数控铣削及加工中心编程

第八章数控铣削（加工中心）编程8.1数控铣削(加工中心)编程概述一、数控铣床（加工中心）的加工特点二、数控铣床（加工中心）的编程特点三、数控铣床（加工中心）的选择四、数控铣床（加工中心）刀具五、工件坐标原点的选择六、安全高度的确定七、顺铣和逆铣对加工的影响八、进刀/退刀方式的确定九、数控系统功能十、切削用量的选择第八章数控铣削（加工中心）编程8.2数控铣（加工中心）的编程要点一、初始状态的设置二、工件坐标系的选定三、换刀指令四、刀具长度补偿五、刀具半径补偿六、自动返回参考点指令G28七、固定循环八、子程序第八章数控铣削（加工中心）编程8.1数控铣削(加工中心)编程概述一、数控铣床（加工中心）的加工特点加工中心是一种工艺范围较广的数控加工机床，能实现三轴或三轴以上的联动控制，进行铣削（平面、轮廓、三维复杂型面）、镗削、钻削和螺纹加工。加工中心特别适合于箱体类零件和孔系的加工。加工工艺范围如图所示。加工中心(MachiningCenter)是具有刀库，能够自动换刀的镗铣类机床。加工中心除自动换刀之外与数控铣床基本一致。第八章数控铣削（加工中心）编程铣削加工螺纹加工钻削加工第八章数控铣削（加工中心）编程镗削加工加工中心适合单件、中小批量的生产，加工对象主要是形状复杂、工序较多、精度要求高，一般机床难以加工或需使用多种类型的通用机床、刀具和夹具，经多次装夹和调整才能完成加工的零件。第八章数控铣削（加工中心）编程1.数控铣床（加工中心）可用绝对值编程或增量值（相对坐标）编程，分别用G90/G91指定。2.手工编程只能用于简单编程，对复杂的编程广泛采用CAM自动编程。二、数控铣床（加工中心）的编程特点第八章数控铣削（加工中心）编程三、数控铣床（加工中心）的选择立式加工中心的主轴垂直于工作台，主要适用于加工板材类、壳体类零件，形状复杂的平面或立体零件、以及模具的内、外型腔等，应用范围广泛。卧式加工中心的主轴轴线与工作台台面平行，它的工作台大多为由伺服电动机控制的数控回转台，在工件一次装夹中，通过工作台旋转可实现多个加工面的加工，适用于加工箱体、泵体、壳体等零件加工。复合加工中心主要是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90°改变角度，因而可在工件一次装夹中实现五个面的加工。加工中心分立式、卧式和复合；三轴或多轴。最常见的是三轴立式加工中心。第八章数控铣削（加工中心）编程四、数控铣床（加工中心）刀具加工中心对刀具的基本要求是：良好的切削性能能承受高速切削和强力切削并且性能稳定较高的精度刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度配备完善的工具系统满足多刀连续加工的要求第八章数控铣削（加工中心）编程面铣刀加工中心的刀具主要有：球头刀环形刀钻头镗刀立铣刀面铣刀常用于端铣较大的平面；立铣刀的端刃切削效果差，不能作轴向进给；球头刀常用于精加工曲面，刀具半径需要小于内凹曲面半径。第八章数控铣削（加工中心）编程五、工件坐标原点的选择工件坐标原点选择原则：工件坐标系的原点要选择便于测量或对刀，同时要便于编程中坐标值的计算。（1）工件坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，便于坐标值的计算。（2）对称的零件，工件坐标原点应设在对称中心上，便于对刀。（3）Z轴零点，一般设在工件最高表面。（4）对于一般零件，通常设在工件外轮廓的某一角上。（5）毛坯材料通常把坐标原点设在工件上表面中心处。第八章数控铣削（加工中心）编程六、安全高度的确定对于铣削（加工中心）加工零件时，开始段和结束段采用快速移动定位，节省空刀时间。起刀点和退刀点必须离开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长度补偿。安全高度不能设得太小，也不能设得太大。如安全高度定为50mm。第八章数控铣削（加工中心）编程七、顺铣和逆铣对加工的影响在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。在铣削加工零件轮廓时应尽量采用顺铣加工方式；同时，为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工；但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。第八章数控铣削（加工中心）编程八、进刀/退刀方式的确定加工外轮廓时，立铣刀从安全高度下降到切削高度，应离开工件毛坯边缘一定距离，不能直接下刀切削到工件，以免发生危险。对于型腔的粗铣加工，立铣刀应从工艺孔进刀，再横向进行型腔加工。进刀段、退刀段通常沿轮廓的切线方向。通常在此建立或取消刀具半径补偿，因此，可把此段设为直线或直线加圆弧。第八章数控铣削（加工中心）编程九、数控系统功能（1）刀补、圆弧平面选择：G17、G18、G19（2）返回参考点：G28X_Y_Z_；式中X_Y_Z_为中间点的坐标值，用于加工中心回参考点结束程序或换刀，可自动取消刀具长度补偿。（3）刀具半径补偿：G41/G42D_（4）刀具长度补偿：G43/G44Z_Hxx。Z坐标值为刀补后刀位点移动到的坐标值。相当于G43/G44HxxG00Z_（5）取消刀具长度补偿：G49或G43/G44H00（6）工件坐标系的设置：G54~G59，通常按约定选用G54。（7）固定循环：G73、G74、G76、G80~G86用于孔加工。（8）绝对坐标/增量坐标指令：G90/G91都用相同字母X_Y_Z_（9）每分/每转进给：G94/G95（10）固定循环返回起始点/返回R点：G98/G991.G功能第八章数控铣削（加工中心）编程M06，M98，M99在同一程序段中若有两个M代码出现时，虽其动作不相冲突，但以排列在最后面的代码有效，前面M代码被忽略而不执行。注：M代码分为前指令码和后指令码，前指令码和同一程序段中的移动指令同时执行，后指令码在同段的移动指令完后才执行。2.M功能第八章数控铣削（加工中心）编程十、切削用量的选择例8-1使用Φ80mm，6齿的面铣刀，铣削碳钢表面，已知切削速度νc=100m/min。fz=0.08mm/齿，求主轴转速n及进给量νf。n=1000νc/πD=[1000×100/(3.14×80)]=400r/minνf=fz×z×n=(0.08×6×400)=192mm/min进给量和转速各有两个单位。在数铣（加工中心）编程时常用单位是转速S(r/min)，进给量F(mm/min)。第八章数控铣削（加工中心）编程8.2数控铣（加工中心）的编程要点一、初始状态的设置为了保证程序的运行完全，通常在程序开始时设定初始状态。G90、G80、G40、G17、G49、G21G90：绝对坐标G80：取消循环G40：取消刀具半径补偿G17：选择刀径补偿和圆(弧)加工平面为XY平面G49：取消刀具长度补偿G21：尺寸单位为公制第八章数控铣削（加工中心）编程二、工件坐标系的选定毛坯材料通常把坐标原点设在工件上表面中心处。用G54~G59定义工件坐标系，通常按约定用G54。G54为零点偏置法。与刀具的起始位置无关。在数控机床上，通过对刀并在数控系统面板上设置工件坐标原点与机床坐标原点的距离。第八章数控铣削（加工中心）编程三、换刀指令加工中心具有自动换刀功能，不同的加工中心，其换刀过程是不完全一样的，通常选刀和换刀可分开进行，选刀动作可与机床的加工同时进行，即利用切削时间进行选刀。多数加工中心都规定了固定的换刀点位置，各运动部件只有移动到这个位置，才能开始换刀动作。换刀完毕后需要启动主轴，方可进行后面程序内容的加工。T01…M06第八章数控铣削（加工中心）编程四、刀具长度补偿G43刀具长度正补偿，G44刀具长度负补偿，通常用刀具正补偿G43。正补偿：将Z坐标尺寸字与H代码中长度补偿的量相加，按其结果进行Z轴运动。负补偿：将Z坐标尺寸字与H中长度补偿的量相减，按其结果进行Z轴运动。刀具长度补偿第八章数控铣削（加工中心）编程格式：G43/G44Z_HxxZ坐标值为刀补后刀位点移动到的坐标点。Hxx刀具长度补偿值在数控机床上的填写位置是H后面数值指定的存储单元。如：G00G43Z50.0H01G43H01G00Z50.0相当于G43/G44HxxG00Z50.0取消刀具长度补偿：G49或G43/G44H00第八章数控铣削（加工中心）编程例8-2图例8-2在立式数控铣床上按如图所示的走刀路线铣削工件上表面，已知主轴转速为300r/min，进给量为200mm/min。试编制加工程序(刀具直径φ100)。第八章数控铣削（加工中心）编程参考程序如下：O7001；程序名G90G80G40G49G17G21；初始化相关G功能G54；定义坐标G00X155.0Y40.0S300；aX、Y轴移动到下刀点上方，设置转速G43H01Z50.0M03；b刀具长度补偿，Z轴下移到安全高度，主轴正转G01Z0F600.0；cZ轴以较大进给量切削到Z0X-155.0F200.0；dG00Y-40.0；eG01X155.0；fG00Z300.0M05G49；gZ轴上升到换刀点，主轴停转，取消刀长补偿X250.0Y180.0；h回刀具起始点，工件台移动到适当的位置M30；程序结束第八章数控铣削（加工中心）编程五、刀具半径补偿刀径补偿的作用：利用刀具半径补偿功能，可按加工工件轮廓编程，即使刀具在因磨损、重磨或更换后直径发生改变，或者零件的尺寸有加工误差时只需改变半径补偿参数，仍用同一个程序；刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，用同一个程序通过改变刀具半径的刀补量，可以对零件轮廓进行粗、精加工。刀具半径补偿的作用第八章数控铣削（加工中心）编程格式：G41/G42D刀具半径补偿偏置寄存器号D，其偏置量的大小在操作面板的偏置寄存器中设定。刀具半径补偿的三个过程：刀具半径补偿在直线段建立；补偿状态下加工零件；在直线段取消刀具半径补偿。可用如下程序格式：G00/G01G41/G42XYD　建立补偿程序段……　　　　　　　　　　　　轮廓切削程序段……G00/G01G40XY　　　　　补偿撤消程序段其中：G41/G42程序段中的X、Y值是建立补偿直线段的终点坐标值；G40程序段中的X、Y值是撤消补偿直线段的终点坐标；第八章数控铣削（加工中心）编程例8-3图例8-3在立式数控铣床上按如图所示的走刀路线铣削工件外轮廓，已知主轴转速为400r/min，进给量为200mm/min。试编制加工程序。第八章数控铣削（加工中心）编程O7002；程序名G90G80G40G49G17G21；初始化相关G功能G54；定义坐标G00X-40.0Y-65.0S400；aX、Y轴移动到下刀点的正上方，设置转速G43H01Z50.0M03；b刀长补偿，Z轴下移到安全高度，主轴正转G01Z-25.0F1000.0M08；cZ轴以较大进给量到切削高度，切削液开G41D01G91Y-5.0F200.0；d设置刀具半径补偿Y-30.0；G03X-40.0Y-40.0R40.0；eG01X-30.0；fY20.0；gG02X-50.0Y50.0R50.0；hG01X20.0；iG03X30.0Y30.0R-30.0；jG01Y20.0；kG02X50.0Y-50.0R50.0；lG01X20.0；X5.0G40；m取消刀径补偿G90G00Z90.0G49；n取消刀长补偿Z90.0M05；oZ轴上升到换刀点，主轴停转X0Y0；工件台移动到适当的位置M30；程序结束第八章数控铣削（加工中心）编程六、自动返回参考点指令G28格式：G28X_Y_Z_；说明：X_Y_Z_为经过中间点坐标值，可避免刀具与工件或夹具发生干涉。加工中心常用格式G91G28Z0；代表从当前点Z坐标轴返回参考点。第八章数控铣削（加工中心）编程例8-4图例8-4在加工中心上按如图所示的走刀路径铣削工件外轮廓，试编制加工程序。已知立铣刀直径φ16mm，半径补偿号为D01。(编写精加工程序)第八章数控铣削（加工中心）编程参考程序如下：O7003；程序名G90G80G40G49G17G21；初始化相关G功能G54；定义坐标T01M06；换使用刀具G00X60.0Y30.0S500；aX、Y轴移动到下刀点上方，设置转速G43H01Z50.0M03；b刀长补偿，Z轴下移到安全高度，主轴正转G01Z-27.0F2000.0；c刀径补偿，Z轴快切到切削高度G41D01Y40.0F120.0；Y80.0；dG03X100.0Y120.0R40.0；eG01X180.0；fY60.0；gG02X160.0Y40.0R20.0；hG01X50.0；iG91G28Z0M05；jZ轴回参考点，主轴停转G40G90X0Y0；k工件台移动到起始位置，取消刀径补偿M30；程序结束第八章数控铣削（加工中心）编程七、固定循环1.固定循环的动作6个基本操作动作，如图所示。（1）在XY平面快速定位（2）刀具从初始平面快速移动到R平面（3）孔切削加工（4）孔底的动作（5）返回到R平面（6）快速返回到初始平面数铣（加工中心）的固定循环功能，主要用于孔加工；包括钻孔、镗孔和攻螺纹等。使用一个程序段完成一个孔加工的全部动作简化编程。第八章数控铣削（加工中心）编程2.固定循环指令格式格式：(G90/G91)G98/G99G_X_Y_Z_R_Q_P_F_K_说明：用绝对坐标G90或相对坐标G91时，R与Z坐标值的计算基准不同。用G90时，R与Z为相应点的编程坐标值（基准为编程坐标原点）；选G91时，R值是从起始点到R点的Z方向距离，Z值是从R点到孔底的距离。起始平面：为完全下刀而规定的平面。R平面：又叫参考平面，为刀具下刀时由快速进给转为切削进给的转换位置。使用G99时，刀具将返回到R平面，通常设在工件上表面2~5mm处。Q在G73和G83中是每次进给的深度；G76和G87中指定刀具位移量。P为暂停的时间第八章数控铣削（加工中心）编程F为切削进给量K为固定循环的重复次数用G80指令可以取消孔加工固定循环，同样执行任何01组的G代码，孔加工固定循环也会取消。取消孔加工固定循环后，那些在固定循环之前的插补模态恢复。在固定循环中，刀具半径补偿(G41、G42)无效，刀具长度补偿(G43、G44)有效。第八章数控铣削（加工中心）编程3.部分固定循环指令常用指令G81切削进给，快速退刀G82切削进给，孔底暂停抛光，快速退刀G80取消钻孔循环常见指令G73高速深孔钻，一般进给量2~3mm，抬刀量0.1mm。G74反攻丝G76孔底准确停止，精镗G83深孔钻，抬刀到R高度G84攻丝G85切削进给，切削退刀，铰孔G86孔底停止，铣孔第八章数控铣削（加工中心）编程用G81和绝对坐标编程。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；G80G91G28Z0G90G00X0Y0M05；M30；例8-5加工如图所示的五个孔，分别用G81和G83指令。第八章数控铣削（加工中心）编程用G83和相对坐标编程。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；G80G28Z0G90G00X0Y0M05；M30；第八章数控铣削（加工中心）编程O7005；G90G80G40G49G17G21；G54；T01M06；G00X0Y0S200；G43Z0H01M03；G99G82X30.0Y50.0Z-35.0R-20.0F120.0；G98X80.0Y90.0Z-46.0；G80G91G28Z0G90G00X0Y0M05；M30例8-6在数控机床上对图示零件钻孔，钻孔时快进行程20mm，进刀点在A点，主轴转速选择S200，进给速度选择F120，根据孔径选用Φ8mm的钻头，刀补号为H01。试编写加工程序单。第八章数控铣削（加工中心）编程八、子程序编程时，为了简化程序的编制，当一个工件上有相同的加工内容时，常用子程序的方法进行编程。调用子程序的程序叫做主程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是程序结束字为M99表示子程序结束，并返回到调用子程序的主程序中。调用子程序的编程格式M98P；式中：P―表示子程序调用情况。P后共有8位数字，前四位为调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序号。第八章数控铣削（加工中心）编程主程序：O7006；G90G80G40G49G17G21；G54；T01M06；G00X0Y8.0S800；G43H01Z40.0M03；G00Z3M98P0220G90G01X30Y8.66M98P0220G90G01X60Y8.66例8-7：如图所示，在一块平板上走出6个边长为10mm的等边三角形轨迹，每边的槽深为-2mm，工件上表面为Z向零点。其程序的编制就可以采用子程序的方式来实现。第八章数控铣削（加工中心）编程M98P0220G90G01X0Y-21.34到4#三角形上顶点M98P0220/调20号切削子程序切削三角形G90G01X30Y-21.34到5#三角形上顶点M98P0220调20号切削子程序切削三角形G90G01X60Y-21.34到6#三角形上顶点M98P0220调20号切削子程序切削三角形G90G01Z40F2000抬刀M30程序结束子程序：O0220N10G91G01Z-5G94F100在三角形上顶点切入（深）2mmN20G01X-5Y-8.66切削三角形N30G01X10Y0切削三角形N40G01X5Y8.66切削三角形N50G01Z5F2000抬刀N60M99子程序结束第八章数控铣削（加工中心）编程工艺分析：零件厚度为40mm，根据加工要求，每次切削深度为10mm，分4次切削加工，在这两次切深过程中，刀具在XY平面上的运动轨迹完全一致，故把其切削过程编写成子程序，通过主程序两次调用该子程序完成零件的切削加工，中间两孔已加工了工艺孔，设图示零件上表面的左下角为工件坐标系的原点。例8-8用直径为20mm的立铣刀，加工如图所示零件。要求每次最大切削深度不超过10mm。第八章数控铣削（加工中心）编程加工程序O7007；程序名G90G80G40G49G17G21；初始化相关G功能G54；定义坐标T01M06；换使用刀具G00X-50.0Y-50.0S800；移动到下刀点上方G43H01Z50.0M03；刀长补偿G01Z-10.0F150.0；Z轴工进至Z=-10，进给速度150mm/minM98P1010；调用子程序O1010G01Z-20.0F300；Z轴工进至Z=-20，进给速度300mm/minM98P1010；调用子程序O1010G01Z-30.0F300；Z轴工进至Z=-30，进给速度300mm/minM98P1010；调用子程序O1010G01Z-43.0F300；Z轴工进至Z=-43，进给速度300mm/minM98P1010；调用子程序O1010G91G28Z0M05；G90G00X0Y0；快速进给至X=0，Y=0，Z=300M30；主程序结束O1010；子程序号G42G01X-30.0Y0F300D02；直线插补，刀具半径右补偿X100.0；直线插补至X=100，Y=0G02X300.0R100.0；顺圆插补至X=300，Y=0G01X400.0；直线插补至X=400，Y=0Y300.0；直线插补至X=400，Y=300G03X0R200.0；逆圆插补至X=0，Y=300G01Y-30.0；直线插补至X=0，Y=-30G40G01X-50.0Y-50.0；直线插补至X=-50，Y=-50，取消刀具半径补偿M99；子程序结束并返回主程序第八章数控铣削（加工中心）编程刀具的受力顺铣逆铣第八章数控铣削（加工中心）编程第八章数控铣削（加工中心）编程第八章数控铣削（加工中心）编程第八章数控铣削（加工中心）编程