第4章(精简)数控铣床及加工中心的程序编制

第4章数控铣床及加工中心的程序编制4.1概述1．数控镗铣床和加工中心(MC，MachineCenter)区别主要在于数控镗铣床没有自动刀具交换装置(ATC,AutomaticToosChanger)及刀具库。2．数控铣床与加工中心工艺特点P.102加工中心是一种功能较全的数控机床，它集铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹和切螺纹于一身。出现的新问题：如，刀具应具有更高的强度、硬度和耐磨性和良好的刚性；易造成切屑堆积，会缠绕在工件或刀具上，影响加工顺利进行，需要采取断屑措施和及时清理切屑；加工中心机床价格高，一次性投资大，机床的加工台时费用高，零件的加工成本高。3．数控铣床与加工中心分类及主要加工对象4.2数控铣床及加工中心工艺处理数控铣削需要考虑机床的运动过程、工件的加工工艺过程、刀具的选择、切削用量的选择、走刀路线等多方面的工艺问题。1．数控刀具的选择车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等2.加工路线的确定P.117确定走刀路线的一般原则是：2（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。（2）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。（3）方便数值计算，减少编程工作量。（4）尽量减少程序段数。孔和内螺纹加工p.119孔加工的方法比较多，有钻削、扩削、铰削、铣削和镗削等。对于直径大于φ30mm的已铸出或锻出的毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗→半精镗→孔口倒角→精镗的加工方案，孔径较大的可采用立铣刀粗铣—精铣加工方案。孔内的退刀槽可用锯片铣刀在孔半精镗之后、精镗之前铣削完成，也可用镗刀进行单刀镗削，但单刀镗削效率较低。对于直径小于φ30mm无底孔的孔加工，通常采用锪平端面→打中心孔→钻→扩→孔口倒角→铰加工方案，对有同轴度要求的小孔，需采用锪平端面→打中心孔→钻→半精镗→孔口倒角→精镗（或铰）加工方案。为提高孔的位置精度，在钻孔工步前需安排打中心孔工步。孔口倒角一般安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔内产生毛刺。内螺纹的加工根据孔径的大小，一般情况下，M6～M20之间的螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工。M20以上的内螺纹，可采用铣削（或镗削）加工。另外，还可铣外螺纹。3.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。具体的选择原则与普通铣削相同。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大，这在实际加工中往往是很难掌握的，必须要有丰富的实践经验才能够掌握好切削用量的选择。因此，在编程时只能根据一般情况，根据加工条件大致选择切削用量。在实际加工中，根据具体加工情况进行调整。34.3数控铣床及加工中心编程指令4．3．1轮廓指令1．G002．G01有F单位：mm/min3．G02&G03P.55G02XYRFG02XYIJFX、Y—表示圆弧终点坐标。I、J—表示圆心相对于圆弧起点坐标在X、Y轴上的坐标增量I=圆心X—起点XJ=圆心Y—起点YM指令M01M02M03、M04、M05M06M07、M08、M09M30举例1）如图所示，已知材料为45＃钢，毛坯50×50×14，编写铣上表面的加工程序。42）铣不等边五边形槽。键槽刀3）铣工件上的“S”字，深3mm。T01M06G54G90S1000M03M08G00X40Y35G43H01G00Z10G01Z-3F805G03X35Y40I-5J0F100G91G01X-20Y0G03X-5Y-5I0J-5G01X0Y-5G03X5Y-5I5J0G01X20Y0G02X5Y-5I0J-5G01X0Y-5G02X-5Y-5I-5J0G01X-20Y0G02X-5Y5I0J5G01Z13F200G00Z153M09M05M304．G04（同车削）5．G41、G42＆G40命令格式G01/G00G41/G42/G40D左、右补偿的判断:刀具方向半径补偿的三步,切线进入和切出应用左、右补偿与顺、逆铣的关系G41选择在刀具左侧进行补偿，即沿刀具运动轨迹看去，刀具中心在零件轮廓的左侧。铣削时对于工件产生顺铣效果，故常用于精铣。G42选择在刀具右侧进行补偿，亦沿刀具运动轨迹看去，刀具中心在零件轮廓的右侧。铣削时对于工件产生逆铣效果，故常用于粗铣。刀具半径补偿的过程分为三步：建立刀补、执行刀补、取消刀补G40必须和G41或G42成对使用。在建立刀补与取消刀补的过程中，必须注意刀具与工件之间的相互位置，避免撞刀。刀具半径补偿的应用：1）编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在磨损、重磨或更换后直径会发生6变化，但不必修改程序，只需改变半径补偿参数。2）刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径补偿值获得所需要的尺寸精度。解释顺铣和逆铣的区别6．G43、G44＆G49p.125其中：G43表示长度正补偿，G44表示长度负补偿；Z指令Z轴移动坐标值；H指令长度补偿号。注意：⑴G43、G44是续效代码，如欲取消刀补，可以用G49、H00、G28、M30和RESET键，这里H00的偏置量固定为0。⑵建立长度补偿时，必须伴随着运动，且只能有Z轴方向的运动，若有其它轴运动机床会报警。长度补偿量的确定（1）事先通过对刀仪测量出刀具长度（图中的H01和H02），作为刀具长度补偿值（该值为正），输入到对应的刀具补偿参数中。（2）先将工件坐标系（G54~G59）中的Z值偏置值设定为零，即Z向的工件原点与机床原点重合，通过机内对刀测量出刀具Z轴返回机床原点时刀位点相对工件基准面的距离，作为刀具长度补偿值。（3）先将其中一把刀具作为基准刀，其长度补偿值为零，其它刀具的长度补偿值为与基准刀的长度差值（可通过对刀仪测量）。此时应先通过机内对刀法测量出基准刀在Z轴返回机床原点时刀位点相对于工件基准面的距离，并输入到工件坐标系中的Z值的偏置参数中。7．G90&G918．G17、G18、G199．子程序调用M98P_L_子程序返回M99710．G92：坐标系设定指令，确定起刀点在坐标系中的位置。11．基准点的定义和返回返回参考点检查G27指令格式：G27X(U)_Z(W)_式中：X、Z—是机床参考点在工件坐标系中的绝对坐标；U、W—是机床参考点相对于刀具目前所在的位置增量坐标。说明：（1）该指令用于检查刀具是否能够正确返回到参考点。执行G27指令的前提是机床在通电后刀具返回过一次参考点（手动返回或自动返回）。（2）使用该指令前，如果先前用G41或G42指令建立了刀具半径补偿，必须用G40指令取消刀具半径补偿，方可使用G27指令。自动返回参考点G28指令格式：G28X(U)_Z(W)_式中:X、Z—是指刀具经过中间点的绝对坐标；U、W—是指刀具经过的中间点相对于起点的增量坐标。说明：执行该指令时，刀具先快速移动到指令指定的中间点位置，然后自动返回到参考点，到达参考点后，相应坐标方向的指示灯亮。车床：G28X40，Z50表示刀具快速从当前点，经过中间点（40，50），移动到参考点。铣床：G91G28Z0刀具快速从当前点移动到Z方向参考点G28X0Y0刀具快速从当前点移动到X,Y方向参考点从参考点返回G29指令格式：G29X_Z_式中：X、Z—是返回点的坐标值；说明：该指令使刀具由参考点经过中间点（在前面由G28指定的中间点）返回指定点，8例1加工平面凸轮零件。应用三角、几何及解析几何的数学方法，求出图形中各几何元素相交或相切的基点坐标值，并按确定的走刀路线计算出P1、P2、…、P10各点的坐标。P1(-50，160)P2(-10，130)P3(0，130)P4(46.351，98.750)P5(74.162，30)P6(74.162，-30)P7(46.35l，-98.750)编写程序单按程序格式编写凸轮零件加工程序单如下：T01M06G54G90S1500M03M08G00X-160Y-160G43H01G00Z100G00Z10G01Z-8F809G41D01G01X-130Y-160G01Y0G02X0Y130I130J0G02X46.3512Y98.75I0J-50G01X74.162Y30G02X74.162Y-30R50G01X46.3512Y-98.75G02X0Y-130I-46.3512J18.75G02X-130Y0I0J130G01X-130Y160G40G01X-160G01Z10F300G00Z100M05M09M3010例2某连杆零件如图所示。试编写对连杆轮廓进行精铣数控加工的程序。（1）刀具选择：φ16立铣刀（2）安全面高度：10ｍｍ（3）工艺路线安排：一致采用左刀补，由A点进刀，再由B点退出加工φ40的圆；由C点进刀，再由D点退出加工φ24的圆；最后由A点进刀，再由B点退出加工整个轮廓。（4）关键点坐标计算：点1（-82，0）；点2（0，0）；点3（-94，0）；点4（-83.165，-11.943）；点5（-1.951，-19.905）；点6（-1.951，19.905）；点7（-83.165，11.943）；点8（20，0）。（5）程序如下：O0001G21T01M06G54G90G00X28Y20S1000M03M0811G43H01Z10G01Z-8F200G41D01X20Y0F100G02YOJ-20J0G40G01X28Y-20G00Z10X-102Y-20G01Z-8F200G41D01X-94Y0F100G02I12J0G40G01X102Y20G00Z10G00X28Y20G01Z-21F200G41D01Z20Y0F100G02X-1.951Y-19.905I-20J0G01X-83.165Y-11.943G02Y11.943I1.165J11.943G01X-1.951Y19.905G02X20Y0I1.195J19.905G40G01X28Y-20G00Z10M05M09G91G49G28Z0G28X0Y0M3012例3已知某零件外形轮廓如图所示，厚5mm，要求精加工其外形轮廓，试编写精铣数控加工的程序。（1）刀具选择：φ10立铣刀，刀具号02（2）安全面高度：5ｍｍ（3）工艺路线安排：采用顺时针加工，上平面为Z＝0（4）程序如下：134．3．2固定循环指令编程方法掌握：1．孔加工命令格式、类型（钻、镗、铰、攻螺纹）、所用刀具2．加工过程共性：6个动作；特性：每个指令的动作。孔加工用标准循环指令来编程可大大缩短程序段的数量。1．G70～G89完成钻孔、镗孔、锪孔和攻螺纹。归纳起来有六个动作：1)刀具在X、Y平面孔的加工位置定位（起始平面）。2)快速进给至R平面，工作进给由R平面开始。1）孔加工操作，以进给速度进行孔的加工。2）在孔底位置暂停，以光整孔底表面。3）快速返回R平面。（G99）4）快速返回至起始平面。（G98）重复钻孔循环G81&G82(一下钻到孔底)G81XYZRFG82XYZRPF在孔底停留Pms的时间。2．孔加工固定循环指令1)钻孔循环指令G81格式：G81X_Y_R_Z_F_钻头快速定位于初始点，先快进至参考点R，然后以F进给速度进行钻削加工，到达加工终点Z后，再快速退回R点（用G99指令），完成一个孔的加工。然后再快速下一个孔的加工位置（R平面上），重新开始孔的加工循环。当加工完成同一平面上的所有同直径的孔后，才快速退回初始点（用G98指令），结束循环。G80为孔加工固定循环的撤消指令。G00、G01、G02、G03也都能起到与G80一样的作用。G80指令被执行后，除进给速度F以外的全部孔加工数据均被取消。2)带暂停的钻孔循环指令G82格式：：G82X_Y_Z_R_P_F_说明：14G82与G81的区别在于，当刀具到达加工终点Z后，钻头不是马上返回，而是在孔底暂停一段时间。此暂停能产生精切效果，因而适合于钻盲孔，锪端面镗阶梯孔等。3)一般深孔钻削循环G83格式：G83X_Y_Z_R_Q_F_每当钻头前进到Q值时，都要快速退回至R平面。然