单元六 数控铣削编程及应用

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,*,*,*,单元,6,数控铣削,编程及应用,广西机电职业技术学院,单元,6,数控铣削编程及应用,一、数控铣床加工的特点,二、数控铣削加工常用指令,三、数控铣削编程综合加工实例,一、数控铣床加工的特点,（一）加工对象,（二）加工编程前的工艺处理,（三）数控铣床的基本操作仿真,一、数控铣床加工的特点,（一）加工对象,数控镗铣削加工包括平面的铣削加工、二维轮廓的铣削加工、平面型腔的铣削加工、钻孔加工、镗孔加工、螺纹加工、箱体类零件的加工以及三维复杂型面的铣削加工,。,1.,工件坐标系的确定及原点的设置：应与设计坐标系重合，方便测量，方便计算。,2.,安全高度的确定：保证刀具在空运行时不与工件或夹具产生干涉。,3.,进退刀方式的确定：沿切线方向切入和切出,（二）加工编程前的工艺处理,4.,刀具半径的确定与刀具半径补偿的建立：刀具半径要小于最小凹圆的曲率半径。,5.,切削用量的选择：影响切削用量的因素有机床的刚度、刀具的材质、工件的材料和切削液。,（三）数控铣床的基本操作仿真,仿真视频,二、数控铣削加工常用指令,（一）坐标系设定,G54,G59,（二）刀具半径补偿,（三）刀具长度补偿,（四）固定循环指令,（五）其他指令,二、数控铣削加工常用指令,（一）坐标系设定,G54,G59(,又称零点偏置,),所谓零点偏置就是在编程过程中进行编程坐标系（工件坐标系）的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。若在工作台上同时加工多个相同零件或一个较复杂的零件时，可以设定不同的程序零点，简化编程。,G54,；,第一可设定零点偏置,G55,；,第二可设定零点偏置,G56,；,第三可设定零点偏置,G57,；,第四可设定零点偏置,G58,；,第五可设定零点偏置,G59,；,第六可设定零点偏置,该指令执行后，所有坐标字指定的尺寸坐标都是指选定的工件加工坐标系中的位置。,注意：,使用,G54,G59,时，不用,G92,设定坐标系。,G54,G59,和,G92,不能混用。,如图所示，使用工件坐标系编程：要求刀具从当前点移动到,A,点，再从,A,点移动到,B,点。,使用该组指令前，先用,MDI,方式输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。,注意：,（二）刀具半径补偿,具有刀具半径补偿功能的数控系统，按被加工工件轮廓曲线编程，在程序中利用刀具补偿指令，就可以加工出零件的实际轮廓。 操作时还可以用同一个加工程序，通过改变刀具半径的偏移量，对零件轮廓进行粗、精加工。,刀具半径补偿功能,指令格式：,G41,（,G42,）,G00 /G01 X_Y_D_,指令功能：数控系统根据工件轮廓和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，控制刀具沿刀具中心轨迹移动，加工出所需要的工件轮廓，编程时避免计算复杂的刀心轨迹。,1.,建立刀具半径补偿（,G41,、,G42,）,指令说明,:,(1),G41/G42,程序段中的,X,、,Y,值是建立补偿直线,段的终点坐标值；,(2),通过,G00,或,G01,运动指令建立刀具半径补偿。,(3)D,为刀具半径补偿代号地址字，后面一般用,两位数字表示代号。刀具半径值用,CRT/MDI,方式输入。,G41,为左偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件左侧的刀具半径补偿，见下图,G42,为右偏刀具半径补偿，定义为假设工件不动，沿刀具运动方向向前看，刀具在零件右侧的刀具半径补偿，见下图,以,G42,为例，刀具半径补偿,建立的过程,如下图：,补偿运动情况,见下图：,1,）建立补偿的程序段，必须是在补偿平面 内,不为零的直线移动,。,2,）建立补偿的程序段，一般应在切入工件之前完成。,注意：,2.,取消刀具半径补偿（,G40,）,指令格式：,G40 G00/G01 X_Y_,指令功能 ： 取消刀具半径补偿,指令说明 ：,（,1,） 指令中的,X_ Y_,表示刀具轨迹中取消刀具半径补偿,点的坐标值；,（,2,） 通过,G00,或,G01,运动指令取消刀具半径补偿；,（,3,）,G40,必须和,G41,或,G42,成对使用。,取消刀具半径补偿过程如下图,:,撤消刀具半径补偿的程序段，一般应在切出工件之后完成。,注意：,刀具半径补偿加工程序举例,:,O5003;,G17G90G54G00X0Y0;,Z5.0M03S500;,G41X60.0Y30.0D01;,G01Z-27.0F500;,Y80.0F120;,G03X100.0Y120.0R40.0;,G01X180.0;,Y60.0;,G02X160.0Y40.0R20.0;,G01X50.0;,G00Z5.0;,G40X0Y0M05;,G91G28Z0;,M30;,仿真,视频,（三）刀具长度补偿,刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向（,Z,方向）的补偿，它使刀具,在,Z,方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时（如钻头刃磨后），可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，加工出所要求的零件尺寸。,1.,刀具长度补偿指令（,G43,、,G44,、,G49),指令说明,:,(1),刀具长度补偿指刀具在,Z,方向的实际位移比程序给定值增加或减少一个偏置值；,(2)G43,指令为刀具长度正补偿,(Z,实际值,=Z,指令值,H_,中的偏置值,),；,(3)G44,指令为刀具长度负补偿,(Z,实际值,=Z,指令值,H_,中的偏置值,),；,指令格式,:,G43,（,G44,）,GOO/G01 Z_ H_;,G49 G00/G01 Z_;,(4),格式中的,Z,值是指程序中的指令值，即目标点坐标；,(5) H,为刀具长度补偿代码，后面两位数字是刀具长度补偿 寄存器的地址符。,H01,指,01,号寄存器，在该寄存器中存 放对应刀具长度的补偿值,;(6) G49,指令为取消刀具长度补偿；,例,:,用长度补偿指令编写数控加工程序,.,长度偏移地址,H01=-4.0,由操作者通过操作面板存入补偿地址中,.,加工程序,:,O1234,G90G00X-150.0Y-60.0Z35.0;,G91G00X120.0Y80.0M03S500;,G43Z-32.0H01;,G01Z-21.0F1000;,G04P2000;,G00Z21.0;,X30.0Y-50.0;,G01Z-41.0;,G00Z41.0;,X50.0Y30.0;,G01Z-25.0;,G04P2000;,G00Z57.0H00;,X-200.0Y-60.0M05;,M30;,仿真视频,（四）固定循环指令,钻孔、攻螺纹、镗孔、深孔钻削、拉镗等加工工序时，因为所需完成的顺序动作是重复的。所以编写程序时把这部分的动作编写成固定循环功能指令。,固定循环指令程序段格式为,：,G98,（,G99,）,G73,G89X,Y,Z,R,Q_P,F,K,；,指令说明,:,(1),在,G90,或,G91,指令中，,Z,坐标值有不同的定义。,(2)G98,指令表示刀具返回到初始点平面，,G99,指,令表示刀具返回到,R,点平面，如图,取消固定循环指令：,G80,孔加工循环的平面,固定循环的动作,在孔加工过程中，刀具的运动由,6,个动作组成：,动作,1,快速定位至初始点。,X,，,Y,表示了初始点,在初始平面中的位置；,动作,2,快速定位至,R,点。刀具自初始点快速进给,到,R,点；,动作,3,孔加工。以切削进给的方式执行孔加工,的动作；,动作,4,在孔底的相应动作，包括暂停、主轴准,停、刀具移位等动作；,动作,5,返回到,R,点，继续孔加工时刀具返回到,R,点平面；,动作,6,快速返回到初始点，孔加工完成后返回,初始点平面。,（,3,）,X_Y_,指定加工孔的位置；,Z_,指定孔底平面的位置；,R_,指定,R,点平面的位置；,Q_,在,G73,或,G83,指令中定义每次进刀加工深度，,在,G76,或,G87,指令中定义位移量，,Q,值为增量,值，与,G90,或,G91,指令的选择无关；,P_,指定刀具在孔底的暂停时间，用整数表示，单位为,ms,；,F_,指定孔加工切削进给速度。该指令为模态指令，即使取消了固定循环，在其后的加工程序中仍然有效,;,K_,指定孔加工的重复加工次数，执行一次,L1,可以省略。如果程序中选,G90,指令，刀具在原来孔的位置上重复加工，如果选择,G91,指令，则用一个程序段对分布在一条直线上的若干个等距孔进行加工。,L,指令仅在被指定的程段中有效。,1.,钻孔循环指令,2.,镗孔循环指令,3.,攻丝循环指令,1.,钻孔循环指令,高速深孔往复排屑钻,G73,指令,:,G73 X_Y_Z_R_Q_F_,;,用于深孔钻削，,Z,轴方向的间断进给有利于深孔加工过程中断屑与排屑。指令,Q,为每一次进给的加工深度（增量值且为正值），图示中退刀距离,d,由数控系统内部设定。,其动作如右图所示：,G73,高速深孔啄钻加工循环指令举例,: O1234G54G00X0Y0;S800M03;G43G00Z50.0H01;,G98,G73X10.0Y10.0Z-30.0R10.0Q5.0F50;X50.0;G80;M05;M30;,仿真视频,G73,高速深孔啄钻加工循环指令举例,: O1234G54G00X0Y0;S800M03;G43G00Z50.0H01;,G99,G73X10.0Y10.0Z-30.0R10.0Q5.0F50;X50.0;G80;M05;M30;,仿真视频,深孔往复排屑钻,G83,指令：,G83 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_,孔加工动作如右图所示。与,G73,指令略有不同的是每次刀具间歇进给后回退至,R,点平面，这种退刀方式排屑畅通，适宜加工深孔。,G83,深孔啄钻加工循环指令举例,: O1234G54G00X0Y0;S800M03;G43G00Z50.0H01;,G98,G83X10.0Y10.0Z-30.0R10.0Q5.0F50;X50.0;G80;M05;M30;,仿真视频,钻孔,G81,指令与锪孔,G82,指令,G81,的指令格式为：,G81 X_ Y_Z_ R_ F_;,G82,的指令格式为：,G82 X_ Y_ Z_ R_ P_ F_;,G82,与,G81,指令相比,唯一不同之处是,G82,指令在孔底增加了暂停，因而适用于锪孔或镗阶梯孔，提高了孔台阶表面的加工质量，而,G81,指令只用于一般要求的钻孔。,G81,加工动作如右图：,G81,浅孔钻削循环举例,:,O1234G54G00X0Y0;S800M03;G43G00Z50.0H01;,G98,G81X10.0Y10.0Z-30.0R10.0F50;X50.0;G80;M05;M30;,仿真视频,2.,镗孔循环指令,精镗孔,G76,指令 ：,G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_;,孔加工动作如右图所示。在孔底主轴定向停止后，刀头按地址,Q,所指定的偏移量移动，然后提刀。采用这种镗孔方式可以高精度、高效率地完成孔加工而不损伤工件表面。,G76,精镗孔加工循环举例,:O1234G54G00X0Y0;S800M03;G43G00Z50.0H01;,G98,G76X10.0Y10.0Z-30.0R10.0Q3.0P5000F30;X50.0;G80;M05;M30;,镗孔循环指令,G86,：,G86 X_Y_Z_R_F_,G86,在到达孔底位置后，主轴停止，并快速退出。,其加工过程如下图所示：,G86,镗孔加工循环举例,:O1234G54G00X0Y0;S800M03;G43G00Z50.0H01;,G98,G86X10.0Y10.0Z-30.0R10.0F30;X50.0;G80;M05;M30;,攻左牙循环指令,G74,：,G74 X_Y_Z_R_F_;,用主轴逆时针旋转执行攻丝。当到达孔底时，为了退回，主轴顺时针旋转。该循环加工一个反螺纹。其加工动作如右图所示：,3.,攻丝循环指令,G74,攻左旋螺纹循环举例,:O1234G54G00X0Y0;S200M03;G43G00Z50.0H01;,G98,G74X10.0Y10.0Z-30.0R10.0F300;X50.0;G80;M05;M30;,攻丝循环指令,G84:,G84 X_Y_Z_R_P_F_;,与钻孔加工不同的是攻螺纹结束后的返回过程不是快速运动，而是以进给速度反转退出。,F,要根据丝锥的螺距,p,和主轴的转速,n,进行计算,F=,pn,。,加工动作如右图所示：,反镗孔,G87,指令 ：,G87 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_,刀具运动到起始点,B(X,，,Y),后，主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移,Q,值，然后快速运动到孔底位置，接着沿刀尖正方向偏移回,E,点，主轴正转，刀具向上进给运动，到,R,点，再主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移,Q,值，快退，接着沿,刀尖正方向偏移到,B,点，主轴正转，本加工循环结束，继续执行下一段程序。,反镗上图所示孔的加工程序：,G54 X0 Y0 Z100;,G90 G00 X0 Y0 ;,G43 Z5 H03;,S350 M03;,G87 G98 Z-30.0 R-43.0 Q3.0 P2000 F50;,G00 G49 Z0;,M05,M30;,(,五,),其他指令,1,、子程序调用指令,:,M98,、,M99,为了简化程序的编制,当一个工件上有相同的加工内容时,常调用子程序进行编程,.,在主程序中用,”,M98 P_”,来调用子程序,P,后指定的数字为子程序,子程序的程序结构与主程序基本一致,区别仅在于子程序用,”,M99”,作为结束符,.,当主程序中有调用子程序的命令时,系统自动找到子程序,并开始执行,.,当子程序执行完成后,返回主程序,继续执行主程序中的后续程序段,.,例：编写下图数控加工程序。加工路线：粗铣凸台（刀具半径补偿值,26.5mm,）,半精铣凸台（刀具半径补偿值,17mm,）,半精铣凸台（刀具半径补偿值,8mm,）,精铣凸台（刀具半径补偿值,6mm,）,钻、铣,4-12,孔。,主程序,O0006,；,G40 G49 G80 G90,；,G54 G00 X-55.0 Y-50.0,；,M03 S500,；,G43 G00 Z50.0 H01,；,Z5.0,；,G01 Z-6.0 F100,；,G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D01 M08,；,M98 P1111,；,G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D02 M08,；,M98 P1111,；,G41 G01 X-20.0 Y-40.0 D03 M08,；,M98 P1111,；,G00 Z10.0,；,G99 G81 X30.0 Y30.0 Z-23.0 R5.0 F40,；,Y-30.0,；,X-30.0 Y30.0,；,Y-30.0,；,G80 G49 G00 Z120.0 M09,；,M05,；,M30,；,子程序,O1111,；,G01Y10.F100,；,G02X-10.Y20.R10.,；,G01X10.0,；,G02X20.0Y10.0R10.,；,G01Y-10.0,；,G02X10.0Y-20.R10.,；,G01X-10.,G02X-20.Y-10.R10.0,；,G03X-40.0Y10.R20.,；,G40G01Y-42.,；,M99,；,仿真视频,2,、比例缩放功能指令,G51,G50,格式,:,G51 X_Y_Z_P_;,G50;,其中,:,G51,为激活缩放功能,;X,Y,Z,指定图形缩放中心的绝对坐标值,;P,指定缩放比例,;G50,为取消缩放,.,该功能可使原编程图形按指定比例缩小或放大,.,例,:,加工如图所示的三角形,ABC,顶点为,(30,40),B(70,40),C(50,80),及三角形,ABC,定点在,A(10,30),B(90,30),C(50,110).,三角形,ABC,是三角形,ABC,的,2,倍,缩放中,心在,D (50,50),槽宽为,6mm,槽深为,2mm,编写该加工,程序,.,解,:,选择,6,mm,的高速钢刀,加工路线确定为先加工,三角形,ABC,再用缩放功,能加工三角形,ABC,加工,程序如下,:,主程序,:,O4578,G90G80G40G49;,G54G00X30.0Y40.0;,M03S1200;,G43Z50.0H01;,Z5.0;,G01Z-2.0F120;,M98P1111;,G00Z5.0;,G00X10.0Y30.0;,G01Z-2.0;,G51X50.0Y50.0P2;,M98P1111;,G50;,G49G00Z100.0,M05;,M30;,子程序,:,O1111,G01X70.0Y40.0F120;,X50.0Y80.0;,X30.0Y40.0;,M99;,仿真视频,3,、可编程镜像功能指令,51.1,50.1,格式,:,G51.1 IP_;,G50.1 IP_;,其中,: G51.1,激活可编程镜像功能,”,IP,”,用在,G51.1,段中为指定镜像对称点位置或对称轴,.,例,:,编写加工如图所示零件的加工程序,.,铣削深度,2mm.,主程序,O0005,；,G90G54G00X0Y0S500M03,；,Z100.0,；,M98P0500,；,G51.1X0,；,M98P0500,；,G51.1Y0,；,M98P0500,；,G50.1X0,；,M98P0500,；,G50.1Y0,；,M05,；,M30,；,子程序：,O0500,；,Z5.0,；,G41X20.0Y10.0D01,；,G01Z-10.0F50,；,Y40.0,；,G03X40.0Y60.0R20.0,；,G01X50,，；,G02X60.0Y50.0R10.0,；,G01Y30.0,；,G02X50.0Y20.0R10.0,；,G01X10.0,；,G00G40X0Y0,；,Z100.0M05,；,M99,；,4,、坐标系旋转指令（,G68,，,G69,）,指令格式：,G68 X_Y_R_;,坐标系开始旋转,G69;,坐标系旋转取消指令,指令说明：,X,Y,表示旋转中心坐标，,R,表示角度位移，正值为逆时针旋转。,例：使用旋转功能编制如图,所示轮廓的加工程序：设刀,具起点距工件上表面,50mm,，,切削深度,5mm,。,0068,主程序,N10 G54 G90 G49 G80 G17 M03 S1500;,N15 G43 G00 Z100 H01;,N20 M98 P2000;,加工,N25 G68 X0 Y0 R45,； 旋转,45,N30 M98 P2000,； 加工,N40 G69;,N60 G68 X0 Y0 R90,； 旋转,90,N70 M98 P2000,；加工,N20 G69,； 取消旋转,N80 G49 G00 Z100 M05;,N90 M30;,子程序（的加工程序）,2000,N100 G00 Z5,;,N105 G01 X20 Y0 F80,;,N110 G01 Z-2 F100,;,N120 G02 X30 Y0 R5,;,N130 G03 X40 Y0 R5,;,N140 X20 Y0 R10,;,N145 G00 Z5,;,N150 M99,;,仿真视频,三、数控铣削编程加工实例,加工图示零件，工件材料为,45,号钢，毛坯尺寸为,108mm,54mm18mm,，,刀具及切削用量的选择见表,6-7,。工件坐标系原点定在距毛坯上边和左边均,27mm,处，其,Z,0,定在毛坯上，编写零件的加工程序。,N120 G91 G28 Z0 Y0,N130 G49 M06,(M01),N140 G00 G90 X70 Y0 Z0 S80 M03 T3,N150 G43 Z50 H02,N160 M08,N170 G01 Z-20 F10,N180 G01 Z5 F20,N190 G00 G90 Z20 M05,N200 M09,N210 G91 G28 Z0 Y0,N220 G49 M06,(M01),O1110,N010 G90 G21 G40 G80,N020 G91 G28 X0 Y0 Z0,N030 G92 X-200 Y150 Z0,N040 G00 G90 X70 Y0 Z0 S700 M03 T2,N050 G43 Z50 H01,N060 M08,N070 G98 G81 X0 Y0 Z-20 R5 F50,N080 X0,N090 G80,N100 G00 G90 Z20 M05,N110 M09,N230 G00 G90 X0 Y0 Z0 S260 M03 T4,N240 G43 Z50 H03,N250 M08,N260 G98 G81 X0 Y0 Z-20 R5 F40,N270 G80,H280 G00 G90 Z20 M05,H290 M09,N300 G91 G28 Z0 Y0,N310 G49 M06,(M01),N320 G00 G90 X0 Y0 Z0 S400 M03 T5,N330 G43 Z50 H04,N340 M08,N350 G98 G76 X0 Y0 Z-20 R5 Q0.1 F30,N360 G80,N370 G00 G90 Z20 M05,N380 M09,N390 G91 G28 Z0 Y0,N400 G49 M06,(M01),N410 G00 G90 X0 Y0 Z0 S400 M03 T1,N420 G43 Z50 H05,N430 G00 G90 Z-5,N440 M08,N450 G42 G01 X-25 D01,N460 G03 X-25 Y0 I25 J0,N470 X-23,N480 G00 G90 Z10,N490 G00 G90 X70 Y0,N500 G00 G90 Z-5,N510 X58,N520 G03 X58 Y0 I12 J0,N530 X60,N540 G00 G90 Z10,N550 G40,N560 G00 G90 X-40 Y-40,N570 G00 G90 Z-20,N580 G41 G01 X-25 D02,N590 Y0,N600 G02 X5 Y24.5I25 J0,N610 G01 X72 Y12,N620 G02 X72 Y-12 I-2 J-12,N630 G01 X5 Y-24.5,N640 G02 X-25 Y0 I-5 J24.5,N650 G01 X-27,N660 G00 G90 Z20 M05,N670 M09,N680 G91 G28 X0 Y0 Z0,N690 G40,N700 G49 M06,N710 M30,