數(shù)控銑床編程基礎

1、數(shù)控銑床編程基礎寧波大學機械學院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，但都應具備以下主要功能。1銑削加工 數(shù)控銑床一般應具有三坐標以上聯(lián)動功能，能夠進行直線插補和圓弧插補，自動控制旋轉的銑刀相對于工件運動進行銑削加工，如圖4-4所示。坐標聯(lián)動軸數(shù)越多，對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行鉆、擴、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刀具補償功能 一般包括刀具半徑補償功能和刀具長度補償功能。4公制、英制單位轉換可以根據(jù)圖紙的標注選擇公制單位（mm）和英制單位

2、（inch）進行程序編制，以適應不同企業(yè)的具體情況。5絕對坐標和增量坐標編程程序中的坐標數(shù)據(jù)可以采用絕對坐標或增量坐標，使數(shù)據(jù)計算或程序的編寫更方便。6進給速度、主軸轉速調(diào)整 數(shù)控銑床控制面板上一般設有進給速度、主軸轉速的倍率開關，用來在程序執(zhí)行中根據(jù)加工狀態(tài)和程序設定值隨時調(diào)整實際進給速度和主軸實際轉速，以達到最佳的切削效果。一般進給速度調(diào)整范圍在0%150%之間，主軸轉速調(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，并通過各種參數(shù)適應不同的加工要求，主要用于實現(xiàn)一些具有典型性的需要多次重復的加工動作，如各種孔、內(nèi)外螺紋、溝槽等的加工。使用固定循環(huán)可以有效地簡化程

3、序的編制。但不同的數(shù)控系統(tǒng)對固定循環(huán)的定義有較大的差異，在使用的時候應注意區(qū)別。8工件坐標系設定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)控銑床按構造上分類數(shù)控銑床按構造上分類工作臺升降式數(shù)控銑床工作臺升降式數(shù)控銑床 這類數(shù)控銑床采用工作臺移動、升降，而主軸不動的這類數(shù)控銑床采用工作臺移動、升降，而主軸不動的方式。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)控銑床采用工作臺縱向和橫向移動，且主軸沿這類數(shù)控銑床采用工作臺縱向和橫向移動，且主軸沿垂向溜板上下運動；主

4、軸頭升降式數(shù)控銑床在精度保持、垂向溜板上下運動；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)構成等方面具有很多優(yōu)點，已成為數(shù)控統(tǒng)構成等方面具有很多優(yōu)點，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動，而龍門架則沿床身作縱向運動。大型數(shù)控銑床，因運動，而龍門架則沿床身作縱向運動。大型數(shù)控銑床，因要考慮到擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術上的問題，要考慮到擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術上的問題，往往采用龍門架移動式。往往采用龍門架移動式。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)，應用范圍也最廣。從機床數(shù)控系繞控制的坐標數(shù)量來看，目前3坐標數(shù)控立銑仍占大多數(shù)；一般可進行3坐標聯(lián)動加工，但也有部分機床只能進行3個坐標中的任意兩個坐標聯(lián)動加工(常稱為2.5坐標加工)。此外，還有機床主軸可以繞X、Y、Z坐標軸中的其中一個或兩個軸作數(shù)控擺角運動的4坐標和5坐標數(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。為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉盤或萬能數(shù)控轉盤來實現(xiàn)4、5坐標加工。這樣，不但工件側面上的連續(xù)回轉輪廓可以加工出來，而且可

6、以實現(xiàn)在一次安裝中，通過轉盤改變工位，進行“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，能達到在一臺機床上既可以進行立式加工，又可以進行臥式加工，而同時具備上述兩類機床的功能，其使用范圍更廣，功能更全，選擇加工對象的余地更大，且給用戶帶來不少方便。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，用戶只需買一臺這樣的機床就行了。三、三、 數(shù)控銑床的加工對象數(shù)控銑床的加工對象 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坐標以上數(shù)控銑床加工。坐標以上數(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)為飛機零件，如飛機上的整體梁、框、緣條與肋等。一般采用飛機零件，如飛機上的整體梁、框、緣條與肋等。一般采用3 3坐標以上數(shù)控銑床加工。坐標以上數(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：加工面為空間曲面的零件。特點：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接觸。一般采用加工面與銑刀始終為點接觸。一般采用3 3坐標以上數(shù)控銑床坐標以上數(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，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，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，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）銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀 l4）銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀 l5）孔加工時，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具， （四）、銑刀結構（四）、銑刀結構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，刀片定位元件的結構

9、又有不同類型，因此銑刀的結構形式有多種，分類方法也較多。選用時，主要可根據(jù)刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結構和立裝結構兩大類。l1)平裝結構(刀片徑向排列)l平裝結構銑刀的刀體結構工藝性好，容易加工，并可采用無孔刀片(刀片價格較低，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，故平裝結構的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。 l2)立裝結構(刀片切向排列) l立裝結構銑刀（如圖4.14所示）的刀片只用一個螺釘固定在刀槽上，結構簡單，轉位方便。雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需用五坐標加工中心進行加工。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、刀齒強度、機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；當機床功率較小時，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，為充分利用設備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求，也常選用密齒銑刀(此時多為專用非標銑刀)。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，價格也越高，因此從節(jié)約費用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時一般應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。當然，還需要考慮機床的額定功率和剛性應能滿足刀具使用最大切削深度時的需要。 （七）刀具牌號的選擇（七）刀具

12、牌號的選擇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，用兩位阿拉伯數(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，組號越大，則可選用越大的進給量和切削深度，而切削速度則應越小。lM類合金用于加工產(chǎn)生長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，組號越大，則可選用越大的進給量和切削深度，而切削速度則應越小。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，組號越大，則可選用越大的進給量和切削深度，而切削速度則應越小。 五、模具加工的基本特點五、模具加工的基本特點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m級。l(2) 形面復雜 有些產(chǎn)品如汽車覆蓋件、飛機零件、玩具、家用電器，其形狀的表面是由多種曲面組合而成，因此，模具型腔面就很復雜。有些曲面必須用數(shù)學計算方法進行處理。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) 重復性投產(chǎn) 模具的使用是有壽命的。當一付模具的使用超過其壽命時，就要更換新的模具，所以模具的生產(chǎn)往往有重復性。l(6) 仿形加工 模具生產(chǎn)中有時既沒有圖樣，也沒有數(shù)據(jù)，而且要根據(jù)實物進行仿形加工。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真對待的問題。l根據(jù)上述諸多特點，在選用機床上要盡可能滿足

15、加工要求。如數(shù)控系統(tǒng)的功能要強，機床精度要高，剛性要好，熱穩(wěn)定性要好，具有仿形功能等刀具半徑補償功能刀具半徑補償功能 G40、G41、G42 數(shù)控機床在實際加工過程中是通過控制刀具中心軌跡來實現(xiàn)切削加工任務的。在編程過程中，為了避免復雜的數(shù)值計算，一般按零件的實際輪廓來編寫數(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，那么加工出來的實際輪廓就會與圖紙所要求的輪廓相差一個刀具半徑值。因此，采用刀具半徑補償功能來解決這一問題。1、刀具半徑補償功能的定義及編程格式 刀具半徑補償功能的定義及編程格式在本課程前面已討論過，這里不詳述。在針對具體零件編程中，要注意正確選擇 G41 、G42，

16、以保證順銑和逆銑的加工要求。2、刀具半徑補償設置方法（1）參數(shù)設置在機床控制面板上，按OFFSET鍵，進入WEAR界面，在所指定的寄存器號內(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; 設工件零點于O點，主軸正轉1500r/minl G00 X0 Y0 Z2. T01; 刀具快進至(0,0,2)l G01 Z-3. F150; 刀具工進至深3mml G41 X20. Y14.; 建立左刀補O-Al Y62.; 直線插補A-Bl G02 X44. Y86 I24 J0; 圓弧插

17、補B-Cl G01 X96.; 直線插補C-Dl G03 X120. Y62. I24. J0; 直線插補D-El G01 Y40.; 直線插補E-Fl X100. Y14.; 直線插補F-Gl X20.; 直線插補G-Al G40 X0 Y0; 取消刀補A-OlG00 Z100.; 刀具Z向快退lG53; 取消工件零點偏置lM02; 程序結束 加工中心編程基礎加工中心編程基礎一、數(shù)控加工中心： 加工中心是目前世界上產(chǎn)量最高、應用最廣泛的數(shù)控機床之一。它的綜合加工能力較強，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，其效率是普通設備的510倍，特別是它能完成許多

18、普通設備不能完成的加工，對形狀較復雜，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.按工作臺的數(shù)量和功能分：有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心，和多工作臺加工中心。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。 一般由床身、主軸箱、工作臺、底座、立柱、橫梁、進給機構、一般由床身、主軸箱、工作臺、底座、立柱、橫梁、進給機構、自動換刀裝置、輔助系統(tǒng)（氣液、潤滑、冷卻）、控制系統(tǒng)等組自動換刀裝置、輔助系統(tǒng)（氣液、潤滑、冷卻）、控制系統(tǒng)等組成成三、加工中心的主要技術參數(shù)三、加工中心的主要技術參數(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：為達到圖紙要求