數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)

1、數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)寧波大學(xué)機(jī)械學(xué)院2013.2一、數(shù)控銑床的主要功能一、數(shù)控銑床的主要功能 不同檔次的數(shù)控銑床的功能有較大的差別，但都應(yīng)具備以下主要功能。1銑削加工 數(shù)控銑床一般應(yīng)具有三坐標(biāo)以上聯(lián)動(dòng)功能，能夠進(jìn)行直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，自動(dòng)控制旋轉(zhuǎn)的銑刀相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)進(jìn)行銑削加工，如圖4-4所示。坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多，對(duì)工件的裝夾要求就越低，加工工藝范圍越大。2孔及螺紋加工 可以采用定尺寸孔加工刀具進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜削等加工，也可以采用銑刀銑削不同尺寸的孔，如圖4-5所示。3刀具補(bǔ)償功能 一般包括刀具半徑補(bǔ)償功能和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能。4公制、英制單位轉(zhuǎn)換可以根據(jù)圖紙的標(biāo)注選擇公制單位（mm）和英制單位

2、（inch）進(jìn)行程序編制，以適應(yīng)不同企業(yè)的具體情況。5絕對(duì)坐標(biāo)和增量坐標(biāo)編程程序中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以采用絕對(duì)坐標(biāo)或增量坐標(biāo)，使數(shù)據(jù)計(jì)算或程序的編寫更方便。6進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整 數(shù)控銑床控制面板上一般設(shè)有進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速的倍率開關(guān)，用來(lái)在程序執(zhí)行中根據(jù)加工狀態(tài)和程序設(shè)定值隨時(shí)調(diào)整實(shí)際進(jìn)給速度和主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，以達(dá)到最佳的切削效果。一般進(jìn)給速度調(diào)整范圍在0%150%之間，主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍在50%120%之間。7固定循環(huán) 固定循環(huán)是固化為G指令的子程序，并通過(guò)各種參數(shù)適應(yīng)不同的加工要求，主要用于實(shí)現(xiàn)一些具有典型性的需要多次重復(fù)的加工動(dòng)作，如各種孔、內(nèi)外螺紋、溝槽等的加工。使用固定循環(huán)可以有效地簡(jiǎn)化程

3、序的編制。但不同的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)固定循環(huán)的定義有較大的差異，在使用的時(shí)候應(yīng)注意區(qū)別。8工件坐標(biāo)系設(shè)定9數(shù)據(jù)輸入輸出及DNC功能10子程序11數(shù)據(jù)采集功能12自診斷功能 二、數(shù)控銑床的分類二、數(shù)控銑床的分類數(shù)控銑床按構(gòu)造上分類數(shù)控銑床按構(gòu)造上分類工作臺(tái)升降式數(shù)控銑床工作臺(tái)升降式數(shù)控銑床 這類數(shù)控銑床采用工作臺(tái)移動(dòng)、升降，而主軸不動(dòng)的這類數(shù)控銑床采用工作臺(tái)移動(dòng)、升降，而主軸不動(dòng)的方式。小型數(shù)控銑床一般采用此種方式。方式。小型數(shù)控銑床一般采用此種方式。主軸頭升降式數(shù)控銑床主軸頭升降式數(shù)控銑床 這類數(shù)控銑床采用工作臺(tái)縱向和橫向移動(dòng)，且主軸沿這類數(shù)控銑床采用工作臺(tái)縱向和橫向移動(dòng)，且主軸沿垂向溜板上下運(yùn)動(dòng)；主

4、軸頭升降式數(shù)控銑床在精度保持、垂向溜板上下運(yùn)動(dòng)；主軸頭升降式數(shù)控銑床在精度保持、承載重量、系承載重量、系 統(tǒng)構(gòu)成等方面具有很多優(yōu)點(diǎn)，已成為數(shù)控統(tǒng)構(gòu)成等方面具有很多優(yōu)點(diǎn)，已成為數(shù)控銑床的主流。銑床的主流。龍門式數(shù)控銑床龍門式數(shù)控銑床 這類數(shù)控銑床主軸可以在龍門架的橫向與垂向溜板上這類數(shù)控銑床主軸可以在龍門架的橫向與垂向溜板上運(yùn)動(dòng)，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動(dòng)。大型數(shù)控銑床，因運(yùn)動(dòng)，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動(dòng)。大型數(shù)控銑床，因要考慮到擴(kuò)大行程，縮小占地面積及剛性等技術(shù)上的問(wèn)題，要考慮到擴(kuò)大行程，縮小占地面積及剛性等技術(shù)上的問(wèn)題，往往采用龍門架移動(dòng)式。往往采用龍門架移動(dòng)式。數(shù)控銑床也可以按通用銑床的分

5、類方法分類數(shù)控銑床也可以按通用銑床的分類方法分類數(shù)控立式銑床 數(shù)控立式銑床在數(shù)量上一直占據(jù)數(shù)控銑床的大多數(shù)，應(yīng)用范圍也最廣。從機(jī)床數(shù)控系繞控制的坐標(biāo)數(shù)量來(lái)看，目前3坐標(biāo)數(shù)控立銑仍占大多數(shù)；一般可進(jìn)行3坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，但也有部分機(jī)床只能進(jìn)行3個(gè)坐標(biāo)中的任意兩個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工(常稱為2.5坐標(biāo)加工)。此外，還有機(jī)床主軸可以繞X、Y、Z坐標(biāo)軸中的其中一個(gè)或兩個(gè)軸作數(shù)控?cái)[角運(yùn)動(dòng)的4坐標(biāo)和5坐標(biāo)數(shù)控立銑。臥式數(shù)控銑床與通用臥式銑床相同，其主軸軸線平行于水平面。為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬(wàn)能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來(lái)實(shí)現(xiàn)4、5坐標(biāo)加工。這樣，不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來(lái)，而且可

6、以實(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過(guò)轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工”。立臥兩用數(shù)控銑床 目前，這類數(shù)控銑床已不多見，由于這類銑床的主軸方向可以更換，能達(dá)到在一臺(tái)機(jī)床上既可以進(jìn)行立式加工，又可以進(jìn)行臥式加工，而同時(shí)具備上述兩類機(jī)床的功能，其使用范圍更廣，功能更全，選擇加工對(duì)象的余地更大，且給用戶帶來(lái)不少方便。特別是生產(chǎn)批量小，品種較多，又需要立、臥兩種方式加工時(shí)，用戶只需買一臺(tái)這樣的機(jī)床就行了。三、三、 數(shù)控銑床的加工對(duì)象數(shù)控銑床的加工對(duì)象 1平面類零件平面類零件 加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面的夾角為定加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面的夾角為定角的零件。最常見，一般采用角的零件。最常見

7、，一般采用2 2坐標(biāo)以上數(shù)控銑床加工。坐標(biāo)以上數(shù)控銑床加工。 2變斜角類零件變斜角類零件加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件。這類零件多數(shù)為加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件。這類零件多數(shù)為飛機(jī)零件，如飛機(jī)上的整體梁、框、緣條與肋等。一般采用飛機(jī)零件，如飛機(jī)上的整體梁、框、緣條與肋等。一般采用3 3坐標(biāo)以上數(shù)控銑床加工。坐標(biāo)以上數(shù)控銑床加工。 3曲面類（立體類）零件曲面類（立體類）零件加工面為空間曲面的零件。特點(diǎn)：加工面為空間曲面的零件。特點(diǎn)：加工面不能展開為平面；加工面不能展開為平面； 加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸。一般采用加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸。一般采用3 3坐標(biāo)以上數(shù)控銑床坐標(biāo)以上數(shù)控銑

8、床加工。加工。四、常用刀具四、常用刀具 （三）、銑刀類型（三）、銑刀類型l1）加工曲面類零件時(shí)，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀l2）銑較大平面時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀 l3）銑小平面或臺(tái)階面時(shí)一般采用通用銑刀 l4）銑鍵槽時(shí)，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀 l5）孔加工時(shí)，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具， （四）、銑刀結(jié)構(gòu)（四）、銑刀結(jié)構(gòu)l銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。由于刀片在刀體上有多種定位與夾緊方式，刀片定位元件的結(jié)構(gòu)

9、又有不同類型，因此銑刀的結(jié)構(gòu)形式有多種，分類方法也較多。選用時(shí)，主要可根據(jù)刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)和立裝結(jié)構(gòu)兩大類。l1)平裝結(jié)構(gòu)(刀片徑向排列)l平裝結(jié)構(gòu)銑刀的刀體結(jié)構(gòu)工藝性好，容易加工，并可采用無(wú)孔刀片(刀片價(jià)格較低，可重磨)。由于需要夾緊元件，刀片的一部分被覆蓋，容屑空間較小，且在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。 l2)立裝結(jié)構(gòu)(刀片切向排列) l立裝結(jié)構(gòu)銑刀（如圖4.14所示）的刀片只用一個(gè)螺釘固定在刀槽上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)位方便。雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需用五坐標(biāo)加工中心進(jìn)行加工。由于刀片采用切削力夾緊，

10、夾緊力隨切削力的增大而增大，因此可省去夾緊元件，增大了容屑空間。由于刀片切向安裝，在切削力方向的硬質(zhì)合金截面較大，因而可進(jìn)行大切深、大走刀量切削，這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。 （五）銑刀的齒數(shù)（五）銑刀的齒數(shù)(齒距齒距) 選擇選擇 l銑刀齒數(shù)多，可提高生產(chǎn)效率，但受容屑空間、刀齒強(qiáng)度、機(jī)床功率及剛性等的限制，不同直徑的銑刀的齒數(shù)均有相應(yīng)規(guī)定。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。粗齒銑刀適用于普通機(jī)床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當(dāng)機(jī)床功率較小時(shí)，為使切削穩(wěn)定，也常選用粗齒銑刀。中齒銑刀系通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切

11、削穩(wěn)定性。密齒銑刀主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進(jìn)給速度切削加工。在專業(yè)化生產(chǎn)(如流水線加工)中，為充分利用設(shè)備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求，也常選用密齒銑刀(此時(shí)多為專用非標(biāo)銑刀)。為防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn)，還有一種不等分齒距銑刀。（六）銑刀的最大切削深度（六）銑刀的最大切削深度l不同系列的可轉(zhuǎn)位面銑刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，價(jià)格也越高，因此從節(jié)約費(fèi)用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時(shí)一般應(yīng)按加工的最大余量和刀具的最大切削深度選擇合適的規(guī)格。當(dāng)然，還需要考慮機(jī)床的額定功率和剛性應(yīng)能滿足刀具使用最大切削深度時(shí)的需要。 （七）刀具牌號(hào)的選擇（七）刀具

12、牌號(hào)的選擇l切削加工用硬質(zhì)合金按其排屑類型和被加工材料分為三大類：P類、M類和K類。根據(jù)被加工材料及適用的加工條件，每大類中又分為若干組，用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，每類中數(shù)字越大，其耐磨性越低、韌性越高。lP類合金(包括金屬陶瓷)用于加工產(chǎn)生長(zhǎng)切屑的金屬材料，如鋼、鑄鋼、可鍛鑄鐵、不銹鋼、耐熱鋼等。其中，組號(hào)越大，則可選用越大的進(jìn)給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小。lM類合金用于加工產(chǎn)生長(zhǎng)切屑和短切屑的黑色金屬或有色金屬，如鋼、鑄鋼、奧氏體不銹鋼、耐熱鋼、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。其中，組號(hào)越大，則可選用越大的進(jìn)給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小。lK類合金用于加工產(chǎn)生短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金

13、屬材料，如鑄鐵、鋁合金、銅合金、塑料、硬膠木等。其中，組號(hào)越大，則可選用越大的進(jìn)給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小。 五、模具加工的基本特點(diǎn)五、模具加工的基本特點(diǎn)l(1) 加工精度要求高 一付模具一般是由凹模、凸模和模架組成，有些還可能是多件拼合模塊。于是上、下模的組合，鑲塊與型腔的組合，模塊之間的拼合均要求有很高的加工精度。精密模具的尺寸精度往往達(dá)m級(jí)。l(2) 形面復(fù)雜 有些產(chǎn)品如汽車覆蓋件、飛機(jī)零件、玩具、家用電器，其形狀的表面是由多種曲面組合而成，因此，模具型腔面就很復(fù)雜。有些曲面必須用數(shù)學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行處理。l(3) 批量小 模具的生產(chǎn)不是大批量成批生產(chǎn)，在很多情況下往往只生產(chǎn)一付。l

14、。 l(4) 工序多 模具加工中總要用到銑、鏜、鉆、鉸和攻螺紋等多種工序。l(5) 重復(fù)性投產(chǎn) 模具的使用是有壽命的。當(dāng)一付模具的使用超過(guò)其壽命時(shí)，就要更換新的模具，所以模具的生產(chǎn)往往有重復(fù)性。l(6) 仿形加工 模具生產(chǎn)中有時(shí)既沒有圖樣，也沒有數(shù)據(jù)，而且要根據(jù)實(shí)物進(jìn)行仿形加工。這就要求仿制精度高，不變形。l(7) 模具材料優(yōu)異，硬度高 模具的主要材料多采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，特別是高壽命的模具，常采用Crl2，CrWMn等萊氏體鋼制造。這類鋼材從毛坯鍛造、加工到熱處理均有嚴(yán)格要求。因此加工工藝的編制就更加不容忽視，熱處理變形也是加工中需認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。l根據(jù)上述諸多特點(diǎn)，在選用機(jī)床上要盡可能滿足

15、加工要求。如數(shù)控系統(tǒng)的功能要強(qiáng)，機(jī)床精度要高，剛性要好，熱穩(wěn)定性要好，具有仿形功能等刀具半徑補(bǔ)償功能刀具半徑補(bǔ)償功能 G40、G41、G42 數(shù)控機(jī)床在實(shí)際加工過(guò)程中是通過(guò)控制刀具中心軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)切削加工任務(wù)的。在編程過(guò)程中，為了避免復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算，一般按零件的實(shí)際輪廓來(lái)編寫數(shù)控程序，但刀具具有一定的半徑尺寸，如果不考慮刀具半徑尺寸，那么加工出來(lái)的實(shí)際輪廓就會(huì)與圖紙所要求的輪廓相差一個(gè)刀具半徑值。因此，采用刀具半徑補(bǔ)償功能來(lái)解決這一問(wèn)題。1、刀具半徑補(bǔ)償功能的定義及編程格式 刀具半徑補(bǔ)償功能的定義及編程格式在本課程前面已討論過(guò)，這里不詳述。在針對(duì)具體零件編程中，要注意正確選擇 G41 、G42，

16、以保證順銑和逆銑的加工要求。2、刀具半徑補(bǔ)償設(shè)置方法（1）參數(shù)設(shè)置在機(jī)床控制面板上，按OFFSET鍵，進(jìn)入WEAR界面，在所指定的寄存器號(hào)內(nèi)輸入刀具半徑值即可。（2）宏指令 縮放功能指令縮放功能指令G50、G51 l O001 程序名l G54 X-70. Y-100. Z-140.S1500 M03; 設(shè)工件零點(diǎn)于O點(diǎn)，主軸正轉(zhuǎn)1500r/minl G00 X0 Y0 Z2. T01; 刀具快進(jìn)至(0,0,2)l G01 Z-3. F150; 刀具工進(jìn)至深3mml G41 X20. Y14.; 建立左刀補(bǔ)O-Al Y62.; 直線插補(bǔ)A-Bl G02 X44. Y86 I24 J0; 圓弧插

17、補(bǔ)B-Cl G01 X96.; 直線插補(bǔ)C-Dl G03 X120. Y62. I24. J0; 直線插補(bǔ)D-El G01 Y40.; 直線插補(bǔ)E-Fl X100. Y14.; 直線插補(bǔ)F-Gl X20.; 直線插補(bǔ)G-Al G40 X0 Y0; 取消刀補(bǔ)A-OlG00 Z100.; 刀具Z向快退lG53; 取消工件零點(diǎn)偏置lM02; 程序結(jié)束 加工中心編程基礎(chǔ)加工中心編程基礎(chǔ)一、數(shù)控加工中心： 加工中心是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。它的綜合加工能力較強(qiáng)，工件一次裝夾后能完成較多的加工內(nèi)容，加工精度較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的510倍，特別是它能完成許多

18、普通設(shè)備不能完成的加工，對(duì)形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產(chǎn)更為適用 。二、加工中心的分類二、加工中心的分類1.加工中心常按主軸在空間所處的狀態(tài)分為立式加工中心和臥式加工中心2.按工作臺(tái)的數(shù)量和功能分：有單工作臺(tái)加工中心、雙工作臺(tái)加工中心，和多工作臺(tái)加工中心。3.按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率為1m，最大進(jìn)給速度1525mmin，定位精度lOm左右。高精度加工中心、分辨率為0.1m，最大進(jìn)給速度為15100mmin，定位精度為2m左右。介于2lOm之間的，以5m較多，可稱精密級(jí)。 一般由床身、主軸箱、工作臺(tái)、底座、立柱、橫梁、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、一般由床身、主軸箱、工作臺(tái)、底座、立柱、橫梁、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自動(dòng)換刀裝置、輔助系統(tǒng)（氣液、潤(rùn)滑、冷卻）、控制系統(tǒng)等組自動(dòng)換刀裝置、輔助系統(tǒng)（氣液、潤(rùn)滑、冷卻）、控制系統(tǒng)等組成成三、加工中心的主要技術(shù)參數(shù)三、加工中心的主要技術(shù)參數(shù) NoImageNoImage1、工藝分析裝夾：以45的孔和K 面定位在，專用夾具裝夾。刀具：用三把25的四刃硬質(zhì)合金錐柄端銑刀，分別用于粗加工(T03)、半精加工(T04)和精加工(T05)。為保證順利下刀到要求的槽深，要先用鉆頭鉆出底孔，然后再用鍵槽銑刀將孔底銑平，因此還要一把25的麻花鉆(T01)和一把25的鍵槽銑刀(T02)。工步：為達(dá)到圖紙要求