第五章數(shù)控銑床的編程

1、第五章 數(shù)控銑床的編程5.1數(shù)控銑床的編程基礎(chǔ)1.教學(xué)目標(biāo)1）了解數(shù)控銑床的主要功能2）了解數(shù)控銑床的工藝范圍3）了解數(shù)控銑床的工藝裝備4）數(shù)控銑削的工藝分析2.教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)重點(diǎn)：數(shù)控銑削的工裝設(shè)備和工藝分析難點(diǎn)：銑削工藝分析3.教學(xué)方法和手段以多媒體為主，結(jié)合數(shù)控銑床工藝系統(tǒng)實(shí)物的面板現(xiàn)場變成輸入，讓學(xué)生建立感性認(rèn)識，使學(xué)生把零件實(shí)物和加工程序結(jié)合理解。4.教學(xué)課時 2學(xué)時5.教學(xué)內(nèi)容1）數(shù)控銑床的主要功能各種類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數(shù)控系統(tǒng)的功能，除一些特殊功能不盡相同外，其主要功能基本相同。a點(diǎn)位控制功能此功能可以實(shí)現(xiàn)對相互位置精度要求很高的孔系加工。b 連續(xù)輪

2、廓控制功能此功能可以實(shí)現(xiàn)直線、圓弧的插補(bǔ)功能及非圓曲線的加工。c 刀具半徑補(bǔ)償功能此功能可以根據(jù)零件圖樣的標(biāo)注尺寸來編程，而不必考慮所用刀具的實(shí)際半徑尺寸，從而減少編程時的復(fù)雜數(shù)值計(jì)算。d刀具長度補(bǔ)償功能此功能可以自動補(bǔ)償?shù)毒叩拈L短，以適應(yīng)加工中對刀具長度尺寸調(diào)整的要求。e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(shí)現(xiàn)。f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。g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

3、的輪廓形狀，將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。h 宏程序功能該功能可用一個總指令代表實(shí)現(xiàn)某一功能的一系列指令，并能對變量進(jìn)行運(yùn)算，使程序更具靈活性和方便性。2)數(shù)控銑床的工藝范圍a平面類零件 b 直紋曲面類零件 c 立體曲面類零件3）數(shù)控銑床的工裝主要是包括刀具和夾具，銑刀種類繁多，有立銑刀，盤銑刀，鍵槽銑刀等，夾具應(yīng)結(jié)合安裝工件的種類來具體確定。4）數(shù)控銑削的工藝分析a圖紙尺寸的標(biāo)注方法是否方便編程b零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證c內(nèi)槽及緣板之間的內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧是否過小d零件銑削面的槽底圓角或腹板與緣板相交處的圓角半徑r是否

4、太大e零件圖中各加工面的凹圓弧(R與r)是否過于零亂，是否可以統(tǒng)一f零件上有無統(tǒng)一基準(zhǔn)以保證兩次裝夾加工后其相對位置的正確性g分析零件的形狀及原材料的熱處理狀態(tài)，會不會在加工過程中變形？哪些部位最容易變形？h確定零件的加工路線i切削用量選擇，主要是切削深度，進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速的確定。5.2數(shù)控銑床編程的基本方法1.教學(xué)目標(biāo)了解銑床中各種常用的G代碼和M代碼2.教學(xué)方法和手段多媒體為主，板書為輔，通過在銑床上現(xiàn)場編程，使學(xué)生把理論和實(shí)際編程結(jié)合起來，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣。3.教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)難點(diǎn)：每個指令參數(shù)的意義重點(diǎn)：指令參數(shù)的意義4.教學(xué)課時 4課時5.教學(xué)內(nèi)容1）了解數(shù)控銑床常用的G代碼和M代

5、碼2）詳細(xì)介紹工件坐標(biāo)系設(shè)定指令G92書寫格式：G92 X_ Y_ Z_，G92指令是規(guī)定工件坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)的指令，工件坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)又稱為程序零點(diǎn)，坐標(biāo)值x、y、z為刀具刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中(相對于程序零點(diǎn))的初始位置。執(zhí)行G92指令時，機(jī)床不動作，即X、Y、Z軸均不移動。3）選擇機(jī)床坐標(biāo)系G53編程格式：G53 G90 X Y Z ；G53指令使刀具快速定位到機(jī)床坐標(biāo)系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值為機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，其尺寸均為負(fù)值。4)選擇工件坐標(biāo)系指令G54G59書寫格式：G54 G90 G00 (G01) X Y Z (F)。該指令執(zhí)行后，所有坐標(biāo)值指定的坐標(biāo)尺寸都是選定的

6、工件加工坐標(biāo)系中的位置。16號工件加工坐標(biāo)系是通過CRT/MDI方式設(shè)置的。5）自動返回參考點(diǎn)指令G28格式：G28 X_ Y_ ：或G28 Z_ X_ ；或G28 Y_ Z_ ；其中X、Y、Z為中間點(diǎn)位置坐標(biāo)，指令執(zhí)行后，所有的受控軸都將快速定位到中間點(diǎn),然后再從中間點(diǎn)到參考點(diǎn)。G28指令一般用于自動換刀，所以使用G28指令時，應(yīng)取消刀具的補(bǔ)償功能。6）從參考點(diǎn)自動返回G29格式 G29 X_ Y_；或G29 Z_ X_ ；或G29 Y_ Z_；這條指令一般緊跟在G28指令后使用，指令中的X、Y、Z坐標(biāo)值是執(zhí)行完G29后，刀具應(yīng)到達(dá)的坐標(biāo)點(diǎn)。它的動作順序是從參考點(diǎn)快速到達(dá)G28指令的中間點(diǎn)，

7、再從中間點(diǎn)移動到G29指令的點(diǎn)定位，其動作與G00動作相同。7）返回第二參考點(diǎn)指令G30格式 G30 X_ Y_；或G30 Z_ X_ ；或G30 Y_ Z_；G30為第二參考點(diǎn)返回，該功能與G28指令相似。不同之處是刀具自動返回第二參考點(diǎn)，而第二參考點(diǎn)的位置是由參數(shù)來設(shè)定的，G30指令必須在執(zhí)行返回第一參考點(diǎn)后才有效。8）參考點(diǎn)返回檢查G27格式：G27 X_ Y_ ：執(zhí)行G27指令后，返回各軸參考點(diǎn)指示燈分別點(diǎn)亮。當(dāng)使用刀具補(bǔ)償功能時，指示燈是不亮的，所以在取消刀具補(bǔ)償功能后，才能使用G27指令。9) 主軸轉(zhuǎn)速功能S格式：M03 S600 主軸以600r/min的速度正轉(zhuǎn)。10) 進(jìn)給功能

8、F進(jìn)給功能表示刀具中心運(yùn)動時的進(jìn)給速度，由F和其后的若干數(shù)字組成。數(shù)字的單位取決于數(shù)控系統(tǒng)所采用的進(jìn)給速度的指定方式，有每分鐘進(jìn)給和每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度兩種。11）刀具功能T刀具功能用于指定刀具和刀具參數(shù)，由T和其后的四位數(shù)字組成。格式：T XX XX說明：前兩位不表示刀具序號，后面兩位表示刀具補(bǔ)償號12）刀具半徑補(bǔ)償功能G40G41G42G40，G41，G42 是有關(guān)刀具半徑補(bǔ)償功能的刀具半徑補(bǔ)償指令，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； G40G

9、41是相對于刀具前進(jìn)方向左側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，稱為左刀補(bǔ)，G42是相對于刀具前進(jìn)方向右側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，稱為右刀補(bǔ)。左右刀具補(bǔ)償示意圖如下： 13)刀具長度補(bǔ)償指令G43G44G49G43 為正補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H代碼中長度補(bǔ)償?shù)牧肯嗉?，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動。G44 為負(fù)補(bǔ)償，即將Z坐標(biāo)尺寸字與H中長度補(bǔ)償?shù)牧肯鄿p，按其結(jié)果進(jìn)行Z軸運(yùn)動。G49為撤消補(bǔ)償。編程格式為：G01 G43/G44 Z H / 建立補(bǔ)償程序段 / 切削加工程序段G49 / 補(bǔ)償撤消程序段補(bǔ)償長度的示意圖如下：14）坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)功能G68G69a.編程格式：G68 X Y R . G69 式中： X、Y旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)值(可以是X、Y

10、、Z中的任意兩個，它們由當(dāng)前平面選擇指令G17、G18、G19中的一個確定)。當(dāng)X、Y省略時，G68指令認(rèn)為當(dāng)前的位置即為旋轉(zhuǎn)中心。 R-旋轉(zhuǎn)角度，逆時針旋轉(zhuǎn)定義為正方向，順時針旋轉(zhuǎn)定義為負(fù)方向。b. 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能與刀具半徑補(bǔ)償功能的關(guān)系如下圖所示。15）子程序調(diào)用和返回指令M98M99子程序的編程格式OM99；在子程序的開頭編制子程序號，在子程序的結(jié)尾用M99指令。子程序的調(diào)用格式98P P后面的前3位為重復(fù)調(diào)用次數(shù)，省略時為調(diào)用一次；后4位為子程序號。M99為子程序返回指令16）比例功能G50G51格式： G51 X Y Z P M98 P G50 G51 ：建立縮放G50 ：取消縮放X

11、、Y、Z ：縮放中心的坐標(biāo)值P：縮放系數(shù)5.3數(shù)控銑床編程舉例例題1毛坯為1206010板材，5深的外輪廓已粗加工過，周邊留2余量，要求加工出如下圖所示的外輪廓及20的孔。工件材料為鋁。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）以底面為定位基準(zhǔn)，兩側(cè)用壓板壓緊，固定于銑床工作臺上2）工步順序 鉆孔20。 按OABCDEFG線路銑削輪廓。2選擇機(jī)床設(shè)備根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床即可達(dá)到要求。3選擇刀具現(xiàn)采用20的鉆頭，定義為T02,5的平底立銑刀，定義為T01，并把該刀具的直徑輸入刀具參數(shù)表中。4確定切削用量切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際

12、經(jīng)驗(yàn)確定，詳見加工程序。5確定工件坐標(biāo)系和對刀點(diǎn)在XOY平面內(nèi)確定以0點(diǎn)為工件原點(diǎn)，Z方向以工件表面為工件原點(diǎn)，建立工件坐標(biāo)系，如圖3-24所示。采用手動對刀方法把0點(diǎn)作為對刀點(diǎn)。6編寫程序按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下：1） 加工20孔程序(手工安裝好20鉆頭)%1337N0010 G92 X5 Y5 Z5 ；設(shè)置對刀點(diǎn)N0020 G91 ；相對坐標(biāo)編程N(yùn)0030 G17 G00 X40 Y30 ；在XOY平面內(nèi)加工N0040 G98 G81 X40 Y30 Z-5 R15 F150 ；鉆孔循環(huán)N0050 G00 X5 Y5

13、Z50N0060 M05N0070 M02 2）銑輪廓程序(手工安裝好5立銑刀,不考慮刀具長度補(bǔ)償)%1338N0010 G92 X5 Y5 Z50N0020 G90 G41 G00 X-20 Y-10 Z-5 D01N0030 G01 X5 Y-10 F150N0040 G01 Y35 F150N0050 G91N0060 G01 X10 Y10 F150 N0070 G01 X11.8 Y0N0080 G02 X30.5 Y-5 R20N0090 G03 X17.3 Y-10 R20N0100 G01 X10.4 Y0N0110 G03 X0 Y-25N0120 G01 X-90 Y0N0

14、130 G90 G00 X5 Y5 Z10N0140 G40N0150 M05N0160 M30例題2下面的零件圖中，圓心在O點(diǎn)，它在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(X0,Y0)，在半徑為r的圓周上均勻地鉆幾個等分孔，起始角度為，孔數(shù)為n。以零件上表面為Z向零點(diǎn)。使用以下保持型變量：#502：半徑r；#503：起始角度；#504：孔數(shù)n，當(dāng)n0時，按逆時針方向加工，當(dāng)n0時，按順時針方向加工；#505：孔底Z坐標(biāo)值；#506：R平面Z坐標(biāo)值；#507：F進(jìn)給量。 使用以下變量進(jìn)行操作運(yùn)算：#100：表示第i步鉆第i孔的記數(shù)器；#101：記數(shù)器的最終值(為n的絕對值)；#102：第i個孔的角度位置i的值；

15、#103：第i個孔的X坐標(biāo)值；#104：第i個孔的Y坐標(biāo)值；用用戶宏程序編制的鉆孔子程序如下：O9010N110 G65 H01 P#100 Q0 ; /#100 = 0N120 G65 H22 P#101 Q#504; /#101 = #504N130 G65 H04 P#102 Q#100 R360;/#102 = #100 360oN140 G65 H05 P#102 Q#102 R#504; /#102 = #102 / #504N150 G65 H02 P#102 Q#503 R#102; /#102 = #503 #102當(dāng)前孔角度位置i = (360oi) / nN160 G65

16、 H32 P#103 Q#502 R#102 ;/#103 = #502 COS(#102)當(dāng)前孔的 X坐標(biāo)N170 G65 H31 P#104 Q#502 R#102; /#104 = #502 SIN(#102) 當(dāng)前孔的Y坐標(biāo)N180 G90 G00 X#103 Y#104; /定位到當(dāng)前孔（返回開始平面）N190 G00 Z#506; /快速進(jìn)到R平面N200 G01 Z#505 F#507; /加工當(dāng)前孔N210 G00 Z#506; /快速退到R平面N220 G65 H02 P#100 Q#100 R1; /#100 = #100 1孔計(jì)數(shù)N230 G65 H84 P-130 Q#

17、100 R#101; /當(dāng)#100 #101時，向上返回到130程序段N240 M99; /子程序結(jié)束 調(diào)用上述子程序的主程序如下：O0010N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z20;/進(jìn)入加工坐標(biāo)系N20 M98 P9010; /調(diào)用鉆孔子程序，加工圓周等分孔N30 Z20; /抬刀N40 G00 G90 X0 Y0; /返回加工坐標(biāo)系零點(diǎn)N50 M30; 程序結(jié)束例題3凸輪零件的外形輪廓如圖所示，厚度為6mm。用直徑12的立銑刀加工。手工編制零件程序。在編制程序之前要計(jì)算每一圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)值，有了坐標(biāo)值方能正式編程。計(jì)算過程此處不再贅述，算得的基點(diǎn)坐標(biāo)分別為 F(18.

18、856,36.667)，E(28.284，10.000)。D(28.284，-10.000)，C(18.856，-36.667)。O0003定義零件程序號0-9999 N01 G92 XO YO Z35建立工件坐標(biāo)系(坐標(biāo)參數(shù)由對刀點(diǎn)確定) N02 G90 G42 D101 G00 X60 Y50快速由對刀點(diǎn)移動到了點(diǎn)S上方(60，50，35)建立刀補(bǔ) N03 G01 Z-7.0 M03 F500 S600到點(diǎn)S(60，50，-7) N04 G01 X0 Y50 F200由點(diǎn)S到點(diǎn)A(0，50，-7) N05 G03 Y-50 J-50加工圓弧AB N06 G03 X18.856 Y-36.6

19、67 R20.0加工圓弧BC N07 G01 X28.284 Y-lO.0加工直線CD N08 G03 X28.284 YIO.0 R30.0加工圓弧DE N09 G01 X18.856 Y36.667加工直線EF NIO G03 X0 Y50 R20加工圓弧FA N11 G01 X-lO到點(diǎn)G(-10，50，-7) N12 G01 Z35.0 F500到G點(diǎn)上方(-10，50，35) N13 G40 XO YO取消刀補(bǔ) N14 M05回到對刀點(diǎn) N15 M30程序結(jié)束例題4某零件的外形輪廓如圖所示，要求用直徑10的立銑刀精銑外形輪廓。手工編制零件程序。安全面高度50MM 加工工藝路線為：進(jìn)刀

20、 /退刀方式;離開工件，直接/圓弧引入切向進(jìn)刀，直線退刀。工藝路線：走刀路線如圖所示。零件外形輪廓 (厚20，程序原點(diǎn)位于表面) 。加工程序?yàn)镺0004銑削外形輪廓零件 N05 G54 G90 G0 X0.Y0.建立工件坐標(biāo)系,并快速運(yùn)動到程序原點(diǎn)上方 N10 Z50.；快速運(yùn)動到安全面高度 N20 X5. Y-40. S500 M03；刀具移動工件外,啟動主軸,刀具仍在安全面高度 N20 Z5. M08 N30 G01 Z-21.F20.；G01下刀，伸出底面1 N40 G42 D01 Y-30.F100.刀具半徑右補(bǔ)償，運(yùn)動到Y(jié)-30的位置 N50 G2 X-40. Y-20. I10.

21、J0.；順時針圓弧插補(bǔ) N60 G01 X20.；N70 G3 X40. Y0. I0. J20.；逆時針圓弧插補(bǔ) N80 X-6.195 Y39.517 I-40. J0；逆時針圓弧插補(bǔ) N90 GI X-40. Y20.；N110 Y-30.；直線退刀 N120 G40 Y-40.；取消刀具半徑補(bǔ)償，退刀至Y-40 N130 G0 Z50.；抬刀至安全面高度 N140 X0. Y0.；回程序原點(diǎn)上方 N150 M30；程序結(jié)束并返回例題5以子程序來編寫下圖的加工程序。工藝過程為：(1)先12立銑刀(或鍵槽銑刀)。(2)粗加工選刀具半徑補(bǔ)償D01(R=8)，半精加工先刀具半徑補(bǔ)償D02(R=

22、6.5)，精加工選D01(R=6)。這樣可以用同一把刀具不同刀具補(bǔ)償值，用相同的子程序來實(shí)現(xiàn)各種加工。加工程序?yàn)椋篛0050 N001 G92 X-40 Y-40 Z50 N002 G90 N003 M03 S530 N004 G00 Z-5.5 N005 G17 G41 G00 X-15 Y60 DO1 NOO6 M98 P0052 L3 F200粗加工R30圓弧 N007 G00 X-12 N008 Y110 N009 X85 N010 M98 P0053 L3 F200粗加工R25圓弧 N011 G00 Y80 N012 X100 N013 Y10 NO14 G02 X100 Y0 R1

23、0粗加工凸R25圓孤 N015 G40 G00 Y-20 NO16 X-20 N017 G42 D02 G00 Y5設(shè)置刀具半徑右補(bǔ)償,取02號刀 NO18 M98 P0051 L1 F200粗加工輪廓 NO19 G40 G00 X-40 Y-40取消刀具補(bǔ)償N020 G42 D01 G00 X-10 Y5設(shè)置刀具半徑補(bǔ)償,取01號刀 N021 M98 PO401 L1 F120粗加工輪廓 N022 G40 GO0 X-40 Y-40取消刀具補(bǔ)償 NO23 GO0 Z50 N024 M05 N025 M02 O0051粗加工R30圓弧子程序 N401 G01 X80 N402 G03 X105

24、 Y30 B25 N403 G01 Y40 N404 G02 X80 Y65 R25 N405 G01 X35 N406 G02 X5 Y35 R30 N407 G01 Y0 N408 M99 O0052粗加工R25圓弧子程序 N601 G91 G01 X15 N502 G03 G30 Y30 R30 N503 G00 Y 10 N504 X-45 N505 Y-50 N506 G90 N507 M99 O0053粗加工R25圓弧子程序 N601 G91 G00 Y-10 N602 G01 Y-10 N603 G03 X25 Y-25 R25 N604 GOO X10 N605 Y35 N606 X-35 N607 G90 N608 M99 例題6毛坯為707018板材，六面已粗加工過，要求數(shù)控銑出如下圖所示的槽，工件材料為45鋼。 1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）以已加工過的底面為定位基準(zhǔn)，用通用臺虎鉗夾緊工件前后兩側(cè)面，臺虎鉗固定于銑床工作臺上。2）工步順序 銑刀先走兩個圓軌跡，再用左刀具半徑補(bǔ)償加工5050四角倒圓的正方形。 每次切深為2，分二次加工完。2選擇機(jī)床設(shè)備根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)