第4章 數(shù)控銑和加工中心的程序編制

1、第4章 數(shù)控銑和加工中心的程序編制4.1 程序編制的基礎(chǔ)一、數(shù)控銑床與加工中心工藝特點1、三坐標(biāo)數(shù)控銑床與加工中心三坐標(biāo)數(shù)控銑床與加工中心的共同特點是除了具有普通銑床的工藝性能外，還具有加工形狀復(fù)雜的二維和三維輪廓的能力。是最常用的一類數(shù)控銑床。2、四坐標(biāo)數(shù)控銑床與加工中心四坐標(biāo)是指在 X、Y和Z三個平動坐標(biāo)軸基礎(chǔ)上增加一個坐標(biāo)軸（A軸或B軸），且可以四軸聯(lián)動。4.1 程序編制的基礎(chǔ)3、五坐標(biāo)數(shù)控銑床與加工中心五軸坐標(biāo)機床，不管那種類型都具有兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。4.1 程序編制的基礎(chǔ)4 、數(shù)控銑床加工的主要對象（1）平面類零件 加工面平行或垂直于水平面，或加工面與水平面的夾角為定角的零件為平面類零件

2、。 特點是各個加工面是平面，或可以展開成平面。一般只需用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩坐標(biāo)聯(lián)動(即兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動)就可以把它們加工出來。a)帶平面輪廓的平面零件 b)帶斜平面的平面零件 c)帶正圓臺和斜筋的平面零件 4.1 程序編制的基礎(chǔ)（2）變斜角類零件 加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件。 變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條線。最好采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，可采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床，進行兩軸半坐標(biāo)近似加工。4.1 程序編制的基礎(chǔ)（3）曲面類零件 加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件。 曲面類零件的加工面不能展

3、開為平面，加工時，加工面與銑刀始終為點接觸。常用兩軸半聯(lián)動數(shù)控銑床來加工精度要求不高的曲面； 精度要求高的曲面類零件一般采用三軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工；當(dāng)曲面較復(fù)雜、通道較狹窄、會傷及毗鄰表面及需刀具擺動時，要采用四軸甚至五軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工。4.1 程序編制的基礎(chǔ)二、刀具及其工藝特點數(shù)控銑床和加工中心使用的刀具主要有銑削用刀具和孔加工用刀具兩大類。1、銑刀的種類和工藝特點（1）面銑刀面銑刀主要用于面積較大的平面銑削和較平坦的立體輪廓的加工。4.1 程序編制的基礎(chǔ)4.1 程序編制的基礎(chǔ)（2）立銑刀立銑刀按照端部切削刃的不同可分為過中心刃和不過中心刃；按照螺旋角大小可分為30 、40 、60 等幾種；

4、按照齒數(shù)可分為粗齒、中齒、細(xì)齒三種。常見的結(jié)構(gòu)形式有：1）整體式立銑刀2）可轉(zhuǎn)位立銑刀3）波紋立銑刀整體式立銑刀2）可轉(zhuǎn)位立銑刀3）波紋立銑刀4）玉米銑刀4.1 程序編制的基礎(chǔ)（3）模具銑刀圓錐銑刀、球頭銑刀、圓錐球頭銑刀；4.1 程序編制的基礎(chǔ)（4）鍵槽銑刀（5）鼓形銑刀（6）成形銑刀（7）鋸片銑刀4.1 程序編制的基礎(chǔ)（4）鍵槽銑刀4.1 程序編制的基礎(chǔ)（5）鼓形銑刀4.1 程序編制的基礎(chǔ)（6）成形銑刀4.1 程序編制的基礎(chǔ)（7）鋸片銑刀4.1 程序編制的基礎(chǔ)2、孔加工刀具的類型與工藝特點（1）數(shù)控鉆頭整體式鉆頭機夾式鉆頭（2）數(shù)控鉸刀（3）鏜刀（4）絲錐（5）擴孔刀（6）復(fù)合孔加工數(shù)控刀

5、具4.1 程序編制的基礎(chǔ)3、銑削刀具的選用特點（1）刀具斷屑槽型的選擇4.1 程序編制的基礎(chǔ)（2）刀具齒數(shù)的選擇銑刀齒數(shù)多，可提高生產(chǎn)效率，同直徑的可轉(zhuǎn)位銑刀的齒數(shù)均有相應(yīng)規(guī)定，一般有粗齒、中齒、密齒三種。1）粗齒銑刀 適用于大余量粗加工，或材質(zhì)較軟或切削寬度較大的銑削加工；2）中齒銑刀 常用的類型；3）密齒銑刀 主要用于鑄鐵和有色金屬的大進給速度加工；生產(chǎn)線上使用；4）不等分齒刀具 有防止共振的作用；4.1 程序編制的基礎(chǔ)（3）銑刀直徑的選擇1）面銑刀2）立銑刀一般面銑刀直徑比被加工寬度寬20%50%4.1 程序編制的基礎(chǔ)（4）主偏角的選擇機夾銑刀的主偏角是由刀片和刀體形成的，主偏角對徑向切

6、削力和切削深度影響很大。90 度主偏角刀具適用于薄壁零件、裝夾較差的零件或要求準(zhǔn)確90度的場合，徑向切削力等于切削力，進給抗力大，易振動，要求機床剛性好、功率大。圓刀片刀具可多次轉(zhuǎn)位，切削刃強度高，隨切削深度不同，其主偏角和切削負(fù)載均會變化，切屑很薄，適合加工耐熱合金。4.1 程序編制的基礎(chǔ)4、刀柄的種類和選用數(shù)控銑床和加工中心常用的刀柄有面銑刀刀柄、鉆夾頭刀柄、莫氏錐孔刀柄、彈簧卡頭刀柄、套式立銑刀刀柄、側(cè)面鎖緊式刀柄、絲錐刀柄及鏜刀刀柄等。5、刀具的管理（1）一種工件采用一組刀具；（2）部分刀具更換及部分刀具共用；（3）數(shù)種工件使用同一組刀具；（4）所有刀具為一組機床所共用；4.1 程序編

7、制的基礎(chǔ)三、加工工藝分析數(shù)控銑或加工中心加工零件的表面主要是平面、輪廓、曲面、孔和內(nèi)螺紋等。輪廓、曲面尺寸精度可達(dá)12級，表面粗糙度12.5；平面精度可達(dá)7級，表面粗糙度1.6；1、二維輪廓加工（1）刀具選擇1）刀具半徑R小于凹輪廓的最小曲率半徑r。一般可取 R=(0.80.9)r ；4.1 程序編制的基礎(chǔ)2）刀具與零件的接觸長度（切削深度）H(1/41/6)R，以保證刀具的剛度。（2）走刀路線的選擇1）保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。2）縮短走刀路線，減少進、退刀時間和其他輔助時間。3）方便數(shù)值計算，減少編程工作量。4）減少程序段數(shù)量。5）增加進退刀路徑。（切向進刀）4.1 程序編制的基

8、礎(chǔ)2、二維型腔加工（挖槽）（1）切內(nèi)腔（2）切內(nèi)輪廓4.1 程序編制的基礎(chǔ)3、曲面加工（1）平行走刀；（2）曲面流線；（3）等高線；（4）旋轉(zhuǎn)等距；4.1 程序編制的基礎(chǔ)4、孔和內(nèi)螺紋（1）孔加工：鉆、擴、鉸、鏜；（2）內(nèi)螺紋：攻絲、銑螺紋4.1 程序編制的基礎(chǔ)四、加工方法的選擇1）內(nèi)孔表面加工方法的選擇a.內(nèi)孔表面加工方法的選擇原則4.1 程序編制的基礎(chǔ)(a)加工精度為9級的孔孔徑10mm時可采用鉆鉸方案。孔徑30mm時可采用鉆鏜方案。(b)加工精度為8級的孔孔徑10mm時可采用鉆鉸方案?？讖?0mm時可采用鉆擴鏜方案。4.1 程序編制的基礎(chǔ)(c)加工精度為7級的孔孔徑12mm時可采用鉆粗鉸

9、精鉸方案?？讖皆?2mm60mm之間時可采用鉆擴粗鉸精鉸方案。也可采用粗鏜半精鏜精鏜的方案。(b)對于6級的孔最終加工方法為精細(xì)鏜。4.1 程序編制的基礎(chǔ)b.內(nèi)孔表面加工方法實例材料HT200鉆擴方案鉆擴半精鏜精鏜4.1 程序編制的基礎(chǔ)2）平面加工方法的選擇在數(shù)控銑床上通常采用面銑刀或立銑刀加工平面。粗銑時精度可達(dá)到1113級，表面粗糙度6.325。精銑時精度可達(dá)到810級，表面粗糙度1.66.3。4.1 程序編制的基礎(chǔ)3）平面輪廓加工方法的選擇這類零件的表面多由直線和圓弧或各種曲線構(gòu)成，通常采用3坐標(biāo)數(shù)控銑床進行兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動加工。 4.1 程序編制的基礎(chǔ)4）固定斜角平面加工方法的選擇）固定

10、斜角平面加工方法的選擇固定斜角平面是與水平面成一固定夾角的斜面，常用的加工方法如下：a.當(dāng)零件尺寸不大時，可用斜墊板墊平后加工；如果機床主軸可以擺角，則可以擺成適當(dāng)?shù)亩ń?，用不同的刀具來加工。?dāng)零件尺寸很大，斜面斜度又較小時，常用行切法加工，但加工后，會在加工面上留下殘留面積，需要用鉗修方法加以清除，用3坐標(biāo)數(shù)控立銑加工飛機整體壁板零件時常用此法。當(dāng)然，加工斜面的最佳方法是采用5坐標(biāo)數(shù)控銑床，主軸擺角后加工，可以不留殘留面積。4.1 程序編制的基礎(chǔ)b.對于正圓臺和斜筋表面，一般可用專用的角度成型銑刀加工。其效果比采用5坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工好。4.1 程序編制的基礎(chǔ)5）變斜角面加工方法的選擇變斜

11、角面加工方法的選擇a.對曲率變化較小的變斜角面，用4坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控銑床， 采用立銑刀（但當(dāng)零件斜角過大，超過機床主軸擺角范圍時，可用角度成型銑刀加以彌補）以插補方式擺角加工。 4.1 程序編制的基礎(chǔ)（2）對曲率變化較大的變斜角面，用4坐標(biāo)聯(lián)動加工難以滿足加工要求，最好用5坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床，以圓弧插補方式擺角加工。4.1 程序編制的基礎(chǔ)（3）采用3坐標(biāo)數(shù)控銑床兩坐標(biāo)聯(lián)動，利用球頭銑刀和鼓形銑刀，以直線或圓弧插補方式進行分層銑削加工，加工后的殘留面積用鉗修方法清除。4.1 程序編制的基礎(chǔ)6）曲面輪廓加工方法的選擇a.對曲率變化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用兩軸半坐標(biāo)的行切法加工，即x、y、

12、z 3軸中任意兩軸作聯(lián)動插補，第三軸作單獨的周期進給。 4.1 程序編制的基礎(chǔ)b.對曲率變化較大和精度要求較高的曲面的精加工，常用z、y、z ，3坐標(biāo)聯(lián)動插補的行切法加工。4.2 編程的基本方法一、FANUC 0i-MB系統(tǒng)簡述（1）文字碼（2）取值范圍（3）控制軸數(shù)（4）增量系統(tǒng)參數(shù)（5）準(zhǔn)備功能代碼（6）輔助功能代碼4.2 編程的基本方法二、基本編程指令的應(yīng)用1、坐標(biāo)系設(shè)定指令（1）G92 設(shè)定工件坐標(biāo)系格式：G92 X_ Y_ Z_（2）G53 選擇機床坐標(biāo)系格式：G53 G90 X_ Y_ Z_（3）G54G59 選擇工件坐標(biāo)系格式為直接引用指令代碼4.2 編程的基本方法（4）加工坐標(biāo)

13、系的測量1）直接測量2）試切法測量4.2 編程的基本方法2、G00 快速運動指令格式：G00 X_ Y_ Z_3、G01 直線插補指令格式：G01 X_ Y_ Z_4、G02 、G03 圓弧插補指令1）圓弧插補平面選擇指令G17、G18、G192）格式1G17 G02/G03 X_ Y_ I_ J_ F_ ;G18 G02/G03 X_ Z_ I_ K_ F_ ;G19 G02/G03 Y_ Z_ J_ K_ F_ ;4.2 編程的基本方法3）格式2G17 G02/G03 X_ Y_ R_ F_ ;G18 G02/G03 X_ Z_ R_ F_ ;G19 G02/G03 Y_ Z_ R_ F_

14、 ;4.2 編程的基本方法5、G04 暫停指令格式 G04 X_ ；或 G04 P_ ；4.2 編程的基本方法6、G40 G41 G42 刀具半徑補償功能格式：G41/G42 G01/G00 X_ Y_ H_ (D_) F_； G40 G01 X_ Y_ F_ ;注意：1）刀補的三個階段2）開始和結(jié)束的階段只能用G00或G013）刀補進程中不能有連續(xù)兩段沒有插補平面的運動。4.2 編程的基本方法舉例：4.2 編程的基本方法O123N10 G92 X0 Y0 Z10;N20 M03 S600;N30 G90 G00 X-55 Y-60;N40 G00 Z-5 M08;N50 G41 G01 X0

15、 Y0 H03 F60;N60 G91 G01 X40 Y40 ;N70 G03 X20 Y0 I10 J0;N80 G01 X10 ;N90 G02 X10 Y-10 I0 J-10;N100 G01 Y-30;N110 X-90;N120 G90 G40 G01 X-55 Y-60 M09;N130 G00 Z10 M05;N140 G00 X0 Y0 ;N150 M30;已知立銑刀半徑為16，半徑補償號D03。O5004G17 G90 G54 ;G0 X0 Y0 S500;Z5. M03;G41 X60.Y 30. D03;Z-27. ;G1 Y80. F120;G3 X100. Y12

16、0. R40.;G1 X180.;Y60.;G2 X160. Y40. R20.;G1 X50. ;G0 Z5.;G40 X0 Y0 M05;G91 G28 Z0;M30; 4.2 編程的基本方法7、刀具長度補償（G43、G44、G49）數(shù)控銑床或加工中心所使用的刀具，每把刀具的長度都不相同；由于刀具的磨損或其他原因引起刀具長度發(fā)生變化。使用刀具長度補償命令，補償不同刀具長度，可使每一把刀具加工出來的深度尺寸都正確。（1）刀具長度補償?shù)姆椒ń⒌毒唛L度補償?shù)母袷剑篏43/G44 Z_ H_；刀具長度補償取消的格式：G49 Z_；H_ 表示刀具長度補償號；有H01H99；N10 G00G43Z-

17、180H01;N10 G00G44Z-180H01;H01=1004.2 編程的基本方法使用刀具長度補償功能注意事項：1）使用G43/G44指令的程序段，只能使用z軸指令。2）G43、G44為續(xù)效指令，可以用G49指令取消，也可以用G28取消。（3）長度補償量的確定事先通過機外對刀法測量出刀具長度，將其中一把刀具作為基準(zhǔn)刀，其長度補償值為零，其他刀具的長度補償值為與基準(zhǔn)刀的長度差值。此時要用基準(zhǔn)刀對刀。4.2 編程的基本方法8、子程序調(diào)用1）子程序調(diào)用方法M98 P_ L _ ;2）子程序結(jié)束M99;4.2 編程的基本方法例在數(shù)控銑床上銑削4個直徑為80的孔的走刀路線。已知毛坯底孔直徑為76，

18、使用20四刃立銑刀，切削速度為20m/min，進給量為0.1/齒。4.2 編程的基本方法O5012G17 G90 G40 G80 G49 G21;G00 G54 X60 Y60;S320 M13;G43 Z5. H01;M98 P1001;G90 G00 X-60.;M98 P1001;G90 G00 Y-60;M98 P1001;G90 G00 X60;M98 P1001;G91 G28 Z0;M30O1001G91 G01 Z-32. F1000;G41 X15. Y-25. D11 F128;G03 X25. Y 25. R25.;I-40;X-25. Y25. R25;G01 G40

19、X-15. Y-25.;Z32. F1000;M994.2 編程的基本方法三、固定循環(huán)功能孔加工固定循環(huán)功能完成鉆孔、鉸孔、鏜孔、攻絲等功能?？准庸す潭ㄑh(huán)是模態(tài)指令，使用它編程加工孔時，各參數(shù)均為模態(tài)參數(shù)。1、固定循環(huán)的基本動作孔加工固定循環(huán)一般由六個動作組成。XY平面定位Z軸快進到R點Z軸進給孔加工孔底動作Z軸快速返回R點Z軸快速返回到起始點4.2 編程的基本方法4.2 編程的基本方法4.2 編程的基本方法2、固定循環(huán)指令書寫格式格式:G90/G91 G98/G99 G X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ L_ ;參數(shù)Z_ R_ Q_ F_為模態(tài)值。G 為G73G89;4.2 編程的基本方法3.固定循環(huán)指令介紹（1）高速深孔啄式鉆孔循環(huán)（G73）格式：G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_ ;4.2 編程的基本方法（2）攻左旋螺紋循環(huán)（G74）格式：G74 X_ Y_ Z_ R_ F_ ; 攻右旋螺紋循環(huán)（G84）格式：G84 X_ Y_ Z_ R_ F_ ;4.2 編程的基本方法（3）格式：G81 X_ Y_ Z_ R_ F_ ;4.2 編程的基本方法（4）格式：G83 X_ Y_ Z_ R_