数控铣床编程与操作

1、数控铣床编程与操作5.1 数控铣床简介5.1.1 数控铣床的组成(此处以 XK5025 型数控铣床为例)XK5025 型数控铣床是典型的数控铣床，它由三大部分组成：机械部分、电气部分、数控 部分。1. 机械部分分为六大块， 即床身、 铣头部分、 工作台、 横向进给部件、 升降台部分、 冷却、 润滑部分。 (1 )床身： 部布筋合理， 具有良好的刚性， 底座上设有 4 个调节螺栓， 便于机床调整水平， 冷却液储液池设在机床部。(2) 铳头部分：由有级变速箱和铳头两个部件组成。铳头主轴支承在高精度轴承上，保证主轴具有高回转精度和良好的刚性，主轴装有快速换刀螺母，前端锥孔采用ISO30 #锥度。主轴

2、采用机械无级变速，调节围宽，传动平稳，操作方便。刹车机构能使主轴迅速制动，节 省辅助时间刹车时通过制动手柄撑开止动环使主轴立即制动。启动主电机时， 应注意松开主轴制动手柄。铣头部件还装有伺服电机， 齿带轮、 滚珠丝杆副及主轴套筒， 它们形成垂直向( Z 向)进给传动链，使主轴作垂向直线运动。(3) 工作台：与床鞍支承在升降台较宽的水平导轨上，工作台的纵向进给是由安装在工作台在右端的伺服电机驱动的。 通过齿带轮带动精密滚珠丝杠副， 从而使工作台获得纵向进给。 工作台左端装有手轮和刻度盘，以便进给手动操作。床鞍的导轨面均采用了TURCTTE B贴塑面，提高了导轨的耐磨性，运动的平稳性和精度的保持性

3、，消除了低速爬行现象。(4) 横向进给部分：在升降台前方装有交流伺服电机，驱动床鞍作横向缉拿给运动，其工作原理与工作台纵向进给相同。 另外， 在横向滚珠丝杠前端还装有进给手轮， 可实现手动进(5) 升降台：在其左侧装有锁紧手柄， 周的前端装有长手柄可带动锥齿轮及升降台丝杠旋 转，从而获得升降台的升降运动。(6) 冷却、润滑部分：冷却部分是由冷却泵、出水管、回水管、开关及喷嘴等组成，冷却 泵安装在机床底座的腔里， 将冷却液从底座储液池打至出水管， 再经喷嘴喷出， 对切削区进 行冷却。润滑部分是由手动润滑方式，用手动润滑油泵， 通过分油器对主轴套筒， 导轨及滚 珠丝杠进行润滑，以提高机床的使用寿命

4、。2. 电气部分分为强电与弱电二大块，强电控制主轴、冷泵，润滑。弱电控制伺服单元、进而控制伺 服电机与编码器。本机床采用三相 380V 交流电源供电，空气开关控制机床总电源的通断。 同时该空气开关的通断还受钥匙开关和开门断电开关的保护控制使机床只有在钥匙打开和 电气箱关闭的情况下才能通电， 本机床用变频器控制主轴电机， 主轴的转速由二部分控制组 合而面，一部分是变频器对转速进行无级调速，另一部分为机械手柄和带轮有级调速。3. 数控部分XK5025 的数控部分采用 FAUNCOMD 系统，该系统在控制电路中采用了 32 位高速 微处理器及大规模集成电路，半导体存储器，实现了高速度，高可靠性的要求

5、。CNC 主印刷板，电源板，输入 / 输出接口板全部安装在一块基板上，与机床的强电箱易于组合。系统 还配有强力 PMC ，实现了机械加工的高速化及机床方面强电路的简化。在CRT 画面上可编辑和显示梯形图，便于监视和维修。5.1.2 数控铣床( XK5025 )的主要技术规格工作台行程(X XYXZ) : 680 X350 X400mm。工作台允许最大承载 250kg。主轴转速围：654750r/min。进给速度：00.35m/min 。电机总容量： 11kw 。脉冲当量： 0.001mm 。重复定位精度± 0.013mm/300mm ，重复 定位精度：± 0.005mm 。

6、5.2 数控铣床的编程方法要学好数控铣床的编程， 必须了解数控铣床的操作要点， 现有教材大多没把数控铣床的操 作与编程作为一个整体来讲。设定数控铣床的机床坐标系数控铣床的机床坐标系的确定方法与数控车床相似，但数控铣床有X 、Y、Z 三轴。通过回机械零点来确认机床坐标系。开机后，通过回零，使工作台回到机床原点（或参考点， 该点为与机床原点有一固定距离的点） 。数控铣床的回零 （回参考点） 步骤为： 开关置于 “回 零”位置。按手动轴进给方向键 +X 、 +Y 、 +Z 至回零指示灯亮。设定机床机械原点同编程 中的 G54 指令直接有关。5.2.2 设定数控铣床的工件坐标系工件坐标系是编程时使用的

7、坐标系， 又称编程坐标系， 该坐标系是人为设定的。 建立工 件坐标系是数控铣床加工前的必不可少的一步。 数控铣床通过对刀来建立工件坐标系。 数控 铣床的对刀主要采用二种方法1. 随机对刀法，适用于多品种，小批量产品。该法采用G92 指令对刀，用 G92 指令设定起刀点与编程原点的坐标关系 ,从而建立了工件坐标系。2. 固定对刀法，适用于单品种、大批量产品。该法采用G54 指令对刀，用 G54 指令设定数控铣床编程原点机械原点的坐标关系 （需从面板上输入相关数据） ，从而建立了工件坐标系， G54 值可用 G59 指令取消。5.2.3 坐标轴的方向数控铣 床上 的坐标系采用右手直角迪卡儿坐标系。

8、各坐标轴 的方 向为： Z对运动方向的规定是：铳床某一部件运动的向，是增大工件和刀具之间距离的方向。524绝对坐标与增量坐标G90表示绝对坐标，G91表示相对坐标。一般编程方法1. 快速定位G00 X Y Z快速定位到指定点。（比数控车床多一个轴）。2. 直线插补G01 X Y Z F X Y Z 为目标点坐标，F为进给速度，其单位为 mm/min （ 用G94 或G98指定）或mm/r（用G95或G99指定）。3. 平面选择G17指令表示X Y平面，G18指令表示X Z平面，G19指令表示Y Z平面。平面选择指 令与圆弧插补有关。4. 圆弧插补G02 （ 03） X Y I J F该指令用于

9、X Y平面的圆弧插补。X Y为圆弧终点坐标，I J为圆心相对于起点的坐标，F为进给速度。G02 （ 03） X Z I K F 该指令用于X Z平面的圆弧插补。G02 （ 03） Y Z J K F该指令用于YZ平面的圆弧插补。循环数控铳床的循环指令主要有G73、G74、G76G80G89，它们主要用于孔加工，包括钻孔、镗孔、攻螺纹等。使用一个程序段就可以完成一个孔加工的全部动作。如果孔加工的 动作无须变更，则程序中所有模态的数据可以不写，因此可以大大简化编程。5.2.7 刀具补偿G41 指令为刀具左偏置， G42 指令为刀具右偏置。 G40 为取消刀具半径补偿，刀具半 径补偿的过程分为三步即

10、： (1 )刀补的建立，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨 迹偏离一个偏置量的过程。 ( 2 )刀补的进行，执行有 G41 、G42 指令的程序段后，刀具中 心始终与编程轨迹相距与个偏置量。 ( 3)刀补的取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡 到与编程重合的过程。 G40 必须和 G41 和 G42 成对使用。当指令的圆弧半径小于刀具半 径时， 若进行侧偏置则会产生过切； 另外， 刀具半径补偿后的刀具中心轨迹与编程轨迹的方 向相反时，也会产生过切，要注意避免。5.2.8 子程序程序中有固定的、顺序变化重复的模式时，可将其作为子程序存放，使程序简单化。M98为子程序调用指令， M99为子程序

11、结束指令。子程序调用格式为M98P XXXXXXX , P后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次，后4位为子程序。5.2.9 同编程有关的操作方法(以 FANUC 系统为例)1. 程序的调用(1 )选择编辑方式，按 PRGRM键。(2 )键入地址0及要检索的程序号。(3 )按“ CURSOR 键，此时在CRT画面的右上方，显示已检索的程序号。按LIB键可查已有程序。2. 程序的编写(1) 选择编辑方式，按 PRGRM 键。(2) 输入新程序名，如 O001 ，按 Insert 键。换行则输入 EOB 键并按 Insert 键。此时自动 显示语句号字。(3) 输入程序段，换行。(4) 修改

12、已输入程序，光标用 CURSOR 键移至欲修改处，输入新容，按 ALTER 键即可。(5) 程序结束后，用 RESET 键复位，检查后即可运行。3. 程序的删除(1) 删除整个程序，在标记方式，按 PRGRM 键，假如程序名，按 DELET 键即可。(2) 删除已输入的程序语句，用 DELET 键。(3) 删除未输入的程序语句，用 CAN 。4. 程序的运行(1) 正常运转，按“循环启动”键，铣床自动运转。(2) 按“进给保持”按纽，可使用自动运转暂时停止。(3) 按“跳步”键，程序中有斜杠“ / ”的程序段将不执行。(4) 按“单段”键，机车处于单段运行状态，每按一下“循环启动”按纽，只执行

13、一段程序 段。(5) 按“空运行”键，此时机车在空运行状态下快速运行。(6) 按“锁定”键，机车停止移动，但位置坐标的现示和机车移动时一样，M 、S、T 功能也有效。该键主要用于程序的检测。(7) 按“选择停”键，执行含有 M01 的程序段后，自动运转停止。(8) 按“急停”键，机车移动会瞬间停止。(9) 用“进给速度修调”开关，可选择程序指定的进给速度的百分数，按照刻度可实现 0150% 的倍率修调。5. 程序的传输（1）数控铳床与微机可通过RS232接口进行传输。（2）传输前数控铳床必须先作好准备。即在编辑方式中按 PRGRM键，输入程序名，按INPUT键，屏幕右下角出现闪动的“标头SK

14、”字样。本书采用Qmodem 软件，其使用 步骤为：打开Qmodem 后，按ALT+P键，选择参数，按 ALT+K键选择接口，按 Page UP 键选择系统，最后输入待传程序的文件名和路径，即可传输。5.3型零件的数控铣床编程实例数控铣床编程实例1编制图5-1中矩形的轮廓，圆的外轮廓数控加工程序，要求使用刀补，铳刀直径10mm,一次下刀 8mm。图5-11. 首先根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定工艺路线（1 ）下刀。（2 ）加工矩形的轮廓。（3 ）加工圆的外轮廓，提刀。2. 选择刀具，对刀，确定工件原点根据加工要求需选用 1把键槽铳刀，直径10mm,刀补在面板上输入。 用随机对刀法确定工

15、件原点。3.确定切削用量主轴转速 1000rpm, 进给速度150mm/min 。4.编制加工程序N10 G92 X0 Y0 Z40确定工件原点，此时工件原点在刀位点下方 40mm处N20 M03 S1000主轴正转N30 G00 X-50 Y-50快移至刀补起点N40 G42G01 X-25 Y0 D01 F150建立右刀补并至起刀点N50 G01 Z-8下刀N60 Y15开始加工轮廓N70 G02 X-15 Y25 R10N80 G01 X15N90 G02 X25 Y15 R10N100 G01 Y-15N110 G02 X15 Y-25 R10N120 G01 X-15N130 G02

16、 X-25 Y-15 R10N140 G01 Y0轮廓加工结束，定位至外轮廓加工过渡圆起点N150 G02 X-10 Y0 R7.5走外轮廓加工过渡圆，使外轮廓进刀时圆滑过渡N160 G03 I10加工外轮廓N170 G02 X-25 Y0 R7.5走外轮廓加工过渡圆，使外轮廓退刀时圆滑过渡抬刀N180 G01 Z20N190 G40G00 X0Y0 D01取消刀补并回工件原点程序结束N200 M30数控铣床编程实例 2铣图图 5-1 所示的型腔， 深度 12mm ，要求使用子程序， 铣刀直径 10mm, 一次下刀 2mm1. 工艺路线、刀具 ,对刀方法及切削用量与编程实例 1 相似。2. 编

17、制加工程序1 ）主程序 O01N10 G92 X0 Y0 Z40确定工件原点，此时工件原点在刀位点下方40mm处N20 M03 S1000主轴正转N30 G00 X-50 Y-50快移至刀补起点N40 G42G01 X-25 Y0 D01 F150建立右刀补并至起刀点N50 G01 Z-2第一次下刀N60 M98 P02调用子程序 O02 开始第一层型腔加工N70 G01 z-4第二次下刀N80 M98 P02调用子程序 O02 开始第二层型腔加工N90 G01 z-6第三次下刀N100 M98 P02调用子程序 O02 开始第三层型腔加工N110 G01 z-8第四次下刀N120 M98 P

18、02调用子程序 O02 开始第四层型腔加工N130 G01 Z-10第五次下刀N140 M98 P02调用子程序 O02 开始第五层型腔加工N150 G01 z-12第六次下刀N160 M98 P02调用子程序 O02 开始第六层型腔加工N170 G00 Z40抬刀N180 G40G00 X0Y0 D01取消刀补并回工件原点程序结束开始加工轮廓N190 M302 ）子程序 O02N10 G01 Y15N20 G02 X-15 Y25 R10N30 G01 X15N40 G02 X25 Y15 R10N50 G01 Y-15N60 G02 X15 Y-25 R10N70 G01 X-15N80

19、G02 X-25 Y-15 R10N90 G01 Y0 开始加工外轮廓N100 G02 X-10 Y0 R7.5N110 G03 I10N120 G02 X-25 Y0 R7.5N130 M99回主程序5.3.3 数控铣床编程实例 3用立铳刀铳一个 200 X200的平面，深度3mm，要求使用子程序，铳刀直径12mm1. 工艺路线采用下刀后多次调用子程序的方法。对刀方法及切削用量与相似。2. 编制加工程序（1 ）主程序 O01N10 G92 X0 Y0 Z40确定工件原点，此时工件原点在刀位点下方40mm处，同时位于左上角。N20 M03 S1000主轴正转N30 G01 Z-3 F150下刀

20、N40 M98 P10 02调用 10 次子程序 O02 （次数根据铣刀直径及工件宽度计算得出）N50 G01 Z40抬刀N60 G0 X0 Y0回工件原点N70 M30程序结束2 ）子程序 O02N10 G01 Y-210子程序开始N20 G91G01 X10N30 G90G01 Y0N40 G91G01 X10N50 G90N60 M99回主程序，注意相对编程与绝对编程的转换。5.3.4 数控铣床编程实例 41. 零件如图 5-2 所示， Z 向程序原点位于上表面。2. 刀具选用直径 16 立铣刀。3. 安全面高度 20mm 。图 5-24. 加工程序为：N010 G92X0Y0Z20建立

21、工件坐标系N020 G0 G90 X-10.54 Y8.124 M03 S800N030 Z2.54N040 G1 Z-5 F250. M08N050 X-3.2 Y.784N060 X6.328 Y-8.744N070 G0 X8.124 Y-10.54N080 Z2.54N090 Z13.08N100 X95.329N110 Z5.54N120 Z2.54N130 G1 Z0.0N140 X96.61 Y-3.2N150 G3 X96.8 Y-1. I-12.61 J2.2N160 G1 Y4.2N170 X102.N180 G3 X103.2 Y4.256 I0.0 J12.8N190

22、G1 X104.54 Y23.402N200 G3 X102. Y18.5 I3.46 J-4.902N210 G1 Y17.N220 X94.N230 G3 X84. Y7. I0.0 J-10.N240 G1 Y-1.N250 X16.686N260 X-2. Y17.686N270 Y77.N280 G2 X24. Y103. I26. J0.0N290 G1 X45.212N310 G3 X84.52 I18.52 J21.N320 G1 X86.788 Y103.N330 X102.N340 Y17.N350 X100.5N360 G3 X95.598 Y14.46 I0.0 J-6

23、.N370 G00Z20 退回安全面高度N380 M05N390 X0Y0N400 M30N410 M305.3.5 数控铣床编程实例 51. 零件如图 5-3 所示， Z 向程序原点位于上表面。2.刀具选用直径 6、18 、22 立铣刀。3. 安全面高度 20mm 。Section A A40Section B - B图5-34. 加工程序为：N010 G92X0Y0Z20N020 M06T01换直径18铳刀N030 G0 G90 X71.129 Y1.286 M03 S8001号刀，长度补偿N040 G43 H01 Z5.N060 G1 Z0.0 F250. M08N070 G41 X69

24、.895 Y3.46 H011号刀，左偏刀具补偿N080 G3 X64.5 Y6. I-5.395 J-4.46切入N090 G1 X62.N100 X45.N110 G2 X35. Y16. I0.0 J10.R10 圆弧N120 G1 Y20.N130 G3 X25. Y30. I-10. J0.0R10 圆弧N140 G1 X11.N150 X6. Y40.N160 Y60.N170 X11. Y70.N180 X25.N190 G3 X35. Y80. I0.0 J10.R10 圆弧N200 G1 Y84.N210 G2 X45. Y94. I10. J0.0R10 圆弧N220 G1

25、 X79.N230 G2 X94. Y79. I0.0 J-15.R15 圆弧N240 G1 Y21.N250 G2 X79. Y6. I-15. J0.0R10 圆弧N260 G1 X59.5N270 G3 X54.105 Y3.46 I0.0 J-7.N290 G0 Z5. M05N300 Z20N310 M06T02N320 X77.286 Y52.371 M03N330 G43H02Z5.N340 Z2.54N350 G1 Z0.0 F250.N360 G41 X79.46 Y53.605 H02N370 G3 X82. Y59. I-4.46 J5.395 S600N380 G1 Y61.5N390 Y73.N400 G3 X70. Y85. I-12. J0.0N410 G1 X54.N420 G3 X42. Y73. I0.0 J-12.N430 G1 Y27.N440 G3 X54. Y15. I12. J0.0N450 G1 X70.N460 G3 X82. Y