加工中心编程精解 - 图文

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第5章 数控铣床和加工中心及编程

5．1 加工工艺基础

5．2 数控铣床加工中心编程

5．3 加工中心编程实例

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学习目标和重点 ? 目标：

? 学习和应用FANUC数控系统的各种指令。

? 掌握FANUC数控系统的各种指令格式和应用范围、技巧。 ? 中等难度的零件加工程序的编制和加工。 ? 重点：

? FANUC数控系统的各种指令格式和应用范围、技巧。 数控加工及程序编制的综合能力 幻灯片3

5.1 加工工艺基础

? 数控铣床与加工中心工艺特点 ? 刀具及工艺特点 ? 加工工艺分析

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5.1.1 数控铣床加工中心工艺特点 数控铣床是一种用途广泛的机床。

加工中心和数控铣床有很多相似之处，但主要区别在于刀具库和自动刀具交换装置(ATC,Autmatic Tools Changer)，是一种备有刀库并能通过程序或手动控制自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。

数控铣床和加工中心都能够进行铣削、钻削、镗削及攻螺纹等加工。 幻灯片5

5.1.1 数控铣床加工中心工艺特点

? 1、数控铣床

? 数控铣床按其主轴位置的不同分三类：立式、卧式、立卧两用铣床 数控系统控制的坐标轴数量分类：2.5轴、3轴、4轴、5轴联动铣床 ? 2、加工中心

? 按其主轴位置的不同分三类：立式、卧式、立卧两用、龙门加工中心 按换刀方式：带机械手、无机械手、转塔刀库加工中心

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5.1.2 刀具及工艺特点

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 幻灯片7

5.1.2 刀具及工艺特点 面铣刀

修光刃刀片

? 最大切深6mm

? 容屑空间大，排屑畅快，加工效率高

? 粗齿、细齿结构各有所长，满足不同条件加工 ? 高精度、长寿命刀体

? 优化的槽型和牌号实现高去除率切削

? 坚韧的硬质合金刀垫及刀片自定位使刀具更安全易用? 修光刃刀片集高效率及高光洁度与一身 ? 通用性好

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5.1.2 刀具及工艺特点 硬质合金刀具

最大切深6mm

? 四大系列

? 钻头 ? 铰刀 ? 螺纹刀具 铣刀

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5.1.2 刀具及工艺特点 ? 钻头总共有7项：

? NC定心钻 ? 阶梯钻头 ? 麻花钻

? 内冷麻花钻头 ? 三刃钻 ? 直槽钻 中心钻

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5.1.2 刀具及工艺特点 硬质合金立铣刀

? 立铣刀总共分有8项： ? 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

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5.1.2 刀具及工艺特点 硬质合金铰刀

铰孔精度可达 IT6-7

表面粗糙度可达Ra0.4-1.6 直槽、螺旋槽结构俱全

高耐磨K20UF材质与涂层的完美结合，以适应各种材料的加工 可提供不等齿距系列及大螺旋系列

d=2-22 幻灯片12

5.1.2 刀具及工艺特点 螺纹刀具

4201, 4202, 4605, 4606，4551系列---孔的螺纹加工

? ? ? ?

丝锥可加工M3-M12的螺纹孔

更大的螺纹孔，螺纹铣刀是理想的选择，可加工M5-M20的螺纹孔 直槽结构及右螺旋槽结构

高韧性材质K40UF和涂层的完美结合，确保更高的刀具寿命

d=M3-M20 幻灯片13

5.1.2 刀具及工艺特点 螺纹铣刀

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。

内螺纹

外螺纹

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5.1.3 加工工艺分析

? 常用刀具的直径选择 ? 进给路线的确定

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1、常用刀具的直径 ? （1）面铣刀

? 直径主要根据工件宽度（比切宽大20-50%） 根据主轴直径选取 D=1.5d。（d为主轴直径）

最佳铣削位置 幻灯片16

1、常用刀具的直径 ? （2）立铣刀

? R＜（0.8～0.9）ρ H＜（1/3～1/4）R

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1、常用刀具的直径 （3）键槽铣刀

两步法铣削键槽 幻灯片18 2、进给路线

（1）顺铣a和逆铣b的选择

幻灯片19 2、进给路线

（2）铣削外轮廓的进给路线

幻灯片20 2、进给路线

（3）铣削内轮廓的进给路线

幻灯片21 2、进给路线

（4）铣削内槽的进给路线

幻灯片22 2、进给路线

（5）铣削曲面轮廓的进给路线

幻灯片23 2、进给路线

（6）孔加工时进给路线的确定 ? 确定xy平面内的进给路线

①圆周均布孔的最短进给路线设计示例

幻灯片24 2、进给路线

（6）孔加工时进给路线的确定 ? 确定xy平面内的进给路线

②定位要准确

幻灯片25 2、进给路线

（6）孔加工时进给路线的确定

? 确定Z向的进给路线

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5.2 数控铣床加工中心编程

数控车床的品种繁多，结构及数控系统各异，但在许多方面仍有共同之处。本章介绍采用FANUC系统的数控车床的程序编制。 ? 数控系统的功能 ? 工件坐标系设定 ? 基本移动指令 ? 刀具参数补偿指令 ? 返回参考点指令 ? 固定循环指令 ? 等导程螺纹切削 ? 子程序

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5.2.1 数控系统的功能 ? 1． G功能 ?

? G90 G80 G40 G17 G49 G21； ? 功能：初始化状态设定。 ? 式中： G90 ——绝对值方式；

? G80 ——取消固定循环； ? G40 ——取消刀具半径补偿； ? G17 ——选择xy平面；

? G49 ——取消刀具长度补偿； G21 ——公制单位输入选择； 幻灯片28

5.2.1 数控系统的功能 ? 2、M功能

? 前指令码：前指令码和同一程序段中的移动指令同时执

? （W）和后指令码 ? 后指令码：在同段的移动指令执行完后才执行。 ? 3、F功能——fz(mm/min)

? 进给速度vf =fz×z × n；（铣床、加工中心） 4、S功能——r/min 幻灯片29

5.2.1 数控系统的功能 ? 5、T功能

? （1）换刀指令为

? 无机械手式换刀方式：——固定刀号式 ? M06 T02；（主轴上的刀具先装回刀库，再旋转至2号刀，将2号刀装上主轴） ? 有机械手式换刀方式： ——无固定刀号式 ? ：

? T01； （1号刀转至换刀位置） ? ??

? M06 T03； （将1号刀换到主轴上，3号刀转至换刀位置） ? ??

? M06 T04； （将3号刀换到主轴上，4号刀转至换刀位置） ? ??

M06； （将4号刀换到主轴上） 幻灯片30

5.2.1 数控系统的功能 实际换刀程序

1）只需Z轴回机床原点（无机械手式的换刀）： G91 G28 Z0； M06 T03； ??

G91 G28 Z0； M06 T05； ??

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5.2.1 数控系统的功能

2）Z轴先返回机床原点，且必须Y轴返回第二参考点（有机械手式的换刀）： T01；

G91 G28 Z0； G30 Y0； M06 T03； ??

G91 G28 Z0； G30 Y0； M06 T04； ??

G91 G28 Z0； G30 Y0； M06 T05； ??

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5.2.2 工件坐标系设定 1、G54～G59设定

数控机床一般在开机后需“回零”才能建立机床坐标系。一般在正确建立机床坐标系后可用G54～G59在一个程序中最多设定6个工件坐标系。

【例】在程序中用设定一个坐标系（左图）和设定两个坐标系（右图）

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5.2.2 工件坐标系设定

? 2、G92建立工件坐标系

? G92 X___ Y___ Z_____；

? 功能：通过设定刀具起点相对于工件原点的相对位置来建立坐标系，需单独 ? 程序段。

式中：X、Y、Z——指刀具起点相对于工件原点的坐标 。

G92 X30. Y30. Z20.；

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? 式中：G——孔加工固定循环（G73～G89）。

? X、Y——孔在xy平面的坐标位置（绝对值或增量值）。 ? Z——孔底的Z坐标值（绝对值或增量值） 。 ? R——R点的Z坐标值（绝对值或增量值） 。 ? Q——每次进给深度（G73、G83）；刀具位移量（G76、G87）。 ? P——暂停时间，ms。

? F——切削进给的进给量,mm/min。

? L——固定循环的重复次数。只循环一次时L可不指定。 ? 注意：① G73～G89是模态指令。 G01～G03取消。

? ②固定循环中的参数（Z、R、Q、P、F）是模态的。 ? ③在使用固定循环指令前要使主轴启动。

? ④固定循环指令不能和后指令M代码同时出现在同一程序段。 ? ⑤在固定循环中，刀具半径尺寸补偿无效，刀具长度补偿有效。 ⑥当用G80取消固定循环后，那些在固定循环之前的插补模态恢复。 幻灯片66

3、固定循环指令介绍

（1）钻铰循环指令

? 1）高速深孔啄钻循环指令

? 格式：G73 X — Y — Z — R — Q — F — ； 式中：Q——每次进给深度（2～3㎜）。

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2）钻孔循环指令

? 格式：G81 X — Y — Z — R — F — ；

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3）沉孔钻削循环指令

? 格式：G82 X — Y — Z — R — P — F — ； ? 式中：P——孔底暂停时间（ms）。

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4）深孔啄钻循环指令

? 格式：G83 X — Y — Z — R — Q — F — ； ? 式中： Q——每次进给深度。

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5）铰孔循环指令

? 格式：G85 X — Y — Z — R — F — ；

幻灯片71 【例】

加工图示工件的5个孔，分别用G81和G83编程。

? ? ? ?

G83（绝对方式）编程：

G90 G54 G00 X0 Y0 Z100. S200 M03； G99 G83 X10. Y-10. Z-25. R-5. Q5.0 F150； Y20.；

? X20. Y10.； ? X30.；

? G98 X40. Y30.； ? G80 X0. Y0. M05； M30；

? G81（增量方式）编程：

? G90 G54 G00 X0 Y0 Z100. S200 M03； ? G91 G99 G81 X10. Y-10. Z-30. R-95. F150； ? Y30.；

? X10. Y-10.； ? X10.；

? G98 X10. Y20.；

? G80 X-40. Y-30. M05； M30； 幻灯片72 【例】

加工图示工件的5个孔，用G82编程。

? G82（增量方式）编程：

? G90 G54 G00 X0 Y0 Z100. S200 M03；

? G91 G99 G82 X20. Y30. Z-30. R-95. P1000 F120； ? X20. Y10. L3； ? G80 Z95.； ? X-80. Y-60.； M30； 幻灯片73

（2）镗孔循环指令 ? 1）精镗孔循环指令

? 格式：G76 X__ Y __ Z __ R__ Q__ P__ F__ ； ? 式中：Q——刀具移动量（正值、非小数、1.0㎜）。

幻灯片46 【例1】按图示走刀路径铣削工件外轮廓，已知立铣刀为Φ16mm，半径补偿号为D01。 （毛坯:130mm×90mm×100mm)

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！

Y60.；

G02 X160. Y40. R20.； G01 X50.； G00 Z5.；

G40 X0 Y0 M05； G91 G28 Z0； M30； O0001；

G17 G90 G54 G00 X0 Y0 S500； Z5. M03；

G41 X60.0 Y30.0 D01 ； G01 Z-27. F150； Y80. ；

G03 X100. Y120. R40.； G01 X180.； 幻灯片47

【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】

↑铣外轮廓过切

←铣内轮廓过切

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（5）刀具半径补偿的应用

1）编程时直接按工件轮廓尺寸编程。刀具在因磨损、重磨或更换新刀后直径会发生改变，但不必修改程序，只需改变半径补偿参数。

2）刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径补偿值获得所需要的尺寸精度。

刀具直径变化，加工程序不变！ 利用刀具半径补偿进行粗精加工！ 幻灯片49

2、刀具长度补偿：G43、G44、G49

刀具长度测量基准点在哪？

G90 G54 G00 Z5.； 幻灯片50

（1）刀具长度补偿的格式

注意1：使用G43、G44时只能有Z轴移动量，否则会报警！ ? 建立格式

式中：G43——刀具长度正补偿/离开工件补偿；

G44——刀具长度负补偿/趋向工件补偿； H——刀具长度偏置寄存器号（H01～H32） ? 取消长度补偿格式

注意2：如欲取消刀长补偿，除使用G49外，也可以用H00的方法。

当然，G49也可以省略！ G49 （Z____）； 幻灯片51

G43、G44的含义

记住：刀具长度补偿的实质是将刀具相对于工件的坐标由刀具长度基准点（刀具安装定位点）移到刀位点上。

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（2）刀具长度补偿量的确定

方法一：工件原点偏置法。

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（2）刀具长度补偿量的确定 方法二：标刀对刀法。

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（3）刀具长度补偿的应用

【例】在立式加工中心上铣削如图示的工件上表面和外轮廓，分别用φ125mm(6齿)面铣刀和φ20mm（3齿）立铣刀，走刀路线和切削用量如图。试编制加工程序。 幻灯片55

（3）刀具长度补偿的应用

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（3）刀具长度补偿的应用 O5004；

G17 G90 G40 G49 G21； G91 G28 Z0； M06 T01；

G90 G54 G00 X70.0 Y-45.0 S230； G43 Z5.0 H01 M03； G01 Z0 ；

X-310.0 F275； G00 Y-135.0； G01 X70.0； G00 Z5.0 M05； G91 G28 Z0；

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