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1、第四章 数控铣床的程序编制,内容4.1 数控铣床概述4.2 数控铣削加工工艺4.3 数控铣床程序编制基础 4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用 4.5 数控铣床程序编制举例,4.1 数控铣床概述,一、数控铣床的类型 数控铣床是一种加工能力很强的数控机床，一般具有平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、槽腔铣削和曲面铣削、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和攻丝等多种加工能力。立式数控铣床卧式数控铣床数控铣床：25坐标轴联动,4.1 数控铣床概述,二、数控铣床的加工对象 平面类零件：加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件，其特点是各个加工面是平面或可
2、以展开成平面。平面类零件是最简单的一类零件，一般只需两坐标联动的三坐标数控铣床就可以加工出来。,轮廓面M,凸台侧面N,斜面P,4.1 数控铣床概述,二、数控铣床的加工对象 曲面类零件：加工面为空间曲面的零件，如叶片、螺旋桨等。曲面加工可在三轴、四轴或五轴数控机床上完成，其中三轴曲面加工最为常见。三轴曲面加工通常采用“行切法”完成。,三轴曲面行切加工,四轴或五轴曲面加工,4.1 数控铣床概述,二、数控铣床的加工对象 变斜角类零件：加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。最好采用四轴或五轴数控铣床加工。,4.2 数控铣削加工工艺（自学）,数控铣削工艺过程制定：零件工艺性分析装夹方案确定工序划分走刀路
3、线确定刀具选择切削用量选择,4.3 数控铣床程序编制基础,一、数控铣床的坐标系机床坐标系,立式铣床的坐标系,卧式铣床的坐标系,4.3 数控铣床程序编制基础,一、数控铣床的坐标系工件坐标系,改变工件坐标系,机床坐标系与工件坐标系,4.3 数控铣床程序编制基础,二、程编中的数值计算最大难点：计算复杂数值计算就是计算出零件轮廓上或刀具中心轨迹上一些点的坐标数据。1.基点坐标的计算 基点：一个零件的轮廓线可能有许多不同的几何元素组成，各几何元素间的连接点叫做基点。,基点,4.3 数控铣床程序编制基础,二、程编中的数值计算2.节点坐标的计算 节点：当零件轮廓曲线用直线段或圆弧段逼近时，轮廓曲线被分割成许
4、多直线段或圆弧段，相邻线段的连接点称为节点。,4.3 数控铣床程序编制基础,二、程编中的数值计算3.刀具中心轨迹的计算数控系统没有刀具半径补偿功能，需计算刀具中心轨迹。数控系统具有刀具半径补偿功能，不需计算刀具中心轨迹。,4.3 数控铣床程序编制基础,二、程编中的数值计算4.辅助计算 不同的数控系统，其辅助计算内容和步骤也不尽相同。增量计算按增量坐标编程时圆弧段的编程，需给出圆心相对于圆弧起点的坐标值脉冲数计算辅助程序段的数值计算切入程序：由对刀点到切入点的程序。切出程序：由工件切削终点返回到对刀点的程序。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,一、程序结构,程序名的开
5、始两个符号必须是字母，其后的符号可以是字母、数字或下划线，但不得使用分隔符，且程序名最多为8个字符，如PART0001。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令1.平面选择指令G17：XY平面；G18：ZX平面；G19：YZ平面。数控系统启动时G17生效。,2.绝对尺寸和增量尺寸编程指令G90：绝对尺寸编程；G91：增量尺寸编程。数控系统启动时G90生效。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令3.可编程的零点偏置指令零点偏置分为可编程的零点偏置和可设定的零点偏置两种情况。可编程的零点偏置指令用于在编写程序时进行坐
6、标系的平移和旋转。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令3.可编程的零点偏置指令指令格式：G158 X_ Y_ Z_：坐标轴平移，并取消所有以前的可编程零点偏置指令，即编入一个新的G158指令后所有旧的零点偏置指令均清除。G258 RPL=_：坐标轴旋转，并取消所有以前的可编程零点偏置指令，即编入一个新的G258指令后所有旧的零点偏置指令均清除。G259 RPL=_：坐标轴旋转。如果已经有一个G158，G258或G259指令生效，则在G259指令下的旋转角附加到前面指令在零点平移或坐标轴旋转后的坐标系上。G158后无坐标轴名，G258指令下无RPL=，
7、表示取消当前的可编程零点平移和坐标轴旋转设定。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令3.可编程的零点偏置指令,G258，G259：在不同坐标平面中旋转角正方向的规定,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令3.可编程的零点偏置指令,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令4.可设定的零点偏置指令可设定的零点偏置给出工件零点在机床坐标系中的位置。,G54：第一可设定零点偏置G55：第二可设定零点偏置 G56：第三可设定零点偏置G57：第四可设定零点偏置 G500：取消可设定零点偏
8、置 G53：取消可设定零点偏置，仅在本程序有效。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令4.可设定的零点偏置指令,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令5.坐标轴运动指令G0、G1、G2、G3、G33数控系统启动时G1指令生效,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令5.坐标轴运动指令圆弧插补指令G2和G3 4种编程方式G2/G3 X_ Y_ I_ J_ F_；圆心坐标和终点坐标 G2/G3 CR=_ X_ Y_ F_；半径和终点坐标 G2/G3 AR=_ I_ J_ F_；张
9、角和圆心坐标 G2/G3 AR=_ X_ Y_ F_；张角和终点坐标 只有用“圆心和终点”方式才可以编写整圆加工程序段。,G2/G3 X_ Y_ I_ J_ F_；,G2/G3 CR=_ X_ Y_ F_；,G2/G3 AR=_ I_ J_ F_；,G2/G3 AR=_ X_ Y_ F_；,G2/G3 CR=_ X_ Y_ F_；,因为使用同样的起点、终点、半径和相同的方向，可以有2个不同的圆弧。因此，在用半径定义的圆弧中，“CR=”的符号用于选择圆弧，其中正号表示圆弧段小于或等于半圆；负号表示圆弧段大于半圆。,方式：张角和圆心坐标,方式：张角和终点坐标,4.4 SINUMERIK 802C数
10、控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令5.坐标轴运动指令恒螺距螺纹切削指令G33 指令格式 G33 X_ I_；在X轴方向上加工深度为X、螺距为I的螺纹 G33 Y_ J_；在Y轴方向上加工深度为Y、螺距为J的螺纹 G33 Z_ K_；在Z轴方向上加工深度为Z、螺距为K的螺纹 螺纹旋转方向（右旋或左旋）由主轴旋转方向M3/M4确定,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令5.坐标轴运动指令G33编程举例加工公制螺纹，螺距为0.8mm,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令6.进给速度指令FG94 F_；直线进给速度
11、，单位是毫米/分钟G95 F_；旋转进给速度，单位是毫米/转,7.暂停指令G4G4 F_；暂停时间（秒）G4 S_；暂停主轴转数,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令8.倒圆和倒角指令倒角CHF=_；数值为倒角长度,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令8.倒圆和倒角指令倒圆RND=_；数值为倒圆半径,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令9.辅助功能指令M,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,二、常用程序指令9.辅助功能指令M少数M指令由数控系统
12、生产厂家设定了功能，其余指令由机床生产厂家自由设定。802C系统规定：在一个程序段中最多可以编写5个M指令。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,三、参量编程要使一个NC程序不仅仅适用于特定数值下的一次加工，或者在编程时需要通过计算得出数值，这两种情况均可以使用参量编程。802C系统可以使用R0R299共300个参量。R0R99可以自由使用；R100R249作为固定循环的传递参量；R250R299作为固定循环的内部计算参量。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,三、参量编程,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,四、程
13、序跳转标记符或程序段号用于标记程序中所跳转的目标程序段。标记符可以自由选取，但必须由28个字母或数字组成，其中开始两个符号必须是字母或下划线。绝对跳转GOTOF Label;向前跳转（向程序结束的方向）GOTOB Label;向后跳转 条件跳转 IF 条件 GOTOF Label;向前跳转 IF 条件 GOTOB Label;向后跳转,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,五、固定循环固定循环是指用于特定加工过程的具有固定名称和参量的子程序，在用于各种具体工件的加工过程时只需改变相关参量的值就可按照定义的动作顺序执行。使用固定循环可简化编程，缩短程序长度。标准固定循环,
14、4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,五、固定循环使用固定循环时要注意：在固定循环调用前，必须首先选择坐标平面G17、G18或G19。在调用固定循环之前，必须在调用程序中将刀具移至切削位置。如果在固定循环中没有用于设定进给速度、主轴速度和主轴旋转方向的参量，则必须在调用程序中编入相应的指令。如果需要，应在固定循环调用前使用可编程的零点偏置指令，定义当前加工的工件坐标系。在固定循环调用前，必须已经有一个具有补偿值的刀具生效，在该固定循环结束后该刀具保持有效。G指令和可编程的零点偏置指令在固定循环调用前后一直有效。固定循环调用必须单独编写一个程序段。,4.4 SINUMER
15、IK 802C数控系统的程序指令及应用,五、固定循环钻孔循环LCYC82,LCYC82的加工过程：用G0快速移动刀具到安全平面；按照调用程序中给定的切削速度以G1进行钻削，直至达到钻削深度；在孔底部停留编程给定时间；以G0快速退刀至退回平面。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,五、固定循环钻孔循环LCYC82,R101：返回平面。确定钻孔循环结束之后钻削加工轴的位置。R102：安全距离，无符号。LCYC82可以自动确定安全距离的方向。R103：参考平面（绝对尺寸），即钻削工件的起始点。R104：钻孔深度（绝对尺寸）。该参数确定钻削深度，它取决于工件零点。R105：在
16、孔底部停留时间（秒）。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,LCYC82编程举例在XY平面（24，15）处加工深度为27mm的孔，在孔底停留2秒，安全距离为4mm。循环结束后刀具处于（24，15，110）位置。,N10 G0 G17 G90 F500 T2 D1 S500 M4N20 X24 Y15 N30 R101=110 R102=4 R103=102N35 R104=75 R105=2 N40 LCYC82 N50 M2,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,五、固定循环线性排列孔加工循环LCYC60,R115：固定循环指令代号82LCY
17、C82；83LCYC83；84LCYC84；840LCYC840；85LCYC85。R116：横坐标参考点。在孔排列直线上确定一个点作为参考点，用来确定与第一个孔之间的距离。R117：纵坐标参考点。R118：第一个孔到参考点的距离。R119：孔数。R120：孔排列直线与横坐标之间的角度。R121：孔间距离。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,LCYC60编程举例使用LCYC60在ZX平面上加工如图所示的螺纹孔，孔深为80mm。参考点为（Z30，X20），第一个孔与参考点的距离为20mm，孔间距为20mm。调用LCYC83加工孔。,4.4 SINUMERIK 802C
18、数控系统的程序指令及应用,LCYC60编程举例,N10 G0 G18 G90 S500 M3 T1 D1 N20 Z30 X20 Y110 N30 R101=105 R102=2 R103=102 R104=22 N55 R115=83N60 R116=30 R117=20 R118=20 N65 R119=5 R120=90 R121=20 N70 LCYC60N80 M2,孔深为80mm，参考点（Z30，X20），第一个孔与参考点的距离为20mm，孔间距为20mm。调用LCYC83加工孔。,R115：固定循环指令代号R116：横坐标参考点。R117：纵坐标参考点。R118：第一个孔到参考点
19、的距离。R119：孔数。R120：孔排列直线与横坐标之间的角度。R121：孔间距离。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,六、子程序用子程序编写经常需重复进行的加工过程。通过给子程序规定的参量赋值就可以实现各种具体的加工。子程序的结构与主程序的结构一样，子程序结束后返回主程序继续运行。子程序结束有两种方式：用M2结束子程序；用RET指令结束子程序。RET要求占用一个独立的程序段。子程序名命名规定与主程序命名规定一样。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,六、子程序子程序调用在一个程序中（主程序或子程序）可以直接用程序名调用子程序。,子程序的嵌
20、套深度最多为3层。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令T_；取值范围T0T32000，T0表示没有刀具 802C数控系统提供了两种T指令使用方法：用T指令直接更换刀具；用T指令预选刀具，用M6指令才可进行刀具的更换；数控机床采用哪一种方法由机床厂商设定。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令刀具补偿号D：用于存储某个刀具T的补偿参数。一把刀具最多有9个D号，即D1D9，而D0表示补偿值为0。D1D9用以匹配一个刀具的多个切削刃的刀具补偿。如果没有编入D指令，则D1自动生效。刀具半径补偿必须与G41
21、/G42一起执行。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令更换刀具举例用T指令更换刀具,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令用M6更换刀具,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令刀具半径补偿指令G41/G42，数控系统启动时G40生效。切入程序：只有在线性移动(G0，G1)时才可以使用G41/G42，并在轮廓切入点处与轨迹切向垂直。通常在G41/G42程序段之后紧接着工件轮廓的第一个程序段。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七
22、、刀具及刀具补偿指令编程举例：,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令G40 切出程序：只有在线性移动（G0和G1）时才可以使用G40,4.2 数控铣床的程序编制,七、刀具及刀具补偿指令尖角（拐角）对加工的影响,凸形尖角：造成刀具中心轨迹不连续。凹形尖角：造成刀具中心轨迹干涉。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令尖角处理：在G41/G42有效的情况下G450：圆弧过渡 G451：交点过渡,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令尖角处理：在G41/G42有
23、效的情况下G450：圆弧过渡 G451：交点过渡,数控系统自动识别内角和外角。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令在轮廓有尖角时，刀具中心轨迹有可能在很远处才能相交。为避免出现较长的的空行程，当尖角=10时，数控系统会自动转换为过渡圆弧。,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,七、刀具及刀具补偿指令刀具半径补偿编程举例,4.4 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用,刀具半径补偿编程举例,N1 T1N5 G0 G17 G90 X5 Y55 Z50N6 G1 Z0 F200 S80 M3N10 G41 G45
24、0 X30 Y60 F400N20 X40 Y80N30 G2 X65 Y55 I0 J-25N40 G1 X95N50 G2 X110 Y70 I15 J0N60 G1 X105 Y45N70 X110 Y35N80 X90N900 X65 Y15N100 X40 Y40N110 X30 Y60N120 G40 X5 Y60N130 G0 Z50 M2,4.5 数控铣床程序编制举例,一、XKN713数控铣床简介XKN713数控铣床是三轴联动控制立式铣床，配置西门子SINUMERIK 802C数控系统，具有铣、镗、钻、铰等多种加工能力，适用于各种中型机械零件和具有复杂型腔的模具的加工。,4.5
25、 数控铣床程序编制举例,二、编程举例铣削盖板零件的外形轮廓。零件材料为45号钢。,该零件的毛坯是一块1809012的板料，各边都留有5mm的铣削余量。图中各孔已加工完。,4.5 数控铣床程序编制举例,铣削加工时以工件底平面和2-10H8的孔定位（左孔用圆柱销，右孔位菱形销），并在60孔处利用螺栓和夹板装夹工件。选用10立铣刀，主轴转速为1600r/min，进给速度为120mm/min。,4.5 数控铣床程序编制举例,工件坐标系原点选定在左孔中心O点，并以工件上表面Z轴零点。对刀点设在工件坐标系原点。,4.5 数控铣床程序编制举例,刀具起始位置1，下刀位置2，切入点为A点。刀具在XY平面内的走刀
26、路线为：起刀点ABCDEFGHA起刀点。,位置1（-30，-50，40）位置2（-30，-50，-16）,4.5 数控铣床程序编制举例,计算各基点及圆心点坐标如下：,A(-20，-20)B(-20，20)C(5.043，50)D(23.542，50)E(82，44)F(130，20)G(150，20)H(150，-20)Ol(50，20)O2(130，80),4.5 数控铣床程序编制举例,N5 EXAMP4_1N10 G90 G54 G0 X-30 Y-50 Z40 T1 D1N20 S1600 M3 M8N30 G1 Z-16 F120N40 G17 G41 G450 X-20 Y-20N5
27、0 X-20 Y20N60 X5.043 Y50N70 X23.542 Y50N80 G2 X82 Y44 I26.458 J-30N90 G3 X130 Y20 I48 J36N100 G1 X150 Y20N110 X150 Y-20N120 X-20 Y-20N130 M05 M9N140 G0 G40 X-45 Y-10 Z40N150 G500N160 M2,A(-20，-20)B(-20，20)C(5.043，50)D(23.542，50)E(82，44)F(130，20)G(150，20)H(150，-20)Ol(50，20)O2(130，80),第四章 数控铣床的程序编制,本章重点数控铣削加工工艺 数控铣床程序编制基础 SINUMERIK 802C数控系统的程序指令及应用 作业：P1312833,
