第五章数控铣床的编程

1第五章数控铣床的编程5.1数控铣床的编程基础1.教学目标1）了解数控铣床的主要功能2）了解数控铣床的工艺范围3）了解数控铣床的工艺装备4）数控铣削的工艺分析2.教学难点和重点重点：数控铣削的工装设备和工艺分析难点：铣削工艺分析3.教学方法和手段以多媒体为主，结合数控铣床工艺系统实物的面板现场变成输入，让学生建立感性认识，使学生把零件实物和加工程序结合理解。4.教学课时2学时5.教学内容1）数控铣床的主要功能各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。a点位控制功能此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。b连续轮廓控制功能此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。c刀具半径补偿功能此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。d刀具长度补偿功能此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。e比例及镜像加工功能比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。f旋转功能该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。g子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。h宏程序功能该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。2)数控铣床的工艺范围a平面类零件b直纹曲面类零件c立体曲面类零件3）数控铣床的工装主要是包括刀具和夹具，铣刀种类繁多，有立铣刀，盘铣刀，键槽铣刀等，夹具应结合安装工件的种类来具体确定。24）数控铣削的工艺分析a图纸尺寸的标注方法是否方便编程b零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证c内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小d零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大e零件图中各加工面的凹圆弧(R与r)是否过于零乱，是否可以统一f零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性g分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中变形？哪些部位最容易变形？h确定零件的加工路线i切削用量选择，主要是切削深度，进给量和主轴转速的确定。5.2数控铣床编程的基本方法1.教学目标了解铣床中各种常用的G代码和M代码2.教学方法和手段多媒体为主，板书为辅，通过在铣床上现场编程，使学生把理论和实际编程结合起来，促进学生的学习的兴趣。3.教学难点和重点难点：每个指令参数的意义重点：指令参数的意义4.教学课时4课时5.教学内容1）了解数控铣床常用的G代码和M代码2）详细介绍工件坐标系设定指令G92书写格式：G92X____Y____Z____，G92指令是规定工件坐标系坐标原点的指令，工件坐标系坐标原点又称为程序零点，坐标值x、y、z为刀具刀位点在工件坐标系中(相对于程序零点)的初始位置。执行G92指令时，机床不动作，即X、Y、Z轴均不移动。3）选择机床坐标系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。34)选择工件坐标系指令G54~G59书写格式：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。1～6号工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。5）自动返回参考点指令G28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。6）从参考点自动返回G29格式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。7）返回第二参考点指令G30格式G30X____Y____；或G30Z____X____；或G30Y____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。8）参考点返回检查G27格式：G27X____Y____：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。9)主轴转速功能S格式：M03S600主轴以600r/min的速度正转。10)进给功能F进给功能表示刀具中心运动时的进给速度，，由F和其后的若干数字组成。数字的单位取决于数控系统所采用的进给速度的指定方式，有每分钟进给和每转进给速度两种。11）刀具功能T4刀具功能用于指定刀具和刀具参数，由T和其后的四位数字组成。格式：TXXXX说明：前两位不表示刀具序号，后面两位表示刀具补偿号12）刀具半径补偿功能G40\G41\G42G40，G41，G42是有关刀具半径补偿功能的刀具半径补偿指令，格式如下：G17G41(或G42)G00(或G01)XYD或G18G41(或G42)G00(或G01)XZD或G19G41(或G42)G00(或G01)YZD；G40G41是相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补，G42是相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补。左右刀具补偿示意图如下：13)刀具长度补偿指令G43\G44\G49G43为正补偿，即将Z坐标尺寸字与H代码中长度补偿的量相加，按其结果进行Z轴运动。G44为负补偿，即将Z坐标尺寸字与H中长度补偿的量相减，按其结果进行Z轴运动。G49为撤消补偿。编程格式为：G01G43/G44ZH//建立补偿程序段……//切削加工程序段5……G49//补偿撤消程序段补偿长度的示意图如下：14）坐标旋转功能G68\G69a.编程格式：G68X～Y～R～......G69式中：X、Y――旋转中心的坐标值(可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定)。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。R--旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。b.坐标系旋转功能与刀具半径补偿功能的关系如下图所示。615）子程序调用和返回指令M98\M99子程序的编程格式O××××…M99；在子程序的开头编制子程序号，在子程序的结尾用M99指令。子程序的调用格式98P×××××××P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。M99为子程序返回指令16）比例功能G50\G51格式：G51XYZPM98PG50G51：建立缩放G50：取消缩放7X、Y、Z：缩放中心的坐标值P：缩放系数5.3数控铣床编程举例例题1毛坯为120㎜×60㎜×10㎜板材，5㎜深的外轮廓已粗加工过，周边留2㎜余量，要求加工出如下图所示的外轮廓及φ20㎜的孔。工件材料为铝。．根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线1）以底面为定位基准，两侧用压板压紧，固定于铣床工作台上2）工步顺序①钻孔φ20㎜。②按O’ABCDEFG线路铣削轮廓。2．选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。3．选择刀具现采用φ20㎜的钻头，定义为T02,φ5㎜的平底立铣刀，定义为T01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。4．确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。5．确定工件坐标系和对刀点在XOY平面内确定以0点为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系，如图3-24所示。采用手动对刀方法把0点作为对刀点。6．编写程序按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：1）加工φ20㎜孔程序(手工安装好φ20㎜钻头)8%1337N0010G92X5Y5Z5；设置对刀点N0020G91；相对坐标编程N0030G17G00X40Y30；在XOY平面内加工N0040G98G81X40Y30Z-5R15F150；钻孔循环N0050G00X5Y5Z50N0060M05N0070M022）铣轮廓程序(手工安装好ф5㎜立铣刀,不考虑刀具长度补偿)%1338N0010G92X5Y5Z50N0020G90G41G00X-20Y-10Z-5D01N0030G01X5Y-10F150N0040G01Y35F150N0050G91N0060G01X10Y10F150N0070G01X11.8Y0N0080G02X30.5Y-5R20N0090G03X17.3Y-10R20N0100G01X10.4Y0N0110G03X0Y-25N0120G01X-90Y0N0130G90G00X5Y5Z10N0140G40N0150M05N0160M30例题2下面的零件图中，圆心在O点，它在机床坐标系中的坐标为(X0,Y0)，在半径为r的圆周上均匀地钻几个等分孔，起始角度为α，孔数为n。以零件上表面为Z向零点。9使用以下保持型变量：#502：半径r；#503：起始角度α；#504：孔数n，当n0时，按逆时针方向加工，当n0时，按顺时针方向加工；#505：孔底Z坐标值；#506：R平面Z坐标值；#507：F进给量。使用以下变量进行操作运算：#100：表示第i步钻第i孔的记数器；#101：记数器的最终值(为n的绝对值)；#102：第i个孔的角度位置θi的值；#103：第i个孔的X坐标值；#104：第i个孔的Y坐标值；用用户宏程序编制的钻孔子程序如下：O9010N110G65H01P#100Q0;//#100=0N120G65H22P#101Q#504;//#101=│#504│N130G65H04P#102Q#100R360;//#102=#100×360oN140G65H05P#102Q#102R#504;//#102=#102/#504N150G65H02P#102Q#503R#102;//#102=#503#102当前孔角度位置θi=α(360o×i)/nN160G65H32P#103Q#502R#102;//#103=#502×COS(#102)当前孔的X坐标N170G65H31P#104Q#502R#102;//#104=#502×SIN(#102)当前孔的Y坐标N180G90G00X#103Y#104;//定位到当前孔（返回开始平面）N190G00Z#506;//快速进到R平面N200G01Z#505F#507;//加工当前孔N210G00Z#506;//快速退到R平面N220G65H02P#100Q#100R1;//#100=#1001孔计数N230G65H84P-130Q#100R#101;//当#100#101时，向上返回到130程序段N240M99;//子程序结束调用上述子程序的主程序如下：O0010N10G54G90G00X0Y0Z20;//进入加工坐标系N20M98P9010;//调用钻孔子程序，加工圆周等分孔N30Z20;//抬刀N40G00G90X0Y0;//返回加工坐标系零点N50M30;程序结束10例题3凸轮零件的外形轮廓如图所示，厚度为6mm。用直径Φ12的立铣刀加工。手工编制零件程序。在编制程序之前要计算每一圆弧的起点坐标和终点坐标值，有了坐标值方能正式编程。计算过程此处不再赘述，算得的基点坐标分别为F(18.856,36.667)，E(28.284，1