数控铣床和加工中心加工及其程序编制

1、第五章第五章 数控铣床和加工中心数控铣床和加工中心 加工及其程序编制加工及其程序编制第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础第二节数控铣床和加工中心编程第二节数控铣床和加工中心编程第三节加工中心综合编程实例第三节加工中心综合编程实例第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础一、数控铣床与加工中心工艺特点 1.三坐标数控铣床与加工中心 三坐标数控铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺性能外，还具有加工形状复杂的二维至三维复杂轮廓的能力。2.四坐标数控铣床与加工中心 四坐标是指在 X、Y、Z三个坐标的轴的基础上增加了一个转动坐标轴（A或B）并且四个坐标一般可以联动。第一节加工工艺基础第一节加工工艺基

2、础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.1立式加工中心3.五坐标数控铣床与加工中心 五坐标是指在X、Y、Z三个坐标的轴的基础上增加了两个转动坐标轴（A和C）并且五个坐标一般可以联动。第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.2五坐标数控机床上加工的典型零件二、刀具及其工艺特点 第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.3 刀具 数控铣床和加工中心上使用的刀具主要有铣削用刀具和孔加工用刀具两大类。1、铣刀的种类和工艺特点 面铣刀 用于面积较的平面铣削和比较平坦的立体轮廓的多坐标加工.图5.5 面铣刀加工图5.4 圆柱铣刀加工第一节加工工艺基础第

3、一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系 立铣刀第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.6图5.7立铣刀主要用于铣削面轮廓、槽面、台阶等。 键槽铣刀图5.8 加工沟槽的铣刀角度铣刀键槽铣刀立铣刀三面刃铣刀第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系键槽铣刀主要用于铣槽面、键槽等。 锯片铣刀第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础锯片铣刀 锯片铣刀主要用于大多数材料的切槽、切断、内外槽铣削、组合铣削、缺口试验槽加工、齿轮毛坯粗齿加工。 成型铣刀第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础成型铣刀 成型铣刀主要用为特定工件或者加工内容专门设计制造的，如角度

4、面、凹槽、特形孔或台。2.孔加工刀具的类型 数控钻头 第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系 数控绞刀第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.13数控绞刀直柄机用铰刀锥柄机用铰刀手用铰刀可调节手用铰刀套式机用铰刀直柄莫氏圆锥铰刀手用1：50硬质合金锥柄机用铰刀铰刀 可以加工圆柱形孔，锥度铰刀可以加工锥度孔。 镗刀第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础镗刀精镗刀镗刀适合于各类型孔的加工 丝锥第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.16丝锥丝锥适用于高效率螺纹丝孔的加工 扩(锪)孔钻第一节加工工艺基础第一节加工工艺

5、基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.17 扩孔钻 扩孔钻主要是在原有孔的基础上扩大孔的直径，为下一步孔的加工奠定基础。 锪孔钻在加工沉头孔上应用比较广泛。复合孔加工数控刀具第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.18 复合刀具 集合了钻头、铰刀、扩（锪）孔刀及挤压刀具的新结构、新技术。3.铣刀用具的选用特点 刀片断屑槽形的选择 第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系刀具齿数的选择铣刀直径的选择主偏角的选择刀具4.刀柄的种类和选用它适用于莫氏锥度刀杆的钻头、铣刀等。 （1）莫氏锥度刀柄第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠

6、学院机电系图5.21莫式锥度刀柄刀柄的种类（2）侧固式刀柄 它采用侧向夹紧，适用于切削力大的加工，但一种尺寸的刀具需对应配备一种刀柄，规格较多。 第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.22 侧固式刀柄（3）ER弹簧夹头刀柄 它采用ER型卡簧，夹紧力不大，适用于夹持直径在16mm以下的铣刀。 第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.23 ER卡簧（4）钻夹头式刀柄 它有整体式和分离式两种，用于装夹直径在13mm以下的中心钻、直柄麻花钻等。 第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.24钻夹头式刀柄5.刀具的

7、管理 一种工件采用一组刀具 部分刀具更换及部分刀具作用 数种工件使用同一组刀具 所有刀具为一组机床所共用 刀具的有关信息是整个加工过程信息的重要组成部分，为了实现高效的加工生产，必须对刀具进行管理。第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系三、加工工艺分析二维轮廓加工第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系铣削外圆走刀路线刀具的选择走刀路线的选择三、加工工艺分析第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础型腔区域的加工轮廓的加工2. 二维型腔加工图5.26 腔形零件示意图图5.25 腔形铣削3.曲面的加工第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌

8、埠学院机电系图5.27三坐标联动加工 图5.28三坐标行切加工曲面 曲面加工在飞机、模具等制造行业应用普遍，可以在三坐标、四坐标或五坐标数控机床上完成。4.孔和内螺纹的加工第一节加工工艺基础第一节加工工艺基础蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系图5.29 钻削图5.30 铰削 孔的加工方法很多，有钻削、扩削、铰削、铣削和镗削等。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程一、一、 G G功能功能二、二、 M M功能功能三、三、 F F、S S、T T功能功能四、四、 编程应注意的几个问题编程应注意的几个问题五、五、 基本程序指令基本程序指令蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系一、 G功能蚌埠学院

9、机电系蚌埠学院机电系 1.G功能是命令机械准备以何种方式切削加 工和移动。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程2.G功能二、 M功能蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程 1.M 功能与数控车床基本相同 2.M 功能三、 F、S、T功能（1）进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。一般只用每分钟进给。它为续效代码。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系（2）主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转

10、速。单位为r/min。（3）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。四、 编程应注意的几个问题1.数控装置初始状态的设定2.工件坐标系的设定3.安全高度的确定4.进刀/退刀方式的确定第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系设置加工坐标系指令 G92 该指令将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。 如图所示，坐标系设置命令为： 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。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌

11、埠学院机电系蚌埠学院机电系编程格式： G92 X Y Z选择机床坐标系指令 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。 执行 G53 G90 X-100 Y-100 Z-20 后刀具在机床坐标系中的位置如图所示。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系加工坐标系选择指令(G54-G59) 编程格式： G54 G90 G00 (G01) XYZ(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。该工件加工坐

12、标系是通过CRT/MDI方式设置的。 例图中，用 CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系：G54：X-50Y-50Z-10G55：X-100Y-100Z-20 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系五、 基本程序指令1.快速移动G00编程格式：G00 X Y Z 式中X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值 例：从A点到B点快速移动的程序段为： G90 G00 X20 Y30第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系直线插补指令用于产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。程序格式：G01 X

13、Y Z F其中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值。2.直线插补指令G01或G1例：实现图1.24中从A点到B点的直线插补运动,其程序段为： 绝对方式编程：G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式编程：G91 G01 X-10 Y-20 F100第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系3.圆弧插补指令G02 G03程序格式： G02 Z Y J K (R) F G03 Z Y J K (R) FG02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。 其中：X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；I、J、K是指圆

14、弧起点到圆心的增量坐标，与G90,G91无关；R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角180o时，R值为正，当圆弧的圆心角1800时，R值为负。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系六、程序暂停指令G04 程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整，这时用G04指令使程序暂停，暂停时间一到，继续执行下一段程序。G04的程序段里不能有其他指令。暂停时间的长短可以通过地址X(U)或P来指定。 其中P后面的数字为整数，单位是ms； X(U)后面的数字为带小数点的数，单位为s。 指令格式：G04 P_ 或G04 X(U)_第二节第二节 数控铣床和

15、加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系七、刀具半径补偿指令七、刀具半径补偿指令G40 G40 、G41G41、 G42G42 编程格式：G01(G00) G41 D_ _ _ ； 左刀补，沿加工方向看刀具在左边 G01(G00) G42 D_ _ _ ； 右刀补，沿加工方向看刀具在右边 G01(G00) G40 _ _ ； 其中：D偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中有多个这样的寄存器，如D00D99。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系八、返回参考点校验功能G27 程序中的这项功能，用于检查机床是否能准确返回参考点

16、指令格式：G27 X_Y_当执行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。当返回参考点校验功能程序段完成，需要使机械系统停止，必须在下一个程序段后增加M00或M01等辅助功能或在单程序段情况下运行。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系九、自动返回参考点G28指令格式： 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

17、用G28指令时，应取消刀具的补偿功能。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系十、从参考点返回指令G29 从参考点自动返回(G29) 从参考点自动返回指令G29的形式为： 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。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系十一、第二参考点返回指令G

18、30 指令格式： G30 X_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。如G30指令后面直接跟G29指令，则刀具将经由G30指定的(坐标值为x、y、z)的中间点移到G29指令的返回点定位，类似于G28后跟G29指令。通常G30指令用于自动换刀位置与参考点不同的场合，而且在使用G30前，同G28一样应先取消刀具补偿。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系十二、固定循环功能1.数控铣床和加工中心常用的固定循环指令能完成

19、的工作有：钻孔、攻螺纹和镗孔等。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系2.固定循环指令格式编程格式 G90 /G91 G98/G99 G73G89 X-Y-Z-R-Q-P-F-K-式中：G90 /G91-绝对坐标编程或增量坐标编程；G98-返回起始点；G99-返回R平面。G73-G89-孔加工方式，如钻孔加工、高速深孔钻加工、镗孔加工等；X、Y-孔的位置坐标；Z-孔底坐标；R-安全面（R面）的坐标。增量方式时，为起始点到R面的增量距离；在绝对方式时，为R面的绝对坐标；Q-每次切削深度； P-孔底的暂停时间； F-切削进给速度； K-规定重复加工

20、次数。固定循环由G 80或01组G代码撤消。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系3.固定循环指令（1）高速深孔钻循环指令 G73XYZRQF图所示为高速深孔钻加工的工作过程。其中Q为增量值，指定每次切削深度。d为排屑退刀量，由系统参数设定。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系（2）左旋螺纹加工循环指令G74 编程格式：G74 XYZRFG74指令用于切削左旋螺纹孔。主轴反转进刀，正转退刀 。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系（3）精镗循环指令

21、 G76 编程格式： G76 XYZRQPF ； G76指令用于精镗孔加工。镗削至孔底时，主轴停止在定向位置上，即准停，再使刀尖偏移离开加工表面，然后再退刀。这样可以高精度、高效率地完成孔加工而不损伤工件已加工表面。程序格式中，Q表示刀尖的偏移量，一般为正数，移动方向由机床参数设定。第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系（4）钻孔循环G81编程格式： G81 XYZRF ； 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系本指令是一般孔钻削加工的固定循环指令，右图是起动作过程。(5) 深孔钻孔循环G82编程格

22、式： G82 XYZR P F ； 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系 与G81动作轨迹一样，只是在孔底步增加了“暂停”时间，因此可以得到准确的孔深尺寸。（6）深孔啄钻循环G83 编程格式： G83 XYZRQ F ；第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系 本指令适合于加工较深的孔，与G73不同的是每次刀具间歇进给后退至R点，可以把切屑带出孔外，避免切屑将钻槽塞满而增加钻削阻力及切削液无法到达切削区。右图为G73动作，作为参考理解G83。（7）攻左旋螺纹循环指令G84 向下切削时主轴正转，孔底动作是变正转为反转，再退出。F表示导程，在G84切削螺纹期间速率修正无效，移动将不会中途停顿，直到循环结束。 第二节第二节 数控铣床和加工中心编程数控铣床和加工中心编程G84 XYZR F ；蚌埠学院机电系蚌埠学院机电系（8）绞孔循环指令G85 孔加工与G81类似，但返回行程中，从Z 到 R段为切削进给，以保证孔壁光滑。第二节第二节 数控铣床和加工中心编