CNC加工中心编程加工步骤精解指导

数控铣床编程与加工实训指导西京学院机电系数控中心实训一 数控铣床的基本操作一、实训目的与要求（）了解数控铣床基本操作。（）学习HNC-21M数控系统的基本操作。 二、实训仪器与设备（） 配HNC-21M数控系统的ZJK7532A-3/4数控铣床。（） 材料：硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12的立铣刀。 三、相关知识概述 1 数控机床的组成 数控机床由计算机数控系统和机床本体两部分组成。计算机数控系统主要包括输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置和可编程控制器（PLC）等。 2 ZJK7532A-3/4数控铣床的操作（1）HNC-21M数控系统的操作面板如图所示。（2）HNC-21M数控系统的软件操作界面。（3）HNC-21M数控系统的功能菜单结构。 3机床坐标系，工件坐标系的定义及各坐标轴方向的判定。 4数控铣床的基本对刀。 四、实训的内容 （1） 现场了解数控机床的组成及功能。 （2） 接通电源，启动系统，进行手动“回零”、“点动”、“步进”操作。 （3）用MDI功能控制机床运行（程序指令：G91G00X-10Y-10Z10），观察程序轨迹及机床坐标变化。 （4） 在数控铣床中输入以下程序，进行程序效验。 %0001N1 G54G90G40G49G80；N2 T01M06；N3 M03S800；N4 G00X0Y0；N5 Z10；N6 G01Z-5F100；N7 X50F200；N8 Y50；N9 X-50；N10 Y-50；N11 X50；N12 Y0；N13 X0；N14 G00Z100； N15 M05；N16 M30；（5） 现场演示数控铣床的对刀的基本步骤。五、实训总结数控机床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补以及在加工过程中能进行多轴联动等功能特点。数控铣床主要用于壳体类零件的加工，能自动完成球面、抛物面、椭球面等各种曲面的加工，并能进行铣槽、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等工作。六、实训报告（1） 数控机床 由哪几部分组成？（2） 为什么每次启动系统后要进行回零？（3） 绘出运行程序的走刀轨迹，并标出轨迹各段所对应的程序号。（4）采用12的立铣刀分别对工件两侧面，在机床坐标系显示值分别为X=-207.033 Y=-100.89,求工件原点的坐标值。（图示为刀具的运动方向）实训二 铣削加工利用子程序编程及加工一、实训目的与要求（）了解数控铣床加工程序的基本结构；（）掌握HNC-21M数控系统编程指令、格式以及子程序的编程技巧。二、实训仪器与设备（） 配HNC-21M数控系统的ZJK7532A-3/4数控铣床。（） 材料：硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12的立铣刀。 三、相关知识概述 不同的数控系统的程序格式一般都有差异，但程序的结构基本相同。一个完整的程序由程序名、程序的内容（程序段）和程序结束三部分组成。零件程序的结构组成如下所示： % XXXX ；程序名 。；程序段 M30 ；程序结束 当程序中含有某些固定顺序或重复出现的区域时，这些固定顺序或重复出现的区域可以作为子程序存入存储器以简化程序。子程序与主程序的区别是：子程序结束时代码用“M99”，而不用“M30”或“M02”。子程序不能单独运行。调用子程序的格式： M98 P_ L_四、实训的内容（）HNC-21M数控系统编程指令格式，编制出如图所示零件的加工程序。（）根据上述加工零件，制定加工工艺。 1） 工艺分析。 技术要求。 通过调用子程序循环加工。 加工工艺的确定。装夹定位的确定：采用机用虎钳装夹。工艺路线的确定：先行切粗铣槽单边留0.5MM余量再环切精加工槽。 加工刀具的确定：12的立铣刀两把。 刀具的加工路线先行切粗加工槽再环切精加工槽。 切削用量：粗加工刀具12 主轴转速800r/min ， 进给速度200mm/min 精加工刀具12 主轴转速800r/min ， 进给速度150mm/min2）数学计算3）程序编辑子程序%1011G91X87F200Y10；X-87；Y10；M99；主程序 %0002G54G90G40G49G80；M03S800；G00X-43.5Y-33.5；Z10；G01Z-5F100；M98P1011L3；G01X87F200 Y7；X-87；G90G00Z10；X0Y-30；G01Z-5F150G41D01X-10；G03X0Y-40R10；G01X40；Y40；X-50；Y-40；X0；G03X10Y-30R10；G01G40X0；G00Z100；M30；在HNC-21M数控系统中输入程序进行效验并进行加工。五、实训总结数控铣床常常会用到平面铣削循环，这种循环主要用于平面、凸曲面的加工，常用的刀具有面铣刀、端铣刀、球头铣刀。对加工路径有重复的情况，采用子程序编程就非常方便。六、实训报告（1） 零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。（2） 零件加工过程的概述（零件图、刀具轨迹、加工程序）。（3） 调用子程序的格式。实训三 铣削加工利用刀具半径补偿功能编程及加工一、实训目的与要求（）学习数控加工编程中的数值计算方法。（）学习数控加工编程中刀具半径补偿功能。二、实训仪器与设备（） 配HNC-21M数控系统的ZJK7532A-3/4数控铣床。（） 材料：硬铝 尺寸 140X100X30 刀具 12的立铣刀三、相关知识概述在进行零件轮廓加工时，刀具中心轨迹相对于零件轮廓应让开一个刀具半径的距离，即刀具半径偏置或刀具半径补偿。根据零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控系统能自动完成刀具半径补偿功能。G40、G41、G42为刀具半径补偿指令。格式： X_Y_ Z_D_说明：G40：取消刀具半径补偿；G41：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)，如图 (a)；G42：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)，如图 (b)；X, Y, Z：G00/G01的参数，即刀补建立或取消的终点（注：投影到补偿平面上的刀具轨迹受到补偿）；D：G41/G42的参数，即刀补号码，它代表了刀补表中对应的半径补偿值。G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。注意：(1) 刀具半径补偿平面的切换必须在补偿取消方式下进行；(2) 刀具半径补偿的建立与取消只能用G00或G01指令，不得是G02或G03。四、实训的内容（）HNC-21M数控系统编程指令格式，编制出如图所示零件的加工程序。（）根据上述加工零件，制定加工工艺。1工艺分析。 技术要求。利用刀具半径补偿功能完成一次零件的精加工。 加工工艺的确定 加工刀具：直径12的立铣刀。 切削用量：参照工艺手册有关资料选择主轴转速600rpm，进给速度200mm/min。 工艺路线：工艺路线如图的箭头所示。 装夹定位的确定：采用机用虎钳装夹装。2. 加工程序的编制(1) 确定工件坐标系选择凸轮大圆的圆心为工件坐标系X、Y轴零点，工件表面为Z轴零点，建立工件坐标系。(2) 数学处理在编制程序之前要计算每一圆弧的起点坐标和终点坐标值，有了坐标值方能正式编程。计算过程此处不再赘述，算得的基点坐标分别为A (18.856, 36.667) B (28.284,10.000) (3) 零件程序编制根据算得的基点和设定的工件坐标系，编制零件程序。参考程序：%2000N01 G54 G90 G40 G49 G80 N02 M03 S600N03 G00 X10 Y60N04 G00 Z10N05 G01 Z-5 F200N06 G01 G42 D01 Y50 F200 N07 G03 Y-50 J-50N08 G03 X18.856 Y-36.667 R20.0 N09 G01 X28.284 Y-10.0N10 G03 X28.284 Y10.0 R30.0N11 G01 X18.856 Y36.667N12 G03 X0 Y50 R20N13 G01 X-10N14 G01 G40 Y60N15 G00 Z100N16 M05N17 M30在HNC-21M数控系统中输入程序进行效验并进行加工。五、实训总结数控一般具有刀具半径补偿功能，根据零件轮廓编制的程序和预先存放在数控系统内存中的刀具偏置参数，数控系统自动的计算刀具中心轨迹，并控制刀具进行加工。如没有刀具半径补偿功能，刀具因更换或重磨而改变刀具等原因造成刀具中心偏移量时，都要按刀具中心轨迹重新编制加工程序，这将极其繁琐，并且影响生产的正常运行。上述程序中，D01为数控系统的内存地址。在运行程序进行加工之前，将刀具中心偏移量输入内存地址D01中。如果偏移量改变，则要将偏移量新值输入。六、实训报告（1） 零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。（2） 零件加工过程的概述（零件图、刀具轨迹、加工程序）。（3） 刀具半径补偿功能指令有几种？ 其含义是什么？实训四 铣削加工利用孔的固定循环功能编程及加工一、实训目的与要求掌握HNC-21M数控系统中孔循环的各种指令格式以及加工孔的动作。二、实训仪器与设备（） 配HNC-21M数控系统的ZJK7532A-3/4数控铣床。（） 材料：硬铝 尺寸 250X160X30 刀具 2.5中心钻 19.8钻头 18钻头 20H7镗刀三、相关知识概述数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等，这样一系列典型的加工动作已经预先编好程序，存储在内存中，可用称为固定循环的一个G代码程序段调用，从而简化编程工作。孔加工固定循环指令有G73，G74，G76，G80G89，通常由下述6个动作构成。(1) X、Y轴定位；(2) 定位到R点(定位方式取决于上次是G00还是G01)；(3) 孔加工；(4) 在孔底的动作；(5) 退回到R点(参考点)；(6) 快速返回到初始点。固定循环的数据表达形式可以用绝对坐标(G90)和相对坐标(G91)表示，如图所示，其中图(a)是采用G90的表示，图(b)是采用G91的表示。固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数据形式(G90或G91)在程序开始时就已指定，因此，在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如下：G_X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_F_L_；说明：G98：返回初始平面；G99：返回R点平面；G_：固定循环代码G73，G74，G76和G81G89之一；X、Y：加工起点到孔位的距离(G91)或孔位坐标(G90)；R：初始点到R点的距离(G91)或R点的坐标(G90)；Z：R点到孔底的距离(G91)或孔底坐标(G90)；Q：每次进给深度(G73/G83)；I、J：刀具在轴反向位移增量(G76/G87)；P：刀具在孔底的暂停时间；F：切削进给速度；L：固定循环的次数。G73、G74、G76和G81G89、Z、R、P、F、Q、I、J、K是模态指令。G80、G01G03等代码可以取消固定循环。四、实训的内容（）HNC-21M数控系统编程指令格式，编制出如图所示零件的加工程序。（）根据上述加工零件，制定加工工艺。1工艺分析。 技术要求。毛坯四周、底面、顶面已预先加工。 加工工艺的确定。装夹定位的确定：采用机用虎钳装夹。工艺路线的确定：粗加工半精加工 精加工 加工刀具的确定：2.5中心钻 18钻头 19.8钻头 20H7镗刀 切削用量： 2.5中心钻 主轴转速1500r/min ， 进给速度200mm/min18中心钻 主轴转速1000r/min ， 进给速度200mm/min19.8钻头 主轴转速1000r/min ， 进给速度200mm/min 20H7镗刀 主轴转速300r/min ， 进给速度50mm/min2）数学计算3）程序编辑 主程序 %0003N01 T01M06（2.5中心钻）N02 G54G90G40G49G80N03 M03S1500N04 G00X50Y50N05 G43H01Z50N06 M08N07 G99G81R5Z-4.5F200N08 M98P1011N09 M09N10 G49G00Z100N11 T02M06（18钻头）N12 M03S1000N13 G00X50Y50N14 G43H02Z50N15 M08N16 G99G83R5Q-5K3Z-35F200N17 M98P1011N18 M09N19 G49G00Z100N20 T03M06（19.8钻头）N21 M03S1000N22 G00X50Y50N23 G43H03Z50N24 M08N25 G99G81R5Z-35F200N26 M98P1012N26 M09N27 G49G00Z100N28 T04M06（20H7镗刀）N29 M03S300N30 G00X50Y50N31 G43H04Z50N32 M08N33 G99G86R5Z-32F50N34 M98P1012N35 M09N36 G49G00Z100N37 M30子程序子程序%1011X100Y50X150X200Y110X150X100X50M99%1012X200Y110M99五、实训总结该程序用到高速深孔加工循环指令，应使Z轴进行间隙性进给，以便深孔加工时容易排屑。 六、实训报告（1） 零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。（2） 零件加工过程的概述（零件图、工艺路线、加工程序）。（3） 孔加工循环指令有几种？ 其含义分别是什么？实训五 铣削加工利用宏指令编程一、实训目的与要求掌握HNC-21M数控系统中宏指令的编程技巧，了解宏程序的应用范围。二、实训仪器与设备（） 配HNC-21M数控系统的ZJK7532A-3/4数控铣床。（） 材料：硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12的立铣刀三、相关知识概述在程序编制中，宏程序是含有变量的程序，因为它允许使用变量、运算以及条件功能，则使程序编制更加合理。此外，宏程序还提供了循环语句、分支语句和子程序调用语句，有利于编制各种复杂的零件加工程序，减少乃至免除了手工编程时繁琐的数值计算，还可以简化程序。1）条件判断语句：IF ELSE ENDIF 格式： IF 条件表达式 ELSE ENDIF 2）循环语句： WHILE ENDW 格式： WHILE 条件表达式 ENDW四、实训的内容（）HNC-21M数控系统编程指令格式，编制出如图所示零件的加工程序。（）根据上述加工零件，制定加工工艺。 1） 工艺分析。 技术要求。 通过调用子程序循环加工。1工艺分析。 技术要求。毛坯四周、底面、顶面已预先加工。 加工工艺的确定。装夹定位的确定：采用机用虎钳装夹。工艺路线的确定：粗加工半精加工 精加工 加工刀具的确定：12立铣刀 切削用量： 主轴转速800r/min ， 进给速度200mm/min 工艺路线：刀具路线如图的箭头所示。2）数学计算3）程序编辑1 用自变量的自加功能实现循环铣外轮廓。 %0001 #10=100#11=50#12=20#13=10#14=80#15=150#101=12（粗加工）#102=6.5（半精加工）#103=6 （精加工）G54G90G40G49G80M03S800#0=0G00X-#13 Y-#13Z-#12WHILE#0LT3G01G42X0 Y-#13F#15D#0+101G01 Y#11X#10Y0X-#13G01G40 Y-#13#0=#0+1ENDWG00Z100M30 2利用宏指令加工椭圆 %0002 #20=100/2（长半轴）#21=50/2 （短半轴）#22=2*PI#23=5#24=200G54G90G40G49G80M03S800G00X60Y-10Z#23+10G01Z-#23F#24 X#20Y0#10=0WHILE#10LE#22G01X#20*COS#10Y#218SIN#10 #10= #10+PI/12ENDWY10G00Z100M30五、实训总结宏程序指令抛物线、椭圆、双曲线等没有插补指令的曲线的编程；适合图形一样，只是尺寸不同的系列零件的编程；适合工艺路线一样，只是位置数据不同的系列零件的编程；运用宏程序可大大地简化编程；扩展数控铣床应用范围。 六、实训报告（1） 零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。（2） 零件加工过程的概述（零件图、工艺路线、加工程序）。（3） 分析宏程序的适用范围实训六 铣削加工典型零件编程与加工一、实训目的与要求通过典型零件编程与加工，进一步熟悉和掌握HNC-21M数控系统常用指令的编程与加工工艺，加深对数控铣床工作原理的了解；二、实训仪器与设备（） 配HNC-21M数控系统的ZJK7532A-3/4数控铣床。（） 材料：硬铝 尺寸 140X100X20 刀具 12的立铣刀 2.5中心钻 10钻头 11.8钻头 12H7铰刀三、相关知识概述数控铣床的主要加工对象为平面类零件、箱体类零件和曲面类零件，还能进行数控钻、镗、锪、铰及攻螺纹等孔加工操作。由于数控铣床没有刀库，不具有自动换刀功能，所以其加工程序的编制比较简单；通常数值计算量不大的平面轮廓加工程序或孔加工程序可直接通过手工编程完成。四、实训的内容（）HNC-21M数控系统编程指令格式，编制出如图所示零件的加工程序。（）根据上述加工零件，制定加工工艺。1工艺分析。 技术要求。毛坯四周、底面、顶面已预先加工 加工工艺的确定。装夹定位的确定：采用机用虎钳装夹。工艺路线的确定：粗加工半精加工 精加工 加工刀具的确定：12立铣刀 2.5中心钻 10钻头 11.8钻头 12H7铰刀 切削用量： 12立铣刀 主轴转速800r/min ， 进给速度 200mm/min 2.5中心钻 主轴转速1500r/min ， 进给速度200mm/min10钻头 主轴转速1000r/min ， 进给速度200mm/min 11.8钻头 主轴转速1000r/min ， 进给速度 200mm/min 12H7铰刀 主轴转速300r/min ， 进给速度 50mm/min2）数学计算 B点的坐标（34.293， 7），A点的坐标（32.625， 12.675）3）程序编辑%0001T01M06(12立铣刀)G54G90G40G49M03S1000G0X-65Y60G43H01Z10M08G01Z-3F300Y-40.49X-55Y40.49X-45Y-40.49X-40.49Y-36X-24Y-30X-40.49Y30X-24Y36X-40.49Y40.49X60Y-40.49X50Y40.49X44Y-40.49X40.49Y-36X24Y-30X40.49Y30X24Y36X40.49Y40.49G0Z10X40.49Y-40.49G01Z-3F100X-40.49X-62Y-46.8X62G0Z10Y46.8G01Z-3X-62G0Z10G0X-50Y0G01Z-3F300G41D01Y7G01X-34.293M98P1012G68X0Y0P-90M98P1012G68X0Y0P-180M98P1012G68X0Y0P-270M98P1012G69G02X35Y0R35G01G40X50G49G0Z100M09M05T02M06(2.5中心钻)M03S1800G00X-50Y25G43H03Z20M08G99G81R5Z-4.5F200M98P1013G0X0Y0G99G81R5Z-4.5F200G49G0Z100M09M05T03M06(10钻头)M03S1500G00X-50Y25G43H03Z20M08G99G83R5Q-3K2Z-25F200M98P1013G0X0Y0G99G83R5Q-3K2Z-25F200G49G0Z100M09M05T04M06(11.8钻头)M03S1500G00X0Y0G43H04Z20M08G99G81R5Z-25F150G49G0Z100M09M05T05M06(12H7铰刀)M03S350G00X0Y0G43H05Z20M08G99G85R5Z-25F80G49G0Z100M09M05M30子程序%1012G01X-34.293Y-7X-20G03Y7R7G01X-34.293G02X-32.62Y12.67R35G03X-12.67Y32.62R50G02X-7Y34.293R35M99子程序%1013X50Y-25X-50M99五、实训总结数控机床适合加工形状复杂的零件，对工人的技能要求不高，且不受人为因素的影响；对于批量加工的零件，其一致性好，加工效率高。对于加工余量大且相对均匀的零件的加工，可采用调用子程序的方法。 六、实训报告（1） 零件加工设备的概述（系统名称、机床型号）。（2） 零件加工过程的概述（零件图、工艺路线、加工程序）。（3） 根据本次实训，总结数控铣床加工零件的全过程。