数控编程与操作.pptx

铣削加工简化编程指令铣削加工简化编程指令 4.5数铣加工中心典型零件加工数铣加工中心典型零件加工 4.7孔加工循环指令孔加工循环指令 4.6 其它数控铣床系统简介其它数控铣床系统简介4.8第1页/共120页数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床。其加工功能很强，能完成各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面、平面曲线、空间曲线等复杂型面的加工。配上相应的刀具后，数控铣床还可以用来对零件进行钻、扩、铰、锪孔和镗孔加工及攻螺纹等。第2页/共120页加工中心主要用于箱体类零件和复杂曲面零件的加工，因为加工中心具有多种换刀功能及自动工作台交换装置（APC），故工件经一次装夹后，可以实现零件的铣、钻、镗、铰、攻螺纹等多工序的加工，从而大大提高了自动化程度和工作效率。由于数控铣床和加工中心有这样密切的联系，因此本章把二者融合在一起介绍。就一般的指令和功能而言，二者是相同的。第3页/共120页4.1 数控加工概述4.1.1 数控铣床的分类1.立式数控铣床2.卧式数控铣床3.立、卧两用数控铣床4.龙门数控铣床（数控龙门镗铣床）5.万能式数控铣床第4页/共120页图4-1 数控铣床主轴布局形式简图第5页/共120页图4-2 立卧两用数控铣床第6页/共120页图4-3 数控龙门镗铣床及其铣头附件第7页/共120页4.1.2 数控铣床的加工对象数控铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，可以加工：1.平面类零件2.变斜角类零件3.曲面类零件4.孔类零件第8页/共120页图4-4 平面类零件第9页/共120页图4-5 曲面零件第10页/共120页4.2 数控加工中心概述加工中心（MachiningCenter，MC），是一种配备有刀库，并能自动更换刀具，对工件进行多工序加工的数控机床。一般的加工中心为三轴联动，三轴联动以上的为高档加工中心。第11页/共120页4.2.1加工中心的特点、分类和使用范围1加工中心的特点具有自动换刀装置。在一次装夹中完成铣、钻、扩、铰、镗、攻螺纹等加工，工序高度集中。部分加工中心带有自动摆角的主轴。工件在一次装夹后，自动完成多个平面和多个角度位置的加工，避免了重复装夹带来的定位误差。许多加工中心带有自动交换工作台。一个工件在加工的同时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。第12页/共120页2加工中心的分类按主轴在加工时的空间位置分类。（1）立式加工中心立式加工中心的主轴处于垂直位置。它能完成铣削、镗削、钻削、攻螺纹、切削螺纹等工序，适合加工盘套板类零件。（2）卧式加工中心卧式加工中心的主轴处于水平位置，通常都带有自动分度的回转工作台一般具有三至五个运动坐标，在一次装夹后，可以完成除安装面和顶面以外的其余四个表面的加工。第13页/共120页图4-6 立式加工中心第14页/共120页图4-7 卧式加工中心第15页/共120页卧式加工中心较适于加工箱体类零件，特别是对箱体类零件上的一些孔和型腔有位置公差要求，以及孔和型腔与基准面（底面）有严格尺寸精度要求的零件加工。（3）龙门式加工中心龙门式加工中心的形状与龙门数控铣床相似，主轴多为垂直设置，除自动换刀装置外，还带有可更换的主轴头附件，数控装置的功能比较齐全，能够一机多用，适用于大型和形状复杂的零件加工。第16页/共120页3加工中心的使用范围（1）既需要加工平面又需要加工孔系的零件（2）要求多工位加工的零件（3）结构形状复杂的零件（4）加工精度要求较高的中小批量零件第17页/共120页4.2.2数控镗铣床和加工中心的刀具 数控镗铣床和加工中心的刀具由两部分组成，即刀柄和刃具。分为固定式和组合式两种。刀柄与主轴孔的配合锥面一般采用724的锥柄，因为这种锥柄不自锁，换刀方便，与直柄相比有较高的定心精度和刚度。刀柄通过拉钉固定在主轴上。刀具锥柄与拉钉的结构和尺寸均已标准化和系列化，在我国应用最为广泛的是BT40和BT50系列刀柄和拉钉。第18页/共120页图4-12 刀柄与刀刃的装夹方式第19页/共120页4.2.3 加工中心附件机外对刀仪机外对刀仪是加工中心重要的附属设备，加工时使用的所有刀具在装入机床刀库前都必须使用对刀仪进行对刀，测量刀具的半径和长度，并进行记录，然后将每把刀具的测量数据输入机床的刀具补偿表中，供加工中进行刀具补偿时调用。第20页/共120页4.3 数控铣削加工工艺 数控铣床具有丰富的加工功能和较宽的加工工艺范围，面对的工艺性问题也较多。在开始编制铣削加工程序前，一定要仔细分析数控铣削加工的工艺性，掌握铣削加工工艺装备的特点，以保证充分发挥数控机床的加工功能。第21页/共120页4.3.1 数控铣削加工工艺性分析数控铣削加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据加工实践，数控铣削加工工艺分析主要解决以下几个方面的问题。第22页/共120页1选择并确定数控铣削加工部位及工序内容在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。主要选择的加工内容如下。工件上的曲线轮廓。已给出数学模型的空间曲面。形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位。第23页/共120页用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽。以尺寸协调的高精度孔和面。能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工内容。第24页/共120页2零件图样的工艺性分析根据数控铣削加工的特点，对零件图样进行工艺性分析时，应主要分析与考虑以下一些问题。（1）零件图样尺寸的正确标注（2）统一内壁圆弧的尺寸第25页/共120页图4-17 内壁转接圆弧半径第26页/共120页图4-18 内壁与底面转接圆弧半径第27页/共120页3定位基准要统一在数控加工中若没有统一的定位基准，则会因工件的二次装夹而造成加工轮廓的位置及尺寸误差。另外，在零件上要选择合适的结构（孔、凸台等）作为定位基准，必要时设置工艺结构作为定位基准，或用精加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。第28页/共120页4分析零件的变形情况铣削工件在加工时的变形，将影响加工质量。这时，可采用常规方法如粗、精加工分开及对称去余量法等，也可采用热处理的方法，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理等。加工薄板时，切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度难以保证，这时，应考虑合适的工件装夹方式。第29页/共120页4.3.2数控铣削加工工艺路线的确定数控铣削加工工艺路线的确定是制定铣削工艺规程的重要内容之一，主要包括：选择各加工表面的加工方法，加工阶段加工工序的划分以及加工路线的确定。其中加工方法的选择和工序划分见第一单元工艺设计部分，这里重点介绍数控铣削加工路线的确定。第30页/共120页1保证零件的加工精度和表面粗糙度（1）最终轮廓一次走刀完成（2）选择切入切出方向（3）避免机械进给系统反向间隙对加工精度的影响（4）选择使工件在加工后变形小的路线第31页/共120页图4-22 反向间隙对加工精度的影响第32页/共120页2寻求最短加工路线3铣削曲面的加工路线的分析 实际生产中，加工路线的确定要根据零件的具体结构特点，综合考虑、灵活运用。而确定加工路线的总原则是：在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。第33页/共120页图4-24 曲面加工的加工路线第34页/共120页4.3.34.3.3 夹具与装夹方式的选用夹具与装夹方式的选用 数控铣削加工装夹方案的确定时，主数控铣削加工装夹方案的确定时，主要考虑以下几个方面。要考虑以下几个方面。尽可能做到一次装夹后能加工出全部或尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分的待加工表面，以提高加工法效率大部分的待加工表面，以提高加工法效率和保证加工精度。和保证加工精度。必须保持最小的夹紧变形。如果采取了必须保持最小的夹紧变形。如果采取了相应措施，仍不能控制零件变形，只能将相应措施，仍不能控制零件变形，只能将粗、精加工分开，或粗、精加工采用不同粗、精加工分开，或粗、精加工采用不同的夹紧力。的夹紧力。第35页/共120页尽量采用组合夹具通用夹具，避免采用专用夹具。夹具结构应力求简单。夹具的标准化、通用化和自动化对提高加工效率及降低加工成本都有很大影响。装卸零件要方便可靠能迅速完成零件的定位夹紧和拆卸过程，减少辅助加工时间。零件的装夹定位要有利于对刀。夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开，避免加工路径中刀具与夹具元件发生干涉。第36页/共120页4.3.4 数控铣削刀具的选用数控铣削刀具的选用 在在数数控控铣铣削削加加工工时时使使用用的的刀刀具具主主要要为为铣铣刀刀，包包括括面面铣铣刀刀、立立铣铣刀刀、球球头头铣铣刀刀、三三面面刃刃盘盘铣铣刀刀、环环形形铣铣刀刀等等，除除此此以以外外还还有有各各种种孔孔加加工工刀刀具具，如如钻钻头头（锪锪钻钻、铰铰刀刀、镗镗刀刀等等）、丝丝锥锥等等。这这里里主主要要介介绍绍在在数数控控铣削时常用的铣刀。铣削时常用的铣刀。第37页/共120页图4-26 面（盘）铣刀第38页/共120页图4-27 立铣刀第39页/共120页图4-28 机夹式球头铣刀第40页/共120页图4-30加工形状与铣刀的选择第41页/共120页4.3.5 数控铣削加工切削用量的选择1背吃刀量和侧吃刀量的确定第42页/共120页2进给速度的确定进给速度F使刀具切削时，单位时间内工件与刀具沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。对于多齿刀具，其进给速度F、刀具转速n、刀具齿数z和没齿进给量fz的关系为：F=nzfz第43页/共120页3过切与欠切（a）欠切削 （b）过切削图4-32 过切与欠切第44页/共120页4切削速度的确定切削速度v是刀具切削刃的圆周线速度。可用经验公式计算，也可根据已经选好的背吃刀量、进给速度及刀具的耐用度，在机床允许的切削速度范围内查取，或参考有关切削用量手册选用。需要强调的是切削用量的选择虽然可以查阅切削用量手册或参考有关资料确定，但是就某一个具体零件而言，通过这种方法确定的切削用量未必就非常理想，有时需要结合实际进行试切，才能确定比较理想的切削用量。因此需要在实践当中不断进行总结和完善。常用工件材料的铣削速度参考值见表如4-3所示。第45页/共120页5主轴转速的确定主轴转速n可根据切削速度和刀具直径按下式计算：式中，n为主轴转速，r/min；vc为切削速度，m/min；D为刀具直径，mm。第46页/共120页4.3.6 典型零件数控铣削工艺分析如图4-33所示为槽形凸轮零件，在铣削加工前，该零件是一个经过加工的圆盘，圆盘直径为280mm，带有两个基准孔35mm及12mm。35mm及12mm两个定位孔，X面已在前面加工完毕，本道工序是在铣床上加工槽。该零件的材料为HT200，试分析其数控铣削加工工艺。第47页/共120页图4-33 槽型凸轮零件第48页/共120页1开口垫圈；2带螺纹圆柱销；3压紧螺母；4带螺纹削边销；5垫圈；6工件；7垫块图4-34 凸轮加工装夹示意图第49页/共120页4.4 数控铣削加工编程要点及指令数控铣削加工包括平面的铣削加工、二维轮廓的铣削加工、平面型腔的铣削加工、孔加工、螺纹加工、箱体类零件的加工以及三维复杂型面的铣削加工，这些加工一般在数控镗铣床和镗铣加工中心上进行，其中具有复杂曲线轮廓的外形铣削、复杂型腔铣削和三维复杂型面的铣削加工必须借助CAD/CAM软件编程，几何线素构成简单的零件加工可以采用手工编程，也可以采用图形编程和计算机辅助数控编程。本节通过实例介绍数控铣削加工手工编程要点及常用指令。第50页/共120页4.4.1 数控铣床编程基础1数控镗铣加工中的基本工艺问题（1）工件坐标系的确定及程序原点的设置工件坐标系采用与机床运动坐标系一致的坐标方向，工件坐标系的原点（即程序原点）要选择便于测量或对刀的基准位置，同时要便于编程计算。第51页/共120页（2）安全高度的确定对于铣削加工，起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面一个安全高度，保证刀具在停止状态时，不与加工零件和夹具发生碰撞。在安全高度位置时刀具中心（或刀尖）所在的平面也称为安全面，如图所示。第52页/共120页（3）进刀/退刀方式的确定对于铣削加工，刀具切入工件的方式，不仅影响加工质量，同时直接关系到加工的安全。对于二维轮廓加工，一般要求从侧向进刀或沿切线方向进刀，尽量避免垂直进刀，如图4-36所示。退刀方式也应从侧向或切向退刀。第53页/共120页刀具从安全面高度下降到切削高度时，应离开工件毛坯边缘一个距离，不能直接贴着加工零件理论轮廓直接下刀，以免发生危险，如图4-37所示。下刀运动过程不能用快速（G00）运动，而要用直线插补（G01）运动。第54页/共120页（4）刀具半径补偿的建立二维轮廓加工，一般均采用刀具半径补偿。在建立刀具半径补偿之前，刀具应远离零件轮廓适当的距离，且应与选定好的切入点和进刀方式协调，保证刀具半径补偿的有效，如图4-39所示。其中，a为合理的方式，b为不合理的方式。刀具半径补偿的建立和取消必须在直线插补段内完成。第55页/共120页（5）刀具半径的确定对于铣削加工，精加工刀具半径选择的主要依据是零件加工轮廓和所加工轮廓凹处的最小曲率半径或圆弧半径，刀具半径应小于该最小曲率半径值。另外还要考虑刀具尺寸与零件尺寸的协调问题，即不要用一把很大的刀具加工一个很小的零件。第56页/共120页4.4.2 常用基本指令1坐标系相关指令（1）工作坐标系设定指令G92格式：G92X_Y_Z_；例：G92X200.0Y200.0Z200.0；含义：刀具起刀点位于工作坐标系中坐标值为（X200，Y200，Z200）的点处。加工时刀具须先位于刀具起刀点处。第57页/共120页（2）工作坐标系的原点设置选择指令G54G59如图4-41所示，铣凸台时用G54设置原点，铣槽用G55设置原点，编程时比较方便。工件可设置G54G59共六个工作坐标系原点。工作原点数据值可预先通过CRT/MDI方式输入机床的偏置寄存器中，编程时不体现操作。此指令要求机床必须设有机械原点。第58页/共120页 图4-41 工件坐标系原点的设置 第59页/共120页（3）极坐标系选择G15：极坐标系指令取消。G16：极坐标系指令 极坐标系极坐标平面选择用指令G17/G18/G19指定。在所指定的平面内，第一轴指令用于指定矢径，第二轴指令用于指定极角。如XY平面，X表示矢径指令，Y表示极角指令。第一轴由起始位置逆时针旋转为极角正向。矢径和极角都可以用绝对值方式G90或增量值方式G91编程。用G90方式编程时，当前坐标系的零点为极坐标系的中心。用G91方式编程时，极坐标系的中心是上一程序段中刀具的运动终点。第60页/共120页2绝对值坐标指令G90和增量值坐标指令G91编程时注意G90、G91模式间的转换。使用G90、G91时无混合编程。3平面选择指令G17、G18、G19平面选择指令G17、G18、G19分别用来指定程序段中刀具的圆弧插补平面和刀具半径补偿平面。其中，G17指定XY平面；G18指定ZX平面；G19指定YZ平面。数控镗铣加工中心初始状态为G17。第61页/共120页4 4快速点定位指快速点定位指令令G00G00，直线插补，直线插补指令指令G0lG0l格式：格式：G00 G00 X_Y_Z_X_Y_Z_；G01 X_Y_Z_F_G01 X_Y_Z_F_；其中，其中，F_F_为进给速为进给速度，初始状态为度，初始状态为mm/minmm/min。第62页/共120页5圆弧插补指令G02、G03格式：G17/G18/G19 G02/G03 X_Y_Z_I_J_K_F_或 G17/G18/G19 G02/G03 X_Y_Z_R_F_5圆弧插补指令G02、G03格式：G17/G18/G19 G02/G03 X_Y_Z_I_J_K_F_或 G17/G18/G19 G02/G03 X_Y_Z_R_F_ 其中，X_、Y_、Z_为圆弧终点坐标，相对编程时是圆弧终点相对于圆弧起点的坐标，I_、J_、K_为圆心在X、Y、Z轴上相对于圆弧起点的坐标；R_为圆弧半径。现代CNC系统中，采用I、J、K指令，则圆弧是唯一的；用R指令时须规定圆弧角，如圆弧角180时，R值为负。一般圆弧角180的圆弧用R指令，其余用I、J、K指令。第63页/共120页例例例例4-24-24-24-2：完成图：完成图：完成图：完成图4-434-434-434-43所示加工路所示加工路所示加工路所示加工路径的程序编制（刀具现位于径的程序编制（刀具现位于径的程序编制（刀具现位于径的程序编制（刀具现位于A A A A点点点点上方只进行轨迹运动）。上方只进行轨迹运动）。上方只进行轨迹运动）。上方只进行轨迹运动）。程序程序程序程序：G90 G54 G00 X0 Y25.0 F100G90 G54 G00 X0 Y25.0 F100G90 G54 G00 X0 Y25.0 F100G90 G54 G00 X0 Y25.0 F100；G02 X25.0 Y0 I0 JG02 X25.0 Y0 I0 JG02 X25.0 Y0 I0 JG02 X25.0 Y0 I0 J-25.025.025.025.0；A A A A-B B B B G02 X0 Y-25.0 I-25.0 J0G02 X0 Y-25.0 I-25.0 J0G02 X0 Y-25.0 I-25.0 J0G02 X0 Y-25.0 I-25.0 J0；B B B B-C C C CG02 XG02 XG02 XG02 X-25.0 Y0 I0 J25.025.0 Y0 I0 J25.025.0 Y0 I0 J25.025.0 Y0 I0 J25.0；C C C C-D D D DG02 X0 Y25.0 I25.0 J0G02 X0 Y25.0 I25.0 J0G02 X0 Y25.0 I25.0 J0G02 X0 Y25.0 I25.0 J0；D D D D-A A A A或：或：或：或：G90 C54 G00 X0 Y25.0 F100G90 C54 G00 X0 Y25.0 F100G90 C54 G00 X0 Y25.0 F100G90 C54 G00 X0 Y25.0 F100；G02 X0Y25.0I0J-25.0G02 X0Y25.0I0J-25.0G02 X0Y25.0I0J-25.0G02 X0Y25.0I0J-25.0；A A A A-A A A A整圆整圆整圆整圆第64页/共120页6自动返回参考点指令G28、返回指令G29格式：G91（或G90）G28X_Y_Z_表示刀具经过以工作坐标系为参考的坐标点X_Y_Z_返回参考点。从参考点返回指令G29指令格式为：G29 X_Y_Z_第65页/共120页7 7暂停指令暂停指令G04G04格式：格式：G04X_G04X_或或 G04P_G04P_如：如：G04 X 5.0G04 X 5.0 ；暂停暂停5s5s G04P P5000 G04P P5000；暂停暂停5s5s第66页/共120页8常用M指令和F、S、T指令M0l选择停止。M02程序结束。M03、M04、M05主轴正转、反转、停止。M06加工中心的换刀指令，格式TM06，在FANUC系统中，表示换号刀。具体的系统对选刀指令T会有不同的规定。M08、M09切削液开、关。M30程序结束并返回起点。M98子程序调用。M99子程序结束。F、S、T指令和数控车床相同。第67页/共120页4.4.3 刀具半径补偿铣削加工中，不同的刀具，其半径长度是不同的。刀具零点是数控镗铣类机床主轴装刀锥孔端面与轴线的交点，是刀具半径、长度的零点。编程时为了编程方便，按工件轮廓轨迹编制程序。执行程序时的走刀轨迹实际上是刀具零点的轨迹，因此使用不同的刀具时，需进行刀具半径及长度的补偿。第68页/共120页1不同平面内的刀具半径补偿刀具半径补偿用G17、G18、G19指令在被选择的工作平面内进行补偿。比如当G17命令执行后，刀具半径补偿仅影响X、Y轴移动，而对Z轴不起补偿作用。2刀具半径左补偿G41、刀具半径右补偿G42指令G4l、G42指令的判定同数控车床一样，如图4-44所示。第69页/共120页第70页/共120页3刀具半径补偿过程注意：由于系统只能预读后面两句，在G41或G42语句后两句中，必须有指定平面内坐标的移动。否则刀具运动轨迹得不到及时的补偿，就会出现过切削现象。第71页/共120页4使用刀具半径补偿注意事项（1）使用刀具半径补偿时应避免过切削现象。启用刀具半径补偿和取消刀具半径补偿时，刀具必须在所补偿的平面内移动，动距离应大于刀具补偿值。加工半径小于刀具半径的内圆弧时，进行半径补偿将产生过切削只有过渡圆角尺寸刀具半径r+精加工余量的情况下才能正常切削。被铣削槽底宽小于刀具直径时将产生过切削。第72页/共120页过切现象（1）第73页/共120页过切现象（2）第74页/共120页5刀具半径补偿的作用刀具半径补偿除方便编程外，还可灵活运用，实现利用同一程序进行粗、精加工。即：粗加工刀具半径补偿=刀具半径+精加工余量精加工刀具半径补偿=刀具半径+修正量第75页/共120页（2）刀具补偿的设立和注销指令G41、G42、G40一般必须在G01或G00模式下使用，现在有一些系统也可以在G02、G03模式下使用。（3）D00D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿。刀具补偿值在加工或试运行之前须设定在补偿存储器中。第76页/共120页图4-48 刀具半径补偿第77页/共120页4.4.4 刀具长度补偿刀具长度补偿原理如图4-49所示。设定工作坐标系时，让主轴锥孔基准面与工件上的理论表面重合，在使用每一把刀具时可以让机床按刀具长度升高一段距离，使刀尖正好在工件表面上，这段高度就是刀具长度补偿值，其值可在刀具预调仪或自动测长装置上测出。实现这种功能的G代码是G43、G44和G49。G43是把刀具向上移，G44是使刀具向下移动。图4-49中钻头用G43命令正向补偿了H01值，铣刀用G43命令向上正向补偿了H02值。第78页/共120页图4-49 刀具长度补偿原理 第79页/共120页刀具长度补偿命令的格式如下，如图所示。G43/G44G0/G01Z_H_；G49取消G43和G44。第80页/共120页4.5 铣削加工简化编程指令本节以FANUC系统为平台，进一步通过实例介绍数控铣削加工简化编程常用指令。第81页/共120页4.5.1 子程序1子程序的调用指令子程序的调用指令的具体格式各系统各不相同。FAUNC系统的子程序调用指令格式为：M98L其中，M98为调用子程序指令字。地址P后面的4位数字为子程序号。地址L后面的数字为重复调用的次数，系统允许重复调用次数为9999次。如果只调用一次，此项可省略不写。第82页/共120页2子程序的应用零件上有若干处具有相同的轮廓形状。在这种情况下，只编写一个轮廓形状的子程序，然后用一个主程序来调用该子程序。加工中反复出现具有相同轨迹的走刀路线。被加工的零件从外形看并无相同的轮廓，但需要刀具在某一区域分层或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状，采用子程序就比较方便，此时，通常以增量方式编程。程序中的内容具有相对独立性。第83页/共120页4.5.2 图形比例缩放功能指令G50、G51使用G50、G51指令，可使原编程尺寸按指定比例缩小或放大；也可让图形按指定规律产生镜像变换。G51为比例编程指令，G50为撤销比例编程指令。G50、G51均为模态代码。1各轴按相同比例编程指令格式为：G51X_Y_Z_P_图4-52各轴按相同比例编程式中，X、Y、Z为比例中心的坐标（绝对方式），P为比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001999.999。该指令以后的移动指令，均从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。第84页/共120页例如，在图4-52中，P1P4为原加工图形，P1P4为比例编程的图形，P0为比例中心。图4-52 各 轴按相同比例编程第85页/共120页2各轴以不同比例编程各个轴可以按不同比例来缩小或放大，当给定的比例系数为1时，可获得镜像加工功能。指令格式为：G51X_Y_Z_I_J_K_式中，X、Y、Z为比例中心的坐标；I、J、K则分别对应X、Y、Z轴的比例系数，其范围为0.0019.999。本系统在设定I、J、K时不能带小数点，比例为1时，输入1000即可。并且I、J、K都要输入，不能省略。比例系数与图形的关系如图4-53所示。其中：b/a：X轴系数；d/c：Y轴系数；O：比例中心。第86页/共120页 图4-53 各轴按不同比例编程 第87页/共120页4.5.3 坐标系旋转指令G68、G69该指令可使编程图形按指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度。G68表示开始坐标旋转，G69用于撤销旋转功能。编程格式为：G68X_Y_R_式中，X、Y为旋转中心的坐标值（坐标值可以是X、Y、Z中的任意两个，由平面选择指令确定）。当X、Y省略时，G68指令以当前位置为旋转中心。第88页/共120页R为旋转角度，逆时针旋转定义为正向，一般为绝对值。旋转角度范围360360，最小角度单位为0.001。当R省略时，按系统参数确定旋转角度。当程序在绝对方式下时，G68程序段后的第一个程序段必须使用绝对方式移动指令，才能确定旋转中心。如果这一程序段为增量方式移动指令，那么系统将以当前位置为旋转中心，按G68给定的角度旋转坐标。第89页/共120页图4-55 坐标系的旋转 第90页/共120页4.6 孔加工循环指令孔加工是最常用的加工工序，现代CNC系统一般都具备钻孔、镗孔和螺纹加工循环编程功能。第91页/共120页4.6.1 孔加工循环的动作分析AB为刀具快速定位到孔位坐标（X,Y），B即为循环起点，Z向进至起始高度。BR为刀具沿Z轴方向快进至安全平面（即R点平面）。RE为孔加工过程（如钻孔、镗孔、攻螺纹等），此时进给为工作进给速度。E点为孔底动作（如进给暂停、刀具偏移、主轴准停、主轴反转等）。ER为刀具快速返回R点平面。RB为刀具快退至起始高度（B点高度）第92页/共120页图4-57 孔加工动作分析第93页/共120页1固定循环指令格式G90(G91)G98(G99)GX_Y_Z_R_Q_P_F_L_（1）G90、G91分别为绝对值指令、增量值指令。（2）G98和G99两个模态指令控制孔加工循环结束后，刀具返回平面，如图4-58所示。G98：刀具返回平面为起始平面（B点平面），为缺省方式，如图4-58（a）所示。G99：刀具返回平面为安全平面（R点平面），如图4-58（b）所示。G为孔加工方式，对应于具体的固定循环指令。第94页/共120页X、Y值为孔位置数据，刀具以快进的方式到达（X，Y）点。Z值为孔深，如图4-59所示。G90方式，Z值为孔底的绝对值；G91方式，Z值是R点平面到孔底的距离。R值用来确定安全平面（R点平面），如图4-59所示。R点平面高于工件表面。G90方式，R值为绝对值；G9l方式，R值为从起始平面（B点平面）到R点平面的增量。第95页/共120页Q值在G73或G63方式下，规定分步切深；在G76或G87方式中规定刀具退让值。P值规定在孔底的暂停时间，单位为ms，用整数表示。F值为进给速度，单位为mm/min。L值为循环次数，执行一次可不写。如果是L0，则按系统存储加工数据执行加工。固定循环指令是模态指令，可用G80取消循环。此外G00、G01、G02、G03等同组代码也起取消固定循环指令的作用。第96页/共120页 图4-58 返回平面选择 第97页/共120页 图4-59 孔加工数据 第98页/共120页2固定循环指令（1）G73：高速深孔钻削，如图4-60所示。G73指令是在钻孔时间断进给，有利于断屑、排屑，适于深孔加工。其中q为分步切深，最后一次进给深度q，退刀距离为d（由系统内部设定）。第99页/共120页图4-60 G73高速深孔钻削第100页/共120页（2）G74：左旋攻螺纹循环，如图4-61所示。主轴在R点反切至E点，正转退刀。（3）G76：精镗循环指令。如图4-62所示。执行G76指令精镗至孔底后，有三个孔底动作：进给暂停（P）、主轴准停即定向停止（OSS）、刀具偏移q距离，然后刀具退出，这样可使刀尖不划伤精镗表面。（4）G81：钻孔循环指令。用于一般孔钻削，如图4-63所示。（5）G82：钻孔、镗孔指令。如图4-64所示，G82与G81的区别在于G82指令使刀具在孔底暂停，暂停时间用P来指定。第101页/共120页（6）G83：深孔钻削指令。如图4-65所示，G83与G73基本相同，G83与G73的区别在于，G83指令在每次进刀q距离后返回R点，这样对深孔钻削时排屑有利。（7）G84：攻螺纹循环（右旋）指令。G84指令与G74指令中的主轴旋向相反，其他与G74指令相同。（8）G85：镗孔循环指令。如图4-66所示，主轴正转，刀具以进给速度镗孔至孔底后以进给速度退出（无孔底动作）。第102页/共120页（9）G86：镗孔循环指令。G86指令与G85的区别是，执行G86指令，刀具到达孔底位置后，主轴停止，并快速退回。（10）G87：背镗孔循环指令。如图4-67所示，刀具运动到起始点B（X，Y）后，主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移q值，然后快速运动到孔底位置，主轴正转，刀具沿偏移值第103页/共120页4.7 数控铣床加工中心典型零件加工数控加工编程时，首先要对零件进行工艺分析，制定合理的工艺过程，主要步骤如下：零件图纸工艺分析确定装夹方案确定工序方案确定工步顺序确定进给路线确定所用刀具确定切削参数填写工艺文件。数控铣床和加工中心一般情况下，除数控铣床无自动换刀功能外，其余基本相同。因此其程序最显著的区别就是在换刀指令上。第104页/共120页实例1盖板零件的数控加本实例加工对象为某盖板零件，如图4-69所示。预加工盖板外轮廓，毛坯材料为铝板，尺寸如图4-69所示。第105页/共120页图4-69 盖板零件第106页/共120页1工艺分析（1）分析盖扳零件图（见图4-69）可知，40mm的孔是设计基准，因此考虑以40mm的孔和Q面找正定位，夹紧力加在P面上（注：毛坯件上40mm和28mm的孔已加完毕）。（2）根据毛坯扳料较薄，尺寸精度要求不高等特点，拟采用粗、精两刀完成零件的轮廓加工。粗加工直接在毛坯件上按照计算出的基点走刀，并利用数控系统的刀具半径补偿功能将精加工余量留出。加工余量0.2mm。（3）由于毛坯材料为铝板，不宜采用硬质合金刀具，选择12mm普通高速钢立铣刀进行加工。为了避免停车换刀，考虑粗、精加工采用同一把刀具。（4）安全面高度为10mm。第107页/共120页图4-70 盖板毛坯第108页/共120页图4-71 基点坐标计算第109页/共120页2基点坐标计算3加工路线的确定为了得到比较光滑的零件轮廓，同时使编程简单，考虑粗加工和精加工均采用顺铣方法规划走刀路线，即按ABCDEFGHA切削。第110页/共120页实例2编程，在加工中心完成图4-72所示零件的内腔加工（通槽）零件工艺分析本零件厚度为15mm，材料为铝合金，属于易切材料。主要加工表面为内槽。（1）分析通槽零件图（见图4-72）可知，底面A和侧面B为设计基准，主要加工表面为内槽，因此考虑以A，B面为基准找正定位，夹紧力加在上表面上。第111页/共120页图4-72 通槽零件第112页/共120页（2）根据毛坯板料为易加工材料，尺寸精度要求不高，内槽表面质量要求较高等特点，拟采用粗、精两刀完成零件的轮廓加工，先粗铣出大概轮廓，然后再按轮廓加工出准确尺寸，即一次粗加工和一次精加工。粗加工直接在毛坯件上按照槽内空间计算出的节点编程走刀。精加工直接按照轮廓尺寸编程。第113页/共120页（3）由于毛坯材料为铝合金板，选择18mm和14mm普通高速钢立铣刀进行加工。为了便于下刀，上加工中心前，先在（19,0）处用12高速钢钻头预钻通孔。（4）安全面高度为10mm。如果表面粗糙度不能保证时，可以考虑改变工艺流程，设置粗加工、半精加工和精加工三个工序完成。第114页/共120页实例3在加工中心上完成图4-73所示零件的加工（凸台、槽和孔的加工）第115页/共120页第116页/共120页零件工艺分析本零件厚度为40mm，材料为铝合金，属于易切材料。毛坯为80mm80mm方料。（1）分析通槽零件图（见图4-73）可知，底面和上表面槽中心为设计基准，为编程方便，如图所示，分别建立了G54、G55和G56三个工件坐标系。主要加工表面为内槽、凸台四周和孔。考虑以侧面为定位基准，用平口钳夹紧。注意合理选择夹持高度。（2）根据毛坯板料为易加工材料，尺寸精度要求不高等特点，先粗铣凸台四周大概轮廓，然后再加工出凸台准确尺寸，即一次粗加工和一次精加工。然后加工四个孔，先钻后铰。最后完成封闭槽加工。第117页/共120页（3）由于毛坯材料为铝合金板，选择14mm高速钢平铣刀粗铣凸台。用9.7mm钻头钻孔，用10mm铰刀铰孔。用10mm键槽铣刀铣封闭槽。（4）安全面高度为10mm。如果凸台和内槽表面粗糙度不能保证时，考虑改变工艺流程，设置粗加工、半精加工和精加工工序完成。通过合理设置刀具半径补偿，上一道工序为下一道工序留出合理的加工余量。第118页/共120页4.8 其他数控铣床系统简介本章前面介绍了FANUC系统的编程指令。除此之外，还有西门子系统、三菱系统和国产的广州数控、华中数控系统等，其基本指令是相同的。要详细了解，请参看相应的说明书。第119页/共120页感谢您的观看！第120页/共120页