数控加工程序编制-加工中心-型腔类零件程序编制

数控加工程序编制—加工中心编程

(FANUC0i)任务一：型腔类零件程序编制

工作任务编制如图所示零件外轮廓及型腔部分的数控加工工艺及程序1）生产纲领：单件；2）毛坯：板材160×120×30一、学习目标最终目标：能够熟练的编写型腔类零件数控加工程序。促成目标：1．能掌握加工中心刀库、刀柄等知识；2.能够准确建立工件坐标系；3．能正确运用刀具长度补偿、半径补偿指令4．能正确运用旋转指令、比例缩放与镜像功能指令；5．能正确运用极坐标指令；6．能够修改、优化工艺及程序。适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。箱体类零件复杂曲面异形件盘套板类零件特殊加工

二、相关知识（一）加工中心的主要加工对象1．加工中心概述1）加工中心的定义是指配有刀库和自动换刀装置，在一次装卡工件后可实现多工序（甚至全部工序）加工的数控机床，简称MC。2）特点数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工，工序高度集中。二、相关知识（二）加工中心刀具知识2．加工中心的编程要点1）自动换刀要留出足够的换刀空间。（固定换刀点，参考点）2）尽量把不同工序内容的程序，分别做成子程序，主程序内容主要是完成换刀及子程序调用，以便于程序调试和调整。3）尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜象、旋转、固定循环及宏指令编程处理的功能，以简化程序量。4）加工中心的编程除了增加了自动换刀的功能指令外，其它和数控铣床编程基本相同。二、相关知识（二）加工中心刀具知识3．加工中心的自动换刀装置a）转塔式；b）圆盘式径向取刀；c）圆盘式轴向取刀；d）圆盘式顶端型；e）链式；f）格子式刀库种类二、相关知识（二）加工中心刀具知识2）自动换刀过程选刀方式顺序选刀方式刀柄编码方式刀座编码方式任选方式计算机记忆方式选刀方式顺序选刀方式刀柄编码方式刀座编码方式任选方式计算机记忆方式当执行到T××指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程；当执行到M06指令时即开始自动换刀。二、相关知识（二）加工中心刀具知识刀座编码方式刀柄编码二、相关知识（二）加工中心刀具知识3）加工中心的换刀程序除换刀程序外，加工中心的编程方法和普通数控机床相同。多数加工中心都规定了“换刀点”位置，换刀程序可采用两种方法设计：

方法一：N10G91G28Z0N20M06T02

方法二：N50G01Z50T02

………………N100G91G28Z0M06N110G01Z50T03

N100程序段换上N50程序段选出的T02号刀具；在换刀后，紧接着选出下次要用的T03号刀具。二、相关知识（二）加工中心刀具知识

4）回参考点指令自动返回参考点指令(G28)指令格式：G28X__Y__Z__功能：使各轴以快速移动速度经中间点返回到参考点，X、Y、Z为中间点坐标。设置中间点的目的是避免刀具在快速返回参考点时与工件或夹具等发生碰撞。例N1G28X40.0；中间点X40.0N2G28Y60.0；中间点(X40.0,Y60.0)二、相关知识（二）加工中心刀具知识4．刀柄1）刀柄的分类（1）按刀柄的结构分类整体式刀柄模块式刀柄二、相关知识（二）加工中心刀具知识（2）按刀柄与主轴的连接形式分类一面约束二面约束刀柄与主轴的连接形式二、相关知识（二）加工中心刀具知识（3）按刀具夹紧方式分类弹簧夹头式热装夹紧式侧向夹紧式液压夹紧式低速刀柄高速刀柄（4）按允许的转速分二、相关知识（二）加工中心刀具知识（5）按所夹持的刀具分类圆柱铣刀刀柄锥柄钻头刀柄盘铣刀刀柄直柄钻头刀柄镗刀刀柄丝锥刀柄二、相关知识（二）加工中心刀具知识

2）常用刀柄使用方法弹簧夹头刀柄的使用：（1）将刀柄放入卸刀座并锁紧；（2）根据刀具直径尺寸选择相应的卡簧，清洁工作表面；（3）将卡簧按入锁紧螺母；（4）将铣刀装入卡簧孔中，并根据加工深度控制刀具伸出长度；（5）用扳手顺时针锁紧螺母；（6）检查，将刀柄装上主轴。二、相关知识（二）加工中心刀具知识弹簧夹头刀柄卸刀座卡簧二、相关知识（二）加工中心刀具知识1．用G92指令设定工件坐标系指令格式：G92X～Y～Z～X、Y、Z为当前刀位点在工件坐标系中的坐标例如：如图所示，坐标系设置命令为：G92X20Y10Z10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。二、相关知识（三）工件坐标系的设定2．用G54～G59选择工件坐标系预先测量出工件坐标系的零点在机床坐标系里的坐标值，并把这个坐标值存放在坐标偏置画面的相应的参数中，编程时再用指令G54～G59调用。例：如图中画面所示，偏移值分别为-301.333、-170.123、-411.909，若为G54，则在G54存储器中分别输入这三个值。Y0.000通用X0.000Z0.000G54X-301.333Y-170.123Z-411.909G55X0.000机床坐标系中的坐标值工件补偿画面G56X0.000Y0.000Z0.000Y0.000Z0.000X(-301.333)Y(-170.123)工件G54设定工件坐标系1．G代码1）绝对编程与增量编程G90绝对编程G91增量编程2）公制与英制编程G21公制输入G20英制输入3）加工平面选择（按右手笛卡儿坐标作图）G17XY平面G18XZ平面G19YZ平面二、相关知识（四）编程代码介绍（1）坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。（2）G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。4）基本运动指令（1）快速定位指令G00G00X_Y_Z_；X_Y_Z_为刀具目标点坐标，不运动的坐标可以不写。（2）直线插补指令G01G01X_Y_Z_F_；其中，X、Y、Z为终点坐标，F为进给速度，单位mm/min。二、相关知识（四）编程代码介绍（3）圆弧插补指令G02/G03指令格式为：在X-Y平面上的圆弧:在Z-X平面上的圆弧:在Y-Z平面上的圆弧:

二、相关知识（四）编程代码介绍①移动方向G02为顺时针方向G03为逆时针方向圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。圆弧顺逆方向的判别二、相关知识（四）编程代码介绍②圆弧的圆心a、用半径指令圆心规定圆心角≤180º时，用“十R”表示，如图中的圆弧1。圆心角＞180º时，用“一R”。如图中的圆弧2。注意：此种编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。十R、一R的圆弧插补二、相关知识（四）编程代码介绍b、用I、J、K指令圆心G17时为I、J，G18时为I、K，G19时为J、K，其值为增量值，即从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标轴上的分量，I、J、K分别对应坐标轴X、Y、Z。2．辅助功能代码（M代码）1）M00程序无条件停止2）M01程序选择性停止3）M02/M30程序结束4）M03/M04/M05主轴正转/主轴翻转/主轴停止5）M06刀具交换6）M08/M09切削液开/切削液关二、相关知识（四）编程代码介绍3．系统功能1）刀具功能由地址功能码T和数字组成，TXX，表示刀具号。2)主轴转速功能由地址码S与其后面的若干数字组成，单位为转速单位(r／min)。例如：S320表示主轴转速为320r／min。3）进给功能进给功能F表示刀具中心运动时的进给速度。由地址码F和后面若干位数字构成。进给速度的单位（mm／min）。二、相关知识（四）编程代码介绍1．刀具半径补偿的目的数控机床在实际加工过程中是控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的。刀具补偿只要把刀具的半径告诉系统，编程时只要按工件轨迹编程，系统在执行时会自动计算刀心轨迹。2．刀具补偿分类（1）左补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件左边，便用左补偿（G41）（2）右补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件右边。使用右补偿（G42）（3）取消补偿：（G40）二、相关知识（五）刀具半径补偿刀具半径补偿示意图二、相关知识（五）刀具半径补偿3．刀具半径补偿格式其中：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D00～D99。二、相关知识（五）刀具半径补偿加工中心需要根据加工要求，不断更换刀具，而每一把刀具的长度是不同的。为实现正常加工，常采用G54建立唯一的工件坐标系，不同的刀具用G43或G44调用在H存储器中不同的长度补偿值，这样不用修改程序就能满足加工要求。指令格式为：二、相关知识（六）刀具长度补偿1．偏置方向G43：刀具长度正补偿G44：刀具长度负补偿在G43指令时，Z轴移动指令终点坐标值加上用H代码指定的偏置量；在G44指令时，则减去该值。把计算结果的坐标值作为终点坐标值。G43、G44是模态G代码，在指定同组G代码之前一直有效。二、相关知识（六）刀具长度补偿刀具长度补偿示意图二、相关知识（六）刀具长度补偿2．偏置量的指定H为刀具长度偏移量的存储器地址。长度补偿的偏置存储器号有H00~H99共100个，偏移量用MDI方式输入，偏移量与偏置号一一对应。偏置号H00一般不用，或对应的偏移值设置为0。偏置值的测量，可用机外对刀仪测量刀体长度，也可以在机床上用对刀仪或手动测量。偏置系统可分为几何偏置和磨耗偏置。二、相关知识（六）刀具长度补偿3．取消刀具长度补偿指令G49或H00，取消刀具长度补偿。与移动程序段一起指令时，在程序段的终点，便不再加上或减去补偿值。4．编程举例1）G91G01G43Z-30.0H01；当H01＝10mm时，Z轴实际移动-20mm。G00G49Z50.0；在该段终点取消刀补，Z轴实际移动40mm。2）G91G00G44Z100.0H02；当H02＝20mm时，Z轴实际移动80mm。G49Z200.0；在该段终点取消刀补，Z轴实际移动220mm。二、相关知识（六）刀具长度补偿指令格式：M98P△△△○○○○前三位为子程序重复调用次数，省略时为调用一次，后四位为子程序号。子程序格式：O××××；•••M99；M99为子程序结束指令或返回主程序指令。二、相关知识（七）子程序调用1．坐标旋转（G68、G69）指令格式：G68X_Y_R_G69（坐标旋转取消）X、Y：图形旋转中心R：旋转角度，一般0－360度，逆时针为正，顺时针为负，不足1度用小数点表示。二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能例：如图所示工件，毛坯尺寸Φ50mm×20mm，试编制其加工程序。坐标旋转功能应用实例二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能O5004；主程序G54G40G49G17G80G90；G00Z50.；X50.Y0；M03S600；Z0；G68X0Y0R45.；坐标逆时针旋转M98P0004；调用圆弧加工子程序G69；取消旋转G68X0Y0R135.；坐标逆时针旋转二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能

M98P0004；调用圆弧加工子程序G69；取消旋转G68X0Y0R225.；坐标逆时针旋转M98P0004；调用圆弧加工子程序

G69；取消旋转

G68X0Y0R315.；坐标逆时针旋转M98P0004；调用圆弧加工子程序

G69；取消旋转

G00Z100.；

M30；

二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能O0004；圆弧加工子程序G00X50.Y0；G01Z-5.F100；G41X20.Y15.D01；G03Y-15.R25.；G40G01X50.Y0；Z5.；M99；二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能2．比例缩放（G50、G51）（1）等比例缩放指令格式：G51X_Y_Z_P_X、Y、Z：为比例缩放中心（必须为绝对值）P：缩放比例（小数点编程无效）说明：1）小数点编程不能用于缩放比例2）若坐标省略，则以刀具当前点为缩放中心3）对于长度和半径补偿，比例缩放对其无效4）在返回参考点或坐标设定之前，应取消缩放5）固定循环中，Z轴缩放无效（主要指G17加工平面时）6）刀具半径补偿程序应放在缩放程序内二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能（2）不等比例缩放指令格式：G51X_Y_Z_I_J_KX、Y、ZX、Y、Z：为比例缩放中心（必须为绝对值）I、J、K为各轴（X、Y、Z）的缩放比例（3）比例缩放取消G50例：如图工件，毛坯尺寸50mm×50mm×20mm，材料为45钢，试编制其加工程序。二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能缩放功能应用实例二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能轮廓由两部分组成，这两部分尺寸成比例关系（0.8倍）。因此，本例可采用比例缩放指令来进行编程，其加工程序如下：O5002；主程序G54G40G49G17G80G90；G00Z50.；X50.Y50.；M03S600；Z0；G01Z-8.F100M98P0001；G01Z-4.F100；二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能G51X0Y0P800；X0Y0为缩放中心，缩放比例0.8M98P0001；G50；取消缩放G00Z100.；M30；O0001；轮廓子程序G41X20.D01；Y-10.；G02X10.Y-20.R10.；G01X-20.；Y10.；二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能G02X-10.Y20.R10.；G01X50.；G40Y50.；M99；3．镜像加工（G50、G51）当各轴缩放比例为负值时，则执行镜像加工，以比例缩放中心为镜像对称中心。说明：（1）一般将原始像的加工程序编制成子程序，经镜像后进行调用。（2）镜像加工可能使圆弧加工反向，也可能使刀具半径补偿方向反向。二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能镜像功能应用实例二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能O5003；主程序G54G40G49G17G80G90；G00Z50.；X70.Y0；M03S600；Z0；G01Z-5.F100；X0Y0；M98P0002；调用凸圆弧子程序M98P0003；调用凹圆弧子程序G51X0Y0I-1000J-1000；以坐标原点作为镜像中心点二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能O0003；凹圆弧凸台子程序G41G01X0Y10.D01；X-36.；G03X-10.Y36.R50.；G01Y0；G40G01X0；M99；二、相关知识（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能M98P0002；调用凸圆弧子程序M98P0003；调用凹圆弧子程序G50；取消镜像G00Z100.；M30；O0002；凸圆弧凸台子程序G41G01X10.Y0D01；Y36.；G02X36.Y10.R26.；G01X0；G40G01Y0；M99；1.零件图样分析该零件尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，切削性能优良。型腔加工内容有R50凹圆弧槽、宽26mm的凹槽和宽16mm两个键槽。被加工部分的各尺寸、形状位置公差、表面粗糙度值等要求较高，在径向上，要经过粗加工和精加工；在深度方向上，要分层加工。三、工作任务的完成（一）数控加工工艺的制订2.加工方案的确定（1）铣R50凹圆弧槽选用Φ25mm立铣刀多次走刀来加工，结合工艺安排内容，槽侧壁留0.5的精加工余量。刀具中心移动轨迹图三、工作任务的完成（一）数控加工工艺的制订（2）铣宽26mm凹槽粗加工宽26mm凹槽选用Φ14mm粗齿立铣刀，精加工选用Φ10mm细齿立铣刀，采用左刀补（G41指令），用同一个加工程序。槽侧壁、槽底分别留0.2、0.5的精加工余量。刀具外缘切削工件路线图三、工作任务的完成（一）数控加工工艺的制订（3）铣宽16mm键槽宽16mm键槽粗、精加工采用同一个加工程序，利用旋转指令编程刀具外缘切削工件路线图三、工作任务的完成（一）数控加工工艺的制订3.刀具准备，填写刀具卡1）刀具选择序号刀具号刀具规格刀具补偿名称直径材料长度半径1T01立铣刀Φ25mm高速钢H12T02立铣刀Φ14mmH2D2（7.2mm）3T03键槽铣刀Φ10mmH3D3（5.2mm）4T04立铣刀Φ10mmH4D4（5mm）刀具卡

三、工作任务的完成（一）数控加工工艺的制订4.夹具选择该零件可选用加工中心通用夹具――平口虎钳进行装夹。5