【数控机床教材】3 数控铣床编程ppt课件.ppt
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1、2022年11月16日星期三,1,机床编程与加工,第三章,沈阳工业大学辽阳校区机械系谢宝玲2005.7.14,2022年11月16日星期三,2,基本要求及重点、难点3.1 数控铣床概述3.2 数控铣床常用辅助功能和其它功能3.3 数控铣床基本G功能指令和编程方法3.4 数控铣床刀具补偿功能3.5 简化编程的指令代码3.6 其它指令编程3.7 数控铣床的固定循环3.8 数控铣床加工编程实例,第三章 数控铣床编程,2022年11月16日星期三,3,基本要求:1)了解数控铣床的基本结构、分类、规格等。2)重点掌握数控铣床的编程方法3)掌握数控铣床编程的固定循环的应用,重点: 1)编程方法。 2)刀具
2、补偿。 3)固定循环应用难点: 1)其他功能的应用(对称,镜像,子程序)作业:,2022年11月16日星期三,4,第三章 数控铣床编程,3.1 数控铣床概述,图3-1 数控立式铣床,一、数控铣床简介,1. 数控立式铣床,主轴垂直;占数控铣床的大多数;3坐标任意两轴联动。,附加:双主轴加工,2022年11月16日星期三,5,2. 数控卧式铣床,图3-2 卧式数控铣床,主轴水平;加工范围增大;功能增多;可实现45轴加工。,2022年11月16日星期三,6,4. 数控龙门铣床,图3-3 龙门数控铣床,3. 数控立卧两用式铣床,2022年11月16日星期三,7,二、数控铣削的特点,(1) 平面轮廓加工
3、,需要两轴联动的数控铣床。,图3-4 平面轮廓加工,1、数控铣床加工的对象,2022年11月16日星期三,8,(2)挖槽加工,需要两轴联动的数控铣床。,图3-5 挖槽加工,2022年11月16日星期三,9,(3)空间曲面类零件加工,需用三轴联动的数控铣床和球头铣刀。,图3-6 空间曲面零件加工,2022年11月16日星期三,10,(4)孔系加工,图4-7 孔系加工,2022年11月16日星期三,11,1、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
4、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。,铣床铣削的特点:,2022年11月16日星期三,12,三、数控铣床编程时应注意的问题,1、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。 2、熟悉零件的加工工艺。 3、合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。 4、编程尽量使用子程序。 5、程序零点的选择要使数据计算的简单。,2022年11月16日星期三,13,四、 数控系统的介绍,本章的数控
5、铣床编程与操作以FANUCO Series oi Mate-MC数控系统为例。 该数控系统的主要功能如下:3轴联动;直线及多象限圆弧插补功能;全编辑功能;刀具长度及半径补偿功能;MST辅助功能;固定循环及子程序调用功能;间隙及螺距补偿功能;自动加、减速功能;图形显示功能;主轴模拟量输出功能;用户宏程序功能;自诊断功能。,2022年11月16日星期三,14,3.3 数控铣床基本G功能指令和编程方法,前面已介绍有关程序编制的预备知识,这节将通过一些编程实例,对编程方法和某些常用指令的用法作进一步介绍,尽管数控代码是国际通用的,但不同的生产厂家一般都有自定的一些编程规则,因此,在编程前必须认真阅读随
6、机技术文件中有关编程说明,这样才能编制出正确的程序。,2022年11月16日星期三,15,一、与坐标系有关的指令 G90/G91、G92、G53G59、G17 G19,1、 G90/G91指令: G90指令表示程序中的编程尺寸是在某个坐标系下按其绝对坐标给定的。 G91指令表示程序中编程尺寸是相对于本段的起点,即编程尺寸是本程序段各轴的移动增量,故G91又称增量坐标指令。 注意:这两个指令是同组续效指令,不能同时使用。在缺省的情况下(即无G90又无G91),默认是在G90状态下。,2022年11月16日星期三,16,图3.1 绝对坐标和相对坐标,绝对值编程 G90 X40.0 Y70.0;增量
7、值编程 G91 X-60.0 Y40.0;,2022年11月16日星期三,17,2、G92指令 1)坐标系设定的预置寄存指令,它只有在采用绝对坐标编程时才有意义。2)编程格式: G92 X a_ Y_b Z_c_ a、b、c为当前刀位点在所设定工件坐标系中的坐标值,2022年11月16日星期三,18,3)使用该指令,便建立了工件坐标系,数控系统在加工之前送入系统的某个单元,其后的加工程序中的编程尺寸都是在这个工件坐标系的尺寸。,4)该指令还有补偿工件在机床上安装误差的功能,即当首件零件加工完成后,测量工件尺寸精度。如果发现是由于工件安装不准引起的误差,则不必重新安装工件,只需修改所设的坐标值,
8、即可消除这一加工误差。,2022年11月16日星期三,19,3、G53,G54G59:坐标系选择指令1)G53选择机床坐标系;2)G54G59选择工件坐标系1工件坐标系6。3)在使用该指令后,其后的编程尺寸都是相对于相应坐标系的。4)这类指令是续效指令,缺省值是G53 。 注意:这类指令只在绝对坐标下有意义G90),在G91下无效。,2022年11月16日星期三,20,G54选择工件坐标系1 G55选择工件坐标系2G56选择工件坐标系3 G57选择工件坐标系4G58选择工件坐标系5 G59选择工件坐标系6,2022年11月16日星期三,21,2022年11月16日星期三,22,例3.1 如图3
9、.6 所示,用G54和G59选择工件坐标系指令编程:要求刀具从当前点(任一点)移动到A点,再从A点移动到B点。,O1000 N01 G54; 选择工件坐标系1 N02 G00 G90 X30. Y40.; 当前点A图3.6 用G54 和G59 编程 N03 G59; 选择工件坐标系2 N04 G00 X30. Y30.; AB N05 M03;,2022年11月16日星期三,23,4、G17,G18,G19指令,1)坐标平面指定指令。G17,G18,G19分别表示规定的操作在XY,ZX,YZ坐标平面内。 2)程序段中的尺寸指令必须按平面指令的规定书写。若数控系统只有一个平面的加工能力,可不必书
10、写。 3)这类指令为续效指令, 缺省值为G17。,2022年11月16日星期三,24,二、与控制方式有关的指令 1、G00指令快速定位指令,1)编程格式:G00 X_ Y_ Z_ ; 2)功能:指令刀具从当前点,以数控系统预先调定的快进速度,快速移动到程序段所指令的下一个定位点。 注意:G00的运动轨迹不一定是直线,若不注意则容易干涉。,2022年11月16日星期三,25,3)定位方式:,图3.8 插补定位方式,(1)非直线插补定位 刀具分别以每轴最快速度定位。刀具轨迹一般不是直线。 (2)直线插补定位图3.8 插补定位方式 刀具轨迹与直线插补(G01)相同。刀具以不超过每轴的快速移动速度,在
11、最短的时间内定位。,2022年11月16日星期三,26,2、G01指令直线插补指令1)编程格式:G01 X_a_ Y_b_ Z_c_ F_f_ ; 2)功能:指令多坐标(2、3坐标)以联动的方式,按程序段中规定的合成进给速度f,使刀具相对于工件按直线方式,由当前位置移动到程序段中规定的位置(a、b、c)。当前位置是直线的起点,为已知点,而程序段中指定的坐标值即为终点坐标。,2022年11月16日星期三,27,例3.2 直线插补编程举例,如图其加工路线ABCDEA,刀具起点为O。,(1)绝对坐标编程N01 G90 G17 G00 X10.Y10. *N02 G01 X50. F100 *N03
12、Y40. *N04 X20. *N05 X10. Y30 *N06 Y10. *N07 G00 X0. Y0 *,2022年11月16日星期三,28,(2)相对坐标编程N01 G91 G17 G00 X10.Y10. *N02 G01 X40. F100 *N03 Y30. *N04 X-30. *N05 X-10. Y-10. *N06 Y-20. *N07 G00 X-10. Y-10 *,2022年11月16日星期三,29,例3.3 编制加工右图所示的轮廓加工程序,工件的厚度为5mm。设起刀点相对工件的坐标为(-10, -10, 300)。,2022年11月16日星期三,30,N01 G
13、90 G92 X-10. Y-10. Z300.;设定起刀点的位置,N02 G00 X8. Y8. Z2.;快速移动至A点的上方,N03 S1000 M03;起动主轴,N04 G01 Z-6. F50.;下刀至切削厚度,N05 G17 X40.;铣AB段,2022年11月16日星期三,31,N06 X32. Y28.;铣BC段,N07 X16.;铣CD段,N08 X8. Y8.;铣DA段,N09 G00 Z20. M05;抬刀且主轴停,N010 X-10. Y-10. Z300.;返回起刀点,N011 M02; 程序结束,2022年11月16日星期三,32,1)G02:顺时针圆弧插补。2)G0
14、3:逆时针圆弧插补。3)顺、逆方向判别规则:从垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向观察,来判别圆弧的顺、逆时针方向。,3、G02、G03指令圆弧插补指令,2022年11月16日星期三,33,4)编程格式:,2022年11月16日星期三,34,5)圆弧的终点坐标,由a、b、c的数值指定。6)圆心的位置通常有以下几种方法:由圆心相对于圆弧起点在X,Y,Z轴方向上的增量 I,J,K表示,由起点指向圆心的向量在 X,Y,Z轴上的分量用I,J,K表示,2022年11月16日星期三,35,7)R表示法:用半径R带有符号的数值来表示:AB180。 :R 0 R100;BA180。 :R 0 R-100,说明:
15、1.具体采用哪种方法,视具体的数控系统而定。 2.G00,G01,G02,G03是同组续效指令,缺省值G01 3.本段终点若与上一段终点位置相同,即起点与 终点最终没有相对位移,则可省略不写。,2022年11月16日星期三,36,注:有些系统不能用R编程,如果圆弧的起点和终点相同,由于数控系统无法用确定圆弧的中心位置,只能用I、J、K确定圆心的方式来编程,2022年11月16日星期三,37,在XOY平面,如图采用逆时针加工整圆A点x=30,y=0。起点在O点,加工时从O点快速移到A点进行加工,F=120mm/min,绝对坐标编程。,N20 G92 X0 Y0 Z0 ;N30 G90 G00 X
16、30. Y0 ;N40 G03 I-30. J0 F120 ;N50 G00 X0 Y0 ;,例3.4 整圆加工编程举例,2022年11月16日星期三,38,例3.5 用数控铣床加工图所示的轮廓ABCDEA。分别用绝对坐标和相对坐标方式编写加工程序。,2022年11月16日星期三,39,(1)绝对坐标程序 N01 G92 X-10. Y-10. LFN02 G90 G17 G00 X10. Y10. LFN03 G01 X30. F100 LFN04 G03 X40. Y20. I0 J10. LFN05 G02 X30. Y30. I0 J10. LFN06 G01 X10. Y20. LF
17、N07 Y10. LFN08 G00 X-10. Y-10. M02 LF,G92 X-10 Y-10:设定机床坐标系与工件编程坐标系的关系,给出机床坐标原点O机相对编程原点O工的坐标值。,2022年11月16日星期三,40,N02 G90 G17 G00 X10. Y10. LF,G90 绝对坐标指令,G17 XY平面内的加工指令,G00快速定位指定, X10 Y10 指A点在工件坐标系内的坐标值。,该段程序的含义是指令刀具相对于工件由起刀点O机快速移动到A点。,2022年11月16日星期三,41,N03 G01 X30. F100 LF,G01直线插补指令, F100进给速度为100mm/
18、min,该程序段的含义是以直线插补和进给速度100mm/min的方式从点A向点B加工直线AB段。,2022年11月16日星期三,42,N04 G03 X40. Y20. I0 J10. LF,G03逆时针圆弧插补指令; X40. Y20.圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值; I0 J10. 为圆弧的圆心相对于的起点坐标。,该段程序的含义是以逆时针圆弧插补的方式从点B到点C加工BC圆弧段。,2022年11月16日星期三,43,N05 G02 X30. Y30. I0 J10 LF,G02顺时针圆弧插补指令; X30. Y30.圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值; I0 J10. 为圆弧的圆心
19、相对于起点的坐标。,该段程序的含义是以顺时针圆弧插补的方式从点C到点D加工CD圆弧段。,2022年11月16日星期三,44,N06 G01 X10. Y20. LF,该程序段的含义是以直线插补的方式从点D向点E加工直线DE段。,2022年11月16日星期三,45,N07 Y10. LF,该程序段的含义是以直线插补的方式从点E向点A加工直线EA段。,2022年11月16日星期三,46,N08 G00 X-10. Y-10. M02 LF,G00快速定位指定, X-10. Y-10. 指O机点在工件坐标系内的坐标值,M02程序结束指令。,2022年11月16日星期三,47,(2) 相对坐标程序N0
20、1 G91 G17 G00 X20. Y20. LFN02 G01 X20. F100 LFN03 G03 X10. Y10. I0 J10. LFN04 G02 X-10. Y10. I0 J10. LFN05 G01 X-20. Y-10. LFN06 Y-10. LFN07 G00 X-20 Y-20. M02 LF,2022年11月16日星期三,48,4、螺旋线插补,G17 G02或G03 X Y Z I J (或R) K FG18 G02或G03 X Z Y I K (或R) J FG19 G02或G03 Y Z X J K (或R) I F,X. Y. Z. 螺旋线终点坐标, I
21、.J 圆心在X,Y轴的坐标;相对螺旋线起点的增量坐标 R 圆弧半径R与I,J取其一 K螺旋线导程,2022年11月16日星期三,49,N01 G90 G92 X25. Y0. Z300.;设定起刀点的位置,N02 G00 Z5. ; 快速移动至安全高度,N03 S1000 M03;起动主轴,N04 G01 Z0 F100 M08;下刀至切削厚度,N05 G17 G03 X25. Y0 Z-30. I-25. J0 K2. F50;,例.6 螺旋线插补指令的应用实例,40,30,100,120,Z,X,Y,X,50,2022年11月16日星期三,50,N06 X25. Y0 I-25. J0;逆
22、圆加工槽底面,N07 G00 Z5. M09;,N08 X0 Y0;,N09 M02; 程序结束,2022年11月16日星期三,51,如图,设O点为起刀点,刀具的加工路线为ABCDEA.用绝对值和圆弧半径R编程,需建立刀具半径补偿。编写该加工程序。(选择半径为10mm的球头铣刀.F,S 自定),例.7 圆弧插补编程举例,解:(1) F=100mm/min S=1000r/min(2)编程O0001N01 G54 G90 G17 G00 X0.0 Y0.0S1000 M03;N02 G42 X20.0 Y10.0 H01;N03 G01 X100.0 F100;N04 G03 X60.0 Y80
23、.0 R60.0;N05 G02 X20.0 Y40.0 R40.0;N06 G01 Y20.0;N07 G00 G40 X0.0 Y0.0 M05 H00;N08 M02;,2022年11月16日星期三,52,一、刀具半径补偿指令,数控程序是按刀具的中心编制的,在进行零件轮廓加工时,刀具中心轨迹相对于零件轮廓通常应让开一个刀具半径的距离,即所谓的刀具偏置或刀具半径补偿。,具有刀具半径补偿功能的数控系统具有如下优点: 1)在编程时可以不考虑刀具的半径,直接按零件轮廓编程,只要在实际加工时把刀具半径输入刀具半径补偿地址中即可。 2)刀具磨损后可以通过补偿弥补。 3)可以使粗加工的程序简化。,1.
24、 基本概念,3.4 数控铣床刀具补偿功能,2022年11月16日星期三,53,2. 指令,G40是取消刀具半径补偿功能。 G41是刀具半径左补偿指令。即沿着刀具前进方向,刀具始终位于工件的左侧。(相当于顺铣),左补偿,2022年11月16日星期三,54,G42是刀具半径右补偿指令。即沿着刀具前进方向,刀具始终位于工件的右侧。 (相当于逆铣),从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言,顺铣效果好,G41常用。,2022年11月16日星期三,55,刀补指令的程序段格式:,1)式中的D为刀具半径补偿地址,D00D99共100个地址,地址中存放的是刀具半径的补偿量; 2)式中的X Y Z为由刀补建立或取消
25、的终点位置。,2022年11月16日星期三,56,1)只能在G00或G01指令下建立刀具半径补偿状态及取消刀具半径补偿状态。,注意:,2)在建立刀补时,必须有连续两段的平面位移指令。这是因为,在建立刀补时,控制系统要连续读人两段平面位移指令,才能正确计算出进入刀补状态时刀具中心的偏置位置。否则,将无法正确建立刀补状态。,2022年11月16日星期三,57,说明:1)刀补建立: 2)刀补取消: 3)拐角过渡:当拐角是 锐角时,为减少刀具的 空行程,往往要插入一段。,3下面结合图来介绍刀补的运动。,2022年11月16日星期三,58,例3.8 图3-20所示加工路线为实际零件轮廓,刀具初始位置为(
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