数控铣床编程基础

1、数控铣床编程基础宁波大学机械学院2013.2一、数控铣床的主要功能一、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

2、（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

3、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 二、数控铣床的分类二、数控铣床的分类数控铣床按构造上分类数控铣床按构造上分类工作台升降式数控铣床工作台升降式数控铣床 这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式。小型数控铣床一般采用此种方式。方式。小型数控铣床一般采用此种方式。主轴头升降式数控铣床主轴头升降式数控铣床 这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动；主

4、轴头升降式数控铣床在精度保持、垂向溜板上下运动；主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系承载重量、系 统构成等方面具有很多优点，已成为数控统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流。铣床的主流。龙门式数控铣床龙门式数控铣床 这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂向溜板上这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。往往采用龙门架移动式。数控铣床也可以按通用铣床的分

5、类方法分类数控铣床也可以按通用铣床的分类方法分类数控立式铣床 数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可

6、以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。立卧两用数控铣床 目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。三、三、 数控铣床的加工对象数控铣床的加工对象 1平面类零件平面类零件 加工面平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定加工面平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定角的零件。最常见，一般采用角的零件。最常见

7、，一般采用2 2坐标以上数控铣床加工。坐标以上数控铣床加工。 2变斜角类零件变斜角类零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。这类零件多数为加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。这类零件多数为飞机零件，如飞机上的整体梁、框、缘条与肋等。一般采用飞机零件，如飞机上的整体梁、框、缘条与肋等。一般采用3 3坐标以上数控铣床加工。坐标以上数控铣床加工。 3曲面类（立体类）零件曲面类（立体类）零件加工面为空间曲面的零件。特点：加工面为空间曲面的零件。特点：加工面不能展开为平面；加工面不能展开为平面； 加工面与铣刀始终为点接触。一般采用加工面与铣刀始终为点接触。一般采用3 3坐标以上数控铣床坐标以上数控铣

8、床加工。加工。四、常用刀具四、常用刀具 （三）、铣刀类型（三）、铣刀类型l1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀l2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀 l3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀 l4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀 l5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具， （四）、铣刀结构（四）、铣刀结构l铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构

9、又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。l1)平装结构(刀片径向排列)l平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。 l2)立装结构(刀片切向排列) l立装结构铣刀（如图4.14所示）的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，

10、夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。 （五）铣刀的齿数（五）铣刀的齿数(齿距齿距) 选择选择 l铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切

11、削稳定性。密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣刀。（六）铣刀的最大切削深度（六）铣刀的最大切削深度l不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。 （七）刀具牌号的选择（七）刀具

12、牌号的选择l切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类：P类、M类和K类。根据被加工材料及适用的加工条件，每大类中又分为若干组，用两位阿拉伯数字表示，每类中数字越大，其耐磨性越低、韧性越高。lP类合金(包括金属陶瓷)用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。lM类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。lK类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金

13、属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。 五、模具加工的基本特点五、模具加工的基本特点l(1) 加工精度要求高 一付模具一般是由凹模、凸模和模架组成，有些还可能是多件拼合模块。于是上、下模的组合，镶块与型腔的组合，模块之间的拼合均要求有很高的加工精度。精密模具的尺寸精度往往达m级。l(2) 形面复杂 有些产品如汽车覆盖件、飞机零件、玩具、家用电器，其形状的表面是由多种曲面组合而成，因此，模具型腔面就很复杂。有些曲面必须用数学计算方法进行处理。l(3) 批量小 模具的生产不是大批量成批生产，在很多情况下往往只生产一付。l

14、。 l(4) 工序多 模具加工中总要用到铣、镗、钻、铰和攻螺纹等多种工序。l(5) 重复性投产 模具的使用是有寿命的。当一付模具的使用超过其寿命时，就要更换新的模具，所以模具的生产往往有重复性。l(6) 仿形加工 模具生产中有时既没有图样，也没有数据，而且要根据实物进行仿形加工。这就要求仿制精度高，不变形。l(7) 模具材料优异，硬度高 模具的主要材料多采用优质合金钢制造，特别是高寿命的模具，常采用Crl2，CrWMn等莱氏体钢制造。这类钢材从毛坯锻造、加工到热处理均有严格要求。因此加工工艺的编制就更加不容忽视，热处理变形也是加工中需认真对待的问题。l根据上述诸多特点，在选用机床上要尽可能满足

15、加工要求。如数控系统的功能要强，机床精度要高，刚性要好，热稳定性要好，具有仿形功能等刀具半径补偿功能刀具半径补偿功能 G40、G41、G42 数控机床在实际加工过程中是通过控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的。在编程过程中，为了避免复杂的数值计算，一般按零件的实际轮廓来编写数控程序，但刀具具有一定的半径尺寸，如果不考虑刀具半径尺寸，那么加工出来的实际轮廓就会与图纸所要求的轮廓相差一个刀具半径值。因此，采用刀具半径补偿功能来解决这一问题。1、刀具半径补偿功能的定义及编程格式 刀具半径补偿功能的定义及编程格式在本课程前面已讨论过，这里不详述。在针对具体零件编程中，要注意正确选择 G41 、G42，

16、以保证顺铣和逆铣的加工要求。2、刀具半径补偿设置方法（1）参数设置在机床控制面板上，按OFFSET键，进入WEAR界面，在所指定的寄存器号内输入刀具半径值即可。（2）宏指令 缩放功能指令缩放功能指令G50、G51 l O001 程序名l G54 X-70. Y-100. Z-140.S1500 M03; 设工件零点于O点，主轴正转1500r/minl G00 X0 Y0 Z2. T01; 刀具快进至(0,0,2)l G01 Z-3. F150; 刀具工进至深3mml G41 X20. Y14.; 建立左刀补O-Al Y62.; 直线插补A-Bl G02 X44. Y86 I24 J0; 圆弧插

17、补B-Cl G01 X96.; 直线插补C-Dl G03 X120. Y62. I24. J0; 直线插补D-El G01 Y40.; 直线插补E-Fl X100. Y14.; 直线插补F-Gl X20.; 直线插补G-Al G40 X0 Y0; 取消刀补A-OlG00 Z100.; 刀具Z向快退lG53; 取消工件零点偏置lM02; 程序结束 加工中心编程基础加工中心编程基础一、数控加工中心： 加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的510倍，特别是它能完成许多

18、普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用 。二、加工中心的分类二、加工中心的分类1.加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心2.按工作台的数量和功能分：有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。3.按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率为1m，最大进给速度1525mmin，定位精度lOm左右。高精度加工中心、分辨率为0.1m，最大进给速度为15100mmin，定位精度为2m左右。介于2lOm之间的，以5m较多，可称精密级。 一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、一般由床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、自动换刀装置、辅助系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组自动换刀装置、辅助系统（气液、润滑、冷却）、控制系统等组成成三、加工中心的主要技术参数三、加工中心的主要技术参数 NoImageNoImage1、工艺分析装夹：以45的孔和K 面定位在，专用夹具装夹。刀具：用三把25的四刃硬质合金锥柄端铣刀，分别用于粗加工(T03)、半精加工(T04)和精加工(T05)。为保证顺利下刀到要求的槽深，要先用钻头钻出底孔，然后再用键槽铣刀将孔底铣平，因此还要一把25的麻花钻(T01)和一把25的键槽铣刀(T02)。工步：为达到图纸要求