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《数控机床及编程》第六章数控铣床编程6-1数控铣削编程基础数控铣削编程的工艺基础数控铣床的坐标轴及其正方向绝对坐标及增量尺寸编程6-2数控铣削编程指令介绍直线和圆弧插补指令插补平面选择指令自动返回参考点指令6-3刀具补偿及补偿指令刀具半径补偿刀具长度补偿6-4循环加工指令介绍数控铣削编程工艺基础铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于平面类零件、直纹曲面类零件和立体曲面类零件的加工。1、工艺分析（1）熟悉零件在产品中的位置、作用、装配关系和工作条件，明确各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响。（2）分析零件图的尺寸标注方法。（3）分析零件图的完整性和正确性。（4）分析零件的技术要求。2、数控机床工件装夹定位及夹具选用（1）机床夹具概述在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。（2）夹具的组成数控铣削编程工艺基础夹具的组成定位装置：作用是使工件在夹具中占据正确的位置。夹紧装置：作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置。夹具体：将夹具上的所有组成部分，联接成为一个整体的基础件。其它装置或元件：包含对刀元件、导向元件、分度装置、连接元件等。（3）夹具的分类1）按适用机床分类车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具2）按用途分类通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具（4）组合夹具的选用优点：使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；另外，其组合时间短，能够缩短生产周期，反复拆装，不受零件尺寸改动限制，可以随时更换夹具定位易磨损件；缺点：组合夹具需要经常拆卸和组装；其结构与专用夹具相比显得复杂、笨重；对于定型产品大批量生产时，组合夹具的生产效率不如专用夹具生产效率高。适用范围：a)组合夹具适用于新产品研制，单件、小批量生产，适用于产品品种多，生产周期短的产品结构。b)机床设备适用于钻床、加工中心、镗床、铣床、磨床，也可以组合成装配工装、检查的检具和焊接夹具。数控铣削编程工艺基础孔系组合夹具孔系组合夹具应用实例数控铣削编程工艺基础槽系组合夹具槽系组合夹具l一长方形基础板；2一方形支撑件；3一菱形定位盘；4一快换钻套；5一叉形压板；6一螺栓；7一手柄杆；8一分度合件槽系组合夹具应用实例数控铣削编程工艺基础（5）通用具夹的选用通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。上一页下一页液压三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧。正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹数控铣削编程工艺基础（6）专用夹具专用夹具：指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批大量生产上一页下一页连杆加工专用夹具：该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固。连杆加工专用铣槽夹具结构夹具l一夹具体；2一压板；3、7一螺母；4、5一垫圈：6一螺栓；8一弹簧；9一定位键；10一菱形销；11一圆柱销数控铣削编程工艺基础3、加工路线的确定（1）铣削轮廓表面在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工，通常采用的加工路线为：从起刀点下刀到下刀点→沿切向切入工件→轮廓切削→刀具向上抬刀，退离工件→返回起刀点数控铣削编程工艺基础刀具的进、退刀方式入刀轨迹刀具轨迹工件刀具出刀(a)侧向进刀入刀轨迹刀具轨迹工件刀具出刀(b)圆弧进刀YG00G00G01XZX起始高度安全高度刀具下刀方式切削底部距离应大于刀具半径数控铣削编程工艺基础（2）顺铣和逆铣对加工影响在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力Fx的方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。顺铣逆铣1、机床坐标系机床坐标系是机床本身所固有的坐标系，各坐标轴的关系符合右手笛卡儿坐标系准则。机床坐标系是机床生产厂家设计时自定的，其位置机械挡块决定，不能随意改变。机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。数控铣床的坐标轴及其正方向2、工件坐标系（１）工件坐标系是编程人员在编写程序时，在工件上建立的坐标系。工件坐标系的原点位置为工件零点。理论上工件零点设置是任意的，但实际上，它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。（２）选择工件坐标系时应注意1）工件零点应选在零件的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误；2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；3）对于对称零件，工件零点设在对称中心上；4）对于一般零件，工件零点设在工件轮廓某一角上；5）Z轴方向上零点一般设在工件表面；6）对于卧式加工中心最好把工件零点设在回转中心上，即设置在工作台回转中心与Z轴连线适当位置上；7）编程时，应将刀具起点和程序原点设在同一处，这样可以简化程序，便于计算。数控铣床的坐标轴及其正方向3、坐标系系统的设定（１）机床坐标系（G53）：以机床零点为原点的坐标系叫机床坐标系。（２）工件坐标系设定（G92、G54～G59）1）G92指令设定加工坐标系，指令格式：G90G92X_Y_Z_；2）用G54～G59选择工件坐标系，在绝对值移动时，与刀具位置无关，不需操作者修改程序。（３）局部坐标系（G52）在工件坐标系中编程时，对某些图形若用另一个坐标系描述更简便，如不想将原坐标系偏移时，可用局部坐标系设定指令。指令格式：G52X_Y_Z_；它适合于所有的工件坐标系1～6。因是局部坐标系，只在指令的工件坐标系内有效，而不影响其余的工件坐标系，因其使用方便而被广泛使用。数控铣床的坐标轴及其正方向1、绝对值、增量值方式(G90、G91)在G90方式下，刀具运动的终点坐标一律用该点在工作坐标系下相对于坐标原点的坐标值表示；在G91方式下，刀具运动的终点坐标是执行本程序段时刀具终点相对于起点的增量值，G90、G91均为模态代码。２、极坐标指令（G15、G16）数控加工程序可以用极坐标输入终点的坐标值（半径和角度）。指令格式为：G15极坐标系指令取消G16极坐标系指令有效３、尺寸单位选择G20、G21G20英制输人，G21公制制输人。这两个G代码必须在程序的开头，坐标系设定之前用单独的程序段指令。说明：（1）接通电源时为公制单位；（2）G20、G21不能在程序的中途切换。绝对坐标与增量坐标编成1、快速移动定位（G00）用G00快速点定位指令，命令刀具以点位控制方式，从刀具所在点以最快的速度移动到目标点。三轴联动时的程序格式：G00XYZ＿；其中X、Y、Z轴也可单独移动或任意组合。由于是快速移动，所以只用于空程，不能用于切削。直线和圆弧插补指令2、直线插补（G01）刀具以直线插补的方式按照该程序段中指定的速度作进给运动，用于加工直线轨迹。三轴联动的程序格式：G01X＿YZ＿F＿；X＿Y＿Z＿为目标点坐标值，F＿为进给速度，各轴实际进给速度是F在该轴投影分量。直线和圆弧插补指令３、圆弧插补（G02、G03）圆弧插补指令可以自动加工圆弧曲线，G02为顺时针圆弧插补，G03为逆时针圆弧插补，圆弧顺、逆方向的判断方法以及用矢量I、J、K表示圆心的编程方法，与数控铣床圆弧插补的判断方法相同。指令格式：说明：1）G17、G18、G19表示选择圆弧插补平面，分别表示选择在XOY、ZOX、YOZ平面进行圆弧插补；2）X、Y、Z表示圆弧的终点坐标，其坐标值采用绝对坐标还是增量坐标，取决于G90或G91的状态，G91状态下终点坐标为相对圆弧起点的增量值；3）R为圆弧半径值。F_；G17G18G19G02G03X_Y_Z_X_Y_Z_R_I_J_K_I_J_K_直线和圆弧插补指令用半径法编写圆弧加工程序时应注意，在使用同一半径R的情况下，从起点A到终点B的圆弧可能有两个即圆弧a与圆弧b，编程时它们的起始点及半径都一样，为区分二者，规定圆弧所对应的圆心角小于180°时（圆弧段a）用“＋R”表示半径，圆心角大于180°时（圆弧b）用“-R”表示半径。圆心角等于180°时用“＋R”或“-R”均可。直线和圆弧插补指令插补平面选择指令该组指令用于选择圆弧插补和刀具半径补偿平面，该组指令为模态指令，系统初始状态为G17状态，其中直线移动指令与平面选择无关。钻削／铣削时的平面和坐标轴布置XG17G19G18ZYD__；G17G18G19G00G01G41G42XY_Z_X_Y_Z_自动返回参考点１、返回参考点校验G27程序格式：G27XYZ；指令中X_Y＿Z＿代表参考点在工件坐标系中的坐标值。执行该指令后，如果刀具可以定位到参考点上，则相应轴的参考点指示灯就亮。２、自动返回参考点G28程序格式：G28XYZ；执行G28指令，可以使刀具以点位方式经中间点快速返回到参考点，中间点的位置由该指令后面的X＿Y＿Z＿坐标值决定。３、自动从参考点返回G29执行G29指令，可使刀具从参考点出发经过一个中间点，到达由这个指令后面X＿Y＿Z＿坐标值所指令的位置，中间点的坐标值由前面的G28所规定。因此这条指令须和G28成对使用，但在使用G28之后，这条指令不是必须的，使用G00定位有时更方便。自动返回参考点返回机床Z轴机械原点中间点的确定100100100P刀具功能与换刀指令1、刀具功能（T功能）T功能是用来进行选择刀具的功能，它是把指令了刀号的刀具转换到换刀位置，为下次换刀做好准备。T功能指令用Txx（xx表示刀具号）表示，Txx是为下次换刀使用的，本次所用刀具应在前面程序段中写出。刀具交换是指刀库上正位于换刀位置的刀具与主轴上的刀具进行自动换刀，这一动作是通过换刀指令M06来实现的，有些机床则不需要指定M06也可实现换刀动作。2、M06——自动换刀主轴刀具与刀库上位于换刀位置的刀具交换，执行时先完成主轴准停的动作，然后才执行换刀动作。刀具补偿及补偿指令1、半径补偿（G40、G41、G42）在编制轮廓切削加工的场合，一般以工件的轮廓尺寸为编程轨迹，这样编制加工程序比较简单，即假设刀具中心运动轨迹是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（刀具半径）。利用刀具半径补偿功能可以方便的实现这一转变,简化程序的编制,机床可以自动判别补偿的方向和补偿值的大小，自动计算出实际刀具中心轨迹,并按刀心轨迹运动。（1）G40取消刀具半径补偿，G41刀具左补偿（判别：G41左补偿指令是沿着刀具前进的方向观察，刀具在工件轮廓的左边）刀具没有引入刀具半径补偿引入G41铣外轮廓铣内槽G41的判定与选择刀具前进方向主轴旋转方向刀具偏移方向偏移量顺铣与刀具刀具补偿及补偿指令（2）G42刀具右补偿（判别：G42左补偿指令是沿着刀具前进的方向观察，刀具在工件轮廓的右边）G41、G42为续效指令，建立和取消半径补偿需与G01或G00指令配合使用。例如：G01G41X_Y_D_F_；G01G40X_Y_；G42的判定与选择刀具没有引入刀具半径补偿引入G42铣外轮廓铣内槽刀具前进方向主轴旋转方向刀具偏移方向偏移量逆铣与刀具刀具补偿及补偿