第2章數(shù)控銑削加工程序編制

1、2.1 數(shù)控銑削加工概述 數(shù)控銑削加工的特點 適合數(shù)控銑削的主要加工對象 2.2 數(shù)控銑削加工編程技術(shù) 數(shù)控銑削常用指令 數(shù)控銑削編程要點,數(shù)控銑床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機床，它可以進行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復(fù)雜型面銑削，還可進行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。,2.1.1 數(shù)控銑床的主要功能,(1)點位控制功能。 (2)連續(xù)輪廓控制功能。 (3)刀具半徑補償功能。 (4)刀具長度補償功能。 (5)比例及鏡像加工功能。 (6)旋轉(zhuǎn)功能。 (7)子程序調(diào)用功能。 (8)宏程序功能。,2.1 數(shù)控銑

2、削加工概述,1.點位控制功能 利用這一功能，數(shù)控銑床可以進行只需要作點位控制的鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔和鏜孔等加工。,2.連續(xù)輪廓控制功能 數(shù)控銑床通過直線與圓弧插補，可以實現(xiàn)對刀具運動軌跡的連續(xù)輪廓控制，加工出由直線和圓弧兩種幾何要素構(gòu)成的平面輪廓工件。對非圓曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等二次曲線及對數(shù)螺旋線、阿基米德螺旋線等）構(gòu)成的平面輪廓，在經(jīng)過直線或圓弧逼近后也可以加工。除此之外，還可以加工一些空間曲面。,3.刀具半徑自動補償功能 使用這一功能，在編程時可以很方便地按工件實際輪廓形狀和尺寸進行編程計算，而加工時可以使刀具自動偏離工件輪廓一個刀具半徑，加工出符合要求的輪廓平面。 也可利用該功

3、能，通過改變刀具半徑補償量的方法來彌補銑刀制造的尺寸精度誤差，擴大刀具直徑選用范圍及刀具返修刃磨的允許誤差。還可以利用改變刀具半徑補償值的方法，以同一加工程序?qū)崿F(xiàn)分層銑削和粗、精加工或用于提高加工精度。,此外，通過改變刀具補償值的正負號，還可以用同一加工程序加工某些需要相互配合的工件（如相互配合的凹凸模等）。 .刀具長度補償功能 利用該功能可以自動改變切削平面高度，同時可以降低在制造與返修時對刀具長度尺寸的精度要求，還可以彌補軸向?qū)Φ墩`差。,.比例及鏡像加工功能 比例功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標(biāo)值來執(zhí)行。 鏡像加工又稱軸對稱加工，如果一個零件的形狀關(guān)于坐標(biāo)軸對稱，那么只要編出一個或

4、兩個象限的程序，而其余象限的輪廓就可以通過鏡像加工來實現(xiàn)。 .旋轉(zhuǎn)功能 該功能可將編好的加工程序在加工平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度來執(zhí)行。,.子程序調(diào)用功能 有些零件需要在不同的位置上重復(fù)加工同樣的輪廓形狀，將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序，在需要的位置上重復(fù)調(diào)用，就可以完成對該零件的加工。 8.宏程序功能 該功能可用一個總指令代表實現(xiàn)某一功能的一系列指令，并能對變量進行運算，使程序更具靈活性和方便性。,70,1.平面類零件,(a)輪廓面a ( b)輪廓面b (c)輪廓面c,2.直紋曲面類零件,（ ）,（ ）,（ ）,2.1.2 適合數(shù)控銑削的主要加工對象,3.立體曲面類零件,加工面為空間曲面的零件稱

5、為立體曲面類零件。這類零件的加工面不能展成平面，一般使用球頭銑刀切削。因加工面與銑刀始終為點接觸，若采用其他刀具加工，易產(chǎn)生干涉而銑傷鄰近表面。加工立體曲面類零件一般使用三坐標(biāo)數(shù)控銑床，采用以下兩種加工方法：,(1)行切加工法如左動畫所示。 (2)三坐標(biāo)聯(lián)動加工如右動畫所示。,1.絕對尺寸和增量尺寸 指令：g90、g91 g90狀態(tài)下，程序段中的尺寸數(shù)字為絕對坐標(biāo)值，即刀具所有軌跡點的坐標(biāo)值，均以工件零點為基準(zhǔn)而得。 g91狀態(tài)下，程序段中的尺寸數(shù)字為增量坐標(biāo)值，即刀具當(dāng)前點的坐標(biāo)值是以刀具前一點為基準(zhǔn)而得。 g90,g91是一對模態(tài)指令，在同一程序段中只能用一次。,2.2 數(shù)控銑削加工編程技

6、術(shù),例：已知刀具中心運動軌跡為“a b” ,起點為a，如圖所示。,用g90編程：,用g91編程：,g90 g00 x10. y12.,g91 g00 x-20. y-18.,對于fanuc用于車床的數(shù)控系統(tǒng)，如果用標(biāo)準(zhǔn)組g代碼，那么其內(nèi)沒有g(shù)90/g91指令。這時程序內(nèi)用x、z為絕對坐標(biāo)方式，用u、w為增量坐標(biāo)方式。這類表達方式的特點是不但在同一程序中，而且在同一程序段中，絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)可以混用；另外，兩種坐標(biāo)指令屬于哪一種將一目了然，無須看前面的是g90還是g91，這樣可減少錯誤。,2.建立工件坐標(biāo)系指令 指令：g92 該指令將加工坐標(biāo)系原點設(shè)定在相對于起刀點的某一空間點上。 通過該指令

7、設(shè)定起刀點即程序開始運動的起點，從而建立加工坐標(biāo)系。,注意： 該指令只是設(shè)定坐標(biāo)系，機床（刀具或工作臺）并未產(chǎn)生任何運動。 程序格式：g92 x_ y_ z_ 其中：x、y、z指定起刀點相對于加工原點的位置。 g92要求坐標(biāo)值x,y,z必須齊全，不可缺省，并且不能使用u,v,w。,例：若加工坐標(biāo)系如圖所示，則設(shè)定該加工坐標(biāo)系的程序段為：,g92 x30. y30.,刀具起點在a點：,刀具起點在b點：,g92 x10. y12 .,3. g54、g55、g56、g57、g58、g59指令選擇工件坐 標(biāo)系 程序格式：g54/g59 g90 g00(g01) x y z 在機床坐標(biāo)系中確定6個工件坐

8、標(biāo)系坐標(biāo)原點的坐標(biāo)值后，通過crt/mdi方式輸入設(shè)定。,g92與g54g59指令都是用來設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，但它們在使用中是有區(qū)別的： g92指令是通過程序來設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，g92所設(shè)定的加工坐標(biāo)原點是與當(dāng)前刀具所在位置有關(guān)的，這一加工原點在機床坐標(biāo)系中的位置是隨當(dāng)前刀具位置的不同而改變的。g92指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系，而不產(chǎn)生任何動作。 g54g59指令是通過crt/mdi在設(shè)置參數(shù)的方式下設(shè)定工件坐標(biāo)系的，一經(jīng)設(shè)定，工件坐標(biāo)原點在機床坐標(biāo)系中的位置不變，它與刀具當(dāng)前位置無關(guān)。程序段則可以和g00、g01指令組合在選定的加工坐標(biāo)系中進行位移。,4.加工平面設(shè)定 坐標(biāo)平面選擇指

9、令是用來選擇圓弧插補的平面和刀具補償平面的，如圖所示。 指令：g17、g18、g19 程序格式：g17/g18/g19,g17為選擇xy平面； g18為選擇xz平面； g19為選擇yz平面。,在數(shù)控車床上一般默認(rèn)為在zx平面內(nèi)加工；在數(shù)控銑床上一般默認(rèn)為在xy平面內(nèi)加工。 若要在其他平面上加工則應(yīng)使用坐標(biāo)平面選擇指令。 移動指令與平面選擇無關(guān)。如g17 g01 z_，這條指令z軸照樣會移動。,5.快速點定位 指令：g00 該指令命令刀具以點位控制方式從刀具所在點快速移動到下一個目標(biāo)位置，它只是快速定位，對中間空行程無軌跡要求。 程序格式：g00 x_ y_ z_ 其中：x、y、z指目標(biāo)位置的坐

10、標(biāo)值。,例：如圖所示，從a點到b點快速移動的程序段為：,g00 x20. y25.,g00的具體速度一般是由機床參數(shù)來設(shè)定的，不能用f規(guī)定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個坐標(biāo)方向同時按參數(shù)設(shè)定的速度移動，最后減速到達終點。 快移速度可以由面板上的快速修調(diào)旋鈕修正。 一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。 注意：在各坐標(biāo)方向上有可能不是同時達到終點。刀具移動軌跡是幾條線段的組合，不是一條直線，而是一條折線。因此要注意刀具是否與工件和夾具發(fā)生干涉。對不適合聯(lián)動的場合，每軸可單獨行動。如圖所示。,6.直線插補 指令：g01,刀具作兩點間的直線運動加工時用該指令。g01指令表示刀具從當(dāng)前位置開始以給定

11、的速度（切削速度f），沿直線移動到規(guī)定的位置。,格式：g01 x_ y_ z_ f_ ;,其中：x、y、z指終點位置的坐標(biāo)值。 f指進給速度。,f有2種方式表示： 每分鐘進給量（mm/min，一般用于銑床及加工中心）； 每轉(zhuǎn)進給量（mm/r，一般用于車床，小數(shù)點編程。 ）。,例： g01 x40.0 y20.0 f100; 如動畫所示。,例：如圖所示，從a點到b點的直線插補運動，其程序段為：,g01 x20. y25. f100,g01 u-10. v-10. f100,例： 用6的刀具銑削下圖所示“x、y”兩個字 母，深度為2mm，試編程。 工件坐標(biāo)系如圖所示，設(shè)程序啟動時刀心位于工件坐標(biāo)系

12、的（0，0，50）處，切削速度為150mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。,7. 圓弧插補指令：g02, g03,30,格式：,刀具進行圓弧插補時必須規(guī)定所在平面，然后再確定回轉(zhuǎn)方向。規(guī)定,g17為選擇xy平面； g18為選擇xz平面； g19為選擇yz平面。,數(shù)控車床默認(rèn)的平面是g18。 數(shù)控銑床默認(rèn)的平面是g17。,g02為順時針加工，g03為逆時針加工。,判斷方法： 沿圓弧所在平面（如xy平面）的另一坐標(biāo)軸的負方向(-z)看去，順時針方向為g02，逆時針方向為g03。,其中：x、y、z指定圓弧終點的位置； i、j、k分別是x、y、z方向上圓心相對于圓弧起點的增量坐標(biāo)，注意正負值。

13、與g90或g91方式無關(guān)。 也可直接指令圓弧半徑r ，而不必再指令i、j、k字。 當(dāng)圓弧的圓心角180，r值為正。 當(dāng)圓弧的圓心角大于180，r值為負。 當(dāng)圓弧的圓心角=360，只能用i、j、k字 編程。,例： 編寫如圖所示圓弧的加工程序。 1） 弧a： g03 x0. y25r25f100 或 g03 x0. y25i-25j0. f100 2） 弧b： g03 x0. y25r-25f100 或 g03 x0y25i0. j25. f100,g02/g03 x45. y24. i-17. j0. f100,注意：整圓編程時不可以用r指令。,例：加工如圖所示圓弧，試寫出它的程序段。,格式：g

14、04 x_/p_ 式中，x，p均為暫停時間，單位為s 。x用小數(shù)點編程，p則不允許用小數(shù)點編程。 如，暫停時間為2.5s的程序為： g04 x2.5 或g04 p2500,8.暫停 指令：g04,該指令可使刀具作短時間的無進給光整加工，常用于車槽、鏜平面、锪孔等場合，以提高表面光潔度。采用g04指令使主軸不停，刀具進給短暫停留。,示例3：對圖示零件鉆孔。(銑刀直徑10mm ）,從上述程序可以大致了解鉆孔加工的走刀路線及鉆孔的基本編程方法，當(dāng)所使用的數(shù)控銑床不具備更高級的鉆孔專用指令時，通常都需要這樣一步步地編程，更方便的鉆孔編程方法將在后面的章節(jié)中逐步介紹。,8. 刀具半徑補償功能 （1）刀具

15、半徑補償目的 在數(shù)控銑床進行輪廓加工時，因為銑刀刀具有一定的半徑，所以刀具中心軌跡和工件輪廓不重合。,外輪廓加工時，零件尺寸比圖紙要求小一圈。(a）,內(nèi)輪廓加工時，零件尺寸比圖紙要求大一圈。(b）,a.當(dāng)?shù)毒吣p或重磨后，刀具半徑變小，只需要手工輸入改變后的刀具半徑，而不必修改已編好的程序。,（2）刀具半徑補償?shù)钠渌饔?b. 用同一把刀具、同一個程序進行粗、精加工。,c.利用刀具補償值控制工件輪廓尺寸精度。 下圖中，單面加工，若實際測得尺寸l偏大值（黑色粗實線），將原來的偏置量r改為r-，即可獲得尺寸l（藍色線）。,（3）指令：g41、g42、g40,g41：左偏刀具半徑補償，是指沿著刀具運

16、動方向向前看（假設(shè)工件不動），刀具位于工件左側(cè)的刀具半徑補償。這時，相當(dāng)于順銑。,g42:右偏刀具半徑補償，是指沿著刀具運動方向向前看（假設(shè)工件不動），刀具位于工件右側(cè)的刀具半徑補償。這時，相當(dāng)于逆銑。,g40：刀具半徑補償取消。,例 在數(shù)控銑床上加工編程時，若銑刀編程軌跡為如圖所示的實線，進給方向如箭頭所示，如果銑刀中心軌跡為a點劃線位置時，應(yīng)采取_補償，指令為_。為b點劃線時，應(yīng)采取_補償，指令為_。,左,g41,左,g41,數(shù)控機床上因有滾珠絲杠副間隙補償?shù)墓δ埽诓豢紤]絲杠間隙影響的前提下，從刀具壽命、加工精度、表面粗糙度而言，一般順銑效果較好，因而用g41較多。,半徑補償?shù)倪x擇？ g

17、41? g42?,（4）刀具半徑補償過程：,分為三步： 1、刀補的建立：在刀具從起點接近工件時，刀心軌跡從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。 2、刀補進行：刀具中心始終與編程軌跡相距一個偏置量直到刀補取消。 3、刀補取消：刀具離開工件，刀心軌跡要過渡到與編程軌跡重合的過程。,o,o1,o3,（5）格式：,取消格式：,建立格式：,g40,x_y_z_,x_y_z_,d;,其中： g41 刀具半徑左補償； g42 刀具半徑右補償； g40 刀具半徑補償取消； x、y、z指建立刀具補償直線段的終點坐標(biāo)值； d 偏移代號，其中存放刀具半徑值。,注意： g41和g42只能用g00或g0

18、1來實現(xiàn)，不能用g02和g03及指定平面以外的軸的移動來實現(xiàn)。 g41和g42是模態(tài)指令，一旦建立，便一直維持該狀態(tài)，直到出現(xiàn)g40為止。 g40必須和g41或g42成對使用，兩者缺一不可。 g40也必須用g00或g01來實現(xiàn)，不能用g02和g03及指定平面以外的軸的移動來實現(xiàn)。,（6）刀具半徑補償建立的二種方式,1）先下刀后，再在x、y軸移動中建立半徑補償； 2）先建立半徑補償后，再下刀到加工深度位置；,半徑補償?shù)娜∠肪€？,o0001; g54 g90 g40; m03 s1000; g00 x0. y0.; g41 x20. y10. d01; g01 y50. f100; x50.;

19、y20.; x10.; g40 g00 x0. y0.; m30,例：用刀具半徑補償?shù)姆椒ň幹迫鐖D所示的加工程序。(忽略z向移動）,（7）使用刀具半徑補償?shù)脑瓌t 在數(shù)控銑床上使用刀具補償時必須特別注意其執(zhí)行過程的原則，否則往往容易引起加工失誤甚至報警，使系統(tǒng)停止運行或刀具半徑補償失效。 a）在刀具半徑補償建立后的刀具補償狀態(tài)中，不能存在連續(xù)兩段以上沒有移動指令或存在非指定平面軸的移動指令段。否則有可能產(chǎn)生過切現(xiàn)象。,以前面的例題來說明?，F(xiàn)設(shè)加工起點距工件表面z=5mm處，軌 跡深度為z=5mm。,o0001; n10 g54; n20 m03 s1000; n30 g00 x0. y0.; n

20、40 g41 x20. y10. d01; n50 z5.; n60 g01 z-5. f100; n70 y50.; n80 x50.; n90 y20.; n100 x10.; n110 g40 g00 x0.y0.; n120 m30,o0001; n10 g54; n20 m03 s1000; n30 g00 z5.; n40 x0 y0; n45 g01 z-5. f100; n50 g41 x20. y10. f100 d01; n70 y50.; n80 x50.; n90 y20.; n100 x10.; n110 z50. n120 g40 g00 x0.y0.; n130

21、m30,改成：,o0001; n10 g54; n20 m03 s1000; n30 g00 x0. y0.; n40 g41 x20. y10. d01; n50 z5.; n60 g01 z-5. f100; n70 y50.; n80 x50.; n90 y20.; n100 x10.; n110 g40 g00 x0.y0.; n120 m30,b) 切向切入、切向退出,在銑內(nèi)外輪廓時當(dāng)銑刀從工件中心起刀，以加工速度運行到b點，從b點開始銑圓，銑刀運行一周銑整圓再到b點，再從b點回到起刀點。由于銑刀在b點停留的時間比較長，會在b點產(chǎn)生明顯的刀痕。,解決辦法,使刀具從圓弧的切向切入和切向

22、切出。,加工圓凸臺時，則可使用與圓相切的切入、切出直線，如圖。從a銑到b，開始銑整圓又回到b，沿bc退出。,加工凹圓弧時,使用切入圓弧和切出圓弧。切入、切出圓弧的半徑需小于工件的圓弧半徑，并使之接近工件的圓弧半徑。,綜上所述，當(dāng)進行輪廓銑削時，應(yīng)避免法向切入和切出工件，必須設(shè)計、使用切向切入、切出的輔助手段。,c）刀具補償建立與撤銷軌跡的要求。,刀具補償建立（或撤銷）的方向需和補償開始后刀具的前進方向一致。,d) 刀具補償建立與撤銷軌跡的長度距離必須大于刀具半徑補償值，否則系統(tǒng)會產(chǎn)生刀具補償無法建立的情況，有時還會產(chǎn)生報警。,編程習(xí)題1 加工如圖所示零件外輪廓面，刀具直徑10，用刀具半徑補償編

23、程。,編程習(xí)題2 加工如圖所示零件內(nèi)輪廓面，刀具直徑8，用刀具半徑補償編程。,例如圖所示的零件，采用刀具半徑補償指令，試編寫其數(shù)控加工程序。,o0003 g54 g40 g90; m03 s1000; g00 z10.; x-20. y-20.; g01 z-3.f100; g41 g01 x20. y-5.; y62.; g02 x44. y86. r24.; g01 x96.; g03 x120. y62. r24.; g01 x120. y40.; x100. y14.; x-5. ; g40 g01 x-20.y-20.; z10. m30,例：毛坯706018, 六面已粗加工過，要求

24、銑出圖示凸臺及槽，工件材料為45鋼。,一、根據(jù)圖樣要求、毛坯及前道工序加工情況，確定工藝方案及加工路線,1、用已加工過的底面為定位基準(zhǔn)，用通用臺虎鉗夾緊工件左右兩側(cè)面，臺虎鉗固定于銑床工作臺上 。,2、工序順序：,（1）加工凸臺,（2）加工槽,二、選擇機床設(shè)備,三、選擇刀具,四、確定切削用量,采用直徑12 mm的平底立銑刀（高速鋼），并把刀具的半徑輸入刀具參數(shù)表中(r=6. ）,主軸轉(zhuǎn)速500 r/min 進給速度40mm/min,五、確定工件坐標(biāo)系和對刀點,1、在xoy平面內(nèi)確定以工件中心為工件原點，z方向以工件表面為工件原點，建立工件坐標(biāo)系。 2、采用手動對刀方法把o點作為對刀點。,r10

25、,六、編寫程序,安全平面設(shè)為10mm,（1）加工凸臺,g54 g40 g90 m03 s500 g00 z10. x-50. y-50.,g01 z-3.95 f40,g41 x-30. y-35. d02 m08,y15.,g02 x-20. y25. r10.,接前頁,g01 x20.,g02 x30. y15. r10.,g01 y-15.,g02 x20. y-25. r10.,g01 x-20.,g02 x-30. y-15. r10.,g03 x-40. y-5. r10.,g40 g01 x-50. y-50. m09,g00 z10.,（2）加工槽,g00 x0. y-50.,

26、g01 z-3.95 f40,g41 x8. y-35. d02 m08,y-8.,x15.,g03 y8. r8.,g01 x8.,y35.,接前頁,x-8.,y8.,x-15.,g03 y-8. r8.,g01 x-8.,y-35.,g40 x0. y-50. m09,g00 z10. m30,（1）刀具長度補償?shù)淖饔茫?用于刀具z軸方向的補償。 使刀具在軸向的實際位移量比程序給定值增加或減少一個偏置量，即實際位移量=程序給定值+補償值。 刀具長度尺寸變化時，可以在不改動程序的情況下，通過改變偏置量達到加工尺寸。 利用該功能，還可在加工深度方向上進行分層銑削，即通過改變刀具長度補償值的大小

27、，通過多次運行程序而實現(xiàn)。,9.刀具長度補償：g43,g44,g49,（2）程序格式：g43/g44 z h g01 g49 其中：g43:刀具長度正補償。 g44:刀具長度負補償。 g49:取消刀具補償。 h:偏置號，后面用兩位數(shù)字表示代號。h代碼中放入刀具的長度補償值作為偏置量。,無論采用g90/g91方式編程，對于存放在h中的數(shù)值，在g43時是加到z坐標(biāo)值中，在g44時是從原z坐標(biāo)中減去，從而形成新的z坐標(biāo)。,執(zhí)行g(shù)43時， z實際值=z指令值+h 執(zhí)行g(shù)44時， z實際值=z指令值-h ,其中（hxx）是指xx寄存器中的補償量，其值可以是正值或者是負值。當(dāng)?shù)堕L補償量取負值時，g43和g

28、44的功效將互換。,n10 g92 x0. y0. z0. (設(shè)定當(dāng)前點o為程序零點) n20 g90 g00 g44 z10.0 h02(指定點a，實到點b) n30 g01 z-20.0 n40 z10.0 n50 g00 g49 z0. (實際返回點o),示例1,(設(shè)h02= 200 mm),(實到點c),(實際返回點b),示例2：當(dāng)運行下列程序時，刀具的運動情況如圖所示。,n10 g92 x0. y0. z30. n20 g90 g01 z15. f100 n25 g01 x30. n30 g43 g01 z15. h01 n35 g01 x60. n40 g44 g01 z5. h02 n45 g49 g01 z30. n50 m30 參數(shù)設(shè)置：h01=5，h02=-5,10. 子程序的調(diào)用 指令：m98、m99 分別表示調(diào)用子程序和子程序結(jié)束并返回到主程序。 編程時，為了簡化程序的編制，當(dāng)一個工件上有相同的加工內(nèi)容時，常用調(diào)用子程序的方法進行編程。 調(diào)用子程序的程序叫作主程序。一個子程序可以調(diào)用另一個子程序，嵌套為2級，一個調(diào)用指令可以重復(fù)一個子