XXXX数控铣实训课件

数控铣削加工编程桂林电子科技大学工程训练中心2011.02数控铣加工编程数控技术的发展数控铣床概述数控铣加工编程基础一.数控技术的发展1.数控铣床的慨念2.数控铣床的产生3.数控技术发展的几个主要阶段4.数控技术发展趋势运行高速化加工高精化控制智能化功能复合化交互网络化数控铣床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一种现代化机床，即CNC机床（ComputerNumericalControl）。2.1.1数控铣床加工的对象2.1数控铣床的特点数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽及各种箱体类零件。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。2.1.2数控铣床加工的特点1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具、壳体类零件等。2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工零件。4、加工精度高、加工质量稳定可靠。5、生产自动化程度高。6、生产效率高。7、属于断续切削方式，对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。二.数控铣床概述二.数控铣床概述2.2数控机床的分类Height：3500mmweight：3000kgWorktable:500×500mmworkspace：φ500Angle：30°VAMT1Y–thefirstparallelkinematicprototypemachinetoolinChina.Itwasshowedat4thChinaMachineToolExhibitionin1998并联机构机床（虚拟轴机床、6条腿数控机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。2.3典型数控系统简介2.3.1FANUC公司的主要数控系统二.数控铣床概述1．高可靠性的powerMate0系列2．普及型CNC0-D系列4．高性/价比的0i系列5．具有网络功能CNC16i/18i/21i系列6.个性化CNC16/18/160/180系列3．全功能型的0-C系列2.3典型数控系统简介2.3.2SIEMENS公司的主要数控系统1．SINUMERIK802S/C2．SINUMERIK802D4．SINUMERIK840D3．SINUMERIK810D二.数控铣床概述2.3典型数控系统简介2.3.3FAGOR公司的数控系统1．CNC80702．8055系列数控系统4．8040/8055-i/8055TCO/MCO系列5．8040/8055-i/8055TC/MC系列6．8025/8035系列3．8040/8055-i标准系列二.数控铣床概述2.3典型数控系统简介2.3.4华中数控系统2.3.5北京航天数控二.数控铣床概述三.数控加工编程基础3.1数控铣编程时应注意的问题＊了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的。＊熟悉零件的加工工艺。＊合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。＊程序零点的选择要使数据计算的简单。＊合理拟定刀具的走刀路线。刀具切入和切出方式3.2数控程序编制的方法数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。（1）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。三.数控加工编程基础（2）计算机自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。分析零件图样和制定工艺方案数学处理编写程序程序校验修改三.数控加工编程基础3.3数控铣床坐标系3.3.1机床坐标系的命名原则（1）机床相对运动的规定：工件静止，刀具运动。3.3数控机床坐标系3.3.2机床坐标系的规定机床的直线运动用右手笛卡尔直角坐标系决定。围绕x、y、z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右螺旋法则判定。三.数控加工编程基础图1右手笛卡尔坐标系3.3数控机床坐标系3.3.3坐标轴方向的确定（Ⅰ）Z坐标：平行于主轴轴线，刀具离开工件的方向为正向。（Ⅱ）X坐标：刀具做旋转运动，分为两种情况：a.Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方。b.Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右。（Ⅲ）Y坐标:根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。3.2.4机床坐标原点机床原点又称为机械原点，它是机床坐标的原点。该点是机床上的一个固定的点，其位置是由机床设计和制造单位确定的，通常不允许用户改变。机床原点是工件坐标系、编程坐标系的基准点。三.数控加工编程基础3.3数控机床坐标系3.3.4加工坐标系（1）加工坐标系的确定加工坐标系：以确定的加工原点为基准建立的坐标系。加工原点（程序原点）：零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。（2）加工坐标系的设定方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点。方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。（3）选择工件坐标系的原点的一般原则是：1).尽量选在工件图样的基准上，便于计算，减少错误，以利于编程。2)尽量选在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。3).要便于测量和检验。4).对于对称的工件，最好选在工件的对称中心上。5).对于一般零件，选在工件外轮廓的某一角上。6)．Z轴方向的原点，一般设在工件表面。三.数控加工编程基础3.4数控铣程序格式(FANUCSeriesoi-MD)三.数控加工编程基础1.数控编程定义:根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件。2.数控程序一般格式（1）程序开始符、结束符（2）程序名（3）程序主体（4）程序结束指令O2001N10G54G91G00X30.Y45.S800M03.;N20G01X54.Y58.F150;…N110M98P21001;…N200M30;N210%O1001N10G41G00X10Y15;N20G01X35Y45;…N100M99;主程序子程序程序结束指令程序名程序主体程序结束符3.4数控铣程序段格式三.数控加工编程基础零件加工程序是由程序段组成的，一个程序段表示一个完整的加工工步和动作，每个程序段又由若干个数据字组成，每个字是控制系统的具体指令，它是由表示地址的英文字母、特殊文字和数字集合而成。3.举例：N30G01X88.1Y30.2F500S3000D02M08；顺序号字N：其后紧跟1～4位后续数字，对程序的校对和检索修改准备功能字G：建立机床或控制系统工作方式尺寸字：确定机床上刀具运动终点的坐标位置。进给功能字F：指定切削的进给速度。主轴转速功能字S：指定主轴转速。刀具功能字D：指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字M：指定数控机床辅助装置的开关动作。3.5常用编程G指令三.数控加工编程基础两个定义：模态代码：一经在一个程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出现同组的另一代码时才失效。非模态代码：只有在一个程序段中书写了该代码才有效。1.绝对尺寸指令G90:指定尺寸值为绝对尺寸绝对尺寸：机床运动部件的坐标尺寸值相对于坐标原点给出。G90G01X30Y37；3.5常用编程G指令三.数控加工编程基础2.增量尺寸指令G91：指定尺寸值为增量尺寸增量尺寸：机床运动部件的坐标尺寸值相对于前一位置给出。G91G01X20Y25；3.5常用编程G指令三.数控加工编程基础3.工件坐标系预置寄存指令G92：按照程序规定的尺寸字值，通过当前刀具所在位置来设定加工坐标系的原点，这一指令不产生机床运动。例：G92X20Y10Z10其确立的加工原点在距离刀具起始点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上如图3所示G92设置加工坐标系编程格式：G92X～Y～Z～（X、Y、Z的值为刀位点在工件坐标系中的初始位置.）三.数控铣床编程基础4.快速点定位指令G00（空走刀指令）编程格式：（X、Y、Z的值：快速点定位的终点坐标值）G00为快速定位指令，刀具以点位控制方式从刀具所在位置以各轴设定的最高允许速度移动到指定位置，属于模态指令。程序段格式为：G00X～Y～Z～，XYZ为目标点坐标。例：从A点到B点快速移动的程序段为：G90G00X20Y30；同时移动到达终点单向移动到达终点3.5常用编程G指令指令F对G00程序段是否有效？三.数控铣床编程基础5.直线插补指令G01作用：产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。插补定义：以脉冲当量为单位进行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相连成轨迹。3.5常用编程G指令直线插补和圆弧插补b圆弧插补a直线插补(b)(a)三.数控加工编程基础5.直线插补指令G01作用：产生按指定进给速度F实现的空间直线运动。程序格式：G01X～Y～Z～F～其中：X、Y、Z的值是直线插补的终点坐标值。例：实现左图中所示轮廓的直线插补运动。增量方式编程：N10G91G00X10.Y6.S100M03；N20G01X16.Y20.F100；N30X-24.Y-12.；N40X8.Y-8.；N50G00X-10.Y-6.;N60M30；3.5常用编程G指令6圆弧插补指令G02为按指定进给速度的顺时针圆弧插补。G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。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G02，逆时针方向G03，如下图所示。三.数控加工编程基础3.5常用编程G指令三.数控加工编程基础6.圆弧插补指令3.5常用编程G指令程序格式：(1)G02/03X～Y～(Z～)R～F～(2)G02/03X～Y～(Z～)I～J～(K～)F～其中：1）X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；2）R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角≤180o时，R值为正，当圆弧的圆心角＞1800时，R值为负。3）I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与G90,G91无关；三.数控加工编程基础6.圆弧插补指令G02/033.5常用编程G指令例、实现左图中箭头所示的圆弧插补运动。(1)R编程方式N10G91G02X30.Y0.R15.S100F200M03；N20G03X20.Y20.R20.；N30M30；(2)圆心增量编程方式N10G91G02X30.Y0.I15.J0S100F200M03；N20G03X20.Y20.I0J20.；N30M30；整圆能否用R编程？7刀具半径补偿指令:G41.G42.G40在零件轮廓铣削加工时，由于刀具半径尺寸影响，刀具的中心轨迹与零件轮廓往往不一致。为了避免计算刀具中心轨迹，直接按零件图样上的轮廓尺寸编程，数控系统提供了刀具半径补偿功能，见下图。三.数控加工编程基础(1)、编程格式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。G40为补偿撤消指令。程序格式:G00/G01G41/G42X～Y～H～//建立补偿程序段……//轮廓切削程序段G00/G01G40X～Y～//补偿撤消程序段三.数控加工编程基础三．数控加工编程基础7.刀具半径补偿G40，G41，G42按增量方式编程：O0001N10G54G91G00G41X20.0.Y10.0.D01S800M03；建立刀补（刀补号为01）N15G01Z-9.F200；N20Y40.0.;N30X30.0.；N40Y-30.0.；N50X-40.0.；N60Z9.;N70G00G40X-10.0.Y-20.0.;解除刀补N80M30；程序结束N90%例：加工下图所示的零件，工件材料为A3钢，,工件坐标系原点（X，Y）如图所示，Z向刀距离工件上表面5mm处,工件切削深度为4mm，采用φ10mm立铣刀，主轴转速S=800r/min,进给速度f=300mm/min.按要求完成该零件程序编制。例三．数控铣床编程基础8.刀具半径补偿G40