A02-9479數(shù)控銑床加工中心編程與操作(華中系統(tǒng))經(jīng)典課件5-1

1、第一節(jié)第一節(jié) 內(nèi)外輪廓加工內(nèi)外輪廓加工一、一、輪廓零件的特征輪廓零件的特征 零件的輪廓表面一般是由直線、圓弧或曲線組成，是一個連續(xù)的二維表面，該表面展開后可以形成一個平面。二維輪廓類零件主要包括內(nèi)輪廓、外輪廓、鍵槽、凹槽、溝槽、型腔等，如下圖所示。圖51輪廓加工二、輪廓類零件的銑削刀具二、輪廓類零件的銑削刀具 內(nèi)外輪廓的加工刀具一般選用鍵槽銑刀、立銑刀或硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位立銑刀。下圖左所示為高速鋼立銑刀，齒數(shù)為310。 可轉(zhuǎn)位立銑刀是由刀體和刀片組成，如下圖右所示。由于刀片耐用度高，切削效率大大提高，是高速鋼銑刀的24倍。另外，刀片的切削刃在磨鈍后，無需刃磨刀片，只需更換新刀片，因此，在數(shù)控加工中

2、得到了廣泛的應(yīng)用。圖52 立銑刀圖53 可轉(zhuǎn)位立銑刀 立銑刀的刀具形狀與鍵槽銑刀大致相同，不同之處在于刀具底面中心沒有切削刃，因此，立銑刀在加工型腔類零件時，不能直接沿著刀軸的軸向下刀，只能采用斜插式或螺旋式進(jìn)行下刀，如下圖所示。圖圖54 下刀方式下刀方式a）螺旋式下刀）螺旋式下刀 b）斜插式下刀）斜插式下刀三、輪廓加工路線三、輪廓加工路線 加工路線是指刀具的刀位點(diǎn)相對于零件運(yùn)動的軌跡和方向。銑削平面輪廓時，一般采用立銑刀的圓周刃進(jìn)行切削。在切入和切出零件輪廓時，為了減少切入和切出痕跡，保證零件表面質(zhì)量，應(yīng)對切入和切出的路線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。其主要確定原則是：主要確定原則是： 1加工路線的設(shè)計(jì)應(yīng)保

3、證零件的精度和表面的粗糙度，如輪廓加工時，應(yīng)首先選用順銑加工。 2減少進(jìn)、退刀時間和其他輔助時間，在保證加工質(zhì)量的前提下盡量縮短加工路線。 3方便數(shù)值計(jì)算，盡量減少程序段數(shù)，減少編程工作量。 4進(jìn)、退刀時，應(yīng)根據(jù)零件輪廓的形狀選擇直線或圓弧的方式切入或切出，以保證零件表面的質(zhì)量。如下圖所示為零件外輪廓切入和切出的幾種設(shè)置方法。圖圖55 切入和切出方式切入和切出方式a）直線切入切出）直線切入切出 b）直線切入圓弧切出）直線切入圓弧切出 c）圓弧切入切出）圓弧切入切出四、基本編程指令四、基本編程指令1 1準(zhǔn)確停止（準(zhǔn)確停止（G09G09） 一個包含G09的程序段在繼續(xù)執(zhí)行下一個程序段前，準(zhǔn)確停止在

4、本程序段的終點(diǎn)。 格式：G09； 式中 G09 表示準(zhǔn)確停止指令；注意：該功能用于加工尖銳的棱角。2 2段間過渡（段間過渡（G61G61、G64G64） 在G61后的各程序段編程軸都要準(zhǔn)確停止在程序段的終點(diǎn)，然后再繼續(xù)執(zhí)行下一個程序段。 在G64之后的各程序段編程軸剛開始減速時（未到達(dá)所編程的終點(diǎn)）就開始執(zhí)行下一程序段。但在定位指令（G00、G60）或有準(zhǔn)確停止（G09）的程序段中，以及在不含運(yùn)動指令的程序段中，進(jìn)給速度仍減速到0才執(zhí)行定位校驗(yàn)。格式：式中 G61精確停止校驗(yàn)指令； G64連續(xù)切削方式指令。注意：注意：G61方式的編程輪廓與實(shí)際輪廓相符。G61與G09的區(qū)別在于G61為模態(tài)指令

5、。G64方式的編程輪廓與實(shí)際輪廓不同。其不同程度取決于F值的大小及兩路徑間的夾角，F(xiàn)越大，其區(qū)別越大。G61、G64為模態(tài)指令，可相互注銷，G64為缺省值。例如：采用G61編程時，其程序和實(shí)際軌跡如圖56所示。圖56 G61編程例如：采用G64編程時，其程序和實(shí)際軌跡如下圖所示。圖57 G64編程3 3參考點(diǎn)控制指令（參考點(diǎn)控制指令（G28G28、G29G29）（1）自動返回參考點(diǎn)指令（G28） 執(zhí)行這條指令時，可以使刀具從當(dāng)前位置經(jīng)過中間點(diǎn)返回到參考點(diǎn)，中間點(diǎn)的位置由該指令后的X、Y、Z值指定。 格式：G28 X Y Z ； 式中 G28 自動返回參考點(diǎn)指令，非模態(tài)； X、Y、Z 返回參考點(diǎn)

6、時經(jīng)過的中間點(diǎn)，其坐標(biāo)值可以用增量或絕對方式表示。 返回參考點(diǎn)過程中設(shè)定中間點(diǎn)的目的是為了防止刀具在返回參考點(diǎn)過程中與工件或夾具發(fā)生干涉。（1）G28指令用于刀具自動更換或者消除機(jī)械誤差，指令用于刀具自動更換或者消除機(jī)械誤差，在執(zhí)行該指令之前應(yīng)取消刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償。在執(zhí)行該指令之前應(yīng)取消刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償。（2）系統(tǒng)執(zhí)行）系統(tǒng)執(zhí)行G28指令時機(jī)床不僅產(chǎn)生移動，而且記指令時機(jī)床不僅產(chǎn)生移動，而且記憶了中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，以供憶了中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，以供G29指令使用。指令使用。（3）電源通電后，在沒有手動返回參考點(diǎn)的狀態(tài)下，）電源通電后，在沒有手動返回參考點(diǎn)的狀態(tài)下，指定指定G28時，

7、從中間點(diǎn)自動返回參考點(diǎn)，與手動返回參時，從中間點(diǎn)自動返回參考點(diǎn)，與手動返回參考點(diǎn)相同。這時從中間點(diǎn)到參考點(diǎn)的方向就是機(jī)床參數(shù)考點(diǎn)相同。這時從中間點(diǎn)到參考點(diǎn)的方向就是機(jī)床參數(shù)“回參考點(diǎn)方向回參考點(diǎn)方向”設(shè)定的方向。設(shè)定的方向。 例如： G90 G28 X100.0 Y100.0 Z80.0； 刀具快速定位到G28指定的中間點(diǎn)（100，100，80）處，再返回到機(jī)床X、Y、Z軸的原點(diǎn)。 （2）自動從參考點(diǎn)返回指令（G29） 執(zhí)行這條指令時，可以使刀具從參考點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過G28指令指定的中間點(diǎn)到達(dá)G29指令后X、Y、Z坐標(biāo)值所指定的位置。 格式：G29 X Y Z ； 式中 G29自動從參考點(diǎn)返回指令

8、，非模態(tài)； X、Y、Z返回的定位終點(diǎn)，其坐標(biāo)值可以用增量或絕對方式表示。G29中間點(diǎn)的坐標(biāo)值與前面中間點(diǎn)的坐標(biāo)值與前面G28所指定的中所指定的中間點(diǎn)坐標(biāo)值為同一坐標(biāo)值。因此，這條指令只間點(diǎn)坐標(biāo)值為同一坐標(biāo)值。因此，這條指令只能出現(xiàn)在能出現(xiàn)在G28指令的后面。指令的后面。 G28與G29指令執(zhí)行過程如右圖所示，執(zhí)行G28指令時，刀具從起始點(diǎn)“A”，經(jīng)過中間點(diǎn)“B”，到參考點(diǎn)“R”；執(zhí)行G29指令時，刀具從參考點(diǎn)“R”經(jīng)過G28指定的中間點(diǎn)“B”到達(dá)G29定義的終點(diǎn)“C”點(diǎn)。其程序如下：G90方式G90 G28 X100.0 Y100.0 Z0；G29 X150.0 Y50.0 Z0；G91方式G

9、91 G28 X100.0 Y50.0 Z0；G29 X50.0 Y-50.0 Z0；圖58 G28與G29指令動作4 4刀具半徑補(bǔ)償指令（刀具半徑補(bǔ)償指令（G41G41、G42G42、G40G40）圖59 刀補(bǔ)原理經(jīng)過一定時間的加工和操作后，刀具的磨損是不可避免的，主要體現(xiàn)在刀具的半徑和長度的變化上。因此，刀具補(bǔ)償主要是指刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償。其補(bǔ)償原理如下：（1）刀具補(bǔ)償?shù)母拍顢?shù)控銑床上進(jìn)行輪廓的銑削加工時，由于刀具總有一定的半徑，刀具中心軌跡與工件輪廓不重合。如果數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具自動補(bǔ)償功能，則只能按刀（2）刀具半徑補(bǔ)償指令格式式中G17刀具半徑補(bǔ)償平面為XY平面；G18 刀具半

10、徑補(bǔ)償平面為XZ平面；G19 刀具半徑補(bǔ)償平面為YZ平面；G40 刀具半徑取消；G41 刀具半徑左補(bǔ)償；G42 刀具半徑右補(bǔ)償；X、Y、Z刀補(bǔ)建立或取消的終點(diǎn)坐標(biāo)；DD值用于指令偏置存儲器的偏置號。 G41與G42的判斷方法是：從補(bǔ)償平面外的另一個坐標(biāo)軸的正向向著負(fù)向觀察，并順著刀具的前進(jìn)方向看，如果刀具位于工件輪廓的左側(cè)，則稱為刀具半徑左補(bǔ)償；如果刀具位于工件輪廓的右側(cè)，則稱為刀具半徑右補(bǔ)償。如下圖所示。 （3）刀具半徑補(bǔ)償過程 如下圖所示，刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程分為三步，即刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)的進(jìn)行和刀補(bǔ)的取消。圖5-11 刀具半徑補(bǔ)償過程O0001；程序名程序名 N30 G00 X0 Y0； N

11、40 G41 G01 X10.0 Y10.0 D01 F40；建立刀具半徑左補(bǔ)償建立刀具半徑左補(bǔ)償N50 Y30.0；刀補(bǔ)的進(jìn)行刀補(bǔ)的進(jìn)行N60 X40.0；刀補(bǔ)的進(jìn)行刀補(bǔ)的進(jìn)行N70 Y10.0；刀補(bǔ)的進(jìn)行刀補(bǔ)的進(jìn)行N80 X10.0；刀補(bǔ)的進(jìn)行刀補(bǔ)的進(jìn)行N90 G40 G01 X0 Y0；刀補(bǔ)的取消刀補(bǔ)的取消 N130 M30； 1）刀補(bǔ)的建立 它是指刀具從起點(diǎn)接近終點(diǎn)時，刀具中心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。該過程的實(shí)現(xiàn)只能在G01或G00移動指令模式下來建立。 如圖511所示，刀補(bǔ)的建立是通過程序段N40來建立。系統(tǒng)當(dāng)執(zhí)行到N40程序段時，機(jī)床刀具坐標(biāo)位置由以下方

12、法確定：系統(tǒng)預(yù)讀對包含G41語句以及下面兩個程序段（N50、N60）的內(nèi)容，連接在補(bǔ)償平面內(nèi)最近兩移動語句的終點(diǎn)坐標(biāo)（圖511中的AB連線），其連線的垂直方向?yàn)榈堆a(bǔ)的偏置方向，根據(jù)G41或G42來確定向哪一邊進(jìn)行偏置，偏置的大小由偏置號（如D01）地址中的數(shù)值確定。經(jīng)過補(bǔ)償后，刀具中心相對于A點(diǎn)偏移了一個偏置值。 2）刀補(bǔ)的進(jìn)行 在G41或G42程序段后，程序進(jìn)入到補(bǔ)償模式，此時刀具中心與編程軌跡始終相距一個偏置量，直到刀補(bǔ)取消。 3）刀補(bǔ)的取消 刀具中心軌跡從偏置過渡到與編程軌跡重合的過程稱為刀補(bǔ)的取消，如圖511所示的OA段，刀補(bǔ)的取消用G40指令。5 5刀具長度補(bǔ)償指令（刀具長度補(bǔ)償指令

13、（G43G43、G44G44、G49G49） 刀具長度補(bǔ)償與刀具半徑補(bǔ)償?shù)脑硪粯樱缭赬Y平面內(nèi)，半徑補(bǔ)償是在平面內(nèi)使刀具沿著工件輪廓的法向方向偏移一個半徑，長度補(bǔ)償則是沿著Z軸向上或向下偏移一個距離。 （1）刀具長度補(bǔ)償指令格式;0100494443191817HZYXGGGGGGGG式中G17 刀具長度補(bǔ)償軸為Z軸；G18 刀具長度補(bǔ)償軸為Y軸；G19 刀具長度補(bǔ)償軸為X軸；G43 刀具長度正補(bǔ)償；G44 刀具長度負(fù)補(bǔ)償；G49 取消刀具長度補(bǔ)償；X、Y、Z 刀補(bǔ)建立或取消的終點(diǎn)坐標(biāo)；H H值用于指令偏置存儲器的偏置號。（2）刀具長度補(bǔ)償原理 刀具長度方向的補(bǔ)償，實(shí)質(zhì)就是要找到編程坐標(biāo)系

14、原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，如下圖a所示。機(jī)床坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)如圖上所示，當(dāng)對Z向進(jìn)行對刀時，刀具從當(dāng)前的位置1點(diǎn)下降到2點(diǎn)，此時移動距離為圖中的H，也就是CRT顯示器上顯示的機(jī)床坐標(biāo)值，最后把相應(yīng)的數(shù)值輸入到刀具長度寄存器中。 圖512 長度補(bǔ)償原理a）對刀原理 b）G43 c）G44 如圖512 a所示，若在CRT顯示器中顯示的機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值H為“-400.0”，在刀具補(bǔ)償表中設(shè)置寄存器號為01的刀具補(bǔ)償值為“-400.0”。當(dāng)執(zhí)行G43 G00 Z10.0 H01程序段時，則刀具在機(jī)床上的實(shí)際移動距離=長度補(bǔ)償值+編程坐標(biāo)值 =-400+10=-390，即機(jī)床的實(shí)際移動量為沿著

15、Z軸的負(fù)方向移動390mm，如圖512b所示。當(dāng)執(zhí)行G44 G00 Z10.0 H01程序段時，則刀具在機(jī)床上的實(shí)際移動距離=長度補(bǔ)償值-編程坐標(biāo)值=-400-10=-410，即機(jī)床的實(shí)際移動量為沿著Z軸的負(fù)方向移動410mm，如圖512c所示。在采用G44編程時，雖然編寫的是Z值為正值，但刀具移動后位于工件的下方，很不安全，容易造成事故，因此，一般采用G43長度補(bǔ)償指令來進(jìn)行編程。五、輪廓加工實(shí)例五、輪廓加工實(shí)例 下面以圖513所示為例，編寫平面輪廓的加工程序。已知毛坯尺寸為80mm80mm25mm。圖513 輪廓加工1 1工藝分析工藝分析 圖514 加工路線圖圖513中，加工部位是長寬都為

16、60mm，深度為3mm的臺階。臺階的輪廓外形由直線和圓弧組成，在輪廓中存在半徑為10mm的凹圓弧，故選擇刀具時，刀具的半徑必須小于10mm，本例選擇直徑為16mm的平底銑刀。輪廓外形有一定的尺寸公差要求，編程時，需要通過采用刀補(bǔ)的方式進(jìn)行編程，為保證零件加工表面的質(zhì)量，刀補(bǔ)的建立和取消放在零件輪廓以外，并沿切線切入和切出工件。其加工路線如圖514所示。2 2選擇切削用量選擇切削用量（1）背吃刀量（ap）如圖513所示，臺階的加工深度為3mm。臺階的深度有一定的有公差要求，為了保證尺寸精度，加工時Z向分粗、精加工，粗加工選擇背吃刀量為2.5mm，精加工選擇背吃刀量為0.5mm。（2）主軸轉(zhuǎn)速（n

17、）已知刀具直徑為16mm，材料為高速鋼，取切削速度vc為20m/min。其主軸轉(zhuǎn)速為：min/4001614. 3201000rn （3）進(jìn)給速度 已知鍵槽銑刀的齒數(shù)為2齒，取每齒進(jìn)給量為0.05mm/z。其進(jìn)給速度為：3 3裝夾裝夾 根據(jù)零件的形狀采用平口鉗和墊鐵進(jìn)行裝夾。4 4填寫數(shù)控加工工藝卡填寫數(shù)控加工工藝卡 數(shù)控加工工藝卡見表52。5 5設(shè)置刀補(bǔ)設(shè)置刀補(bǔ) 本例選擇16mm的平底銑刀，通過對刀后得到刀具的長度補(bǔ)償值為“-509.0”，因工藝分析中要求Z向?qū)崿F(xiàn)分層加工，所以在設(shè)置長度補(bǔ)償時粗加工值為“-508.5”，精加工時設(shè)置長度補(bǔ)償值為“-509.0”（僅供參考，加工時應(yīng)以實(shí)際對刀值為準(zhǔn)）。刀具的半徑補(bǔ)償值為8mm。 點(diǎn)擊MDI鍵盤中的“ ”參數(shù)設(shè)置鍵，CRT顯示器顯示出“工具補(bǔ)正”界面，在此界面中用戶可以對刀具的長度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償進(jìn)行設(shè)置，在FANUC中刀具長度補(bǔ)償分為形狀補(bǔ)償和摩耗補(bǔ)償；刀具半徑補(bǔ)償也分為形狀補(bǔ)償和摩耗補(bǔ)償，如圖515所示。形狀（H） 設(shè)置刀具的長度補(bǔ)償值。摩耗（H） 用來微量調(diào)整刀具的長度補(bǔ)償值。形狀（D） 設(shè)置刀具的半徑補(bǔ)償值。摩耗（D） 用來微量調(diào)整刀具的半徑補(bǔ)償值。圖51