数控铣床编程与操作.pptx

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1、2.数控卧式铣床图4-2 卧式数控铣床第1页/共56页3.数控龙门铣床图4-3 龙门数控铣床第2页/共56页二、数控铣削的特点1.平面轮廓加工需要两轴联动的数控铣床。动画演示图4-4 平面轮廓加工第3页/共56页2.挖槽加工需要两轴联动的数控铣床。图4-5 挖槽加工第4页/共56页3.空间曲面类零件加工需用三轴联动的数控铣床和球头铣刀。图4-6 空间曲面零件加工第5页/共56页4.孔系加工图4-7 孔系加工n演示第6页/共56页 4.2 数控铣床常用指令一、快速定位和直线进给1.快速定位G00 X Y Z2.直线进给运动G01 X Y Z F 例1 编制加工右图所示的轮廓加工程序，工件的厚度为

2、5mm。设起刀具点相对工件的坐标为(-10,-10,300)。YXYXO刀O工10108816324028图4-7 例1BACD第7页/共56页YXYXO刀O工10108816324028图4-7 例1BACDN01 G90 G92 X-10 Y-10 Z300设定起刀点的位置N02 G00 X8 Y8 Z2快速移动至A点的上方N03 S1000 M03起动主轴N04 G01 Z-6 F50下刀至切削厚度N05 G17 X40铣AB段第8页/共56页YXYXO刀O工10108816324028图4-7 例1BACDN06 X32 Y28铣BC段N07 X16铣CD段N08 X8 Y8铣DA段N

3、09 G00 Z20 M05抬刀且主轴停N010 X-10 Y-10 Z300返回起刀点N011 M02 程序结束第9页/共56页二、圆弧进给1.平面定义指令G17 指令XY平面；G02或G03 X Y I J(或R)FG18 指令ZX平面；G02或G03 X Z I K (或R)FG19 指令YZ平面；G02或G03 Y Z J K (或R)F。I,J,K为圆心坐标，圆弧半径R。起点终点(X,Y)圆心(I,J)25452040XYO图4-8 圆弧加工例2 编制图4-8圆弧加工的程序。绝对坐标编程：G90 G03 X25 Y40 I-20 J0 F50或G90 G03 X25 Y20 R20

4、F50相对坐标编程：G91 G03 X-20 Y20 I-20 J0 F50G90 G03 X25 Y40 I-20 J0 F50或G91 G03 X-20 Y20 R20 F50起点终点(X,Y)圆心(I,J)25452040XYO图4-8 圆弧加工YX第10页/共56页 例3 用数控铣床加工图4-9所示的轮廓ABCDEA。分别用绝对坐标和相对坐标方式编写加工程序。A10101010O工O机YYXXBCR103040O1O2DR1030 E20 机床原点，起刀点编程原点 图4-9 例3图第11页/共56页1.绝对坐标程序 G92 X-10 Y-10N01 G90 G17 G00 X10 Y1

5、0 LFN02 G01 X30 F100 LFN03 G03 X40 Y20 I0 J10 LFN04 G02 X30 Y30 I0 J10 LFN05 G01 X10 Y20 LFN06 Y10 LFN07 G00 X-10 Y-10 M02 LF G92 X-10 Y-10：设定机床坐标系与工件编程坐标系的关系，给出机床坐标原点O机相对编程原点O工的坐标值。A10101010O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图4-9 例3图第12页/共56页N01 G90 G17 G00 X10 Y10 LF G90绝对坐标指令，G17 XY平面内的加工指令，G00快速定位

6、指定，X10 Y10 指A点在工件坐标系内的坐标值。该段程序的含义是指令刀具相对于工件由起刀点O机快速移动到A点。A10101010O工O机YYXX图4-10 机床与编程原点 第13页/共56页N02 G01 X30 F100 LF G01直线插补指令，F100进给速度为100mm/min 该程序段的含义是以直线插补和进给速度100mm/min的方式从点A向点B加工直线AB段。A10101010O工O机YYXXB 30 图4-11第14页/共56页N03 G03 X40 Y20 I0 J10 LF G03逆时针圆弧插补指令；X40 Y20圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值；I0 J10 为圆

7、弧的圆心相对于的起点坐标。该段程序的含义是以逆时针圆弧插补的方式从点B到点C加工BC圆弧段。A10101010O工O机YYXXBCR1030 40O1 图4-12第15页/共56页N04 G02 X30 Y30 I0 J10 LF G02顺时针圆弧插补指令；X30 Y30圆弧的终点相对于工件坐标原点的坐标值；I0 J10 为圆弧的圆心相对于起点的坐标。该段程序的含义是以顺时针圆弧插补的方式从点C到点D加工CD圆弧段。A10101010O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 图4-13第16页/共56页N05 G01 X10 Y20 LF 该程序段的含义是以直线插补的方式从点D

8、向点E加工直线DE段。A10101010O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图4-14 第17页/共56页N06 Y10 LF 该程序段的含义是以直线插补的方式从点E向点A加工直线EA段。A10101010O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图4-15第18页/共56页N07 G00 X-10 Y-10 M02 LF G00快速定位指定，X-10 Y-10 指O机点在工件坐标系内的坐标值，M02程序结束指令。A10101010O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图4-16第19页/共56页 2.相对坐标程

9、序N01 G91 G17 G00 X20 Y20 LFN02 G01 X20 F100 LFN03 G03 X10 Y10 I0 J10 LFN04 G02 X-10 Y10 I0 J10 LFN05 G01 X-20 Y-10 LFN06 Y-10 LFN07 G00 X-20 Y-20 M02 LFA10101010O工O机YYXXBCR1030 40O1O2DR1030 E20 图4-17第20页/共56页三、刀具半径补偿指令 数控程序是按刀具的中心编制的，在进行零件轮廓加工时，刀具中心轨迹相对于零件轮廓通常应让开一个刀具半径的距离，即所谓的刀具偏置或刀具半径补偿。具有刀具半径补偿功能的

10、数控系统具有如下优点：1）在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按零件轮廓编程，只要在实际加工时把刀具半径输入刀具半径补偿地址中即可。2）刀具磨损后可以通过补偿弥补。3）可以使粗加工的程序简化。1.基本概念第21页/共56页2.指令 G40是取消刀具半径补偿功能。G41是刀具半径左补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位于工件的左侧。图4-18 刀具左补偿第22页/共56页 G42是刀具半径右补偿指令。即沿着刀具前进方向，刀具始终位于工件的右侧。图4-19 刀具右补偿第23页/共56页 刀补指令的程序段格式：1）G00G01 G41G42 D X Y F 2）G00G01 G40 X Y 1）中的

11、D为刀具半径补偿地址，地址中存放的是刀具半径的补偿量；X Y为由非刀补状态进入刀具半径补偿状态的起始位置。2）中的X Y为由刀补状态过渡到非刀补状态的终点位置，这里的X Y即为刀具中心的位置。1）只能在G00或G01指令下建立刀具半径补偿状态及取消刀具半径补偿状态。注意：第24页/共56页 2）在建立刀补时，必须有连续两段的平面位移指令。这是因为，在建立刀补时，控制系统要连续读人两段平面位移指令，才能正确计算出进入刀补状态时刀具中心的偏置位置。否则，将无法正确建立刀补状态。例4 图4-20所示加工路线为实际零件轮廓，刀具初始位置为(0,0,200)，工件坐标系原点在工件上表面处，用10的立铣刀

12、精铣厚为4mm的工件。YX40-4080-80R60-20R40O-40图4-20 例4第25页/共56页YX40-4080-80R60-20R40O-40图4-20 例4 编程如下：N01 G90 G92 X0 Y0 Z200 设置刀具起始位置N02 G00 X50Y-40 刀具快速平移到下刀位置N03 Z2 快速降至安全平面N04 S800 M03 M08 打开冷却、起动主轴N05 G01 Z-5F50 慢速下至切削深度第26页/共56页N06 G41 D01 X40F150 至此切削点进入刀具半径补偿状态N07 X-80 直线进给N08 Y-20 直线进给N09 G02 X-40Y20R

13、40F100 顺时针圆弧减速进给N010 G03 X20Y80R60逆时针圆弧减速进给N011 G01 X40F150 直线加速进给N012 Y-45 直线进给YX40-4080-80R60-20R40O-40图4-20 例4第27页/共56页YX40-4080-80R60-20R40O-40图4-20 例4N013 M09 M05 关闭冷却、主轴停转N014 G00 Z200 快速抬刀N015 G40 X0 Y0 取消刀补、刀具归位N016 M02 程序结束第28页/共56页(二)刀具县长度补偿的建立、执行与撤消 使用刀具长度补偿功能，在编程时可以不考虑刀具在机床主轴上装夹的实际长度，而只需

14、在程序中给出刀具端刃的Z坐标，具体的刀具长度由Z向对刀来协调。G43：刀具长度补偿分为刀具长度正补偿及H代码；G44：刀具长度负补偿及H代码；G49：取消刀具长度补偿用。3030302224图4-21 刀具长度补偿正常 H后跟两位数指定偏置号，在每个偏置号输入需要偏置的量。第29页/共56页a情况：设定H01=2，则G44 H01；c情况：设定H01=-2，则G43 H02。3030302222图4-21 刀具长度补偿正常abc第30页/共56页 例5 铣如图2-22所示的三条槽，槽深均为2mm，试用刀具补偿指令编程。选择8铣刀为1号，刀补设为0，6铣刀为2号，刀补设为2mm，20801002

15、04060100XYO866OEBCADXZY图2-22 刀具长度补偿第31页/共56页2080100204060100XYO866OEBCADXZY图2-22 刀具长度补偿N001 G00 X20 Y20 Z2 T01 01号刀至A点N002 S1500 M03 主轴正转1500r/minN003 G01 Z-2 F150 X80 刀具Z向至槽底N004 G00 Z100 刀具上提100mm X20 Y40 M05 刀具移至B点第32页/共56页2080100204060100XYO866OEBCADXZY图2-22 刀具长度补偿N005 M06 T02 换02号刀N006 S1500 M0

16、3 主轴正转1500r/minN007 G43 G01 H01 Z2 F400 刀具长度补偿2mm，移至C点N008 Z-2 F150 Z向进刀至槽底 X80 X向进给槽长第33页/共56页2080100204060100XYO866OEBCADXZY图2-22 刀具长度补偿N009 G00 X20 Y60 Z2 刀具移至D点 N0010 G01 Z-2 F150 Z向进刀至槽底N0011 X80 X向进给槽长N0012 G00 Z100 Z向移至100mmN0013 G49 X20 Y20 取消刀具补偿，移至E点N0014 M02 程序结束第34页/共56页四、子程序 当一个零件图形上有几个

17、相同的几何图形或几个位置需要不同刀具反复加工时，可以编制一个子程序供主程序多次调用。1）FANUC 11-MEA-4系统子程序调用格式为：M98 P程序号 L调用次数O10 子程序程序号N01 子程序体N0n M99 子程序结束并返回主程序第35页/共56页2）FANUC 7M系统子程序调用格式位为：L子程序号、调用次数，程序格式为：L0100 该子程序序号为01N01 子程序体N0n M17 子程序结束并返回主程序3）XK0816A系统子程序调用格式为：G20 N P 变量值(可正、负，小数点前四位、后三位)变量号(本系统最多10个：P0P9)子程序调用次数(1 99次)子程序号或子程序名(

18、01 99)G20为子程序调用指令。相应的子程序形式为：第36页/共56页 N60 子程序名 N0010 G22 N60 子程序开始 N0020 子程序体 N0100 G24 子程序结束并返回主程序 使用子程序时应注意：1）主程序可以调用子程序，子程序也可以调用其他子程序，但子程序不能调用主程序和自身。2）主程序中模态代码可被子程序中同一组的其他代码所更改。3）最好不要在刀具补偿状态下的主程序中调用子程序。第37页/共56页 例6 编制如图2-23所示零件的程序，零件上4个方槽的尺寸、形状相同，槽深2mm，槽宽 2mm，未注圆角半径为R5，设起刀点为(0,0,200)。Y30502050180

19、15302030110 图2-23 例6XOXYZO第38页/共56页Y3050205018015302030110 图2-23 例6XOXYZOO1 (MAIN_PROGRAMM)N01 G90 G92 X0 Y0 Z200 设置起刀点的位置N02 G00 X30.Y15.Z5.快速移至第一切削点上方N03 G91 S600 M03 相对坐标，主轴正转600r/minN004 M98 P10 调用子程序10第39页/共56页Y3050205018015302030110 图2-23 例6XOXYZOO10 (SUB_PROGRAMM)N1 G01 Z-7.F50N2 X50.F150N3 Y

20、30.N4 X-50.N5 Y-30.N6 G00 Z7N7 M99第40页/共56页Y3050205018015302030110 图2-23 例6XOXYZON05 G00 X70.N06 M98 P10.N07 G00 X-70.Y50.N08 M98 P10 N09 G00 X70.N010 M98 P10.N011 M05N012 G90 G00 X0 Y0 Z200N013 M02 第41页/共56页 五、镜像指令 在加工某些对称图形时，为了避免反复编制类似的程序段，缩短加工程序，可采用镜像加工功能。1）FANUC 11-MEA-4系统的镜像指令代码为：M21：关于X轴的镜像(对称

21、于Y轴)M22：关于Y轴的镜像(对称于X轴)M23：取消镜像。2）DIN 66052系统镜像指令代码为：M91：关于x轴镜像 M92：关于Y轴镜像 M93：关于原点镜像 M90：取消镜像功能 该系统子程序调用格式为：G25 L(子程序代码两位数字)(调用次数两位)。第42页/共56页 例7 精铣如图2-24所示的4个形状相同、高5mm的凸起。设工件坐标原点位于工件上表面对称中心，刀具起始位置在工件坐标系(0,0,100)处，A(6.84,18.794,0),B(17.101,46.985,0),C(46.985,17.101,0),D(18.794,6.84,0)XYBACD123410040

22、XYZ1234ABCD 图2-24 例7第43页/共56页XYBACD123410040XYZ1234ABCD 图2-24 例7O1 (MAIN-PROGRAMM)N01 G90 G92 X0 Y0 Z100.设置起刀点N02 G00 Z1.刀具移至点(0,0,1)N03 S200 M03 主轴正转200r/minN04 G01 Z-5.F50 刀具移至点(0,0,1)第44页/共56页XYBACD123410040XYZ1234ABCD 图2-24 例7N05 M98 P10 加工块1O10 (SUB-PROGRAMM)N1 G01 G41 D01 X6.84 Y18.794 F200 移至

23、A点建刀补N2 X17.101 Y46.985 加工AB段N3 G02 X46.985 Y17.101 I-17.101 J-46.985加工BC段第45页/共56页XYBACD123410040XYZ1234ABCD 图2-24 例7N4 G01 X18.794 Y6.84 加工CD段N5 G03 X0 Y20.I-18.794 J-46.985 加工DA段N6 G00 G40 X0 Y0 X轴镜像、加工块2N7 M99 N06 M21 M98 P10 加工块2第46页/共56页XYBACD123410040XYZ1234ABCD 图2-24 例7N07 M22 M98 P10 Y轴镜像、加

24、工块3N08 M23 取消镜像N09 M22 M98 P10 Y轴镜像、加工块4N010 M23 取消镜像N011 G90 G00 Z100N012 M05N013 M02第47页/共56页 4.3 数控铣床编程实例【例题4-1】如图4-25所示模具零件，该零件轮廓尺寸为270mm270mm40mm。中间有两处分别为161mm80mm、151mm80mm大小的型腔，深度为23.6mm，侧壁有1的拔模斜度，底面与侧壁为R2的圆角。四个角有四个贯通的20导柱孔。各处尺寸为IT7级精度要求，上下表面和型腔表面要求达到Ra0.8。零件材料为3CrW8V，单件生产。热处理采用氮化，到达HRC3842的硬

25、度。第48页/共56页第49页/共56页1工艺分析虽然零件结构比较简单，尺寸不大，但两处型腔形状略为复杂，而且侧壁为斜面，底部有转接圆角，有较高的尺寸精度要求。采用数控铣削加工可提高效率，保证质量。另外为保证导柱孔的精度，也可以在数控铣床上加工。其他表面在普通机床上加工即可。零件的形状比较规则，可以利用底面定位，有足够的夹紧位置，由于是单件加工，可采用螺栓压板装夹即可。零件的刚性较高，铣削时尽量使用较大直径的刀具加工，以提高加工效率。3CrW8V为加工性能较好的模具钢，采用涂层硬质合金刀具可以达到良好的加工效果。第50页/共56页 2工艺路线工艺路线的设计与具体的生产条件有直接的关系，加工要求

26、相同的零件在不同的生产条件下工艺路线会有较大的差别。这里考虑在中档数控铣床上加工，完成型腔和导柱孔的加工，并将热处理安排在精加工之后进行，其它内容由普通机床加工。该零件的加工工艺路线安排如下：（1）下料；（2）粗铣、精铣六面，留上下面磨削余量；（3）磨上下面；（4）数控铣削两处型腔，钻、扩、镗四个导柱孔；（5）热处理；（6）表面抛光；（7）检验。第51页/共56页数控铣削工序由于零件是单件加工，考虑刀具使用的方便，在一次装夹中尽量把数控加工的内容全部完成。在数控铣削工序中，先对两处型腔进行粗铣、精铣，然后再加工导柱孔。（）数控铣削两处型腔 型腔的形状比较简单，但侧壁有的拔模斜度，与型腔底面为R

27、2的圆角，可以采用两种方法：一是将侧壁作为曲面，先采用立铣刀粗铣，然后用球头铣刀精铣，最后加工R2的圆角；二是先采用立铣刀粗铣，然后采用1的锥度铣刀，按照铣削外形的方式加工侧壁，最后铣削R2圆角。第一种方法加工精度高，但效率较低，第二种方法对刀具和尺寸控制有较高的要求，但加工时间较短。如图4-26所示。第52页/共56页 当然，如果有四、五坐标联动的机床，就可以采用立铣刀直接铣削侧壁，效果更佳。需要注意的是，无论采用哪种方法，都要为最后铣削R2圆角留出足够的余量。第53页/共56页（）钻、扩、镗四个导柱孔如图4-27所示，在型腔加工后进行导柱孔的加工。由于是通孔，在零件安装时应在个孔的位置留出足够的让刀空间，如在零件下加一块大小合适的垫块 4程序编制虽然零件不是很复杂，用手工编程也可以编制如导柱孔加工的程序，但为提高效率，保证质量，最好采用自动编程方法。此零件的数控加工程序，这里略去。第54页/共56页 返回第55页/共56页谢谢您的观看！第56页/共56页