1、数控编程与加工数控编程与加工 加工中心加工中心陕西国防工业职业技术学院任务二任务二 单一轮廓加工（基本指令）单一轮廓加工（基本指令）项目导入项目导入 一一 相关知识相关知识 二二 项目实施项目实施 三三 拓展练习拓展练习 四四陕西国防工业职业技术学院一、项目导入如右图所示，凸轮，材料45钢，完成其精加工程序编制。任务分析任务分析：平面凸轮廓零件（含与底面垂直的侧壁外表面铣削加工）是数控铣削加工的典型零件，该类零件一般分平面和外轮廓的铣削加工。陕西国防工业职业技术学院图3-1 铣削方式二、二、 相关知识相关知识（一）平面铣削工艺设计平面加工的方法：周铣、端铣陕西国防工业职业技术学院图3-2 周铣
2、铣削方式陕西国防工业职业技术学院图3-3 端铣铣削方式陕西国防工业职业技术学院1 1刀具选择刀具选择 常用刀具：面铣刀、立铣刀常用刀具：面铣刀、立铣刀2 2加工顺序的安排加工顺序的安排基本原则基本原则 基面先行原则。 先粗后精原则 先主后次原则。 先面后孔原则。陕西国防工业职业技术学院3. 走刀路线确定（1）走刀路线的计主要遵循以下原则： 保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。 走刀路线尽可能短。数值计算尽量简单。陕西国防工业职业技术学院 图3-4（a）：行切法。一般用于铣削表面。也可做为粗加工。 图3-4（b）：环切法。一般用于铣削型腔底面。也可做为精加工。 图3-4（c）：综合切法。先行切
3、法，后环切法，可实现粗精加工。图3-4 平面铣削的3种走刀路线（a）行切法（b）综合切法（b）环切法（2）平面铣削方式陕西国防工业职业技术学院原因：原因：铣削轮廓时，为避免法向切入造成过切现象。解决方法：解决方法：外轮廓切入切出：如图3-5（a）所示，沿外廓曲线延长线或切线切入切出。内轮廓切入切出：如图3-5（b）所示，采用内切圆弧切入切出。 4.选择刀具切入切出方向选择刀具切入切出方向图3-5 延长线切入切出图3-6 内切圆弧路线陕西国防工业职业技术学院5.铣削曲面的加工路线图3-7 曲面加工的加工路线陕西国防工业职业技术学院(二)刀具 数控铣床与加工中心上使用的刀具主要有铣削用刀具和孔加工
4、用刀具。 1.铣刀 （1）面铣刀 （2）立铣刀 （3）模具铣刀 （4）键槽铣刀 （5）鼓形铣刀 （6）成形铣刀 （7）锯片铣刀 孔加工刀具（1）数控钻头（2）数控铰刀（3）镗刀（4）丝锥（5）扩（锪）孔刀 陕西国防工业职业技术学院硬质合金刀具四大系列钻头铰刀螺纹刀具铣刀陕西国防工业职业技术学院钻削类刀具：lNC定心钻l阶梯钻头l麻花钻l内冷麻花钻头l三刃钻l直槽钻l中心钻内冷麻花钻头陕西国防工业职业技术学院面铣刀l 最大切深6mml 容屑空间大，排屑畅快，加工效率高l 粗齿、细齿结构各有所长，满足不同条件加工l 高精度、长寿命刀体l 优化的槽型和牌号实现高去除率切削l 坚韧的硬质合金刀垫及刀片
5、自定位使刀具更安全易用l 修光刃刀片集高效率及高光洁度与一身l 通用性好最大切深6mm陕西国防工业职业技术学院硬质合金立铣刀 通用立铣刀 键槽立铣刀 模具立铣刀 铝合金加工立铣刀 镍基合金/钛合金/不锈钢加工用立铣刀 普通硬度加工用立铣刀 硬切削加工用立铣刀 高速切削用立铣刀陕西国防工业职业技术学院硬质合金铰刀 q铰孔精度可达 IT6-7q表面粗糙度可达Ra0.4-1.6q直槽、螺旋槽结构俱全q高耐磨K20UF材质与涂层的完美结合，以适应各种材料的加工q可提供不等齿距系列及大螺旋系列d=2-22陕西国防工业职业技术学院螺纹刀具丝锥可加工丝锥可加工M3-M12M3-M12的螺纹的螺纹孔孔更大的螺
6、纹孔，螺纹铣刀更大的螺纹孔，螺纹铣刀是理想的选择，可加工是理想的选择，可加工M5-M5-M20M20的螺纹孔的螺纹孔直槽结构及右螺旋槽结构直槽结构及右螺旋槽结构高韧性材质高韧性材质K40UFK40UF和涂层和涂层的完美结合，确保更高的的完美结合，确保更高的刀具寿命刀具寿命4201, 4202, 4605, 4606，4551系列-孔的螺纹加工 d=M3-M20 陕西国防工业职业技术学院螺纹铣刀内螺纹外螺纹 对于40柄机床来讲,当螺纹大于M24, 50柄机床当螺纹大于M42。采用螺纹铣是必然的选择。陕西国防工业职业技术学院（三）常用指令（三）常用指令1.1.进给功能进给功能F F 编程格式：G9
7、4 F_；单位mmmin 。为数控系统默认状态。 G95 F_；单位mmr。2.2.主轴功能（主轴功能（S S功能）默认单位：功能）默认单位：转转/ /分钟（分钟（r/minr/min）G97 S(r/min)G97 S(r/min)G96 S(m/min)G96 S(m/min)3.3.刀具功能（刀具功能（T T功能）功能） 格式：T ； 注释： 刀具号，铣床可不写。 陕西国防工业职业技术学院4.4.辅助功能（辅助功能（M00M99M00M99）常用辅助功能常用辅助功能M00程序停止M01程序计划停止M02程序结束M30程序结束M03主轴顺时针旋转M04主轴逆时针旋转M05主轴停止M06自动
8、换刀M07开启2#切削液（雾态）M08开启1#切削液（液态）M09关闭切削液陕西国防工业职业技术学院 G90、G91绝对尺寸与增量尺寸指令 G90表示绝对坐标编程。 G91表示增量坐标编程。 绝对坐标所表示的刀具（或机床）运动位置的坐标值，都是相对于编程原点给出的。 增量坐标所表示的刀具运动位置的坐标值是相对于前一位置的，即坐标原点是平行移动的。相对坐标与运动方向有关。 注意：该指令为模态指令。在后续程序中一直有效。5 5尺寸编制指令尺寸编制指令陕西国防工业职业技术学院 编程格式：G92 X_ Y_ Z_； 功能：该指令是规定工件坐标系坐标原点的指令，工件坐标系坐标原点又称为程序零点，坐标值X
9、、Y、Z为起刀点（刀位点）在工作坐标系中的初始位置。程序内绝对指令中的坐标数据，就是起刀点在工件坐标系中的坐标值。 例：如图示，设置工件坐标系的程序段如下： G92 X20.0 Y10.0 Z10.0；（2）工件坐标系设定指令G92陕西国防工业职业技术学院格式：G54 G90 G00 (G01) X Y Z (F )； 注意：XYZ是工件坐标系中的位置，且只能用绝对坐标表示。此外，G54G59指令中所存储的工件坐标系原点可永久保存，除非清零或修改，且执行该指令时，移动件要运动。此指令为模态指令。（3）工件坐标系选择指令G54G59例：在图中，用CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系
10、： G54 G00 X-50.Y-50.Z-10.； G55 G00 X-100.Y-100.Z-20.； 注意事项： G92与G54G59的区别。陕西国防工业职业技术学院（4）局部坐标系指令G52 编程格式：G52 X_Y_； G52 X0 Y0；取消局部坐标系 局部坐标系用于从原坐标系中分离出数个子坐标系统，X、Y的定义是原坐标系程序原点到子坐标系的程序原点之间的量变。（5）选择机床坐标系指令G53 编程格式：G53 G90 X_Y_Z_； G53指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上。式中X、Y、Z值为机床坐标系中的坐标值，均为负值。陕西国防工业职业技术学院6. 6. 公制公制/
11、/英制变换（英制变换（G21G21、G20G20） G20指令坐标尺寸以英制输入。G21指令坐标尺寸以公制输入。注意事项如下。 例如： Z15.0表示Z向15 mm或Z向15in。 F10.0表示速度为10 mm/min或10in/min7.7.小数点编程：小数点编程： FANUC系统加工中心默认小数点编程陕西国防工业职业技术学院 7平面选择指令平面选择指令G17、G18、G19 该指令用来指定待加工平面和刀具半径补偿平面。G17：XOY平面G18：XOZ平面G19：YOZ平面陕西国防工业职业技术学院 编程格式：G00 X Y_ Z_； 注释：XYZ直线终点坐标 注意：其走刀速度由系统设定（1
12、 1）快速点位定位指令）快速点位定位指令G00G00（2 2）直线插补指令）直线插补指令G01G01 编程格式：G01 X Y Z F ； 注释：XYZ直线终点坐标 F走刀进给量8 8控制刀具运动轨迹指令控制刀具运动轨迹指令陕西国防工业职业技术学院如：编写如图所示路径的程序。 G00、G01应用举例绝对值编程：G90 G00X20.0Y20.0；G0l Y50.0 F50； X50.0； Y20.0； X20.0；G00 X0Y0；增量值编程：G91 G00X20.0Y20.0；G0l Y30.0 F50； X30.0； Y-30.0； X-30.0；G00 X-20.0Y-20.0；注意事项
13、： G00和G01指令均为模态指令，具有续效性，F功能也具有续效性。陕西国防工业职业技术学院（3 3）圆弧插补指令）圆弧插补指令G02G02、G03G03 编程格式（以G17平面为例）： 圆心终点编程 G17 G02/G03 X_ Y_ I_ J_ F_； 半径终点编程 G17 G02/G03 X_Y_R_F_； 其中：XYZ圆弧的终点坐标值，其值可是绝对坐标，也可是增量坐标。在增量方式下，其值为圆弧终点坐标相对于圆弧起始点的增量值。 R表示圆弧半径。 I_J_K_表示圆弧的圆心相对圆弧起点并分别在XYZ坐标轴上的增量值1(40,20)2(-20,-50)G17G90G02X90Y40I-20
14、J-50F100;陕西国防工业职业技术学院顺逆圆弧确认方式：看向第三轴负向，顺时针走刀为G02，逆时针走刀为G03陕西国防工业职业技术学院例题：完成c图所示加工路径的程序编制（刀具现位于A点上方只进行轨迹运动）。a 圆弧顺逆方向的判别 b 用R编程时R的判断 c 加工路径注意事项：圆弧的圆心角的大小范围决定了R的数值的正负号。当0180，R取值正值； 180360，R取值负值； 当=360，即整圆，不能使用R编程，只能使用圆心起点法编程。陕西国防工业职业技术学院程序：O0002G90 G54 G00 X0 Y25.0； G02 X25.0 Y0 I0 J-25.0 F100； AB G02 X
15、0 Y-25.0 I-25.0 J0； BCG02 X-25.0 Y0 I0 J25.0； CDG02 X0 Y25.0 I25.0 J0； DA或：G90 G54 G00 X0 Y25.0；G02 X0 Y25.0 I0 J-25.0 F100； AA整圆陕西国防工业职业技术学院9 9暂停指令暂停指令G04G04 编程格式：G04 X ；或G04 P _； X表示暂停时间，单位为秒；数值以小数点表示。P表示暂停暂停时间，单位为ms，数值以整数表示。注意事项： 该指令为非模态指令，只在本程序段有效。例如： G04 X3.0；表示暂停3秒 或G04 P3000；表示暂停3秒陕西国防工业职业技术学
16、院9.9.返回参考点指令返回参考点指令返回参考点检查指令G27自动返回参考点指令G28从参考点返回指令G29返回第2、3、4参考点指令G30陕西国防工业职业技术学院（1）返回参考点检查指令G27 格式：G90/G91 G27 X_ Y_ Z_ ；式中： X、Y、Z机床参考点在工件坐标系的坐标值；功能：机床长时间连续运转后，用来检查工件原点的正确性，以提高加工的可靠性及保证工件尺寸的正确性。陕西国防工业职业技术学院分别用绝对、增量编程？（2）自动返回参考点指令G28格式：G90/G91 G28 X_ Y_ Z_ ；式中： X、Y、Z经过的中间点坐标值；功能：使所有受控坐标轴都快速定位到中间点，再
17、自动返 回参考点。G91 G28 X100. Y150.；G90 G28 X300. Y250.； G91 G28 X0 Y0； G91 G28 Z0；陕西国防工业职业技术学院（3）从参考点返回G29格式：G90/G91 G29 X_ Y_ Z_ ；式中： X、Y、Z刀具的目标点坐标值；功能：使刀具由机床参考点经过中间点到达目标点。M06 T02； G90 G28 Z50.0；M06 T03；G29 X35. Y30. Z5.；陕西国防工业职业技术学院4、返回第2、3、4参考点G30式中：P2、P3、P4即选择的第2、3、4参考点。 P2可省略。 X、Y、Z中间点坐标值；功能：使刀具由当前点经
18、过中间点回到参考点。格式：G91 G30 Y0；P2P3P4G30X_ Y_ Z_；陕西国防工业职业技术学院（四四）刀具半径补偿指令）刀具半径补偿指令G41G41，G42G42，G40G40补偿的目的：简化程序。编程仍按零件轮廓编制，无需编制刀具中心轨迹。指令：G41、G42、G40指令含义：G41-刀具半径左补偿； G42-刀具半径右补偿；G40-取消刀具半径补偿G41、G42的判断方法： 看向第三轴负向，沿着刀具前进方向看，刀具在工件左边为G41，刀具在工件右边为G42。如下图中,刀具中心轨迹及方向为红线AB和BC圆弧段ABCYXG41oABCZXG42o陕西国防工业职业技术学院G17X_
19、Y_G41G00G18X_Z_D_G42G01G19Y_Z_X_Y_G00G40X_Z_G01Y_Z_取消刀补： （2）编程格式 执行刀补： 陕西国防工业职业技术学院图3-10 刀具半径补偿方向（3）刀补方向陕西国防工业职业技术学院图3-11 刀具半径补偿的建立与取消 （4）刀具半径补偿过程陕西国防工业职业技术学院（5 5）应用举例）应用举例 在XY平面内，使用刀具半径补偿完成轮廓加工编程，如图3-12所示（未加长度刀补）。图3-12 刀具半径补偿轨迹图 注意：不能出现连续两个程序段无选择补偿坐标平面的移动命令！陕西国防工业职业技术学院参考程序：O0003N20 G90 G54 G00 X0
20、Y0 M03 S500 F50N30 G00 Z50.0； 起始高度 N40 Z10.0； 安全高度N50 G41 X20.0 Y10.0 D1； 建立刀补，D01为补偿号N60 G01Z-10.0； 下刀，切深10 mmN70 Y50.0；N80 X50.0；N90 Y20.0；N100 X10.0；N110 G00 Z50.0； 抬刀到起始高度N120 G40 G01 X0 Y0 M05； 取消刀具半径补偿陕西国防工业职业技术学院【不能出现连续两个程序段无选择补偿坐标平面的移动命令】铣内轮廓过切铣外轮廓过切陕西国防工业职业技术学院（6 6）注意事项）注意事项建立和取消刀具半径补偿阶段只能使
21、用G00或者G01指令。执行刀具半径补偿过程中走刀路线夹角不应90换刀前或程序结束前应取消刀补。陕西国防工业职业技术学院（7）刀具半径补偿的应用 利用刀具半径补偿，可以实现利用同一程序进行粗、精加工。即：粗加工刀具半径补偿=刀具半径 + 精加工余量精加工刀具半径补偿=刀具半径 + 修正量（图3-15 刀具半径补偿） 刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具半径即可。 陕西国防工业职业技术学院图3-15 刀具半径补偿例：如图3-15所示，刀具为20立铣刀，零件粗加工后给精加工单边余量1.0 mm，则粗加工刀具半径补偿D01的值为R补=R刀+
22、1.0=10.0+1.0=11.0（mm）粗加工后实测L尺寸为L+1.98，则精加工刀具半径补偿D11值应为R补 =11.0(1.98+0.03)/2=9.995（mm）则加工后工件实际L值为L0.03。陕西国防工业职业技术学院三、项目实施 图2-1所示为一凸轮板的零件图，材料为45#钢，毛坯100 mm100 mm22 mm，采用数控铣床加工，分析加工工艺并编制凸模板的数控加工程序。（一）加工工艺分析（一）加工工艺分析 1 1零件图工艺分析零件图工艺分析 该零件主要由平面及外轮廓组成。上表面、凸模板轮廓和凸台底面的表面粗糙度为Ra3.2，要求较高，无垂直度要求。该零件材料为45#钢，切削加工
23、性能较好。 2 2选择加工方案选择加工方案 粗、精加工上表面； 粗、精加工外轮廓。陕西国防工业职业技术学院3 3确定装夹方案确定装夹方案 零件毛坯外形为规则的长方形，因此加工上表面与轮廓时选择平口机用虎钳。装夹高度25 mm，因此须在虎钳定位基面加垫铁。4 4确定加工顺序及走刀路线确定加工顺序及走刀路线5 5刀具及切削用量的选择刀具及切削用量的选择 切削用量选择见工艺文件。6 6填写工艺文件填写工艺文件 凸轮板数控加工工序卡片见表2-2陕西国防工业职业技术学院走刀路线设计陕西国防工业职业技术学院表2-2 凸轮板数控加工工序卡片数控加工工序卡片数控加工工序卡片产品名称或代号产品名称或代号零件名称
24、零件名称材料材料零件图号零件图号凸轮板凸轮板4545工序号工序号程序编号程序编号夹具名称夹具名称夹具编号夹具编号使用设备使用设备车车 间间O0210O0210O0211O0211机用平口虎钳机用平口虎钳200200数控实训中心数控实训中心工步工步号号工步内容工步内容刀具号刀具号刀具规刀具规格格主轴主轴转速转速n n（r/minr/min）进给进给速度速度F F（mm/minmm/min）背吃刀量背吃刀量a ap p（mmmm）量具量具备注备注1 1粗铣顶面留余量粗铣顶面留余量0.20.2T01T01 110110端端铣刀铣刀3803802002001.81.8100100游标游标卡尺卡尺2 2
25、精铣顶面控制高度精铣顶面控制高度尺寸达尺寸达R Ra a3.23.2T01T01 110110端端铣刀铣刀5005001501500.20.2100100游标游标卡尺卡尺3 3粗铣外轮廓留侧余粗铣外轮廓留侧余量量0.50.5，底余量，底余量0.20.2T02T02 1616立铣立铣刀刀7007001801804.54.512125 5精铣外轮廓达图纸精铣外轮廓达图纸要求要求T02T02 1616立铣立铣刀刀 800 8002502500.50.50.20.2千分千分尺尺6 6清理、入库清理、入库编制编制审核审核共共 页页第第 页页陕西国防工业职业技术学院（二）编制加工程序（二）编制加工程序表2
26、-3 凸模板平面铣削数控加工程序卡序号序号程程 序序 内内 容容简简 要要 说说 明明O02100210N10G54 G90 G17 G00 X0.Y0.；确定工作坐标系及加工平确定工作坐标系及加工平面面N20M03 S380；主轴正转，转速主轴正转，转速380r/minN30G00 X-120. Y0. Z2.；定位到加工起点定位到加工起点N40G01 Z-1.8 F200；粗铣上表面粗铣上表面N50X120.X120.；N60M03 S500M03 S500；N70Z-2.Z-2.；N80X-120 F150X-120 F150；精铣上表面精铣上表面N90G0 Z200.G0 Z200.；
27、主轴抬起主轴抬起N100M05M05；主轴停主轴停N110M30M30；程序结束程序结束陕西国防工业职业技术学院表2-4 凸轮板轮廓精加工程序卡序号序号程程 序序 内内 容容简简 要要 说说 明明O02110211N10G54 G90 G17 G00 X0 .Y0.；确定工作坐标系及加工平面确定工作坐标系及加工平面N20M03 S800；主轴正转，转速主轴正转，转速 800r/minN30G00 X-60. Y0. Z2.；定位到加工起点定位到加工起点N40G01 Z-5. F80；N50G41 G01 Y-15. D01；建立刀具半径补偿建立刀具半径补偿N60G03X-45.Y0R15；沿轮廓进行加工沿轮廓进行加工N70G02X0Y45.R45.；N80X11.9Y38.9R15.；N90G01X26.1Y23.3；N100G02 Y-23.3R35.；N110G02X0Y-45.R15.;N120X-45.Y0R45.;N130G03X-60.Y15.R15.;N140G40G01Y0;N150G00Z200.;N160M05;N170M30陕西国防工业职业技术学院四、拓展练习零件毛坯尺寸见图，编制零件数控加工程序。
