第3章數(shù)控銑床的編程

第3章數(shù)控銑床的編程§3.1數(shù)控銑床概述§3.2數(shù)控銑削工藝§3.3數(shù)控銑床編程的基本方法§3.4數(shù)控銑削加工編程實(shí)例目的:了解數(shù)控銑床的功能和加工工藝范圍；掌握數(shù)控銑床程序的編制方法，如比例、鏡像、旋轉(zhuǎn)等功能重點(diǎn):熟悉比例、鏡像、旋轉(zhuǎn)等功能；編制常見工件的加工程序；立式數(shù)控銑床§3.1數(shù)控銑床概述臥式數(shù)控銑床

龍門式銑床§3.1數(shù)控銑床概述3.1.1數(shù)控銑床的加工工藝范圍銑削加工是機(jī)械加工中最常用的加工方法之一，主要用來(lái)銑削平面（按加工時(shí)工件所處的位置分為水平面、垂直面、斜面）、銑削輪廓、臺(tái)階面、溝槽（鍵槽、燕尾槽、T形槽等），也可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、锪孔及螺紋加工。加工中心、柔性制造單元都是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。

數(shù)控銑削加工錄像銑削主要加工范圍平面類零件

挖槽加工需要兩軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床。曲面類零件的加工變斜角類零件的加工孔系加工（點(diǎn)位控制功能）平面輪廓加工需要兩軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床空間曲面類零件加工需用三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床和球頭銑刀。3.1.2數(shù)控銑床的坐標(biāo)系

Z軸由傳遞切削力的主軸所決定；X軸平行于工件的裝夾平面，一般在水平面內(nèi)；Y坐標(biāo)，根據(jù)X、Z坐標(biāo)用右手直角坐標(biāo)系來(lái)確定。

X、Y、Z軸的相互關(guān)系由右手直角笛卡爾坐標(biāo)系決定。3.2數(shù)控銑削加工工藝分析

數(shù)控銑削加工的工藝性分析是編程前的重要工藝準(zhǔn)備工作之一，關(guān)系到機(jī)械加工的效果和成敗，不容忽視。由于數(shù)控機(jī)床是按照程序來(lái)工作的，因此對(duì)零件加工中所有的要求都要體現(xiàn)在加工中，如加工順序、加工路線、切削用量、加工余量、刀具的尺寸及是否需要切削液等都要預(yù)先確定好并編入程序中。選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容

數(shù)控加工內(nèi)容的選擇:立式數(shù)控銑床

臥式數(shù)控銑床

適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。適于加工復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等。多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的臥式加工中心用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析零件結(jié)構(gòu)工藝性分析的主要內(nèi)容：審查與分析零件圖紙中尺寸標(biāo)注方法是否適合數(shù)控加工；審查與分析圖紙中幾何元素的條件是否充分、正確；審查與分析數(shù)控加工零件的結(jié)構(gòu)合理性；對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，在加工開始時(shí)，確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的，它是通過對(duì)刀點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

對(duì)刀點(diǎn)

指通過對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。

確定對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)確定對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)刀具與工件原點(diǎn)Z軸方向之距離刀具與工件原點(diǎn)X軸方向之距離刀具與工件原點(diǎn)Y軸方向之距離確定對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)對(duì)刀時(shí)應(yīng)使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。

刀位點(diǎn)是指確定刀具位置的基準(zhǔn)點(diǎn)如：

平頭立銑刀的刀位點(diǎn)一般為端面中心；球頭銑刀的刀位點(diǎn)取為球心；鉆頭為鉆尖。

確定對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)換刀點(diǎn)應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容來(lái)作安排，為了防止換刀時(shí)刀具碰傷工件，換刀點(diǎn)往往設(shè)在距離零件較遠(yuǎn)的地方。走刀路線是數(shù)控加工過程中刀具相對(duì)于被加工件的的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。走刀路線的確定非常重要，因?yàn)樗c零件的加工精度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。

選擇走刀路線選擇走刀路線確定走刀路線的一般原則

保證零件的加工精度和表面粗糙度

方便數(shù)值計(jì)算，減少編程工作量

縮短走刀路線，減少進(jìn)退刀時(shí)間和其他輔助時(shí)間

盡量減少程序段數(shù)

切入切出點(diǎn)切入點(diǎn)。切入切出點(diǎn)切入點(diǎn)選擇原則：粗加工選擇曲面內(nèi)的最高角點(diǎn)作為切入點(diǎn)。精加工選擇曲面內(nèi)某個(gè)曲率比較平緩的角點(diǎn)作為切入點(diǎn)?？傊苊忏姷懂?dāng)鉆頭使用，否則因受力大而損壞。切入切出點(diǎn)切出點(diǎn)選擇原則：能連續(xù)完整的加工曲面。非加工時(shí)間短。切入切出路徑在銑削輪廓表面時(shí)一般采用立銑刀側(cè)面刃口進(jìn)行切削，由于主軸系統(tǒng)和刀具的剛度變化，當(dāng)沿法向切入工件時(shí)，會(huì)在切入處產(chǎn)生刀痕，所以應(yīng)盡量避免沿法向切入工件。

切入切出路徑銑削外圓的切入切出路徑切入切出路徑銑削外輪廓的切入切出路徑銑削內(nèi)圓的切入切出路徑切入切出路徑銑削內(nèi)輪廓的切入切出路徑切入切出路徑從尖點(diǎn)切入銑削內(nèi)輪廓銑削內(nèi)輪廓的切入切出路徑以角點(diǎn)作為切入切出點(diǎn)銑削內(nèi)輪廓的切入切出路徑切入切出路徑容易產(chǎn)生過切現(xiàn)象切入切出路徑銑削內(nèi)輪廓的切入切出路徑走圓弧線切入從直線中間切入切入切出路徑銑削內(nèi)輪廓的切入切出路徑避免引入反向誤差避免反向誤差的加工路線存在反向誤差的加工路線刀具補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置切入工件同時(shí)補(bǔ)償切入工件前補(bǔ)償立銑刀工件彎斜量曲面工件立銑刀干涉區(qū)·立銑刀工件加工盲區(qū)··避免刀具干涉abc刀具干涉實(shí)例1、G16/G15—極坐標(biāo)指令格式以極坐標(biāo)的方法表示某一平面內(nèi)的點(diǎn)的坐標(biāo)位置。格式：G17/G18/G19G90/G91G16X/Y_ 、Y/Z_、Z/X_說(shuō)明：（1）G16為建立極坐標(biāo)指令,G15為取消極坐標(biāo)指令。（2）點(diǎn)所在平面由G17、G18、G19來(lái)指定。（3）位置以相對(duì)某一點(diǎn)（基準(zhǔn)原點(diǎn)）的極坐標(biāo)半徑和角度來(lái)確定。

§3.3數(shù)控銑床編程的基本方法3.3.1極坐標(biāo)編程

（4）有絕對(duì)和增量編程，由G90/G91指定。（5）極坐標(biāo)的半徑值地址符是平面的第一坐標(biāo)地址符，角度地址符是第二坐標(biāo)地址符。極坐標(biāo)的零度方向?yàn)榈谝蛔鴺?biāo)軸的正方向，逆時(shí)針方向?yàn)榻嵌日较颉?.極坐標(biāo)系原點(diǎn):

極坐標(biāo)原點(diǎn)指定方式有兩種,一種是以工件坐標(biāo)系的零點(diǎn)作為極坐標(biāo)原點(diǎn);另一種是以刀具當(dāng)前的位置作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)

當(dāng)以工件坐標(biāo)系零點(diǎn)作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)時(shí),用絕對(duì)值編程方式來(lái)指定.如程序”G90G17G16;”極坐標(biāo)半徑值是指終點(diǎn)坐標(biāo)到編程原點(diǎn)的距離;角度值是指終點(diǎn)坐標(biāo)與編程原點(diǎn)的連線與X軸的夾角.如圖所示:

當(dāng)以刀具當(dāng)前位置作為極坐標(biāo)系原點(diǎn)時(shí),用增量值編程方式來(lái)指定.如程序”G91G17G16;”極坐標(biāo)半徑值是指終點(diǎn)到刀具當(dāng)前位置的距離;角度值是指前一坐標(biāo)原點(diǎn)與當(dāng)前極坐標(biāo)系原點(diǎn)的連線與當(dāng)前軌跡的夾角.如圖所示;數(shù)控銑床和加工中心都可以用G90指令設(shè)定X、Y、Z為絕對(duì)編程，用G91指令設(shè)定X、Y、Z為增量編程，一般不用混合編程（不同于數(shù)控車床）；而且在X方向與在Y、Z方向的脈沖量一樣（不同于數(shù)控車床，在X方向是直徑值編程）?！?.3數(shù)控銑床編程的基本方法3.3.2絕對(duì)值編程和增量編程編程格式：G92X～Y～Z～該指令是將工件原點(diǎn)設(shè)定在相對(duì)于刀具起始點(diǎn)的某一空間點(diǎn)上。若程序格式為G92XaYbZc，則將加工原點(diǎn)設(shè)定到距刀具起始點(diǎn)距離為X=-a，Y=-b，Z=-c的位置上?！?.3數(shù)控銑床編程的基本方法3.3.3G92——設(shè)置工件坐標(biāo)系

例如：G92X20Y10Z10

其確立的加工原點(diǎn)在距離刀具起始點(diǎn)為X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上。

G54～G59分別代表：工件坐標(biāo)系1～工件坐標(biāo)系6。這6個(gè)預(yù)定工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的值(工件零點(diǎn)偏置值)可用MDI方式輸入，系統(tǒng)自動(dòng)記憶。3.3.4工件坐標(biāo)系選擇（G54～G59）

參考點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)工件坐標(biāo)系1G54工件坐標(biāo)系2G55工件坐標(biāo)系3G56工件坐標(biāo)系4G57工件坐標(biāo)系5G58工件坐標(biāo)系6G59工件坐標(biāo)系一旦選定，后續(xù)程序段中的絕對(duì)坐標(biāo)值均為相對(duì)此工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的值。G54～G59和G92均為模態(tài)功能，可相互注銷，G54為缺省值。例如：圖示的使用工件坐標(biāo)系的程序N01G54G00G90X30Y40刀具從當(dāng)前點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)N02G59

建立新的工件坐標(biāo)系N03G00X30Y30刀具從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)可將編好的加工程序按指定比例改變坐標(biāo)值來(lái)執(zhí)行。3.3.5比例縮放功能（G50、G51）其中，G51：建立比例縮放；G50：取消比例縮放；

P：比例系數(shù)(縮放倍數(shù))。<1時(shí)為縮小，>1時(shí)為放大。

X、Y、Z：比例中心的坐標(biāo)值，缺省為工件原點(diǎn)；可以是X、Y、Z中的任意兩個(gè)，由當(dāng)前平面選擇指令G17、G18、G19中的一個(gè)確定；

I、J、K為X、Y、Z軸的放縮比例。格式：G51X__Y__Z__P__(I__J__K__)M98P__G50

G51既可指定平面縮放也可指定空間縮放。在G51后運(yùn)動(dòng)指令的坐標(biāo)值以X、Y、Z為比例縮放中心，按P規(guī)定的縮放比例進(jìn)行計(jì)算。

使用G51指令可用一個(gè)程序加工出形狀相同、尺寸不同的工件。如圖示三角形ABC，頂點(diǎn)A(30,40),B(70,40),C(50,80),若縮放中心為P(50,50),縮放程序?yàn)椋篏51X50Y50P2。執(zhí)行該程序時(shí)數(shù)控系統(tǒng)將自動(dòng)計(jì)算DEF,從而獲得放大一倍的三角形。D(10,30)E(90,30)F(50,110)例：用縮放功能編制輪廓的加工程序，其縮放中心為(0，0)，縮放系數(shù)為2倍，設(shè)刀具起點(diǎn)距工件上表面為100mm。O001（主程序）N10G92X0Y0Z100；N20G90G17M03S600T01；N30G43G00Z54H01F300；N40M98P1000；N50G43G00Z54H02F300；N60G51X0Y0P2；N70M98P1000；N80G50；N90G49Z100；N100M05M30；O1000（子程序）N110G41G00X0Y-10D01F100；N120Z10；N130G02X0Y10I0J10；N140G01X15Y0；N150X0Y-10；N160Z54；N170G40G00X0Y0；N180M99鏡像加工又稱軸對(duì)稱加工，如果一個(gè)零件關(guān)于坐標(biāo)軸對(duì)稱，那么只要編出一個(gè)或兩個(gè)象限的程序，而其余象限的輪廓就可以通過鏡像加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。§3.3.數(shù)控銑床編程的基本方法3.3.5鏡像加工功能（G51或G51.1）

其中:G51或G51.1——建立鏡像，由指令坐標(biāo)軸后的坐標(biāo)值X_Y_指定鏡像位置；

G50.1——取消鏡像。格式：G17G51.1X__Y__M98P__

例如：使用鏡像功能編制如圖所示輪廓的加工程序。設(shè)刀具起點(diǎn)距工件上表面100mm，切削深度5mm。

O1009主程序N05G92X0Y0Z100N10G91G17M03S600確定加工平面N20M98P600；加工1N30G51.1X0；Y軸鏡像，鏡像位置為X=0N40M98P600；加工2N50G50.1X0；取消Y軸鏡像N60G51.1X0Y0；X軸、Y軸鏡像，鏡像位置(0，0)N70M98P600；加工3N80G50.1X0Y0；取消X軸、Y軸鏡像N90G51.1Y0；X軸鏡像，鏡像位置為Y=0N100M98P600；加工4N110G50.1Y0；取消X軸鏡像N120M05M30；主軸停轉(zhuǎn)，主程序結(jié)束O600N200G91G41G00X10.0Y5.0D01；N210Y5.0；N220G43Z-98.0H01；N230G01Z-7.0F100；N240Y20.0；N250X10.0；N260G03X10.0Y-10.0I10.0；N270G01Y-10.0；N280X-25.0；N290G49G00Z100；N300G40X-5.0Y-10.0；N310M99；子程序注意：增量值編程

該指令可使編程圖形按照指定旋轉(zhuǎn)中心及旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一定的角度。G68表示坐標(biāo)系開始旋轉(zhuǎn)；G69用于撤銷旋轉(zhuǎn)功能?！?.3數(shù)控銑床編程的基本方法3.3.6坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能（G68、G69）其中：X、Y、Z：旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)值，缺省為工件原點(diǎn)；可為X、Y、Z中的任意兩個(gè)，由G17、G18、G19中的一個(gè)確定。

R：旋轉(zhuǎn)角度，（°），逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)定義為正方向。格式：G17/G18/G19G68X__Y__Z__R__M98P__G69例：用旋轉(zhuǎn)功能編制如圖所示輪廓的加工程序，設(shè)刀具起點(diǎn)距工件上表面50mm，切削深度為5mm。

O0002主程序N10G92X0Y0Z50；建立工件坐標(biāo)系N20G90G17M03S600；主軸正轉(zhuǎn)N30G43Z-5H02；在Z方向定位，建立刀補(bǔ)N40M98P200；加工①N50G68X0Y0P45；旋轉(zhuǎn)45°N60M98P200；加工②N65G69取消旋轉(zhuǎn)N70G68X0Y0P90；旋轉(zhuǎn)90°N80M98P200；加工③N85G69取消旋轉(zhuǎn)……N170G68X0Y0P315；旋轉(zhuǎn)315°N180M98P200；加工⑧N190G69M05；取消旋轉(zhuǎn)N200G49Z50；返回刀具起點(diǎn)，取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償N210M30；主程序結(jié)束O200（子程序）N100G42G01X20Y5D02F300；N105Y0；N110G03X40I10J0；N120X30I-5J0；N130G02X20I-5J0；N140G00Y6；N