第7章数控铣削编程-数控机床与编程课件

*,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,第7章数控铣削编程,第7章 数控铣削编程,主要内容,数控铣削编程特点及坐标系,数控铣削工艺,数控铣削编程,数控铣削编程综合实例,加工中心程序编制实例,7.1,数控铣削编程特点及坐标系,7.1.1,数控铣床加工编程具有如下特点：,首先应进行合理的工艺分析。由于零件加工的工序多，在一次装卡下，要完成粗加工、半精加工和精加工，周密合理地安排各工序的加工顺序，有利于提高加工精度和生产效率。,尽量按刀具集中法安排加工工序，减少换刀次数。,合理设计进、退刀辅助程序段，选择换刀点的位置，是保证加工正常进行，提高零件加工精度的重要环节。,对于编好的程序，必须进行认真检查，并于加工前进行试运行，以减少程序出错率。,7.1,数控铣削编程特点及坐标系,7.1.2,坐标系与原点,1）机床坐标系,2）工件坐标系,3）机床原点,4）编程原点,5）机床参考点,7.1,数控铣削编程特点及坐标系,7.1.2,坐标系与原点,2）工件坐标系,工件坐标系是由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。,在选择数控铣床工件坐标系原点的位置时应注意：,工件原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误；,工件原点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；,对于对称的零件，工件原点可设在对称中心上；,7.1,数控铣削编程特点及坐标系,7.1.2,坐标系与原点,2）工件坐标系, 对于一般零件，工件原点设在工件外轮廓的某一角,Z,轴方向上的零点，一般设在工件上表面。,机床坐标系与工件坐标系的关系如图示。,工件坐标系是由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。,在选择数控铣床工件坐标系原点的位置时应注意：,7.1,数控铣削编程特点及坐标系,7.1.2,坐标系与原点,3）机床原点,机床原点是机床坐标系的原点，其在制造机床时已经被确定下来，并且原则上是不可改变的。机床坐标系就是以该点为原点建立的。,7.1,数控铣削编程特点及坐标系,7.1.2,坐标系与原点,5）机床参考点,机床参考点是由机床制造厂家人为定义的点，机床参考点与机床原点之间的坐标位置关系是固定的，并被存放在数控系统的相应机床数据中，一般是不允许改变的，仅在特殊情况下可通过变动机床参考点的限位开关位置来变动其位置；但同时必须能准确测量出机床参考点相对机床原点的几何尺寸距离并存入数控系统的相应机床数据中，才能保证原设计的机床坐标系不被破坏。,7.1,数控铣削编程特点及坐标系,7.1.2,坐标系与原点,5）机床参考点,机床参考点位置,：,每次启动数控铣床后，机床坐标系的三个坐标轴依次移动到数控铣床正方向的一个极限位置，该位置就是机床参考点。,7.2,数控铣削工艺,7.2.1 选择并确定数控铣削部位及工序内容,7.2.2 零件图工艺性分析,7.2.3 走刀路线的确定,7.2.4 铣削刀具的选择,7.2.5 切削用量的选择,7.2,数控铣削工艺,7.2.1 选择并确定数控铣削部位及工序内容,（2）不宜采用数控铣削的加工内容,需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容。,必须按专用工装协调的加工内容(如标准样件、协调平板、模胎等)。,毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。,简单的粗加工面。,必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。,7.2,数控铣削工艺,7.2.2 零件图工艺性分析,(1) 零件图工艺性分析,零件图工艺性分析应包括以下内容：,零件图纸尺寸的标注是否方便编程。, 构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充分。,各几何元素的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确。,有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸。,零件所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证。,7.2,数控铣削工艺,7.2.2 零件图工艺性分析,(1) 零件图工艺性分析,零件图工艺性分析应包括以下内容：,零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大。,如图示，当,r,越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也越低，当r大到一定程度时甚至必须用球头刀加工，这是应当尽量避免的。,分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形。哪些部位最易变形。可以采用哪些工艺措施进行预防。加工后的变形问题采用何种工艺措施来解决。,7.2,数控铣削工艺,7.2.2 零件图工艺性分析,(2) 零件毛坯的工艺性分析,毛坯的加工余量是否充分，批量生产时的毛坯余量是否稳定,分析毛坯在安装定位方面的适应,性,分析毛坯的余量大小及均匀性,7.2,数控铣削工艺,7.2.3 走刀路线的确定,走刀路线是数控加工中刀具刀位点相对工件运动的轨迹及方向。走刀路线既包括了工步的内容，也反映出工步安排的顺序，是编写程序的重要依据。,影响走刀路线选择的主要因素有：被加工工件的材料、余量、刚度、加工精度要求、表面粗糙度要求；机床的类型、刚度、精度；夹具的刚度；刀具的状态、刚度、耐用度等。,7.2,数控铣削工艺,7.2.3 走刀路线的确定,（1）定位控制数控机床的走刀路线,定位控制数控机床的走刀路线包括在,XY,平面上的走刀路线和,Z,向的走刀路线。欲使刀具在,XY,平面上的走刀路线最短，必须保证各定位点间的路线的总长最短。如图7-9所示点群零件的加工（见图7-9,a,)），经计算发现图7-9,c,)所示走刀路线总长较图7-9,b,)为短。,7.2,数控铣削工艺,7.2.3 走刀路线的确定,（2）轮廓控制数控机床走刀路线,对于轮廓控制数控机床，最短走刀路线是以保证零件加工精度和表面粗糙度要求为前提的。因此，在选择走刀路线时，一般应保证零件的最终轮廓是连续加工获得的。,图7-13是一个铣凹槽的实例，图7-13,a,)所示走刀路线最短，加工表面粗糙度最差：图7-13,b,)所示走刀路线最长；图7-13,c,)所示走刀路线方案最佳。,7.2,数控铣削工艺,7.2.3 走刀路线的确定,（3）在数控铣床上加工零件，为获得较低的表面粗糙度和较高的加工精度，还应注意以下几点：,避免在切削过程中进给停顿，否则会在轮廓表面留下刀痕；若在被加工表面范围内垂直进刀和退刀，也会划伤表面。例如用立铣刀周齿铣削平面轮廓，就应避免在铣削表面范围内沿刀具轴线进刀和退刀。,采用多次走刀和顺铣加工。因为在相同切削条件下，顺铣能获得较低的表面粗糙度。,选择工件在加工后变形小的走刀路线。对横截面积小的细长零件或薄板零件，应采用多次走刀加工达到最后尺寸,；,或采用对称去余量法安排走刀路线。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,铣削刀具的基本要求,常用铣刀的种类,铣削刀具的选择,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（1）铣削刀具的基本要求,铣刀刚性要好。一是满足提高生产率而采用大切削用量的需要；二是适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。,铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损很快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工件表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（2）常用铣刀的种类, 面铣刀,如图示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为40,Cr,。高速钢面铣刀按国家标准规定，直径,d,=80250mm，螺旋角,=10，刀齿数,Z,=1026。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（2）常用铣刀的种类, 立铣刀,立铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛用于加工平面类零件，立铣刀除其用端刃铣削外，也常用其侧刃铣削，有时端刃、侧刃同时进行铣削，立铣刀也可称为圆柱铣刀。如图示。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（2）常用铣刀的种类, 球头铣刀,适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工，如图7-20所示。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（2）常用铣刀的种类,鼓形铣刀,图7-21所示的是一种典型的鼓形铣刀，主要用于对变斜角面的近似加工。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（2）常用铣刀的种类, 模具铣刀,模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄有莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。,教材图7-22所示为高速钢制造的模具铣刀，图7-23所示为用硬质合金制造的模具铣刀，小规格的硬质合金模具铣刀多制成整体结构，,16mm以上直径的，制成焊接或机夹可转位刀片结构。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（2）常用铣刀的种类,键槽铣刀,键槽铣刀如图7-24所示，它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立铣刀又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（3）铣削刀具的选择,1） 铣刀类型的选择,生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。,对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。,曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形刀。,7.2,数控铣削工艺,7.2.4 铣削刀具的选择,（3）铣削刀具的选择,2） 铣刀主要参数的选择,选择面铣刀加工时,，,标准可转位面铣刀直径为,16,630mm。应根据侧吃刀量选择适当的铣刀直径，尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹和保证铣刀的耐用度。,（3）铣削刀具的选择,2） 铣刀主要参数的选择,选择立铣刀加工时，,刀具的有关参数，推荐按下述经验数据选取，如图7-25所示。,刀具半径,R,应小于零件内轮廓面的最小曲率半径,min,，一般取R,=（0.8,0.9）,min,。,零件的加工高度H,（1/4,1/6）R，以保证刀具有足够的刚度。,对不通孔（深槽），选取lH +（5,10）mm（,l,为刀具切削部分长度，H为零件高度）。,加工外型及通槽时，选取lH+r+（5,10）mm（r为刀尖角半径）。,粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径,Dt,可按下式计算（见图7-26）：,（,3）铣削刀具的选择,2） 铣刀主要参数的选择,选择立铣刀加工时，,刀具的有关参数，推荐按下述经验数据选取。,粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D,t,可按下式计算（见图7-26）：,式中：,D,轮廓的最小凹圆角直径；,圆角邻边夹角等分线上的槽加工余量；,1,精加工余量；,回角两邻边的夹角。, 加工肋时，刀具直径为D(5-10)b，其中b为肋的厚度。,7.2,数控铣削工艺,7.2.5 切削用量的选择,切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量，如图示。,切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。,7.2,数控铣削工艺,7.2.5 切削用量的选择,（1）背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）,背吃刀量,a,p,：为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，,a,p,为切削层深度；而圆周铣削时，,a,p,为被加工表面的宽度。,侧吃刀量,a,e,：为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为,mm,。端铣时，,a,e,为被加工表面宽度；而圆周铣削时，,a,e,为切削层深度。,7.2,数控铣削工艺,7.2.5 切削用量的选择,背吃刀量或侧吃刀量的选取,主要由加工余量和对表面质量的要求决定,。,在工件表面粗糙度值要求为,Ra12.5-25,m时，如果园周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。,在工件表面粗糙度值要求为,Ra3.2-12.5,m时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.51.0mm余量，在半精铣时切除。,在工件表面粗糙度值要求为,Ra0.8-3.2,m时，可分粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.52mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.30.5mm，面铣刀背吃刀量取0.51mm。,7.2,数控铣削工艺,7.2.5 切削用量的选择,（2）进给速度,进给速度,v,f,是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为,mm/min,。它与铣刀转速,n,、铣刀齿数,Z,及每齿进给量,f,z,（单位为,mm/Z,）的关系为：,v,f,=,f,z,Z,n,每齿进给量,f,z,的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，,f,z,越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，,f,z,就越小。,每齿进给量的确定可参考表7-1选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取小值。,表7-1 铣刀每齿进给量,f,z,工件材料,每齿进给量,f,z,/mmZ,-1,粗 铣,精 铣,高速钢铣刀,硬质合金铣刀,高速钢铣刀,硬质合金铣刀,钢,0.10-0.15,0.10-0.25,0.02-0.05,0.10-0.15,铸 铁,0.12-0.20,0.15-0.30,7.2,数控铣削工艺,7.2.5 切削用量的选择,（3）切削速度,铣削的切削速度计算公式为：,由式可知铣削的切削速度与刀具耐用度,T,、每齿进给量,f,z,、背吃刀量,a,p,侧吃刀量,a,e,以及铣刀齿数,Z,成反比，而与铣刀直径,d,成正比。,铣削的切削速度也可简单地参考表7-2选取。,表7-2 铣削时的切削速度,工 件 材 料,硬度(HBS),切削速度,v,c,/ m,min,-1,高速钢铣刀,硬质合金铣刀,钢,225,18-42,140-200,225-325,12-36,100-130,325-425,6-21,70-90,铸 铁,190,21-36,130-150,190-260,9-18,90-115,160-320,4.5-10,60-90,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,7.3.2,固定循环功能,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,常用的M指令,F、S、T功能,绝对坐标方式与增量坐标方式（G90/G91）,快速定位运动,直线插补,插补平面选择,圆弧插补,螺旋线插补,刀具半径补偿,暂停指令G04,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（1）常用的,M,指令,M,指令是控制机床“开- 关”功能的指令，主要用于完成加工操作时的辅助动作。常用的,M,指令功能如下。,程序停,M00,功能：,在完成该程序段其它指令后，,M00,使程序停在本段状态，不执行下段。在此以前的模态信息全部被保存下来，相当于单程序段停止。当按下控制面板上的循环启动键,（CYCLE START）,后，可继续执行下一程序段 。,应用,：,该指令可应用于自动加工过程中，停车进行某些固定的手动操作，如手动变速、调整工件压紧力、换刀等。,程序选择停止M01,功能,：与,M00,相似。不同的是，必须在控制面板上，预先按下“任选停止,（OPTIONAL STOP,）”开关，当执行完编有,M01,指令的程序段的其它指令后，程序即停止。若不按下“任选停止”开关，则,M01,不起作用，程序继续执行。,应用：,常用于关键尺寸的抽样检查或临时停车,。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（1）常用的,M,指令,程序结束,M02,功能,：该指令表示加工程序全部结束。它使主轴、进给、切削液都停止，机床复位。有的机床设定该功能可将程序倒回到“程序开始”字符。,应用,：该指令必须编在最后一个程序段中。,主轴正转、反转、停 ,M03、M04、M05,功能：,M03、M04,指令使主轴正、反转。与同段其它指令一起开始执行。,主轴正、反转的判定,所谓正转是沿主轴轴线向正,Z,方向看，顺时针方向旋转。逆时针方向则为反转。也可用右手定则判断：用右手拇指代表正,Z,方向，紧握四指则代表主轴正转方向（见图7-29）。,M05,指令使主轴停止，是在该程序段其它指令执行完成后才停止的。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（1）常用的,M,指令,换刀,M06,功能：,自动换刀。用于具有自动换刀装置的机床，如加工中心和有回转刀架的数控车床。,说明：,所换刀具用字母,T,及,T,后面的数字表示，常见表示方法有两种：,T,后面的数字表示刀具号，如,T00-T99,。,T,后面的数字表示刀具号和刀具补偿号,(,刀具位置补偿、半径补偿、长度补偿量的补偿号,),，如,T0812,，表示选择,8,号刀具，用,12,号补偿量。,指令格式：,M06,T,或,T,M06,（有些机床规定，刀具号出现在换刀指令前一段；也有机床用,T,指令换刀而不用,M06,指令）,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（1）常用的,M,指令,冷却液开、关,M07,、,M08、 M09,功能：,M07、M08,分别命令2号切削液（雾状）和1号切削液（液状）开，,M09,命令切削液停。,夹紧、松开,M10、M11,功能：,分别命令机床运动部件的夹紧与松开。,应用：,适用于工件、夹具、主轴、机床滑座等的夹紧与松开。,程序结束,M30,功能,：,在完成程序段所有指令后，使主轴、进给及冷却液停止，机床复位，程序倒回到“程序开始”字符。,应用,：,该指令必须编在最后一个程序段中，表示加工程序结束。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（2）,F、S、T,功能,F进给功能,进给功能一般称F功能，用F功能可以直接规定各轴的进给速度，F功能用字母F及F后数字表示，其切削进给速度为mm/min。用户可根据实际切削情况，任意选用。,S主轴功能,主轴功能也称主轴转速功能、S功能，也就是指定主轴转速的功能。S功能的单位是rpm。在编程时除用S代码指令主轴转速外，还要用M代码指令主轴转向，是顺时针转还是逆时针转。使用S功能一定要根据机床说明书中相应的值选定。,T刀具功能,刀具功能也称T功能。这是用来进行刀具选择的功能，刀具功能用字母T及后面的数字表示。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（3）,绝对坐标方式与增量坐标方式,（G90/G91）,数控铣床上绝对、增量坐标编程的方法与数控车床相同。,（4）快速定位运动,G00,指令格式：,G00 X,Y,Z,；,说明：,X、Y、Z为目标点坐标。,（5）直线插补,G01,指令格式：,G01 X,Y,Z,F,；,说明：功能同车床，,X，Y，Z为目标点坐标。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（6）插补平面选择,G17、G18、G19,功能：,该组指令用于选择直线、圆弧插补平面。G17选择XY平面，G18选择XZ平面，G19选择YZ平面如图7-33所示。该组指令为模态指令，一般系统初始状态为G17状态。,直线插补实例：,如图7-34所示，刀心按“O-A-B-C-D-B-O”轨迹直线插补运动。当刀具三轴联动或单轴移动时，可用G17状态。试编程。,程序,注释,N0010 G01 X0 Y0 Z0 F150 S1500 M03,N0020 X40 Y30,N0030 Z-3,N0040 G19 Y0 Z0,N0050 G17 X0 Y30,N0060 G18 X40 Z-3,N0070 G17 X0 Y0 Z0,N0080 G00 Z100 M02,刀具进至O点，主轴正转1500rpm，G17状态,XY平面插补O-A,Z轴移动A-B,YZ平面插补B-C,XY平面插补C-D,XZ平面插补D-B,三轴联动B-O,刀具上升，程序结束,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（7）圆弧插补,G02、G03,功能：,该指令使刀具从圆弧起点，沿圆弧移动到圆弧终点。G02为顺时针圆，G03为逆时针圆。,圆弧顺、逆的判断：,见图7-35给出的方向，沿与圆弧所在平面（如XOZ）相垂直的另一坐标轴的负方向（如-Y）看去，顺时针为G02，逆时针为G03。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（7）圆弧插补,G02、G03,指令格式：,G17 G02(G03) X,Y,(,I,J,或R,)F,G18 G02(G03) X,Z,(,I,K,或R,)F,G19 G02(G03) Y,Z,(,J,K,或R,)F,说明：,1) X、Y、Z是圆弧终点坐标，增量方式时是圆弧终点相对圆弧起点的增量坐标。,2) I、J、K是圆弧圆心在X、Y、Z轴上的坐标。在不同的数控机床上有两种不同的表示方式：,绝对方式时，I、J、K为绝对值坐标；增量方式时，I、J、K为相对圆弧起点的增量坐标。,无论绝对、增量编程，I、J、K均为圆心相对圆弧起点的增量坐标。,一般用I、J、K值，可作任意圆弧（包括整圆）插补。,3) R为圆弧半径，不与I、J、K同时用，R不能描述整圆。,由于在相同半径的条件下，从圆弧起点到终点有两个圆弧的可能性，如图7-36所示。为区分两者，用“+R”表示圆弧180，用“-R” 表示圆弧180。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（7）圆弧插补,G02、G03,指令格式：,G17 G02(G03) X,Y,(,I,J,或R,)F,G18 G02(G03) X,Z,(,I,K,或R,)F,G19 G02(G03) Y,Z,(,J,K,或R,)F,说明：,3) R为圆弧半径，不与I、J、K同时用，R不能描述整圆。,由于在相同半径的条件下，从圆弧起点到终点有两个圆弧的可能性，如图7-36所示。为区分两者，用“+R”表示圆弧180，用“-R” 表示圆弧180。,4) F为进给速度。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（8）螺旋线插补,G02、G03,功能：,在圆弧插补时，垂直插补平面的直线轴进行同步运动，构成螺旋线插补运动，如图7-38所示。G02、G03分别表示顺时针、逆时针螺旋线插补，顺逆方向看圆弧插补平面，方法同圆弧插补。,指令格式：,G17 G02(G03) X,Y,Z,(,I,J,或R,)K,F,G18 G02(G03) X,Y,Z,(,I,K,或R,)J,F,G19 G02(G03) X,Y,Z,(,J,K,或R,)I,F,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（8）螺旋线插补,G02、G03,指令格式,G17 G02(G03) X,Y,Z,(,I,J,或R,)K,F,说明：,以下为各参数的意义，另两个格式中参数意义类推。,X、Y、Z是螺旋线的终点坐标；,I、J是圆心在X、Y轴上的坐标，是相对螺旋线起点的增量坐标；,R是半径，与I、J两者取其一；,K是螺旋线的导程（单头即为螺距），为正值。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（9）刀具的半径补偿,半径补偿的目的,在铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀具有一定的半径，所以刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合。,若数控装置不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程（图7-41中点划线），其数据计算有时相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨、换新刀而导致刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。,当数控系统具备刀具半径补偿功能时，编程只需按工件轮廓线进行（图7-41中粗实线），数控系统会自动计算刀心轨迹坐标，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行半径补偿。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（9）刀具的半径补偿,半径补偿的方法,指令,：,G41、G42、G40,功能：,G41为刀具左补偿指令（左刀补），顺着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓左边，称左刀补（图7-42a)）。,G42为刀具右补偿指令（右刀补），顺着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓右边，称右刀补（图7-42b)）。,G40为取消刀具补偿指令。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（9）刀具的半径补偿,半径补偿的方法,建立刀补指令格式：,G17 G41(G42) G01 X,Y,；,G18 G41(G42) G01 X,Z,；,G19 G41(G42) G01 Y,Z,；,取消刀补指令格式：,G40 G01(G00) X,Y,；,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（9）刀具的半径补偿,说明：,G41、G42、G40为模态指令，机床初始状态为G40。,建立和取消刀补必须与G01或G00指令组合完成。,格式中参数X、Y是G0l、G00运动的目标点坐标。,判别左、右刀补的方法与判别G02、G03的方法相似，应从垂直插补平面的第3轴负向看去。,半径补偿举例一,加工如图7-46所示外轮廓面，用刀具半径补偿指令编程。,程 序,注 释,N0010 S1500 M03,N0020 G90 G54 G00 X0 Y0 Z2 T01,N0030 G01 Z-3 F150,N0040 G4l X20 Y14 D10,N0050 Y62,N0060 G02 X44 Y86 I24 J0,N0070 G01 X96,N0080 G03 X120 Y62 I24 J0,N0090 G01 Y40,N0100 X100 Y14,N0110 X20,N0120 G40 X0 Y0,N0130 G00 Z100,N0150 M02,主轴正转，转速为1500rpm,刀具快进至(0，0，2),刀具工进至深3mm处,建立左刀补O-A,直线插补A-B,圆弧插补B-C,直线插补C-D,圆弧插补D-E,直线插补E-F,直线插补F-G,直线插补G-A,取消刀补A-O,刀具Z向快退,程序结束,半径补偿举例二,加工如图7-47所示内轮廓面，用刀具半径补偿指令编程。,程 序,注 释,N0010 S1500 M03,N0020 G90 G54 G00 X80 Y60 Z2 T01,N0030 G01 Z-3 F100,N0040 G42 X60 Y40 D10,N0050 X30,N0060 G02 X20 Y50 I0 J10,N0070 G01 Y80,N0080 G02 X30 Y90 I10 J0,N0090 G01 X90,N0100 G02 X120 Y60 I0 J-30,N0110 G01 Y20,N0120 G02 X110 Y10 I-10 J0,N0130 G01 X70,N0140 G02 X60 Y30 I0 J10,N0150 G01 Y40,N0160 G40 X80 Y60,N0170 G00 Z100,N0190 M02,主轴正转，转速为1500rpm,刀具快进至P点上方,刀具Z向工进至深3mm处,建立右刀补P-A,直线插补A-B,圆弧插补B-C,直线插补C-D,圆弧插补D-E,直线插补E-F,圆弧插补F-G,直线插补G-H,圆弧插补H-I,直线插补I-J,圆弧插补J-K,直线插补K-A,取消刀补A-P,刀具Z轴快退,程序结束,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（9）刀具的半径补偿,半径补偿功能的应用,避免计算刀心轨迹，直接用零件轮廓尺寸编程。,刀具因磨损、重磨、换新刀而引起直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置状态，面板输入改变后刀具的直径。如图7-49所示，1为未磨损刀具，2为磨损后刀具，两者直径不同，只需将刀具参数库中的刀具半径r,1,改为r,2,，即可适用同一程序。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（9）刀具的半径补偿,半径补偿功能的应用,用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀补值，可进行粗精加工。如图7.50所示，刀具半径r，精加工余量A。粗加工时，输入刀具直径D2(rA)，则加工出虚线轮廓；精加工时，用同一程序，同一刀具，但输入刀具直径D2r，则加工出实线轮廓,。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（9）刀具的半径补偿,半径补偿功能的应用,利用刀补值控制轮廓尺寸精度。因刀具直径的输入值具有小数点后2-4位（0.010.0001）的精度，故可控制轮廓尺寸精度。如图7-51所示，单面加工，若测得尺寸L偏大了值（实线轮廓），则将原来的刀补值D2r改为D2(r-)，即可获得尺寸L（虚线轮廓），图中P,1,为原来刀心位置，P,2,为修改刀补值后的刀心位置。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.1 基本编程方法,（10）暂停指令 ,G04,功能,G04指令可使刀具作短暂的无进给光整加工，一般用于镗平面、锪孔等场合。,指令格式：,G04 X(或P),说明：,地址码X或P为暂停时间。其中：X后面可用带小数点的数，单位为s，如G04 X5.表示前面的程序执行完后，要经过5s的暂停，下面的程序段才执行；地址P后面不允许用小数点，单位为ms。如G04 P1000表示暂停1s。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（1）固定循环的动作,（2）常用的固定循环,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（1）固定循环的动作,FANUC 0i-MC,固定循环功能,固定循环动作,固定循环的定义平面,沿钻孔轴的移动距离,返回点平面返回点平面,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（1）固定循环的动作,1）,FANUC 0i-MC,固定循环功能,常用的铣削固定循环见表7-12,G代码,钻孔操作,(-Z方向),在孔底位置的操作,退刀操作,(+Z方向),用 途,G73,G74,G76,G80,G81,G82,G83,G84,G85,G86,G87,G88,G89,间歇进给,切削进给,切削进给,切削进给,切削进给,间歇进给,切削进给,切削进给,切削进给,切削进给,切削进给,切削进给,停刀,主抽正转,主轴,定向,停止,停刀,停刀,主轴反转,主轴停止,主轴正转,停刀,主轴停止,停刀,快速,移动,切削进给,快速,移动,快速,移动,快速,移动,快速,移动,切削进给,切削进,给,快速,移动,快速,移动,手动,移动,切削进给,高速深孔钻循环,左旋攻丝循环,精镗,循环,取消固定循环,钻孔,循环,、,中心孔钻削循环,钻孔,循环,、,锪镗循环,深孔钻循环,攻丝,循环,镗,孔循环,镗,孔循环,背镗,循环,镗,孔循环,镗,孔循环,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（1）固定循环的动作,2）固定循环动作,固定循环通常由6个动作组成，如图7-53所示：,X轴和Y轴的快速定位；,刀具快速从初始点进给到R点；,以切削进给的方式执行孔加工的动作；,在孔底相应的动作；,返回到R点；,快速返回到初始点,。,初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面；R点平面表示刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。对于立式数控铣床，孔加工都是在XY平面定位并沿Z轴方向进行。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（1）固定循环的动作,3) 固定循环的定义平面,初始平面：,初始平面是为了安全下刀而规定的一个平面。初始平面到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上，当使用同一把刀具加工若干孔时，只有孔间存在障碍需要跳跃或全部孔加工完了时，才使用,G98,功能使刀具返回到初始平面上的初始点。,R点平面：,R点平面又叫R参考平面，这个平面是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面。距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取25mm。使用,G99,时，刀具将返回到该平面上的R点。,孔底平面：,加工盲孔时孔底平面就是孔底的,Z,轴高度，加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，主要是保证全部孔深都加工到尺寸，钻削加工时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（1）固定循环的动作,4) 沿钻孔轴的移动距离,固定循环沿钻孔轴的移动距离，即指令中的地址,R,和地址,Z,的数据指定与,G90,或,G91,的方式选择有关，固7-54给出了,G90,和,G91,的坐标计算方法。选择,G90,方式时，,R,与,Z,一律取其终点坐标值；选择,G91,方式时，则,R,是指自初始点到,R,点的距离，,Z,是指自,R,点到孔底平面,Z,点的距离。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（1）固定循环的动作,5） 返回点平面,当刀具到达孔底后，刀具可以返回到R点平面或初始位置平面，由,G98,和,G99,指定。,如果指令了,G98,则刀具返回到初始平面；如果指令了,G99,则刀具返回到R点平面。如图7-55所示。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（,FANUC 0i-MC）,（2）常用固定循环,高速深孔钻循环,（,G73,）,左旋（逆时针）攻丝循环,（,G74,）,精镗循环,（,G76,）,钻孔循环,（,G81,）,锪孔循环,（,G82,）,排屑钻孔循环,（,G83,）,攻丝循环,（,G84,）,镗孔循环,（,G85,）,背镗孔循环,(G87),7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,1）高速深孔钻循环,（G73）,指令功能：,该循环执行高速深孔钻。它执行间歇切削进给直到孔的底部，同时从孔中排除切屑，该指令的动作步序如图7.56所示。,指令格式：,G73 X,Y,Z,R,Q,F,K,；,其中,X,Y,：孔位置数据；,Z,指定孔底平面位置（与工件坐标系Z轴零点位置及G90/G91方式选择有关）；,R,指定R平面位置（与工件坐标系Z轴零点位置及G90/G91方式选择有关）；,Q,每次切削进给的深度；,F,切削进给速度；,K,重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,2),左旋,（逆时针）,攻丝循环,（G74）,指令功能：,该循环执行左旋攻丝。在左旋攻丝循环中，当到达孔底时，主轴顺时针旋转，该指令的动作步序如图7-57所示。,指令格式：,G74 X,Y,Z,R,P,F,K,；,其中,X,Y,：孔位置数据；,Z,指定孔底平面位置（与工件坐标系Z轴零点位置及G90/G91方式选择有关）；,R,指定R平面位置（与工件坐标系Z轴零点位置及G90/G91方式选择有关）；,P,孔底暂停时间；,F,切削进给速度；,K,重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,2),左旋（逆时针）攻丝循环,（G74）,说明：,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。,在左旋攻丝期间，进给倍率被忽略。进给暂停，不停止机床，直到回退动作完成。在指定G74之前，使用辅助功能M代码使主轴逆时针旋转。,当G74指令和M代码在同一程序段中指定时，在第一个定位动作的同时执行M代码；然后系统处理下一个钻孔动作。,当在固定循环中指定刀具长度偏置（G43，G44或G49）时，在定位到R点的同时加偏置,指令功能：,该循环执行左旋攻丝。在左旋攻丝循环中，当到达孔底时，主轴顺时针旋转，该指令的动作步序如图7-57所示。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,3) 精镗循环,（G76）,指令功能,：,精镗循环用于镗削精密孔。当到达孔底时主轴停止切削，刀具离开工件的被加工表面并返回，该指令的动作步序如图7-58所示。,指令格式：,G76 X,Y,Z,R,Q,P,F,K,；,其中,X、Y：孔位置数据； Z 指定孔底平面位置；,R 指定R平面位置； Q 孔底的偏移量；,P 孔底暂停时间； F 切削进给速度；,K 重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,3) 精镗循环,（G76）,说明：,当到达孔底时，主轴在固定的旋转位置停止，并且，刀具以刀尖的相反方向移动退刀，以保证加工面不被破坏，实现精密和有效的镗削加工。,注意：,Q在孔底的偏移量是在固定循环内保存的模态值，必须小心指定，因为它也用作G73和G83的切削深度。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,4) 钻孔循环,（G81）,指令功能,：,该循环用作正常钻孔。切削进给执行到孔底，然后刀具从孔底快速移动退回，该指令的动作步序如图7-59所示。,指令格式：,G81 X,Y,Z,R,F,K,；,其中,X、Y：孔位置数据； Z 指定孔底平面位置；,R 指定R平面位置； F 切削进给速度；,K 重复次数(如果需要)。,实例13：试采用重复固定循环方式，加工如图7-60所示各孔。,程序如下：,N010 G90 G80 G92 X0.0 Y0.0 Z100.0；,N020 G00 X-50.0 Y51.963 S800 M03；,N030 Z20.0 M08 F40；,N040 G91 G81 G99 X20.0 Z-18.0 R-17.0 K4；,N050 X10.0 Y-17.321；,N060 X-20.0 K4；,N070 X-10.0 Y-17.321；,N080 X20.0 K5；,N090 X10.0 Y-17.321；,N100 X-20.0 K6；,N110 X10.0 Y-17.321；,N120 X20.0 K5；,N130 X-10.0 Y-17.321；,N140 X-20.0 K4；,N150 X10.0 Y-17.321；,N160 X160 X20.0 K3；,N170 G80 M09；,N180 G90 G00 Zl00.0；,N190 X0.0 Y0.0 M05；,N200 M30；,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,5) 锪孔循环,（G82）,指令功能,：,该循环用作正常钻孔。孔切削进给到孔底时执行暂停，然后刀具从孔底快,速移动退回，该指令的动作步序如图7-61所示,。,指令格式：,G82 X,Y,Z,R,P,F,K,；,其中,X、Y：孔位置数据； Z 指定孔底平面位置；,R 指定R平面位置； P 孔底暂停时间;,F 切削进给速度； K 重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,6) 排屑钻孔循环,（G83）,指令功能：,该循环执行深孔钻，间歇切削进给到孔的底部，钻孔过程中从孔中排除切屑。该指令的动作步序如图7-62所示。,指令格式：,G83 X,Y,Z,R,Q,F,K,；,其中,X、Y：孔位置数据； Z 指定孔底平面位置；,R 指定R平面位置； Q 每次切削进给的深度；,F 切削进给速度； K 重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,7) 循环攻丝,（G84）,指令功能：,该循环执行攻丝加工，当到达孔底时，主轴以反方向旋转。该指令的动作步序如图7-63所示。,指令格式：,G84 X,Y,Z,R,P,F,K,；,其中,X、Y：孔位置数据； Z 指定孔底平面位置；,R 指定R平面位置； P 孔底暂停时间；,F 切削进给速度； K 重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,8) 镗孔循环,（G85）,指令功能：,该循环用于镗孔加工，指令的动作步序如图7-64所示,。,指令格式：,G85 X,Y,Z,R,F,K,；,其中,X、Y：孔位置数据； Z 指定孔底平面位置；,R 指定R平面位置； F 切削进给速度；,K 重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,9) 背镗孔循环,（G87）,指令功能：,该 循环执行精密镗孔，循环的动作步序如图7-65所示。,指令格式：,G87 X,Y,Z,R,Q,P,F,K,；,其中,X、Y：孔位置数据； Z 指定孔底平面位置；,R 指定R平面位置； Q 刀具偏移量,P 暂停时间； F 切削进给速度；,K 重复次数(如果需要)。,7.3,数控铣削编程方法,7.3.2,固定循环功能,（2）常用固定循环,9) 背镗孔循环,（G87）,说明：,沿着X和Y轴定位以后，主轴在固定的旋转位置上停止；刀具在刀尖的相反方向移动，并在孔底（R点）定位（快速移动）；然后刀具在刀尖的方向上移动并且主轴正转，沿Z轴的正向镗孔直到Z点。,在Z点主轴再次停在固定的旋转位置，刀具在刀尖的相反方向移动，然后刀具返回到初始位置。刀具在刀尖的方向上偏移，主轴正转，执行下一个程序段的加工。,关于主轴旋转、M代码和刀具偏置等，与其他循环相同。该 循环执行精密镗孔，循环的动作步序如图7-65所示。,注意,Q（在孔底的偏移量）在固定循环中保持的模态值。指定时须小心，因为它也用作G73和G83的切削深度。,7.4 数控铣削编程综合实例,实例17,用一毛坯尺寸为72mm42mm5mm板料，加工成尺寸如图7-74所示的零件，分为内、外轮廓的粗精加工，刀具及切削用量的选择见表7-17。工件坐标系原点（X0，Y0）设定距毛坯右边和底边均21mm处，其Z坐标定在毛坯表面，装卡与定位方法如图7-76所示。按要求完成该零件的粗精加工程序编制。,实例17,表7-17 加工参数,序 号,工 序,刀 具,主轴转速,S/rpm,进给速度,f/mmmin,-1,1,内外轮廓的粗加工，留出,0.4mm的加工余量,10mm粗立铣刀,1800,120,2,内外轮廓的精加工,8mm立铣刀,2200,100,实例17,实例17零件加工程序,程序,注释,%,O1108,N010 G90 G2l G40 G80,N020 G91 G28 X0 Y0 Z0,N030 G92 X-300 Y80 Zl00,N040 G00 G90 X-56.4 Y-7.6 S1800 M03 T2,N050 G43 Z5 H0l,N060 M08,N070 G01 Z-5.5 F120,N080 X0,N090 G03 X0 Y7.6 I0 J7.6,N100 G01 X-55.4,N110 G00 G90 Z20 M05,N120 M09,N130 G9l G28 Z0 Y0,N140 M06,N150 G00 G90 X-55 Y-9 S2200 M03 T1,N160 G43 Z5 H02,N170 M08,N180 G01 Z-5.5 F100,N190 X0,N200 G03 X0 Y9 I0 J9,N210 X-54,N220 G00 G90 Z20 M05,N230 M09,程序号,绝对尺寸指令、米制、注销刀具半径补偿和固定循环功能,刀具移至参考点,设定工件坐标系原点坐标,刀具快速移至点2，主轴以1800rpm正转，2号刀具准备,刀具长度补偿有效，补偿号H0l,开冷却液,刀具以120mm/min进给速度沿Z轴直线插补至-5.5mm处,直线插补至点3,逆时针圆弧插补至点4,直线插补至点5,刀具沿Z轴快速移至20mm处，主轴停止,关冷却液,移至换刀点6,换2号刀具,刀具快速移至点7，主轴以2200rpm正转，l号刀具准备,刀具长度补偿有效，补偿号H02,开冷却液,刀具以100mm/min进给速度沿Z轴直线插补至-5.5mm处,直线插补至点8,逆时针圆弧插补至点9,直线插补至点10,刀具沿Z轴快速移至20mm处，主轴停止,关冷却液,实例17,程 序,注 释,N240 G9l G28 Z0 Y0,N250 M06,N260 M00,N270 G00 G90 X-55.4 Y7