数控铣床和加工中心及编程

1第5章数控铣床和加工中心及编程5．1加工工艺基础5．2数控铣床加工中心编程5．3加工中心编程实例2学习目标和重点目标：学习和应用FANUC数控系统的各种指令。掌握FANUC数控系统的各种指令格式和应用范围、技巧。中等难度的零件加工程序的编制和加工。重点：FANUC数控系统的各种指令格式和应用范围、技巧。数控加工及程序编制的综合能力35.1加工工艺基础数控铣床与加工中心工艺特点刀具及工艺特点加工工艺分析45.1.1数控铣床加工中心工艺特点数控铣床是一种用途广泛的机床。加工中心和数控铣床有很多相似之处，但主要区别在于刀具库和自动刀具交换装置(ATC,AutmaticToolsChanger)，是一种备有刀库并能通过程序或手动控制自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。数控铣床和加工中心都能够进行铣削、钻削、镗削及攻螺纹等加工。55.1.1数控铣床加工中心工艺特点1、数控铣床数控铣床按其主轴位置的不同分三类：立式、卧式、立卧两用铣床数控系统控制的坐标轴数量分类：2.5轴、3轴、4轴、5轴联动铣床2、加工中心按其主轴位置的不同分三类：立式、卧式、立卧两用、龙门加工中心按换刀方式：带机械手、无机械手、转塔刀库加工中心65.1.2刀具及工艺特点数控铣床与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。1.铣刀（1）面铣刀（2）立铣刀（3）模具铣刀（4）键槽铣刀（5）鼓形铣刀（6）成形铣刀（7）锯片铣刀孔加工刀具（1）数控钻头（2）数控铰刀（3）镗刀（4）丝锥（5）扩（锪）孔刀75.1.2刀具及工艺特点面铣刀修光刃刀片最大切深6mm容屑空间大，排屑畅快，加工效率高粗齿、细齿结构各有所长，满足不同条件加工高精度、长寿命刀体优化的槽型和牌号实现高去除率切削坚韧的硬质合金刀垫及刀片自定位使刀具更安全易用修光刃刀片集高效率及高光洁度与一身通用性好最大切深6mm85.1.2刀具及工艺特点硬质合金刀具四大系列•钻头•铰刀•螺纹刀具•铣刀95.1.2刀具及工艺特点钻头总共有7项：NC定心钻阶梯钻头麻花钻内冷麻花钻头三刃钻直槽钻中心钻105.1.2刀具及工艺特点硬质合金立铣刀立铣刀总共分有8项：•通用立铣刀•键槽立铣刀•模具立铣刀•铝合金加工立铣刀•镍基合金/钛合金/不锈钢加工用立铣刀•普通硬度加工用立铣刀•硬切削加工用立铣刀•高速切削用立铣刀115.1.2刀具及工艺特点硬质合金铰刀铰孔精度可达IT6-7表面粗糙度可达Ra0.4-1.6直槽、螺旋槽结构俱全高耐磨K20UF材质与涂层的完美结合，以适应各种材料的加工可提供不等齿距系列及大螺旋系列d=2-22125.1.2刀具及工艺特点螺纹刀具丝锥可加工M3-M12的螺纹孔更大的螺纹孔，螺纹铣刀是理想的选择，可加工M5-M20的螺纹孔直槽结构及右螺旋槽结构高韧性材质K40UF和涂层的完美结合，确保更高的刀具寿命4201,4202,4605,4606，4551系列---孔的螺纹加工d=M3-M20135.1.2刀具及工艺特点螺纹铣刀内螺纹外螺纹对于40柄机床来讲,当螺纹大于M24,50柄机床当螺纹大于M42。采用螺纹铣是必然的选择。145.1.3加工工艺分析常用刀具的直径选择进给路线的确定151、常用刀具的直径（1）面铣刀直径主要根据工件宽度（比切宽大20-50%）根据主轴直径选取D=1.5d。（d为主轴直径）最佳铣削位置161、常用刀具的直径（2）立铣刀R＜（0.8～0.9）ρH＜（1/3～1/4）R171、常用刀具的直径（3）键槽铣刀两步法铣削键槽182、进给路线（1）顺铣a和逆铣b的选择192、进给路线（2）铣削外轮廓的进给路线202、进给路线（3）铣削内轮廓的进给路线212、进给路线（4）铣削内槽的进给路线222、进给路线（5）铣削曲面轮廓的进给路线232、进给路线（6）孔加工时进给路线的确定确定xy平面内的进给路线①圆周均布孔的最短进给路线设计示例242、进给路线（6）孔加工时进给路线的确定确定xy平面内的进给路线②定位要准确252、进给路线（6）孔加工时进给路线的确定确定Z向的进给路线265.2数控铣床加工中心编程数控车床的品种繁多，结构及数控系统各异，但在许多方面仍有共同之处。本章介绍采用FANUC系统的数控车床的程序编制。数控系统的功能工件坐标系设定基本移动指令刀具参数补偿指令返回参考点指令固定循环指令等导程螺纹切削子程序275.2.1数控系统的功能1．G功能G90G80G40G17G49G21；功能：初始化状态设定。式中：G90——绝对值方式；G80——取消固定循环；G40——取消刀具半径补偿；G17——选择xy平面；G49——取消刀具长度补偿；G21——公制单位输入选择；285.2.1数控系统的功能2、M功能前指令码：前指令码和同一程序段中的移动指令同时执（W）和后指令码后指令码：在同段的移动指令执行完后才执行。3、F功能——fz(mm/min)进给速度vf=fz×z×n；（铣床、加工中心）4、S功能——r/min295.2.1数控系统的功能5、T功能（1）换刀指令为无机械手式换刀方式：——固定刀号式M06T02；（主轴上的刀具先装回刀库，再旋转至2号刀，将2号刀装上主轴）有机械手式换刀方式：——无固定刀号式：T01；（1号刀转至换刀位置）……M06T03；（将1号刀换到主轴上，3号刀转至换刀位置）……M06T04；（将3号刀换到主轴上，4号刀转至换刀位置）……M06；（将4号刀换到主轴上）305.2.1数控系统的功能实际换刀程序1）只需Z轴回机床原点（无机械手式的换刀）：G91G28Z0；M06T03；……G91G28Z0；M06T05；……315.2.1数控系统的功能2）Z轴先返回机床原点，且必须Y轴返回第二参考点（有机械手式的换刀）：T01；G91G28Z0；G30Y0；M06T03；……G91G28Z0；G30Y0；M06T04；……G91G28Z0；G30Y0；M06T05；……325.2.2工件坐标系设定1、G54～G59设定数控机床一般在开机后需“回零”才能建立机床坐标系。一般在正确建立机床坐标系后可用G54～G59在一个程序中最多设定6个工件坐标系。【例】在程序中用设定一个坐标系（左图）和设定两个坐标系（右图）335.2.2工件坐标系设定2、G92建立工件坐标系G92X___Y___Z_____；功能：通过设定刀具起点相对于工件原点的相对位置来建立坐标系，需单独程序段。式中：X、Y、Z——指刀具起点相对于工件原点的坐标。G92X30.Y30.Z20.；345.2.2工件坐标系设定注意：在使用G92之前必须保证刀具处于对刀点，执行该程序段只建立工件坐标系，并不产生坐标轴移动；G92建立的工件坐标系在机床重开机时消失。使用G54～G59建立工件坐标系时，指令可单独指定，也可与其它指令同段指定，如果该程序段中有移动指令（G00、G01）就会在社顶的坐标系中运动；G54～G59建立工件坐标系在机床重新开机后并不消失，并与刀具的起始位置无关。355.2.3基本移动指令1.快速定位（G00/G0）格式：G00X___Y___Z___；功能：只能快速定位，不能切削加工，可以同时指令一轴、两轴或三轴。362.直线插补（G01/G1）格式：G01X___Y___Z___F；功能：可以同时指令一轴、两轴或三轴。【例】在立式数控铣床上按图所示的走刀路线铣削工件上表面，已知主轴转速300r/min，进给量为200mm/min，试编制加工程序。O5001；G90G54G00X155.Y40.S300；G00Z50.M03；Z0.；G01X-155.F120；G00Y-40.；G01X155.；G00Z300.M05；X250.Y180.；M30；373.圆弧插补（G02/G2、G03/G3）式中：I、J、K——圆心分别在x、y、z轴相对圆弧起点的增量（IJK编程）38①G91方式IJK编程：（G91G17）G02X30.Y-30.0I-20.J-50.F120；②G91方式R编程：（G91G17）G02X30.Y-30.0R54.F120；③G90方式IJK编程：（G90G17G54）G02X90.Y40.0I-20.J-50.F120；④G90方式R编程：（G90G17G54）G02X90.Y40.0R54.F120；【IJK编程与R编程】39【例】在立式数控铣床上按图所示的走刀路线铣削工件外轮廓（不考虑刀具半径），已知主轴转速400r/min，进给量为200mm/min，试编制加工程序。O5002；G17G90G54G00X0Y0；X-35.0Y-70.0S400；Z50.0M03；G01Z-25.0F1000M08；X-60.0F200；G03X-110.0Y-20.050.0；G01Y-40.0；G02X-140.0Y-70.0R-30.0；G01X-160.0；G03X-110.0Y-120.0R50.0；G01Y-140.0；X-80.0；G02X-40.0Y-100.0R40.0；G01Y-65.0；G00Z50.0；Z90.0M05；X0Y0；M30；5.2.3基本移动指令实例405.2.4刀具参数补偿指令刀具半径补偿刀具长度补偿411、刀具半径补偿（1）刀具半径补偿的方法G41——刀具半径左补偿G42——刀具半径右补偿G40——取消刀具半径补偿注意：正确选择G41和G42，以保证顺铣和逆铣的加工要求！42建立格式：取消格式：注意：1、G41/42只能与G00或G01一起使用，且刀具必须移动！注意：2、D为刀具半径补偿号码，一般补偿量应为正值，若为负值，则G41和G42正好互换。（2）建立、取消刀具半径补偿指令格式：43刀补功能在模具加工中的应用44刀具半径补偿过程中的刀心轨迹•外轮廓加工→•内轮廓加工↓注意：铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统会报警，停止执行。45（4）刀具半径补偿的建立有三种方式：1）先下刀后，再在x、y轴移动中建立半径补偿；2）先建立半径补偿后，再下刀到加工深度位置；3）x、y、z三轴同时移动建立半径补偿后再下刀；半径补偿的取消路线？46【例1】按图示走刀路径铣削工件外轮廓，已知立铣刀为Φ16mm，半径补偿号为D01。（毛坯:130mm×90mm×100mm)O0001；G17G90G54G00X0Y0S500；Z5.M03；G41X60.0Y30.0D01；G01Z-27.F150；Y80.；G03X100.Y120.R40.；G01X180.；Y60.；G02X160.Y40.R20.；G01X50.；G00Z5.；G40X0Y0M05；G91G28Z0；M30；注意：不能出现连续两个程序段无选择补偿坐标平面的移动命令！47【不能出现连续两个程序段无选择补偿坐标平面的移动命令】←铣内轮廓过切↑铣外轮廓过切48（5）刀具半径补偿的应用1）编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在因磨损、重磨或更换新刀后直径会发生改变，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。刀具直径变化，加工程序不变！利用刀具半径补偿进行粗精加工！492、刀具长度补偿：G43、G44、G49刀具长度测量基准点在哪？G90G54G00Z5.；50（1）刀具长度补偿的格式建立格式式中：G43——刀具长度正补偿/离开工件补偿；G44——刀具长度负补偿/趋向工件补偿；H——刀具长度偏置寄存器号（H01～H32）注意1：使用G43、G44时只能有Z轴移动量，否则会报警！取消长度补偿格式G49（Z____）；注意2：如欲取消刀长补偿，除使用G49外，也可以用H00的方法。当然，G49也可以省略！51G43、G44的含义记住：刀具长度补偿的实质是将刀具相对于工件的坐标由刀具长度基准点（刀具安装定位点）移到刀位点上。52（2）刀具长