数控铣床的程序编制.ppt
,4.1数控铣床程序编制的基础4.2数控铣床的程序编制 4.3典型零件的程序编制,第4章 数控铣床的程序编制,4.1数控铣床程序编制的基础数控铣床的主要功能1、点位控制功能 2、连续轮廓控制功能 3、刀具半径补偿功能 4、刀具长度补偿功能 5、比例及镜像加工功能 6、旋转功能 7、子程序调用功能 8、宏程序功能,第4章 数控铣床的程序编制,数控铣床的加工工艺范围1、平面类零件 2、直纹曲面类零件 3、立体曲面类零件 行切加工法,第4章 数控铣床的程序编制,行切加工法,第4章 数控铣床的程序编制,(2)三坐标联动加工,三坐标联动加工,数控铣床的工艺装备,第4章 数控铣床的程序编制,1、夹具,凸轮夹具,2、刀具（1）铣刀类型选择1）加工曲面类零件时.,第4章 数控铣床的程序编制,加工曲面类铣刀,2）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。,第4章 数控铣床的程序编制,加工大平面铣刀,3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀.。,第4章 数控铣床的程序编制,加工台阶面铣刀,4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。,第4章 数控铣床的程序编制,加工槽类铣刀,5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。（2）铣刀结构选择 1)平装结构(刀片径向排列),第4章 数控铣床的程序编制,平装结构铣刀,2)立装结构(刀片切向排列),第4章 数控铣床的程序编制,立装结构铣刀,(3)铣刀角度的选择 铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角 1)主偏角Kr主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图。铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种。主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。,第4章 数控铣床的程序编制,第4章 数控铣床的程序编制,主偏角,2)前角 铣刀的前角可分解为径向前角f 和轴向前角p,径向前角f主要影响切削功率；轴向前角p则影响切屑的形成和轴向力的方向，当p为正值时切屑即飞离加工面。径向前角f和轴向前角p正负的判别见图4.16。常用的前角组合形式如下：,第4章 数控铣床的程序编制,前角,双负前角双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后角的刀片，刀具切削刃多(一般为8个)，且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣刀，以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃(即冲击载荷大)时，在机床允许的条件下亦应优先选用双负前角铣刀。,第4章 数控铣床的程序编制,双正前角双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。正负前角(轴向正前角、径向负前角)这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。WALTER公司的切向布齿重切削铣刀F2265就是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。,第4章 数控铣床的程序编制,(4)铣刀的齿数(齿距)选择 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)。,第4章 数控铣床的程序编制,(5)铣刀直径的选择 1)平面铣刀选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D1.5d（d为主轴直径）选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。2）立铣刀立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度(60m/min)。3）槽铣刀槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内,第4章 数控铣床的程序编制,（6）铣刀的最大切削深度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。（7）刀片牌号的选择 P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。,第4章 数控铣床的程序编制,M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。K类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，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。,第4章 数控铣床的程序编制,K类由碳化钨(WC)和钴(Co)组成按含钴量分为YG3，YG6，YG8等。P类由碳化钨、碳化钛(TiC)组成按不同含碳化钛量分为YT5，YT15，YT30等和M类钨钛钽（铌）钴 这类是在P类合金中添加少量TaC或NbC而成如YW1，YW2，YW3等还有新型刀具陶瓷刀。常用的硬质合金以 WC为主要成分，根据是否加入其它碳化物而分为以下几类：（1）钨钴类（WC+Co）硬质合金（YG）它由 WC和 Co组成，具有较高的抗弯强度的韧性，导热性好，但耐热性和耐磨性较差，主要用于加工铸铁和有色金属。细晶粒的 YG类硬质合金（如 YG3X、YG6X），在含钴量相同时，其硬度耐磨性比 YG3、YG6高，强度和韧性稍差，适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。（2）钨钛钴类（WC+TiC+Co）硬质合金（YT）由于 TiC的硬度和熔点均比 WC高，所以和 YG相比，其硬度、耐磨性、红硬性增大，粘结温度高，抗氧化能力强，而且在高温下会生成 TiO 2,可减少粘结。但导热性能较差，抗弯强度低，所以它适用于加工钢材等韧性材料。(3)钨钽钴类（WC+TaC+Co）硬质合金（YA）在 YG类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了常温、高温硬度与强度、抗热冲击性和耐磨性，可用于加工铸铁和不锈钢。（4）钨钛钽钴类（WC+TiC+TaC+Co）)硬质合金(YW)在 YT类硬质合金的基础上添加 TaC(NbC),提高了抗弯强度、冲击韧性、高温硬度、抗氧能力和耐磨性。既可以加工钢，又可加工铸铁及有色金属。因此常称为通用硬质合金（又称为万能硬质合金）。目前主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。不能说哪个更硬 只是KPM代表他们的用途不同。一般说硬度的话就是M类了。,数控铣削的工艺性分析1、选择并确定数控铣削加工部位及工序内容在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。主要选择的加工内容有：（1）工件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓，,（2）已给出数学模型的空间曲面（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔和面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；（7）用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工内容。2、零件图样的工艺性分析（1）零件图样尺寸的正确标注（2）统一内壁圆弧的尺寸,第4章 数控铣床的程序编制,3、保证基准统一的原则有些工件需要在铣削完一面后，再重新安装铣削另一面，由于数控铣削时，不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀，因此，最好采用统一基准定位。4、分析零件的变形情况铣削工件在加工时的变形，将影响加工质量。这时，可采用常规方法如粗、精加工分开及对称去余量法等，也可采用热处理的方法，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理等。加工薄板时，切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度难以保证，这时，应考虑合适的工件装夹方式。,第4章 数控铣床的程序编制,5、零件的加工路线（1）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。（2）顺铣和逆铣对加工影响 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。,第4章 数控铣床的程序编制,为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。,第4章 数控铣床的程序编制,4.2数控铣床程序编制的基本方法加工坐标系的建立1、G92-设置加工坐标系编程格式：G92 X Y Z2、G53-选择机床坐标系 编程格式：G53 G90 X Y Z；3、G54、G55、G56、G57、G58、G59 选择16号加工坐标系编程格式：G54 G90 G00(G01)X Y Z(F)；,第4章 数控铣床的程序编制,刀具半径补偿功能 G40、G41、G424.2.3 坐标系旋转功能-G68、G69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，G68表示开始坐标系旋转，G69用于撤消旋转功能。1、基本编程方法 编程格式：G68 X Y R.G69 X、Y旋转中心的坐标值(可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定)。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。R-旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。,第4章 数控铣床的程序编制,第4章 数控铣床的程序编制,坐标系的旋转,2、坐标系旋转功能与刀具半径补偿功能的关系,第4章 数控铣床的程序编制,坐标旋转与刀具半径补偿,子程序调用调用子程序的编程格式 M98 P;式中：P表示子程序调用情况。P后共有8位数字，前四位为调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序号。,第4章 数控铣床的程序编制,比例及镜向功能 G51为比例编程指令；G50为撤消比例编程指令。G50、G51均为模式G代码。1、各轴按相同比例编程 编程格式：G51 X Y Z P G50式中：X、Y、Z-比例中心坐标(绝对方式)；P-比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001999.999。该指令以后的移动指令，从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。,第4章 数控铣床的程序编制,第4章 数控铣床的程序编制,各轴按相同比例编程,2、各轴以不同比例编程 各个轴可以按不同比例来缩小或放大，当给定的比例系数为-1时，可获得镜像加工功能。编程格式：G51 X YZ I JK G50式中：X、Y、Z-比例中心坐标；I、J、K-对应X、Y、Z轴的比例系数，在0.001 9.999范围内。本系统设定I、J、K不能带小数点，比例为1时，应输入1000，并在程序中都应输入，不能省略。比例系数与图形的关系见图4.33。其中：b/a：X轴系数；d/c：Y轴系数；O：比例中心。,第4章 数控铣床的程序编制,第4章 数控铣床的程序编制,各轴以不同比例编程,3、镜像功能,第4章 数控铣床的程序编制,镜像功能,4.3典型零件的程序编制,第4章 数控铣床的程序编制,平面凸轮,1、工艺分析从图上要求看出，凸轮曲线分别由几段圆弧组成，30孔为设计基准，其余表面包括4-13H7孔均已加工。故取30孔和一个端面作为主要定位面，在联接孔13的一个孔内增加削边销，在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基准，所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上，这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。2、加工调整加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间，在G53坐标系中取X-400，Y-100。Z坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定，如选用20的立铣刀，零件上端面为Z向坐标零点，该点在G53坐标系中的位置为Z-80处，将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。,第4章 数控铣床的程序编制,3数学处理 4、编写加工程序 凸轮加工的程序及程序说明如下：N10 G54 X0 Y0 Z40/进入加工坐标系N20 G90 G00 G17 X-738 Y20/由起刀点到加工开始点N30 G00 Z0/下刀至零件上表面N40 G01 Z-16 F200/下刀至零件下表面以下1mmN50 G42 G01 X-638Y10 F80 H01/开始刀具半径补偿N60 G01 X-638 Y0/切入零件至A点N70 G03 X-996 Y-6302 R638/切削AB N80 G02 X-557 Y-6376 R175/切削BC,第4章 数控铣床的程序编制,N90 G03 X6399 Y-028 R64/切削CDN100 G03 X6372 Y003 R03/切削DEN110 G02 X4479 Y196 R21/切削EFN120 G03 X1479 Y5918 R46/切削FGN130 G03 X-5526 Y2505 R61/切削GHN140 G02 X-6302 Y997 R175/切削HIN150 G03 X-6380 Y0 R638/切削IAN160 G01 X-6380 Y-10/切削零件N170 G01 G40 X-738 Y-20/取消刀具补偿N180 G00 Z40/Z向抬刀N190 G00 X0 Y0 M02/返回加工坐标系原点，结束,第4章 数控铣床的程序编制,
