数控铣床编程与操作

数控铣床编程与操作5.1数控铣床简介 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。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）铣头部分：由有级变速箱和铣头两个部件组成。铣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，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，可实现手动进给。（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。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。 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。 数控铣床（XK5025）的主要技术规格工作台行程（ X×Y×Z）：680×350×400mm 。工作台允许最大承载 250kg。主轴转速围：65~4750r/min 。进给速度：0~0.35m/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 。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。设定数控铣床的工件坐标系工件坐标系是编程时使用的坐标系， 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。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。各坐标轴的方向为：ZXY对运动方向的规定是：铣床某一部件运动的向，是增大工件和刀具之间距离的方向。绝对坐标与增量坐标G90表示绝对坐标， G91表示相对坐标。一般编程方法快速定位G00XYZ 快速定位到指定点。（比数控车床多一个轴） 。直线插补G01XYZ F XYZ 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)。平面选择G17指令表示 XY平面，G18指令表示 XZ平面，G19指令表示 YZ平面。平面选择指令与圆弧插补有关。4.圆弧插补G02（03）XYIJF该指令用于XY平面的圆弧插补。XY为圆弧终点坐标，IJ为圆心相对于起点的坐标，F为进给速度。G02（03）XZIKF该指令用于XZ平面的圆弧插补。G02（03）YZJKF该指令用于YZ平面的圆弧插补。循环数控铣床的循环指令主要有 G73、G74、G76G80~G89 ，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。 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： （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。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 为子程序结束指令。子程序调用格式为 M98P××××××× ，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。 同编程有关的操作方法（以 FANUC系统为例）程序的调用(１)选择编辑方式，按 PRGRM 键。(２)键入地址 O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。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。输入程序段，换行。修改已输入程序，光标用CURSOR键移至欲修改处，输入新容，按ALTER键即可。程序结束后，用RESET键复位，检查后即可运行。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。删除已输入的程序语句，用DELET键。删除未输入的程序语句，用CAN。程序的运行正常运转，按“循环启动”键，铣床自动运转。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。按“单段”键，机车处于单段运行状态，每按一下“循环启动”按纽，只执行一段程序段。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。按“选择停”键，执行含有M01的程序段后，自动运转停止。按“急停”键，机车移动会瞬间停止。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0~150% 的倍率修调。程序的传输数控铣床与微机可通过RS232接口进行传输。(2)传输前数控铣床必须先作好准备。 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”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，铣刀直径 10mm,一次下刀 8mm。R100585070 18图5-1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。选择刀具,对刀，确定工件原点根据加工要求需选用 1把键槽铣刀，直径10mm, 刀补在面板上输入。 用随机对刀法确定工件原点。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N10G92X0Y0Z40 确定工件原点，此时工件原点在刀位点下方 40mm处N20M03S1000 主轴正转N30G00X-50Y-50 快移至刀补起点N40G42G01X-25Y0D01F150 建立右刀补并至起刀点N50G01Z-8 下刀N60Y15 开始加工轮廓N70G02X-15Y25R10N80G01X15N90G02X25Y15R10N100G01Y-15N110G02X15Y-25R10N120G01X-15N130G02X-25Y-15R10N140G01Y0 轮廓加工结束，定位至外轮廓加工过渡圆起点N150G02X-10Y0R7.5 走外轮廓加工过渡圆，使外轮廓进刀时圆滑过渡N160G03I10 加工外轮廓N170G02X-25Y0R7.5 走外轮廓加工过渡圆，使外轮廓退刀时圆滑过渡N180G01Z20抬刀N190G40G00X0Y0D01取消刀补并回工件原点N200M30程序结束数控铣床编程实例 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 2mm工艺路线、刀具,对刀方法及切削用量与编程实例1相似。编制加工程序（1）主程序O01N10G92X0Y0Z40确定工件原点，此时工件原点在刀位点下方40mm处N20M03S1000主轴正转N30G00X-50Y-50快移至刀补起点N40G42G01X-25Y0D01F150建立右刀补并至起刀点N50G01Z-2第一次下刀N60M98P02调用子程序O02开始第一层型腔加工N70G01z-4第二次下刀N80M98P02调用子程序O02开始第二层型腔加工N90G01z-6第三次下刀N100M98P02调用子程序O02开始第三层型腔加工N110G01z-8第四次下刀N120M98P02调用子程序O02开始第四层型腔加工N130G01Z-10第五次下刀N140M98P02调用子程序O02开始第五层型腔加工N150G01z-12第六次下刀N160M98P02调用子程序O02开始第六层型腔加工N170G00Z40抬刀N180G40G00X0Y0D01取消刀补并回工件原点N190M30程序结束（2）子程序O02N10G01Y15开始加工轮廓N20G02X-15Y25R10N30G01X15N40G02X25Y15R10N50G01Y-15N60G02X15Y-25R10N70G01X-15N80G02X-25Y-15R10N90G01Y0开始加工外轮廓N100G02X-10Y0R7.5N110G03I10N120G02X-25Y0R7.5N130M99 回主程序数控铣床编程实例 3用立铣刀铣一个 200×200的平面，深度 3mm，要求使用子程序，铣刀直径 12mm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。编制加工程序（1）主程序 O01N10G92X0Y0Z40 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。N20M03S1000 主轴正转N30G01Z-3F150 下刀N40M98P1002 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）N50G01Z40 抬刀N60G0X0Y0 回工件原点N70M30 程序结束（2）子程序 O02N10G01Y-210 子程序开始N20G91G01X10N30G90G01Y0N40G91G01X10N50G90N60M99 回主程序，注意相对编程与绝对编程的转换。数控铣床编程实例 4零件如图5-2所示，Z向程序原点位于上表面。刀具选用直径16立铣刀。安全面高度20mm。图5-2加工程序为：N010G92X0Y0Z20建立工件坐标系N020G0G90X-10.54Y8.124M03S800N030Z2.54N040G1Z-5F250.M08N050X-3.2Y.784N060X6.328Y-8.744N070G0X8.124Y-10.54N080Z2.54N090Z13.08N100X95.329N110Z5.54N120Z2.54N130G1Z0.0N140X96.61Y-3.2N150G3X96.8Y-1.I-12.61J2.2N160G1Y4.2N170X102.N180G3X103.2Y4.256I0.0J12.8N190G1X104.54Y23.402N200G3X102.Y18.5I3.46J-4.902N210G1Y17.N220X94.N230G3X84.Y7.I0.0J-10.N240G1Y-1.N250X16.686N260X-2.Y17.686N270Y77.N280G2X24.Y103.I26.J0.0N290G1X45.212N300X47.48Y101.N310G3X84.52I18.52J21.N320G1X86.788Y103.N330X102.N340Y17.N350X100.5N360G3X95.598Y14.46I0.0J-6.N370G00Z20 退回安全面高度N380M05N390X0Y0N400M30N410M30数控铣床编程实例 5零件如图5-3所示，Z向程序原点位于上表面。刀具选用直径6、18、22立铣刀。安全面高度20mm。图5-3加工程序为：N010G92X0Y0Z20N020M06T01 换直径18铣刀N030G0G90X71.129Y1.286M03S800N040G43H01Z5. 1号刀，长度补偿N050Z2.54N060G1Z0.0F250.M08N070G41X69.895Y3.46H011号刀，左偏刀具补偿N080G3X64.5Y6.I-5.395J-4.46切入N090G1X62.N100X45.N110G2X35.Y16.I0.0J10.R10圆弧N120G1Y20.N130G3X25.Y30.I-10.J0.0R10圆弧N140G1X11.N150X6.Y40.N160Y60.N170X11.Y70.N180X25.N190G3X35.Y80.I0.0J10.R10圆弧N200G1Y84.N210G2X45.Y94.I10.J0.0R10圆弧N220G1X79.N230G2X94.Y79.I0.0J-15.R15圆弧N240G1Y21.N250G2X79.Y6.I-15.J0.0R10圆弧N260G1X59.5N270G3X54.105Y3.46I0.0J-7.N280G40G1X52.871Y1.286N290G0Z5.M05N300Z20N310M06T02换直径22铣刀N320X77.286Y52.371M03N330G43H02Z5.2号刀，长度补偿N340Z2.54N350G1Z0.0F250.N360G41X79.46Y53.605H022号刀，左偏刀具补偿N370G3X82.Y59.I-4.46J5.395S600N380G1Y61.5N390Y73.N400G3X70.Y85.I-12.J0.0R12圆弧N410G1X54.N420G3X42.Y73.I0.0J-12.R12圆弧