數(shù)控銑削(加工中心)編程

第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,瀘州職業(yè)技術(shù)學院 機電系,7.1 數(shù)控銑削(加工中心)編程概述 一、數(shù)控銑床（加工中心）的加工特點 二、數(shù)控銑床（加工中心）的編程特點 三、數(shù)控銑床（加工中心）的選擇 四、數(shù)控銑床（加工中心）刀具 五、工件坐標原點的選擇 六、安全高度的確定 七、順銑和逆銑對加工的影響 八、進刀/退刀方式的確定 九、數(shù)控系統(tǒng)功能 十、切削用量的選擇,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,7.2 數(shù)控銑（加工中心）的編程要點 一、初始狀態(tài)的設置 二、工件坐標系的選定 三、換刀指令 四、刀具長度補償 五、刀具半徑補償 六、自動返回參考點指令G28 七、固定循環(huán) 八、子程序,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,7.1 數(shù)控銑削(加工中心)編程概述,一、數(shù)控銑床（加工中心）的加工特點,加工中心是一種工藝范圍較廣的數(shù)控加工機床，能實現(xiàn)三軸或三軸以上的聯(lián)動控制，進行銑削（平面、輪廓、三維復雜型面）、鏜削、鉆削和螺紋加工。加工中心特別適合于箱體類零件和孔系的加工。加工工藝范圍如圖所示。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,加工中心(Machining Center)是具有刀庫，能夠自動換刀的鏜銑類機床。 加工中心除自動換刀之外與數(shù)控銑床基本一致。,銑削加工,螺紋加工,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,鉆削加工,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,鏜削加工,加工中心適合單件、中小批量的生產(chǎn)，加工對象主要是形狀復雜、工序較多、精度要求高，一般機床難以加工或需使用多種類型的通用機床、刀具和夾具，經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。,1.數(shù)控銑床（加工中心）可用絕對值編程或增量值（相對坐標）編程，分別用G90/G91指定。,2.手工編程只能用于簡單編程，對復雜的編程廣泛采用CAM自動編程。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,二、數(shù)控銑床（加工中心）的編程特點,三、數(shù)控銑床（加工中心）的選擇,立式加工中心的主軸垂直于工作臺，主要適用于加工板材類、殼體類零件，形狀復雜的平面或立體零件、以及模具的內(nèi)、外型腔等，應用范圍廣泛。臥式加工中心的主軸軸線與工作臺臺面平行，它的工作臺大多為由伺服電動機控制的數(shù)控回轉(zhuǎn)臺，在工件一次裝夾中，通過工作臺旋轉(zhuǎn)可實現(xiàn)多個加工面的加工，適用于加工箱體、泵體、殼體等零件加工。復合加工中心主要是指在一臺加工中心上有立、臥兩個主軸或主軸可90改變角度，因而可在工件一次裝夾中實現(xiàn)五個面的加工。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,加工中心分立式、臥式和復合；三軸或多軸。最常見的是三軸立式加工中心。,四、數(shù)控銑床（加工中心）刀具,加工中心對刀具的基本要求是：,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,良好的切削性能,能承受高速切削和強力切削并且性能穩(wěn)定,較高的精度,刀具的精度指刀具的形狀精度和刀具與裝卡裝置的位置精度,配備完善的工具系統(tǒng),滿足多刀連續(xù)加工的要求,面銑刀,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,加工中心的刀具主要有：,球頭刀,環(huán)形刀,鉆頭,鏜刀,立銑刀,面銑刀常用于端銑較大的平面；立銑刀的端刃切削效果差，不能作軸向進給；球頭刀常用于精加工曲面，刀具半徑需要小于內(nèi)凹曲面半徑。,五、工件坐標原點的選擇,工件坐標原點選擇原則：,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,工件坐標系的原點要選擇便于測量或?qū)Φ?，同時要便于編程中坐標值的計算。,（1）工件坐標原點應選在零件圖的尺寸基準上，便于坐標值的計算。,（2）對稱的零件，工件坐標原點應設在對稱中心上，便于對刀。,（3）Z軸零點，一般設在工件最高表面。,（4）對于一般零件，通常設在工件外輪廓的某一角上。,（5）毛坯材料通常把坐標原點設在工件上表面中心處。,六、安全高度的確定,對于銑削（加工中心）加工零件時，開始段和結(jié)束段采用快速移動定位，節(jié)省空刀時間。起刀點和退刀點必須離開零件表面一定的安全高度，避免撞刀。 通常在安全高度之上完成刀具長度補償。安全高度不能設得太小，也不能設得太大。如安全高度定為50mm。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,七、順銑和逆銑對加工的影響,在銑削加工中，采用順銑還是逆銑方式是影響加工表面粗糙度的重要因素之一。銑削方式的選擇應視零件圖樣的加工要求，工件材料的性質(zhì)、特點以及機床、刀具等條件綜合考慮。通常，由于數(shù)控機床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進給傳動間隙很小，順銑的工藝性就優(yōu)于逆銑。在銑削加工零件輪廓時應盡量采用順銑加工方式；同時，為了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，盡量采用順銑加工；但如果零件毛坯為黑色金屬鍛件或鑄件，表皮硬而且余量一般較大，這時采用逆銑較為合理。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,八、進刀/退刀方式的確定,加工外輪廓時，立銑刀從安全高度下降到切削高度，應離開工件毛坯邊緣一定距離，不能直接下刀切削到工件，以免發(fā)生危險。 對于型腔的粗銑加工，立銑刀應從工藝孔進刀，再橫向進行型腔加工。 進刀段、退刀段通常沿輪廓的切線方向。通常在此建立或取消刀具半徑補償，因此，可把此段設為直線或直線加圓弧。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,九、數(shù)控系統(tǒng)功能,（1）刀補、圓弧平面選擇：G17、G18、G19 （2）返回參考點：G28X_Y_Z_；式中X_Y_Z_為中間點的坐標值，用于加工中心回參考點結(jié)束程序或換刀，可自動取消刀具長度補償。 （3）刀具半徑補償：G41/G42D_ （4）刀具長度補償：G43/G44Z_Hxx。Z坐標值為刀補后刀位點移動到的坐標值。相當于G43/G44 HxxG00 Z_ （5）取消刀具長度補償：G49 或G43/G44H00 （6）工件坐標系的設置：G54G59，通常按約定選用G54。 （7）固定循環(huán)：G73、G74、G76、G80G86 用于孔加工。 （8）絕對坐標/增量坐標指令：G90/G91 都用相同字母X_Y_Z_ （9）每分/每轉(zhuǎn)進給：G94/G95 （10）固定循環(huán)返回起始點/返回R點：G98/G99,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,1.G功能,M06，M98，M99 在同一程序段中若有兩個M代碼出現(xiàn)時，雖其動作不相沖突，但以排列在最后面的代碼有效，前面M代碼被忽略而不執(zhí)行。 注：M代碼分為前指令碼和后指令碼，前指令碼和同一程序段中的移動指令同時執(zhí)行，后指令碼在同段的移動指令完后才執(zhí)行。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,2.M功能,十、切削用量的選擇,例7-1 使用80mm，6齒的面銑刀，銑削碳鋼表面，已知切削速度c=100m/min。fz=0.08mm/齒，求主軸轉(zhuǎn)速n及進給量f。 n=1000c/D =1000100/(3.1480) =400 r/min f= fzzn =(0.086400) =192 mm/min,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,進給量和轉(zhuǎn)速各有兩個單位。在數(shù)銑（加工中心）編程時常用單位是轉(zhuǎn)速S(r/min)，進給量F(mm/min)。,7.2 數(shù)控銑（加工中心）的編程要點,一、初始狀態(tài)的設置,為了保證程序的運行完全，通常在程序開始時設定初始狀態(tài)。 G90、G80、G40、G17、G49、G21 G90：絕對坐標 G80：取消循環(huán) G40：取消刀具半徑補償 G17：選擇刀徑補償和圓(弧)加工平面為XY平面 G49：取消刀具長度補償 G21：尺寸單位為公制,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,二、工件坐標系的選定,毛坯材料通常把坐標原點設在工件上表面中心處。 用G54G59定義工件坐標系，通常按約定用G54。 G54為零點偏置法。與刀具的起始位置無關。 在數(shù)控機床上，通過對刀并在數(shù)控系統(tǒng)面板上設置工件坐標原點與機床坐標原點的距離。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,三、換刀指令,加工中心具有自動換刀功能，不同的加工中心，其換刀過程是不完全一樣的，通常選刀和換刀可分開進行，選刀動作可與機床的加工同時進行，即利用切削時間進行選刀。 多數(shù)加工中心都規(guī)定了固定的換刀點位置，各運動部件只有移動到這個位置，才能開始換刀動作。 換刀完畢后需要啟動主軸，方可進行后面程序內(nèi)容的加工。 T01 M06,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,四、刀具長度補償,G43刀具長度正補償，G44刀具長度負補償，通常用刀具正補償G43。 正補償：將Z坐標尺寸字與H代碼中長度補償?shù)牧肯嗉?，按其結(jié)果進行Z軸運動。 負補償：將Z坐標尺寸字與H中長度補償?shù)牧肯鄿p，按其結(jié)果進行Z軸運動。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,刀具長度補償,格式： G43/G44Z_Hxx Z坐標值為刀補后刀位點移動到的坐標點。 Hxx刀具長度補償值在數(shù)控機床上的填寫位置是H后面數(shù)值指定的存儲單元。 如：G00G43Z50.0H01 G43H01G00Z50.0 相當于G43/G44HxxG00Z50.0 取消刀具長度補償：G49 或G43/G44H00,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,例7-2圖,例7-2在立式數(shù)控銑床上按如圖所示的走刀路線銑削工件上表面，已知主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，進給量為200mm/min。試編制加工程序(刀具直徑100)。,參考程序如下： O7001； 程序名 G90G80G40G49G17G21； 初始化相關G功能 G54； 定義坐標 G00X155.0Y40.0S300； a X、Y軸移動到下刀點上方，設置轉(zhuǎn)速 G43H01Z50.0M03；b 刀具長度補償，Z軸下移到安全高度，主軸正轉(zhuǎn) G01Z0F600.0； c Z軸以較大進給量切削到Z0 X-155.0F200.0； d G00Y-40.0； e G01X155.0； f G00Z300.0M05G49； g Z軸上升到換刀點，主軸停轉(zhuǎn)，取消刀長補償 X250.0Y180.0； h 回刀具起始點，工件臺移動到適當?shù)奈恢?M30； 程序結(jié)束,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,五、刀具半徑補償,刀徑補償?shù)淖饔茫豪玫毒甙霃窖a償功能，可按加工工件輪廓編程，即使刀具在因磨損、重磨或更換后直徑發(fā)生改變，或者零件的尺寸有加工誤差時只需改變半徑補償參數(shù)，仍用同一個程序；刀具半徑補償值不一定等于刀具半徑值，用同一個程序通過改變刀具半徑的刀補量，可以對零件輪廓進行粗、精加工。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,刀具半徑補償?shù)淖饔?格式：G41/G42D 刀具半徑左補償與順銑相對應，反之，則右補償與逆銑對應。 刀具半徑補償偏置寄存器號D ，其偏置量的大小在操作面板的偏置寄存器中設定。 刀具半徑補償?shù)娜齻€過程： 刀具半徑補償在直線段建立； 補償狀態(tài)下加工零件； 在直線段取消刀具半徑補償。 可用如下程序格式： G00/G01 G41/G42 X Y D 建立補償程序段 輪廓切削程序段 G00/G01 G40 X Y 補償撤消程序段 其中： G41/G42程序段中的X、Y值是建立補償直線段的終點坐標值； G40程序段中的X、Y值是撤消補償直線段的終點坐標；,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,例7-3圖,例7-3在立式數(shù)控銑床上按如圖所示的走刀路線銑削工件外輪廓，已知主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，進給量為200mm/min。試編制加工程序。,O7002； 程序名 G90G80G40G49G17G21；初始化相關G功能 G54； 定義坐標 G00X-40.0Y-65.0S400；a X、Y軸移動到下刀點的正上方，設置轉(zhuǎn)速 G43H01Z50.0M03； b 刀長補償，Z軸下移到安全高度，主軸正轉(zhuǎn) G01Z-25.0F1000.0M08；c Z軸以較大進給量到切削高度，切削液開 G41D01G91Y-5.0F200.0；d 設置刀具半徑補償 Y-30.0； G03X-40.0Y-40.0R40.0；e G01X-30.0； f Y20.0； g G02X-50.0Y50.0R50.0；h G01X20.0； i G03X30.0Y30.0R-30.0；j G01Y20.0； k G02X50.0Y-50.0R50.0；l G01X20.0； X5.0G40； m 取消刀徑補償 G90G00Z90.0G49； n 取消刀長補償 Z90.0M05； o Z軸上升到換刀點，主軸停轉(zhuǎn) X0Y0； 工件臺移動到適當?shù)奈恢?M30； 程序結(jié)束,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,六、自動返回參考點指令G28,格式：G28X_Y_Z_； 說明： X_Y_Z_為經(jīng)過中間點坐標值，可避免刀具與工件或夾具發(fā)生干涉。 加工中心常用格式G91G28Z0；代表從當前點Z坐標軸返回參考點。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,例7-4圖,例7-4 在加工中心上按如圖所示的走刀路徑銑削工件外輪廓，試編制加工程序。已知立銑刀直徑16mm，半徑補償號為D01。(編寫精加工程序),參考程序如下： O7003； 程序名 G90G80G40G49G17G21；初始化相關G功能 G54； 定義坐標 T01M06； 換使用刀具 G00X60.0Y30.0S500；a X、Y軸移動到下刀點上方，設置轉(zhuǎn)速 G43H01Z50.0M03；b 刀長補償，Z軸下移到安全高度，主軸正轉(zhuǎn) G01Z-27.0F2000.0；c 刀徑補償，Z軸快切到切削高度 G41D01Y40.0F120.0； Y80.0； d G03X100.0Y120.0R40.0；e G01X180.0； f Y60.0； g G02X160.0Y40.0R20.0；h G01X50.0； i G91G28Z0M05； j Z軸回參考點，主軸停轉(zhuǎn) G40G90X0Y0； k 工件臺移動到起始位置，取消刀徑補償 M30； 程序結(jié)束,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,七、固定循環(huán),1.固定循環(huán)的動作,6個基本操作動作，如圖所示。 （1）在XY平面快速定位 （2）刀具從初始平面快速移動到R平面 （3）孔切削加工 （4）孔底的動作 （5）返回到R平面 （6）快速返回到初始平面,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,數(shù)銑（加工中心）的固定循環(huán)功能，主要用于孔加工；包括鉆孔、鏜孔和攻螺紋等。 使用一個程序段完成一個孔加工的全部動作簡化編程。,2.固定循環(huán)指令格式,格式：(G90/G91)G98/G99G_X_Y_Z_R_Q_P_F_K_ 說明：用絕對坐標G90或相對坐標G91時，R與Z坐標值的計算基準不同。用G90時，R與Z為相應點的編程坐標值（基準為編程坐標原點）；選G91時，R值是從起始點到R點的Z方向距離，Z值是從R點到孔底的距離。 起始平面：為完全下刀而規(guī)定的平面。 R平面：又叫參考平面，為刀具下刀時由快速進給轉(zhuǎn)為切削進給的轉(zhuǎn)換位置。使用G99時，刀具將返回到R平面，通常設在工件上表面25mm處。 Q在G73和G83中是每次進給的深度；G76和G87中指定刀具位移量。 P為暫停的時間,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,F為切削進給量 K為固定循環(huán)的重復次數(shù) 用G80指令可以取消孔加工固定循環(huán)，同樣執(zhí)行任何01組的G代碼，孔加工固定循環(huán)也會取消。取消孔加工固定循環(huán)后，那些在固定循環(huán)之前的插補模態(tài)恢復。 在固定循環(huán)中，刀具半徑補償(G41、G42)無效，刀具長度補償(G43、G44)有效。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,3.部分固定循環(huán)指令,常用指令 G81 切削進給，快速退刀 G82 切削進給，孔底暫停拋光，快速退刀 G80 取消鉆孔循環(huán) 常見指令 G73 高速深孔鉆，一般進給量23mm，抬刀量0.1mm。 G74 反攻絲 G76 孔底準確停止，精鏜 G83 深孔鉆，抬刀到R高度 G84 攻絲 G85 切削進給，切削退刀，鉸孔 G86 孔底停止，銑孔,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,用G81和絕對坐標編程。 O7004； G90G80G40G49G17G21； G54； T01M06； G00X0Y0S300； G43Z100.0H01M03； G99G81X10.0Y-10.0Z-25.0R5.0F120.0； Y20.0； X20.0Y10.0； X30.0； G98X40.0Y30.0； G80G91G28Z0 G90G00X0Y0M05； M30；,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,例7-5 加工如圖所示的五個孔，分別用G81和G83指令。,用G83和相對坐標編程。 O7014； G90G80G40G49G17G21； G54； T01M06； G00X0Y0S300； G43Z100.0H01M03； G91G99G83X10.0Y-10.0Z-30.0R-95.0Q5.0F120.0； Y30.0； X10.0Y-10.0； X10.0； G98X10.0Y20.0； G80G28Z0 G90G00X0Y0M05； M30；,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,O7005； G90G80G40G49G17G21； G54； T01M06； G00X0Y0S200； G43Z0H01M03； G99G82X30.0Y50.0Z-35.0R-20.0F120.0； G98X80.0Y90.0Z-46.0； G80G91G28Z0 G90G00X0Y0M05； M30,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,例7-6 在數(shù)控機床上對圖示零件鉆孔，鉆孔時快進行程20mm，進刀點在A點，主軸轉(zhuǎn)速選擇S200，進給速度選擇F120，根據(jù)孔徑選用8mm的鉆頭，刀補號為H01。試編寫加工程序單。,八、子程序,編程時，為了簡化程序的編制，當一個工件上有相同的加工內(nèi)容時，常用子程序的方法進行編程。調(diào)用子程序的程序叫做主程序。子程序的編號與一般程序基本相同，只是程序結(jié)束字為M99表示子程序結(jié)束，并返回到調(diào)用子程序的主程序中。 調(diào)用子程序的編程格式 M98 P ； 式中：P表示子程序調(diào)用情況。P后共有8位數(shù)字，前四位為調(diào)用次數(shù)，省略時為調(diào)用一次；后四位為所調(diào)用的子程序號。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,主程序： O7006； G90G80G40G49G17G21； G54； T01M06； G00X0Y8.0S800；G43H01Z40.0M03； G00 Z3 M98 P0220G90 G01 X30 Y8.66 M98 P20 G90 G01 X60 Y8.66,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,例7-7：如圖所示，在一塊平板上走出6個邊長為10mm的等邊三角形軌跡，每邊的槽深為-2mm，工件上表面為Z向零點。其程序的編制就可以采用子程序的方式來實現(xiàn)。,M98 P20 G90 G01 X 0 Y -21.34 到4#三角形上頂點 M98 P20 /調(diào)20號切削子程序切削三角形 G90 G01 X30 Y -21.34 到5#三角形上頂點 M98 P20 調(diào)20號切削子程序切削三角形 G90 G01 X60 Y -21.34 到6#三角形上頂點 M98 P20 調(diào)20號切削子程序切削三角形 G90 G01 Z40 F2000 抬刀 M30 程序結(jié)束 子程序： O0220 N10 G91 G01 Z -5 G94 F100 在三角形上頂點切入（深）2mm N20 G01 X -5 Y-8.66 切削三角形 N30 G01 X 10 Y 0 切削三角形 N40 G01 X 5 Y 8.66 切削三角形 N50 G01 Z 5 F2000 抬刀 N60 M99 子程序結(jié)束,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,工藝分析：零件厚度為40mm，根據(jù)加工要求，每次切削深度為10mm，分4次切削加工，在這兩次切深過程中，刀具在XY平面上的運動軌跡完全一致，故把其切削過程編寫成子程序，通過主程序兩次調(diào)用該子程序完成零件的切削加工，中間兩孔已加工了工藝孔，設圖示零件上表面的左下角為工件坐標系的原點。,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,例7-8 用直徑為20mm的立銑刀，加工如圖所示零件。要求每次最大切削深度不超過10mm。,加工程序 O7007； 程序名 G90G80G40G49G17G21； 初始化相關G功能 G54； 定義坐標 T01M06； 換使用刀具 G00X-50.0Y-50.0S800； 移動到下刀點上方 G43H01Z50.0M03； 刀長補償 G01Z-10.0F150.0； Z軸工進至Z=-10，進給速度150mm/min M98P1010； 調(diào)用子程序O1010 G01Z-20.0F300； Z軸工進至Z=-20，進給速度300mm/min M98P1010； 調(diào)用子程序O1010 G01Z-30.0F300； Z軸工進至Z=-30，進給速度300mm/min M98P1010； 調(diào)用子程序O1010 G01Z-43.0F300； Z軸工進至Z=-43，進給速度300mm/min M98P1010； 調(diào)用子程序O1010 G91G28Z0M05； G90G00X0Y0； 快速進給至X=0，Y=0，Z=300 M30； 主程序結(jié)束 O1010； 子程序號 G42G01X-30.0Y0F300D02； 直線插補，刀具半徑右補償 X100.0； 直線插補至X=100，Y=0 G02X300.0R100.0； 順圓插補至X=300，Y=0 G01X400.0； 直線插補至X=400，Y=0 Y300.0； 直線插補至X=400，Y=300 G03X0R200.0； 逆圓插補至X=0，Y=300 G01Y-30.0； 直線插補至X=0，Y=-30 G40G01X-50.0Y-50.0； 直線插補至X=-50，Y=-50，取消刀具半徑補償 M99； 子程序結(jié)束并返回主程序,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,刀具的受力,順銑,逆銑,第7章數(shù)控銑削（加工中心）編程,典型的數(shù)控機床,