铣削与加工中心.docx
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铣削与加工中心
⏹第四章数控铣床编程
⏹选择机床坐标系指令G53
⏹编程格式：
G53G90X～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后的值为机床坐标系中的坐标值，其尺寸均为负值。
G53G90X-100Y-100Z-20
加工坐标系选择指令（G54~G59）
⏹编程格式：
G54G90G00（G01）X～Y～Z～（F～）
⏹该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。
该工件加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。
⏹例图中，用CRT/MDI在参数设置方式下设置了两个加工坐标系：
G54：
X-50 Y-50 Z-10
G55：
X-100 Y-100 Z-20
G92与G54～G59的区别
G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。
G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。
平面选择指令G17、G18、G19
⏹平面选择G17、G18、G19指令分别用来指定程序段中刀具的插补平面和刀具半径补偿平面。
⏹G17：
选择XY平面；G18：
选择ZX平面；G19：
选择YZ平面。
⏹顺时针圆弧插补G02逆时针圆弧插补G03
自动返回参考点G28
⏹指令格式：
G28X__Y__或G28Z__X__或G28Y__Z__
⏹其中X、Y、Z为中间点位置坐标，指令执行后，所有的受控轴都将快速定位到中间点,然后再从中间点到参考点。
⏹G28指令一般用于自动换刀，所以使用G28指令时，应取消刀具的补偿功能。
参考点自动返回指令G29
⏹从参考点自动返回（G29）从参考点自动返回指令G29的形式为：
G29X__Y__或G29Z__X__或G29Y__Z__
这条指令一般紧跟在G28指令后使用，指令中的X、Y、Z坐标值是执行完G29后，刀具应到达的坐标点。
它的动作顺序是从参考点快速到达G28指令的中间点，再从中间点移动到G29指令的点定位，其动作与G00动作相同。
图形缩放指令G51、G50
⏹指令格式：
G51X__Y__Z__P__以给定点（X，Y，Z）为缩放中心，将图形放大到原始图形的P倍；如省略（X，Y，Z），则以程序原点为缩放中心。
例如：
G51P2表示以程序原点为缩放中心，将图放大一倍；G51X15．Y15．P2表示以给定点（15，15）为缩放中心，将图形放大一倍。
⏹G50关闭缩放功能G51
⏹如图所示，
⏹
⏹起刀点为X10Y-10，编程如下：
⏹O0001/*主程序
⏹N100G92X40Y40
⏹N110G51x50y30K2
⏹N120M98P0100
⏹N130G50
⏹N140M30
⏹O0100/*子程序
⏹N10G00G90X0.Y-10.F100
⏹N20G02X0.Y10.I10.J10.
⏹N30G01X15.Y0.
⏹N40G01X0.Y-10.
⏹N50M99/*子程序返回
图形旋转指令G68、G69
⏹指令格式：
G68X__Y__R__
以给定点（X，Y）为旋转中心，将图形旋转R角；如果省略（X，Y），则以程序原点为旋转中心。
例如：
G68R60表示以程序原点为旋转中心，将图形旋转60°；G68X15．Y15．R60表示以坐标（15，15）为旋转中心将图形旋转60°
⏹如图所示，起刀点为XOY0，
⏹
编程如下：
O0002/*主程序
⏹N100G90G00X0Y0
⏹N105M98P0200
⏹N110G68R45
⏹N120M98P0200
⏹…………/*旋转加工八次
⏹N250G68R315
⏹N260M98P0200
⏹N270G69
⏹N280M30
⏹O0200/*子程序
⏹N10G91G17
⏹N20G01X20Y0F250
⏹N30G03X20Y0R10
⏹N40G02X-10Y0R5
⏹N50G02X-10Y0R5
⏹N60G00X-20Y0
⏹N70M99
刀具半径补偿
数控加工中，系统程序控制的总是让刀具刀位点行走在程序轨迹上。
铣刀的刀位点通常是定在刀具中心上，若编程时直接按图纸上的零件轮廓线进行，又不考虑刀具半径补偿，则将是刀具中心（刀位点）行走轨迹和图纸上的零件轮廓轨迹重合，这样由刀具圆周刃口所切削出来的实际轮廓尺寸，就必然大于或小于图纸上的零件轮廓尺寸一个刀具半径值，因而造成过切或少切现象。
为了确保铣削加工出的轮廓符合要求，就必须在图纸要求轮廓的基础上，整个周边向外或向内预先偏离一个刀具半径值，作出一个刀具刀位点的行走轨迹，求出新的节点坐标，然后按这个新的轨迹进行编程（如下图a所示），这就是人工预刀补编程。
上节的槽形铣削就是这样编程的。
这种人工预先按所用刀具半径大小，求算实际刀具刀位点轨迹的编程方法虽然能够得到要求的轮廓，但很难直接按图纸提供的尺寸进行编程，计算繁杂，计算量大，并且必须预先确定刀具直径大小；当更换刀具或刀具磨损后又需重新编程，使用起来极不方便。
现在很多数控机床的控制系统自身都提供自动进行刀具半径补偿的功能，只需要直接按零件图纸上的轮廓轨迹进行编程，在整个程序中只在少量的地方加上几个刀补开始及刀补解除的代码指令。
这样无论刀具半径大小如何变换，无论刀位点定在何处，加工时都只需要使用同一个程序或稍作修改，你只需按照实际刀具使用情况将当前刀具半径值输入到刀具数据库中即可。
在加工运行时，控制系统将根据程序中的刀补指令自动进行相应的刀具偏置，确保刀具刃口切削出符合要求的轮廓。
利用这种机床自动刀补的方法，可大大简化计算及编程工作，并且还可以利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的，
刀具半径补偿指令G40、G41、G42
编程格式：
G01（G02、G03）G41D__X__Y__；左刀补，沿加工方向看刀具在左边
G01（G02、G03）G42D__X__Y__；右刀补，沿加工方向看刀具在右边
G01（G02、G03）G40X__Y__； 刀具半径补偿注销
其中：
D——偏置值寄存器选用指令，在数控系统中有多个这样的寄存器，如D00～D99。
功能：
编程时假定的理想刀具半径与实际使用的刀具半径之差作为偏置设定在偏置存储器D01～D99中。
在实际使用的刀具选定后，将其与编程刀具半径的差值事先在偏置寄存器中设定，就可以实现用实际选定的刀具进行正确的加工，而不必对加工程序进行修改。
使用这组指令，一方面可使得编程人员在编程中不必精确指定刀具半径，另一方面在加工过程中即使刀具失效而换刀或因刀具磨损使刀具半径变小，都不必修改程序，只需重新设定刀具偏置参数即可，因而方便了编程.
刀具长度补偿指令G43、G44、G49
⏹编程格式：
G01G43H__Z__；刀具长度正补偿
G01G44H__Z__；刀具长度负补偿
G01G49Z__； 刀具长度注销 功能：
⏹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H01～H99中。
在实际使用的刀具选定后，将其与编程刀具长度的差值事先在偏置寄存器中设定，就可以实现用实际选定的刀具进行正确的加工，而不必对加工程序进行修改，这组指令缺省值是G49。
2、综合加工应用实例
⏹1、铣刀刀刃长度5mm，每次铣削深度小于5,20mm，需要4次切除，即分4层切削。
⏹2、铣刀为立铣刀，直径为10mm，每一层切削需要从外向中间分两次才能切完。
需要粗加工和精加工分开，精加工余量为1mm。
实现方式：
通过设置不同的刀具偏移补偿完成。
⏹D01=5，D02=6，D03=11，D04=15
⏹3、走刀规划：
⏹1）选择上表面的对称中心为坐标原点。
⏹2）按照工件的精加工轮廓编写子程序O0011，不设置偏移补偿。
⏹3）编写子程序o0012，设置不同的刀具半径偏移补偿，实现各层切削的粗加工。
⏹4）编写主程序，调用子程序，完成分层切削的粗加工和精加工。
⏹%001
⏹N5T0101S300M03
⏹N10G17G00X0Y0Z40F70
⏹N15G00X100Y100
⏹N20Z-5切第一层
⏹N25M98P0012
⏹N30G00X100Y100
⏹N35Z-10切第二层
⏹N40M98P0012
⏹N45G00X100Y100
⏹N50Z-15切第三层
⏹N55M98P0012
⏹N60G00X100Y100
⏹N65Z-20切第四层
⏹N70M98P0012
⏹N80G00Z40
⏹N85X0Y0
⏹----精加工？
⏹N90M05
⏹N100M30
⏹%0012
⏹N15G42G00X85Y85D04；D04=15mm
⏹N20m98p0011;
⏹N25G42G00X85Y85D03;D03=11mm
⏹N30M98p0011
⏹N25G42G00X85Y85D02;D03=6mm
⏹N30M98p0011
⏹N35M99
⏹%0011
⏹N10G01X36Y56f70
⏹N15X-36
⏹N20G03X-56Y36R20
⏹N25G01Y-36
⏹N30G03X-36Y56R20
⏹N35G01X36
⏹N40G03X56Y-36R20
⏹N45G01Y36
⏹N50G03X36Y56R20
⏹N55G03X36Y76R-10
⏹N60G41G00Y100
⏹N65
⏹M99
⏹
⏹第5章加工中心编程
⏹1、加工中心的换刀
⏹加工中心的编程方法和普通数控铣床相同。
不同的数控机床，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀分开进行，换刀动作必须在主轴停转条件下进行。
换刀完毕启动主轴后，方可执行下面程序段的加工动作，选刀动作可与机床的加工动作重合起来，即利用切削时间进行选刀，因此，换刀M06指令必须安排在用新刀具进行加工的程序段之前，而下一个选刀指令TXX常紧接安排在这次换刀指令之后。
⏹多数加工中心都规定了“换刀点”位置，即定距换刀，主轴只有走到这个位置，机械手才能执行换刀动作。
一般立式加工中心规定换刀点的位置在Z0处（即机床Z轴零点），当控制机接到选刀T指令后，自动选刀，被选中的刀具处于刀库最下方；接到换刀M06指令后，机械手执行换刀动作。
换刀方法方法一：
N010G00Z0T02；
N011M06；
返回Z轴换刀点的同时，刀库将T02号刀具选出，然后进行刀具交换，换到主轴上的刀具为T02，若Z轴回零时间小于T功能执行时间（即选刀时间），则M06指令等刀库将T02号刀具转到最下方位置后才能执行。
因此这种方法占用机动时间较长。
⏹方法二：
N010G01Z…T02
┆
N017G00Z0M06
N018G01Z…T03
┆
N017程序段换上N010程序段选出的T02号刀具；在换刀后，紧接着选出下次要用的T03号刀具，在N010程序段和N018程序段执行选刀时，不占用机动时间，所以这种方式较好。
2、加工中心编程指令：
常见的数控铣削指令，加工中心同样适用，参照前面的铣削加工。
加工中心同普通的数控加工机床的主要区别在于它设置有刀库和自动换刀装置，刀库中存放着若干把刀具和检具。
加工中心的特点是：
在加工过程中，数控装置能根据程序指令自动更换刀具，连续地对工件各加工面自动完成铣（车）、镗、钻、扩、铰、攻丝等多工序加工，工序高度集中。
⏹1 初始平面
⏹ 是为安全下刀而规定的一个平面．初始平面距离工件表面要有一定的距离，即安全的距离．
⏹２ Ｒ点平面
⏹ 这个表面是刀具自快进转变为工进的高度平面，距离工件表面一般取２－５毫米
⏹３孔底平面
⏹加工盲孔时，就是孔底在Ｚ轴的高度，加工通孔时，则需要伸出工件底平面一定的距离５－８毫米
孔加工循环的动作
⏹孔加工循环一般由以下6个动作组成，如图所示。
⏹①A→B刀具快速定位到孔加工循环起始点B（X，Y）；
⏹②B→R刀具沿Z方向快速运动到参考平面R；
⏹③R→E孔加工过程（如钻孔、镗孔、攻螺纹等）；
⏹④E点，孔底动作（如进给暂停、主轴停止、主轴准停、刀具偏移等）；
⏹⑤E→R刀具快速退回到参考平面R；
⏹⑥R→B刀具快速退回到初始平面B。
钻孔循环指令G81
⏹G81钻孔加工循环指令格式为：
G81G△△X__Y__Z__R__F__
X，Y为孔的位置、Z为孔的深度，F为进给速度（mm/min），R为参考平面的高度。
G△△可以是G98和G99。
编程时可以采用绝对坐标G90和相对坐标G91编程，建议尽量采用绝对坐标编程。
其动作过程如下：
①钻头快速定位到孔加工循环起始点B（X，Y）；
②钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；
③钻孔加工；
④钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面B。
该指令一般用于加工孔深小于5倍直径的孔。
注G98在循环返回时，刀具返回到初始平面
–G9９在循环返回时，刀具返回到Ｒ平面
–G80取消固定循环
–钻孔循环指令G82
–G82钻孔加工循环指令格式为：
G82G△△X__Y__Z__R__P__F__
在指令中P为钻头在孔底的暂停时间，单位为ms（毫秒），其余各参数的意义同G81。
其动作过程如下：
①钻头快速定位到孔加工循环起始点B（X，Y）；
②钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；
③钻孔加工；
④钻头在孔底暂停进给；
⑤钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面B。
高速深孔钻循环指令G73
⏹对于孔深大于5倍直径孔的加工由于是深孔加工，不利于排屑，故采用间断进给，每次进给深度为Q，最后一次进给深度≤Q，退刀量为d，直到孔底为止。
G73高速深孔钻循环指令格式为：
G73G△△X__Y__Z__R__Q__F__
①钻头快速定位到孔加工循环起始点B（X，Y）；
②钻头沿Z方向快速运动到参考平面R；
③钻孔加工，进给深度为Q；
④退刀，退刀量为d；
⑤重复（3）、（4），直至要求的加工深度；
⑥钻头快速退回到参考平面R或快速退回到初始平面B。
攻螺纹循环指令G84
⏹G84螺纹加工循环指令格式为：
G84G△△X__Y__Z__R__F__
攻螺纹过程要求主轴转速S与进给速度F成严格的比例关系，因此，编程时要求根据主轴转速计算进给速度，进给速度F=主轴转速×螺纹螺距，其余各参数的意义同G81。
其动作过程如下
①主轴正转，丝锥快速定位到螺纹加工循环起始点B（X，Y）；
②丝锥沿Z方向快速运动到参考平面R；
③攻丝加工；
④主轴反转，丝锥以进给速度反转退回到参考平面R；
⑤当使用G98指令时，丝锥快速退回到初始平面B。
左旋攻螺纹循环指令G74
⏹G74螺纹加工循环指令格式为：
G74G△△X__Y__Z__R__F__
与G84的区别是：
进给时主轴反转，退出时主轴正转，各参数的意义同G84。
其动作过程如下：
①主轴反转，丝锥快速定位到螺纹加工循环起始点B（X，Y）；
②丝锥沿Z方向快速运动到参考平面R；
③攻丝加工；
④主轴正转，丝锥以进给速度正转退回到参考平面R；
⑤当使用G98指令时，丝锥快速退回到初始平面B。
镗孔加工循环指令G85
⏹G85镗孔加工循环指令指令格式为：
G85G△△X__Y__Z__R__F__
各参数的意义同G81。
其动作过程如下：
①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点B（X，Y）；
②镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；
③镗孔加工；
④镗刀以进给速度退回到参考平面R或初始平面B；
镗孔加工循环指令G86
G86钻孔加工循环指令格式为：
G86G△△X__Y__Z__R__F__
与G85的区别是：
在到达孔底位置后，主轴停止，并快速退出。
各参数的意义同G85。
其动作过程如下：
①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点B（X，Y）；
②镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；
③镗孔加工；
④主轴停，镗刀快速退回到参考平面R或初始平面B
镗孔加工循环指令G89
⏹G89镗孔加工循环指令格式为：
G89G△△X__Y__Z__R__P__F__
与G85的区别是：
在到达孔底位置后，进给暂停。
P为暂停时间（ms），其余参数的意义同G85。
其动作过程如下：
①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点B（X，Y）；
②镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；
③镗孔加工；
④进给暂停；
⑤镗刀以进给速度退回到参考平面R或初始平面B；
精镗循环指令G76
⏹G76镗孔加工循环指令格式为：
G76G△△X__Y__Z__R__P__Q__F__
与G85的区别是：
G76在孔底有三个动作：
进给暂停、主轴准停（定向停止）、刀具沿刀尖的反向偏移Q值，然后快速退出。
这样保证刀具不划伤孔的内表面。
P为暂停时间（ms），Q为偏移值，其余各参数的意义同G85。
其动作过程如下：
①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点B（X，Y）；
②镗刀沿Z方向快速运动到参考平面R；
③镗孔加工；
④进给暂停、主轴准停、刀具沿刀尖的反向偏移；
⑤镗刀快速退出到参考平面R或初始平面B；
背镗循环指令G87
⏹G87背镗加工循环指令指令格式为：
G87G△△X__Y__Z__R__Q__F__
各参数的意义同G76。
其动作过程如下：
①镗刀快速定位到镗孔加工循环起始点B（X，Y）；
②主轴准停、刀具沿刀尖的反方向偏移；
③快速运动到孔底位置；
④刀尖正方向偏移回加工位置，主轴正转；
⑤刀具向上进给，到参考平面R；
⑥主轴准停，刀具沿刀尖的反方向偏移Q值；
⑦镗刀快速退出到初始平面B；
⑧沿刀尖正方向偏移；
⏹3例1试采用固定循环方式加工下面零件中的各孔,工件材料为HT300,使用刀具分别为:
T01为镗刀，Ｔ02为钻头，T03为忽钻
⏹工艺过程：
⏹１：
精镗孔４０
⏹２：
钻孔２－１３
⏹３：
忽孔２－２２
⏹每个固定循环的程序编写内容:
⏹选择刀具
⏹换刀
⏹刀具长度补偿,选择主轴转速
⏹确定初始平面,安全平面
⏹选择哪个固定循环
⏹终点坐标
⏹取消固定循环
⏹返回参考点
⏹程序如下：
⏹N10T01;选择０１刀具
⏹N15M06; 换刀
⏹N20G92X0Y0Z40（G54） 定义坐标系
⏹N25G90G00X0Y0T02
⏹N30G43H01Z20M03S500F30 长度补偿
⏹N35G98G76X0Y0R3Z-45 精镗孔的固定循环
⏹N40G80G28G49Z10M06取消固定循环，返回参考点，取消长度补偿，换刀
⏹N45G29X-60Y0T03
⏹N50G43H02Z10M03S600 长度补偿 主轴正转
⏹N55G98G81X-60Y0R-15Z-48F40 固定循环指令G8１第一钻孔
⏹N60G81X60Y0R-15Z-48 钻第二孔
⏹N65G80G28G49Z10M06
⏹N70G29X-60Y0
⏹N75G43H03Z10M03S350 长度补偿，主轴正转
⏹G98G82X-60Y0R-15Z-32P100F25固定循环指令忽钻第一孔
⏹N80G82X60Y0R-15Z-32P100忽第二孔
⏹N85G80G28G49Z10M05
⏹N90M30
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