加工中心编程精解

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1、第5章 数控铣床和加工中心及编程,51 加工工艺基础,52 数控铣床加工中心编程,53 加工中心编程实例,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,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,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,Autmat

2、ic 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。,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,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）

3、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,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,最大切深6mm,5.1.2 刀具及工艺特点,硬质合金刀具,四大系列钻头 铰刀 螺纹刀具 铣刀,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

4、麻花钻内冷麻花钻头 三刃钻 直槽钻 中心钻,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,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=2-22,5.1.2 刀具及工艺特点,螺纹刀具,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

5、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,4201, 4202, 4605, 4606，4551系列-孔的螺纹加工,d=M3-M20,5.1.2 刀具及工艺特点,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。,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,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,1、常用刀具的直径,（2）立铣刀 R（0.80

6、.9） H（1/31/4）R,1、常用刀具的直径,（3）键槽铣刀,两步法铣削键槽,2、进给路线,（1）顺铣a和逆铣b的选择,2、进给路线,（2）铣削外轮廓的进给路线,2、进给路线,（3）铣削内轮廓的进给路线,2、进给路线,（4）铣削内槽的进给路线,2、进给路线,（5）铣削曲面轮廓的进给路线,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,圆周均布孔的最短进给路线设计示例,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,定位要准确,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,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

7、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,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；,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

8、令执行完后才执行。 3、F功能fz(mm/min)进给速度vf =fzz n；（铣床、加工中心） 4、S功能r/min,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）,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）

9、： G91 G28 Z0； M06 T03； G91 G28 Z0； M06 T05； ,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； ,5.2.2 工件坐标系设定,1、G54G59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G54G59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

10、坐标系（右图）,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.；,5.2.2 工件坐标系设定,注意：在使用G92之前必须保证刀具处于对刀点，执行该程序段只建立工件坐标系，并不产生坐标轴移动；G92建立的工件坐标系在机床重开机时消失。使用G54G59建立工件坐标系时，指令可单独指定，也可与其它指令同段指定，如果该程序段中有移动指令（G00、G01）就会在社顶的坐标系中运动； G54G59建立工件坐标

11、系在机床重新开机后并不消失，并与刀具的起始位置无关。,5.2.3 基本移动指令,1.快速定位（G00/G0）,格式： G00 X_ Y_ Z_； 功能：只能快速定位，不能切削加工，可以同时指令一轴、两轴或三轴。,2.直线插补（G01/G1）,格式： G01 X_ Y_ Z_ F ； 功能：可以同时指令一轴、两轴或三轴。 【例】在立式数控铣床上按图所示的走刀路线铣削工件上表面，已知主轴转速300r/min，进给量为200mm/min，试编制加工程序。,O5001； G90 G54 G00 X155. Y40. S300； G00 Z50. M03； Z0.； G01 X-155. F120； G

12、00 Y-40. ； G01 X155.； G00 Z300. M05； X250. Y180.； M30；,3.圆弧插补（G02/G2、G03/G3）,式中：I、J、K圆心分别在x、y、z轴相对圆弧起点的增量（ IJK编程）,G91方式IJK编程：（G91 G17）G02 X30. Y-30.0 I-20. J-50. F120； G91方式R编程：（G91 G17）G02 X30. Y-30.0 R54. F120； G90方式IJK编程：（G90 G17 G54）G02 X90. Y40.0 I-20. J-50. F120； G90方式R编程：（G90 G17 G54）G02 X90.

13、 Y40.0 R54. F120；,【IJK编程与R编程】,【例】在立式数控铣床上按图所示的走刀路线铣削工件外轮廓（不考虑刀具半径），已知主轴转速400r/min，进给量为200mm/min，试编制加工程序。,O5002； G17 G90 G54 G00 X0 Y0； X-35.0 Y-70.0 S400； Z50.0 M03； G01 Z-25.0 F1000 M08； X-60.0 F200； G03 X-110.0 Y-20.0 50.0； G01 Y-40.0； G02 X-140.0 Y-70.0 R-30.0； G01 X-160.0； G03 X-110.0 Y-120.0 R5

14、0.0； G01 Y-140.0； X-80.0； G02 X-40.0 Y-100.0 R40.0； G01 Y-65.0； G00 Z50.0； Z90.0 M05； X0 Y0； M30；,5.2.3 基本移动指令实例,5.2.4 刀具参数补偿指令,刀具半径补偿 刀具长度补偿,1、刀具半径补偿,（1）刀具半径补偿的方法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,注意：正确选择G41和G42，以保证顺铣和逆铣的加工要求！,建立格式：,取消格式：,注意：1、G41/42只能与G00或G01一起使用，且刀具必须移动！,注意：2、D为刀具半径补偿号码，一般补偿量应为正值，若为

15、负值，则G41和G42正好互换。,（2）建立、取消刀具半径补偿指令格式：,刀补功能在模具加工中的应用,刀具半径补偿过程中的刀心轨迹,外轮廓加工内轮廓加工,注意：铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统会报警，停止执行。,（4）刀具半径补偿的建立有三种方式：,1）先下刀后，再在x、y轴移动中建立半径补偿；2）先建立半径补偿后，再下刀到加工深度位置；3）x、y、z三轴同时移动建立半 径补偿后再下刀；,半径补偿的取消路线？,【例1】按图示走刀路径铣削工件外轮廓，已知立铣刀为16mm，半径补偿号为D01。 （毛坯:130mm90mm100mm),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.；,Y60.； G02 X160. Y40. R20.；G01 X50.；G00 Z5.； G40 X0 Y0 M05；G91 G28 Z0；M30；,