数控铣床和加工中心

第五章数控铣床和加工中心加工及其程序编制第一节加工工艺基础第二节数控铣床和加工中心编程第三节加工中心综合编程实例德州科技职业学院第一节加工工艺基础一、数控铣床与加工中心工艺特点1.三坐标数控铣床与加工中心三坐标数控铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺性能外，还具有加工形状复杂的二维至三维复杂轮廓的能力。德州科技职业学院2.四坐标数控铣床与加工中心四坐标是指在X、Y、Z三个坐标的轴的基础上增加了一个转动坐标轴（A或B）并且四个坐标一般可以联动。第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.1立式加工中心3.五坐标数控铣床与加工中心五坐标是指在X、Y、Z三个坐标的轴的基础上增加了两个转动坐标轴（A和C）并且五个坐标一般可以联动。第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.2五坐标数控机床上加工的典型零件二、刀具及其工艺特点第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.3刀具数控铣床和加工中心上使用的刀具主要有铣削用刀具和孔加工用刀具两大类。1、铣刀的种类和工艺特点①面铣刀用于面积较的平面铣削和比较平坦的立体轮廓的多坐标加工.图5.5面铣刀加工图5.4圆柱铣刀加工第一节加工工艺基础德州科技职业学院②立铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.6图5.7立铣刀主要用于铣削面轮廓、槽面、台阶等。③键槽铣刀图5.8加工沟槽的铣刀角度铣刀键槽铣刀立铣刀三面刃铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院键槽铣刀主要用于铣槽面、键槽等。④锯片铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.9锯片铣刀锯片铣刀主要用于大多数材料的切槽、切断、内外槽铣削、组合铣削、缺口试验槽加工、齿轮毛坯粗齿加工。⑤成型铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.10成型铣刀成型铣刀主要用为特定工件或者加工内容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或台。2.孔加工刀具的类型①数控钻头第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.11图5.12②数控绞刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.13数控绞刀直柄机用铰刀锥柄机用铰刀手用铰刀可调节手用铰刀套式机用铰刀直柄莫氏圆锥铰刀手用1：50硬质合金锥柄机用铰刀铰刀可以加工圆柱形孔，锥度铰刀可以加工锥度孔。③镗刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.14镗刀图5.15精镗刀镗刀适合于各类型孔的加工④丝锥第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.16丝锥丝锥适用于高效率螺纹丝孔的加工⑤扩(锪)孔钻第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.17扩孔钻扩孔钻主要是在原有孔的基础上扩大孔的直径，为下一步孔的加工奠定基础。锪孔钻在加工沉头孔上应用比较广泛。⑥复合孔加工数控刀具第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.18复合刀具集合了钻头、铰刀、扩（锪）孔刀及挤压刀具的新结构、新技术。3.铣刀用具的选用特点①刀片断屑槽形的选择第一节加工工艺基础德州科技职业学院②刀具齿数的选择③铣刀直径的选择④主偏角的选择刀具4.刀柄的种类和选用它适用于莫氏锥度刀杆的钻头、铣刀等。（1）莫氏锥度刀柄第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.21莫式锥度刀柄刀柄的种类（2）侧固式刀柄它采用侧向夹紧，适用于切削力大的加工，但一种尺寸的刀具需对应配备一种刀柄，规格较多。第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.22侧固式刀柄（3）ER弹簧夹头刀柄它采用ER型卡簧，夹紧力不大，适用于夹持直径在16mm以下的铣刀。第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.23ER卡簧（4）钻夹头式刀柄它有整体式和分离式两种，用于装夹直径在13mm以下的中心钻、直柄麻花钻等。第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.24钻夹头式刀柄5.刀具的管理①一种工件采用一组刀具②部分刀具更换及部分刀具作用③数种工件使用同一组刀具④所有刀具为一组机床所共用刀具的有关信息是整个加工过程信息的重要组成部分，为了实现高效的加工生产，必须对刀具进行管理。第一节加工工艺基础德州科技职业学院三、加工工艺分析1.二维轮廓加工第一节加工工艺基础德州科技职业学院铣削外圆走刀路线•刀具的选择•走刀路线的选择三、加工工艺分析第一节加工工艺基础•型腔区域的加工•轮廓的加工2.二维型腔加工图5.26腔形零件示意图图5.25腔形铣削3.曲面的加工第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.27三坐标联动加工图5.28三坐标行切加工曲面曲面加工在飞机、模具等制造行业应用普遍，可以在三坐标、四坐标或五坐标数控机床上完成。4.孔和内螺纹的加工第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.29钻削图5.30铰削孔的加工方法很多，有钻削、扩削、铰削、铣削和镗削等。第二节数控铣床和加工中心编程一、G功能二、M功能三、F、S、T功能四、编程应注意的几个问题五、基本程序指令德州科技职业学院一、G功能德州科技职业学院1.G功能是命令机械准备以何种方式切削加工和移动。第二节数控铣床和加工中心编程2.G功能二、M功能德州科技职业学院第二节数控铣床和加工中心编程1.M功能与数控车床基本相同2.M功能三、F、S、T功能（1）进给功能字F进给功能字的地址符是F，又称为F功能或F指令，用于指定切削的进给速度。一般只用每分钟进给。它为续效代码。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院（2）主轴转速功能字S主轴转速功能字的地址符是S，又称为S功能或S指令，用于指定主轴转速。单位为r/min。（3）刀具功能字T刀具功能字的地址符是T，又称为T功能或T指令，用于指定加工时所用刀具的编号。四、编程应注意的几个问题1.数控装置初始状态的设定2.工件坐标系的设定3.安全高度的确定4.进刀/退刀方式的确定第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院设置加工坐标系指令G92该指令将加工原点设定在相对于刀具起始点的某一空间点上。如图所示，坐标系设置命令为：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。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院编程格式：G92X～Y～Z～选择机床坐标系指令G53编程格式：G53G90X～Y～Z～G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。执行G53G90X-100Y-100Z-20后刀具在机床坐标系中的位置如图所示。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院加工坐标系选择指令(G54--G59)编程格式：G54G90G00(G01)X～Y～Z～(F～)该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。该工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。例图中，用CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系：G54：X-50Y-50Z-10G55：X-100Y-100Z-20第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院五、基本程序指令1.快速移动G00编程格式：G00X～Y～Z～式中X、Y、Z的值是快速点定位的终点坐标值例：从A点到B点快速移动的程序段为：G90G00X20Y30第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院直线插补指令用于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。2.直线插补指令G01或G1例：实现图1.24中从A点到B点的直线插补运动,其程序段为：绝对方式编程：G90G01X10Y10F100增量方式编程：G91G01X-10Y-20F100第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院3.圆弧插补指令G02\G03程序格式：G02Z～Y～J～K～(R～)F～G03Z～Y～J～K～(R～)F～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。其中：X、Y、Z的值是指圆弧插补的终点坐标值；I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与G90,G91无关；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。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院六、程序暂停指令G04程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整，这时用G04指令使程序暂停，暂停时间一到，继续执行下一段程序。G04的程序段里不能有其他指令。暂停时间的长短可以通过地址X(U)或P来指定。其中P后面的数字为整数，单位是ms；X(U)后面的数字为带小数点的数，单位为s。指令格式：G04P__或G04X(U)__第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院七、刀具半径补偿指令G40、G41、G42编程格式：G01(G00)G41D__α__β__；左刀补，沿加工方向看刀具在左边G01(G00)G42D__α__β__；右刀补，沿加工方向看刀具在右边G01(G00)G40α__β__；其中：D—偏置值寄存器选用指令，一般在数控系统中有多个这样的寄存器，如D00～D99。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院八、返回参考点校验功能G27程序中的这项功能，用于检查机床是否能准确返回参考点指令格式：G27X__Y__当执行G27指令后，返回各轴参考点指示灯分别点亮。当使用刀具补偿功能时，指示灯是不亮的，所以在取消刀具补偿功能后，才能使用G27指令。当返回参考点校验功能程序段完成，需要使机械系统停止，必须在下一个程序段后增加M00或M01等辅助功能或在单程序段情况下运行。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院九、自动返回参考点G28•指令格式：G28X__Y__或G28Z__X__或G28Y__Z__•其中X、Y、Z为中间点位置坐标，指令执行后，所有的受控轴都将快速定位到中间点,然后再从中间点到参考点。•G28指令一般用于自动换刀，所以使用G28指令时，应取消刀具的补偿功能。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院十、从参考点返回指令G29从参考点自动返回(G29)从参考点自动返回指令G29的形式为：G29X__Y__或G29Z__X__或G29Y__Z__这条指令一般紧跟在G28指令后使用，指令中的X、Y、Z坐标值是执行完G29后，刀具应到达的坐标点。它的动作顺序是从参考点快速到达G28指令的中间点，再从中间点移动到G29指令的点定位，其动作与G00动作相同。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院十一、第二参考点返回指令G30指令格式：G30X__Y__Z___G30为第二参考点返回，该功能与G28指令相似。不同之处是刀具自动返回第二参考点，而第二参考点的位置是由参数来设定的，G30指令必须在执行返回第一参考点后才有效。如G30指令后面直接跟G29指令，则刀具将经由G30指定的(坐标值为x、y、z)的中间点移到G29指令的返回点定位，类似于G28后跟G29指令。通常G30指令用于自动换刀位置与参考点不同的场合，而且在使用G30前，同G28一样应先取消刀具补偿。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院十二、固定循环功能1.数控铣床和加工中心常用的固定循环指令能完成的工作有：钻孔、攻螺纹和镗孔等。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院2.固定循环指令格式编程格式G90/G91G98/G99G73～G89X-Y-Z-R-Q-P-F-K-式中：G90/G91--绝对坐标编程或增量坐标编程；G98-返回起始点；G99-返回R平面。G73-G89-孔加工方式，如钻孔加工、高速深孔钻加工、镗孔加工等；X、Y-孔的位置坐标；Z-孔底坐标；R-安全面（R面）的坐标。增量方式时，为起始点到R面的增量距离；在绝对方式时，为R面的绝对坐标；Q--每次切削深度；P--孔底的暂停时间；F--切削进给速度；K--规定重复加工次数。固定循环由G80或01组G代码撤消。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院3.固定循环指令（1）高速深孔钻循环指令G73X～Y～Z～R～Q～F～图所示为高速深孔钻加工的工作过程。其中Q为增量值，指定每次切削深度。d为排屑退刀量，由系统参数设定。第二节数控铣床和加工中心编程德州科技职业学院（2）左旋螺纹加工循环指令G74编程格式：G74X～Y～Z～R～F～G