数控铣床的程序编制教学课件#PPT格式

第5章 数控铣床的程序编制本章内容本章内容 5.1 5.1 数控铣床概述数控铣床概述 5.2 5.2 数控铣削加工工艺处理数控铣削加工工艺处理 5.3 5.3 数控铣床的程序编制数控铣床的程序编制 5.4 5.4 零件加工实例零件加工实例 第5章 数控铣床的程序编制5.1 5.1 数控铣床概述数控铣床概述 数控铣床是一类很重要的数控机床，在数控机床中所占数控铣床是一类很重要的数控机床，在数控机床中所占的比例最大，在航空航天、汽车制造、一般机械加工和模具制的比例最大，在航空航天、汽车制造、一般机械加工和模具制造业中应用非常广泛。数控铣床一般指规格较小的升降台数控造业中应用非常广泛。数控铣床一般指规格较小的升降台数控铣床，其工作台宽度多在铣床，其工作台宽度多在630mm630mm以下，规格较大的数控铣床以下，规格较大的数控铣床( (例如工作台宽度在例如工作台宽度在500mm500mm以上的以上的) )多属于床身式布局或龙门式多属于床身式布局或龙门式布局。数控铣床可进行钻孔、镗孔、攻螺纹、外形轮廓铣削、布局。数控铣床可进行钻孔、镗孔、攻螺纹、外形轮廓铣削、平面铣削、平面型腔铣削及三维复杂形面的铣削加工。加工中平面铣削、平面型腔铣削及三维复杂形面的铣削加工。加工中心、柔性加工单元是在数控铣床的基础上产生和发展的，其主心、柔性加工单元是在数控铣床的基础上产生和发展的，其主要加工也是铣削加工。要加工也是铣削加工。 第5章 数控铣床的程序编制5.1.1 数控铣床的组成数控铣床的组成1. 1. 数控铣床的组成数控铣床的组成如图如图5.15.1所示，数控铣床所示，数控铣床一般由数控系统、主传动一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统和冷系统、进给伺服系统和冷却润滑系统等几大部分组却润滑系统等几大部分组成。成。 第5章 数控铣床的程序编制5.1.2 数控铣床的分类数控铣床的分类1. 1. 按主轴布置形式分类按主轴布置形式分类: : 立式数控铣床立式数控铣床卧式数控铣床卧式数控铣床龙门式数控铣床龙门式数控铣床立、卧式数控铣床立、卧式数控铣床2. 2. 按数控系统的功能分类按数控系统的功能分类: : 经济型数控铣床经济型数控铣床全功能数控铣床全功能数控铣床高速铣削数控铣床高速铣削数控铣床 第5章 数控铣床的程序编制立立式式数数控控铣铣床床 第5章 数控铣床的程序编制卧卧式式数数控控铣铣床床 第5章 数控铣床的程序编制龙龙门门式式数数控控铣铣床床 第5章 数控铣床的程序编制立立卧卧两两用用数数控控铣铣床床 第5章 数控铣床的程序编制5.1.3 数控铣床的加工对象及特点数控铣床的加工对象及特点1. 数控铣床的特点数控铣床的特点： 高柔性；高柔性； 高适应性；高适应性； 高精度；高精度； 高效率；高效率； 半封闭式或全封闭式防护；半封闭式或全封闭式防护； 主轴无极变速且变速范围宽；主轴无极变速且变速范围宽； 手动换刀，刀具安装方便；手动换刀，刀具安装方便； 一般为三坐标联动；一般为三坐标联动；操作者的劳动强度降低。操作者的劳动强度降低。 第5章 数控铣床的程序编制如图所示齿轮箱，齿轮箱如图所示齿轮箱，齿轮箱上一般有两个具有较高位上一般有两个具有较高位置精度要求的孔，孔周有置精度要求的孔，孔周有安装端盖的螺孔。安装端盖的螺孔。传统加工步骤如下：传统加工步骤如下：(1) 划线。划底面线划线。划底面线A，划，划47JS7、 52JS7及及 (900.03)mm中心线。中心线。(2) 刨刨(或铣或铣)底面底面A。(3) 平磨平磨(或括削或括削)底面底面A。(4) 镗加工镗加工(用镗模用镗模)。铣端面，镗。铣端面，镗 52JS7、 47JS7，保持中心距，保持中心距(900.03)mm。(5) 划线划线(或用钻模或用钻模)。划。划8Ml0孔线。孔线。(6) 钻孔攻螺纹。钻攻钻孔攻螺纹。钻攻8Ml0孔。孔。数控铣床加工：只需数控铣床加工：只需把工件的基准面把工件的基准面A A加加工好，可在一次装夹工好，可在一次装夹中完成铣端面、镗中完成铣端面、镗 52JS752JS7、47JS747JS7及钻攻及钻攻8 8M10M10孔。孔。 第5章 数控铣床的程序编制2. 2. 数控铣削加工的主要对象数控铣削加工的主要对象： 平面类零件；平面类零件； 变斜角类零件；变斜角类零件； 曲面类零件；曲面类零件； 孔类零件。孔类零件。 第5章 数控铣床的程序编制平平面面类类零零件件 第5章 数控铣床的程序编制变变斜斜角角类类零零件件的的加加工工 第5章 数控铣床的程序编制曲曲面面类类零零件件的的加加工工 第5章 数控铣床的程序编制铣削加工模拟铣削加工模拟铣铣高速铣削高速铣削 第5章 数控铣床的程序编制5.2 数控铣削加工工艺处理数控铣削加工工艺处理5.2.1 5.2.1 走刀路线的确定走刀路线的确定1. 1. 钻孔加工的进给路线钻孔加工的进给路线(1)(1) 钻头沿钻头沿x x、y y方向快速移动方向快速移动 至孔的中心位置；至孔的中心位置；(2) (2) 钻头快速下刀至工件表面钻头快速下刀至工件表面 上方上方3 35mm5mm的距离；的距离；(3) (3) 钻头工作进给至指定深度；钻头工作进给至指定深度；(4) (4) 钻头快速返回初始平面；钻头快速返回初始平面；(5) (5) 若加工多个孔则要考虑若加工多个孔则要考虑x x、y y 方向的最短加工路线。方向的最短加工路线。 第5章 数控铣床的程序编制2. 铣削平面轮廓的进给路线铣削平面轮廓的进给路线1) 1) 铣削外轮廓零件铣削外轮廓零件(1)(1) 在开始切削段和结束切削段要有切入、切出的路线，在开始切削段和结束切削段要有切入、切出的路线， 以避免产生刀痕，保证被加工表面的光滑。以避免产生刀痕，保证被加工表面的光滑。(2) (2) 应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段。应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段。(3) (3) 在实际切削段，只要沿着实际轮廓编制程序段就行了；在实际切削段，只要沿着实际轮廓编制程序段就行了； 在进给方向上一般用顺铣。在进给方向上一般用顺铣。 第5章 数控铣床的程序编制2) 2) 铣削内轮廓零件铣削内轮廓零件(1)开始切削段可用圆弧切入，结束切削段可用圆弧切出，以开始切削段可用圆弧切入，结束切削段可用圆弧切出，以保证不留刀痕。若要求不高，也可用斜线切入、切出。保证不留刀痕。若要求不高，也可用斜线切入、切出。(2) 应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段。应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段。(3) 进给方向一般用顺铣，在确定路线时，要考虑刀具直径的进给方向一般用顺铣，在确定路线时，要考虑刀具直径的大小，每段轮廓的长度必须大于刀具半径和刀具半径补偿大小，每段轮廓的长度必须大于刀具半径和刀具半径补偿值之和。值之和。 第5章 数控铣床的程序编制防止刀具过切的情况防止刀具过切的情况 第5章 数控铣床的程序编制3) 3) 内、外轮廓零件内、外轮廓零件z z方向的确定方向的确定 如图所示，铣刀快速进给至如图所示，铣刀快速进给至 zz，再工作进给至切削长度，再工作进给至切削长度zz。 铣削外轮廓零件时，落刀点要铣削外轮廓零件时，落刀点要 选在工件外，距离工件一定的选在工件外，距离工件一定的 距离距离L(LL(Lr+Rr+R，r r为刀具半径，为刀具半径， R R为余量为余量) )； 铣削内轮廓零件时，落刀点选铣削内轮廓零件时，落刀点选 在有空间下刀的地方，一般在在有空间下刀的地方，一般在 内轮廓零件的中间。若没有空内轮廓零件的中间。若没有空 间的话，应先钻落刀孔。间的话，应先钻落刀孔。 第5章 数控铣床的程序编制4) 4) 型腔加工型腔加工 这类零件是要去除中间的余量，如图所示。这类零件是要去除中间的余量，如图所示。 平行切法平行切法 在在x x、y y方向从落刀点下刀后有三种情况：方向从落刀点下刀后有三种情况： 环切法环切法 混合法混合法 在在z z方向路线的确定，与加工内、外轮廓零件基本相同。方向路线的确定，与加工内、外轮廓零件基本相同。 第5章 数控铣床的程序编制3. 3. 曲面加工的进给路线曲面加工的进给路线 曲面加工的进给路线对于三坐标数控铣床来说比较简曲面加工的进给路线对于三坐标数控铣床来说比较简 单，用球头铣刀采用行切法加工。行切法是指刀具与单，用球头铣刀采用行切法加工。行切法是指刀具与 零件表面的切点轨迹是一行一行的，且行距根据加工零件表面的切点轨迹是一行一行的，且行距根据加工 精度要求来确定。若曲面比较复杂，则要用四坐标数精度要求来确定。若曲面比较复杂，则要用四坐标数 控铣床和五坐标数控铣床加工。控铣床和五坐标数控铣床加工。 第5章 数控铣床的程序编制5.2.2 5.2.2 铣削用夹具的选择铣削用夹具的选择1. 1. 夹具的基本要求夹具的基本要求: : 夹具应能保证在机床上实现定向安装，以保持零件夹具应能保证在机床上实现定向安装，以保持零件 安装方向与机床坐标系及编程坐标系方向的一致安装方向与机床坐标系及编程坐标系方向的一致 性，同时还要求能协调零件定位面与机床之间的坐性，同时还要求能协调零件定位面与机床之间的坐 标尺寸联系。标尺寸联系。 夹具要求尽可能地开敞，以保证零件在本工序中所夹具要求尽可能地开敞，以保证零件在本工序中所 要完成的待加工面充分暴露在外。要完成的待加工面充分暴露在外。 夹具要满足一定的刚性与稳定性要求。夹具要满足一定的刚性与稳定性要求。 第5章 数控铣床的程序编制2. 2. 常用夹具常用夹具 螺钉压板螺钉压板 利用利用T形槽螺栓和压板将零件固定在机床工作台上即可。形槽螺栓和压板将零件固定在机床工作台上即可。 机用虎钳机用虎钳 形状比较规则的零件铣削时常用虎钳装夹，方便灵活，适形状比较规则的零件铣削时常用虎钳装夹，方便灵活，适应性广。当加工精度要求较高，需要较大的夹紧力时，可采应性广。当加工精度要求较高，需要较大的夹紧力时，可采用较高精度的机械式或液压式虎钳。用较高精度的机械式或液压式虎钳。 虎钳在数控铣床工作台上的安装要根据加工精度要求控制虎钳在数控铣床工作台上的安装要根据加工精度要求控制钳口与钳口与X或或Y轴的平行度，零件夹紧时要注意控制零件变形和轴的平行度，零件夹紧时要注意控制零件变形和一端钳口上翘。一端钳口上翘。 铣床用卡盘铣床用卡盘 当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪自当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪自定心卡盘装夹，对于非回转零件可采用四爪单动卡盘装夹。定心卡盘装夹，对于非回转零件可采用四爪单动卡盘装夹。 第5章 数控铣床的程序编制5.2.3 切削类刀具的选择切削类刀具的选择1. 数控铣刀具的基本要求数控铣刀具的基本要求 铣刀刚性要好铣刀刚性要好 铣刀的寿命要长铣刀的寿命要长 铣刀切削刃的几何角度参数的选择和排屑性能铣刀切削刃的几何角度参数的选择和排屑性能 等也非常重要等也非常重要2. 数控铣加工刀具的选择原则数控铣加工刀具的选择原则 适用适用是要求所选择的刀具能达到加工目的，完成材料是要求所选择的刀具能达到加工目的，完成材料 的去除，并达到预定的加工精度。的去除，并达到预定的加工精度。 安全安全指的是在有效去除材料的同时，不会产生刀具的指的是在有效去除材料的同时，不会产生刀具的 碰撞，折断等。碰撞，折断等。 经济经济指的是能以最小的成本完成加工。指的是能以最小的成本完成加工。 3.铣刀类型选择铣刀类型选择1） 加工曲面类零件时，一般采用球头铣刀，粗加工用两刃，加工曲面类零件时，一般采用球头铣刀，粗加工用两刃，半精加工和精加工用四刃。半精加工和精加工用四刃。第5章 数控铣床的程序编制加工曲面类铣刀 2 2） 铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。第5章 数控铣床的程序编制加工大平面铣刀 3） 铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。第5章 数控铣床的程序编制加工台阶面铣刀 4） 铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。第5章 数控铣床的程序编制加工槽类铣刀 5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。4.铣刀结构选择铣刀结构选择 1)平装结构(刀片径向排列)第5章 数控铣床的程序编制平装结构铣刀 2)立装结构(刀片切向排列)第5章 数控铣床的程序编制立装结构铣刀 5.铣刀角度的选择铣刀角度的选择 铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角主要的是主偏角和前角 1)主偏角主偏角Kr 主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图。铣刀的主偏角主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图。铣刀的主偏角有有90、88、75、70、60、45等几种。等几种。 主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。小。 第5章 数控铣床的程序编制 第5章 数控铣床的程序编制主偏角 2)前角前角 铣刀的前角可分解为径铣刀的前角可分解为径向前角向前角f 和轴向前角和轴向前角p,径径向前角向前角f主要影响切削功主要影响切削功率；轴向前角率；轴向前角p则影响切屑则影响切屑的形成和轴向力的方向，当的形成和轴向力的方向，当p为正值时切屑即飞离加工为正值时切屑即飞离加工面。径向前角面。径向前角f和轴向前角和轴向前角p正负的判别见图正负的判别见图4.16。 常常用的前角组合形式如下：用的前角组合形式如下：第5章 数控铣床的程序编制前角 双负前角双负前角的铣刀通常均采用方形双负前角双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形或长方形)无后无后角的刀片，刀具切削刃多角的刀片，刀具切削刃多(一般为一般为8个个)，且强度高、抗冲击性，且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。易出现积屑瘤和刀具振动。凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣刀，以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刀，以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃刃(即冲击载荷大即冲击载荷大)时，在机床允许的条件下亦应优先选用双时，在机床允许的条件下亦应优先选用双负前角铣刀。负前角铣刀。第5章 数控铣床的程序编制 双正前角双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣双正前角双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。正负前角正负前角(轴向正前角、径向负前角轴向正前角、径向负前角)这种铣刀综合了这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。量铣削加工。WALTER公司的切向布齿重切削铣刀公司的切向布齿重切削铣刀F2265就就是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。第5章 数控铣床的程序编制 6.铣刀的齿数铣刀的齿数(齿距齿距) 选择选择 铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。中齿、密齿三种类型。粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。也常选用粗齿铣刀。 中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。切除率和切削稳定性。 密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工如流水线加工)中，为充分利用中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为此时多为专用非标铣刀专用非标铣刀)。第5章 数控铣床的程序编制 7.7.铣刀直径的选择铣刀直径的选择 1) 1)平面铣刀平面铣刀选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按铣刀直径可按D D1.5d1.5d（d d为主轴直径）选取。在批量生产时，为主轴直径）选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的也可按工件切削宽度的1.61.6倍选择刀具直径。倍选择刀具直径。2 2）立铣刀）立铣刀立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度削速度(60m/min)(60m/min)。3 3）槽铣刀）槽铣刀槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内其切削功率在机床允许的功率范围之内第5章 数控铣床的程序编制 8.铣刀的最大切削深度铣刀的最大切削深度不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。时的需要。9.9.刀片牌号的选择刀片牌号的选择 P P类合金类合金( (包括金属陶瓷包括金属陶瓷) )用于加工产生长切屑的金属材用于加工产生长切屑的金属材料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。其中，组号料，如钢、铸钢、可锻铸铁、不锈钢、耐热钢等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。小。第5章 数控铣床的程序编制 M M类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色类合金用于加工产生长切屑和短切屑的黑色金属或有色金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金金属，如钢、铸钢、奥氏体不锈钢、耐热钢、可锻铸铁、合金铸铁等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深铸铁等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。度，而切削速度则应越小。K K类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非类合金用于加工产生短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。其金属材料，如铸铁、铝合金、铜合金、塑料、硬胶木等。其中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速中，组号越大，则可选用越大的进给量和切削深度，而切削速度则应越小。度则应越小。 第5章 数控铣床的程序编制 第5章 数控铣床的程序编制5.2.4 切削用量的选择切削用量的选择背吃刀量背吃刀量ap: 在机床、零件和刀具刚度允许的情况下，在机床、零件和刀具刚度允许的情况下，ap可等可等 于总加工余量于总加工余量 。为了保证零件的加工精度和表面。为了保证零件的加工精度和表面 粗糙度，一般应留粗糙度，一般应留定的余量进行精加工。定的余量进行精加工。步距步距：在编程中切削宽度在编程中切削宽度L称为步距，称为步距，般切削宽度般切削宽度L与刀与刀 具有效直径具有效直径d成正比，与背吃刀量成反比。在使用平成正比，与背吃刀量成反比。在使用平 底刀进行切削时，一般底刀进行切削时，一般L的取值范围为：的取值范围为：L=(0.6 0.9)d；而使用球刀进行加工，刀具直径应扣除刀尖；而使用球刀进行加工，刀具直径应扣除刀尖 的圆角部分，即的圆角部分，即d=D2r(D为为刀具直径、刀具直径、r为刀尖圆为刀尖圆 角半径角半径)，而，而L的取值范围为：的取值范围为：L= (0.80.9) d。 第5章 数控铣床的程序编制切削速度切削速度VC：也称单齿切削量，单位为：也称单齿切削量，单位为m/min，提高，提高VC值也值也 是提高生产率的是提高生产率的个有效措施，但个有效措施，但VC与刀具寿与刀具寿 命的关系比较密切，随着命的关系比较密切，随着VC的增大，刀具寿命的增大，刀具寿命 急剧下降，故急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具寿命。的选择主要取决于刀具寿命。主轴转速主轴转速n：单位是：单位是r/min，一般根据切削速度，一般根据切削速度VC来选定。来选定。 计算公式为：计算公式为：n = VC1000/(DC) 第5章 数控铣床的程序编制进给速度进给速度V Vf f：是指机床工作台在作插补时的进给速度，：是指机床工作台在作插补时的进给速度，V Vf f的的 单位为单位为mm/minmm/min，V Vf f应根据零件的加工精度和表面应根据零件的加工精度和表面 粗糙度要求以及刀具和零件材料来选择。进给速粗糙度要求以及刀具和零件材料来选择。进给速 度可以按下式进行计算：度可以按下式进行计算：V Vf f= = nzfnzfz z 式中：式中：V Vf f为工作台进给量为工作台进给量(mm/min)(mm/min)； n n为主轴转速为主轴转速(r/min)(r/min)； z z为刀具齿数为刀具齿数( (齿齿) )； f fz z为进给量为进给量(mm/(mm/齿齿) )，由刀具供应商提供。，由刀具供应商提供。 第5章 数控铣床的程序编制5.2.5 数控铣床对刀数控铣床对刀 对刀操作就是设定刀具上某一点在零件坐标系中坐对刀操作就是设定刀具上某一点在零件坐标系中坐 标值的过程。标值的过程。 对于铣床中不同的刀具其对刀点是不同的。对于圆对于铣床中不同的刀具其对刀点是不同的。对于圆 柱形铣刀，一般是指刀刃底平面的中心；对于球头柱形铣刀，一般是指刀刃底平面的中心；对于球头 铣刀，一般是指球头的球心。铣刀，一般是指球头的球心。 对刀的过程对刀的过程就是在机床坐标系中建立工件坐标系的就是在机床坐标系中建立工件坐标系的 过程。过程。 第5章 数控铣床的程序编制1.1.用用G92G92建立零件坐标系的对刀方法建立零件坐标系的对刀方法 G92G92指令的功能是设定零件坐标系。执行指令的功能是设定零件坐标系。执行G92G92指令时，系指令时，系 统将该指令后的统将该指令后的X X、Y Y、Z Z的值设定为刀具当前位置在零的值设定为刀具当前位置在零 件坐标系中的坐标，即通过设定刀具相对零件坐标系原件坐标系中的坐标，即通过设定刀具相对零件坐标系原 点的值来确定零件坐标系的原点。点的值来确定零件坐标系的原点。2. 用用G54G59设定零件坐标系的对刀方法设定零件坐标系的对刀方法 使用和机床参考点位置相对固定的零件坐标系，分别通使用和机床参考点位置相对固定的零件坐标系，分别通 过过G54G54G59G59这这6 6个指令来选择对应的零件坐标系，并依次个指令来选择对应的零件坐标系，并依次 称它们为第称它们为第1 1零件坐标系、第零件坐标系、第2 2零件坐标系、零件坐标系、第、第6 6零零 件坐标系。这件坐标系。这6 6个零件坐标系是通过输入每个零件坐标系个零件坐标系是通过输入每个零件坐标系 的原点到机床参考点的偏移值而建立的。的原点到机床参考点的偏移值而建立的。 第5章 数控铣床的程序编制3. 3. 用对刀仪对刀用对刀仪对刀 这种方法比较简单，操作容易，而且也比较安全。考虑这种方法比较简单，操作容易，而且也比较安全。考虑 的因素主要是零件的形状和装夹的位置，以便于安装对的因素主要是零件的形状和装夹的位置，以便于安装对 刀仪。参数的输入和对刀的方法与试切法相同，不同点刀仪。参数的输入和对刀的方法与试切法相同，不同点 是静止对刀，接触是靠对刀仪的传感器。此方法精度较是静止对刀，接触是靠对刀仪的传感器。此方法精度较 高。具体操作方法请参考对刀仪使用说明。高。具体操作方法请参考对刀仪使用说明。 5.3数控铣床程序编制的基本方法数控铣床程序编制的基本方法5.3.15.3.1加工坐标系的建立加工坐标系的建立 1 1、G92 -G92 -设置加工坐标系设置加工坐标系 编程格式：编程格式：G92 XG92 X Y Y Z Z2 2、G53 -G53 -选择机床坐标系选择机床坐标系 编程格式：编程格式：G53 G90 XG53 G90 X Y Y Z Z ；3 3、G54G54、G55G55、G56G56、G57G57、G58G58、G59 G59 选择选择1 16 6号加工坐标系号加工坐标系 编程格式：编程格式：G54 G90 G00 (G01) XG54 G90 G00 (G01) X Y Y Z Z (F(F) ) ；第5章 数控铣床的程序编制 5.3.2刀具半径补偿功能刀具半径补偿功能 G40、G41、G42第5章 数控铣床的程序编制5.3.3子程序调用子程序调用 编程格式编程格式 M98 P ;式中：式中：P表示子程序调用情况。表示子程序调用情况。P后共有后共有8位数字，前四位为位数字，前四位为调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序号。号。 5.3.4坐标系旋转功能-G68、G69该指令可使编程图形按照指定旋转中心及旋转方向旋转一定的角度，G68表示开始坐标系旋转，G69用于撤消旋转功能。1、基本编程方法编程格式：编程格式：G68XYR.G69X、Y旋转中心的坐标值(可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定)。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。R-旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。第5章 数控铣床的程序编制 第5章 数控铣床的程序编制坐标系的旋转 2、坐标系旋转功能与刀具半径补偿功能的关系第5章 数控铣床的程序编制坐标旋转与刀具半径补偿 5.3.5比例及镜向功能G51为比例编程指令；G50为撤消比例编程指令。G50、G51均为模式G代码。1、各轴按相同比例编程编程格式：编程格式：G51XYZPG50式中：X、Y、Z-比例中心坐标(绝对方式)；P-比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001999.999。该指令以后的移动指令，从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。第5章 数控铣床的程序编制 第5章 数控铣床的程序编制各轴按相同比例编程 2、各轴以不同比例编程各个轴可以按不同比例来缩小或放大，当给定的比例系数为-1时，可获得镜像加工功能。编程格式：编程格式：G51XYZIJKG50式中：X、Y、Z-比例中心坐标；I、J、K-对应X、Y、Z轴的比例系数，在0.0019.999范围内。本系统设定I、J、K不能带小数点，比例为1时，应输入1000，并在程序中都应输入，不能省略。比例系数与图形的关系见图4.33。其中：b/a：X轴系数；d/c：Y轴系数；O：比例中心。第5章 数控铣床的程序编制 第5章 数控铣床的程序编制各轴以不同比例编程 3、镜像功能第5章 数控铣床的程序编制镜像功能 5.3典型零件的程序编制典型零件的程序编制第5章 数控铣床的程序编制【例例1】加工下图的平面凸轮加工下图的平面凸轮 。 1、工艺分析从图上要求看出，凸轮曲线分别由几段圆弧组成，30孔为设计基准，其余表面包括4-13H7孔均已加工。故取30孔和一个端面作为主要定位面，在联接孔13的一个孔内增加削边销，在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基准，所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上，这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。2、加工调整加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间，在G53坐标系中取X-400，Y-100。Z坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定，如选用20的立铣刀，零件上端面为Z向坐标零点，该点在G53坐标系中的位置为Z-80处，将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。第5章 数控铣床的程序编制 3数学处理4、编写加工程序凸轮加工的程序及程序说明如下：N10G54X0Y0Z40/进入加工坐标系N20G90G00G17X-738Y20/由起刀点到加工开始点N30G00Z0/下刀至零件上表面N40G01Z-16F200/下刀至零件下表面以下1mmN50G42G01X-638Y10F80H01/开始刀具半径补偿N60G01X-638Y0/切入零件至A点N70G03X-996Y-6302R638/切削ABN80G02X-557Y-6376R175/切削BC第5章 数控铣床的程序编制 N90G03X6399Y-028R64/切削CDN100G03X6372Y003R03/切削DEN110G02X4479Y196R21/切削EFN120G03X1479Y5918R46/切削FGN130G03X-5526Y2505R61/切削GHN140G02X-6302Y997R175/切削HIN150G03X-6380Y0R638/切削IAN160G01X-6380Y-10/切削零件N170G01G40X-738Y-20/取消刀具补偿N180G00Z40/Z向抬刀N190G00X0Y0M02/返回加工坐标系原点，结束第5章 数控铣床的程序编制 第5章 数控铣床的程序编制【例例2 2】 盖板零件的数控加工盖板零件的数控加工 本加工实例为某盖板零件，如下图所示。预加工盖板外本加工实例为某盖板零件，如下图所示。预加工盖板外轮廓，毛坯材料为铝板，尺寸如下图所示。轮廓，毛坯材料为铝板，尺寸如下图所示。 第5章 数控铣床的程序编制盖板毛坯盖板毛坯 第5章 数控铣床的程序编制1) 1) 工艺分析工艺分析(1) (1) 分析盖板零件图可知，分析盖板零件图可知，40mm40mm的孔是设计基准，因此考虑以的孔是设计基准，因此考虑以 40mm40mm的孔和的孔和Q Q面找正定位，夹紧力加在面找正定位，夹紧力加在P P面上。面上。(2) (2) 根据毛坯板料较薄，尺寸精度要求不高等特点，拟采用粗、根据毛坯板料较薄，尺寸精度要求不高等特点，拟采用粗、精两刀完成零件的轮廓加工。粗加工直接在毛坯件上按照计算出精两刀完成零件的轮廓加工。粗加工直接在毛坯件上按照计算出的基点走刀，并利用数控系统的刀具半径补偿功能将精加工余量的基点走刀，并利用数控系统的刀具半径补偿功能将精加工余量留出。精加工余量留出。精加工余量0.2mm0.2mm。(3) 由于毛坯材料为铝板，不宜采用硬质合金刀具，选择由于毛坯材料为铝板，不宜采用硬质合金刀具，选择12mm普通高速钢立铣刀进行加工。为了避免停车换刀，考虑粗、精加普通高速钢立铣刀进行加工。为了避免停车换刀，考虑粗、精加工采用同一把刀具。工采用同一把刀具。(4) 安全面高度为安全面高度为10mm。 第5章 数控铣床的程序编制2 2) ) 基点坐标计算基点坐标计算如图如图5.405.40所示，零件轮廓线由三段圆弧和五段直线连接而成。所示，零件轮廓线由三段圆弧和五段直线连接而成。由图可见，基点坐标计算比较简单。选择由图可见，基点坐标计算比较简单。选择A A为原点，建立零为原点，建立零件坐标系，并在此坐标系内计算各基点的坐标。件坐标系，并在此坐标系内计算各基点的坐标。3) 3) 加工路线的确定加工路线的确定为了得到比较光滑的零件轮廓，同时使编程简单，考虑粗加为了得到比较光滑的零件轮廓，同时使编程简单，考虑粗加工 和 精 加 工 均 采 用 顺 铣 方 法 规 划 走 刀 路 线 ， 即 按工 和 精 加 工 均 采 用 顺 铣 方 法 规 划 走 刀 路 线 ， 即 按ABCDEFGHAABCDEFGHA切削。切削。 第5章 数控铣床的程序编制4) 4) 数控程序的编制数控程序的编制O0014O0014G92 X0 Y0 G92 X0 Y0 Z0Z0T01 T01 M06M06G00 G00 Z10Z10 刀具到达安全高度刀具到达安全高度S1000 S1000 M03M03G00 X-10G00 X-10 刀具到达起刀点刀具到达起刀点Z-12Z-12落刀落刀G41 G01 X0 Y0 D01 F100G41 G01 X0 Y0 D01 F100粗加工刀具半径补偿粗加工刀具半径补偿M98 P1002M98 P1002调用子程序，粗加工调用子程序，粗加工G40 G00 X-10G40 G00 X-10刀具回起刀点刀具回起刀点G41 G01 X0 Y0 D02 F80G41 G01 X0 Y0 D02 F80精加工刀具半径补偿精加工刀具半径补偿M98 P1002;调用子程序，精加工调用子程序，精加工G40 X-10.;刀具回起刀点刀具回起刀点 第5章 数控铣床的程序编制G00 Z10刀具到达安全高度刀具到达安全高度M05M30O1002G01 Y20ABX10 BCG03 X25 Y35 R15 CDG02 X75 Y35 R25DEG03 X90 Y20 R15EFG01 X100 FGY0GHX0HAM99子程序结束子程序结束第5章 数控铣床的程序编制思考题思考题用直径为8mm的立铣刀，加工如下图所示零件的槽，槽深为8mm，要求每次切深不超过4mm。A（-33，-9）B（-33，16）C（-21，28）D（12，28）E（37，3）F（37，-30）G（25，-42）H（15.68，-42）I（4.404，-34.104）J（2.872，-29.896）K（-8.405，-22）L（-20，-22）第5章 数控铣床的程序编制(1)工艺分析工艺分析将刀心运动轨ABCDEFGHIJKLA编写成子程序，设每次切削深度4mm，主程序两次调用该子程序完成槽的切削加工，槽的切削深度用相对坐标表示其增量，设零件上表面的对称中心为工件坐标系的原点。(2)加工程序加工程序O1000N01G90G92X0Y0Z100N02G00X-33Y-9Z2S800M03N03G01Z0F100N04M98P1010L2N05G90G00Z100N06X0Y0M05N07M30第5章 数控铣床的程序编制O1010子程序号N10G91G01Z-4增量值输入，Z向切深4mmN20G90X-33Y16绝对值输入，直线插补至B点N30G02X-21Y28R12圆弧插补至C点N40G01X12直线插补至D点N50G02X37Y3R25圆弧插补至E点N60G01Y-30直线插补至F点N70G02X25Y-42R12圆弧插补至G点N80G01X15.68直线插补至H点N90G02X4.404Y-34.104R12圆弧插补至I点N100G01X2.872Y-29.896直线插补至J点N110G03X-8.405Y-22R8圆弧插补至K点N120G01X-20直线插补至L点N130G02X-33Y-9R13圆弧插补至A点N140M99子程序结束并返回主程序思考题思考题 第5章 数控铣床的程序编制编制下图所示零件的精加工程序，外围尺寸为编制下图所示零件的精加工程序，外围尺寸为80X80mm，切削，切削深度为深度为1mm。%0001 %0002N10 G92X0Y0Z50 N100 G41G01X20Y-5D02F100 G90G17M03S600 X0 G00Z-1 G02X40I10 M98P0002 X30I-5 G68X0Y0P90 G03 X20I-5M98P0002G00Y-6G68X0Y0P180G40X0Y0M98P0002M99G68X0Y0P270M98P0002G00Z50G69M05M02第5章 数控铣床的程序编制