XXXX數(shù)控銑實訓(xùn)課件

1、數(shù)控銑削加工編程桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心桂林電子科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心2011.02 數(shù)控銑加工編程數(shù)控技術(shù)的發(fā)展數(shù)控銑床概述數(shù)控銑加工編程基礎(chǔ) 一.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展1.1.數(shù)控銑床的慨念數(shù)控銑床的慨念 2.2.數(shù)控銑床的產(chǎn)生數(shù)控銑床的產(chǎn)生3.3.數(shù)控技術(shù)發(fā)展的幾個主要階段數(shù)控技術(shù)發(fā)展的幾個主要階段4.4.數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢數(shù)控銑床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的一種數(shù)控銑床是采用數(shù)字控制技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的一種現(xiàn)代化機(jī)床，即現(xiàn)代化機(jī)床，即 CNC 機(jī)床（機(jī)床（ Computer Numerical Control ）。）。 2.1.1 數(shù)控銑床加工

2、的對象 2 2.1 .1 數(shù)控銑床的特點數(shù)控銑床的特點 數(shù)控銑床主要用于加工平面和曲面輪廓的零件，還可以加工復(fù)雜型面的零件，如凸輪、樣板、模具、螺旋槽及各種箱體類零件。同時也可以對零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪和鏜孔加工。 2.1.2 數(shù)控銑床加工的特點 1、零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制 尺寸的零件，如模具、殼體類零件等。 2、能加工普通機(jī)床無法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。 3、能加工一次裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工零件。 4、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 5、生產(chǎn)自動化程度高。 6、生產(chǎn)效率高。 7、屬于斷續(xù)切削方

3、式，對刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。 二.數(shù)控銑床概述 二.數(shù)控銑床概述2.2 2.2 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的分類VAMT1Y the first parallel kinematic prototype machine tool in China. It was showed at 4th China Machine Tool Exhibition in 1998 并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床（虛擬軸機(jī)床、6條腿數(shù)控機(jī)床）是數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上取得的重大突破。 2.3典型數(shù)控系統(tǒng)簡介典型數(shù)控系統(tǒng)簡介 2.3.12.3.1FANUCFANUC公司的主要數(shù)控系統(tǒng)公司的主要數(shù)控系統(tǒng) 二.數(shù)控銑床

4、概述1高可靠性的power Mate 0系列 2普及型CNC0-D系列 4高性/價比的0i系列 5具有網(wǎng)絡(luò)功能CNC16i/18i/21i系列 6. 個性化CNC16/18/160/180系列 3全功能型的0-C系列 2.3典型數(shù)控系統(tǒng)簡介典型數(shù)控系統(tǒng)簡介 2.3.2 SIEMENS2.3.2 SIEMENS公司的主要數(shù)控系統(tǒng)公司的主要數(shù)控系統(tǒng) 1SINUMERIK 802S/C 2SINUMERIK802D 4SINUMERIK 840D 3SINUMERIK 810D 二.數(shù)控銑床概述 2.3典型數(shù)控系統(tǒng)簡介典型數(shù)控系統(tǒng)簡介 2.3.32.3.3FAGORFAGOR公司的數(shù)控系統(tǒng)公司的數(shù)控

5、系統(tǒng) 1CNC8070 28055系列數(shù)控系統(tǒng) 48040/8055-i/8055TCO/MCO系列 58040/8055-i/8055TC/MC系列 68025/8035系列 38040/8055-i標(biāo)準(zhǔn)系列 二.數(shù)控銑床概述 2.3典型數(shù)控系統(tǒng)簡介典型數(shù)控系統(tǒng)簡介 2.3.2.3.4 4 華中數(shù)控系統(tǒng)華中數(shù)控系統(tǒng) 2.3.2.3.5 5 北京航天數(shù)控北京航天數(shù)控 二.數(shù)控銑床概述 三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 3.1 3.1 數(shù)控銑編程時應(yīng)注意的問題數(shù)控銑編程時應(yīng)注意的問題了解數(shù)控系統(tǒng)的功能及規(guī)格。不同的數(shù)控系統(tǒng)在編寫數(shù)控加工程序時，在格式及指令上是不完全相同的。熟悉零件的加工工藝。合理選擇刀具、

6、夾具及切削用量、切削液。程序零點的選擇要使數(shù)據(jù)計算的簡單。合理擬定刀具的走刀路線。刀具切入和切出方式刀具切入和切出方式3.23.2 數(shù)控程序編制的方法數(shù)控程序編制的方法 數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。數(shù)控加工程序的編制方法主要有兩種：手工編制程序和自動編制程序。（1）手工編程）手工編程手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作。 三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)（2）計算機(jī)自動編程）計算機(jī)自動編程 自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由自動編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工

7、進(jìn)行外，其余工作均由計算機(jī)輔助完成。人工進(jìn)行外，其余工作均由計算機(jī)輔助完成。分 析分 析零 件零 件圖 樣圖 樣和 制和 制定 工定 工藝 方藝 方案案 數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 處處 理理 編編 寫寫 程程 序序 程程 序序 校校 驗驗修修 改改 三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)3.3 數(shù)控銑床坐標(biāo)系數(shù)控銑床坐標(biāo)系3.3.1 3.3.1 機(jī)床坐標(biāo)系的命名原則機(jī)床坐標(biāo)系的命名原則（1）機(jī)床相對運動的規(guī)定：工件靜止，刀具運動。3.33.3 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 3.3.2 機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定 機(jī)床的直線運動用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。機(jī)床的直線運動用右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。 圍繞圍繞x、y、z各軸

8、的回轉(zhuǎn)運動及其正方向各軸的回轉(zhuǎn)運動及其正方向+A、+B、+C分別用右螺旋法則判定。分別用右螺旋法則判定。 三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)圖1右手笛卡爾坐標(biāo)系3.33.3 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 3.3.3坐標(biāo)軸方向的確定坐標(biāo)軸方向的確定 （）Z坐標(biāo)坐標(biāo) ：平行于主軸軸線：平行于主軸軸線 ，刀具離開工件的方向為正向。，刀具離開工件的方向為正向。（）X坐標(biāo)：刀具做旋轉(zhuǎn)運動，分為兩種情況：坐標(biāo)：刀具做旋轉(zhuǎn)運動，分為兩種情況： a. Z坐標(biāo)水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，坐標(biāo)水平時，觀察者沿刀具主軸向工件看時，+X運動方向指向右方。運動方向指向右方。 b. Z坐標(biāo)垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，

9、坐標(biāo)垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X運動方向指向右。運動方向指向右。（）Y坐標(biāo)坐標(biāo):根據(jù)根據(jù)X和和Z坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定坐標(biāo)的方向，按照右手直角坐標(biāo)系來確定Y坐標(biāo)的方向。坐標(biāo)的方向。 3.2.4 機(jī)床坐標(biāo)原點機(jī)床坐標(biāo)原點 機(jī)床原點又稱為機(jī)械原點，它是機(jī)床坐標(biāo)的原點。該點是機(jī)床上的一個固機(jī)床原點又稱為機(jī)械原點，它是機(jī)床坐標(biāo)的原點。該點是機(jī)床上的一個固 定的點，其位置是由機(jī)床設(shè)計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機(jī)床原定的點，其位置是由機(jī)床設(shè)計和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機(jī)床原點是工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點。點是工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點。 三.數(shù)控

10、加工編程基礎(chǔ)3.33.3 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系 3.3.4 加工坐標(biāo)系加工坐標(biāo)系（1）加工坐標(biāo)系的確定）加工坐標(biāo)系的確定 加工坐標(biāo)系：以確定的加工原點為基準(zhǔn)建立的坐標(biāo)系。加工坐標(biāo)系：以確定的加工原點為基準(zhǔn)建立的坐標(biāo)系。加工原點（程序原點）：零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。加工原點（程序原點）：零件被裝夾好后，相應(yīng)的編程原點在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。 （2）加工坐標(biāo)系的設(shè)定）加工坐標(biāo)系的設(shè)定 方法一：在機(jī)床坐標(biāo)系中直接設(shè)定加工原點。方法一：在機(jī)床坐標(biāo)系中直接設(shè)定加工原點。 方法二：通過刀具起始點來設(shè)定加工坐標(biāo)系。方法二：通過刀具起始點來設(shè)定加工坐標(biāo)系。（3）選擇工件坐標(biāo)系

11、的原點的一般原則是：）選擇工件坐標(biāo)系的原點的一般原則是： 1).盡量選在工件圖樣的基準(zhǔn)上，便于計算，減少錯誤，以利于編程。盡量選在工件圖樣的基準(zhǔn)上，便于計算，減少錯誤，以利于編程。 2)盡量選在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。盡量選在尺寸精度高，粗糙度值低的工件表面上，以提高被加工件的加工精度。 3).要便于測量和檢驗。要便于測量和檢驗。 4).對于對稱的工件，最好選在工件的對稱中心上。對于對稱的工件，最好選在工件的對稱中心上。 5).對于一般零件，選在工件外輪廓的某一角上。對于一般零件，選在工件外輪廓的某一角上。 6)Z軸方向的原點，一般設(shè)在工件表面。軸方向的原

12、點，一般設(shè)在工件表面。 三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)3.4 數(shù)控銑程序格式數(shù)控銑程序格式 (FANUC Series oi-MD)三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)1. .數(shù)控編程定義數(shù)控編程定義:根據(jù)被加工零件的圖紙和技術(shù)要求、工藝要求 等切削加工的必要 信息，按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令和格式編制成加工程序文件。 2.數(shù)控程序一般格式（1）程序開始符、結(jié)束符 （2）程序名 （3）程序主體 （4）程序結(jié)束指令 O2001N10 G54 G91 G00 X30.Y45 .S800M03.; N20G01X54.Y58.F150;N110M98P21001;N200M30;N210 %O1001N10G41G00 X10

13、Y15;N20G01 X35 Y45;N100M99;主程序子程序程序結(jié)束指令程序名程序主體程序結(jié)束符3.4 數(shù)控銑程序段格式數(shù)控銑程序段格式 三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 零件加工程序是由程序段組成的，一個程序段表示一個完整的加工工步和動作，每個程序段又由若干個數(shù)據(jù)字組成，每個字是控制系統(tǒng)的具體指令，它是由表示地址的英文字母、特殊文字和數(shù)字集合而成。3.3.舉例：舉例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 D02 M08 ；順序號字順序號字N N： 其后緊跟14位后續(xù)數(shù)字，對程序的校對和檢索修改 準(zhǔn)備功能字準(zhǔn)備功能字G G： 建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式 尺寸字：尺寸字： 確

14、定機(jī)床上刀具運動終點的坐標(biāo)位置。 進(jìn)給功能字進(jìn)給功能字F F：指定切削的進(jìn)給速度。 主軸轉(zhuǎn)速功能字主軸轉(zhuǎn)速功能字S S：指定主軸轉(zhuǎn)速。刀具功能字刀具功能字D D：指定加工時所用刀具的編號。 輔助功能字輔助功能字M M：指定數(shù)控機(jī)床輔助裝置的開關(guān)動作。 3.5 常用編程常用編程G指令指令三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)兩個定義：兩個定義：模態(tài)代碼：模態(tài)代碼：一經(jīng)在一個程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出現(xiàn) 同組的另一代碼時才失效。非模態(tài)代碼：非模態(tài)代碼：只有在一個程序段中書寫了該代碼才有效。1. 絕對尺寸指令絕對尺寸指令G90:指定尺寸值為絕對尺寸絕對尺寸：絕對尺寸：機(jī)床運動部件的坐標(biāo)尺寸值相對于坐標(biāo)

15、原點給出。 G90 G01 X30 Y37； 3.5 常用編程常用編程G指令指令三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)2.增量尺寸指令增量尺寸指令G91：指定尺寸值為增量尺寸 增量尺寸：增量尺寸：機(jī)床運動部件的坐標(biāo)尺寸值相對于前一位置給出。 G91 G01 X20 Y25； 3.5 常用編程常用編程G指令指令三.數(shù)控加工編程基礎(chǔ)3. 工件坐標(biāo)系預(yù)置寄存指令工件坐標(biāo)系預(yù)置寄存指令G92：按照程序規(guī)定的尺寸字值，通過當(dāng)前刀具所在位置來設(shè)定加工坐標(biāo)系的原點，這一指令不產(chǎn)生機(jī)床運動 。例：G92 X20 Y10 Z10 其確立的加工原點在距離刀具起始點X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上如圖3所示G92 設(shè)置加工

16、坐標(biāo)系設(shè)置加工坐標(biāo)系 編程格式：編程格式：G92 XY Z（X、Y、Z的值為刀位點在工件坐標(biāo)系中的初始位置的值為刀位點在工件坐標(biāo)系中的初始位置.） 三.數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)4. 快速點定位指令快速點定位指令G00（空走刀指令）（空走刀指令）編程格式：（編程格式：（X、Y、Z的值：快速點定位的終點坐標(biāo)值）的值：快速點定位的終點坐標(biāo)值） G00為快速定位指令，刀具以點位控制方式從刀具所在位置以各軸設(shè)定的最高允許速度移動到指定位置，屬于模態(tài)指令。程序段格式為： G00 X Y Z ，X Y Z為目標(biāo)點坐標(biāo)。例：從例：從A點到點到B點快速移動的程序段為：點快速移動的程序段為： G90 G00 X20 Y3

17、0； 同同時時移移動動到到達(dá)達(dá)終終點點單單向向移移動動到到達(dá)達(dá)終終點點3.5 常用編程常用編程G指令指令 指令F對G00程序 段是否有效？ 三. 數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)5. 直線插補指令直線插補指令G01作用：產(chǎn)生按指定進(jìn)給速度F實現(xiàn)的空間直線運動。插補定義：以脈沖當(dāng)量為單位進(jìn)行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分插補定義：以脈沖當(dāng)量為單位進(jìn)行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，段逼近， 相連成軌跡。相連成軌跡。3.5 常用編程常用編程G指令指令直線插補和圓弧插補b圓弧插補a直線插補(b)(a) 三. 數(shù)控加工編程基礎(chǔ)5. 直線插補指令直線插補指令G01作用：產(chǎn)生按指定進(jìn)給速度F

18、實現(xiàn)的空間直線運動。程序格式：程序格式：G01 X Y Z F 其中：X、Y、Z的值是直線插補的終點坐標(biāo)值。例：實現(xiàn)左圖中所示輪廓的直線插補運動。例：實現(xiàn)左圖中所示輪廓的直線插補運動。增量方式編程：N10 G91 G00 X10. Y6. S100 M03；N20 G01 X16 .Y20. F100；N30 X-24. Y-12.；N40 X8. Y-8.；N50 G00 X-10. Y-6.;N60 M30；3.5 常用編程常用編程G指令指令 6 6 圓弧插補指令圓弧插補指令G02為按指定進(jìn)給速度的順時針圓弧插補。G03為按指定進(jìn)給速度的逆時針圓弧插補。圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面

19、內(nèi)的坐標(biāo)軸，由正方向向負(fù)方向看，順時針方向G02，逆時針方向G03，如下圖所示。三. 數(shù)控加工編程基礎(chǔ)3.5 常用編程常用編程G指令指令 三. 數(shù)控加工編程基礎(chǔ)6. 圓弧插補指令圓弧插補指令3.5 常用編程常用編程G指令指令程序格式： (1) G02/03 X Y(Z )R F (2) G02/03 X Y(Z ) I J(K ) F其中：其中：1）X、Y、Z的值是指圓弧插補的終點坐標(biāo)值；的值是指圓弧插補的終點坐標(biāo)值；2）R為指定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角為指定圓弧半徑，當(dāng)圓弧的圓心角180o時，時，R值為正，當(dāng)圓弧的圓心角值為正，當(dāng)圓弧的圓心角1800時，時，R值為負(fù)值為負(fù)。 3）I、J、K是

20、指圓弧起點到圓心的增量坐標(biāo)，是指圓弧起點到圓心的增量坐標(biāo)，與與G90,G91無關(guān)；無關(guān)； 三. 數(shù)控加工編程基礎(chǔ)6. 圓弧插補指令圓弧插補指令G02 /03033.5 常用編程常用編程G指令指令例、實現(xiàn)左圖中箭頭所示的圓弧插補運動。例、實現(xiàn)左圖中箭頭所示的圓弧插補運動。(1)R編程方式編程方式N10 G91 G02 X30. Y0. R15. S100 F200 M03；N20 G03 X20. Y20. R20.；N30 M30；(2)圓心增量編程方式圓心增量編程方式N10 G91 G02 X30. Y0. I15. J0 S100 F200 M03；N20 G03 X20 .Y20. I0

21、 J20.；N30 M30； 7 7 刀具半徑補償指令刀具半徑補償指令: : G41.G42.G40G41.G42.G40 在零件輪廓銑削加工時，由于刀具半徑尺寸影響，刀具的中心軌跡與零件輪廓往往不一致。為了避免計算刀具中心軌跡，直接按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控系統(tǒng)提供了刀具半徑補償功能，見下圖。三. 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) (1)、編程格式G41為左偏刀具半徑補償，定義為假設(shè)工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件左側(cè)的刀具半徑補償，見下圖。G42為右偏刀具半徑補償，定義為假設(shè)工件不動，沿刀具運動方向向前看，刀具在零件右側(cè)的刀具半徑補償。G40 為補償撤消指令。 程序格式程序格式: :G00

22、/G01 G41/G42 XG00/G01 G41/G42 X Y Y H H /建立補償程序段建立補償程序段 / /輪廓切削程序段輪廓切削程序段 G00/G01 G40 X Y /補償撤消程序段補償撤消程序段 三. 數(shù)控加工編程基礎(chǔ) 三數(shù)控加工編程基礎(chǔ)7. 刀具半徑補償 G40，G41，G42 按增量方式編程：O0001N10 G54 G91 G00 G41 X20.0. Y10.0. D01 S800 M03 ； 建立刀補（刀補號為01）N15 G01 Z-9. F200； N20 Y40.0.;N30 X30.0.；N40 Y-30.0.；N50 X-40.0.；N60 Z9.;N70

23、G00 G40 X-10.0. Y-20.0 .; 解除刀補N80 M30； 程序結(jié)束N90 %例：加工下圖所示的零件，工件材料為加工下圖所示的零件，工件材料為A3鋼，鋼，,工件坐標(biāo)系原點（工件坐標(biāo)系原點（X，Y）如圖所示，）如圖所示，Z向刀距離工件上表面向刀距離工件上表面5mm處處,工件切削深度為工件切削深度為4mm4mm，采用，采用10 mm立銑刀，主軸轉(zhuǎn)速立銑刀，主軸轉(zhuǎn)速S=800r/min, 進(jìn)給速度進(jìn)給速度f=300mm/min.按要求完成該零件程序編制。按要求完成該零件程序編制。v例三數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)8. 刀具半徑補償 G40，G41，G42 三數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)8. 刀具半徑補償

24、G40，G41，G42 數(shù)學(xué)計算： 取 P0（-65，-95）P1（-45，-75）， P2（-45，-40）， P3（-25，-40） ，P4（-20，-15）， P5（20，-15）， P6（25，-40） ，P7（45，-40）， P8（45，-75）， P9（0，-65） 加工圓弧時，需要計算圓心相對于圓弧起點的坐標(biāo) (I.J) C1圓弧相對于點 P3的坐標(biāo) x=0， y=13C2圓弧相對于點P4的坐標(biāo) x=20， y=15C3圓弧相對 于點P5 的坐標(biāo) x=5， y = -12例： 三數(shù)控銑床編程基礎(chǔ)8. 刀具半徑補償 G40，G41，G42 例：圖紙分析工藝處理圖紙分析工藝處理 由直線和圓弧段組成，由直線和圓弧段組成， O為定位中為定位中心心（編程原點），（編程原點），選選 10mm銑刀銑刀 加工路線：對刀點加工路線：對刀點P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P1 P0 脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量=0.001mm/ min，切削參數(shù)切削參數(shù) S=300r/min ，