數(shù)控銑床加工工藝(課件).ppt

第四章數(shù)控銑床加工工藝 第一節(jié)數(shù)控銑削加工的主要對(duì)象第二節(jié)數(shù)控銑削加工工藝的制訂第三節(jié)數(shù)控銑床的編程基礎(chǔ)第四節(jié)數(shù)控銑床的基本編程方法 化學(xué)工業(yè)出版社 第一節(jié)數(shù)控銑削加工的主要對(duì)象 第四章數(shù)控銑床加工工藝 數(shù)控銑床進(jìn)行銑削加工主要是以零件的平面 曲面為主 還能加工孔 內(nèi)圓柱面和螺紋面 它可以使各個(gè)加工表面的形狀及位置獲得很高的精度 一 平面類(lèi)零件 第四章數(shù)控銑床加工工藝 如圖4 1所示 零件的被加工表面平行 垂直于水平面或加工面與水平面的夾角為定角的零件 稱(chēng)為平面類(lèi)零件 對(duì)于平面垂直于坐標(biāo)軸的面 其加工方法與普通銑床的加工方法一樣 對(duì)斜面的加工方法可采用 將斜面墊平加工 這是在零件不大或夾具容易實(shí)現(xiàn)零件的加工情況下進(jìn)行 第四章數(shù)控銑床加工工藝 用行切法加工 如圖4 2所示 這樣會(huì)留有行與行之間的殘留余量 最后要由鉗工修銼平整 飛機(jī)上的整體壁板零件經(jīng)常用這個(gè)方法加工 用五坐標(biāo)數(shù)控銑床的主軸擺角后加工 不留殘留余量 效果最好 如圖4 3所示 對(duì)于斜面是正面臺(tái)和斜肋板的表面 可采用成形銑刀加工 也可用五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工 但不經(jīng)濟(jì) 二 變斜角類(lèi)零件 第四章數(shù)控銑床加工工藝 零件被加工表面與水平面夾角呈連續(xù)變化的零件 稱(chēng)為變斜角類(lèi)零件 這類(lèi)零件一般為飛機(jī)上的零部件 如飛機(jī)的大梁 桁架框等 以及與之相對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)夾具和裝配支架上的零件 如圖4 4所示為一種變斜角零件 該零件共分為三段 從第 肋到第 肋的斜角a由3 10 均勻變到2 32 從第 肋到第 肋再均勻變?yōu)? 20 從第 肋到第 肋均勻變?yōu)? 第四章數(shù)控銑床加工工藝 變斜角零件不能展開(kāi)成為平面 在加工中被加工面與銑刀的圓周母線(xiàn)瞬間接觸 用五坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行主軸擺角加工 也可用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行行切法加工 對(duì)曲率變化較小的變斜角面 用x y z和A四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床加工 如圖4 5所示為用立銑刀直線(xiàn)插補(bǔ)方式加工的情況 對(duì)曲率變化較大的變斜角面 用x y z和A B五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床加工 如圖4 6所示 也可以用鼓形銑刀采用三坐標(biāo)方式銑削加工 所留刀痕用鉗工修銼拋光去除 如圖4 7所示 三 曲面類(lèi)零件 第四章數(shù)控銑床加工工藝 零件被加工表面為空間曲面的零件 稱(chēng)為曲面類(lèi)零件 曲面可以是公式曲面 如拋物面 雙曲面等 也可以是列表曲面 如圖4 8所示 曲面類(lèi)零件的被加工表面不能展開(kāi)為平面 銑削加工時(shí) 被加工表面與銑刀始終是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)相接觸 用三坐標(biāo)數(shù)控銑床加工時(shí) 一般采用行切法用球頭銑刀銑削加工 如圖4 9所示 四 孔類(lèi)零件 第四章數(shù)控銑床加工工藝 孔類(lèi)零件上都有多組不同類(lèi)型的孔 一般有通孔 盲孔 螺紋孔 臺(tái)階孔 深孔等 在數(shù)控銑床上加工的孔類(lèi)零件 一般是孔的位置要求較高的零件 如圓周分布孔 行列均布孔等 如圖4 10所示 其加工方法一般為鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔 鏜孔 锪孔 攻螺紋等 第二節(jié)數(shù)控銑削加工工藝的制訂 一 零件的工藝分析 1 要徹底讀懂圖樣 第四章數(shù)控銑床加工工藝 零件圖樣的尺寸是否標(biāo)注全 有無(wú)漏 多尺寸的情況 有無(wú)封閉尺寸 尺寸的標(biāo)注法是否方便編程 零件結(jié)構(gòu)是否表示清楚了 視圖是否完整 各幾何元素間的相互關(guān)系 如相切 相交 垂直和平行等 是否明確 2 要分析透零件的加工工藝性 研究零件的被加工表面是否適于數(shù)控銑床加工 被加工表面是否太厚 內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧R是否太小 如圖4 11所示 當(dāng)R 0 2H H為被加工內(nèi)輪廓面的最大厚度 時(shí) 其加工工藝性不好 即刀具被迫采用小直徑而使得其剛性太差 需采取多次分層切削加工 第四章數(shù)控銑床加工工藝 一個(gè)零件上內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸的大小和一致性 影響加工能力 加工質(zhì)量和換刀次數(shù)等 如圖d D 2r銑刀端刃銑削平面的面積越大 則加工平面的能力越強(qiáng) 因而 銑削工藝性越好 圖4 12零件槽底平面圓弧對(duì)加工工藝的影響 3 要研究分析零件的精度 4 要研究分析零件的剛性 5 要研究分析零件的定位基準(zhǔn) 6 要研究分析零件的毛坯和材料 第四章數(shù)控銑床加工工藝 零件的精度 尺寸 形狀 位置 是否能夠保證 表面質(zhì)量能否保證 根據(jù)精度 表面質(zhì)量來(lái)決定是否采用粗銑 還是精銑 以及是否要多次進(jìn)給 零件的厚度如果太單薄會(huì)引起加工變形 當(dāng)加工薄壁零件時(shí) 若面積較大的零件 其加工后也易產(chǎn)生變形 很難保證精度 尤其是鋁合金板 零件上如有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn) 便可保證在零件多次裝夾后各加工表面之間的位置精度 其定位基準(zhǔn)能保證零件定位穩(wěn)定可靠 便沒(méi)有基準(zhǔn)不重合誤差 材料是否具有較好的加工工藝性能 硬度 熱處理狀態(tài)是怎樣的 毛坯的余量是否足夠 是否均勻 毛坯的安裝定位平面是否方便可靠 二 裝夾方案的確定 1 定位基準(zhǔn)的選擇 第四章數(shù)控銑床加工工藝 選擇定位基準(zhǔn)時(shí) 應(yīng)注意減少裝夾次數(shù) 盡量做到在一次安裝中能把零件上所有要加工的表面都加工出來(lái) 一般選擇零件上不需要數(shù)控銑削的平面或孔做定位基準(zhǔn) 對(duì)薄板零件 選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于提高工件的剛性 以減少切削變形 定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合 以減少定位誤差對(duì)尺寸精度的影響 2 夾具的選擇 數(shù)控銑床可以加工形狀復(fù)雜的零件 但在數(shù)控銑床上的工件裝夾方法與普通銑床的工件裝夾方法一樣 所使用的夾具往往并不復(fù)雜 只要求有簡(jiǎn)單的定位 夾緊機(jī)構(gòu)就可以了 但要將加工部位敞開(kāi) 不能因裝夾工件而影響進(jìn)給和切削加工 3 必須注意的問(wèn)題 第四章數(shù)控銑床加工工藝 工件的被加工表面必須充分暴露在外 夾緊元件與被加工表面間的距離要保持一定的安全距離 各夾緊元件應(yīng)盡可能低 以防銑夾頭或主軸套筒與之在加工過(guò)程中相碰撞 夾具安裝應(yīng)保證工件的方位與工件坐標(biāo)系一致 并且還要能協(xié)調(diào)零件定位面與數(shù)控銑床之間保持一定的坐標(biāo)聯(lián)系 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好 盡量不采用更換壓板 夾緊點(diǎn) 的設(shè)計(jì) 若必須更換時(shí) 要保證不破壞工件的定位 4 夾具選用原則 第四章數(shù)控銑床加工工藝 1 在生產(chǎn)類(lèi)型為批量較小或單件試制時(shí) 若零件復(fù)雜 應(yīng)采用組合夾具 如圖所示 它是由可重復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)零件組成 若零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單時(shí) 可采用通用夾具 如虎鉗 壓板等 如圖所示 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 在生產(chǎn)類(lèi)型為中批量或批量生產(chǎn)時(shí) 一般用專(zhuān)用夾具 其定位效率較高 且穩(wěn)定可靠 3 在生產(chǎn)批量較大時(shí) 可考慮采用多工位夾具 機(jī)動(dòng)夾具 如液壓 氣壓夾具 三 刀具選擇的基本要求 1 刀具的剛性要好 第四章數(shù)控銑床加工工藝 為提高生產(chǎn)率而采用大切削用量時(shí) 需要?jiǎng)傂院玫牡毒?剛性差的刀具在大切削用量時(shí)很容易斷刀 要保證被加工表面的形狀精度 用剛性差的刀具在大切削力的作用下 會(huì)產(chǎn)生變形而形成 讓刀 使加工的型面會(huì)出現(xiàn)斜面 如圖4 15所示 當(dāng)被加工表面各處余量不一樣時(shí) 用普通銑床可多次進(jìn)給解決問(wèn)題 而數(shù)控銑床則要改變程序 而用剛性強(qiáng)的刀具就可一次加工 不必改變程序 2 刀具的耐用度要高 因?yàn)閿?shù)控銑床靠程序控制精度 刀具若磨損很快 則尺寸精度 型面精度很難保證 故要用耐用度高的刀具 此外 刀具參數(shù) 幾何角度 排屑性能等因素也要綜合考慮 四 切削用量的選擇 第四章數(shù)控銑床加工工藝 合理的選擇切削用量 對(duì)零件的表面質(zhì)量 精度 加工效率影響很大 這在實(shí)際加工中往往是很難掌握的 必須要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能夠掌握好切削用量的選擇 因此 在編程時(shí)只能根據(jù)一般情況 大致選擇切削用量 在實(shí)際加工中 根據(jù)具體加工情況進(jìn)行調(diào)整 五 進(jìn)給路線(xiàn)的確定 在確定進(jìn)給路線(xiàn)時(shí) 要考慮零件的被加工表面的精度 表面質(zhì)量 表面形狀 零件材料的剛度 切削余量 機(jī)床的類(lèi)型 剛度 精度以及刀具的剛度等等 要考慮被加工表面與夾具的空間關(guān)系 以防碰撞 合理的進(jìn)給路線(xiàn)應(yīng)能保證零件的加工精度 表面質(zhì)量的要求 數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單 程序段少 編程量小 進(jìn)給路線(xiàn)短 空行程少的高效率路線(xiàn) 1 鉆孔加工的進(jìn)給路線(xiàn) 第四章數(shù)控銑床加工工藝 鉆孔加工的進(jìn)給路線(xiàn) 包括鉆 擴(kuò) 鉸 攻螺紋 鏜孔等孔的加工方法 這種進(jìn)給路線(xiàn)包括兩個(gè)方面 x y方向和z方向 如圖4 16所示 該零件要鉆孔 則進(jìn)給路線(xiàn)是參照普通鉆床鉆孔的動(dòng)作設(shè)計(jì)的 按G81固定循環(huán)動(dòng)作 鉆頭 鉸刀 鏜刀 螺紋刀具 在x y方向快速移動(dòng)至孔的中心位置 鉆頭快速下刀至工件表面上方3 5mm的距離 鉆頭工作進(jìn)給至指定深度 鉆頭快速返回初始平面 若加工多個(gè)孔則要考慮x y方向的最短加工路線(xiàn) 如圖2 56c所示 2 銑削平面輪廓的進(jìn)給路線(xiàn) 第四章數(shù)控銑床加工工藝 1 銑削外輪廓零件 銑削外輪廓零件的路線(xiàn)分為z方向和x y方向 要一一確定 x y方向的確定 如圖4 17所示 在開(kāi)始切削段和結(jié)束切削段要有切入 切出的路線(xiàn) 以避免產(chǎn)生刀痕 保證被加工表面的光滑 應(yīng)建立徑向刀具補(bǔ)償段和取消徑向刀具補(bǔ)償段 這一點(diǎn)非常重要 它的目的是為了編程簡(jiǎn)單 可靈活使用不同直徑的刀具 并利用刀具補(bǔ)償值有效地控制尺寸精度 在實(shí)際切削段 只要沿著實(shí)際輪廓編制程序段就行了 在進(jìn)給方向上一般用順銑 這是因?yàn)閿?shù)控銑床的絲杠是滾珠絲杠 間隙極小甚至為零 不存在普通銑床上順銑易損壞刀具的情況 順銑加工的表面質(zhì)量比逆銑要高 切削狀態(tài)也好 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 銑削內(nèi)輪廓零件 銑削內(nèi)輪廓零件的路線(xiàn)也同樣分為z方向和x y方向 但銑削內(nèi)輪廓零件與銑削外輪廓零件的情況不同 不能從切線(xiàn)方向切入 切出 開(kāi)始切削段可用圓弧切入 結(jié)束切削段可用圓弧切出 以保證不留刀痕 如圖18所示 若要求不高 也可用斜線(xiàn)切入 切出 如圖4 19所示 圓弧的大小和斜線(xiàn)的長(zhǎng)短視內(nèi)輪廓零件的尺寸大小而定 第四章數(shù)控銑床加工工藝 應(yīng)建立徑向刀具補(bǔ)償段和取消徑向刀具補(bǔ)償段 進(jìn)給方向一般用順銑 在確定路線(xiàn)時(shí) 要考慮刀具直徑的大小 每段輪廓的長(zhǎng)度必須大于刀具半徑和刀具半徑補(bǔ)償值之和 否則機(jī)床將報(bào)警 防止過(guò)切 如圖4 20所示 第四章數(shù)控銑床加工工藝 3 內(nèi) 外輪廓零件z方向的確定 如圖4 21所示 銑刀快速進(jìn)給至z 再工作進(jìn)給至切削長(zhǎng)度z 這個(gè)z 值的確定很重要 設(shè)定的太高效率低 設(shè)定的太低 則快速下刀距離工件太近 容易出危險(xiǎn) 很容易碰刀 銑削外輪廓零件時(shí) 落刀點(diǎn)要選在工件外 距離工件一定的距離L L r k r為刀具半徑 k為余量 銑削內(nèi)輪廓零件時(shí) 落刀點(diǎn)選在有空間下刀的地方 一般在內(nèi)輪廓零件的中間 若沒(méi)有空間的話(huà) 應(yīng)先鉆落刀孔 第四章數(shù)控銑床加工工藝 4 型腔加工 這類(lèi)零件是要去除中間的余量 如圖2 58所示 在x y方向從落刀點(diǎn)下刀后有三種情況 平行切法 進(jìn)給路線(xiàn)最短 表面質(zhì)量差 環(huán)切法 進(jìn)給路線(xiàn)最長(zhǎng) 表面質(zhì)量好 混合法 先平行切削再環(huán)切 進(jìn)給路線(xiàn)較短 表面質(zhì)量好 在z方向路線(xiàn)的確定 與加工內(nèi) 外輪廓零件基本相同 環(huán)切法 行切法 行切 環(huán)切法 3 曲面加工的進(jìn)給路線(xiàn) 第四章數(shù)控銑床加工工藝 曲面加工的進(jìn)給路線(xiàn)對(duì)于三坐標(biāo)數(shù)控銑床來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單 用球頭銑刀采用行切法加工 如圖2 72所示 行切法是指刀具與零件表面的切點(diǎn)軌跡是一行一行的 且行距根據(jù)加工精度要求來(lái)確定 若曲面比較復(fù)雜 則要用四坐標(biāo)數(shù)控銑床 五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工 六 平面凸輪零件的數(shù)控銑削工藝 第四章數(shù)控銑床加工工藝 如圖4 22所示 平面凸輪零件是平面輪廓零件加工的典型零件 它的輪廓是由圓弧與直線(xiàn)組成 1 零件工藝分析 第四章數(shù)控銑床加工工藝 零件圖樣的尺寸 視圖都完整 表達(dá)清楚 幾何關(guān)系明確 零件的結(jié)構(gòu)工藝性也很好 無(wú)難以加工的結(jié)構(gòu) 側(cè)面與底面垂直 零件的厚度不厚 在垂直方向可一刀切削完成 零件的精度要求較高 R61 0 05 R64 0 05 R63 5 0 05 要采用粗銑 半精銑 精磨的工藝路線(xiàn) 用數(shù)控銑床只能完成半精加工 精加工需淬火后磨削完成 可用零件的大平面和兩孔作定位基準(zhǔn) 零件材料是CrWMn鋼 淬火后硬度為HRC58 62 數(shù)控銑削工序完成半成品 為半精加工 已加工好孔和平面 經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度為HRC22 26 切削加工性較好 2 夾具選擇 第四章數(shù)控銑床加工工藝 根據(jù)零件被加工表面的情況 該零件需限制五個(gè)自由度 可采用一面二孔的定位方法 如圖4 23所示 為了露出被加工表面 不能從周邊壓緊 而用螺釘 壓板機(jī)構(gòu)從中間壓緊 這個(gè)夾具是一種專(zhuān)用夾具 凸輪批量較大時(shí) 用這個(gè)夾具可提高效率 3 刀具選擇 4 切削用量的選擇 加工該凸輪用立銑刀 直徑可大可小 根據(jù)剛性好 耐用度高這樣一個(gè)特點(diǎn) 選擇 20高速鋼立銑刀 其切削長(zhǎng)度L 40mm 可以滿(mǎn)足要求 數(shù)控銑床銑削凸輪的切削用量 可根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)選擇確定 5 進(jìn)給路線(xiàn)的確定 第四章數(shù)控銑床加工工藝 在x y方向 選開(kāi)始切削點(diǎn) 確定A點(diǎn)為開(kāi)始切削點(diǎn) 同時(shí)選定切入 切出點(diǎn)M N在A點(diǎn)切線(xiàn)上 根據(jù)A M的位置 在其左下方距離大于刀具半徑和余量處的P點(diǎn) 選作為落刀點(diǎn) 對(duì)應(yīng)于P點(diǎn) 在刀具切出后左上方的Q點(diǎn) 選作為抬刀點(diǎn) 加工路線(xiàn) P M A B C D E F G H I A N Q 如圖4 24所示 在z方向 快速下刀點(diǎn)z 5mm 切削深度z 17mm 如圖4 25所示 綜合工藝分析情況 填寫(xiě)數(shù)控加工工序卡 見(jiàn)表4 1 第四章數(shù)控銑床加工工藝 第三節(jié)數(shù)控銑床的編程基礎(chǔ) 一 數(shù)控銑床的程序編制功能 第四章數(shù)控銑床加工工藝 1 插補(bǔ) 目前 數(shù)控銑床都具有直線(xiàn)插補(bǔ)功能和圓弧插補(bǔ)功能 所謂插補(bǔ)就是數(shù)控系統(tǒng)在二點(diǎn)之間按照一定的計(jì)算方法 所計(jì)算出來(lái)的一些點(diǎn) 根據(jù)這些點(diǎn)的連線(xiàn)可以近似地逼近直線(xiàn)或圓弧 如圖4 26所示 刀具沿兩點(diǎn)之間的直線(xiàn)插補(bǔ)點(diǎn)的連線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 稱(chēng)為直線(xiàn)插補(bǔ) 因?yàn)椴逖a(bǔ)點(diǎn)非常密集 所以可以用這條連線(xiàn)近似作為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 刀具沿圓弧插補(bǔ)點(diǎn)的連線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 也可以近似作為圓弧運(yùn)動(dòng) 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 刀具補(bǔ)償 3 鏡象 刀具補(bǔ)償功能是數(shù)控銑床中一種非常重要的功能 其補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ械毒甙霃窖a(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 鏡象功能是數(shù)控銑床用作簡(jiǎn)化程序的一種功能 即零件的被加工表面結(jié)構(gòu)對(duì)于x軸或y軸對(duì)稱(chēng) 就可將程序簡(jiǎn)化為一半或1 4 然后 另一半或3 4用鏡象功能加工 如圖4 27所示 另外 還有比例縮放功能 即可將程序按比例擴(kuò)大或縮小 第四章數(shù)控銑床加工工藝 4 子程序 子程序是數(shù)控銑床中簡(jiǎn)化程序編制的一個(gè)重要功能 它可將多次重復(fù)加工的內(nèi)容 或者是遞增 減 尺寸的內(nèi)容 用一個(gè)程序編制好 在重復(fù)動(dòng)作時(shí) 多次調(diào)用這個(gè)程序 這就是子程序 例如 多次分層加工的路線(xiàn) 多個(gè)排列成行的孔加工等 粗 精加工等 此外 子程序還可多重嵌套 5 變量功能 對(duì)于某些形狀相似的結(jié)構(gòu) 其尺寸參數(shù)不同時(shí) 可以用變量來(lái)編程 這樣在主程序中給變量賦值 子程序中用變量代替坐標(biāo)尺寸參數(shù) 這樣可以更加簡(jiǎn)化程序編制 在數(shù)控銑床中 還有宏程序的功能 宏程序中就是用許多變量做參數(shù)的功能 第四章數(shù)控銑床加工工藝 6 坐標(biāo)系的多種功能 在設(shè)定工件坐標(biāo)系時(shí) 可以設(shè)置成直角坐標(biāo) 也可以設(shè)置成極坐標(biāo) 可以讓直角坐標(biāo)平移 也可以讓直角坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度 還可以采用絕對(duì)坐標(biāo)系和相對(duì) 增量 坐標(biāo)系 程編人員可以根據(jù)零件的加工要求 選擇最方便 最簡(jiǎn)單的坐標(biāo)系 以便簡(jiǎn)化程序 7 循環(huán)功能 在數(shù)控銑床以一些固定動(dòng)作運(yùn)動(dòng)時(shí) 可以用一些指令來(lái)代替這些動(dòng)作 從而可以簡(jiǎn)化程序 如鉆孔固定循環(huán)動(dòng)作 銑型腔固定循環(huán)動(dòng)作 二 SINUMERIK840C系統(tǒng) 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 M指令 G指令被稱(chēng)為準(zhǔn)備功能指令 其主要作用是控制機(jī)床的主要?jiǎng)幼?如進(jìn)給 移動(dòng) 刀具補(bǔ)償?shù)?德國(guó)西門(mén)子 SIEMENS 的SINUMERIK840C系統(tǒng)的G指令功能 見(jiàn)表4 2 1 G指令 M指令被稱(chēng)為輔助功能指令 其主要功能指控制機(jī)床的輔助功能 如主軸旋轉(zhuǎn) 停止 冷卻液開(kāi)關(guān)等 德國(guó)西門(mén)子 SIEMENS 的SINUMERIK840C系統(tǒng)的M指令功能 見(jiàn)表4 3 3 五坐標(biāo)閉環(huán)CNC系統(tǒng) 該系統(tǒng)是五坐標(biāo)的閉環(huán)CNC系統(tǒng) 可五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工 即x y z或A B C的其中二個(gè) 該系統(tǒng)具有直線(xiàn)插補(bǔ) 圓弧插補(bǔ)及刀具補(bǔ)償功能 坐標(biāo)系符合右手定則 第四章數(shù)控銑床加工工藝 5 主塊格式 N G x y z D S F M H LF其字符含義為 N 序號(hào)G 準(zhǔn)備功能指令x y z 坐標(biāo)D 刀具補(bǔ)償功能S 主軸轉(zhuǎn)速F 進(jìn)給速度M 輔助功能指令H 輔助功能LF 程序段結(jié)束 機(jī)床上寫(xiě)為L(zhǎng)F 為便于書(shū)寫(xiě) 用LF 在生產(chǎn)中輸入程序時(shí) LF表示為回車(chē)鍵 在程序中可以不寫(xiě) 4 程序格式 N05G x y z S M F LF這條程序就是主塊 用在第一條 起設(shè)置作用 N10G x LF 三 常用的G指令功能和M指令功能 一 坐標(biāo)系的設(shè)置與變換功能 第四章數(shù)控銑床加工工藝 G54 G55 G56 G57為設(shè)置工件坐標(biāo)系指令 G58 G59為坐標(biāo)系移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)指令 G10 G11 G12 G13為極坐標(biāo)下對(duì)應(yīng)的G00 G01 G02 G03指令 G90 G91為絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì) 增量 坐標(biāo)指令 1 指令 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 程序格式 1 設(shè)置工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系是根據(jù)工件的加工要求 為編制程序需要所設(shè)定在工件上的坐標(biāo)系 其原點(diǎn)在工件上或在夾具的某一點(diǎn)上 由程編人員設(shè)定 其位置隨工件和夾具在機(jī)床工作臺(tái)上的安裝位置而定 所以又叫浮動(dòng)原點(diǎn)或編程原點(diǎn) 一般在程序開(kāi)頭設(shè)置 G54 G57是工件坐標(biāo)系設(shè)置指令 如圖4 28所示 第四章數(shù)控銑床加工工藝 例如 N10G54G90G00 x y LF 該程序段表示機(jī)床以G54為工件坐標(biāo)系 其坐標(biāo)系原點(diǎn)是由操作人員在控制面板上通過(guò) 工件坐標(biāo)系設(shè)置 來(lái)確定 G55 G56 G57具有同樣的功能 也就是說(shuō)機(jī)床可以建立四個(gè)工件坐標(biāo)系 當(dāng)程序中有G54 G57指令中的任一個(gè)時(shí) 工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)就以機(jī)床中設(shè)置好的 并且與相對(duì)應(yīng)的 工件坐標(biāo)系設(shè)置值 中的原點(diǎn)為原點(diǎn) 第四章數(shù)控銑床加工工藝 如圖4 29所示 G54的設(shè)置值為 x 50 y 50 z 20 其原點(diǎn)就在O 點(diǎn)上 G55的設(shè)置值為 x 100 y 100 z 20 其原點(diǎn)就在O 點(diǎn)上 圖中的G53是機(jī)床坐標(biāo)系 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 坐標(biāo)系移動(dòng) G58 G59是坐標(biāo)系原點(diǎn)平移指令 如圖4 30所示 例如 N10G58x100y100LF該程序段是把坐標(biāo)系原點(diǎn)平移到 100 100 的位置 用G59具有同樣的功能 第四章數(shù)控銑床加工工藝 3 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn) G58 G59指令還具有坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能 如圖4 31所示 例如 N10G58x100y100A30LF該程序段是把坐標(biāo)系原點(diǎn)平移到 100 100 的位置 再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30 用G59具有同樣的功能 第四章數(shù)控銑床加工工藝 4 極坐標(biāo) G10 G11 G12 G13為極坐標(biāo)系工作的指令 如圖4 32所示 例如 N10G10 x50y30U100A60LF該程序段功能作用是以 50 30 點(diǎn)為中心 用U100表示極徑為100 A60表示轉(zhuǎn)角為60 刀具快速移動(dòng)到P 100 60 點(diǎn) G10是在極坐標(biāo)系工作下的快速點(diǎn)定位 同樣G11 G12 G13也是極坐標(biāo)系工作下的直線(xiàn)插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)指令 第四章數(shù)控銑床加工工藝 5 絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì) 增量 坐標(biāo) G90 G91分別為絕對(duì)坐標(biāo)和相對(duì) 增量 坐標(biāo)指令 如圖4 33所示 例如 N10G90G00 x30y90LFN15G01x100y20LF該程序段的作用是刀具以絕對(duì)坐標(biāo)方式快速移動(dòng)到 30 90 點(diǎn) 再直線(xiàn)進(jìn)給到 100 20 點(diǎn) 而若用相對(duì) 增量 坐標(biāo)方式 則N15程序段應(yīng)為 N15G91G01x70y 70LF 第四章數(shù)控銑床加工工藝 二 刀具運(yùn)動(dòng)指令 1 指令 G00 快速點(diǎn)定位G01 直線(xiàn)插補(bǔ)G02 順時(shí)針圓弧插補(bǔ) G03 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ) 三 刀具補(bǔ)償 第四章數(shù)控銑床加工工藝 1 長(zhǎng)度補(bǔ)償 指令格式 D 建立長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償D0 取消長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償 程序格式 N05G90G00G17D z10LF N60D0z10LF 第四章數(shù)控銑床加工工藝 其中 D 是長(zhǎng)度補(bǔ)償指令 它的作用是當(dāng)機(jī)床進(jìn)行z向動(dòng)作時(shí) 其z值為程序上的z值加上刀具補(bǔ)償號(hào)中輸入的刀具補(bǔ)償值 即z z D 如圖4 38所示 刀具補(bǔ)償號(hào)中的刀具補(bǔ)償值 由操作人員在控制面板上輸入 例如 N10z100D01LF若D01 50 則z實(shí)際 100 50 50 三 刀具補(bǔ)償 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 徑向補(bǔ)償 指令格式 G41 刀具左偏的徑向刀具補(bǔ)償G42 刀具右偏的徑向刀具補(bǔ)償G40 取消半徑刀具補(bǔ)償 1 建立徑向刀具補(bǔ)償 N G01G41 G42 D x y LF N G41 G42 D LFN G01x y LF 程序格式 第四章數(shù)控銑床加工工藝 第 種方式 刀具邊直線(xiàn)進(jìn)給邊執(zhí)行徑向偏置的動(dòng)作 第 種方式 執(zhí)行G41 G42 指令時(shí)刀具不動(dòng) 當(dāng)后續(xù)指令使刀具平移 x y向 時(shí) 再執(zhí)行徑向偏置的動(dòng)作 而徑向偏置的動(dòng)作就是刀具由起刀點(diǎn) 無(wú)偏置刀具補(bǔ)償?shù)奈恢?運(yùn)動(dòng)到切入點(diǎn) 有偏置刀具補(bǔ)償?shù)奈恢?運(yùn)動(dòng)時(shí) 用G01指令 也可以用G00指令 但不能用G02 G03指令 刀具從起刀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到與切入點(diǎn)的輪廓的切線(xiàn)相垂直 且距切入點(diǎn)為徑向刀具補(bǔ)償值 D 的位置 如圖4 39所示 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 取消徑向刀具補(bǔ)償 N G01G40 x y LF N G40LFN G01x y LF 程序格式 第 種方式 刀具邊直線(xiàn)進(jìn)給邊執(zhí)行取消徑向偏置的動(dòng)作 第 種方式 執(zhí)行指令時(shí)與建立刀具補(bǔ)償值時(shí)的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)剛好相反 執(zhí)行G40指令時(shí)刀具不動(dòng) 當(dāng)后續(xù)指令使刀具平移 x y向 時(shí) 再執(zhí)行取消徑向偏置的動(dòng)作 而執(zhí)行取消徑向偏置的動(dòng)作時(shí) 刀具由偏置刀具補(bǔ)償位置 切出點(diǎn) 移向無(wú)偏置刀具補(bǔ)償位置 退刀點(diǎn) 抬刀點(diǎn) 同樣 用G01指令 也可以用G00指令 但不能用G02 G03指令 刀具與切出點(diǎn)輪廓的切線(xiàn)相垂直 且距切出點(diǎn)為徑向刀具補(bǔ)償值的位置運(yùn)動(dòng)到退刀點(diǎn)或抬刀點(diǎn) 如圖4 41所示 四 固定循環(huán)功能 第四章數(shù)控銑床加工工藝 這個(gè)功能是對(duì)孔加工中各種動(dòng)作的許多固定不變的順序而設(shè)定的 將這些動(dòng)作用鉆 鏜 孔的固定循環(huán)指令來(lái)代替 從而大大簡(jiǎn)化了程序 如圖4 45所示 固定循環(huán)一般有 這樣幾個(gè)動(dòng)作 動(dòng)作1 x y軸快速移動(dòng)定位 使刀具中心移到孔的中心位置 動(dòng)作2 快速進(jìn)至R平面 刀具從初始位置快速進(jìn)到R平面轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給 即切削進(jìn)給 若刀具已在R平面 則不動(dòng) 動(dòng)作3 刀具以工作進(jìn)給速度進(jìn)到z平面 深孔加工時(shí)可多次抬刀 動(dòng)作4 孔底動(dòng)作 锪孔 鏜孔時(shí)用 包括暫停 主軸準(zhǔn)停 刀具移動(dòng)等動(dòng)作 動(dòng)作5 快速返回到R平面 動(dòng)作6 快速返回到初始平面 1 固定循環(huán)動(dòng)作 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 固定循環(huán)動(dòng)作的位置 固定循環(huán)動(dòng)作有初始平面 R平面和z平面這樣幾個(gè)位置 1 初始平面是刀具在快速下刀前設(shè)定的一個(gè)平面 它的高度必須是保證刀具安全的高度 鉆完孔后刀具快速返回到初始平面 若刀具要繼續(xù)鉆孔 在平面上有障礙物時(shí) 必須返回初始平面 再平移鉆孔 此時(shí)初始平面必須高于障礙物 如圖4 46所示 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 R平面是刀具快速進(jìn)給與工作進(jìn)給的轉(zhuǎn)換位置 一般距工件表面2 5mm R平面坐標(biāo)值一定要給準(zhǔn) 計(jì)算正確 否則 將會(huì)造成碰撞等嚴(yán)重事故 3 z平面為孔底位置 在加工盲孔時(shí)為孔的深度 通孔時(shí)為孔深加上附加長(zhǎng)度 如鉆尖的長(zhǎng)度 螺紋刀具長(zhǎng)度的1 3 鏜孔為2 3mm等 以保證整個(gè)孔都加工到徑向尺寸 第四章數(shù)控銑床加工工藝 3 固定循環(huán)指令 固定循環(huán)動(dòng)作被編成子程序 用G81 G89調(diào)用 也可以用L81 L89調(diào)用 見(jiàn)表4 4 見(jiàn)書(shū)本 第四章數(shù)控銑床加工工藝 4 指令格式 N G81 G89 x y z R Q P F LF N G80LF 1 G80 G89的格式 其中 x y 指定要加工孔的位置坐標(biāo) z 指定孔底平面坐標(biāo) R R平面的位置坐標(biāo) Q G83方式中 每次進(jìn)給的深度 P 刀具在孔底的暫停時(shí)間 F 刀具在工作進(jìn)給時(shí)的速度 第四章數(shù)控銑床加工工藝 指令格式N R2 R3 R10 L81LF 2 L81 L89的格式 L81N05G90G60G00zR2LFN10G01zR3LFN15G00zR10LFN20M17LF 在SINUMERIK840C系統(tǒng)中 還可以用L80 L89子程序的調(diào)用方式來(lái)進(jìn)行固定循環(huán)動(dòng)作 這種方式比較靈活 可根據(jù)需要用變量來(lái)設(shè)定相關(guān)參數(shù) 該格式中R2對(duì)應(yīng)于G81中的R平面 R3對(duì)應(yīng)于G81中的z平面 R10是刀具快退平面 L81的子程序?yàn)?五 子程序的應(yīng)用 第四章數(shù)控銑床加工工藝 在數(shù)控加工中 有許多需多次重復(fù)的動(dòng)作或進(jìn)給路線(xiàn) 若按一般方法編寫(xiě)程序 則要重復(fù)編程的內(nèi)容 程序?qū)⒎浅７爆?因此 若要簡(jiǎn)化程序 就要使用子程序 它可以多次調(diào)用 子程序格式 L P M17 M02 M30 其中L 為子程序號(hào) 可取范圍1 9999 P 為調(diào)用次數(shù) 可取范圍1 9999次 若只調(diào)用一次 則P 可以省略 子程序返回主程序指令 第四章數(shù)控銑床加工工藝 例如 如圖4 47所示 這個(gè)零件是要鉆四排孔 每一排孔都用同一子程序編制 這樣就大大簡(jiǎn)化程序了 主程序 N20G00 x10y10L2022LFN25G00 x30y10L2022LFN30 x50y10L2022LF 子程序 2022N05G81z 10R3F20LFN10G91y10LFN15y10LFN20y10LFN25G90G80M17LF 第四章數(shù)控銑床加工工藝 子程序嵌套 子程序的嵌套就是子程序可以再調(diào)用子程序 SINUMERIK840C系統(tǒng)規(guī)定 最大嵌套深度為7級(jí) 如圖4 48所示 第四章數(shù)控銑床加工工藝 變量的應(yīng)用 SINUMERIK840C系統(tǒng)在子程序使用中 可以用變量 從而使程序簡(jiǎn)化 變量名R 變量的作用 范圍為1 10019 一是可以賦值 二是可以計(jì)算 一般是在主程序中賦值 在子程序中用變量表示 第四章數(shù)控銑床加工工藝 例如 N05R1 100R2 R1 200R3 50LFN10G01xR1yR2FR3LF G01x100y300F50LF 等效于 又例如 主程序 N05R1 5R2 11LFN10L2022LFN15R1 10LFN20L2022LFN25R2 12LFN30L2022LF 子程序 2022N05G01zR1F100LFN20G01G41x10y0DR2LFN30G03x10y0I 10J0LFN40G01G40 x0LFN50M17LF 該段程序就是調(diào)用三次子程序 分別是粗銑內(nèi)圓二次 每次切削深度為5mm 最后 再精銑一次 精銑徑向刀具補(bǔ)償號(hào)為D12 粗銑為D11 第四章數(shù)控銑床加工工藝 3 變量的計(jì)算 變量可以進(jìn)行加 減 乘 除 賦值 替換 為編程提供了許多方便 賦值R1 100 替換R1 R2R1 R2 加R1 R1 R2R1 R2 100 減R1 R1 R2R1 R2 100 乘R1 R1 R2R1 R1 100 除R1 R1 R2R1 R1 20 混合運(yùn)算R1 R2 R4 R4 R5 R6 這種混合運(yùn)算的算法和一般算法不一樣 它是按順序從左到右算 而不是先乘除后加減 即 第一步R1 R2第二步R1 R1 R4第三步R1 R1 R4第四步R1 R1 R5第五步R1 R1 R6 第四章數(shù)控銑床加工工藝 六 鏡像加工與比例縮放 本功能可以使機(jī)床對(duì)于相應(yīng)的零件進(jìn)行按比例加工 從而簡(jiǎn)化程序 比例縮放適用于形狀相似的零件 程序格式為 G51x y z P G50 其中 x y z為比例中心的坐標(biāo) 絕對(duì)方式 P為比例系數(shù) 比例范圍0 001 999 999 第四章數(shù)控銑床加工工藝 執(zhí)行了該指令后 后面程序的坐標(biāo)以比例中心為起始點(diǎn) 實(shí)際坐標(biāo)相對(duì)于比例中心縮放P倍 各軸可以按不同比例來(lái)縮放 同時(shí)還有鏡向功能 具體用法可閱讀機(jī)床說(shuō)明書(shū) 如圖4 49所示 P1 P4點(diǎn)為原加工工件的圖形 P1 P4 為比例編程以后的圖形 七 轉(zhuǎn)移加工 第四章數(shù)控銑床加工工藝 在某些數(shù)控銑床上 還有一種功能叫轉(zhuǎn)移加工 1 跳轉(zhuǎn)移加工指令G25 程序格式 G25 循環(huán)次數(shù) 跳轉(zhuǎn)移加工結(jié)束程序段號(hào) 跳轉(zhuǎn)移加工開(kāi)始程序段號(hào) 第四章數(shù)控銑床加工工藝 注意 G25功能為執(zhí)行跳轉(zhuǎn)移加工后的下一段加工程序 即是跳轉(zhuǎn)移加工結(jié)束程序段號(hào)的下一段 同時(shí) 在G25的程序段中 不得出現(xiàn)其它指令 例如 N10G25N0002000402N20G91x60y85F100N30 x90N40G00 x0y0N50M30 加工順序 N10 N20 N30 N40 N20 N30 N40 N50 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 轉(zhuǎn)移加工指令G26 程序格式 G26 循環(huán)次數(shù) 跳轉(zhuǎn)移加工結(jié)束程序段號(hào) 跳轉(zhuǎn)移加工開(kāi)始程序段號(hào) 注意 G26功能與G25功能的區(qū)別之處在于 當(dāng)轉(zhuǎn)移加工執(zhí)行完畢后 下一條程序段為G26程序段的下一段 第四章數(shù)控銑床加工工藝 例如 N10G26N0002000402N20G91x60y85F100N30 x90N40G00 x0y0N50M30 加工順序 N10 N20 N30 N40 N50 八 M功能 第四章數(shù)控銑床加工工藝 注意 SINUMERIK840C系統(tǒng)規(guī)定在同一條程序段中 最多可以有4個(gè)M指令 九 進(jìn)給速度F G94 設(shè)置進(jìn)給速度mm min 默認(rèn)值 G95 設(shè)置進(jìn)給速度mm rev mm r 例如 N10G01x100y100F100LF刀具以100mm min速度進(jìn)行直線(xiàn)進(jìn)給 十 主軸轉(zhuǎn)速S 以轉(zhuǎn) 分為單位來(lái)設(shè)置S10001000轉(zhuǎn) 分 rpm S200200轉(zhuǎn) 分 rpm 第四節(jié)數(shù)控銑床的基本編程方法 一 數(shù)控銑床程序編制的基本模式 設(shè)置坐標(biāo)刀具補(bǔ)償進(jìn)給開(kāi)始 刀具切削軌跡 取消刀具補(bǔ)償 退刀 抬刀 返回初始點(diǎn) 結(jié)束 第四章數(shù)控銑床加工工藝 目前 使用最多的數(shù)控銑床是三坐標(biāo) x y z 加工的立式數(shù)控銑床 其程序模式不管是平面輪廓零件 還是空間曲面零件 一般都由三部分組成 即 開(kāi)始 加工 結(jié)束 而四坐標(biāo) 五坐標(biāo)的數(shù)控銑床 其程序模式也基本相同 只不過(guò)多了轉(zhuǎn)軸坐標(biāo) A軸或B C軸 如圖4 50所示 圖4 50數(shù)控銑床程序編制的模式 開(kāi)始部分 設(shè)置部分 加工部分 切削部分 結(jié)束部分 取消部分 第四章數(shù)控銑床加工工藝 1 開(kāi)始部分 這部分程序大約是程序的前4 5條程序段 主要內(nèi)容是 建立工件坐標(biāo)系 這是每個(gè)程序必須有的內(nèi)容 一般用G54 G59 G92指令在第一條程序段里建立 建立長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償 在用多把刀具進(jìn)行加工時(shí) 必須要建立長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償 如果只用一把刀 可以建立長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償也可以不建立長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償 若不建立長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償 在數(shù)控機(jī)床中刀具補(bǔ)償設(shè)置中其刀具補(bǔ)償值設(shè)為零即可 一般用D 指令在第二條程序段里建立 若用主塊 則在第一條程序中建立 建立徑向刀具補(bǔ)償 在加工平面輪廓零件時(shí) 需要建立徑向刀具補(bǔ)償 一般用G41 G42指令 在第三或第四條程序段中建立 設(shè)定絕對(duì)或相對(duì) 增量 坐標(biāo) 根據(jù)加工零件的需要 選擇用絕對(duì)坐標(biāo)還是相對(duì) 增量 坐標(biāo) 用G90 G91指令在第一條程序段中設(shè)定 也可以根據(jù)需要在程序中隨時(shí)設(shè)定 第四章數(shù)控銑床加工工藝 確定刀具在設(shè)置部分的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn) 一般用G00指令平移至下刀點(diǎn) 第一條程序段 用G00或G01指令下刀至切削深度 第二 三條程序段 用G01指令開(kāi)始切削 第四 五條程序段 設(shè)置切削用量和起動(dòng)主軸 要設(shè)置轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度 才能起動(dòng)主軸進(jìn)行進(jìn)給切削 用S F設(shè)定轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度 第二 三條程序段 用M03 M08指令起動(dòng)主軸并開(kāi)冷卻液 第二 三條程序段 若用主塊 則在第一條程序中建立 若是鉆孔和去除余量程序 則沒(méi)有 建立徑向刀具補(bǔ)償 的內(nèi)容 此外 運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)也會(huì)有所變化 第四章數(shù)控銑床加工工藝 2 加工部分 這部分主要是刀具的切削軌跡 是程序的主體部分 從程序的第五 六段 鉆鏜孔一般為第三段 到倒數(shù)的第四 五段 銑削時(shí)為G01 G02 G03指令和基點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)的x y z坐標(biāo)組成的進(jìn)給軌跡 鉆鏜孔時(shí)為G81 G89指令和孔的x y z坐標(biāo)組成孔加工的固定循環(huán)動(dòng)作 這部分的主要工作量是基點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算 簡(jiǎn)單的基點(diǎn)坐標(biāo)可以手算 復(fù)雜的必須用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算 第四章數(shù)控銑床加工工藝 3 結(jié)束部分 這部分的主要作用是要取消長(zhǎng)度刀具補(bǔ)償和半徑刀具補(bǔ)償 主軸停止 抬刀 關(guān)冷卻液 其內(nèi)容為 取消徑向刀具補(bǔ)償 在加工完畢后 要把徑向刀具補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置取消 以防止在后續(xù)加工時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤 用G40指令在倒數(shù)第三 四條