数控加工程序编制_加工中心_型腔类零件程序编制

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,数控加工程序编制,加工中心编程,(FANUC 0i),任务一：型腔类零件程序编制,1,工作任务,编制如图所示零件外轮廓及型腔部分的数控加工工艺及程序,1）生产纲领：单件；,2）毛坯：板材,16012030,2,一、学习目标,最终目标：,能够熟练的编写型腔类零件数控加工程序。,促成目标：,1能掌握加工中心刀库、刀柄等知识；,2. 能够准确建立工件坐标系；,3能正确运用刀具长度补偿、半径补偿指令,4能正确运用旋转指令、比例缩放与镜像功能指令；,5能正确运用极坐标指令；,6能够修改、优化工艺及程序。,3,适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。,箱体类零件,复杂曲面,异形件,盘套板类零件,特殊加工,二、相关知识,（一）加工中心的主要加工对象,4,1加工中心概述,1）加工中心的定义,是指配有刀库和自动换刀装置，在一次装卡工件后可实现多工序（甚至全部工序）加工的数控机床，简称MC。,2）特点,数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多种工序的加工，工序高度集中。,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,5,2加工中心的编程要点,1）自动换刀要留出足够的换刀空间。（固定换刀点，参考点）,2）尽量把不同工序内容的程序，分别做成子程序，主程序内容主要是完成换刀及子程序调用，以便于程序调试和调整。,3）尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜象、旋转、固定循环及宏指令编程处理的功能，以简化程序量。,4）加工中心的编程除了增加了自动换刀的功能指令外，其它和数控铣床编程基本相同。,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,6,3加工中心的自动换刀装置,a）转塔式； b）圆盘式径向取刀； c）圆盘式轴向取刀；,d）圆盘式顶端型； e）链式； f）格子式,刀库种类,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,7,2）自动换刀过程,选刀方式,顺序选刀方式,刀柄编码方式,刀座编码方式,任选方式,计算机记忆方式,选刀方式,顺序选刀方式,刀柄编码方式,刀座编码方式,任选方式,计算机记忆方式,当执行到T指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程；,当执行到M06指令时即开始自动换刀。,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,8,刀座编码方式 刀柄编码,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,9,3）加工中心的换刀程序,除换刀程序外，加工中心的编程方法和普通数控机床相同。,多数加工中心都规定了“换刀点”位置，换刀程序可采用两种方法设计：,方法一：,N10 G91 G28 Z0,N20 M06 T02,方法二：,N50 G01 Z50 T02,N100,G91,G28 Z0 M06,N110 G01 Z50 T03,N100,程序段换上,N50,程序段选出的,T02,号刀具；在换刀后，紧接着选出下次要用的,T03,号刀具。,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,10,4,）回参考点指令,自动返回参考点指令(G28),指令格式：G28 X_Y_Z_,功 能：使各轴以快速移动速度经中间点返回到参考点，X、Y、Z为中间点坐标。设置中间点的目的是避免刀具在快速返回参考点时与工件或夹具等发生碰撞。,例,N1 G28 X40.0； 中间点X40.0,N2 G28 Y60.0；中间点 (X40.0,Y60.0),二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,11,4刀柄,1）刀柄的分类,（1）按刀柄的结构分类,整体式刀柄,模块式刀柄,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,12,（2）按刀柄与主轴的连接形式分类,一面约束,二面约束,刀柄与主轴的连接形式,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,13,（3）按刀具夹紧方式分类,弹簧夹头式,热装夹紧,式,侧向夹紧式,液压夹紧式,低速刀柄,高速刀柄,（4）按允许的转速分,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,14,（5）按所夹持的刀具分类,圆柱铣刀刀柄 锥柄钻头刀柄 盘铣刀刀柄,直柄钻头刀柄 镗刀刀柄 丝锥刀柄,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,15,2）常用刀柄使用方法,弹簧夹头刀柄的使用：,（1）将刀柄放入卸刀座并锁紧；,（2）根据刀具直径尺寸选择相应的卡簧，清洁工作表面；,（3）将卡簧按入锁紧螺母；,（4）将铣刀装入卡簧孔中，并根据加工深度控制刀具伸出长度；,（5）用扳手顺时针锁紧螺母；,（6）检查，将刀柄装上主轴。,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,16,弹簧夹头刀柄 卸刀座 卡簧,二、相关知识,（二）加工中心刀具知识,17,1用G92指令设定工件坐标系,指令格式：,G92 X Y Z,X、Y、Z 为当前刀位点在工件坐标系中的坐标例如：如图所示，坐标系设置命令为：,G92 X20 Y10 Z10,其确立的加工原点在,距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上。,二、相关知识,（三）工件坐标系的设定,18,2用G54G59 选择工件坐标系,预先测量出工件坐标系的零点在机床坐标系里的坐标值，并把这个坐标值存放在坐标偏置画面的相应的参数中，编程时再用指令G54G59调用。,例：如图中画面所示，偏移值分别为-301.333、,-170.123、-411.909，若为G54，则在G54存储器中分别输入这三个值。,19,Y 0.000,通用 X 0.000,Z 0.000,G54 X -301.333,Y -170.123,Z -411.909,G55 X 0.000,机床坐标系中的坐标值,工件补偿画面,G56 X 0.000,Y 0.000,Z 0.000,Y 0.000,Z 0.000,X(-301.333),Y(-170.123),工件,G54设定工件坐标系,20,1G代码,1）绝对编程与增量编程,G90 绝对编程,G91 增量编程,2）公制与英制编程,G21 公制输入,G20 英制输入,3）加工平面选择（按右手笛卡儿坐标作图）,G17 XY平面,G18 XZ平面,G19 YZ平面,二、相关知识,（四）编程代码介绍,21,（1）坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。,（2）G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。,4）基本运动指令,（1）快速定位指令G00,G00 X_Y_Z_；,X_Y_Z_为刀具目标点坐标，不运动的坐标可以不写。,（2）直线插补指令G01,G01 X_Y_Z_F_；,其中，X、Y、Z为终点坐标，F为进给速度，单位mm/min。,二、相关知识,（四）编程代码介绍,22,（3）圆弧插补指令G02/G03,指令格式为：,在X-Y平面上的圆弧:,在Z-X平面上的圆弧:,在Y-Z平面上的圆弧:,二、相关知识,（四）编程代码介绍,23,移动方向,G02为顺时针方向,G03为逆时针方向,圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。,圆弧顺逆方向的判别,二、相关知识,（四）编程代码介绍,24,圆弧的圆心,a、用半径指令圆心,规定圆心角180时，用“十R”表示，如图中的圆弧1。,圆心角180时，用“一R”。如图中的圆弧2。,注意：此种编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。,十R、一R的圆弧插补,二、相关知识,（四）编程代码介绍,25,b、用I、J、K指令圆心,G17时为I、J，G18时为I、K，G19时为J、K，其值为增量值，,即从圆弧起点指向圆心的矢量在坐标轴上的分量，I、J、K分别对应坐标轴X、Y、Z。,2辅助功能代码（M代码）,1）M00 程序无条件停止,2）M01 程序选择性停止,3）M02/M30 程序结束,4）M03/M04/M05 主轴正转/主轴翻转/主轴停止,5）M06 刀具交换,6）M08/M09切削液开/切削液关,二、相关知识,（四）编程代码介绍,26,3系统功能,1）刀具功能,由地址功能码T和数字组成，TXX，表示刀具号。,2)主轴转速功能 由地址码S与其后面的若干数字组成，单位为转速单位(rmin)。,例如：S320表示主轴转速为320rmin。,3）进给功能 进给功能F表示刀具中心运动时的进给速度。由地址码F和后面若干位数字构成。进给速度的单位（mmmin）。,二、相关知识,（四）编程代码介绍,27,1刀具半径补偿的目的,数控机床在实际加工过程中是控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的 。刀具补偿只要把刀具的半径告诉系统，编程时只要按工件轨迹编程，系统在执行时会自动计算刀心轨迹。,2刀具补偿分类,（1）左补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件左边，便用左补偿（G41）,（2）右补偿：沿刀具前进方向看，刀具在工件右边。使用右补偿（G42）,（3）取消补偿：（G40）,二、相关知识,（五）刀具半径补偿,28,刀具半径补偿示意图,二、相关知识,（五）刀具半径补偿,29,3刀具半径补偿格式,其中：D偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中有多个这样的寄存器，如D00D99。,二、相关知识,（五）刀具半径补偿,30,加工中心需要根据加工要求，不断更换刀具，而每一把刀具的长度是不同的。,为实现正常加工，常采用G54建立唯一的工件坐标系，不同的刀具用G43或G44调用在H存储器中不同的长度补偿值，这样不用修改程序就能满足加工要求。,指令格式为：,二、相关知识,（六）刀具长度补偿,31,1偏置方向,G43：刀具长度正补偿,G44：刀具长度负补偿,在G43指令时，Z轴移动指令终点坐标值加上用H代码指定的偏置量；,在G44指令时，则减去该值。把计算结果的坐标值作为终点坐标值。,G43、G44是模态G代码，在指定同组G代码之前一直有效。,二、相关知识,（六）刀具长度补偿,32,刀具长度补偿示意图,二、相关知识,（六）刀具长度补偿,33,2偏置量的指定,H为刀具长度偏移量的存储器地址。,长度补偿的偏置存储器号有H00H99共100个，偏移量用MDI方式输入，偏移量与偏置号一一对应。,偏置号H00一般不用，或对应的偏移值设置为0。,偏置值的测量，可用机外对刀仪测量刀体长度，也可以在机床上用对刀仪或手动测量。,偏置系统可分为几何偏置和磨耗偏置。,二、相关知识,（六）刀具长度补偿,34,3取消刀具长度补偿,指令G49或H00，取消刀具长度补偿。与移动程序段一起指令时，在程序段的终点，便不再加上或减去补偿值。,4编程举例,1）G91 G01 G43 Z-30.0 H01；当H0110mm时，Z轴实际移动-20mm。,G00 G49 Z50.0 ； 在该段终点取消刀补，Z轴实际移动40mm。,2）G91 G00 G44 Z100.0 H02；当H0220mm时，Z轴实际移动80mm。,G49 Z200.0 ； 在该段终点取消刀补，Z轴实际移动220mm。,二、相关知识,（六）刀具长度补偿,35,指令格式：M98 P,前三位为子程序重复调用次数，省略时为调用一次，后四位为子程序号。,子程序格式：,O；,M99；,M99为子程序结束指令或返回主程序指令。,二、相关知识,（七）子程序调用,36,1坐标旋转（G68、G69）,指令格式：,G68 X_Y_R_,G69（坐标旋转取消）,X、Y：图形旋转中心,R：旋转角度，一般0360度，逆时针为正，顺时针为负，不足1度用小数点表示。,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,37,例,：如图所示工件，毛坯尺寸50mm20mm，试编制其加工程序。,坐标旋转功能应用实例,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,38,O5004； 主程序,G54 G40 G49 G17 G80 G90；,G00 Z50.；,X50. Y0；,M03 S600；,Z0；,G68 X0 Y0 R45.；,坐标逆时针旋转,M98 P0004； 调用圆弧加工子程序,G69,； 取消旋转,G68 X0 Y0 R135.,； 坐标逆时针旋转,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,39,M98 P0004,； 调用圆弧加工子程序,G69,； 取消旋转,G68 X0 Y0 R225.,； 坐标逆时针旋转,M98 P0004,； 调用圆弧加工子程序,G69,； 取消旋转,G68 X0 Y0 R315.,； 坐标逆时针旋转,M98 P0004,； 调用圆弧加工子程序,G69,； 取消旋转,G00 Z100.,；,M30,；,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,40,O0004,； 圆弧加工子程序,G00 X50. Y0,；,G01 Z-5. F100,；,G41 X20. Y15. D01,；,G03 Y-15. R25.,；,G40 G01 X50. Y0,；,Z5.；,M99；,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,41,2比例缩放（G50、G51）,（1）等比例缩放,指令格式：G51 X_Y_Z_P_,X、Y、Z：为比例缩放中心（必须为绝对值）,P：缩放比例（小数点编程无效）,说明：1）小数点编程不能用于缩放比例,2）若坐标省略，则以刀具当前点为缩放中心,3）对于长度和半径补偿，比例缩放对其无效,4）在返回参考点或坐标设定之前，应取消缩放,5）固定循环中，Z轴缩放无效（主要指G17加工平面时）,6）刀具半径补偿程序应放在缩放程序内,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,42,（2）不等比例缩放,指令格式：G51X_Y_Z_I_J_K,X、Y、Z X、Y、Z：为比例缩放中心（必须为绝对值）,I、J、K为各轴（X、Y、Z）的缩放比例,（3）比例缩放取消,G50,例：如图工件，毛坯尺寸50mm50mm20mm，材料为45钢，试编制其加工程序。,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,43,缩放功能应用实例,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,44,轮廓由两部分组成，这两部分尺寸成比例关系（0.8倍）。因此，本例可采用比例缩放指令来进行编程，其加工程序如下：,O5002； 主程序,G54 G40 G49 G17 G80 G90；,G00 Z50.；,X50. Y50.；,M03 S600；,Z0；,G01 Z-8. F100,M98 P0001；,G01 Z-4. F100；,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,45,G51 X0 Y0 P800； X0 Y0为缩放中心，缩放比例0.8,M98 P0001；,G50； 取消缩放,G00 Z100.；,M30；,O0001； 轮廓子程序,G41 X20. D01；,Y-10.；,G02 X10. Y-20. R10.；,G01 X-20.；,Y10.；,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,46,G02 X-10. Y20. R10.；,G01 X50.；,G40 Y50.；,M99；,3镜像加工（G50、G51）,当各轴缩放比例为负值时，则执行镜像加工，以比例缩放中心为镜像对称中心。,说明：,（1）一般将原始像的加工程序编制成子程序，经镜像后进行调用。,（2）镜像加工可能使圆弧加工反向，也可能使刀具半径补偿方向反向。,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,47,镜像功能应用实例,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,48,O5003； 主程序,G54 G40 G49 G17 G80 G90；,G00 Z50.；,X70. Y0；,M03 S600；,Z0；,G01 Z-5. F100；,X0 Y0；,M98 P0002； 调用凸圆弧子程序,M98 P0003； 调用凹圆弧子程序,G51 X0 Y0 I-1000 J-1000； 以坐标原点作为镜像中心点,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,49,O0003； 凹圆弧凸台子程序,G41 G01 X0 Y10. D01；,X-36.；,G03 X-10. Y36. R50.；,G01 Y0；,G40 G01 X0；,M99；,二、相关知识,（八）旋转指令、比例缩放与镜像功能,50,M98 P0002； 调用凸圆弧子程序,M98 P0003； 调用凹圆弧子程序,G50； 取消镜像,G00 Z100.；,M30；,O0002； 凸圆弧凸台子程序,G41 G01 X10. Y0 D01；,Y36.；,G02 X36. Y10. R26.；,G01 X0；,G40 G01 Y0；,M99；,51,1.零件图样分析,该零件尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，切削性能优良。,型腔加工内容有R50凹圆弧槽、宽26mm的凹槽和宽16mm两个键槽。被加工部分的各尺寸、形状位置公差、表面粗糙度值等要求较高，,在径向上，要经过粗加工和精加工；在深度方向上，要分层加工。,三、工作任务的完成,（一）数控加工工艺的制订,52,2.加工方案的确定,（1）铣R50凹圆弧槽,选用25mm立铣刀多次走刀来加工，结合工艺安排内容，槽侧壁留0.5的精加工余量。,刀具中心移动轨迹图,三、工作任务的完成,（一）数控加工工艺的制订,53,（2）铣宽26mm凹槽,粗加工宽26mm凹槽选用14mm粗齿立铣刀，精加工选用10mm细齿立铣刀，采用左刀补（G41指令），用同一个加工程序。,槽侧壁、槽底分别留0.2、0.5的精加工余量。,刀具外缘切削工件路线图,三、工作任务的完成,（一）数控加工工艺的制订,54,（3）铣宽16mm键槽,宽16mm键槽粗、精加工采用同一个加工程序，利用旋转指令编程,刀具外缘切削工件路线图,三、工作任务的完成,（一）数控加工工艺的制订,55,3. 刀具准备，填写刀具卡,1）刀具选择,刀具卡,三、工作任务的完成,（一）数控加工工艺的制订,56,4.夹具选择,该零件可选用加工中心通用夹具平口虎钳进行装夹。,5.编排加工工艺，填写工序卡,三、工作任务的完成,（一）数控加工工艺的制订,57,1确定工件坐标系,在R50圆弧中心建立工件坐标系，Z轴原点设在顶面上。,2根据加工工艺编写程序,型腔加工主程序, R50凹圆弧铣削子程序,宽26mm凹槽子程序,键槽铣削子程序,三、工作任务的完成,（二）编写数控加工程序,58,极坐标指令（G15、G16）,G15：极坐标指令取消,G16：极坐标指令有效,极坐标角度，规定逆时针为角度的正方向，顺时针为负方向。,例：如图所示工件，毛坯尺寸50mm35mm，材料为45钢，试编制其加工程序。,四、拓展知识,用极坐标指令加工一零件,59,极坐标编程应用实例,四、拓展知识,用极坐标指令加工一零件,60,G54 G40 G49 G17 G80 G90；,G00 Z50.；,X0 Y-50.；,M03 S600；,Z0；,G01 Z-5. F100；,G16； 建立极坐标,G42 G01 X25. Y-90. D01； 第一点,Y-18.； 第二点,四、拓展知识,用极坐标指令加工一零件,61,Y54.； 第三点,Y126.； 第四点,Y198.； 第五点,Y-90.； 回到第一点,G15； 取消极坐标,G40 G01 X0 Y-50.；,G00 Z100.；,M30；,四、拓展知识,用极坐标指令加工一零件,62,五、自主练习,1）请写出半径、长度补偿的指令格式。,2）对图所示零件进行工艺分析，并填写加工工序卡、刀具卡和程序单。（毛坯：12010020）,63,