数控加工技术.docx

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数控加工技术

第6章数控铣床编程

【教学目标】通过本章节的教学：

使学生掌握数控铣床加工程序的编制方法；数控铣加工的特点；刀具补偿的设置及其他指令代码；固定循环代码。

【教学重点】编程方法、刀具补偿与固定循环

【教学难点】刀具补偿与固定循环

【教学时数】理论6学时，实验4学时

【课程类型】理论与实验课程

【教学方法】理论联系实际，讲、例、练三结合

【教学内容】

6.1　数控铣床加工的特点

6.1.1　数控铣床加工的对象

数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。

同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。

数控铣削机床的加工对象与数控机床的结构配置有很大关系。

立式结构的铣床一般适应用于加工盘、套、板类零件，一次装夹后，可对上表面进行铣、钻、扩、镗、锪、攻螺纹等工序以及侧面的轮廓加工；

卧式结构的铣床一般都带有回转工作台，一次装平后可完成除安装面和顶面以外的其余四个面的各种工序加工，适宜于箱体类零件加工；

万能式数控铣床，主轴可以旋转90°或工作台带着工件旋转90°，一次装夹后可以完成对工件五个表面的加工；

龙门式铣床适用于大型零件的加工。

6.1.2数控铣床加工的特点

数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点：

1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。

2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。

3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。

4、加工精度高、加工质量稳定可靠。

5、生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。

有利于生产管理自动化。

6、生产效率高。

一

7、从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。

在干式切削状况下，还要求有良好的红硬性。

6.1.3数控铣床编程时应注意的问题

·了解数控系统的功能及规格。

不同的数控系统在编写数控加工程序时，在格式及指令上是不完全相同的。

·熟悉零件的加工工艺。

·合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。

·编程尽量使用子程序。

·程序零点的选择要使数据计算的简单。

6.2数控铣加工的刀具补偿及其他功能指令

6.2.1刀具半径补偿G40，G41，G42

刀具半径补偿指令格式如下：

G17G41（或G42）G00（或G01）XYD

或G18G41（或G42）G00（或G01）XZD

或G19G41（或G42）G00（或G01）YZD；

G40

（a）（b）

图6.1刀具补偿方向

G41是相对于刀具前进方向左侧进行补偿，称为左刀补。

如图6.1a所示。

这时相当于顺铣。

G42是相对于刀具前进方向右侧进行补偿，称为右刀补。

如图6.2b所示。

这时相当于逆铣。

从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言，顺铣效果较好，因此G41使用较多。

D是刀补号地址，是系统中记录刀具半径的存储器地址，后面跟的数值是刀具号，用来调用内存中刀具半径补偿的数值。

刀补号地址可以有D01-D99共100个地址。

其中的值可以用MDI方式预先输入在内存刀具表中相应的刀具号位置上。

进行刀具补偿时，要用G17/G18/G19选择刀补平面，缺省状态是XY平面。

G40是取消刀具半径补偿功能，所有平面上取消刀具半径补偿的指令均为G40。

G40，G41，G42是模态代码，它们可以互相注销。

使用刀具补偿功能的优越性在于：

·在编程时可以不考虑刀具的半径，直接按图样所给尺寸进行编程，只要在实际加工时输入刀具的半径值即可。

·可以使粗加工的程序简化。

利用有意识的改变刀具半径补偿量，则可用同一刀具、同一程序、不同的切削余量完成加工。

下面结合图6.2来介绍刀补的运动。

图6.2刀补动作

按增量方式编程：

O0001

N10G54G91G17G00M03G17指定刀补平面（XOY平面）

N20G41X20.0Y10.0D01建立刀补（刀补号为01）

N30G01Y40.0F200

N40X30.0

N50Y-30.0

N60X-40.0

N70G00G40X-10.0Y-20.0M05解除刀补

N80M02

按绝对方式编程：

O0002

N10G54G90G17G00M03G17指定刀补平面（XOY平面）

N20G41X20.0Y10.0D01建立刀补（刀补号为01）

N30G01Y50.0F200

N40X50.0

N50Y20.0

N60X10.0

N70G00G40X0Y0M05解除刀补

N80M02

刀补动作为：

1、启动阶段

2、刀补状态

3、取消刀补

这里特别提醒要注意的是，在启动阶段开始后的刀补状态中，如果存在有两段以上的没有移动指令或存在非指定平面轴的移动指令段，则可能产生进刀不足或进刀超差。

其原因是因为进入刀具状态后，只能读出连续的两段，这两段都没有进给，也就作不出矢量，确定不了前进的方向。

6.2.2刀具长度补偿G43、G44、G49

刀具长度补偿指令格式如下：

格式：

G43（G44）ZH

其中：

Z为补偿轴的终点值。

H为刀具长度偏移量的存储器地址。

把编程时假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为偏置设定在偏置存储器中，该指令不改变程序就可以实现对Z轴（或X、Y轴）运动指令的终点位置进行正向或负向补偿。

使用G43指令时，实现正向偏置；用G44指令时，实现负向偏置。

无论是绝对指令还是增量指令，由H代码指定的已存入偏置存储器中的偏置值在G43时加，在G44时则是从Z轴（或X、Y轴）运动指令的终点坐标值中减去。

计算后的坐标值成为终点。

取消长度补偿指令格式：

G49Z（或X或Y）

实际上，它和指令G44/G43ZH00的功能是一样的。

G43、G44、G49为模态指令，它们可以相互注销。

下面是一包含刀具长度补偿指令的程序，其刀具运动过程如图6.3所示。

图6.3刀具长度补偿加工

H01=-4.0（偏移值）

N10G91G00X120.0Y80.0M03S500；

N20G43Z-32.0H01；

N30G01Z-21.0F1000；

N40G04P2000；

N50G00Z21.0；

N60X30.0Y-50.0；

N70G01Z-41.0；

N80G00Z41.0；

N90X50.0Y30.0；

N100G01Z-25.0；

N110G04P2000；

N120G00Z57.0H00；

N130X-200.0Y-60.0M05M03；

由于偏置号的改变而造成偏置值的改变时，新的偏置值并不加到旧偏置值上。

例如，H01的偏置值为20.0，H02的偏置值为30.0时

G90G43Z100.0H01Z将达到120.0

G90G43Z100.0H02Z将达到130.0

刀具长度补偿同时只能加在一个轴上，下面的指令将出现报警。

在必须进行刀具长度补偿轴的切换时，要取消一次刀具长度补偿。

G43ZH

G43XH

6.2.3其他功能指令

1、段间过渡方式指令G09，G61，G64。

（1）准停检验指令G09，G61，G64。

格式：

G09；

一个包括G09的程序段在继续执行下个程序段前，准确停止在本程序段的终点。

该功能用于加工尖锐的棱角。

G09仅在其被规定的程序段中有效。

（2）精确停止检验G61。

格式：

G61。

在G61后的各程序段的移动指令都要准确停止在该程序段的终点，然后再继续执行下个程序段。

此时，编辑轮廓与实际轮廓相符。

G61与G09的区别在于G61为模态指令。

G61可由G64注销。

（3）连续切削方式G64。

格式：

G64：

2、简化编程的指令

（1）镜像功能指令G24，G25。

格式：

G24XYZ

M98P

G25XYZ

例：

如图6.6所示的镜像功能程序

图6.6镜像功能

％0003主程序

N10G91G17M03；

N20M98P100；加工①

N30G24X0；Y轴镜像，镜像位置为X=0

N40M98P100；加工②

N50G24X0Y0；X轴、Y轴镜像，镜像位置为（0，0）

N60M98P100；加工③

N70G25X0；取消Y轴镜像

N80G24Y0；X轴镜像

N90M98P100；加工④

N100G25Y0；取消镜像

N110M05；

N120M30；

子程序（①的加工程序）：

％100

N200G41G00X10.0Y4.0D01；

N210Y1.0

N220Z-98.0；

N230G01Z-7.0F100；

N240Y25.0；

N250X10.0；

N260G03X10.0Y-10.0I10.0；

N270G01Y-10.0；

N280X-25.0；

N290G00Z105.0；

N300G40X-5.0Y-10.0；

N310M99；

（2）缩放功能指令G50、G51

格式：

G51XYZP

M98P

G50

例：

如图6.7所示的三角形ABC，顶点为A（30，40），B（70，40），C（50，80），若D（50，50）为中心，放大2倍，则缩放程序为

G51X50Y50P2

图6.7缩放功能

执行该程序，将自动计算出A＇、B＇、C＇三点坐标数据为A＇（10，30），B＇（90，30），C＇（50，110）从而获得放大一倍的

A＇B＇C＇。

缩放不能用于补偿量，并且对A、B、C、U、V、W轴无效。

（3）旋转变换指令G68，G69

G68为坐标旋转功能指令，G69为取消坐标旋转功能指令。

在XY平面：

格式：

G68XYP

G69；

例：

如图6.8所示的旋转变换功能程序。

图6.8旋转变换功能

%1主程序

N10G90G17M03；

N20M98P100；加工

N30G68X0Y0P45；旋转45°

N40M98P100;加工②

N50G69；取消旋转

N60G68X0Y0P90；旋转则90°

M70M98P100；加工③

N80G69M05M30；取消旋转

子程序（①的加工程序）

%100

N100G90G01X20Y0F100；

N110G02X30Y015；

N120G03X40Y015；

N130X20Y0-10；

N140G00X0Y0；

N150M99；

6.3固定循环

6.3.1概述

孔加工固定循环指令有G73，G74，G76，G80～G89,通常由下述6个动作构成，如图6.9所示，图中实线表示切削进给，虚线表示快速进给。

动作1：

X、Y轴定位；

动作2：

快速运动到R点（参考点）；

动作3：

孔加工；

动作4：

在孔底的动作；

动作5：

退回到R点（参考点）；

动作6：

快速返回到初始点。

固定循环的程序格式包括数据表达形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。

其中数据表达形式可以用绝对坐标G90和增量坐标G91表示。

如图6.10所示，其中图（a）是采用G90的表达形式，图（b）是采用G91的表达形式。

图6.9孔加工固定循环图6.10固定循环数据形