数控机床与编程5.docx

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数控机床与编程5

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课次

第15次课

课型

课堂教学

章

节

第5章数控铣与加工中心编程

5.1概述

教

学

目

的

1．熟悉加工中心的分类

2．了解加工中心主要加工对象

3．了解加工中心的布局与主要技术参数

4．了解加工中心编程和特点

５.掌握与坐标系有关的G功能指令

（1）绝对尺寸指令G90

（2）增量尺寸指令G91

（3）工件坐标系设定指令G92

（4）工件坐标系指令G54～G59

（5）坐标平面指令G17、G18、G19

教学

重点

（1）绝对尺寸指令G90

（2）增量尺寸指令G91

教学

难点

工件坐标系的设定

教学

方法

讲授+演示+板书

教具

挂图

多媒体+仿真

授课

班级

模具3071

模具3072

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模具3074

授课

日期

23/4/2009

23/4/2009

21/4/2009

7/4/2009

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素材

《数控机床编程》　顾京主编

《数控编程技术》张超英谢富春主编

《数控加工编程及操作》顾京主编

《数控加工工艺与编程》陈洪涛主编

《数控机床操作与编程培训教程》　刘雄伟主编

教

学

后

记

安徽机电职业技术学院教案续页

教

学

过

程

◆引言

　　本章教学要求

Ø重点：

☞加工中心的基本编程功能指令；

☞加工中心的固定循环功能指令；

☞加工中心的辅助功能指令；

Ø难点：

加工中心的固定循环功能指令。

◆教学内容正文

第5章数控铣与加工中心编程

5.1概述

数控铣床是一种用途十分广泛的机床。

主要用于铣削平面、沟槽和曲面，还能加工复杂的型腔和凸台。

如各类凸轮、样板、靠模、模具和弧形槽等平面曲线的轮廓。

同时还可以进行钻、扩、锪、铰、攻螺纹、镗孔等加工

加工中心（MachiningCenter）简称MC，是从数控铣床发展而来的。

与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成，但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力。

5.1.1加工中心的分类

1．卧式加工中心

指主轴轴线为水平状态设置的加工中心。

通常都带有可进行分度回转运动的正方形分度工作台。

卧式加工中心有多种形式，如固定立柱式或固定工作台式。

2．立式加工中心

指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。

其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形无分度回转功能，适合加工盘类零件。

3．龙门式加工中心

龙门式加工中心形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，带有自动换刀装置，带有可更换的主轴头附件。

4．万能加工中心

某些加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，工件一次装夹后能完成除安装面外的所有侧面和顶面等五个面的加工，也叫五面加工中心。

5.1.2加工中心主要加工对象

加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求精度高、需用多种类型的普通机床和众多刀具、夹具，且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。

其加工的主要对象有以下五类。

1．箱体类零件

箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。

2．复杂曲面

复杂曲面在机械制造业，特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。

复杂曲面采用普通机床的加工方法是难以甚至无法完成的。

比较典型的有以下几种。

（1）凸轮、凸轮机构

（2）整体叶轮类（3）模具类（4）球面

3．异形件

异形件是外形不规则的零件，大都需要点、线、面多工位混合加工。

4．盘、套、板类零件

带有键槽，或径向孔，或端面有分布的孔系，曲面的盘套或轴类零件，还有具有较多孔加工的板类零件。

5．特殊加工

在加工中心上配合一定的工装和专用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工艺制作；在加工中心的主轴上装上高频电火花电源；用加工中心装上高速磨头。

5.1.3加工中心的布局与主要技术参数

1．布局

TH5632型立式加工中心的结构布局。

图中10是床身，其顶面的横向导轨支承着滑座9，滑座沿床身导轨的运动为Y轴。

工作台8沿滑座导轨的纵向运动为X轴。

5是主轴箱，主轴箱沿立柱导轨的上下移动为Z轴。

1为X轴的伺服电动机。

2是换刀机械手，它位于主轴和刀库之间。

4是盘式刀库，能储存16把刀具。

3是数控柜，7是驱动电源柜，他们分别位于机床立柱的左右两侧，6是机床的编程与操作面板。

图5-1TH5632型立式加工中心外观图

2．加工中心的主要技术参数

TH5632型立式加工中心采用FANUC数控系统，其参数如下：

工作台外形尺寸（工作面）1200mm×450（1000×320）mm

工作台左右行程（X轴）750mm

工作台前后行程（Y轴）400mm

主轴箱上下行程（Z轴）470mm

主轴端面到工作台面距离180～650mm

主轴转速22.5～2250r/min

主轴电动机5.5/7.5（额定/30min）KW

快速移动速度X、Y轴：

14m/min；Z轴：

10m/min

进给速度（X、Y、Z轴）1～400mm/min

刀库容量16把

定位精度±0.012mm/300mm

重复定位精度±0.006mm

5.2加工中心编程

5.2.1加工中心的编程特点

1．程序号

其格式为：

O××××；其中O为地址，其后为4位数字。

主程序以M02或M30结束；子程序以M99结束。

2．小数点编程

对于某些地址可以使用小数点编程，也可不用小数点编程。

对于允许使用小数点的地址，如X、Y、Z、I、J、K、R、Q、F（注：

P不能用小数点输入）等，由小数点决定该数值的单位，输入时应特别注意。

使用小数点编程时，长度单位为mm，角度单位为度（°），时间单位为s；不使用小数点编程时，长度单位为μm，时间单位为ms。

3．自动换刀

刀库装刀容量为16把，可自动换刀，也可手动换刀。

5.2.2基本编程功能指令

G功能代码一览表

注：

1．“00”组G代码是非模态G代码，其他各组代码均为模态G代码。

2．同组中，有*标记的G代码是在电源接通时或按下复位键时就立即生效的G代码。

3．不同组G代码可以在同一个程序段中被规定并有效。

但当一个程序段中，指定了2个以上属于同组的G代码时，则仅最后一个被指定的G代码有效。

4．在固定循环方式中，如果规定了01组中的任何G代码，固定循环功能就被自动取消，系统处于G80状态，而且01组G代码不受任何固定循环G代码的影响。

下面介绍常用G功能代码格式及用法

1．与坐标系有关的G功能指令

（1）绝对尺寸指令G90

ISO代码中绝对尺寸指令用G90指定。

它表示程序段中的尺寸字为绝对坐标值。

即从编程零点开始的坐标值。

例如：

G90G01X30Y60F100；

即X30Y60为B点相对于编程坐标系X、Y坐标的绝对尺寸。

（2）增量尺寸指令G91

ISO代码中增量尺寸指令用G91

指定。

它表示程序段中的尺寸字为增

量坐标值。

即刀具运动的终点相对于

起点坐标值的增量。

仍以图5-2为例，

当用G91编程时程序为：

G91G01

X-40Y30F100；

即X-40Y30为目标点B相对于

起始点A的增量值。

在实际编程中，是选用G90还是

选用G91，要根据具体的零件确定。

如图5-3所示，图a的尺寸都是根据

零件上某一设计基准给定的，这时我图5-2G90、G91编程举例

们可以选用G90编程。

图b的尺寸我

们就应该选用G91编程，这样就避免了在编程时各点坐标的计算。

图5-3G90、G91的选择

（3）工件坐标系设定指令G92

格式：

G92X＿Y＿Z＿；

说明：

1）G92指令是规定工件坐标系坐标原点的指令，坐标值X、Y、Z为刀具刀位点在工件坐标系中（相对于程序原点）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。

2）坐标值X、Y、Z均不得省略。

3）以图5-4说明建立工件坐标系的方法。

在加工工件前，用手动或自动的方式使机床返回机床零点，此时，刀具中心对准机床零点（图a），当机床执行G92X-10.0Y-10.0Z0.0；后，就建立工件坐标系（图b）。

即刀具中心（或机床零点）应在工件坐标系的X-10Y-10Z0处，图中虚线代表的坐标系，即为工件坐标系。

O1为工件坐标系的原点，但刀具相对于机床的位置没有改变。

在运行后面的程序时，凡是绝对尺寸指令中的坐值均为点在X1O1Y1这个坐标系中的坐标。

图5-4G92建立工件坐标系

（4）工件坐标系指令G54～G59

格式：

G54/…/G59

说明：

1）若在工作台上同时加工多个零件时，可以设定不同的程序零点，见图5-5，可建立G54～G59共6个加工工件坐标系。

图5-5设定不同的程序零点示例图

图5-6工件坐标系与机床坐标系之间的关系图5-7用G92移动G54～G59工件坐标系

2）G54～G59不像G92那样需要在程序段中给出预置寄存的坐标数据。

由操作者在加工零件之前，通过“工件零点附加偏置”的操作实现的。

图5-6表示出了工件坐标系与机床坐标系之间的关系。

3）由G54～G59所得到的6个工件坐标系，可以通过G92坐标系设定指令来移动。

移动矢量如图5-7所示。

（5）坐标平面指令G17、G18、G19

右手直角笛卡儿坐标系的三个互相垂直的轴X、Y、Z，分别构成三个平面（如图5-8所示），即XY平面、ZX平面和YZ平面。

用G17表示在XY平面内加工；G18表示在ZX平面内加工；G19表示在YZ平面内加工。

图5-8平面设定

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1．加工中心的分类

2．加工中心主要加工对象

3．加工中心的布局与主要技术参数

4.加工中心编程和特点

５.与坐标系有关的G功能指令

（1）绝对尺寸指令G90

（2）增量尺寸指令G91

（3）工件坐标系设定指令G92

（4）工件坐标系指令G54～G59

（5）坐标平面指令G17、G18、G19

作业：

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课次

第16次课

课型

课堂教学

章

节

5.2.2基本编程功能指令

教

学

目

的

掌握与坐标系有关的G功能指令

1．掌握快速点定位G00的用法

2．掌握直线插补G01的用法

教学

重点

1.快速点定位G00的用法

2．直线插补G01的用法

教学

难点

1.快速点定位G00的注意事项

2．直线插补G01注意事项

教学

方法

讲授+演示+板书

教具

挂图

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授课

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教

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教

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过

程

◆引言

1．加工中心的分类

2．加工中心主要加工对象

3．加工中心的布局与主要技术参数

4.加工中心编程和特点

5.与坐标系有关的G功能指令

（1）绝对尺寸指令G90

（2）增量尺寸指令G91

（3）工件坐标系设定指令G92

（4）工件坐标系指令G54～G59

（5）坐标平面指令G17、G18、G19

◆教学内容正文

常用的G功能指令

2．快速点定位G00

格式：

G00X＿Y＿Z＿；

说明：

1）用G00指定点定位，命令刀具以点位控制方式，从刀具所在点以最快的速度，移动到目标点。

X、Y、Z为目标点坐标。

2）当用绝对指令时，X、Y、Z为目标点在工件坐标系中的坐标；当用增量坐标时，X、Y、Z为目标点相对于起始点的增量坐标，不运动的坐标可以不写。

如图5-10所示，现命令刀具从A点快速移动到B点，其程序为：

G90G00X90.Y70.；（绝对尺寸指令）

G91G00X70.Y50.；（增量尺寸指令）

3）G00功能起作用时，其移动速度为系统设定的最高速度。

4）当Z轴按指令远离工作台时，先Z轴运动，再X、Y轴运动。

当Z轴按指令接近工作台时，先X、Y轴运动，再Z轴运动。

3．直线插补G01

格式：

G01X＿Y＿Z＿F＿；

说明：

1）直线插补G01的作用是指令两个（或三个坐标）以联动的方式，

图5-10G00编程举例图5-11G01编程举例

按指定的进给速度F值，插补加工出任意斜率的平面（或空间）直线，X、Y、Z为目标点坐标。

可以用绝对值坐标，也可以用增量坐标。

F为刀具移动的速度。

2）如图5-11所示，刀具从起始点A沿AB切削，程序为：

用绝对尺寸指令编程：

G90G01X60.Y50.F300；（G90可以不写）

用增量尺寸指令编程：

G91G01X40.Y30.F300；

例1：

不加Z向，不加刀补案例教学

A（20,0）

B（20，-20）

C（-20，-20）

D（-20，0）

E（-30，25）

F（30，25）

切深为5mm

例2：

不加Z向，不加刀补案例教学

A（0,-12.0487）

B（-18.5410,-25.5195）

C（-11.4590,-3.7232）

D（-30,9.7476）

E（-7.082,9.7476）

F（0,31.5439）

G（7.082,9.7476）

H（30,9.7476）

I（11.4590,-3.7232）

J（18.5410,-25.5195）

切深为7mm

例3：

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1．快速点定位G00的用法

2．直线插补G01的用法

作业：

补充习题

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课堂教学

章

节

常用G功能代码格式及用法

教

学

目

的

1．掌握圆弧插补G02、G03的用法

教学

重点

3．圆弧插补G02、G03的用法

教学

难点

圆弧插补G02、G03的用法

教学

方法

讲授+演示+板书

教具

挂图

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《数控机床操作与编程培训教程》　刘雄伟主编

教

学

后

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教

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◆引言

1．快速点定位G00的用法

2．直线插补G01的用法

◆教学内容正文

常用G功能代码格式及用法

4．圆弧插补G02、G03

图5-11圆弧顺逆的区分

在X-Y平面上的圆弧格式：

G17G02/G03X＿Y＿I＿J＿（R＿）F＿；

在Z-X平面上的圆弧格式：

G18G02/G03X＿Z＿I＿K＿（R＿）F＿；

在Y-Z平面上的圆弧格式：

G19G02/G03Y＿Z＿J＿K＿（R＿）F＿；

以图说明G02/G03的编程方法，设刀具从A开始沿A、B、C切削。

用绝对值尺寸指令编程：

N10G92X200.Y40.Z0.；

N20G90G03X140.Y100.I-60.J0.F100；

或G90G03X140.Y100.R60.F100；

N30G02X120.Y60.I-50.J0.；

或G02X120.Y60.R50.；

图5-13G02、G03编程举例

用增量尺寸指令编程：

N20G91G03X-60.Y60.I-60.J0.F100；

或G91G03X-60.Y60.R60.F100；

N30G02X-20.Y-40.I-50.J0.；

或G02X-20.Y-40.R50.；

图5-14为一封闭圆，现设起刀点

在坐标原点O。

加工是从O快速移动至

A逆时针加工整圆，整圆编程时不可以

使用R，只能使用I、J、K。

用绝对尺寸编程：

N10G92X0Y0Z0.；

N20G90G00X30.Y0；

N30G03I-30.J0F100；

N40G00X0Y0；

用增量尺寸编程：

N20G91G00X30.Y0；

N30G03I-30.J0F100；图5-14整圆编程

N40G00X-30.Y0；

使用R的圆弧插补中，由于在同一圆弧半径R的情况下，从起点A到终点B的圆弧可能有两个，即圆弧段1和圆弧段2。

为了区别二者，特规定圆弧所对应的圆心角为小于等于180°时（圆弧段1）用＋R；圆心角大于180°的圆弧（圆弧段2）用-R。

其程序为：

①圆弧段1：

由图可知A、B两点的坐标为A（-40,-30），B（40,-30）。

程序为：

G90G02X40.Y-30.R50.F100；

或G91G02X80.Y0.R50.F100；

②圆弧段2程序为：

G90G02X40.Y-30.R-50.F100；

或G91G02X80.Y0.R-50.F100；

图5-15圆弧用R编程

例1：

加Z向，不加刀补案例教学

例2：

加Z向，不加刀补案例教学

例3：

加Z向，不加刀补案例教学

例4：

加Z向，不加刀补案例教学

◆总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1．圆弧插补G02、G03的用法

作业：

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章

节

8.数控铣编程综合举例

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目

的

1．掌握圆弧插补G00、G01、G02、G03的应用

教学

重点

1．圆弧插补G00、G01、G02、G03的应用

教学

难点

圆弧插补G00、G01、G02、G03的应用

教学

方法

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◆引言

1．圆弧插补G02、G03的用法

◆教学内容正文

8.数控铣编程综合举例

例1：

加Z向，不加刀补案例教学

例2：

加Z向，不加刀补案例教学

例3：

加Z向，不加刀补案例教学

总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.常用指令G00、G01、G02、G03的综合应用

作业：

补充习题

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章

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数控铣编程综合举例

教

学

目

的

综合运用所学过的各指令进行数控铣的编程方法的练习。

教学

重点

综合运用所学过的各数控铣指令进行数控铣的编程练习

教学

难点

综合运用所学过的各数控铣指令进行数控铣的编程练习

教学

方法

讲授+演示+板书

教具

挂图

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教

学

过

程

◆引言

1.常用指令G00、G01、G02、G03的综合应用

◆教学内容正文

数控铣编程综合举例

例1：

加Z向，不加刀补案例教学

例2：

加Z向，不加刀补案例教学

例3：

加Z向，不加刀补案例教学

总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.数控铣编程综合举例

作业：

补充习题

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章

节

常用G功能代码格式及用法

教

学

目

的

1．了解暂停指令G04

2．熟悉刀具长度补偿G43、G44、G49

3．掌握刀具半径补偿G41、G42、G40

教学

重点

刀具半径补偿G41、G42、G40

教学

难点

刀具半径补偿G41、G42、G40

教学

方法

讲授+演示+板书

教具

挂图

多媒体+仿真

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◆引言

1.数控铣编程综合举例

◆教学内容正文

常用G功能代码格式及用法

5．暂停指令G04

格式：

G04X＿；或G04P＿；

1）G04指令可使刀具作暂短的无进给光整加工X或P为暂停时间，其中X后面可用带小数点的数，单位为秒（s）

表示在前一程序执行完后，要经过5s以后，

后一程序段才执行。

地址P后面不允许用小数点，单位为毫

秒（ms）。

2）G04的程序段里不允许有其它指

令。

例如：

图5-16为锪孔加工，孔底

有表面粗糙度要求。

程序如下：

N40G91G0