数控铣床和加工中心

第五章数控铣床和加工中心

加工及其程序编制第一节加工工艺基础第二节数控铣床和加工中心编程第三节加工中心综合编程实例德州科技职业学院第一节加工工艺基础一、数控铣床与加工中心工艺特点1.三坐标数控铣床与加工中心三坐标数控铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺性能外，还具有加工形状复杂的二维至三维复杂轮廓的能力。德州科技职业学院2.四坐标数控铣床与加工中心四坐标是指在X、Y、Z三个坐标的轴的基础上增加了一个转动坐标轴（A或B）并且四个坐标一般可以联动。第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.1立式加工中心3.五坐标数控铣床与加工中心

五坐标是指在X、Y、Z三个坐标的轴的基础上增加了两个转动坐标轴（A和C）并且五个坐标一般可以联动。第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.2五坐标数控机床上加工的典型零件二、刀具及其工艺特点

第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.3刀具

数控铣床和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两大类。1、铣刀的种类和工艺特点

①面铣刀用于面积较的平面铣削和比较平坦的立体轮廓的多坐标加工.图5.5面铣刀加工图5.4圆柱铣刀加工第一节加工工艺基础德州科技职业学院②立铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.6图5.7立铣刀主要用于铣削面轮廓、槽面、台阶等。③键槽铣刀图5.8加工沟槽的铣刀角度铣刀键槽铣刀立铣刀三面刃铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院键槽铣刀主要用于铣槽面、键槽等。④锯片铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.9锯片铣刀锯片铣刀主要用于大多数材料的切槽、切断、内外槽铣削、组合铣削、缺口试验槽加工、齿轮毛坯粗齿加工。⑤成型铣刀第一节加工工艺基础德州科技职业学院图5.10成型铣刀成型铣刀主要用为特定工件或者加工内容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或台。2.孔孔加加工工刀刀具具的的类类型型①数数控控钻钻头头第一一节节加加工工工工艺艺基基础础德州州科科技技职职业业学学院院图5.11图5.12②数数控控绞绞刀刀第一一节节加加工工工工艺艺基基础础德州州科科技技职职业业学学院院图5.13数控控绞绞刀刀直柄柄机机用用铰铰刀刀锥柄柄机机用用铰铰刀刀手用用铰铰刀刀可调调节节手手用用铰铰刀刀套式式机机用用铰铰刀刀直柄柄莫莫氏氏圆圆锥锥铰铰刀刀手用用1：：50硬质质合合金金锥锥柄柄机机用用铰铰刀刀铰刀刀可可以以加加工工圆圆柱柱形形孔孔，，锥锥度度铰铰刀刀可可以以加加工工锥锥度度孔孔。。③镗镗刀刀第一一节节加加工工工工艺艺基基础础德州州科科技技职职业业学学院院图5.14镗刀刀图5.15精精镗刀刀镗刀刀适适合合于于各各类类型型孔孔的的加加工工④丝丝锥锥第一一节节加加工工工工艺艺基基础础德州州科科技技职职业业学学院院图5.16丝锥锥丝锥锥适适用用于于高高效效率率螺螺纹纹丝丝孔孔的的加加工工⑤扩扩(锪锪)孔孔钻钻第一一节节加加工工工工艺艺基基础础德州州科科技技职职业业学学院院图5.17扩孔孔钻钻扩孔孔钻钻主主要要是是在在原原有有孔孔的的基基础础上上扩扩大大孔孔的的直直径径，，为为下下一一步步孔孔的的加加工工奠奠定定基基础础。。锪孔孔钻钻在在加加工工沉沉头头孔孔上上应应用用比比较较广广泛泛。。⑥复复合合孔孔加加工工数数控控刀刀具具第一一节节加加工工工工艺艺基基础础德州州科科技技职职业业学学院院图5.18复复合合刀刀具具集合合了了钻钻头头、、铰铰刀刀、、扩扩（（锪锪））孔孔刀刀及及挤挤压压刀刀具具的的新新结结构构、、新新技技术术。。3.铣铣刀刀用用具具的的选选用用特特点点①刀刀片片断断屑屑槽槽形形的的选选择择第一一节节加加工工工工艺艺基基础础德州州科科技技职职业业学学院院②刀刀具具齿齿数数的的选选择择③铣刀刀直径径的选选择④主偏偏角的的选择择刀具具4.刀刀柄的的种类类和选选用它适用用于莫莫氏锥锥度刀刀杆的的钻头头、铣铣刀等等。（1））莫氏氏锥度度刀柄柄第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院图5.21莫式式锥度度刀柄柄刀柄的的种类类（2））侧固固式刀刀柄它采用用侧向向夹紧紧，适适用于于切削削力大大的加加工，，但一一种尺尺寸的的刀具具需对对应配配备一一种刀刀柄，，规格格较多多。第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院图5.22侧侧固式式刀柄柄（3））ER弹簧簧夹头头刀柄柄它采用用ER型卡卡簧，，夹紧紧力不不大，，适用用于夹夹持直直径在在16mm以下下的铣铣刀。。第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院图5.23ER卡卡簧（4））钻夹夹头式式刀柄柄它有整整体式式和分分离式式两种种，用用于装装夹直直径在在13mm以下的的中心心钻、、直柄柄麻花花钻等等。第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院图5.24钻夹夹头式式刀柄柄5.刀刀具的的管理理①一种种工件件采用用一组组刀具具②部分分刀具具更换换及部部分刀刀具作作用③数种种工件件使用用同一一组刀刀具④所有有刀具具为一一组机机床所所共用用刀具的的有关关信息息是整整个加加工过过程信信息的的重要要组成成部分分，为为了实实现高高效的的加工工生产产，必必须对对刀具具进行行管理理。第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院三、加加工工工艺分分析二维轮轮廓加加工第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院铣削外外圆走走刀路路线刀具的的选择择走刀路路线的的选择择三、加加工工工艺分分析第一节节加加工工工艺基基础型腔区区域的的加工工轮廓的的加工工2.二二维型型腔加加工图5.26腔腔形零零件示示意图图图5.25腔腔形铣铣削3.曲曲面的的加工工第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院图5.27三坐坐标联联动加加工图5.28三坐坐标行行切加加工曲曲面曲面加加工在在飞机机、模模具等等制造造行业业应用用普遍遍，可可以在在三坐坐标、、四坐坐标或或五坐坐标数数控机机床上上完成成。4.孔孔和内内螺纹纹的加加工第一节节加加工工工艺基基础德州科科技职职业学学院图5.29钻钻削图5.30铰铰削孔的加加工方方法很很多，，有钻钻削、、扩削削、铰铰削、、铣削削和镗镗削等等。第二节节数数控控铣床床和加加工中中心编编程一、G功功能二、M功功能三、F、、S、、T功功能四、编编程程应注注意的的几个个问题题五、基基本本程序序指令令德州科科技职职业学学院一、G功功能德州科科技职职业学学院1.G功能能是命命令机机械准准备以以何种种方式式切削削加工工和和移动动。第二节节数数控控铣床床和加加工中中心编编程2.G功能能二、M功功能德州科科技职职业学学院第二节节数数控控铣床床和加加工中中心编编程1.M功功能与与数控控车床床基本本相同同2.M功功能三、F、、S、、T功功能（1））进给给功能能字F进给功功能字字的地地址符符是F，又又称为为F功功能或或F指指令，，用于于指定定切削削的进进给速速度。。一般般只用用每分分钟进进给。。它为为续效效代码码。第二节节数数控控铣床床和加加工中中心编编程德州科科技职职业学学院（2））主轴轴转速速功能能字S主轴转转速功功能字字的地地址符符是S，又又称为为S功功能或或S指指令，，用于于指定定主轴轴转速速。单单位为为r/min。。（3））刀具具功能能字T刀具功功能字字的地地址符符是T，又又称为为T功功能或或T指指令，，用于于指定定加工工时所所用刀刀具的的编号号。四、编编程程应注注意的的几个个问题题1.数数控装装置初初始状状态的的设定定2.工工件坐坐标系系的设设定3.安安全高高度的的确定定4.进进刀/退刀刀方式式的确确定第二节节数数控控铣床床和加加工中中心编编程德州科科技职职业学学院设置加加工坐坐标系系指令令G92该指令令将加加工原原点设设定在在相对对于刀刀具起起始点点的某某一空空间点点上。。如图所所示，，坐标标系设设置命命令为为：G92X20Y10Z10其确立的加工工原点在距离离刀具起始点点X=-20，Y=-10，Z=-10的位置置上。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院编程格式：G92X～Y～Z～选择机床坐标标系指令G53编程格式：G53G90X～Y～Z～～G53指令使使刀具快速定定位到机床坐坐标系中的指指定位置上，，式中X、Y、Z后的值值为机床坐标标系中的坐标标值，其尺寸寸均为负值。。执行G53G90X-100Y-100Z-20后刀具在机床床坐标系中的的位置如图所所示。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院加工坐标系选选择指令(G54--G59)编程格式：G54G90G00(G01)X～Y～Z～～(F～)该指令执行后后，所有坐标标值指定的坐坐标尺寸都是是选定的工件件加工坐标系系中的位置。。该工件加工工坐标系是通通过CRT/MDI方式式设置的。例图中，用CRT/MDI在参数数设置方式下下设置了两个个加工坐标系系：

G54：X-50Y-50Z-10

G55：：X-100Y-100Z-20第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院五、基本程程序指令1.快速移动动G00编程格式：G00X～～Y～Z～式中X、Y、、Z的值是快快速点定位的的终点坐标值值例：从A点到到B点快速移移动的程序段段为：G90G00X20Y30第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院直线插补指令令用于产生按按指定进给速速度F实现的的空间直线运运动。程序格式：G01X～～Y～Z～F～其中：X、Y、Z的值是是直线插补的的终点坐标值值。2.直线插补补指令G01或G1例：实现图1.24中从从A点到B点点的直线插补补运动,其程程序段为：绝对方式编程程：G90G01X10Y10F100增量方式编程程：G91G01X-10Y-20F100第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院3.圆弧插补补指令G02\G03程序格式：G02Z～～Y～J～K～(R～)F～G03Z～～Y～J～K～(R～)F～G02为按指指定进给速度度的顺时针圆圆弧插补。G03为按指指定进给速度度的逆时针圆圆弧插补。其中：X、Y、Z的的值是指圆弧弧插补的终点点坐标值；I、J、K是是指圆弧起点点到圆心的增增量坐标，与与G90,G91无关；；R为指定圆弧弧半径，当圆圆弧的圆心角角≤180o时，R值为正正，当圆弧的圆心心角＞1800时，R值为负负。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院六、程序暂停停指令G04程序在执行到到某一段后，，需要暂停一一段时间，进进行某些人为为的调整，这这时用G04指令使程序序暂停，暂停停时间一到，，继续执行下下一段程序。。G04的程程序段里不能能有其他指令令。暂停时间间的长短可以以通过地址X(U)或P来指定。其中P后面的的数字为整数数，单位是ms；X(U)后面面的数字为带带小数点的数数，单位为s。指令格式：G04P__或或G04X(U)__第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院七、刀具半径径补偿指令G40、G41、G42编程格式：G01(G00)G41D__α__β__；左刀补，沿加加工方向看刀刀具在左边G01(G00)G42D__α__β__；右刀补，沿加加工方向看刀刀具在右边G01(G00)G40α__β__；其中：D—偏偏置值寄存器器选用指令，，一般在数控控系统中有多多个这样的寄寄存器，如D00～D99。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院八、返回参考考点校验功能能G27程序中的这项项功能，用于于检查机床是是否能准确返返回参考点指令格式：G27X__Y__当执行G27指令后，返返回各轴参考考点指示灯分分别点亮。当当使用刀具补补偿功能时，，指示灯是不不亮的，所以以在取消刀具具补偿功能后后，才能使用用G27指令令。当返回参参考点校验功功能程序段完完成，需要使使机械系统停停止，必须在在下一个程序序段后增加M00或M01等辅助功功能或在单程程序段情况下下运行。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院九、自动返回回参考点G28指令格式：G28X__Y__或G28Z__X__或G28Y__Z__其中X、Y、、Z为中间点点位置坐标，，指令执行后后，所有的受受控轴都将快快速定位到中中间点,然后后再从中间点点到参考点。。G28指令一一般用于自动动换刀，所以以使用G28指令时，应应取消刀具的的补偿功能。。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院十、从参考点点返回指令G29从参考点自动动返回(G29)从从参考点自动动返回指令G29的形式式为：G29X__Y__或G29Z__X__或G29Y__Z__这条指令一般般紧跟在G28指令后使使用，指令中中的X、Y、、Z坐标值是是执行完G29后，刀具具应到达的坐坐标点。它的的动作顺序是是从参考点快快速到达G28指令的中中间点，再从从中间点移动动到G29指指令的点定位位，其动作与与G00动作作相同。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院十一、第二参参考点返回指指令G30指令格式：G30X__Y__Z___G30为第二二参考点返回回，该功能与与G28指令令相似。不同同之处是刀具具自动返回第第二参考点，，而第二参考考点的位置是是由参数来设设定的，G30指令必须须在执行返回回第一参考点点后才有效。。如G30指指令后面直接接跟G29指指令，则刀具具将经由G30指定的(坐标值为x、y、z)的中间点移移到G29指指令的返回点点定位，类似似于G28后后跟G29指指令。通常G30指令用用于自动换刀刀位置与参考考点不同的场场合，而且在在使用G30前，同G28一样应先先取消刀具补补偿。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院十二、固定循循环功能1.数控铣床床和加工中心心常用的固定定循环指令能能完成的工作作有：钻孔、、攻螺纹和镗镗孔等。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院2.固定循环环指令格式编编程格式G90/G91G98/G99G73～～G89X-Y-Z-R-Q-P-F-K-式中：G90/G91--绝对坐坐标编程或增增量坐标编程程；G98-返回回起始点；G99-返回R平面面。G73-G89-孔加工工方式，如钻钻孔加工、高高速深孔钻加加工、镗孔加加工等；X、Y-孔的位置坐坐标；Z-孔底坐标标；R-安全面（（R面）的坐坐标。增量方方式时，为起起始点到R面面的增量距离离；在绝对方方式时，为R面的绝对坐坐标；Q--每次次切削深度；；P--孔底底的暂停时间间；F--切削削进给速度；；K--规定定重复加工次次数。固固定循环由由G80或或01组G代代码撤消。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院3.固定循环环指令（1）高速深深孔钻循环指指令G73X～Y～Z～R～～Q～F～图所示为高速速深孔钻加工工的工作过程程。其中Q为增量值，指指定每次切削削深度。d为排屑退刀量量，由系统参参数设定。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院（2）左旋螺纹加工工循环指令G74编程格式：G74X～～Y～Z～R～F～G74指令用于切削削左旋螺纹孔孔。主轴反转转进刀，正转转退刀。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院（3）精镗循循环指令G76编程格式：G76X～Y～Z～～R～Q～P～F～；；G76指令用用于精镗孔加加工。镗削至至孔底时，主主轴停止在定定向位置上，，即准停，再再使刀尖偏移移离开加工表表面，然后再再退刀。这样样可以高精度度、高效率地地完成孔加工工而不损伤工工件已加工表表面。程程序格式中，，Q表示刀尖尖的偏移量，，一般为正数数，移动方向向由机床参数数设定。第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院（4）钻孔循循环G81编程格式：G81X～Y～Z～～R～F～；；第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院本指令是一般般孔钻削加工工的固定循环环指令，右图图是起动作过过程。(5)深孔孔钻孔循环G82编程格式：G82X～～Y～Z～R～P～F～；第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院与G81动作作轨迹一样，，只是在孔底底步增加了““暂停”时间间，因此可以以得到准确的的孔深尺寸。。（6）深孔啄啄钻循环G83编程格式：G83X～Y～Z～～R～Q～F～；第二节数数控铣床和加加工中心编程程德州科技职业业学院本指令适合于于加工较深的的孔，与G73不同的是是每次刀具间间歇进给后退退至R点，可可以把切屑带带出孔外，避避免切屑将钻钻槽塞满而增增加钻削阻力力及切削液无无法到达切削削区。右图为为G73动作作，作为参考考理解G83。（7）攻左旋螺纹循环环指令G84向下切削时主主轴正转，孔孔底动作是变变正转为反转转，再退出。。F表示导程程，在G84切削螺纹期期间速率修正正无效，移动动将不会中途途停顿，直到到循环结束。。第二节数数控铣床和加加工中心编程程G84X～～Y～Z～R～F～；；德州科技职业业学院（8）绞孔循循环指令G85孔加工与G81类似，但但返回行程中中，从Z到到R段为切切削进给，以以保证孔壁光光滑。第二节