第3章数控铣床的编程

1、第第3章章 数控铣床的编程数控铣床的编程3.1 数控铣床概述数控铣床概述3.2 数控铣削工艺数控铣削工艺3.3 数控铣床编程的基本方法数控铣床编程的基本方法3.4 数控铣削加工编程实例数控铣削加工编程实例目目 的的: 了解数控铣床的功能和加工工艺范围；了解数控铣床的功能和加工工艺范围； 掌握数控铣床程序的编制方法，如比例、掌握数控铣床程序的编制方法，如比例、 镜像、旋转等功能镜像、旋转等功能重重 点点: 熟悉比例、镜像、旋转等功能；熟悉比例、镜像、旋转等功能； 编制常见工件的加工程序；编制常见工件的加工程序；立式数控铣床立式数控铣床3.1 数控铣床概述数控铣床概述卧式数控铣床卧式数控铣床 龙门

2、式铣床龙门式铣床3.1 数控铣床概述数控铣床概述3.1.1数控铣床的加工工艺范围数控铣床的加工工艺范围 铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，主铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，主要用来铣削平面（按加工时工件所处的位置分为水平面、要用来铣削平面（按加工时工件所处的位置分为水平面、垂直面、斜面）、铣削轮廓、台阶面、沟槽（键槽、燕垂直面、斜面）、铣削轮廓、台阶面、沟槽（键槽、燕尾槽、尾槽、T T形槽等），也可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、形槽等），也可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、锪孔及螺纹加工。锪孔及螺纹加工。 加工中心、柔性制造单元都是在数控铣床基础上产加工中心、柔性制造单元都是在数控

3、铣床基础上产生和发展起来的。生和发展起来的。 数控铣削加工录像铣铣削削主主要要加加工工范范围围平面类零件平面类零件 挖槽加工挖槽加工需要两轴联需要两轴联动的数控铣动的数控铣床。床。曲曲面面类类零零件件的的加加工工变变斜斜角角类类零零件件的的加加工工孔系加工孔系加工（点位控制功能）（点位控制功能）平面轮廓加工平面轮廓加工需要两轴联动的数控铣床需要两轴联动的数控铣床空间曲面类零件加工空间曲面类零件加工需用三轴联动的数控铣床和需用三轴联动的数控铣床和球头铣刀。球头铣刀。3.1.2数控铣床的坐标系数控铣床的坐标系 Z轴由传递切削力的主轴所决定；轴由传递切削力的主轴所决定；X轴平行于工件的装夹平面，一般

4、轴平行于工件的装夹平面，一般在水平面内；在水平面内；Y坐标，根据坐标，根据X、Z坐标用右手直坐标用右手直角坐标系来确定。角坐标系来确定。 X、Y、Z轴的相互关系由轴的相互关系由右手直角笛卡尔坐标系右手直角笛卡尔坐标系决定。决定。 刀具与工件原点刀具与工件原点Z 轴方向之距离轴方向之距离刀具与工件原点刀具与工件原点X 轴方向之距离轴方向之距离刀具与工件原点刀具与工件原点Y 轴方向之距离轴方向之距离铣削内轮廓的切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径以角点作为切入切出点铣削内轮廓的切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径容易产生过切现象铣削内轮廓的切入切出路

5、径铣削内轮廓的切入切出路径走圆弧线切入从直线中间切入铣削内轮廓的切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径XOY对刀点(b)(a)对刀点YOX立铣刀立铣刀工件工件弯斜量弯斜量曲面工件曲面工件立铣刀立铣刀干涉区干涉区立铣刀立铣刀工件工件加工盲区加工盲区1、G16/G15极坐标指令格式极坐标指令格式 以极坐标的方法表示某一平面内的点的坐标位置以极坐标的方法表示某一平面内的点的坐标位置 。格式：格式： G17/G18/G19 G90/G91 G16 X/Y_、 Y/Z_、Z/X_说明：（说明：（1）G16为建立极坐标指令为建立极坐标指令,G15为取消极坐标为取消极坐标指令。指令。 （2）点所在平面由）点所

6、在平面由G17、G18、G19来指定。来指定。 （3）位置以相对某一点（基准原点）的极坐标）位置以相对某一点（基准原点）的极坐标半径和角半径和角 度来确定。度来确定。 3.3 数控铣床编程的基本方法数控铣床编程的基本方法3.3.1 极坐标编程极坐标编程 （4）有绝对和增量编程，由）有绝对和增量编程，由G90/G91指定。指定。 （5）极坐标的半径值地址符是平面的第一）极坐标的半径值地址符是平面的第一坐标地址符，角度地址符是第二坐标地址坐标地址符，角度地址符是第二坐标地址符。极坐标的零度方向为第一坐标轴的正符。极坐标的零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度正方向。方向，逆时针方向为角度正

7、方向。2.极坐标系原点极坐标系原点: 极坐标原点指定方式有两种极坐标原点指定方式有两种,一种是以一种是以工件坐标系的零点作为极坐标原点工件坐标系的零点作为极坐标原点;另一另一种是以刀具当前的位置作为极坐标系原点种是以刀具当前的位置作为极坐标系原点 当以工件坐标系零点作为极坐标系原点时当以工件坐标系零点作为极坐标系原点时, ,用绝对值编程方式来指定用绝对值编程方式来指定. .如程序如程序”G90 G17 G90 G17 G16;”G16;”极坐标半径值是指终点坐标到编程原极坐标半径值是指终点坐标到编程原点的距离点的距离; ;角度值是指终点坐标与编程原点角度值是指终点坐标与编程原点的连线与的连线与

8、X X轴的夹角轴的夹角. .如图所示如图所示: :角度半径起点位置终点位置 当以刀具当前位置作为极坐标系原点时当以刀具当前位置作为极坐标系原点时, ,用用增量值编程方式来指定增量值编程方式来指定. .如程序如程序”G91 G17 G16;”G91 G17 G16;”极坐标半径值是指终点到刀具当前位置的距离极坐标半径值是指终点到刀具当前位置的距离; ;角度值是指前一坐标原点与当前极坐标系原点角度值是指前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的夹角的连线与当前轨迹的夹角. .如图所示如图所示; ;角度角度半径起点位置 数控铣床和加工中心都可以用数控铣床和加工中心都可以用G90指令设定指令设定

9、X、Y、Z为绝对编程，用为绝对编程，用G91指令设定指令设定X、Y、Z为增量编程，为增量编程，一般不用混合编程（不同于数控车床）；而且一般不用混合编程（不同于数控车床）；而且在在X方向方向与在与在Y、Z方向的脉冲量一样（不同于数控车床，在方向的脉冲量一样（不同于数控车床，在X方方向是直径值编程）。向是直径值编程）。3.3 数控铣床编程的基本方法数控铣床编程的基本方法3.3.2 绝对值编程和增量编程绝对值编程和增量编程 编程格式：编程格式： G92 X Y Z 该指令是将工件原该指令是将工件原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。 若程序格式为若程序格式

10、为G92 X a Y b Z c，则将加工原点设定到距，则将加工原点设定到距刀具起始点距离为刀具起始点距离为X= -a ，Y= -b ，Z= -c的位置上。的位置上。3.3 数控铣床编程的基本方法数控铣床编程的基本方法3.3.3 G92设置工件坐标系设置工件坐标系 例如：例如：G92 X20 Y10 Z10 其确立的加工原点在距离其确立的加工原点在距离刀具起始点为刀具起始点为X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上的位置上 。 G54G59分别代表：工件坐标系分别代表：工件坐标系1 工件坐标系工件坐标系6。这这6个预定工件坐标系的坐标原点在机床坐标系中的值个预定工件坐标系的坐标原点在机床坐标

11、系中的值(工件零工件零点偏置值点偏置值)可用可用MDI方式输入，系统自动记忆。方式输入，系统自动记忆。 3.3.4工件坐标系选择（工件坐标系选择（G54G59） 参考点机床坐标系原点工件坐标系1G54工件坐标系2G55工件坐标系3G56工件坐标系4G57工件坐标系5G58工件坐标系6G59 工件坐标系一旦选定，工件坐标系一旦选定，后续程序段中的绝对坐标值后续程序段中的绝对坐标值均为相对此工件坐标系原点均为相对此工件坐标系原点的值。的值。G54G59和和G92均为均为模态功能，可相互注销，模态功能，可相互注销，G54为缺省值。为缺省值。例如：图示的使用工件坐标系的程序例如：图示的使用工件坐标系的

12、程序 N01 G54 G00 G90 X30 Y40 刀具从当前点移动到刀具从当前点移动到A点点 N02 G59 建立新的工件坐标系建立新的工件坐标系N03 G00 X30 Y30 刀具从刀具从A点移动到点移动到B点点可将可将编好的加工程序编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。按指定比例改变坐标值来执行。 3.3.5 比例缩放功能比例缩放功能 （G50、G51）其中，其中，G51：建立比例缩放；：建立比例缩放；G50：取消比例缩放；：取消比例缩放； P：比例系数：比例系数(缩放倍数缩放倍数)。1时为放大。时为放大。 X、Y、Z：比例中心的坐标值，：比例中心的坐标值，缺省为工件原点；可以是缺

13、省为工件原点；可以是X、Y、Z中的任意两个，由当前平面选择指令中的任意两个，由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定；中的一个确定； I 、J 、K 为为X、Y、Z轴的放缩比例。轴的放缩比例。格式：格式： G51 X_Y_Z_P_(I_J_K_) M98 P_ G50 G51既可指定平面缩放也可指定空间缩放。既可指定平面缩放也可指定空间缩放。在在G51后运动后运动指令的坐标值以指令的坐标值以X、Y、Z为比例缩放中心，按为比例缩放中心，按P规定的缩放规定的缩放比例进行计算。比例进行计算。 使用使用G51指令可用一个程序加工出形状相同、尺寸不同指令可用一个程序加工出形状相同、尺寸不同的

14、工件。的工件。如图示三角形如图示三角形ABC，顶点，顶点A(30,40),B(70,40),C(50,80),若缩放中心为若缩放中心为P(50,50), 缩放程序为：缩放程序为：G51 X50 Y50 P2。 执行该程序时数控系统将自动计算执行该程序时数控系统将自动计算DEF,从而获得放大一倍的从而获得放大一倍的三角形。三角形。D(10,30)E(90,30)F(50,110)例：用缩放功能编制轮廓的加工程序，其缩放中心为例：用缩放功能编制轮廓的加工程序，其缩放中心为(0，0)，缩放系数为缩放系数为2倍，设刀具起点距工件上表面为倍，设刀具起点距工件上表面为100mm。 O001（主程序）（主程

15、序）N10 G92 X0 Y0 Z100；N20 G90 G17 M03 S600 T01；N30 G43 G00 Z54 H01 F300；N40 M98 P1000；N50 G43 G00 Z54 H02 F300；N60 G51 X0 Y0 P2；N70 M98 P1000；N80 G50；N90 G49 Z100；N100 M05 M30；O1000（子程序）（子程序）N110 G41 G00 X0 Y-10 D01 F100；N120 Z10；N130 G02 X0 Y10 I0 J10；N140 G01 X15 Y0；N150 X0 Y-10；N160 Z54；N170 G40 G

16、00 X0 Y0；N180 M99 镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件关于坐标轴镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。3.3. 数控铣床编程的基本方法数控铣床编程的基本方法3.3.5 镜像加工功能（镜像加工功能（G51或或G51.1） 其中其中:G51或或G51.1 建立镜像，建立镜像， 由指令坐标轴后的坐标值由指令坐标轴后的坐标值 X_Y_指定镜像位置；指定镜像位置； G50.1 取消镜像。取消镜像。格式：格式：G17

17、G51.1 X_ Y_ M98 P_ 例如：使用镜像功能编制如图所示轮廓的加工程序。例如：使用镜像功能编制如图所示轮廓的加工程序。设刀具起点距工件上表面设刀具起点距工件上表面100mm，切削深度，切削深度5mm。 O1009主程序主程序N05 G92 X0 Y0 Z100N10 G91 G17 M03 S600确定加工平面确定加工平面N20 M98 P600；加工加工1N30 G51.1 X0 ；Y轴镜像，镜像位置为轴镜像，镜像位置为X=0N40 M98 P600；加工加工2N50 G50.1 X0；取消取消Y轴镜像轴镜像N60 G51.1 X0 Y0；X轴、轴、Y轴镜像，镜像位置轴镜像，镜像

18、位置(0，0)N70 M98 P600；加工加工3N80 G50.1 X0 Y0；取消取消X轴、轴、Y轴镜像轴镜像N90 G51.1 Y0；X轴镜像，镜像位置为轴镜像，镜像位置为Y=0N100 M98 P600；加工加工4N110 G50.1 Y0；取消取消X轴镜像轴镜像N120 M05 M30；主轴停转，主程序结束主轴停转，主程序结束O600 N200 G91 G41 G00 X10.0 Y5.0 D01；N210 Y5.0； N220 G43 Z-98.0 H01；N230 G01 Z-7.0 F100；N240 Y20.0；N250 X10.0；N260 G03 X10.0 Y-10.0

19、 I10.0；N270 G01 Y-10.0；N280 X-25.0；N290 G49G00 Z100；N300 G40 X-5.0 Y-10.0；N310 M99；子程序子程序注意：增量值编程注意：增量值编程 该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度。旋转一定的角度。G68表示坐标系开始旋转；表示坐标系开始旋转；G69用于撤用于撤销旋转功能。销旋转功能。3.3 数控铣床编程的基本方法数控铣床编程的基本方法3.3.6 坐标系旋转功能（坐标系旋转功能（G68、G69） 其中其中：X、Y、Z：旋转中心坐标值，缺省为工件原点；可为：旋转中

20、心坐标值，缺省为工件原点；可为X、Y、Z中的任意两个，由中的任意两个，由G17、G18、G19中的一个确定中的一个确定。 R：旋转角度，（：旋转角度，（），逆时针旋转定义为正方向。），逆时针旋转定义为正方向。格式：格式：G17/ G18 / G19 G68 X_Y_ Z_ R_ M98 P_ G69例：用旋转功能编制如图所示轮廓的加工程序，设刀具例：用旋转功能编制如图所示轮廓的加工程序，设刀具起点距工件上表面起点距工件上表面50mm，切削深度为，切削深度为5mm。 O0002主程序主程序N10 G92 X0 Y0 Z50；建立工件坐标系建立工件坐标系N20 G90 G17 M03 S600；

21、主轴正转主轴正转N30 G43 Z-5 H02；在在Z方向定位，建立刀补方向定位，建立刀补N40 M98 P200；加工加工N50 G68 X0 Y0 P45；旋转旋转45N60 M98 P200；加工加工N65 G69取消旋转取消旋转N70 G68 X0 Y0 P90；旋转旋转90N80 M98 P200；加工加工N85 G69取消旋转取消旋转N170 G68 X0 Y0 P315；旋转旋转315N180 M98 P200；加工加工N190 G69 M05； 取消旋转取消旋转N200 G49 Z50；返回刀具起点，取消刀具长度补偿返回刀具起点，取消刀具长度补偿N210 M30；主程序结束主程序结束O200（子程序）（子程序）N100 G42 G01 X20 Y5 D02 F300；N105 Y0；N110 G03 X40 I10 J0；N120 X30 I-5 J0；N130 G02 X20 I-5 J0；N140 G00 Y6；N145 G40 X0 Y0；N150 M99；3.4 典型结构的数控铣削加工方法及编程典型结构的数控铣削加工方法及编程3.4.1 平面铣削及其编程