数控铣床程序编制及操作.docx

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数控铣床程序编制及操作

数控铣床程序编制及操作

第10次授课

教案授课计划

教师姓名

王斌武

授课形式

讲授

授课时数

2

授课课次

第10次课

授课班级

授课章节

及教学内容

第四章数控铣削加工技术

第一节数控铣床简介

分类与结构特点、数控铣床的要紧功能、要紧加工对象

第二节数控铣削的加工工艺与工装[1]

选择并确定数控铣削的加工部位及内容、加工信息的读取及工艺性分析、毛坯的选择、加工表面的加工方案、制订工艺路线、数控铣削工序设计、对刀点和换刀点的选择、数控刀具系统、夹具、回转工作台和数控分度头、量具。

本课次教学内容重点、难点与要求

内容重点：

制订工艺路线、数控铣削工序设计、对刀点和换刀点的选择。

内容难点：

数控铣削工艺路线的制订、数控铣削工序设计。

教学要求：

了解数控铣削工艺路线的制订，明白得数控铣削工序设计，把握对刀点和换刀点的选择，一样熟悉数控刀具系统、夹具、回转工作台和数控分度头、量具的运用。

使用教室及教具

多媒体教室

课外作业

4—2、3、4、7、8

备注

该内容采纳讲练结合式、讨论启发式等教学方法。

第10次课授课提纲

第四章数控铣削加工技术

第一节数控铣床简介

一、分类与结构特点

〔一〕按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分类

数控铣床可分为数控立式铣床、数控卧式铣床和数控龙门铣床等。

1．数控立式铣床

如图4-1所示。

2．数控卧式铣床

如图4-2所示。

3．数控龙门铣床

关于大尺寸的数控铣床，一样采纳对称的双立柱结构，保证机床的整体刚性和强度，即数控龙门铣床，有工作台移动和龙门架移动两种形式。

它适用于加工飞机整体结构件零件、大型箱体零件和大型模具等，如图4-3所示。

二〕按数控系统的功能分类

数控铣床可为经济型数控铣床、全功能数控铣床和高速铣削数控铣床等。

1．经济型数控铣床

2．全功能数控铣床

采纳半闭环操纵或闭环操纵，数控系统功能丰富，一样能够实现4坐标以上联动，加工适应性强，应用最广泛。

3．高速铣削数控铣床

高速铣削是数控加工的一个进展方向，技术差不多比较成熟，已逐步得到广泛的应用。

二、数控铣床的要紧功能

不同档次的数控铣床的功能有较大的差别，但都应具备以下要紧功能。

1．铣削加工

数控铣床一样应具有三坐标以上联动功能，能够进行直线插补和圆弧插补，自动操纵旋转的铣刀相关于工件运动进行铣削加工，如图4-4所示。

坐标联动轴数越多，对工件的装夹要求就越低，加工工艺范畴越大。

2．孔及螺纹加工

能够采纳定尺寸孔加工刀具进行钻、扩、铰、锪、镗削等加工，也能够采纳铣刀铣削不同尺寸的孔，如图4-5所示。

3．刀具补偿功能

一样包括刀具半径补偿功能和刀具长度补偿功能。

4．公制、英制单位转换

能够依照图纸的标注选择公制单位〔mm〕和英制单位〔inch〕进行程序编制，以适应不同企业的具体情形。

5．绝对坐标和增量坐标编程

程序中的坐标数据能够采纳绝对坐标或增量坐标，使数据运算或程序的编写更方便。

6．进给速度、主轴转速调整

数控铣床操纵面板上一样设有进给速度、主轴转速的倍率开关，用来在程序执行中依照加工状态和程序设定值随时调整实际进给速度和主轴实际转速，以达到最正确的切削成效。

一样进给速度调整范畴在0%~150%之间，主轴转速调整范畴在50%~120%之间。

7．固定循环

固定循环是固化为G指令的子程序，并通过各种参数适应不同的加工要求，要紧用于实现一些具有典型性的需要多次重复的加工动作，如各种孔、内外螺纹、沟槽等的加工。

使用固定循环能够有效地简化程序的编制。

但不同的数控系统对固定循环的定义有较大的差异，在使用的时候应注意区别。

8．工件坐标系设定

9．数据输入输出及DNC功能

10．子程序

11．数据采集功能

12．自诊断功能

三、要紧加工对象

数控铣床要紧用于加工各种材料如黑色金属、有色金属及非金属的平面轮廓零件、空间曲面零件和孔加工。

1．平面轮廓零件

2．空间曲面零件

3．孔

4．螺纹

内、外螺纹，圆柱螺纹，圆锥螺纹等都能够在数控铣床上加工。

第二节数控铣削的加工工艺与工装

一、选择并确定数控铣削的加工部位及内容

一样情形下，某个零件并不是所有的表面都需要采纳数控加工，应依照零件的加工要求和企业的生产条件进行具体的分析，确定具体的加工部位和内容及要求。

具体而言，以下方面适宜采纳数控铣削加工：

〔1〕由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓；

〔2〕空间曲线或曲面；

〔3〕形状尽管简单，但尺寸繁多，检测困难的部位；

〔4〕用一般机床加工时难以观看、操纵及检测的内腔、箱体内部等；

〔5〕有严格位置尺寸要求的孔或平面；

〔6〕能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状；

〔7〕采纳数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度的一样加工内容。

二、加工信息的读取及工艺性分析

目前数控加工技术在制造业得到日益广泛的应用，CAD/CAM技术也在快速的进展，同时由于数控加工对象的复杂性，专门是空间曲面，加工信息一样采纳运算机建立的数学模型来描述和传递，并作为数控加工的唯独依据，而传统的二维工程图那么作为加工时的参考。

关于简单的平面零件，只要能够完全的表达清晰，仍旧能够采纳二维工程图作为加工依据。

因此，加工信息的读取对象有两类，即二维工程图和数学模型。

1．二维工程图

〔1〕第一检查图纸各视图表达的正确性，尺寸、形位公差、表面粗糙度等标注和技术要求及零件材料填写的完整性。

按照其他国家标准绘制的二维工程图，在必要时应进行转换，使其符合我国的国家标准。

〔2〕对零件进行工艺性分析，有以下方面：

①依照二维工程图和数学模型分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有阻碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。

②检查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否能够得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。

③在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱，是否能够统一。

尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时刻，以缩短总的加工时刻。

④关于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅决定了各个加工工序的前后顺序，还将对各个工序加工后各个加工表面之间的位置精度产生直截了当的阻碍。

⑤分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。

同时要考虑热处理对零件的阻碍，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序排除这种阻碍。

而零件的最终热处理状态也将阻碍工序的前后顺序。

⑥当零件上的一部分内容差不多加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，专门是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何和谐，采纳什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。

2．数学模型

①图形标准在数学模型传递时，尽量使用相同的CAD/CAM软件，以保证数据的正确。

②数学模型的检查、修改及确认。

三、毛坯的选择

1．确定毛坯形状及尺寸

2．确定毛坯的定位装夹方法

四、加工表面的加工方案

数控铣削的四类加工对象的要紧加工表面一样能够采纳如表4-1所示的加工方案。

五、制订工艺路线

1．在中低档数控铣床上加工

2．在高档数控铣床上加工

六、数控铣削工序设计

1．数控铣削工序内容

在数控铣削加工工艺分析中所确定的加工内容基础上，依照加工部位的性质、刀具使用情形以及现有的加工条件，将这些加工内容安排在一个或几个数控铣削工序中。

〔1〕当加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数，缩短辅助时刻，能够将一把刀具所加工的内容安排在一个工序〔或工步〕中。

〔2〕按照工件加工表面的性质和要求，将粗加工、精加工分为依次进行的不同工序〔或工步〕。

先进行所有表面的粗加工，然后再进行所有表面的精加工。

〔3〕按照从简单到复杂的原那么，先加工平面、沟槽、孔，再加工外形、内腔，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。

2．工序加工顺序〔工步〕

3．工序单〔卡片〕

数控加工工序单〔卡片〕是数控加工工艺规程的要紧组成部分，其内容要紧包括以下三个部分：

〔1〕零件有关信息

如零件图号、零件名称、零件材料牌号、装配图号等。

〔2〕工序加工内容及工步顺序

〔3〕加工程序及使用说明

七、对刀点和换刀点的选择

对刀点和换刀点的选择要紧依照加工操作的实际情形，考虑如何在保证加工精度的同时，使操作简便。

1．对刀点的选择

对刀点能够设置在工件上，也能够设置在夹具上，但都必须在编程坐标系中有确定的位置，如图4-9中的X1和Y1。

对刀点既能够与编程原点重合，也能够不重合，这要紧取决于加工精度和对刀的方便性。

当对刀点与编程原点重合时，X1=0，Y1=0。

2．换刀点的选择

由于数控铣床采纳手动换刀，换刀时操作人员的主动性较高，换刀点只要设置在零件别处，不发生换刀阻碍即可。

八、数控刀具系统

1．刀柄及其标准

2．铣刀种类

铣刀在加工中的重要性显而易见，数控加工中对刀具的要求远远比一般铣削加工高，不仅要有更高的刚性、更高的耐用度、更好的抗震性、更好的断屑排屑性能、更合理的几何角度参数，还应有更高的制造精度。

在数控加工中要紧是要解决如何正确选择和使用刀具，包括选择刀具的种类、结构、材料、尺寸、几何角度以及确定合理而高效的切削参数等。

如图4-13所示，刀具种类和尺寸一样依照加工表面的形状特点和尺寸选择，具体说明详如表4-2所示。

3．常用铣刀的刀具运动方式

在数控铣削加工中，常用立铣刀和球头铣刀两类。

具体说明详见表4-3。

4．切削参数

切削参数的选择是工艺设计和程序编制时一个重要的内容，其合理性会直截了当阻碍工艺方案的实施和加工成效。

数控铣削时切削参数要紧依照工件材料、加工要求、刀具材料和刀具尺寸确定，同时还应考虑机床的性能，如机床刚性、主轴功率等。

一样按照以下步骤进行：

〔1〕依照工件材料和刀具材料查表确定切削速度，再由刀具直径可得到主轴转速；

〔2〕依照机床功率确定切削深度；

〔3〕依照切削深度查表确定每齿进给量；

〔4〕依照主轴转速及每齿进给量可得切削进给速度。

5．刀具治理

九、夹具

在数控加工中使用的夹具有通用夹具、专用夹具、组合夹具以及较先进的工件统一基准定位装夹系统等，要紧依照零件的特点和经济性选择使用。

1．通用夹具

通用夹具由于具有较大的灵活性和经济性，在数控铣削中应用广泛。

2．夹具与程序编制的关系

3．工件统一基准定位装夹系统

十、回转工作台和数控分度头

为了扩大数控铣床的工艺范畴，能够为三坐标数控铣床配备回转工作台，增加一个或二个回转运动坐标，实现四、五坐标联动，以加工更复杂的零件。

十一、量具

数控铣削加工零件的检验，一样常规尺寸仍可使用一般的量具进行测量，如游标卡尺、内径百分表等，也能够采纳投影仪测量，如图4-19所示。

而高精度尺寸、空间位置尺寸、复杂轮廓和曲面的检验那么只有采纳三坐标测量机才能完成，如图4-20所示。

教案授课计划

教师姓名

王斌武

授课形式

讲授

授课时数

2

授课课次

第11次课

授课班级

授课章节

及教学内容

第三节数控铣削的程序编制

数控铣削编程的差不多原理、加工程序代码标准、编程坐标系的选择、刀具补偿的建立、执行与撤消、编程实例

第四节数控铣削加工实例

本章小结

本课次教学内容重点、难点与要求

内容重点：

数控铣削编程的差不多原理，刀具补偿的建立、执行与撤消、数控铣削加工实例。

内容难点：

刀具补偿的建立、执行与撤消、数控铣削加工实例。

教学要求：

明白得数控铣削编程的差不多原理、加工程序代码标准、编程坐标系的选择，把握刀具补偿的建立、执行与撤消、数控铣削加工实例。

使用教室及教具

多媒体教室

课外作业

4—9

备注

该内容采纳讨论启发式、讲练结合式等教学方法。

第11次课授课提纲

第三节数控铣削的程序编制

一、数控铣削编程的差不多原理

由图4-21可知，数控铣床编程确实是按照数控系统的格式要求，依照事先设计的刀具运动路线，将刀具中心运动轨迹上或零件轮廓上各点的坐标编写成数控加工程序。

二、加工程序代码标准

数控加工所编制的程序，要符合具体的数控系统的格式要求。

如表4-5所示。

本节的程序编制按JB3208-83代码标准，见表1-2和表1-3所示。

三、编程坐标系的选择

编程坐标系也称工件坐标系，是设置在工件上用来运算刀具位置坐标数据的基准，其各个坐标轴及其方向应同机床坐标系一致。

四、刀具补偿的建立、执行与撤消

利用数控系统的刀具补偿功能，编程时不需要考虑刀具的实际尺寸，包括刀具半径及长度，而按照零件的轮廓运算坐标数据，有效简化了数控加工程序的编制。

〔一〕刀具半径补偿的建立、执行与撤消

铣削加工的刀具半径补偿分为刀具半径左补偿〔G41〕和刀具半径右补偿〔G42〕，一样使用非零的D代码确定刀具半径补偿值寄存器号，用G40取消刀具半径补偿。

有关G41、G42的规定，与车削编程时相同。

1．刀具半径补偿的建立

如图4-22所示，刀具半径补偿的运动指令使用G00或G01与G41或G42的组合，并指定刀具半径补偿值寄存器号。

程序如下：

N1G00G90X-20Y-20〔刀具运动到开始点S〕

N2G17G01G41X0Y0D01F200〔在A点切入工件，建立刀具左补偿，刀具半径补偿值储备在01号寄存器中〕

或

N2G17G01G42X0Y0D01F200〔在E点建立刀具右补偿〕

2．刀具半径补偿的执行

除非用G40取消，一旦刀具半径补偿建立后就一直有效，刀具始终保持正确的刀具中心运动轨迹。

程序如下：

3．刀具半径补偿的撤消

〔二〕刀具长度补偿的建立、执行与撤消

使用刀具长度补偿功能，在编程时能够不考虑刀具在机床主轴上装夹的实际长度，而只需在程序中给出刀具端刃的Z坐标，具体的刀具长度由Z向对刀来和谐。

刀具长度补偿分为刀具长度正补偿〔G43〕和刀具长度负补偿〔G44〕，使用非零的H代码确定刀具长度补偿值寄存器号。

取消刀具长度补偿用G49。

刀具长度补偿也有刀具长度补偿的建立、执行和撤消等三个过程，与刀具半径补偿的相类似。

〔三〕刀具补偿的运用

当数控加工程序编制好后，能够灵活地利用刀具补偿值来适应加工中显现的各种情形，如图4-23所示。

五、编程实例

【例题4-1】如图4-24所示零件外形加工，假设差不多粗加工，采纳手工编程方法编制其外形精加工程序。

1．零件图分析

2．设计刀具运动路线

3．选择编程坐标系

选择编程坐标系如图4-24所示。

4．运算各点坐标

5．编写数控加工程序

依照以上坐标数据和刀具运动路线，逐条编写加工程序如表4-6所示。

第四节数控铣削加工实例

【例题4-2】：

如图4-25所示的模具零件。

。

1．工艺分析

2．工艺路线

那个地点考虑在中档数控铣床上加工，完成型腔和导柱孔的加工，并将热处理安排在精加工之后进行，其它内容由一般机床加工。

该零件的加工工艺路线安排如下：

〔1〕下料；

〔2〕粗铣、精铣六面，留上下面磨削余量；

〔3〕磨上下面；

〔4〕数控铣削两处型腔，钻、扩、镗四个导柱孔；

〔5〕热处理；

〔6〕表面抛光；

〔7〕检验。

3．数控铣削工序

由于零件是单件加工，考虑刀具使用的方便，在一次装夹中尽量把数控加工的内容全部完成。

在数控铣削工序中，先对两处型腔进行粗铣、精铣，然后再加工导柱孔。

（1）数控铣削两处型腔，如图4-26所示。

因此，假如有四、五坐标联动的机床，就能够采纳立铣刀直截了当铣削侧壁，成效更佳。

需要注意的是，不管采纳哪种方法，都要为最后铣削R2圆角留出足够的余量。

〔2〕钻、扩、镗四个

20导柱孔

如图4-27所示，在型腔加工后进行导柱孔的加工。

由因此通孔，在零件安装时应在4个孔的位置留出足够的让刀空间，如在零件下加一块大小合适的垫块。

4．程序编制

为提高效率，保证质量，最好采纳自动编程方法。

此零件的数控加工程序，那个地点略去。

第四章小结

数控铣床在数控加工中应用广泛，其加工对象也是最复杂的，不管工艺设计依旧程序编制都需要依照具体生产条件认真分析，考虑周全。

工艺设计中的关键问题是如何在保证加工要求的同时，提高加工效率，充分发挥数控机床的优势，和谐好数控铣削工序与其它工序之间的关系，并为数控加工程序编制制造良好条件。

手工编程能了解程序编制的差不多原理和过程，应第一熟练把握，然后才能在实际生产中采纳自动编程方法解决数控加工复杂程序的编制问题。

教案授课计划

教师姓名

王斌武

授课形式

讲授

授课时数

2

授课课次

第12次课

授课班级

授课章节

及教学内容

实验[3]：

数控铣削实验

本课次教学内容重点、难点与要求

内容重点：

数控铣数控系统的用户界面、功能、编程、程序输入和程序校验等。

内容难点：

在数控铣系统下的程序调试和加工零件。

教学要求：

熟悉数控铣数控系统的用户界面、功能、编程、程序输入和程序校验等，把握在数控铣系统下的程序调试和加工零件。

使用教室及教具

数控加工中心实训室

课外作业

备注

该内容采纳现场讲解、仿真式、模块式、演示与实际操作等方式进行。

第12次课授课提纲

实验[3]：

数控铣床差不多操作及数控铣削实验

1、现场讲解数控铣数控系统的用户界面、功能、编程、程序输入和程序校验等内容；

2、现场演示数控铣系统下的程序调试和加工零件的过程；

3、学生实际操作数控铣床CJK6032—500加工零件；

4、了解数控铣削加工的工艺与工装。