数控铣床加工工艺(ppt课件).ppt

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1、第四章 数控铣床加工工艺,第一节 数控铣削加工的主要对象第二节 数控铣削加工工艺的制订第三节 数控铣床的编程基础第四节 数控铣床的基本编程方法,化学工业出版社,第一节 数控铣削加工的主要对象,第四章 数控铣床加工工艺,数控铣床进行铣削加工主要是以零件的平面、曲面为主，还能加工孔、内圆柱面和螺纹面。它可以使各个加工表面的形状及位置获得很高的精度。,一、平面类零件,第四章 数控铣床加工工艺,如图4-1所示，零件的被加工表面平行、垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件，称为平面类零件。,对于平面垂直于坐标轴的面，其加工方法与普通铣床的加工方法一样。对斜面的加工方法可采用：, 将斜面垫平加工，

2、这是在零件不大或夹具容易实现零件的加工情况下进行。,第四章 数控铣床加工工艺, 用行切法加工，如图4-2所示，这样会留有行与行之间的残留余量，最后要由钳工修锉平整，飞机上的整体壁板零件经常用这个方法加工。, 用五坐标数控铣床的主轴摆角后加工，不留残留余量，效果最好，如图4-3所示。 对于斜面是正面台和斜肋板的表面，可采用成形铣刀加工；也可用五坐标数控铣床加工，但不经济。,二、变斜角类零件,第四章 数控铣床加工工艺,零件被加工表面与水平面夹角呈连续变化的零件，称为变斜角类零件。这类零件一般为飞机上的零部件，如飞机的大梁、桁架框等。以及与之相对应的检验夹具和装配支架上的零件。,如图4-4所示为一种

3、变斜角零件，该零件共分为三段，从第肋到第肋的斜角a由310均匀变到232，从第肋到第肋再均匀变为120，从第肋到第肋均匀变为0。,第四章 数控铣床加工工艺,变斜角零件不能展开成为平面，在加工中被加工面与铣刀的圆周母线瞬间接触。用五坐标数控铣床进行主轴摆角加工，也可用三坐标数控铣床进行行切法加工。, 对曲率变化较小的变斜角面，用x、y、z和A四坐标联动的数控铣床加工，如图4-5所示为用立铣刀直线插补方式加工的情况。, 对曲率变化较大的变斜角面，用x、y、z和A、B五坐标联动的数控铣床加工，如图4-6所示。也可以用鼓形铣刀采用三坐标方式铣削加工，所留刀痕用钳工修锉抛光去除，如图4-7所示。,三、曲

4、面类零件,第四章 数控铣床加工工艺,零件被加工表面为空间曲面的零件，称为曲面类零件。曲面可以是公式曲面，如抛物面、双曲面等，也可以是列表曲面，如图4-8所示。,曲面类零件的被加工表面不能展开为平面；铣削加工时，被加工表面与铣刀始终是点对点相接触。用三坐标数控铣床加工时，一般采用行切法用球头铣刀铣削加工，如图4-9所示。,四、孔类零件,第四章 数控铣床加工工艺,孔类零件上都有多组不同类型的孔，一般有通孔、盲孔、螺纹孔、台阶孔、深孔等。在数控铣床上加工的孔类零件，一般是孔的位置要求较高的零件，如圆周分布孔，行列均布孔等，如图4-10所示。其加工方法一般为钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、锪孔、攻螺纹等。,第

5、二节 数控铣削加工工艺的制订,一、零件的工艺分析,（1）要彻底读懂图样,第四章 数控铣床加工工艺,零件图样的尺寸是否标注全，有无漏、多尺寸的情况，有无封闭尺寸，尺寸的标注法是否方便编程，零件结构是否表示清楚了，视图是否完整，各几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确。,（2）要分析透零件的加工工艺性,研究零件的被加工表面是否适于数控铣床加工，被加工表面是否太厚，内转接圆弧R是否太小。如图4-11所示，当R0.2H（H为被加工内轮廓面的最大厚度）时，其加工工艺性不好。即刀具被迫采用小直径而使得其刚性太差，需采取多次分层切削加工。,第四章 数控铣床加工工艺,一个零件上内壁转接圆弧

6、半径尺寸的大小和一致性，影响加工能力、加工质量和换刀次数等 。,如图d= D-2r铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力越强，因而，铣削工艺性越好。,图412零件槽底平面圆弧对加工工艺的影响,（3）要研究分析零件的精度,（4）要研究分析零件的刚性,（5）要研究分析零件的定位基准,（6）要研究分析零件的毛坯和材料,第四章 数控铣床加工工艺,零件的精度（尺寸、形状、位置）是否能够保证，表面质量能否保证。根据精度、表面质量来决定是否采用粗铣，还是精铣，以及是否要多次进给。,零件的厚度如果太单薄会引起加工变形。当加工薄壁零件时，若面积较大的零件，其加工后也易产生变形，很难保证精度，尤其是铝合金板

7、。,零件上如有统一的定位基准，便可保证在零件多次装夹后各加工表面之间的位置精度。其定位基准能保证零件定位稳定可靠，便没有基准不重合误差。,材料是否具有较好的加工工艺性能，硬度、热处理状态是怎样的？毛坯的余量是否足够，是否均匀，毛坯的安装定位平面是否方便可靠。,二、装夹方案的确定,1定位基准的选择,第四章 数控铣床加工工艺,选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要数控铣削的平面或孔做定位基准。对薄板零件，选择的定位基准应有利于提高工件的刚性，以减少切削变形。定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。,2

8、夹具的选择,数控铣床可以加工形状复杂的零件，但在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床的工件装夹方法一样，所使用的夹具往往并不复杂，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。,3必须注意的问题,第四章 数控铣床加工工艺, 工件的被加工表面必须充分暴露在外，夹紧元件与被加工表面间的距离要保持一定的安全距离。各夹紧元件应尽可能低，以防铣夹头或主轴套筒与之在加工过程中相碰撞。, 夹具安装应保证工件的方位与工件坐标系一致，并且还要能协调零件定位面与数控铣床之间保持一定的坐标联系。, 夹具的刚性和稳定性要好，尽量不采用更换压板（夹紧点）的设计。若必须更换时

9、，要保证不破坏工件的定位。,4夹具选用原则,第四章 数控铣床加工工艺,（1）在生产类型为批量较小或单件试制时，若零件复杂，应采用组合夹具。如图所示，它是由可重复使用的标准零件组成。若零件结构简单时，可采用通用夹具，如虎钳、压板等，如图所示。,第四章 数控铣床加工工艺,（2）在生产类型为中批量或批量生产时，一般用专用夹具，其定位效率较高，且稳定可靠。,（3）在生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具、机动夹具，如液压、气压夹具。,三、刀具选择的基本要求,（1）刀具的刚性要好,第四章 数控铣床加工工艺,为提高生产率而采用大切削用量时，需要刚性好的刀具，刚性差的刀具在大切削用量时很容易断刀。,要保证被加

10、工表面的形状精度，用刚性差的刀具在大切削力的作用下，会产生变形而形成“让刀”，使加工的型面会出现斜面，如图4-15所示。当被加工表面各处余量不一样时，用普通铣床可多次进给解决问题，而数控铣床则要改变程序，而用刚性强的刀具就可一次加工，不必改变程序。,（2）刀具的耐用度要高,因为数控铣床靠程序控制精度，刀具若磨损很快，则尺寸精度、型面精度很难保证，故要用耐用度高的刀具。,此外，刀具参数、几何角度、排屑性能等因素也要综合考虑。,四、切削用量的选择,第四章 数控铣床加工工艺,合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大，这在实际加工中往往是很难掌握的，必须要有丰富的实践经验才能够掌握

11、好切削用量的选择。因此，在编程时只能根据一般情况，大致选择切削用量。在实际加工中，根据具体加工情况进行调整。,五、进给路线的确定,在确定进给路线时，要考虑零件的被加工表面的精度、表面质量、表面形状。零件材料的刚度、切削余量。机床的类型、刚度、精度以及刀具的刚度等等。要考虑被加工表面与夹具的空间关系，以防碰撞。合理的进给路线应能保证零件的加工精度、表面质量的要求。数值计算简单、程序段少、编程量小、进给路线短、空行程少的高效率路线。,1钻孔加工的进给路线,第四章 数控铣床加工工艺,钻孔加工的进给路线，包括钻、扩、铰、攻螺纹、镗孔等孔的加工方法。这种进给路线包括两个方面：x、y方向和z方向。如图4-

12、16所示，该零件要钻孔，则进给路线是参照普通钻床钻孔的动作设计的，按G81固定循环动作。, 钻头（铰刀、镗刀、螺纹刀具）在x、y方向快速移动至孔的中心位置。 钻头快速下刀至工件表面上方35mm的距离。 钻头工作进给至指定深度。 钻头快速返回初始平面。 若加工多个孔则要考虑x、y方向的最短加工路线，如图2-56c所示。,2铣削平面轮廓的进给路线,第四章 数控铣床加工工艺,（1）铣削外轮廓零件,铣削外轮廓零件的路线分为z方向和x、y方向，要一一确定。x、y方向的确定，如图4-17所示。, 在开始切削段和结束切削段要有切入、切出的路线，以避免产生刀痕，保证被加工表面的光滑。, 应建立径向刀具补偿段和

13、取消径向刀具补偿段，这一点非常重要。它的目的是为了编程简单，可灵活使用不同直径的刀具，并利用刀具补偿值有效地控制尺寸精度。, 在实际切削段，只要沿着实际轮廓编制程序段就行了。在进给方向上一般用顺铣，这是因为数控铣床的丝杠是滚珠丝杠，间隙极小甚至为零，不存在普通铣床上顺铣易损坏刀具的情况。顺铣加工的表面质量比逆铣要高，切削状态也好。,第四章 数控铣床加工工艺,（2）铣削内轮廓零件,铣削内轮廓零件的路线也同样分为z方向和x、y方向，但铣削内轮廓零件与铣削外轮廓零件的情况不同，不能从切线方向切入、切出。, 开始切削段可用圆弧切入，结束切削段可用圆弧切出，以保证不留刀痕，如图18所示。若要求不高，也可

14、用斜线切入、切出，如图4-19所示。圆弧的大小和斜线的长短视内轮廓零件的尺寸大小而定。,第四章 数控铣床加工工艺, 应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段。, 进给方向一般用顺铣，在确定路线时，要考虑刀具直径的大小，每段轮廓的长度必须大于刀具半径和刀具半径补偿值之和，否则机床将报警，防止过切，如图4-20所示。,第四章 数控铣床加工工艺,（3）内、外轮廓零件z方向的确定,如图4-21所示，铣刀快速进给至z，再工作进给至切削长度z。这个z值的确定很重要，设定的太高效率低，设定的太低，则快速下刀距离工件太近，容易出危险，很容易碰刀。,铣削外轮廓零件时，落刀点要选在工件外，距离工件一定的距离L（L

15、 r+k，r为刀具半径，k为余量），铣削内轮廓零件时，落刀点选在有空间下刀的地方，一般在内轮廓零件的中间，若没有空间的话，应先钻落刀孔。,第四章 数控铣床加工工艺,（4）型腔加工,这类零件是要去除中间的余量。如图2-58所示，在x、y方向从落刀点下刀后有三种情况：平行切法（进给路线最短，表面质量差）、环切法（进给路线最长，表面质量好。）、混合法（先平行切削再环切，进给路线较短，表面质量好。）。在z方向路线的确定，与加工内、外轮廓零件基本相同。,环切法,行切法,行切+环切法,3曲面加工的进给路线,第四章 数控铣床加工工艺,曲面加工的进给路线对于三坐标数控铣床来说比较简单，用球头铣刀采用行切法加工

16、，如图2-72所示。行切法是指刀具与零件表面的切点轨迹是一行一行的，且行距根据加工精度要求来确定。若曲面比较复杂，则要用四坐标数控铣床、五坐标数控铣床加工。,六、平面凸轮零件的数控铣削工艺,第四章 数控铣床加工工艺,如图4-22所示，平面凸轮零件是平面轮廓零件加工的典型零件，它的轮廓是由圆弧与直线组成。,1零件工艺分析,第四章 数控铣床加工工艺,零件图样的尺寸、视图都完整，表达清楚，几何关系明确；零件的结构工艺性也很好，无难以加工的结构。侧面与底面垂直，零件的厚度不厚，在垂直方向可一刀切削完成；零件的精度要求较高，R610.05，R640.05，R63.50.05，要采用粗铣 半精铣 精磨的工

17、艺路线；用数控铣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两孔作定位基准；零件材料是CrWMn钢，淬火后硬度为HRC5862。数控铣削工序完成半成品，为半精加工。已加工好孔和平面，经调质硬度为HRC2226，切削加工性较好。,2夹具选择,第四章 数控铣床加工工艺,根据零件被加工表面的情况，该零件需限制五个自由度，可采用一面二孔的定位方法，如图4-23所示。为了露出被加工表面，不能从周边压紧，而用螺钉、压板机构从中间压紧。这个夹具是一种专用夹具，凸轮批量较大时，用这个夹具可提高效率。,3刀具选择,4切削用量的选择,加工该凸轮用立铣刀，直径可大可小，根据刚性好、耐用度高这样一个

18、特点，选择20高速钢立铣刀。其切削长度L = 40mm，可以满足要求。,数控铣床铣削凸轮的切削用量，可根据机床说明书选择确定。,5进给路线的确定,第四章 数控铣床加工工艺,在x、y方向： 选开始切削点，确定A点为开始切削点，同时选定切入、切出点M、N在A点切线上。 根据A、M的位置，在其左下方距离大于刀具半径和余量处的P点，选作为落刀点。 对应于P点，在刀具切出后左上方的Q点，选作为抬刀点。 加工路线：PMABCDEFGHIANQ，如图4-24所示。 在z方向：快速下刀点z=5mm，切削深度z=17mm，如图4-25所示。综合工艺分析情况，填写数控加工工序卡， 见表4-1。,第四章 数控铣床加

19、工工艺,第三节 数控铣床的编程基础,一、数控铣床的程序编制功能,第四章 数控铣床加工工艺,（1）插补,目前，数控铣床都具有直线插补功能和圆弧插补功能。所谓插补就是数控系统在二点之间按照一定的计算方法，所计算出来的一些点，根据这些点的连线可以近似地逼近直线或圆弧，如图4-26所示。刀具沿两点之间的直线插补点的连线运动，称为直线插补。因为插补点非常密集，所以可以用这条连线近似作为直线运动。刀具沿圆弧插补点的连线运动，也可以近似作为圆弧运动。,第四章 数控铣床加工工艺,（2）刀具补偿,（3）镜象,刀具补偿功能是数控铣床中一种非常重要的功能，其补偿的方法有刀具半径补偿和刀具长度补偿。,镜象功能是数控铣

20、床用作简化程序的一种功能，即零件的被加工表面结构对于x轴或y轴对称，就可将程序简化为一半或1/4。然后，另一半或3/4用镜象功能加工，如图4-27所示。另外，还有比例缩放功能，即可将程序按比例扩大或缩小。,第四章 数控铣床加工工艺,（4）子程序,子程序是数控铣床中简化程序编制的一个重要功能，它可将多次重复加工的内容，或者是递增（减）尺寸的内容，用一个程序编制好，在重复动作时，多次调用这个程序，这就是子程序。例如，多次分层加工的路线，多个排列成行的孔加工等，粗、精加工等。此外，子程序还可多重嵌套。,（5）变量功能,对于某些形状相似的结构，其尺寸参数不同时，可以用变量来编程，这样在主程序中给变量赋

21、值，子程序中用变量代替坐标尺寸参数，这样可以更加简化程序编制。在数控铣床中，还有宏程序的功能，宏程序中就是用许多变量做参数的功能。,第四章 数控铣床加工工艺,（6）坐标系的多种功能,在设定工件坐标系时，可以设置成直角坐标，也可以设置成极坐标；可以让直角坐标平移，也可以让直角坐标旋转角度；还可以采用绝对坐标系和相对（增量）坐标系。程编人员可以根据零件的加工要求，选择最方便、最简单的坐标系，以便简化程序。,（7）循环功能,在数控铣床以一些固定动作运动时，可以用一些指令来代替这些动作，从而可以简化程序。如钻孔固定循环动作，铣型腔固定循环动作。,二、SINUMERIK 840C系统,第四章 数控铣床加

22、工工艺,2M指令,G指令被称为准备功能指令，其主要作用是控制机床的主要动作。如进给、移动、刀具补偿等。德国西门子（SIEMENS）的SINUMERIK 840C系统的G 指令功能，见表4-2。,1G指令,M指令被称为辅助功能指令。其主要功能指控制机床的辅助功能，如主轴旋转、停止、冷却液开关等。德国西门子（SIEMENS）的SINUMERIK 840C系统的M指令功能，见表4-3。,3五坐标闭环CNC系统,该系统是五坐标的闭环CNC系统，可五坐标联动加工，即x、y、z或A、B、C的其中二个。该系统具有直线插补、圆弧插补及刀具补偿功能，坐标系符合右手定则。,第四章 数控铣床加工工艺,5主块格式,N

23、- G- x- y- z- D- S- F- M- H- LF 其字符含义为：N - 序号 G - 准备功能指令 x、y、z - 坐标 D - 刀具补偿功能 S - 主轴转速 F - 进给速度 M - 辅助功能指令 H - 辅助功能 LF - 程序段结束（机床上写为LF，为便于书写，用LF。在生产中输入程序时，LF表示为回车键，在程序中可以不写。）,4程序格式,N05 G-x-y-z-S-M-F -LF 这条程序就是主块，用在第一条，起设置作用。N10 G-x- LF ,三、常用的G指令功能和M指令功能,（一）坐标系的设置与变换功能,第四章 数控铣床加工工艺,G54、G55、G56、G57为设

24、置工件坐标系指令。G58、G59为坐标系移动或旋转指令。G10、G11、G12、G13为极坐标下对应的G00、G01、G02、G03指令。G90、G91为绝对坐标与相对（增量）坐标指令。,1指令,第四章 数控铣床加工工艺,2程序格式,（1）设置工件坐标系,工件坐标系是根据工件的加工要求，为编制程序需要所设定在工件上的坐标系。其原点在工件上或在夹具的某一点上，由程编人员设定，其位置随工件和夹具在机床工作台上的安装位置而定，所以又叫浮动原点或编程原点，一般在程序开头设置。G54G57是工件坐标系设置指令，如图4-28所示。,第四章 数控铣床加工工艺,例如，N10 G54 G90 G00 x_ y_

25、 LF,该程序段表示机床以G54为工件坐标系，其坐标系原点是由操作人员在控制面板上通过“工件坐标系设置”来确定。,G55、G56、G57具有同样的功能，也就是说机床可以建立四个工件坐标系。,当程序中有G54G57指令中的任一个时，工件坐标系的原点就以机床中设置好的，并且与相对应的“工件坐标系设置值”中的原点为原点。,第四章 数控铣床加工工艺,如图4-29所示，G54的设置值为：x-50，y-50，z-20，其原点就在O点上。G55的设置值为：x-100，y-100，z-20，其原点就在O点上。图中的G53是机床坐标系。,第四章 数控铣床加工工艺,（2）坐标系移动,G58、G59是坐标系原点平移

26、指令，如图4-30所示。,例如，N10 G58 x100 y100 LF该程序段是把坐标系原点平移到（100，100）的位置。用G59具有同样的功能。,第四章 数控铣床加工工艺,（3）坐标系旋转,G58、G59指令还具有坐标系旋转功能，如图4-31所示。,例如，N10 G58 x100 y100 A30 LF该程序段是把坐标系原点平移到（100，100）的位置，再逆时针旋转30。用G59具有同样的功能。,第四章 数控铣床加工工艺,（4）极坐标,G10、G11、G12、G13为极坐标系工作的指令，如图4-32所示。,例如，N10 G10 x50 y30 U100 A60 LF该程序段功能作用是以

27、（50，30）点为中心，用U100表示极径为100，A60表示转角为60，刀具快速移动到P（100，60）点。G10是在极坐标系工作下的快速点定位，同样G11、G12、G13也是极坐标系工作下的直线插补和圆弧插补指令。,第四章 数控铣床加工工艺,（5）绝对坐标与相对（增量）坐标,G90、G91分别为绝对坐标和相对（增量）坐标指令，如图4-33所示。,例如，N10 G90 G00 x30 y90 LF N15 G01 x100 y20 LF该程序段的作用是刀具以绝对坐标方式快速移动到（30，90）点，再直线进给到（100，20）点。,而若用相对（增量）坐标方式，则N15程序段应为：N15 G91

28、 G01 x70 y-70 LF,第四章 数控铣床加工工艺,（二）刀具运动指令,1指令,G00 - 快速点定位G01 - 直线插补G02 - 顺时针圆弧插补，G03 - 逆时针圆弧插补。,（三）刀具补偿,第四章 数控铣床加工工艺,1长度补偿,指令格式,D- 建立长度刀具补偿D0 - 取消长度刀具补偿,程序格式,N05 G90 G00 G17 D z10 LF N60 D0 z10 LF,第四章 数控铣床加工工艺,其中，D是长度补偿指令，它的作用是当机床进行z向动作时，其z值为程序上的z值加上刀具补偿号中输入的刀具补偿值。即z = z。+（D），如图4-38所示。刀具补偿号中的刀具补偿值，由操作

29、人员在控制面板上输入。,例如，N10 z100 D01 LF 若D01= -50，则z实际=100+（-50）=50,（三）刀具补偿,第四章 数控铣床加工工艺,2径向补偿,指令格式,G41 - 刀具左偏的径向刀具补偿G42 - 刀具右偏的径向刀具补偿G40 - 取消半径刀具补偿,1）建立径向刀具补偿 N_ G01 G41（G42）D x_y_LF N_ G41（G42）D LF N_ G01 x_ y_ LF,程序格式,第四章 数控铣床加工工艺,第种方式，刀具边直线进给边执行径向偏置的动作,第种方式，执行G41（G42）指令时刀具不动，当后续指令使刀具平移（x，y向）时，再执行径向偏置的动作。

30、而径向偏置的动作就是刀具由起刀点（无偏置刀具补偿的位置）运动到切入点（有偏置刀具补偿的位置）。运动时，用G01 指令，也可以用G00指令，但不能用G02、G03指令。刀具从起刀点运动到与切入点的轮廓的切线相垂直，且距切入点为径向刀具补偿值（D）的位置，如图4-39所示。,第四章 数控铣床加工工艺,2）取消径向刀具补偿 N_ G01 G40 x_y_ LF N_ G40 LF N_ G01 x_y_ LF,程序格式,第种方式，刀具边直线进给边执行取消径向偏置的动作。第种方式，执行指令时与建立刀具补偿值时的运动路线刚好相反，执行G40指令时刀具不动，当后续指令使刀具平移（x，y向）时，再执行取消径

31、向偏置的动作。而执行取消径向偏置的动作时，刀具由偏置刀具补偿位置（切出点）移向无偏置刀具补偿位置（退刀点、抬刀点）。同样，用G01 指令，也可以用G00指令，但不能用G02、G03指令。刀具与切出点轮廓的切线相垂直，且距切出点为径向刀具补偿值的位置运动到退刀点或抬刀点，如图4-41所示。,（四）固定循环功能,第四章 数控铣床加工工艺,这个功能是对孔加工中各种动作的许多固定不变的顺序而设定的，将这些动作用钻（镗）孔的固定循环指令来代替，从而大大简化了程序。,如图4-45所示，固定循环一般有这样几个动作。 动作1 - x、y轴快速移动定位，使刀具中心移到孔的中心位置。 动作2 - 快速进至R平面，

32、刀具从初始位置快速进到R平面转换为工作进给，即切削进给。若刀具已在R平面，则不动。 动作3 - 刀具以工作进给速度进到z平面，深孔加工时可多次抬刀。 动作4 - 孔底动作，锪孔、镗孔时用。包括暂停、主轴准停、刀具移动等动作。 动作5 - 快速返回到R平面。 动作6 - 快速返回到初始平面。,（1）固定循环动作,第四章 数控铣床加工工艺,（2）固定循环动作的位置,固定循环动作有初始平面、R平面和z平面这样几个位置。,1）初始平面是刀具在快速下刀前设定的一个平面，它的高度必须是保证刀具安全的高度，钻完孔后刀具快速返回到初始平面。若刀具要继续钻孔，在平面上有障碍物时，必须返回初始平面，再平移钻孔，此

33、时初始平面必须高于障碍物，如图4-46所示。,第四章 数控铣床加工工艺,2）R平面是刀具快速进给与工作进给的转换位置。一般距工件表面25mm，R平面坐标值一定要给准、计算正确。否则，将会造成碰撞等严重事故。,3）z平面为孔底位置，在加工盲孔时为孔的深度，通孔时为孔深加上附加长度，如钻尖的长度，螺纹刀具长度的1/3，镗孔为23mm等，以保证整个孔都加工到径向尺寸。,第四章 数控铣床加工工艺,（3）固定循环指令,固定循环动作被编成子程序，用G81G89调用，也可以用L81L89调用，见表4-4。(见书本）,第四章 数控铣床加工工艺,（4）指令格式,N_ G81（G89）x_y_z_R_Q_P_F_

34、LF N_ G80 LF,1） G80G89的格式,其中：x、y - 指定要加工孔的位置坐标。z - 指定孔底平面坐标。R - R平面的位置坐标。Q - G83方式中，每次进给的深度。P - 刀具在孔底的暂停时间。F - 刀具在工作进给时的速度。,第四章 数控铣床加工工艺,指令格式 N_ R2=_ R3=_ R10=_L81 LF ,2）L81L89的格式,% L81 N05 G90 G60 G00 z R2 LF N10 G01 z R3 LF N15 G00 z R10 LF N20 M17 LF %,在SINUMERIK 840C系统中，还可以用L80L89子程序的调用方式来进行固定循环

35、动作。这种方式比较灵活，可根据需要用变量来设定相关参数。,该格式中R2对应于G81中的R平面，R3对应于G81中的z平面，R10是刀具快退平面。L81的子程序为：,（五）子程序的应用,第四章 数控铣床加工工艺,在数控加工中，有许多需多次重复的动作或进给路线，若按一般方法编写程序，则要重复编程的内容，程序将非常繁琐。因此，若要简化程序，就要使用子程序，它可以多次调用。,子程序格式,L P ,M17、M02、M30,其中L为子程序号，可取范围19999。,P 为调用次数 ，可取范围19999 次，若只调用一次，则P可以省略。,子程序返回主程序指令,第四章 数控铣床加工工艺,例如，如图4-47所示，

36、这个零件是要钻四排孔，每一排孔都用同一子程序编制，这样就大大简化程序了。,主程序 N20 G00 x10 y10 L2022 LF N25 G00 x30 y10 L2022 LFN30 x50 y10 L2022 LF ,子程序% 2022N05 G81 z-10 R3 F20 LF N10 G91 y10 LFN15 y10 LFN20 y10 LFN25 G90 G80 M17 LF%,第四章 数控铣床加工工艺,子程序嵌套,子程序的嵌套就是子程序可以再调用子程序，SINUMERIK 840C系统规定，最大嵌套深度为7级， 如图4-48所示。,第四章 数控铣床加工工艺,变量的应用,SINU

37、MERIK 840C系统在子程序使用中，可以用变量，从而使程序简化。,变量名 R,变量的作用, 范围为110019,一是可以赋值,二是可以计算,一般是在主程序中赋值，在子程序中用变量表示。,第四章 数控铣床加工工艺,例如，N05 R1=100 R2=R1+ 200 R3=50 LFN10 G01 xR1 yR2 FR3 LF ,G01 x100 y300F50 LF,等效于,又例如，主程序 N05 R1=-5 R2=11 LF N10 L2022 LF N15 R1=-10 LF N20 L2022 LF N25 R2=12 LF N30 L2022 LF,子程序 % 2022N05 G01z

38、R1 F100 LFN20 G01G41x10 y0 DR2 LFN30 G03 x10 y0 I-10 J0 LFN40 G01G40 x0 LFN50 M17 LF%,该段程序就是调用三次子程序，分别是粗铣内圆二次，每次切削深度为5mm，最后，再精铣一次（精铣径向刀具补偿号为D12，粗铣为D11）。,第四章 数控铣床加工工艺,3）变量的计算,变量可以进行加、减、乘、除、赋值、替换，为编程提供了许多方便。 赋值 R1=100 替换 R1=R2 R1=-R2 加 R1=R1+R2 R1=R2+100 减 R1=R1-R2 R1=R2-100 乘 R1=R1*R2 R1=R1*100 除 R1=

39、R1/R2 R1=R1/20 混合运算 R1=R2+R4-R4*R5/R6,这种混合运算的算法和一般算法不一样，它是按顺序从左到右算，而不是先乘除后加减。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 数控铣床加工工艺,（六）镜像加工与比例缩放,本功能可以使机床对于相应的零件进行按比例加工，从而简化程序。比例缩放适用于形状相似的零件。,程序格式为：,G51x_y_z_P_ G50,其中，x、y、z为比例中心的坐标（绝对方式）；P为比例系数，比例范围0.001999.999。,第四章 数控铣床加工工艺,执行了该指令后

40、，后面程序的坐标以比例中心为起始点，实际坐标相对于比例中心缩放P倍，各轴可以按不同比例来缩放。同时还有镜向功能，具体用法可阅读机床说明书。,如图4-49所示，P1P4点为原加工工件的图形，P1P4为比例编程以后的图形。,（七）转移加工,第四章 数控铣床加工工艺,在某些数控铣床上，还有一种功能叫转移加工。,1跳转移加工指令G25,程序格式:,G25.,循环次数,跳转移加工结束程序段号,跳转移加工开始程序段号,第四章 数控铣床加工工艺,注意,G25功能为执行跳转移加工后的下一段加工程序，即是跳转移加工结束程序段号的下一段。同时，在G25的程序段中，不得出现其它指令。,例如，N10 G25N0002

41、000402 N20 G91x60y85F100 N30 x90 N40 G00 x0y0 N50 M30 %,加工顺序：,N10N20N30N40N20N30N40N50,第四章 数控铣床加工工艺,2转移加工指令G26,程序格式:,G26.,循环次数,跳转移加工结束程序段号,跳转移加工开始程序段号,注意,G26功能与G25功能的区别之处在于，当转移加工执行完毕后，下一条程序段为G26程序段的下一段。,第四章 数控铣床加工工艺,例如:N10 G26N0002000402N20 G91x60y85F100N30 x90N40 G00 x0y0N50 M30%,加工顺序：,N10N20N30N40

42、N50,（八）M功能,第四章 数控铣床加工工艺,注意,SINUMERIK 840C 系统规定在同一条程序段中，最多可以有4个M指令。,（九）进给速度F,G94 - 设置进给速度 mm/min （默认值）G95 - 设置进给速度 mm/rev （mm/r）例如，N10 G01 x100 y100 F100 LF 刀具以100mm/min速度进行 直线进给,（十）主轴转速S,以转/分为单位来设置 S1000 1000转/分（rpm） S200 200转/分（rpm）,第四节 数控铣床的基本编程方法,一、数控铣床程序编制的基本模式,设置坐标刀具补偿进给开始,刀具切削轨迹,取消刀具补偿，退刀、抬刀，返

43、回初始点，结束,第四章 数控铣床加工工艺,目前，使用最多的数控铣床是三坐标（x、y、z）加工的立式数控铣床，其程序模式不管是平面轮廓零件，还是空间曲面零件，一般都由三部分组成，即“开始-加工-结束”。而四坐标、五坐标的数控铣床，其程序模式也基本相同，只不过多了转轴坐标（A轴或B、C轴），如图4-50所示。,图4-50 数控铣床程序编制的模式,开始部分 （设置部分）,加工部分 （切削部分）,结束部分（取消部分）,第四章 数控铣床加工工艺,（1）开始部分,这部分程序大约是程序的前45条程序段，主要内容是：, 建立工件坐标系，这是每个程序必须有的内容，一般用G54G59、G92指令在第一条程序段里建

44、立。, 建立长度刀具补偿，在用多把刀具进行加工时，必须要建立长度刀具补偿。如果只用一把刀，可以建立长度刀具补偿也可以不建立长度刀具补偿，若不建立长度刀具补偿，在数控机床中刀具补偿设置中其刀具补偿值设为零即可。一般用D指令在第二条程序段里建立。若用主块，则在第一条程序中建立。, 建立径向刀具补偿，在加工平面轮廓零件时，需要建立径向刀具补偿。一般用 G41、G42指令，在第三或第四条程序段中建立。, 设定绝对或相对（增量）坐标，根据加工零件的需要，选择用绝对坐标还是相对（增量）坐标。用G90、G91指令在第一条程序段中设定，也可以根据需要在程序中随时设定。,第四章 数控铣床加工工艺, 确定刀具在设

45、置部分的运动路线，一般用G00指令平移至下刀点（第一条程序段），用G00或G01指令下刀至切削深度（第二、三条程序段），用G01指令开始切削（第四、五条程序段）。, 设置切削用量和起动主轴，要设置转速和进给速度，才能起动主轴进行进给切削。用S、F设定转速和进给速度（第二、三条程序段），用M03、M08指令起动主轴并开冷却液（第二、三条程序段）。若用主块，则在第一条程序中建立。,若是钻孔和去除余量程序，则没有“建立径向刀具补偿”的内容。此外，运动路线也会有所变化。,第四章 数控铣床加工工艺,（2）加工部分,这部分主要是刀具的切削轨迹，是程序的主体部分。从程序的第五、六段（钻镗孔一般为第三段）到倒

46、数的第四、五段。铣削时为G01、 G02、G03指令和基点、节点的x、y、z坐标组成的进给轨迹。钻镗孔时为G81G89指令和孔的x、y、z坐标组成孔加工的固定循环动作。这部分的主要工作量是基点、节点坐标的计算，简单的基点坐标可以手算，复杂的必须用计算机进行计算。,第四章 数控铣床加工工艺,（3）结束部分,这部分的主要作用是要取消长度刀具补偿和半径刀具补偿，主轴停止、抬刀、关冷却液。其内容为：, 取消径向刀具补偿，在加工完毕后，要把径向刀具补偿的设置取消，以防止在后续加工时出现错误。用G40指令在倒数第三、四条程序段取消。, 取消长度刀具补偿，为防止在后续加工时出现错误，同样要取消长度刀具补偿。

47、用G49指令在倒数第二、三条程序段取消。, 确定刀具在结束部分的运动路线，刀具在这部分主要是退刀。一般先切出、移出工件（倒数第三、四条程序段），抬刀至安全位置（倒数第二、三条程序段），平移到工件装卸位置（倒数第一、二条程序段）。, 主轴停止、冷却液关闭，用M05停止主轴，M09关冷却液（倒数第三、四条程序段）。, 程序结束，用M30在倒数第一条程序段结束程序。, 另外，钻镗孔程序还要取消固定循环的动作。,第四章 数控铣床加工工艺,例如，铣削轮廓零件的程序模式,N10 G54G90G00 x_y_ 建立坐标系、绝对坐标、快速平移下刀点N20 G43z_D_S_M03 建立长度刀具补偿、设转速、主

48、轴起动N30 G01z_F1000M08 下刀至切深、开冷却液N40 G01G41（G42）x_y_D_F_ 建立径向刀具补偿N50 x_y_ 开始切削工件N160 G01G40 x_y_M09 取消径向刀具补偿、关冷却液N170 z_F1000M05 抬刀、主轴停N180 G00G49z_ 取消长度刀具补偿、刀具抬刀至安全位置N190 x_y_M30 刀具或工件移到装卸位置、程序结束,开始部分,用主块设置：,N05 G54 G90 G00 S_M03 DM08 LFN10 z_ LF ,加工部分,结束部分,二、铣削轮廓类零件的加工程序,1铣削外轮廓零件的程序编制方法,第四章 数控铣床加工工艺

49、,如图4-22所示，根据表4-1的数控加工程序，要求铣削加工凸轮外轮廓。其编写的加工程序为：,第四章 数控铣床加工工艺,%0001 N05 G54G90G00 x-73.8 y20LF 设定坐标系、快速走到下刀点 N10 z100D01S300M03LF 建立长度刀具补偿，主轴正转 N15 G01 z-16F1000LF 下刀至切削深度 N20 G41 x-63.8 y-20D02F100M08LF 建立半径刀具补偿走到K点，开冷却液 N25 y0LF 切入到A点 N30 G02 x-63.02 y9.97U63.8LF 切削AI段 N35 G03 x-55.62 y25.05U175LF 切

50、削IH段 N40 G02 x14.79 y59.18U61LF 切削HG段 N55 G02 x44.79 y19.60U46LF 切削GF段 N60 G03 x63.72 y0.03U21LF 切削FE段 N65 G02 x63.99 y-0.28U0.3LF 切削ED段 N70 G02 x-5.57 y-63.76U64LF 切削DC段 N75 G03 x-9.96 y-63.02U17.5LF 切削CB段 N80 G02 x-63.8 y0U63.8LF 切削BA段 N85 G01 y20LF 切出工件 N90 G40G01 x-73.8 y20F1000M09LF 取消半径刀具补偿，关冷