第五章数控铣床的编程.docx
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第五章数控铣床的编程
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。
4)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:
G53G90 X~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。
4)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G28 Y____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G29 X____ 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 G30 X____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T
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\G42
G40,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)XY D
或
G18G41(或G42)G00(或G01) X ZD
或
G19 G41(或G42)G00(或G01) YZD;
G40
G41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\G49
G43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:
G01 G43/G44Z H//建立补偿程序段
……//切削加工程序段
……
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\G69
a.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。
15)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ﻫ98P×××××××
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:
G51X Y ZP
M98P
G50
G51:
建立缩放
G50:
取消缩放
X、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)
%1337
N0010G92X5 Y5Z5 ;设置对刀点
N0020G91 ;相对坐标编程
N0030G17 G00 X40 Y30 ;在XOY平面内加工
N0040G98G81 X40Y30 Z-5 R15 F150 ;钻孔循环
N0050G00 X5 Y5 Z50
N0060M05
N0070M02
2)铣轮廓程序(手工安装好ф5㎜立铣刀,不考虑刀具长度补偿)
%1338
N0010G92X5Y5 Z50
N0020 G90G41G00X-20Y-10Z-5 D01
N0030G01X5 Y-10 F150
N0040 G01Y35 F150
N0050 G91
N0060G01 X10 Y10F150
N0070 G01X11.8Y0
N0080G02 X30.5Y-5R20
N0090 G03X17.3 Y-10R20
N0100 G01X10.4Y0
N0110G03 X0 Y-25
N0120 G01X-90Y0
N0130 G90 G00X5Y5 Z10
N0140G40
N0150 M05
N0160M30
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。
使用以下保持型变量:
#502:
半径r;
#503:
起始角度α;
#504:
孔数n,当n>0时,按逆时针方向加工,当n<0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:
O9010
N110G65 H01 P#100Q0; //#100=0
N120G65H22P#101Q#504; //#101 =│#504│
N130G65H04P#102Q#100R360; //#102= #100×360o
N140G65H05 P#102Q#102R#504; //#102=#102/#504
N150 G65H02 P#102Q#503 R#102; //#102 = #503#102当前孔角度位置θi=α (360o×i)/n
N160G65H32 P#103 Q#502R#102; //#103= #502 ×COS(#102)当前孔的X坐标
N170 G65 H31P#104Q#502R#102; //#104=#502×SIN(#102) 当前孔的Y坐标
N180G90G00 X#103Y#104; //定位到当前孔(返回开始平面)
N190G00Z#506; //快速进到R平面
N200G01Z#505 F#507; //加工当前孔
N210 G00Z#506; //快速退到R平面
N220G65H02P#100 Q#100R1; //#100= #1001孔计数
N230G65 H84P-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:
O0010
N10G54G90 G00 X0Y0Z20; //进入加工坐标系
N20M98 P9010; //调用钻孔子程序,加工圆周等分孔
N30Z20; //抬刀
N40 G00G90 X0Y0; //返回加工坐标系零点
N50M30; 程序结束
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(28.284,10.000)。
D(28.284,-10.000),C(18.856,-36.667)。
O0003ﻩ定义零件程序号0-9999
N01 G92 XOYOZ35ﻩ建立工件坐标系(坐标参数由对刀点确定)
N02G90G42D101G00X60Y50ﻩ快速由对刀点移动到了点S上方(60,50,35)建立刀补
N03G01Z-7.0M03 F500S600到点S(60,50,-7)
N04G01X0Y50 F200由点S到点A(0,50,-7)
N05G03 Y-50J-50加工圆弧AB
N06G03 X18.856 Y-36.667R20.0加工圆弧BC
N07G01 X28.284Y-lO.0加工直线CD
N08 G03 X28.284YIO.0R30.0ﻩ加工圆弧DE
N09 G01X18.856Y36.667加工直线EF
NIOG03X0Y50R20加工圆弧FA
N11G01 X-lOﻩ到点G(-10,50,-7)
N12G01 Z35.0F500到G点上方(-10,50,35)
N13G40XOYOﻩ取消刀补
N14M05回到对刀点
N15M30程序结束
例题4
某零件的外形轮廓如图所示,要求用直径Φ10的立铣刀精铣外形轮廓。
手工编制零件程序。
安全面高度50MM
加工工艺路线为:
进刀/退刀方式;离开工件,直接/圆弧引入切向进刀,直线退刀。
工艺路线:
走刀路线如图所示。
零件外形轮廓(厚20㎜,程序原点位于表面)。
加工程序为
O0004铣削外形轮廓零件
N05G54 G90G0X0.Y0.建立工件坐标系,并快速运动到程序原点上方
N10Z50.;ﻩ快速运动到安全面高度
N20X-5.Y-40.S500 M03;ﻩ刀具移动工件外,启动主轴,刀具仍在安全面高度
N20Z5.M08
N30G01Z-21.F20.;ﻩG01下刀,伸出底面1㎜
N40G42D01Y-30.F100.ﻩ刀具半径右补偿,运动到Y-30的位置
N50G2 X-40.Y-20.I10.J0.;ﻩ顺时针圆弧插补
N60G01X20.;
N70G3 X40.Y0.I0.J20.;逆时针圆弧插补
N80 X-6.195Y39.517I-40. J0;逆时针圆弧插补
N90GIX-40.Y20.;
N110Y-30.;ﻩ直线退刀
N120G40 Y-40.;取消刀具半径补偿,退刀至Y-40
N130G0 Z50.;ﻩ抬刀至安全面高度
N140X0.Y0.;回程序原点上方
N150 M30;程序结束并返回
例题5
以子程序来编写下图的加工程序。
工艺过程为:
(1)先ф12立铣刀(或键槽铣刀)。
(2)粗加工选刀具半径补偿D01(R=8),半精加工先刀具半径补偿D02(R=6.5),精加工选D01(R=6)。
这样可以用同一把刀具不同刀具补偿值,用相同的子程序来实现各种加工。
加工程序为:
O0050
N001G92X-40Y-40Z50
N002 G90
N003M03S530
N004 G00Z-5.5
N005 G17G41G00X-15Y60DO1
NOO6M98P0052 L3F200ﻩ粗加工R30圆弧
N007G00X-12
N008Y110
N009X85
N010M98P0053L3F200ﻩ粗加工R25圆弧
N011G00Y80
N012X100
N013 Y10
NO14G02X100Y0 R10粗加工凸R25圆孤
N015G40G00Y-20
NO16X-20
N017G42D02 G00Y5ﻩ设置刀具半径右补偿,取02号刀
NO18M98P0051L1F200ﻩ粗加工轮廓
NO19G40G00X-40Y-40取消刀具补偿
N020G42 D01G00X-10Y5设置刀具半径补偿,取01号刀
N021 M98 PO401L1F120ﻩ粗加工轮廓
N022G40 GO0X-40Y-40取消刀具补偿
NO23GO0Z50
N024 M05
N025M02
O0051ﻩ粗加工R30圆弧子程序
N401G01X80
N402G03 X105Y30 B25
N403 G01Y40
N404G02X80Y65R25
N405 G01X35
N406G02 X5Y35R30
N407G01Y0
N408M99
O0052粗加工R25圆弧子程序
N601G91G01 X15
N502G03G30Y30 R30
N503 G00Y 10
N504X-45
N505Y-50
N506G90
N507M99
O0053粗加工R25圆弧子程序
N601G91 G00Y-10
N602G01 Y-10
N603G03X25Y-25R25
N604GOOX10
N605 Y35
N606 X-35
N607G90
N608 M99
例题6
毛坯为70㎜×70㎜×18㎜板材,六面已粗加工过,要求数控铣出如下图所示的槽,工件材料为45钢。
1.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)以已加工过的底面为定位基准,用通用台虎钳夹紧工件前后两侧面,台虎钳固定于铣床工作台上。
2)工步顺序
①铣刀先走两个圆轨迹,再用左刀具半径补偿加工50㎜×50㎜四角倒圆的正方形。
②每次切深为2㎜,分二次加工完。
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。
故选用XKN7125型数控立式铣床。
3.选择刀具
现采用φ10㎜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平面内确定以工件中心为工件原点,Z方向以工件表面为工件原点,建立工件坐标系,如图所示。
采用手动对刀方法(操作与前面介绍的数控铣床对刀方法相同)把点O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。
考虑到加工图示的槽,深为4㎜,每次切深为2㎜,分二次加工完,则为编程方便,同时减少指令条数,可采用子程序。
该工件的加工程序如下:
0010 G00Z2S800T1 M03;
N0020X15Y0M08;
N0030G20N01P1.-2;调一次子程序,槽深为2㎜
N0040G20N01 P1.-4;再调一次子程序,槽深为4㎜
N0050G01Z2M09;
N0060G00 X0Y0Z150;
N0070 M02;主程序结束
N0010G22N01;子程序开始
N0020 G01ZP1F80;
N0030G03X15Y0I-15J0;
N0040G01 X20;
N0050G03 X20YOI-20 J0;
N0060G41G01X25Y15;左刀补铣四角倒圆的正方形
N0070G03X15 Y25I-10J0;
N0080G01X-15;
N0090G03 X-25Y15I0J-10;
N0100G01Y-15;
N0110 G03X-15 Y-25I10J0;
N0120 G01X15;
N0130G03X25Y-15I0J10;
N0140 G01Y0;
N0150G40G01X15 Y0;左刀补取消
N0160G24;主程序结束
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