數控銑床和加工中心加工及其程序編制

1、第五章第五章 數控銑床和加工中心數控銑床和加工中心 加工及其程序編制加工及其程序編制第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎第二節(jié)數控銑床和加工中心編程第二節(jié)數控銑床和加工中心編程第三節(jié)加工中心綜合編程實例第三節(jié)加工中心綜合編程實例第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎一、數控銑床與加工中心工藝特點 1.三坐標數控銑床與加工中心 三坐標數控銑床與加工中心的共同特點是除具有普通銑床的工藝性能外，還具有加工形狀復雜的二維至三維復雜輪廓的能力。2.四坐標數控銑床與加工中心 四坐標是指在 X、Y、Z三個坐標的軸的基礎上增加了一個轉動坐標軸（A或B）并且四個坐標一般可以聯動。第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基

2、礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.1立式加工中心3.五坐標數控銑床與加工中心 五坐標是指在X、Y、Z三個坐標的軸的基礎上增加了兩個轉動坐標軸（A和C）并且五個坐標一般可以聯動。第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.2五坐標數控機床上加工的典型零件二、刀具及其工藝特點 第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.3 刀具 數控銑床和加工中心上使用的刀具主要有銑削用刀具和孔加工用刀具兩大類。1、銑刀的種類和工藝特點 面銑刀 用于面積較的平面銑削和比較平坦的立體輪廓的多坐標加工.圖5.5 面銑刀加工圖5.4 圓柱銑刀加工第一節(jié)加工工藝基礎第

3、一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系 立銑刀第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.6圖5.7立銑刀主要用于銑削面輪廓、槽面、臺階等。 鍵槽銑刀圖5.8 加工溝槽的銑刀角度銑刀鍵槽銑刀立銑刀三面刃銑刀第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系鍵槽銑刀主要用于銑槽面、鍵槽等。 鋸片銑刀第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎鋸片銑刀 鋸片銑刀主要用于大多數材料的切槽、切斷、內外槽銑削、組合銑削、缺口試驗槽加工、齒輪毛坯粗齒加工。 成型銑刀第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎成型銑刀 成型銑刀主要用為特定工件或者加工內容專門設計制造的，如角度

4、面、凹槽、特形孔或臺。2.孔加工刀具的類型 數控鉆頭 第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系 數控絞刀第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.13數控絞刀直柄機用鉸刀錐柄機用鉸刀手用鉸刀可調節(jié)手用鉸刀套式機用鉸刀直柄莫氏圓錐鉸刀手用1：50硬質合金錐柄機用鉸刀鉸刀 可以加工圓柱形孔，錐度鉸刀可以加工錐度孔。 鏜刀第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎鏜刀精鏜刀鏜刀適合于各類型孔的加工 絲錐第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.16絲錐絲錐適用于高效率螺紋絲孔的加工 擴(锪)孔鉆第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝

5、基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.17 擴孔鉆 擴孔鉆主要是在原有孔的基礎上擴大孔的直徑，為下一步孔的加工奠定基礎。 锪孔鉆在加工沉頭孔上應用比較廣泛。復合孔加工數控刀具第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.18 復合刀具 集合了鉆頭、鉸刀、擴（锪）孔刀及擠壓刀具的新結構、新技術。3.銑刀用具的選用特點 刀片斷屑槽形的選擇 第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系刀具齒數的選擇銑刀直徑的選擇主偏角的選擇刀具4.刀柄的種類和選用它適用于莫氏錐度刀桿的鉆頭、銑刀等。 （1）莫氏錐度刀柄第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠

6、學院機電系圖5.21莫式錐度刀柄刀柄的種類（2）側固式刀柄 它采用側向夾緊，適用于切削力大的加工，但一種尺寸的刀具需對應配備一種刀柄，規(guī)格較多。 第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.22 側固式刀柄（3）ER彈簧夾頭刀柄 它采用ER型卡簧，夾緊力不大，適用于夾持直徑在16mm以下的銑刀。 第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.23 ER卡簧（4）鉆夾頭式刀柄 它有整體式和分離式兩種，用于裝夾直徑在13mm以下的中心鉆、直柄麻花鉆等。 第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.24鉆夾頭式刀柄5.刀具的

7、管理 一種工件采用一組刀具 部分刀具更換及部分刀具作用 數種工件使用同一組刀具 所有刀具為一組機床所共用 刀具的有關信息是整個加工過程信息的重要組成部分，為了實現高效的加工生產，必須對刀具進行管理。第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系三、加工工藝分析二維輪廓加工第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系銑削外圓走刀路線刀具的選擇走刀路線的選擇三、加工工藝分析第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎型腔區(qū)域的加工輪廓的加工2. 二維型腔加工圖5.26 腔形零件示意圖圖5.25 腔形銑削3.曲面的加工第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌

8、埠學院機電系圖5.27三坐標聯動加工 圖5.28三坐標行切加工曲面 曲面加工在飛機、模具等制造行業(yè)應用普遍，可以在三坐標、四坐標或五坐標數控機床上完成。4.孔和內螺紋的加工第一節(jié)加工工藝基礎第一節(jié)加工工藝基礎蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系圖5.29 鉆削圖5.30 鉸削 孔的加工方法很多，有鉆削、擴削、鉸削、銑削和鏜削等。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程一、一、 G G功能功能二、二、 M M功能功能三、三、 F F、S S、T T功能功能四、四、 編程應注意的幾個問題編程應注意的幾個問題五、五、 基本程序指令基本程序指令蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系一、 G功能蚌埠學院

9、機電系蚌埠學院機電系 1.G功能是命令機械準備以何種方式切削加 工和移動。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程2.G功能二、 M功能蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程 1.M 功能與數控車床基本相同 2.M 功能三、 F、S、T功能（1）進給功能字F進給功能字的地址符是F，又稱為F功能或F指令，用于指定切削的進給速度。一般只用每分鐘進給。它為續(xù)效代碼。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系（2）主軸轉速功能字S主軸轉速功能字的地址符是S，又稱為S功能或S指令，用于指定主軸轉

10、速。單位為r/min。（3）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又稱為T功能或T指令，用于指定加工時所用刀具的編號。四、 編程應注意的幾個問題1.數控裝置初始狀態(tài)的設定2.工件坐標系的設定3.安全高度的確定4.進刀/退刀方式的確定第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系設置加工坐標系指令 G92 該指令將加工原點設定在相對于刀具起始點的某一空間點上。 如圖所示，坐標系設置命令為： G92 X20 Y10 Z10 其確立的加工原點在距離刀具起始點X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌

11、埠學院機電系蚌埠學院機電系編程格式： G92 X Y Z選擇機床坐標系指令 G53 編程格式： G53 G90 X Y Z G53指令使刀具快速定位到機床坐標系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值為機床坐標系中的坐標值，其尺寸均為負值。 執(zhí)行 G53 G90 X-100 Y-100 Z-20 后刀具在機床坐標系中的位置如圖所示。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系加工坐標系選擇指令(G54-G59) 編程格式： G54 G90 G00 (G01) XYZ(F) 該指令執(zhí)行后，所有坐標值指定的坐標尺寸都是選定的工件加工坐標系中的位置。該工件加工坐

12、標系是通過CRT/MDI方式設置的。 例圖中，用 CRT/MDI在參數設置方式下設置了兩個加工坐標系：G54：X-50Y-50Z-10G55：X-100Y-100Z-20 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系五、 基本程序指令1.快速移動G00編程格式：G00 X Y Z 式中X、Y、Z的值是快速點定位的終點坐標值 例：從A點到B點快速移動的程序段為： G90 G00 X20 Y30第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系直線插補指令用于產生按指定進給速度F實現的空間直線運動。程序格式：G01 X

13、Y Z F其中：X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標值。2.直線插補指令G01或G1例：實現圖1.24中從A點到B點的直線插補運動,其程序段為： 絕對方式編程：G90 G01 X10 Y10 F100 增量方式編程：G91 G01 X-10 Y-20 F100第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系3.圓弧插補指令G02 G03程序格式： G02 Z Y J K (R) F G03 Z Y J K (R) FG02為按指定進給速度的順時針圓弧插補。G03為按指定進給速度的逆時針圓弧插補。 其中：X、Y、Z的值是指圓弧插補的終點坐標值；I、J、K是指圓

14、弧起點到圓心的增量坐標，與G90,G91無關；R為指定圓弧半徑，當圓弧的圓心角180o時，R值為正，當圓弧的圓心角1800時，R值為負。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系六、程序暫停指令G04 程序在執(zhí)行到某一段后，需要暫停一段時間，進行某些人為的調整，這時用G04指令使程序暫停，暫停時間一到，繼續(xù)執(zhí)行下一段程序。G04的程序段里不能有其他指令。暫停時間的長短可以通過地址X(U)或P來指定。 其中P后面的數字為整數，單位是ms； X(U)后面的數字為帶小數點的數，單位為s。 指令格式：G04 P_ 或G04 X(U)_第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和

15、加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系七、刀具半徑補償指令七、刀具半徑補償指令G40 G40 、G41G41、 G42G42 編程格式：G01(G00) G41 D_ _ _ ； 左刀補，沿加工方向看刀具在左邊 G01(G00) G42 D_ _ _ ； 右刀補，沿加工方向看刀具在右邊 G01(G00) G40 _ _ ； 其中：D偏置值寄存器選用指令，一般在數控系統(tǒng)中有多個這樣的寄存器，如D00D99。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系八、返回參考點校驗功能G27 程序中的這項功能，用于檢查機床是否能準確返回參考點

16、指令格式：G27 X_Y_當執(zhí)行G27指令后，返回各軸參考點指示燈分別點亮。當使用刀具補償功能時，指示燈是不亮的，所以在取消刀具補償功能后，才能使用G27指令。當返回參考點校驗功能程序段完成，需要使機械系統(tǒng)停止，必須在下一個程序段后增加M00或M01等輔助功能或在單程序段情況下運行。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系九、自動返回參考點G28指令格式： G28 X_Y_ 或G28 Z_X_ 或G28 Y_Z_其中X、Y、Z為中間點位置坐標，指令執(zhí)行后，所有的受控軸都將快速定位到中間點,然后再從中間點到參考點。G28指令一般用于自動換刀，所以使

17、用G28指令時，應取消刀具的補償功能。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系十、從參考點返回指令G29 從參考點自動返回(G29) 從參考點自動返回指令G29的形式為： 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坐標值是執(zhí)行完G29后，刀具應到達的坐標點。它的動作順序是從參考點快速到達G28指令的中間點，再從中間點移動到G29指令的點定位，其動作與G00動作相同。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系十一、第二參考點返回指令G

18、30 指令格式： G30 X_Y_ Z_ G30為第二參考點返回，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，而第二參考點的位置是由參數來設定的，G30指令必須在執(zhí)行返回第一參考點后才有效。如G30指令后面直接跟G29指令，則刀具將經由G30指定的(坐標值為x、y、z)的中間點移到G29指令的返回點定位，類似于G28后跟G29指令。通常G30指令用于自動換刀位置與參考點不同的場合，而且在使用G30前，同G28一樣應先取消刀具補償。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系十二、固定循環(huán)功能1.數控銑床和加工中心常用的固定循環(huán)指令能完成

19、的工作有：鉆孔、攻螺紋和鏜孔等。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系2.固定循環(huán)指令格式編程格式 G90 /G91 G98/G99 G73G89 X-Y-Z-R-Q-P-F-K-式中：G90 /G91-絕對坐標編程或增量坐標編程；G98-返回起始點；G99-返回R平面。G73-G89-孔加工方式，如鉆孔加工、高速深孔鉆加工、鏜孔加工等；X、Y-孔的位置坐標；Z-孔底坐標；R-安全面（R面）的坐標。增量方式時，為起始點到R面的增量距離；在絕對方式時，為R面的絕對坐標；Q-每次切削深度； P-孔底的暫停時間； F-切削進給速度； K-規(guī)定重復加工

20、次數。固定循環(huán)由G 80或01組G代碼撤消。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系3.固定循環(huán)指令（1）高速深孔鉆循環(huán)指令 G73XYZRQF圖所示為高速深孔鉆加工的工作過程。其中Q為增量值，指定每次切削深度。d為排屑退刀量，由系統(tǒng)參數設定。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系（2）左旋螺紋加工循環(huán)指令G74 編程格式：G74 XYZRFG74指令用于切削左旋螺紋孔。主軸反轉進刀，正轉退刀 。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系（3）精鏜循環(huán)指令

21、 G76 編程格式： G76 XYZRQPF ； G76指令用于精鏜孔加工。鏜削至孔底時，主軸停止在定向位置上，即準停，再使刀尖偏移離開加工表面，然后再退刀。這樣可以高精度、高效率地完成孔加工而不損傷工件已加工表面。程序格式中，Q表示刀尖的偏移量，一般為正數，移動方向由機床參數設定。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系（4）鉆孔循環(huán)G81編程格式： G81 XYZRF ； 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系本指令是一般孔鉆削加工的固定循環(huán)指令，右圖是起動作過程。(5) 深孔鉆孔循環(huán)G82編程格

22、式： G82 XYZR P F ； 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系 與G81動作軌跡一樣，只是在孔底步增加了“暫?！睍r間，因此可以得到準確的孔深尺寸。（6）深孔啄鉆循環(huán)G83 編程格式： G83 XYZRQ F ；第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系 本指令適合于加工較深的孔，與G73不同的是每次刀具間歇進給后退至R點，可以把切屑帶出孔外，避免切屑將鉆槽塞滿而增加鉆削阻力及切削液無法到達切削區(qū)。右圖為G73動作，作為參考理解G83。（7）攻左旋螺紋循環(huán)指令G84 向下切削時主軸正轉，孔底動作是變正轉為反轉，再退出。F表示導程，在G84切削螺紋期間速率修正無效，移動將不會中途停頓，直到循環(huán)結束。 第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編程數控銑床和加工中心編程G84 XYZR F ；蚌埠學院機電系蚌埠學院機電系（8）絞孔循環(huán)指令G85 孔加工與G81類似，但返回行程中，從Z 到 R段為切削進給，以保證孔壁光滑。第二節(jié)第二節(jié) 數控銑床和加工中心編