XXXX数控铣实训课件

1、数控铣削加工编程桂林电子科技大学工程训练中心桂林电子科技大学工程训练中心2011.02 数控铣加工编程数控技术的发展数控铣床概述数控铣加工编程基础 一.数控技术的发展1.1.数控铣床的慨念数控铣床的慨念 2.2.数控铣床的产生数控铣床的产生3.3.数控技术发展的几个主要阶段数控技术发展的几个主要阶段4.4.数控技术发展趋势数控技术发展趋势数控铣床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一种数控铣床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一种现代化机床，即现代化机床，即 CNC 机床（机床（ Computer Numerical Control ）。）。 2.1.1 数控铣床加工

2、的对象 2 2.1 .1 数控铣床的特点数控铣床的特点 数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽及各种箱体类零件。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。 2.1.2 数控铣床加工的特点 1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制 尺寸的零件，如模具、壳体类零件等。 2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。 3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工零件。 4、加工精度高、加工质量稳定可靠。 5、生产自动化程度高。 6、生产效率高。 7、属于断续切削方

3、式，对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。 二.数控铣床概述 二.数控铣床概述2.2 2.2 数控机床的分类数控机床的分类VAMT1Y the first parallel kinematic prototype machine tool in China. It was showed at 4th China Machine Tool Exhibition in 1998 并联机构机床（虚拟轴机床、6条腿数控机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。 2.3典型数控系统简介典型数控系统简介 2.3.12.3.1FANUCFANUC公司的主要数控系统公司的主要数控系统 二.数控铣床

4、概述1高可靠性的power Mate 0系列 2普及型CNC0-D系列 4高性/价比的0i系列 5具有网络功能CNC16i/18i/21i系列 6. 个性化CNC16/18/160/180系列 3全功能型的0-C系列 2.3典型数控系统简介典型数控系统简介 2.3.2 SIEMENS2.3.2 SIEMENS公司的主要数控系统公司的主要数控系统 1SINUMERIK 802S/C 2SINUMERIK802D 4SINUMERIK 840D 3SINUMERIK 810D 二.数控铣床概述 2.3典型数控系统简介典型数控系统简介 2.3.32.3.3FAGORFAGOR公司的数控系统公司的数控

5、系统 1CNC8070 28055系列数控系统 48040/8055-i/8055TCO/MCO系列 58040/8055-i/8055TC/MC系列 68025/8035系列 38040/8055-i标准系列 二.数控铣床概述 2.3典型数控系统简介典型数控系统简介 2.3.2.3.4 4 华中数控系统华中数控系统 2.3.2.3.5 5 北京航天数控北京航天数控 二.数控铣床概述 三.数控加工编程基础 3.1 3.1 数控铣编程时应注意的问题数控铣编程时应注意的问题了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的。熟悉零件的加工工艺。合理选择刀具、

6、夹具及切削用量、切削液。程序零点的选择要使数据计算的简单。合理拟定刀具的走刀路线。刀具切入和切出方式刀具切入和切出方式3.23.2 数控程序编制的方法数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。（1）手工编程）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。 三.数控加工编程基础（2）计算机自动编程）计算机自动编程 自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工

7、进行外，其余工作均由计算机辅助完成。人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。分 析分 析零 件零 件图 样图 样和 制和 制定 工定 工艺 方艺 方案案 数数 学学 处处 理理 编编 写写 程程 序序 程程 序序 校校 验验修修 改改 三.数控加工编程基础3.3 数控铣床坐标系数控铣床坐标系3.3.1 3.3.1 机床坐标系的命名原则机床坐标系的命名原则（1）机床相对运动的规定：工件静止，刀具运动。3.33.3 数控机床坐标系数控机床坐标系 3.3.2 机床坐标系的规定机床坐标系的规定 机床的直线运动用右手笛卡尔直角坐标系决定。机床的直线运动用右手笛卡尔直角坐标系决定。 围绕围绕x、y、z各轴

8、的回转运动及其正方向各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右螺旋法则判定。分别用右螺旋法则判定。 三.数控加工编程基础图1右手笛卡尔坐标系3.33.3 数控机床坐标系数控机床坐标系 3.3.3坐标轴方向的确定坐标轴方向的确定 （）Z坐标坐标 ：平行于主轴轴线：平行于主轴轴线 ，刀具离开工件的方向为正向。，刀具离开工件的方向为正向。（）X坐标：刀具做旋转运动，分为两种情况：坐标：刀具做旋转运动，分为两种情况： a. Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方。运动方向指向右方。 b. Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，

9、坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右。运动方向指向右。（）Y坐标坐标:根据根据X和和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。坐标的方向。 3.2.4 机床坐标原点机床坐标原点 机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固 定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标系、编程坐标系的基准点。点是工件坐标系、编程坐标系的基准点。 三.数控

10、加工编程基础3.33.3 数控机床坐标系数控机床坐标系 3.3.4 加工坐标系加工坐标系（1）加工坐标系的确定）加工坐标系的确定 加工坐标系：以确定的加工原点为基准建立的坐标系。加工坐标系：以确定的加工原点为基准建立的坐标系。加工原点（程序原点）：零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。加工原点（程序原点）：零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。 （2）加工坐标系的设定）加工坐标系的设定 方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点。方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点。 方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。（3）选择工件坐标系

11、的原点的一般原则是：）选择工件坐标系的原点的一般原则是： 1).尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，以利于编程。尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，以利于编程。 2)尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3).要便于测量和检验。要便于测量和检验。 4).对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。 5).对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。 6)Z轴方向的原点，一般设在工件表面。轴方向的原

12、点，一般设在工件表面。 三.数控加工编程基础3.4 数控铣程序格式数控铣程序格式 (FANUC Series oi-MD)三.数控加工编程基础1. .数控编程定义数控编程定义:根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求 等切削加工的必要 信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件。 2.数控程序一般格式（1）程序开始符、结束符 （2）程序名 （3）程序主体 （4）程序结束指令 O2001N10 G54 G91 G00 X30.Y45 .S800M03.; N20G01X54.Y58.F150;N110M98P21001;N200M30;N210 %O1001N10G41G00 X10

13、Y15;N20G01 X35 Y45;N100M99;主程序子程序程序结束指令程序名程序主体程序结束符3.4 数控铣程序段格式数控铣程序段格式 三.数控加工编程基础 零件加工程序是由程序段组成的，一个程序段表示一个完整的加工工步和动作，每个程序段又由若干个数据字组成，每个字是控制系统的具体指令，它是由表示地址的英文字母、特殊文字和数字集合而成。3.3.举例：举例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 D02 M08 ；顺序号字顺序号字N N： 其后紧跟14位后续数字，对程序的校对和检索修改 准备功能字准备功能字G G： 建立机床或控制系统工作方式 尺寸字：尺寸字： 确

14、定机床上刀具运动终点的坐标位置。 进给功能字进给功能字F F：指定切削的进给速度。 主轴转速功能字主轴转速功能字S S：指定主轴转速。刀具功能字刀具功能字D D：指定加工时所用刀具的编号。 辅助功能字辅助功能字M M：指定数控机床辅助装置的开关动作。 3.5 常用编程常用编程G指令指令三.数控加工编程基础两个定义：两个定义：模态代码：模态代码：一经在一个程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出现 同组的另一代码时才失效。非模态代码：非模态代码：只有在一个程序段中书写了该代码才有效。1. 绝对尺寸指令绝对尺寸指令G90:指定尺寸值为绝对尺寸绝对尺寸：绝对尺寸：机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标

15、原点给出。 G90 G01 X30 Y37； 3.5 常用编程常用编程G指令指令三.数控加工编程基础2.增量尺寸指令增量尺寸指令G91：指定尺寸值为增量尺寸 增量尺寸：增量尺寸：机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。 G91 G01 X20 Y25； 3.5 常用编程常用编程G指令指令三.数控加工编程基础3. 工件坐标系预置寄存指令工件坐标系预置寄存指令G92：按照程序规定的尺寸字值，通过当前刀具所在位置来设定加工坐标系的原点，这一指令不产生机床运动 。例：G92 X20 Y10 Z10 其确立的加工原点在距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上如图3所示G92 设置加工

16、坐标系设置加工坐标系 编程格式：编程格式：G92 XY Z（X、Y、Z的值为刀位点在工件坐标系中的初始位置的值为刀位点在工件坐标系中的初始位置.） 三.数控铣床编程基础4. 快速点定位指令快速点定位指令G00（空走刀指令）（空走刀指令）编程格式：（编程格式：（X、Y、Z的值：快速点定位的终点坐标值）的值：快速点定位的终点坐标值） G00为快速定位指令，刀具以点位控制方式从刀具所在位置以各轴设定的最高允许速度移动到指定位置，属于模态指令。程序段格式为： G00 X Y Z ，X Y Z为目标点坐标。例：从例：从A点到点到B点快速移动的程序段为：点快速移动的程序段为： G90 G00 X20 Y3

17、0； 同同时时移移动动到到达达终终点点单单向向移移动动到到达达终终点点3.5 常用编程常用编程G指令指令 指令F对G00程序 段是否有效？ 三. 数控铣床编程基础5. 直线插补指令直线插补指令G01作用：产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。插补定义：以脉冲当量为单位进行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分插补定义：以脉冲当量为单位进行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，段逼近， 相连成轨迹。相连成轨迹。3.5 常用编程常用编程G指令指令直线插补和圆弧插补b圆弧插补a直线插补(b)(a) 三. 数控加工编程基础5. 直线插补指令直线插补指令G01作用：产生按指定进给速度F

18、实现的空间直线运动。程序格式：程序格式：G01 X Y Z F 其中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值。例：实现左图中所示轮廓的直线插补运动。例：实现左图中所示轮廓的直线插补运动。增量方式编程：N10 G91 G00 X10. Y6. S100 M03；N20 G01 X16 .Y20. F100；N30 X-24. Y-12.；N40 X8. Y-8.；N50 G00 X-10. Y-6.;N60 M30；3.5 常用编程常用编程G指令指令 6 6 圆弧插补指令圆弧插补指令G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面

19、内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，如下图所示。三. 数控加工编程基础3.5 常用编程常用编程G指令指令 三. 数控加工编程基础6. 圆弧插补指令圆弧插补指令3.5 常用编程常用编程G指令指令程序格式： (1) G02/03 X Y(Z )R F (2) G02/03 X Y(Z ) I J(K ) F其中：其中：1）X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；的值是指圆弧插补的终点坐标值；2）R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角180o时，时，R值为正，当圆弧的圆心角值为正，当圆弧的圆心角1800时，时，R值为负值为负。 3）I、J、K是

20、指圆弧起点到圆心的增量坐标，是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与与G90,G91无关；无关； 三. 数控加工编程基础6. 圆弧插补指令圆弧插补指令G02 /03033.5 常用编程常用编程G指令指令例、实现左图中箭头所示的圆弧插补运动。例、实现左图中箭头所示的圆弧插补运动。(1)R编程方式编程方式N10 G91 G02 X30. Y0. R15. S100 F200 M03；N20 G03 X20. Y20. R20.；N30 M30；(2)圆心增量编程方式圆心增量编程方式N10 G91 G02 X30. Y0. I15. J0 S100 F200 M03；N20 G03 X20 .Y20. I0

21、 J20.；N30 M30； 7 7 刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令: : G41.G42.G40G41.G42.G40 在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能，见下图。三. 数控加工编程基础 (1)、编程格式G41为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿，见下图。G42为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿。G40 为补偿撤消指令。 程序格式程序格式: :G00

22、/G01 G41/G42 XG00/G01 G41/G42 X Y Y H H /建立补偿程序段建立补偿程序段 / /轮廓切削程序段轮廓切削程序段 G00/G01 G40 X Y /补偿撤消程序段补偿撤消程序段 三. 数控加工编程基础 三数控加工编程基础7. 刀具半径补偿 G40，G41，G42 按增量方式编程：O0001N10 G54 G91 G00 G41 X20.0. Y10.0. D01 S800 M03 ； 建立刀补（刀补号为01）N15 G01 Z-9. F200； N20 Y40.0.;N30 X30.0.；N40 Y-30.0.；N50 X-40.0.；N60 Z9.;N70

23、G00 G40 X-10.0. Y-20.0 .; 解除刀补N80 M30； 程序结束N90 %例：加工下图所示的零件，工件材料为加工下图所示的零件，工件材料为A3钢，钢，,工件坐标系原点（工件坐标系原点（X，Y）如图所示，）如图所示，Z向刀距离工件上表面向刀距离工件上表面5mm处处,工件切削深度为工件切削深度为4mm4mm，采用，采用10 mm立铣刀，主轴转速立铣刀，主轴转速S=800r/min, 进给速度进给速度f=300mm/min.按要求完成该零件程序编制。按要求完成该零件程序编制。v例三数控铣床编程基础8. 刀具半径补偿 G40，G41，G42 三数控铣床编程基础8. 刀具半径补偿

24、G40，G41，G42 数学计算： 取 P0（-65，-95）P1（-45，-75）， P2（-45，-40）， P3（-25，-40） ，P4（-20，-15）， P5（20，-15）， P6（25，-40） ，P7（45，-40）， P8（45，-75）， P9（0，-65） 加工圆弧时，需要计算圆心相对于圆弧起点的坐标 (I.J) C1圆弧相对于点 P3的坐标 x=0， y=13C2圆弧相对于点P4的坐标 x=20， y=15C3圆弧相对 于点P5 的坐标 x=5， y = -12例： 三数控铣床编程基础8. 刀具半径补偿 G40，G41，G42 例：图纸分析工艺处理图纸分析工艺处理 由直线和圆弧段组成，由直线和圆弧段组成， O为定位中为定位中心心（编程原点），（编程原点），选选 10mm铣刀铣刀 加工路线：对刀点加工路线：对刀点P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P1 P0 脉冲当量脉冲当量=0.001mm/ min，切削参数切削参数 S=300r/min ，