第04章数控铣床编程及加工.ppt

第4章 数控铣床加工工艺及编程 操作,主 讲：XXX,南阳理工学院机电工程系,数控编程与加工技术,第4章 数控铣床加工工艺及编程操作,教学时数：10学时教学目的与要求：要求学生了解数控铣床的加工工艺，掌握数控铣床的编程及操作方法。教学重点：（fanuc0i系统，华中数控系统，simens802D系统）的编程方法，华中数控铣床的操作方法。教学难点：如何讲清数控铣床的编程及操作方法。,第4章数控铣床编程,数控铣床加工的特点数控铣削的工艺性分析数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令 固定循环数控铣加工编程实例,4.1.1 数控铣床加工的对象,4.1 数控铣床加工的特点,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、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。,4.1.2 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、生产自动化程序高。6、生产效率高。7、属于断续切削方式，对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削下，要有红硬性。,第4章数控铣床编程,第4章数控铣床编程,4.1.3 数控铣床编程时应注意的问题,4.1 数控铣床加工的特点,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、夹具及切削用量、切削液。编程尽量使用子程序。程序零点的选择要使数据计算的简单。,插入,4.2数控铣削的工艺性分析,a、零件的加工路线铣削轮廓表面,在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工，通常采用的加工路线为：1)从起刀点下刀到下刀点；2)沿切向切入工件；3)轮廓切削；4)刀具向上抬刀，退离工件；5)返回起刀点。加工路线见右图。,b、顺铣和逆铣对加工影响 在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。如图4.2a所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓,图4.2b所示为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓,图4.2c所示为顺、逆铣时的切削区域。,图4.2a,图4.2b,图4.2c,第4章数控铣床编程,4.3.1 刀具半径补偿 G40，G41，G42,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,刀具半径补偿指令格式如下：G17 G41(或G42)G00(或G01)X Y D或G18 G41(或G42)G00(或G01)X Z D或G19 G41(或G42)G00(或G01)Y Z D；为刀补号地址G40 为取消刀具半径补偿,41刀具左补偿（顺铣）,42刀具右补偿（逆铣）,第4章数控铣床编程,4.3.1 刀具半径补偿 G40，G41，G42,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,按增量方式编程：O0001N10 G54 G91 G17 G00 M03 G17指定刀补平面（XOY平面）N20 G41 X20.0 Y10.0 D01 建立刀补（刀补号为01）N30 G01 Y40.0 F200N40 X30.0N50 Y-30.0N60 X-40.0N70 G00 G40 X-10.0 Y-20.0 M05 解除刀补N80 M02,第4章数控铣床编程,4.3.2 刀具长度补偿 G43，G44，G49,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,格式：G43(G44)Z H其中：Z为补偿轴的终点值。根据补偿的实际需要，还可以为X、Y等，但在程序中只能选一个。H为刀具长度偏移量的存储器地址。和刀具半径补偿一样，长度补偿的偏置存储器号有H00H99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。使用G43指令时，实现正向偏置；用G44指令时，实现负向偏置。取消长度补偿指令格式：G49 Z(或X或Y)实际上，它和指令G44/G43 Z H00的功能是一样的。G43、G44、G49为模态指令，它们可以相互注销。,第4章数控铣床编程,4.3.2 刀具长度补偿 G43，G44，G49,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,H01=-4.0（偏移值）O0001N10 G91 G00 X120.0 Y80.0 M03 S500；N20 G43 Z-32.0 H01；N30 G01 Z-21.0 F1000；N40 G04 P2000；N50 G00 Z21.0；N60 X30.0 Y-50.0；N70 G01 Z-41.0；N80 G00 Z41.0；N90 X50.0 Y30.0；N100 G01 Z-25.0；N110 G04 P2000；N120 G00 Z57.0 H00；N130 X-200.0 Y-60.0 M05M02；,1、段间过渡方式指令G09，G61，G64,第4章数控铣床编程,4.3.3 其他功能指令,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,(1)准停检验指令G09，G61，G64。格式：G09；一个包括G09的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终点。该功能用于加工尖锐的棱角。G09仅在其被规定的程序段中有效。(2)精确停止检验G61。格式：G61。在G61后的各程序段的移动指令都要准确停止在该程序段的终点，然后再继续执行下个程序段。此时，编辑轮廓与实际轮廓相符。G61与G09的区别在于G61为模态指令。G61可由G64注销。(3)连续切削方式G64。格式：G64：在G64之后的各程序段间轴的运动刚开始减速时就开始执行下一程序段，直到遇到G61为止。,第4章数控铣床编程,1、段间过渡方式指令G09，G61，G64,其他功能指令,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,N10 G91 G01 G61 Y70 F200；N20 X100；,N10 G91 G01 G64 Y70 F200N20 X100,第4章数控铣床编程,2、简化编程的指令,4.3.3 其他功能指令,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,(1）镜像功能指令G24，G25。格式：G24 X Y Z M98 P G25 X Y ZG24建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置，G25指令取消镜像。G24、G25为模态指令，可相互取消，G25为缺省值。,0003 主程序N10 G91 G17 M03；N20 M98 P100；加工N30 G24 X0；Y轴镜像，位置为X=0N40 M98 P100；式 加工N50 G24 X0 Y0；X、Y轴镜像，位置为（0，0）N60 M98 P100；加工N70 G25 X0；取消Y轴镜像N80 G24 Y0；X轴镜像N90 M98 P100；加工N100 G25 Y0；取消镜像N110 M05；N120 M30；,子程序（的加工程序）：100N200 G41 G00 X10.0 Y4.0 D01；N210 Y1.0N220 Z-98.0；N230 G01 Z-7.0 F100；N240 Y25.0；N250 X10.0；N260 G03 X10.0 Y-10.0 I10.0；N270 G01 Y-10.0；N280 X-25.0；N290 G00 Z105.0；N300 G40 X-5.0 Y-10.0；N310 M99；,第4章数控铣床编程,2、简化编程的指令,4.3.3 其他功能指令,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,(2）缩放功能指令G50、G51格式：G51 X Y Z P M98 P G50其中，G51中的X、Y、Z给出缩放中心的坐标值，P后跟缩放倍数。G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。G51指定缩放开，G50指定缩放关。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缺省值。,例：如图所示的三角形ABC，顶点为A(30，40)，B(70，40)，C(50，80)，若D(50，50)为中心，放大2倍，则缩放程序为G51 X50 Y50 P2,第4章数控铣床编程,2、简化编程的指令,4.3.3 其他功能指令,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,(3）旋转变换指令G68，G69 G68为坐标旋转功能指令，G69为取消坐标旋转功能指令。在XY平面：格式：G68 X Y P G69；其中：X、Y为XY平面内的旋转中心坐标，P为旋转角度，单位是度，0P360.000。其它平面内变换指令格式相同，只要把坐标轴作相应的变更就可以。,第4章数控铣床编程,2、简化编程的指令,4.3.3 其他功能指令,4.3 数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令,(3）旋转变换指令G68，G69,%1 主程序N10 G54M03 S500；N20 M98 P100；加工N30 G68 X0 Y0 P45；旋转45N40 M98 P100;加工N50 G69；取消旋转N60 G68 X0 Y0 P90；旋转则90M70 M98 P100；加工N80 G69 M05M30；取消旋转,子程序（的加工程序）%100N100 G01Z-5F100G90 G01 X20 Y0 F100；N110 G02 X30 Y0 I5；N120 G03 X40 Y0 I5；N130 X20 Y0I-10；N140 G00 X0 Y0；N150 M99；,第4章数控铣床编程,4.4.1 概述,4.4 固定循环,(1)在XY平面定位(2)快速移动到R平面(3)孔的切削加工(4)孔底动作(5)返回到R平面(6)返回到起始点。上述基本动作如右图所示。,常用的固定循环功能的基本动作：,固定循环数据形式,第4章数控铣床编程,4.4.1 概述,4.4 固定循环,固定循环的程序格式如下：G98（或G99）G73(或G74或G76或G80G89)X Y Z R Q P FK 式中第一个G代码（G98或G99）指定返回点平面，G98为返回初始平面，G99为返回R点平面。第二个G代码为孔加工方式，即固定循环代码G73，G74，G76和G81G89中的任一个。X、Y为孔位数据，指被加工孔的位置；Z为R点到孔底的距离（G91时）或孔底坐标（G90时）；R为初始点到R点的距离或R点的坐标值；Q指定每次进给深度（G73或G83时）或指定刀具位移增量（G76或G87时）；P指定刀具在孔底的暂停时间；I、J指定刀尖向反方向的移动量；K指定每次退刀（G76或G87时）刀具位移增量；F为切削进给速度；L指定固定循环的次数。G73、G74、G76和G81G89、Z、R、P、F、Q、I、J都是模态指令。G80、G01G03等代码可以取消循环固定循环。,第4章数控铣床编程,4.4.2 钻孔循环,4.4 固定循环,1、高速深孔加工循环G73,该固定循环用于Z轴的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，减少退刀量，提高加工效率。Q值为每次的进给深度，退刀用快速，其值K为每次的退刀量。%0073N10 G92 X0 Y0 Z80N20 G00N30 G98 G73 G90 X100 Y90 R40 P2 Q-10 K5 G90 Z0 L2 F200N40 G00 X0Y0 Z80N50 M02注意：如果Z、K、Q移动量为零时该指令不执行,返回开始平面点,返回R点,第4章数控铣床编程,4.4.2 钻孔循环,4.4 固定循环,2、钻孔循环(钻中心孔)G81,G81指令的循环动作如图所示，包括X、Y坐标定位、快进、工进和快速返回等动作。0081N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G99 G81 G90 X100 Y90 R40 Z0 F200 N30 G90 G00 X0 Y0 Z80N40 M02注意：如果Z移动位置为零该指令不执行。,第4章数控铣床编程,4.4.2 钻孔循环,4.4 固定循环,3、带停顿的钻孔循环 G82,该指令除了要在孔底暂停外，其它动作与G81相同。暂停时间由地址P给出。此指令主要用于加工盲孔，以提高孔深精度。%082N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G99 G82 G90 X100 Y90 R40 P2 Z0 F200N30 G90 G00 X0 Y0 Z80N40 M02,第4章数控铣床编程,4.4.2 钻孔循环,4.4 固定循环,4、深孔加工循环 G83,深孔加工指令G83的循环动作如图6.13所示，每次进刀量用地址Q给出，其值q为增量值。每次进给时，应在距已加工面d（mm）处将快速进给转换为切削进给，d是由参数确定的。0083N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G99 G83 G91 X100 Y90 R40 P2 Q-10 K5 Z0 F200；N30 G90 G00 X0 Y0 Z80N40 M02注意：如果Z、Q、K为零该指令不执行。,第4章数控铣床编程,4.4.3 镗孔循环,4.4 固定循环,1、精镗循环 G76,G76指令的循环动作如图所示。精镗时，主轴在孔底定向停止后，向刀尖反方向移动，然后快速退刀。刀尖反向位移量用地址Q指定，其值只能为正值。0076N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G99 G76 G91 X100 G91 R-40 P2 I-20 Z-40 F200N30 G00 X0 Y0 Z80N40 M02 注意：如果Z、Q、K为零该指令不执行。,精镗循环 G76,第4章数控铣床编程,4.4.3 镗孔循环,4.4 固定循环,2、镗孔循环 G86,G86指令与G81相同，但在孔底时主轴停止，然后快速退回。0086N10 G92 X0 Y0 Z80N15 G00N20 G98 G86 G90 X100 G90 R40 Q-10 K5 P2 Z0 F200 N30 G90 G00 X0 Y0 Z80N40 M02注意：如果Z的移动位置为零，该指令不执行。,第4章数控铣床编程,4.4.4 攻螺纹,4.4 固定循环,攻丝循环指令G84的循环动作右图所示。从R点到Z点攻丝时，刀具正向进给，主轴正转。到孔底部时，主轴反转，刀具以反向进给速度退出（这里：进给速度F转速（r/min）螺矩（mm），R应选在距工件表面7mm以上的地方）。G84指令中进给倍率不起作用；进给保持只能在返回动作结束后执行。,G84指令用于切削右旋螺纹孔。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。螺纹加工循环工作过程见下图。,第4章数控铣床编程,4.4.5 取消固定循环,4.4 固定循环,取消固定循环G80。该指令能取消固定循环，同时R点和Z点也被取消。使用固定循环指令时应注意以下几点：在固定循环中，定位速度由前面的指令决定。固定循环指令前应使用M03或M04指令使主轴回转。各固定循环指令中的参数均为非模态值，因此每句指令的各项参数应写全。在固定循环程序段中，X、Y、Z、R数据应至少指令一个才能进行孔加工。控制主轴回转的固定循环（G74、G84、G86）中，如果连续加工一些孔间距较小，或者初始平面到R点平面的距离比较短的孔时，会出现在进入孔的切削动作前主轴还没有达到正常转速的情况，遇到这种情况时，应在各孔的加工动作之间插入G04指令，以获得时间。用G00G03指令之一注销固定循环时，若G00G03指令之一和固定循环出现在同一程序段，且程序格式为G00(G02，G03)G X Y Z R Q P I J F L时，按G00(或G02，G03)进行X、Y移动。在固定循环程序段中，如果指定了辅助功能M，则在最初定位时送出M信号，等待M信号完成，才能进行加工循环。固定循环中定位方式取决于上次是G00还是G01，因此如果希望快速定位则在上一程序段或本程序段加G00。,第4章数控铣床编程,4.5 数控铣编程加工实例,例1：加工如图所示孔的钻孔循环程序（设Z轴开始点距工作表面100mm处，切削深度为20mm）。,0001N10 G91 G00 S300 M03N20 G99 G81 X10.0 Y-10.0 Z-22.0 R-98.0 F200N30 G99 G81 Y30.0 Z-22 R-98N40 G99 G81 X10.0 Y-10.0 Z-22 R-98N50 G99 G81 X10.0 Z-22 R-98N60 G98 G81 X10.0 Y20.0 Z-22 R-98 N70 G80 X-40.0 Y-30.0 M05 N80 M02,第4章数控铣床编程,4.5 数控铣编程加工实例,例2：加工如图所示螺纹孔的加工程序（设Z轴开始点距工作表面100mm处，切削深度为20mm）。,先用G81钻孔 0101 N10 G91 G00 M03 N20 C98 G81 X40.0 Y40.0 Z-22.0 R-98.0 F100 N30 G98 G81 X40.0 Z-22.0 R-98 L3 N40 G98 G81 X-120.0 Y50.0 Z-22.0 R-98 N50 G98 G81 X40.0 Z-22.0 R-98 L3 N60 G80 X-160.0 Y-90.0 M05 N70 M02,再用G84攻螺纹 0102 N100 G91 G00 M03 N110 G99 G84 X40.0 Y40.0 Z-27.0 R-93.0 F280 N120 G99 G84 X40.0 Z-27.0 R93 L3 N130 G99 G84 X-120.0 Y50.0 Z-27 R-93 N140 G99 G84 X40.0 Z-27.0 R-93 L3 N150 G80 Z93.0 N160 X-160.0 Y-90.0 M05 N170 M02,第4章数控铣床编程,4.5 数控铣编程加工实例,例3：如图所示为某企业生产的自动扶梯的链轮轮廓的示意简图。链轮由24个齿均布，由局部放大图中可见，链轮的每一个齿廓都由6个不同曲率半径的拐点相接而成。,第4章数控铣床编程,4.5 数控铣编程加工实例,工艺分析：在实际加工中，每铣一个齿后，将坐标系旋转一定的角度，再继续铣削，降低了编程的工作量。为使程序简化，使用相对坐标指令G91来旋转坐标系，可以省略每一齿调用子程序的编写。编程时，以加工一个齿形为基准，一个齿形加工程序的终点作为下一齿形加工的起点，如此循环24次，完成链轮的加工。使用10mm的硬质合金立铣刀进行加工。数据计算：从图可以看出，用手工计算节点是不现实的，可以使用AutoCAD绘制。在AutoCAD中使用偏移指令，将链轮正上方的一个齿的轮廓线偏移一个刀具半径值5mm(这样可以不使用刀具半径补偿)，得到如图中双点划线所示图形。标注各交点的坐标和各段圆弧半径，如图所示。,加工坐标原点：X：链轮的圆心Y：链轮的圆心Z：链轮的下表面,第4章数控铣床编程,4.5 数控铣编程加工实例,加工程序：O0063(主程序)G54 G90 G00 X-75 Y450M03 1500M08G00 Z5G01 Z0 F100G01 X-71.97 Y418.862 M98 P0163 L24G00 Z100 M09G69G90 G00 X100 Y0M05 M02,O0136(子程序)G91 G68 R15M98P1136M99O1136(子程序)G90 G02 X-38.892 Y423.217 R425X-26.725 Z404.722 R42.293G03 X-16.119 Z385.965 R62.78X16.119 Z385.965 R21.18X26.725 Z404.722 R62.78G02 X38.892 Y423.217 R42.293M99,铣削如图所示零件，轮廓深10 mm，30的圆腔深度5mm，用12的立铣刀，先粗加工，再精加工，精铣余量为0.5mm。圆心为工件原点，工件上表面为Z0，起刀点在X0Y0Z100。请编程。,%0002G54 G90 G00 X0 Y0 Z100M03 S800T01 M06G43 G00 Z80 H01G00 X-50 Y-40,Z2G01 Z-10 F300G01 G41 X-25 Y-30 D01 F100Y10G02 X-10 Y20 R10G01 X10G02 X20 Y10 R10G01 Y-20X-40G40 G00 X-50 Y-40G00 Z2G00 G42 X10 Y-5 D01G02 X0 Y-15 Z-5 I-10 J0 F50G02 X0 Y-15 I0 J15 F50G02 X-10 Y-5 R10G40 G01 X0 Y0G49 G00 Z100M30,如图2欲加工M101四个螺纹孔通孔，工件厚度10mm。用T1为3中心钻、T2为8.5麻花钻、T3为M101的丝锥。用钻孔固定循环指令编程。,工件对称中心为工件原点%0003G54 G90 G00 X0 Y0 Z100M03 S600T01 M06G43 G00 Z80 H01G82 G99 X20 Y0 R2 Z-3 K5 F50X0 Y20X-20 Y0X0 Y-20G80 G49 G00 Z100 X0 Y0M03 S300T02 M06G43 G00 Z80 H02G81 G99 X20 Y0 R2 Z-15 F50X0 Y20X-20 Y0,X0 Y-20G80 G49 G00 Z100 X0 Y0M03 S100T02 M06G43 G00 Z80 H02G84 G99 X20 Y0 R2 Z-15 F100X0 Y20X-20 Y0X0 Y-20G80 G49 G00 Z100 X0 Y0M30,