数控铣床编程教案

长春汽车工业高等专科学校第三章数控铣床编程第一节数控铣床编程基础一、数控铣床编程的特点数控铣床主要采用铣削方式切除工件表面的加工余量，获得零件所需尺寸、形状和表面粗糙度。加工工件时，通常为刀具旋转而工件相对于刀具作X、Y、Z轴移动。长春汽车工业高等专科学校立卧两用卧式立式种类长春汽车工业高等专科学校主要用于零件内、外轮廓及平面或曲面的铣削、孔的钻削或铣削、增加数控分度头后还可加工圆柱表面上的曲线沟槽。数控铣床编程特点如下：1.数控铣削加工多为曲线、曲面，必须根据曲面的类型特点确定刀具类型及进给路线。2.在设置工件坐标系时要正确选择程序原点的位置。3.用立铣刀侧刃对零件内外轮廓表面加工时，常使用刀具半径补偿功能。长春汽车工业高等专科学校4.轮廓加工时，应处理好刀具沿工件轮廓的切向切入与切向切出以及顺铣还是逆铣加工；槽铣削时通常使用键槽铣刀并安排斜线下刀或螺旋线下刀。6.应充分利用各种孔加工的固定循环功能，子程序及宏程序功能，几何图形的镜像、旋转及缩放编程功能，以提高编程效率。5.为避免刀具在下刀时与工件或夹具发生干涉或碰撞，应处理好安全高度与进给高度的Z轴位置。长春汽车工业高等专科学校二、机床坐标系统（一）机床坐标系与机床原点机床坐标系是机床的基本坐标系，其原点称为机床原点或机床零点。是机床制造厂商设置在机床上的一个物理位置。其作用：使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。长春汽车工业高等专科学校右手笛卡尔直角坐标系，包括X、Y、Z三个坐标轴。标准规定，与主轴轴线平行的方向为Z坐标轴，刀具远离工件的方向为Z轴正方向。对于立式铣床，操作者面对机床主轴向立柱看时，X轴正向朝右，Y轴正向指向立柱。X向和Y向的确定长春汽车工业高等专科学校对于卧式铣床，操作者站在机床立柱一侧，从主轴向工件方向看时，X轴正向朝右，Y轴正向朝上。长春汽车工业高等专科学校（二）工件坐标系与程序原点工件坐标系是编程员在编程时建立在图样上的坐标系，工件坐标系的原点称为工件原点或程序原点。其作用是：确定零件几何形体上各要素的位置关系，并可使数控机床按工件坐标系的位置要求控制刀具运动。长春汽车工业高等专科学校一般在确定程序原点位置时应注意：1.当零件采用直线找正法在机床上安装加工时，程序原点应选在零件图样的设计基准上；当采用专用夹具装夹零件加工时，程序原点要选在工件的定位基准或夹具的适当位置上。2.程序原点应尽量选择零件上加工精度要求较高的表面。3.对于对称零件，程序原点应设在对称中心上。4.对于较复杂的零件，需采用多工序加工，为便于基准统一，程序原点设在工件外轮廓的某一角点。5.Z轴方向上的程序原点，一般设在工件上表面；当零件上的最高表面不是平面时可按便于坐标计算或基准重合原则设置程序原点。长春汽车工业高等专科学校工件在机床上安装时，应使工件坐标系与机床坐标系的坐标轴方向协调一致，但工件原点在机床上的位置主要考虑工作台行程区间范围内是否可完成程序要求的所有加工内容。如图：工件坐标系机床坐标系原点一般位于机床正向回零时的参考点位置。长春汽车工业高等专科学校三、被加工零件的工艺分析在编写程序之前，首先要对零件进行工艺分析，安排加工顺序，选择刀具及确定切削用量，还要确定每把刀具的进给路线及走到次数，加工中是否需要切血液等。将上述内容以机械加工工艺过程卡片和刀具卡片的形式记录下来，作为编写程序的依据。作为编程人员，不但要了解数控机床、数控系统的功能，数控程序的指令格式，而且还要掌握零件加工的工艺知识，否则，编制出来的程序就不一定符合零件加工的工艺要求，不一定能正确合理地加工出我们所要求的零件。长春汽车工业高等专科学校（一）加工工序的划分数控铣床加工对象：立式：平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件、模具的内、外型腔等。卧式：箱体、泵体、壳体等。在数控铣加工零件，一般工序比较集中，工件只需一次装夹即可完成全部或大部分工序的加工。通常把粗加工，特别是零件的基准面、定位面的加工先安排在普通机床上完成，在数控铣上只安排半精加工和精加工或普通机床难以完成的加工部分。长春汽车工业高等专科学校加工工序划分方法：1.刀具集中分序法按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完成所有可以加工的部位后再换刀。特点：缩短辅助时间，减少不必要的定位误差。2.粗、精加工分序法根据零件的形状、尺寸精度等因素，将粗加工与精加工分开，即先进行粗加工，再半精加工，最后进行精加工。长春汽车工业高等专科学校3.按加工部位分序法先加工平面、定位面，再加工孔；先加工几何形状简单的部位，再加工几何形状复杂的部位；先加工精度比较低的部位，再加工精度比较高的部位。一般情况下，在数控铣上装夹零件时，应尽量采用组合夹具。其目的是减少辅助作业时间。（二）进给路线的确定进给路线指刀具中心运动的轨迹和方向。合理选择进给路线，可提高切削效率，提高零件的表面精度。长春汽车工业高等专科学校确定进给路线要考虑的因素：1.尽量减少进、退刀时间和其它辅助时间；2.铣削零件轮廓时，尽量采用顺铣方式；3.进、退刀位置应选在不太重要的位置，并使刀具沿零件的切线方向切入和切出，以免产生刀痕；4.铣削平面时应在工件外部下刀；铣槽时应先打好工艺孔并使刀具从孔位置下刀，也可安排斜线下刀或螺旋线下刀。长春汽车工业高等专科学校（三）切削用量的选择数控铣切削用量主要包括：主轴转速n（r/min）、背吃刀量ap（mm）和进给速度vf（mm/min）。合理选择切削用量的原则：粗加工：一般以提高生产率为主，同时考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工：应在保证加工质量前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。长春汽车工业高等专科学校切血液切削方法机床的刚度刀具材料工件材料影响切削用量的因素具体切削用量的数值应根据机床说明书，《金属切削手册》等有关资料并根据实际经验确定。长春汽车工业高等专科学校复习提问1.铣床编程特点是什么？2.机床原点的作用是什么？3.工件坐标系的原点？长春汽车工业高等专科学校4.数控铣床坐标轴是怎样确定的？(1)不论机床的具体结构，一律看作是刀具运动，工件静止。(2)机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定Y轴。(3)增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向长春汽车工业高等专科学校长春汽车工业高等专科学校第二节常用功能的编程方法常用功能主要包括：准备功能和辅助功能，主轴功能、进给功能及刀具功能。主要以XK5032C型立式数控铣为例，此机床采用FANUC_0MC系统。一、常用辅助功能和其它功能（一）常用辅助功能长春汽车工业高等专科学校长春汽车工业高等专科学校辅助功能又称为M功能或M指令，主要是指控制机床“开—关”功能的一类指令。执行该类指令可以完成机床在加工操作时的辅助动作或控制状态。当M指令与机床移动指令写在同一个程序段时，机床在执行M指令时有如下规定：1.与移动指令同时执行的m指令称为前指令码；2.直到移动指令执行完成后再执行的M指令称为后指令码。G01X20Y20M08F0.2G00X100Y150M30长春汽车工业高等专科学校长春汽车工业高等专科学校代码意义格式M00停止程序运行M01选择性停止M02结束程序运行3辅助功能地址“M”和两位数字组成的字表示辅助功能，也称之为M功能。长春汽车工业高等专科学校M03主轴正向转动开始M04主轴反向转动开始M05主轴停止转动M06换刀指令M06T--M08冷却液开启M09冷却液关闭M30结束程序运行且返回程序开头M98子程序调用M98Pxxnnnn调用程序号为Onnnn的程序xx次。M99子程序结束子程序格式：Onnnn………M99长春汽车工业高等专科学校说明M指令可以单独占用一个程序段，在该程序段执行后再执行下一个程序段；也可以与其它指令写在同一个程序段中，程序在执行时按前指令码或后指令码执行。本系统规定：在同一个程序段中只能写入一个M指令。如写入两个或两个以上的M指令时，则最后写入的一个M指令有效。数控铣床常用M指令如M00～M05、M07～M09、M13、M14等与标准规定一致，其余常用指令如表所示。长春汽车工业高等专科学校XK5032C数控铣其它常用辅助功能表M代码功能前、后指令码M代码功能前、后指令码M17主轴停、切削液停后M24Y镜像撤消前M20X镜像前M25第4轴镜像撤消前M21Y镜像前M30程序结束后M22第4轴镜像前M98子程序调用后M23X镜像撤消前M99子程序结束后长春汽车工业高等专科学校小结：M指令功能1、M00、MO1指令的区别？2.M02、M03、M04的功能长春汽车工业高等专科学校复习提问1、M00、MO1指令的区别？2.M02、M03、M04的功能？3数控铣床编程的特点是什么？长春汽车工业高等专科学校工件原点设计的原则是什么？①工件零点应选在零件图的设计基准上②工件零点应尽量选在精度较高的表面③对于几何元素对称的零件，工件零点应设在对称中心上④对于一般零件，工件零点设在工件外轮廓的某一个角上⑤Z轴方向上的零点一般设在工件的上表面或下表面。长春汽车工业高等专科学校（二）其它功能指令1.进给功能指令（F功能）进给功能指令又称F功能，数控铣床中用来指定刀具进给速度。它由地址码F及后面的数字组成。F值的指定方法有多种，本系统采用直接指定法。即地址F后面直接给出的是进给速度值，单位为mm/min。指令的进给速度上限值由参数设定，若程序中编写的进给速度超出限制范围，实际进给速度为上限值。进给速度的指令格式：G94F_；长春汽车工业高等专科学校2.主轴功能指令（S功能）主轴功能又叫主轴转速功能或S功能，用它来设置主轴的转速。主轴功能由地址码S及后面的数字组成，单位为r/min。目前常用的指定方法也是直接指定法。如S1000表示主轴转速为1000r/min。编程时除了用S功能指定主轴转速外，还要用M功能指定主轴转向，即用M03指定主轴正转或用M04指定主轴反转。F功能和S功能均为模态代码，并可通过机床操作面板上的进给倍率或主轴倍率开关进行修调，使实际加工时的进给速度值或主轴转速值为程序指定值的某一倍率。长春汽车工业高等专科学校二、常用准备功能（一）与坐标系有关的指令1.绝对编程与增量编程指令（G90、G91）（1）绝对坐标编程指令G90绝对坐标编程指令可使程序中坐标尺寸值为绝对坐标值，即表示刀具位置的坐标值是相对于程序原点得到的，如图：o30304030A（起始点）XB（目标点）Yo303030从A点直线插补到B点，用G90编程时的程序段为：G90G01X30.0Y60.0F100;长春汽车工业高等专科学校（2）增量坐标编程指令G91增量坐标编程指令可使程序中坐标尺寸值为相对坐标值，即表示刀具位置是运动轨迹坐标值是相对于起始点计算得到的，如图：o30304030A（起始点）XB（目标点）Yo303030从A点直线插补到B点，用G91编程时的程序段为：G91G01X-40.0Y30.0F100;长春汽车工业高等专科学校实际编程时可根据零件的尺寸标注是按基准标注还是按串联标注确定选用G90还是G91。如图：选择G90选择G91长春汽车工业高等专科学校2.坐标系设定指令G92当用绝对坐标编程时，必须先用G92设定一个工件坐标系。用来确定刀具起刀点在工件坐标系中的坐标位置。程序在执行G92坐标系设定指令时，可将刀具起刀点的位置输入至数控系统的存储器内，从而在机床上建立起工件坐标系。其指令格式如下：G92X__Y__Z__；X__Y__Z__为刀具起刀点的位置。长春汽车工业高等专科学校在执行G92指令之前应确认刀具起刀点已处于该位置。零件在加工前，操作者需要通过测量、对刀等手段将刀具起刀点调整到起始点的位置。如图：G92X0Y0Z50.0;工件坐标系设在G92X50.0Y40.0Z50.0；工件坐标系设在注意：在程序结束之前一定要使刀具返回到起始点位置，以便于程序继续加工。长春汽车工业高等专科学校执行G92时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动。但在CRP显示器上绝对坐标的坐标值却发生了变化。利用G92可以实现多程序原点编程。如图：程序如下定