F2002 刀具半径补偿的执行如图4-22所示，刀具半径补偿的运动指令使用G00或G01与G41或G42的组合，并指定刀具（刀具运动到开始点 S）（在A点切入工件，建立刀具左补偿，刀具半径补偿值存（在E点建立刀具右补偿）除非用G40取消，一旦刀具半径补偿建立后就一直有效，刀