数控铣床程序编制及操作ggga

桂林航天工业高等专科学校 数控工艺及编程、操作教案 第四章 共21页第四章 数控控铣床程程序编制制及操作作第 100次授课课教 案 授 课课 计 划教 师 姓 名名王斌武授课形式式讲授授课时数数2授 课 课 次次第10次次课授课班级级授课章节节及教学内内容第四章 数控控铣削加加工技术术第一节 数控控铣床简简介分类与结结构特点点、数控控铣床的的主要功功能、主主要加工工对象第二节 数控控铣削的的加工工工艺与工工装11选择并确确定数控控铣削的的加工部部位及内内容、加加工信息息的读取取及工艺艺性分析析、毛坯坯的选择择、加工工表面的的加工方方案、制制订工艺艺路线、数数控铣削削工序设设计、对对刀点和和换刀点点的选择择、数控控刀具系系统、夹夹具、回回转工作作台和数数控分度度头、量量具。本课次教教学内容容重点、难难点与要要求内容重点点：制订订工艺路路线、数数控铣削削工序设设计、对对刀点和和换刀点点的选择择。内容难点点：数控控铣削工工艺路线线的制订订、数控控铣削工工序设计计。教学要求求：了解解数控铣铣削工艺艺路线的的制订，理理解数控控铣削工工序设计计，掌握握对刀点点和换刀刀点的选选择，一一般熟悉悉数控刀刀具系统统、夹具具、回转转工作台台和数控控分度头头、量具具的运用用。使用教室室及教具具多媒体教教室课外作业业42、33、4、77、8备注该内容采采用讲练练结合式式、讨论论启发式式等教学学方法。第 100 次 课 授授课提纲第四章 数控控铣削加加工技术术第一节 数控控铣床简简介一、分类类与结构构特点（一）按按机床主主轴的布布置形式式及机床床的布局局特点分分类数控铣床床可分为为数控立立式铣床床、数控控卧式铣铣床和数数控龙门门铣床等等。1数控控立式铣铣床如图4-1所示示。2数控控卧式铣铣床如图4-2所示示。3数控控龙门铣铣床对于大尺尺寸的数数控铣床床，一般般采用对对称的双双立柱结结构，保保证机床床的整体体刚性和和强度，即即数控龙龙门铣床床，有工工作台移移动和龙龙门架移移动两种种形式。它它适用于于加工飞飞机整体体结构件件零件、大大型箱体体零件和和大型模模具等，如如图4-3所示示。二）按数数控系统统的功能能分类数控铣床床可为经经济型数数控铣床床、全功功能数控控铣床和和高速铣铣削数控控铣床等等。1经济济型数控控铣床2全功功能数控控铣床采用半闭闭环控制制或闭环环控制，数数控系统统功能丰丰富，一一般可以以实现44坐标以以上联动动，加工工适应性性强，应应用最广广泛。 3高速速铣削数数控铣床床高速铣削削是数控控加工的的一个发发展方向向，技术术已经比比较成熟熟，已逐逐渐得到到广泛的的应用。二、数控控铣床的的主要功功能不同档次次的数控控铣床的的功能有有较大的的差别，但但都应具具备以下下主要功功能。1铣削削加工数控铣床床一般应应具有三三坐标以以上联动动功能，能能够进行行直线插插补和圆圆弧插补补，自动动控制旋旋转的铣铣刀相对对于工件件运动进进行铣削削加工，如如图4-4所示示。坐标标联动轴轴数越多多，对工工件的装装夹要求求就越低低，加工工工艺范范围越大大。2孔及及螺纹加加工可以采用用定尺寸寸孔加工工刀具进进行钻、扩扩、铰、锪锪、镗削削等加工工，也可可以采用用铣刀铣铣削不同同尺寸的的孔，如如图4-5所示示。3刀具具补偿功功能一般包括括刀具半半径补偿偿功能和和刀具长长度补偿偿功能。4公制制、英制制单位转转换可以根据据图纸的的标注选选择公制制单位（mmm）和和英制单单位（iinchh）进行行程序编编制，以以适应不不同企业业的具体体情况。5绝对对坐标和和增量坐坐标编程程程序中的的坐标数数据可以以采用绝绝对坐标标或增量量坐标，使使数据计计算或程程序的编编写更方方便。6进给给速度、主主轴转速速调整数控铣床床控制面面板上一一般设有有进给速速度、主主轴转速速的倍率率开关，用用来在程程序执行行中根据据加工状状态和程程序设定定值随时时调整实实际进给给速度和和主轴实实际转速速，以达达到最佳佳的切削削效果。一一般进给给速度调调整范围围在0%1550%之之间，主主轴转速速调整范范围在550%1200%之间间。7固定定循环固定循环环是固化化为G指指令的子子程序，并并通过各各种参数数适应不不同的加加工要求求，主要要用于实实现一些些具有典典型性的的需要多多次重复复的加工工动作，如如各种孔孔、内外外螺纹、沟沟槽等的的加工。使使用固定定循环可可以有效效地简化化程序的的编制。但但不同的的数控系系统对固固定循环环的定义义有较大大的差异异，在使使用的时时候应注注意区别别。8工件件坐标系系设定9数据据输入输输出及DDNC功功能10子子程序11数数据采集集功能12自自诊断功功能三、主要要加工对对象数控铣床床主要用用于加工工各种材材料如黑黑色金属属、有色色金属及及非金属属的平面面轮廓零零件、空空间曲面面零件和和孔加工工。1平面面轮廓零零件2空间间曲面零零件3孔4螺纹纹内、外螺螺纹，圆圆柱螺纹纹，圆锥锥螺纹等等都可以以在数控控铣床上上加工。第二节 数控控铣削的的加工工工艺与工工装一、选择择并确定定数控铣铣削的加加工部位位及内容容一般情况况下，某某个零件件并不是是所有的的表面都都需要采采用数控控加工，应应根据零零件的加加工要求求和企业业的生产产条件进进行具体体的分析析，确定定具体的的加工部部位和内内容及要要求。具具体而言言，以下下方面适适宜采用用数控铣铣削加工工：（1）由由直线、圆圆弧、非非圆曲线线及列表表曲线构构成的内内外轮廓廓；（2）空空间曲线线或曲面面；（3）形形状虽然然简单，但但尺寸繁繁多，检检测困难难的部位位；（4）用用普通机机床加工工时难以以观察、控控制及检检测的内内腔、箱箱体内部部等；（5）有有严格位位置尺寸寸要求的的孔或平平面；（6）能能够在一一次装夹夹中顺带带加工出出来的简简单表面面或形状状；（7）采采用数控控铣削加加工能有有效提高高生产率率，减轻轻劳动强强度的一一般加工工内容。二、加工工信息的的读取及及工艺性性分析目前数控控加工技技术在制制造业得得到日益益广泛的的应用，CCAD/CAMM技术也也在快速速的发展展，同时时由于数数控加工工对象的的复杂性性，特别别是空间间曲面，加加工信息息一般采采用计算算机建立立的数学学模型来来描述和和传递，并并作为数数控加工工的唯一一依据，而而传统的的二维工工程图则则作为加加工时的的参考。对对于简单单的平面面零件，只只要能够够完全的的表达清清楚，仍仍然可以以采用二二维工程程图作为为加工依依据。因因此，加加工信息息的读取取对象有有两类，即即二维工工程图和和数学模模型。1二维维工程图图（1）首首先检查查图纸各各视图表表达的正正确性，尺尺寸、形形位公差差、表面面粗糙度度等标注注和技术术要求及及零件材材料填写写的完整整性。按按照其他他国家标标准绘制制的二维维工程图图，在必必要时应应进行转转换，使使其符合合我国的的国家标标准。（2）对对零件进进行工艺艺性分析析，有以以下方面面：根据二二维工程程图和数数学模型型分析零零件的形形状、结结构及尺尺寸的特特点，确确定零件件上是否否有妨碍碍刀具运运动的部部位，是是否有会会产生加加工干涉涉或加工工不到的的区域，零零件的最最大形状状尺寸是是否超过过机床的的最大行行程，零零件的刚刚性随着着加工的的进行是是否有太太大的变变化等。检查零零件的加加工要求求，如尺尺寸加工工精度、形形位公差差及表面面粗糙度度在现有有的加工工条件下下是否可可以得到到保证，是是否还有有更经济济的加工工方法或或方案。在零件件上是否否存在对对刀具形形状及尺尺寸有限限制的部部位和尺尺寸要求求，如过过渡圆角角、倒角角、槽宽宽等，这这些尺寸寸是否过过于凌乱乱，是否否可以统统一。尽尽量使用用最少的的刀具进进行加工工，减少少刀具规规格、换换刀及对对刀次数数和时间间，以缩缩短总的的加工时时间。对于零零件加工工中使用用的工艺艺基准应应当着重重考虑，它它不仅决决定了各各个加工工工序的的前后顺顺序，还还将对各各个工序序加工后后各个加加工表面面之间的的位置精精度产生生直接的的影响。分析零零件材料料的种类类、牌号号及热处处理要求求，了解解零件材材料的切切削加工工性能，才才能合理理选择刀刀具材料料和切削削参数。同同时要考考虑热处处理对零零件的影影响，如如热处理理变形，并并在工艺艺路线中中安排相相应的工工序消除除这种影影响。而而零件的的最终热热处理状状态也将将影响工工序的前前后顺序序。当零件件上的一一部分内内容已经经加工完完成，这这时应充充分了解解零件的的已加工工状态，数数控铣削削加工的的内容与与已加工工内容之之间的关关系，尤尤其是位位置尺寸寸关系，这这些内容容之间在在加工时时如何协协调，采采用什么么方式或或基准保保证加工工要求，如如对其他他企业的的外协零零件的加加工。2数学学模型图形标标准 在数学学模型传传递时，尽尽量使用用相同的的CADD/CAAM软件件，以保保证数据据的正确确。数学模模型的检检查、修修改及确确认。三、毛坯坯的选择择1确定定毛坯形形状及尺尺寸2确定定毛坯的的定位装装夹方法法四、加工工表面的的加工方方案数控铣削削的四类类加工对对象的主主要加工工表面一一般可以以采用如如表4-1所示示的加工工方案。五、制订订工艺路路线1在中中低档数数控铣床床上加工工2在高高档数控控铣床上上加工六、数控控铣削工工序设计计1数控控铣削工工序内容容在数控铣铣削加工工工艺分分析中所所确定的的加工内内容基础础上，根根据加工工部位的的性质、刀刀具使用用情况以以及现有有的加工工条件，将将这些加加工内容容安排在在一个或或几个数数控铣削削工序中中。（1）当当加工中中使用的的刀具较较多时，为为了减少少换刀次次数，缩缩短辅助助时间，可可以将一一把刀具具所加工工的内容容安排在在一个工工序（或或工步）中中。（2）按按照工件件加工表表面的性性质和要要求，将将粗加工工、精加加工分为为依次进进行的不不同工序序（或工工步）。先先进行所所有表面面的粗加加工，然然后再进进行所有有表面的的精加工工。（3）按按照从简简单到复复杂的原原则，先先加工平平面、沟沟槽、孔孔，再加加工外形形、内腔腔，最后后加工曲曲面；先先加工精精度要求求低的表表面，再再加工精精度要求求高的部部位等。2工序序加工顺顺序（工工步）3工序序单（卡卡片） 数控加工工工序单单（卡片片）是数数控加工工工艺规规程的主主要组成成部分，其其内容主主要包括括以下三三个部分分：（1）零零件有关关信息如零件图图号、零零件名称称、零件件材料牌牌号、装装配图号号等。（2）工工序加工工内容及及工步顺顺序（3）加加工程序序及使用用说明七、对刀刀点和换换刀点的的选择对刀点和和换刀点点的选择择主要根根据加工工操作的的实际情情况，考考虑如何何在保证证加工精精度的同同时，使使操作简简便。1对刀刀点的选选择对刀点可可以设置置在工件件上，也也可以设设置在夹夹具上，但但都必须须在编程程坐标系系中有确确定的位位置，如如图4-9中的的X1和Y1。对刀刀点既可可以与编编程原点点重合，也也可以不不重合，这这主要取取决于加加工精度度和对刀刀的方便便性。当当对刀点点与编程程原点重重合时，X1=0，Y1=0。2换刀刀点的选选择由于数控控铣床采采用手动动换刀，换换刀时操操作人员员的主动动性较高高，换刀刀点只要要设置在在零件外外面，不不发生换换刀阻碍碍即可。八、数控控刀具系系统1刀柄柄及其标标准2铣刀刀种类铣刀在加加工中的的重要性性显而易易见，数数控加工工中对刀刀具的要要求远远远比普通通铣削加加工高，不不仅要有有更高的的刚性、更更高的耐耐用度、更更好的抗抗震性、更更好的断断屑排屑屑性能、更更合理的的几何角角度参数数，还应应有更高高的制造造精度。在在数控加加工中主主要是要要解决如如何正确确选择和和使用刀刀具，包包括选择择刀具的的种类、结结构、材材料、尺尺寸、几几何角度度以及确确定合理理而高效效的切削削参数等等。如图4-13所所示，刀刀具种类类和尺寸寸一般根根据加工工表面的的形状特特点和尺尺寸选择择，具体体说明详详如表44-2所所示。3常用用铣刀的的刀具运运动方式式在数控铣铣削加工工中，常常用立铣铣刀和球球头铣刀刀两类。具具体说明明详见表表4-33。4切削削参数切削参数数的选择择是工艺艺设计和和程序编编制时一一个重要要的内容容，其合合理性会会直接影影响工艺艺方案的的实施和和加工效效果。数数控铣削削时切削削参数主主要根据据工件材材料、加加工要求求、刀具具材料和和刀具尺尺寸确定定，同时时还应考考虑机床床的性能能，如机机床刚性性、主轴轴功率等等。一般般按照以以下步骤骤进行：（1）根根据工件件材料和和刀具材材料查表表确定切切削速度度，再由由刀具直直径可得得到主轴轴转速；（2）根根据机床床功率确确定切削削深度；（3）根根据切削削深度查查表确定定每齿进进给量；（4）根根据主轴轴转速及及每齿进进给量可可得切削削进给速速度。5刀具具管理九、夹具具在数控加加工中使使用的夹夹具有通通用夹具具、专用用夹具、组组合夹具具以及较较先进的的工件统统一基准准定位装装夹系统统等，主主要根据据零件的的特点和和经济性性选择使使用。1通用用夹具通用夹具具由于具具有较大大的灵活活性和经经济性，在在数控铣铣削中应应用广泛泛。2夹具具与程序序编制的的关系3工件件统一基基准定位位装夹系系统十、回转转工作台台和数控控分度头头为了扩大大数控铣铣床的工工艺范围围，可以以为三坐坐标数控控铣床配配备回转转工作台台，增加加一个或或二个回回转运动动坐标，实实现四、五五坐标联联动，以以加工更更复杂的的零件。十一、量量具数控铣削削加工零零件的检检验，一一般常规规尺寸仍仍可使用用普通的的量具进进行测量量，如游游标卡尺尺、内径径百分表表等，也也可以采采用投影影仪测量量，如图图4-119所示示。而高高精度尺尺寸、空空间位置置尺寸、复复杂轮廓廓和曲面面的检验验则只有有采用三三坐标测测量机才才能完成成，如图图4-220所示示。教 案 授 课课 计 划教 师 姓 名名王斌武授课形式式讲授授课时数数2授 课 课 次次第11次次课授课班级级授课章节节及教学内内容第三节 数控控铣削的的程序编编制数控铣削削编程的的基本原原理、加加工程序序代码标标准、编编程坐标标系的选选择、刀刀具补偿偿的建立立、执行行与撤消消、编程程实例第四节 数控控铣削加加工实例例本章小结结本课次教教学内容容重点、难难点与要要求内容重点点：数控控铣削编编程的基基本原理理，刀具具补偿的的建立、执执行与撤撤消、数数控铣削削加工实实例。内容难点点：刀具具补偿的的建立、执执行与撤撤消、数数控铣削削加工实实例。教学要求求：理解解数控铣铣削编程程的基本本原理、加加工程序序代码标标准、编编程坐标标系的选选择，掌掌握刀具具补偿的的建立、执执行与撤撤消、数数控铣削削加工实实例。使用教室室及教具具多媒体教教室课外作业业49备注该内容采采用讨论论启发式式、讲练练结合式式等教学学方法。第 111 次 课 授授课提纲第三节 数控控铣削的的程序编编制一、数控控铣削编编程的基基本原理理由图4-21可可知，数数控铣床床编程就就是按照照数控系系统的格格式要求求，根据据事先设设计的刀刀具运动动路线，将将刀具中中心运动动轨迹上上或零件件轮廓上上各点的的坐标编编写成数数控加工工程序。二、加工工程序代代码标准准数控加工工所编制制的程序序，要符符合具体体的数控控系统的的格式要要求。如如表4-5所示示。本节节的程序序编制按按JB332088-833代码标标准，见见表1-2和表表1-33所示。三、编程程坐标系系的选择择编程坐标标系也称称工件坐坐标系，是是设置在在工件上上用来计计算刀具具位置坐坐标数据据的基准准，其各各个坐标标轴及其其方向应应同机床床坐标系系一致。四、刀具具补偿的的建立、执执行与撤撤消利用数控控系统的的刀具补补偿功能能，编程程时不需需要考虑虑刀具的的实际尺尺寸，包包括刀具具半径及及长度，而而按照零零件的轮轮廓计算算坐标数数据，有有效简化化了数控控加工程程序的编编制。（一）刀刀具半径径补偿的的建立、执执行与撤撤消铣削加工工的刀具具半径补补偿分为为刀具半半径左补补偿（GG41）和和刀具半半径右补补偿（GG42），一一般使用用非零的的D代码码确定刀刀具半径径补偿值值寄存器器号，用用G400取消刀刀具半径径补偿。有有关G441、GG42的的规定，与与车削编编程时相相同。1 刀具半径径补偿的的建立如图4-22所所示，刀刀具半径径补偿的的运动指指令使用用G000或G001与GG41或或G422的组合合，并指指定刀具具半径补补偿值寄寄存器号号。程序序如下：N1 GG00 G900 X-20 Y-220 （刀刀具运动动到开始始点S）N2 GG17 G011 G441 XX0 YY0 DD01 F2000 （在AA点切入入工件，建建立刀具具左补偿偿，刀具具半径补补偿值存存储在001号寄寄存器中中）或N2 GG17 G011 G442 XX0 YY0 DD01 F2000 （在EE点建立立刀具右右补偿）2刀具具半径补补偿的执执行除非用GG40取取消，一一旦刀具具半径补补偿建立立后就一一直有效效，刀具具始终保保持正确确的刀具具中心运运动轨迹迹。程序序如下：3刀具具半径补补偿的撤撤消（二）刀刀具长度度补偿的的建立、执执行与撤撤消使用刀具具长度补补偿功能能，在编编程时可可以不考考虑刀具具在机床床主轴上上装夹的的实际长长度，而而只需在在程序中中给出刀刀具端刃刃的Z坐坐标，具具体的刀刀具长度度由Z向向对刀来来协调。刀具长度度补偿分分为刀具具长度正正补偿（GG43）和和刀具长长度负补补偿（GG44），使使用非零零的H代代码确定定刀具长长度补偿偿值寄存存器号。取取消刀具具长度补补偿用GG49。刀具长度度补偿也也有刀具具长度补补偿的建建立、执执行和撤撤消等三三个过程程，与刀刀具半径径补偿的的相类似似。（三）刀刀具补偿偿的运用用当数控加加工程序序编制好好后，可可以灵活活地利用用刀具补补偿值来来适应加加工中出出现的各各种情况况，如图图4-223所示示。五、编程程实例【例题44-1】如如图4-24所所示零件件外形加加工，假假设已经经粗加工工，采用用手工编编程方法法编制其其外形精精加工程程序。1零件件图分析析2设计计刀具运运动路线线3选择择编程坐坐标系选择编程程坐标系系如图44-244所示。4计算算各点坐坐标5编写写数控加加工程序序根据以上上坐标数数据和刀刀具运动动路线，逐逐条编写写加工程程序如表表4-66所示。第四节 数控控铣削加加工实例例【例题44-2】：如图44-255所示的的模具零零件。1工艺艺分析2工艺艺路线这里考虑虑在中档档数控铣铣床上加加工，完完成型腔腔和导柱柱孔的加加工，并并将热处处理安排排在精加加工之后后进行，其其它内容容由普通通机床加加工。该该零件的的加工工工艺路线线安排如如下：（1）下下料；（2）粗粗铣、精精铣六面面，留上上下面磨磨削余量量；（3）磨磨上下面面；（4）数数控铣削削两处型型腔，钻钻、扩、镗镗四个导导柱孔；（5）热热处理；（6）表表面抛光光；（7）检检验。3数控控铣削工工序由于零件件是单件件加工，考考虑刀具具使用的的方便，在在一次装装夹中尽尽量把数数控加工工的内容容全部完完成。在在数控铣铣削工序序中，先先对两处处型腔进进行粗铣铣、精铣铣，然后后再加工工导柱孔孔。（1） 数控铣削削两处型型腔，如如图4-26所所示。当然，如如果有四四、五坐坐标联动动的机床床，就可可以采用用立铣刀刀直接铣铣削侧壁壁，效果果更佳。需要注意意的是，无无论采用用哪种方方法，都都要为最最后铣削削R2圆圆角留出出足够的的余量。（2）钻钻、扩、镗镗四个220导柱柱孔如图4-27所所示，在在型腔加加工后进进行导柱柱孔的加加工。由由于是通通孔，在在零件安安装时应应在4个个孔的位位置留出出足够的的让刀空空间，如如在零件件下加一一块大小小合适的的垫块。4程序序编制为提高效效率，保保证质量量，最好好采用自自动编程程方法。此此零件的的数控加加工程序序，这里里略去。第四章小小结数控铣床床在数控控加工中中应用广广泛，其其加工对对象也是是最复杂杂的，无无论工艺艺设计还还是程序序编制都都需要根根据具体体生产条条件认真真分析，考考虑周全全。工艺艺设计中中的关键键问题是是如何在在保证加加工要求求的同时时，提高高加工效效率，充充分发挥挥数控机机床的优优势，协协调好数数控铣削削工序与与其它工工序之间间的关系系，并为为数控加加工程序序编制创创造良好好条件。手手工编程程能了解解程序编编制的基基本原理理和过程程，应首首先熟练练掌握，然然后才能能在实际际生产中中采用自自动编程程方法解解决数控控加工复复杂程序序的编制制问题。教 案 授 课课 计 划教 师 姓 名名王斌武授课形式式讲授授课时数数2授 课 课 次次第12次次课授课班级级授课章节节及教学内内容实验33：数控铣削实验验本课次教教学内容容重点、难难点与要要求内容重点点：数控控铣数控系系统的用用户界面面、功能能、编程程、程序序输入和和程序校校验等。内容难点点：在数数控铣系统下下的程序序调试和和加工零零件。教学要求求：熟悉悉数控铣数控系系统的用用户界面面、功能能、编程程、程序序输入和和程序校校验等，掌掌握在数数控铣系统下下的程序序调试和和加工零零件。使用教室室及教具具数控加工工中心实实训室课外作业业备注该内容采采用现场场讲解、仿真式、模块式、演示与实际操作等方式进行。第 122 次 课 授授课提纲实验33：数数控铣床床基本操操作及数数控铣削实验验1、现场场讲解数数控铣数控系系统的用用户界面面、功能能、编程程、程序序输入和和程序校校验等内内容；2、现场场演示数数控铣系统下下的程序序调试和和加工零零件的过过程；3、学生生实际操操作数控控铣床CJKK603325000加工零零件；4、了解解数控铣铣削加工工的工艺艺与工装装。现代制造教研室 421