数控机床编程与操作 第4版 数铣 课件 2 数控铣床编程与操作

数控铣床编程与操作难点重点1、零点偏置设定工件坐标系的意义2、铣削用量的选择1、数控铣床编程应注意的工艺问题2、模态代码与非模态代码的概念及特点3、快速定位G00防止撞刀的措施数控铣削编程基础——基础知识

编程指令G54、G00、G01数铣编程应注意的工艺问题PART011、安全高度的确定2、进刀/退刀方式的确定3、刀具半径的确定4、切削用量的选择对于铣削加工，起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面有一个安全高度（5-10mm），保证刀具在停止状态时，不与加工零件和夹具发生碰撞。在安全高度位置时刀具中心（或刀尖）所在的平面也称为安全平面。一、安全高度的确定O1G54G17G90G00Z50M3S800X50Y50Z5;安全高度G1Z-3F80……铣削加工，刀具切入工件的方式不仅影响加工质量，同时直接关系到加工的安全。对于二维轮廓加工，一般要求从侧向或沿切线方向进刀，尽量避免垂直进刀；退刀方式也应从侧向或切线退刀。零件加工通常沿刀具与工件接触点的切线方向切入和切出。刀具从安全高度下降到切削高度时，应离开工件毛坯边缘一个距离，不能直接贴着加工零件理论轮廓直接下刀，以免发生危险。下刀运动过程最好不用快速运动G00，而用直线插补运动G01。对于型腔的粗铣加工，一般应先钻一个工艺孔至型腔底面（留一定精加工余量），并扩孔，以便所使用的立铣刀能从工艺孔进刀进行型腔加工。二、进退刀方式的确定

对于铣削加工，精加工刀具半径选择的主要依据是零件加工轮廓和加工轮廓凹处的最小曲率半径或圆弧半径，刀具半径应小于该最小曲率半径值。

另外，还要考虑刀具尺寸与零件尺寸的协调问题，即不要用很大的刀具加工一个很小的零件。三、刀具半径的确定问题：若用一把刀具铣削内外轮廓，选多大的刀？

1.选择切削用量的原则铣削用量是铣削吃刀量、进给速度和切削速度的总称。合理选择切削用量，不但提高切削效率，还提高零件的表面质量。影响切削用量的因素有：机床的刚度、刀具的材质、工件的材料和切削液等。从提高生产率考虑，应该在保证刀具耐用度的前提下，使吃刀量、进给速度、切削速度三者的乘积(即材料的去除率)最大。切削用量三要素中，任一要素的增加都会使刀具的耐用度下降。但是影响的大小是不同的，影响最大的是切削速度，其次是进给速度，最小的是吃刀量。

切削用量的选择应使生产率高且对刀具耐用度下降影响最小，选择铣削用量的原则是：首先选择尽可能大的背吃刀量ap(端铣)或侧吃刀量ae(圆周铣)，其次是确定进给速度，最后根据刀具耐用度确定切削速度。四、铣削用量的选择

2.切削用量的选定

（1）背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（周铣）铣削加工分为粗铣、半精铣和精铣。在机床动力足够(经机床动力校核确定)和工艺系统刚度许可的条件下，应选取尽可能大的吃刀量(端铣的背吃刀量ap或圆周铣的侧吃刀量ae)。一般情况下，在留出精铣和半精铣的余量0.5～2mm后，其余的余量可作为粗铣吃刀量，尽量一次切除。半精铣吃刀量可选为0.5～1.5mm，精铣吃刀量可选为0.2～0.5mm。四、铣削用量的选择

2.切削用量的选定

（2）进给速度Vf粗加工时，每齿进给量fZ的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料和铣刀类型。工件材料强度和硬度越高，选取的fZ越小，反之则越大；同一类型的铣刀，采用硬质合金材料铣刀的每齿进给量fZ应大于高速钢铣刀；而对于面铣刀、圆柱铣刀、立铣刀，由于刀齿强度不同，其每齿进给量fZ值的选取，按面铣刀→圆柱铣刀→立铣刀的排列顺序依次递减。进给速度Vf与每齿进给量fZ有关工件材料每齿进给量fZ

/(mm/r.z)粗

铣精

铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.10～0.150.10～0.250.02～0.050.10～0.15铸铁0.12～0.200.15～0.30精加工时，每齿进给量fZ的选取要考虑工件表面粗糙度的要求，表面粗糙度值越小，每齿进给量fZ越小。四、铣削用量的选择

2.切削用量的选定

（3）切削速度四、铣削用量的选择切削速度选定的原则是：切削速度值的大小应该与刀具耐用度T、背吃刀量ap、侧吃力量ae、每齿进给量fZ、刀具齿数Z成反比，与铣刀直径成正比，此外切削速度还与工件材料、刀具材料、铣刀材料、加工条件等因素有关。主轴转速n(r/min)与铣削速度Vc(m/min)及铣刀直径d(mm)的关系为：工件材料铣削速度vc/(m/min)工件材料铣削速度vc/(m/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀20钢45钢40CrHT15020～4520～4515～2514～22150～25080～22060～9070～100黄铜铝合金不锈钢30～60112～30016～25120～200400～60050～100数控铣床编程基础知识PART021、FANUC0i系统指令代码简介2、辅助功能M代码

1.准备功能（G代码）之模态与非模态

模态代码（续效）：表示该功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G功能注销。

非模态代码只在有该代码的程序段中有效。典型指令G04

模态G代码组中包含一个默认(表中带有▲记号)G功能，通电时将被初始化为该功能。

2.常用指令代码G指令组别功能G17▲G18G1902选择XY平面选择ZX平面选择YZ平面G20G21▲06英制输入米制输入G94▲G9505每分钟进给(mm/min)每转进给(mm/r)G96G97▲13恒线速度(m/min)每分钟转速(r/min)切削速度与主轴转速、进给速度与进给量转化的计算公式：一、FANUC0i系统指令代码简介二、辅助功能（M代码）

编程时每个程序段只能执行一个M代码。1.程序暂停M00方便操作者进行手工操作，例如数控铣床的手动换刀等。暂停指令G04（延时）典型的非模态代码

格式：G04X_或G04P_如X2.0和P2000都表示暂停2s2.选择停止M01必须使操作面板“选择停止”按钮有效；否则，不执行该功能。用于随时停止机床运动进行某些操作，例如中途测量工件尺寸、精度等操作。3.程序结束M024.程序结束并返回到零件程序头M305.主轴控制指令M03、M04、M05

主轴正反转的判断方法是：沿着主轴输出端看过去，主轴顺时针旋转为正转，用M03；逆时针旋转为反转，用M04。数控铣床编程基本指令PART031、与坐标、坐标系有关的功能指令2、与插补有关的功能指令3、平面加工举例一、与坐标、坐标系有关的功能指令

1.工件坐标系零点偏移及取消指令G54-G59、G53（1）格式：

G54/G55/G56/G57/G58/G59；程序中设定工件坐标系零点偏移。G53；程序中取消工件坐标系设定，即选择机床坐标系。（2）说明：工件坐标系原点通常通过零点偏置的方法来进行设定，其设定过程为：找出装夹后工件坐标系的原点在机床坐标系中的绝对坐标值(图中的-a、-b和-c值)，将这些值通过机床面板操作输入机床偏置存储器参数(这种参数有G54～G59共计6个)中，从而将机床坐标系原点偏置至工件坐标系原点。（3）实质：在编程与加工之前让数控系统知道工件坐标系在机床坐标系中的具体位置。通过这种方法设定的工件坐标系，只要不对其进行修改、删除操作，该工件坐标系将永久保存，即使机床关机，其坐标系也将保留。一、与坐标、坐标系有关的功能指令

2.工件坐标系设定指令G92（1）格式：

G92X_Y_Z_；（2）说明：其中X、Y、Z为刀具当前位置相对于新设定的工件坐标系的新坐标值。通过G92设定的工件坐标系位置，实际上由刀具的当前位置及G92指令后的坐标值反推得出。采用G92设定的工件坐标系，不具有记忆功能，当机床关机后，设定的坐标系即消失。因此，新的系统大多不采用G92指令来设定工件坐标系。

3.绝对坐标与相对坐标编程指令G90、G91（1）格式：

G90▲

；G91；（2）说明：G90为绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的。G91为增量值编程，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值。一、与坐标、坐标系有关的功能指令

4.坐标平面选择指令G17、G18、G19G17▲XY平面G18ZX平面G19YZ平面注意坐标平面书写时第一、第二坐标轴的顺序！G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。立式数控铣床大都在XY平面内加工。ZX

1.快速定位G00

（1）指令格式：G00X_Y_Z_；X、Y、Z为刀具运动终点在工件坐标系中的坐标；（2）应用

主要用于刀具快速接近或快速离开工件。（3）说明1)G00指令中的快移速度，由机床参数“快移进给速度”对各轴分别设定，不能用F规定。但快移速度可由面板上的快速修调按钮修正。2)G00为模态功能，可由G01、G02、G03或G32功能注销。3)在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。快速定位的目标点不能选在零件上，一般要离开零件表面5-10mm（安全高度）。4)通常G00指令完成快进或快退的编程方法是：将Z轴与X、Y轴放在两段程序中，尽量避免三个坐标轴联动。二、与插补有关的功能指令

2．线性进给G01(1)格式：G01X_Y_Z_F_；(2)含义：X、Y、Z为刀具目标点坐标。当使用增量方式时，X、Y、Z为目标点相对于起始点的增量坐标，不运动的坐标可以不写。F：合成进给速度（mm/min），受进给倍率的控制，实际进给速度=F×进给倍率。(3)说明：1)G01指令刀具以坐标联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置沿直线移动到程序段指令的终点。2)G01是模态代码，可由G00、G02、G03或G32功能注销。二、与插补有关的功能指令(2)说明：X_Y_为倒角处两直线轮廓交点坐标;C_为等腰三角形边长。G01指令的特殊用法——倒角和倒圆二、与插补有关的功能指令3.轮廓倒角(1)格式：G01X_Y_，C_F_；二、与插补有关的功能指令(2)说明：X_Y_为倒圆处两直线轮廓交点坐标;R_为圆角半径。4.轮廓倒圆(1)直线间圆角格式：G01X_Y_，R_F_；其他形式的轮廓倒圆角见图。

【例3-1】在立式数控铣床上，按图示的走刀路线铣削工件上表面，已知主轴转速为600r/min，进给量为200mm/min。试编制加工程序。三、平面加工举例O0001G54G90G