数控机床手工编程与机床操作.docx
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数控机床手工编程与机床操作
数控机床手工编程与机床操作
(铣/加工中心编程)
教案
友嘉机电学院
第3章数控铣/加工中心编程与操作
项目一平面沟槽类零件加工
『项目知识』基本指令(G00、G01、G02、G03)的应用
『技能目标』掌握平面及平面内沟槽的加工方法
任务一任务分析
如图3-1所示,为平面沟槽类零件,工件材料45#钢,分析得知该类零件沟槽侧面与其上表面的垂直度一般要求较高,故先要铣削该零件的上表面。
完成之后,按照沟槽宽度选择Φ3键槽刀进行铣削沟槽。
因此,将该零件分为两部分内容加工:
(一)铣平面
(二)铣沟槽
图3-1平面沟槽零件图
任务二指令讲解
快速定位(G00)
1.格式
G00XYZ.
这个命令把刀具从当前位置移动到命令指定的位置(在绝对坐标方式下),或者移动到某个距离处(在增量坐标方式下)。
2.功能:
快速定位。
用于将刀具以快速进给的速度定位至目标点上。
3.注意事项
①G00只能用于快速定位,不能用于切削。
②使用G00指令时,刀具的实际运动路线并不一定是直线,而是一条折线,所以在使用时要注意刀具与工件发生干涉。
③使用G00指令时,刀具的移动速率由机床的控制面板上的快速进给倍率来调节。
4.举例
N10G00X-100Y-100Z65
直线切削进给(G01)
1.格式
G01XYZF.
这个命令将刀具以直线形式,按F代码指定的速率,从它的当前位置移动到程序要求的位置。
F的速率是程序中指定轴速率的复合速率。
2.功能
指令刀具以联动的方式,按F规定的合成进给速度,从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点。
3.举例
G01G90X-50.F100;或
G01G91X30.F100;
G01G90X-50.Y30.F100;或
G01G91X30.Y15.Z0F100;
G01G90X-50.Y30.Z15.F100;
圆弧切削进给(G02、G03)
1.格式
2.功能
按指定进给速度的圆弧运动。
3.注意事项
①当圆弧圆心角小于180°时,R为正值;
②当圆弧圆心角大于180°时,R为负值;
③整圆编程时不可以使用R,只能用I、J、K;
④F为编程的两个轴的合成进给速度。
圆弧的顺/逆方向的判定方法:
2个右手定那么:
①先用笛卡尔右手定那么(大拇指、食指、中指分别指向X、Y、Z轴正方向)建立机床坐标系,判断不在圆弧平面的第三轴的正方向。
②再用右手安培定那么判断圆弧的顺/逆方向:
伸出右手,大拇指指向不在圆弧平面第三轴的负方向,四个手指做环绕,若与四指环绕方向一致的为顺圆插补G02,反之为逆圆插补G03。
4.举例
圆弧起点的X坐标值------------30.
圆弧中心的X坐标值------------10.
因此,“I”就是-20.(10-30=-20)
圆弧起点的Y坐标值------------10.
圆弧中心的Y坐标值------------5.
因此,“J”就是-5.(5–10=-5)
结果,这个情况下圆弧编程指令如下所列:
G17G03G90X5.Y25.I-20.J-5.;或者,
G17G03G91X-25.Y15.I-20.J-5.;
或圆弧半径编程指令:
G17G03G90X5.Y25.R20.616.;或者,
G17G03G91X-25.Y15.R20.616;
任务三程序编制
一、铣平面
编程原点确定在该零件上表面中心处,工件材料45#钢,各切削参数选用如下:
选用Φ20平刀;主轴转速S=1500r/min;进给率F=300mm/min;切削深度Z=0.8mm。
走刀路线如图3-2所示。
图3-2铣平面走刀路线
参考程序
O0001;(程序名)
N10G90G21G17G40G49G80(程序初始化,可以省略,加上安全些)
N20G54;(建立工件坐标系)
N30T01M06;(调用1号刀,铣床可以省略)
N40M03S1500;(主轴正转,转速S为1500r/min)
N50G00X40Y-25;(刀具从某个位置瞄准下刀点,准备下刀)
N60Z10;(快速下刀)
N70G01Z-0.8F100;(切削进给下刀,铣面深度为0.8mm)
N80X-25F300;(沿X轴切至-25位置,进给量F=300mm/min)
N90Y-10;(沿Y轴切至-10位置)
N100X25;(沿X轴切至25位置)
N110Y5;(沿Y轴切至5位置)
N120X-25;(沿X轴切至-25位置)
N130Y30;(沿Y轴切至30位置)
N140X40;(沿X轴切至40位置)
N150G00Z150;(快速提刀)
N160M05;(主轴停止)
N170M30;(程序结束)
二、铣沟槽
编程原点确定在该零件上表面中心处,工件材料45#钢,各切削参数选用如下:
根据沟槽宽度选用Φ3平刀;主轴转速S=2000r/min;进给率F=100mm/min;切削深度Z=2mm。
走刀路线从A→B→C→D→E→F→G→H→A,如图3-3所示。
图3-3铣沟槽走刀路线
参考程序
O0002;(程序名)
N10G90G21G17G40G49G80(程序初始化,可以省略,加上安全些)
N20G54;(建立工件坐标系)
N30T01M06;(调用1号刀,铣床可以省略)
N40M03S2000;(主轴正转,转速S为2000r/min)
N50G00X12Y17;(刀具从某个位置瞄准下刀点,准备下刀)
N60Z10;(快速下刀)
N70G01Z-2F80;(下刀切入工件,下刀进给率F=80mm/min,切深为2mm)
N80X-4;(从A→B直线切削,进给率F=80mm/min)
N90G03X-12Y9R8;(从B→C逆时针圆弧切削)
N100G01Y-13;(从C→D直线切削)
N110G03X-8Y7R4;(从D→E逆时针圆弧切削)
N120G01X12(从E→F直线切削)
N130Y-7;(从F→G直线切削)
N140G02X12Y7R-8.04;(从G→H顺时针圆弧切削)
N150G01Y17;(从H→A直线切削)
N160G00Z150;(快速提刀)
N170M05;(主轴停止)
N180M30;(程序结束)
项目二内外轮廓零件加工
『项目知识』刀具半径补偿(G40、G41、G42)的应用
『技能目标』解决零件的内、外轮廓的精确加工
任务一任务分析
如下图所示,为内、外轮廓类零件,工件材料45#钢,按照尺寸完成加工。
由图分析得:
(一)外轮廓有精度要求,需要引入刀具半径补偿功能,铣外轮廓。
(二)内轮廓也有精度要求,需要引入刀具半径补偿功能,铣内轮廓。
任务二指令讲解
刀具半径补偿(G41、G42)
1.格式
其中刀补号地址D后跟的数值是刀具号,它用来调用内存中刀具半径补偿的数值。
2.功能:
在加工运行时,控制系统将根据程序中的刀补指令自动进行相应的刀具偏置,确保刀具刃口切削出符合要求的轮廓。
3.注意事项:
①刀补建立阶段:
该段程序段只能用G00/G01指令
②刀补使用阶段:
可以用G01,G02/G03等指令加工轮廓,没有限制。
G41是在相对于刀具前进方向左侧进行补偿,称为左刀补,如图(a)所示。
G42是在相对于刀具前进方向右侧进行补偿,称为右刀补,如图(b)所示。
刀具半径补偿取消(G40)
1.格式
2.功能
取消刀具半径补偿。
3.注意事项
刀补取消阶段:
该段程序段只能用G00/G01指令。
任务三程序编制
编程原点确定在该零件上表面中心处,工件材料45#钢,各切削参数选用如下:
选用Φ10平刀;主轴转速S=800r/min;进给率F=100mm/min;切削深度Z=4mm。
走刀路线如图所示。
参考程序
O0005(程序名)
N010G54;(建立工件坐标系)
N020T01M06;(调用1号刀)
N030M03S800F100;(主轴正转,转速s为800r/min,进给量F=100mm/min)
N040G90G00X17.5Y0;(刀具从初始位置到达下刀点,准备下刀切外轮廓)
N050G00Z10;(快速下刀)
N060G01Z0;(切削进给下刀)
N070G41D01G01X10;(采用半径左补偿,切至(10,0)点)
N080G02X-10Y0Z-2R10;(顺时针切圆弧至(-10,0)点,圆弧半径r为10mm,切削深度为2mm)
N090G02X10Y0Z-4R10;(顺时针切圆弧至(10,0)点,圆弧半径r为10mm,切削深度为4mm)
N100G02X-10Y0R10;(顺时针切圆弧至(-10,0)点,圆弧半径r为10mm,切削深度为4mm)
N110G02X10Y0R10;(顺时针切圆弧至(10,0)点,圆弧半径r为10mm,切削深度为4mm,为了提高表面光洁度)
N120G01G40X17.5;(取消刀具半径补偿)
N130G42D01G01X25;(采用半径右补偿,切内轮廓,切至(25,0)点)
N140Y-15;(沿Y轴切至-15位置)
N150G02X15Y-25R10;(顺时针切圆弧至(15,-25)点,圆弧半径r为10)
N160G01X-15;(沿X轴切至-15位置)
N170G02X-25Y-15R10;(顺时针切圆弧至(-25,-15)点,圆弧半径r为10)
N180G01Y15;(沿Y轴切至15位置)
N190G02X-15Y25R10;(顺时针切圆弧至(-15,25)点,圆弧半径r为10)
N200G01X15;(沿X轴切至15位置)
N210G02X25Y15R10;(顺时针切圆弧至(25,15)点,圆弧半径r为10)
N220G01Y0;(沿Y轴切至0位置)
N230G40G01X17.5;(取消刀具半径补偿)
N240G00Z200;(快速提刀)
N250M05;(主轴停止)
N260M30;(程序结束)
项目三深腔体零件加工(M98、M99)
『项目知识』子程序调用指令(M98、M99)的应用
『技能目标』利用子程序解决深腔体零件等加工轨迹重复的零件加工
任务一任务分析
已知某内腔轮廓如下图所示,工件材料45#钢,要求对其进行粗、精加工。
编程原点确定在如图O点,各切削参数选用如下:
粗加工采用Φ20mm的立铣刀,精加工用Φ10mm的键槽铣刀。
分四层加工,精加工底面和侧面各留0.5mm的余量。
主轴转速S=1000r/min,进给量F=300mm/min。
任务二指令讲解
子程序的调用(M98)
1.格式
M98PL.
其中P为被调用的子程序号
L为该子程序被重复调用的次数
2.功能
在程序中含有某些固定顺序或重复出现的程序区段时,把这些固定顺序或重复区段的程序作为子程序单独存放,通过在主程序内书写反复调用子程序的指令,甚至在子程序中还可再去调用另外的子程序。
这种由主、子程序综合作用的程序结构使得数控系统的功能更为强大。
3.注意事项
在子程序开头,必须规定子程序号,以作为调用入口地址,且必须和主程序中的子程序调用指令中所指向的序号一致。
子程序结束(M99)
1.格式
M99
2.功能
控制执行完该子程序后返回到主程序中M98的下一个程序段。
3.注意事项
子程序结束不要用“M02”或“M30”,而要用“M99”指令。
主、子程序可写在同一个文件中,主程序结束后可接着书写子程序。
任务三程序编制
走刀路线如下图所示。
参考程序
O0001;(主程序名)
N10G54;(建立工件坐标系)
N20T01M06;(调用Φ20mm的立铣刀)
N30G90G00X0Y0Z100;(刀具从初始位置到达下刀点,准备下刀)
N40M03S1000;(主轴正转,转速s为1000r/min)
N50G00Z35;(快速下刀)
N60G01Z25F300;(切削进给下刀,铣削深度5mm,进给量F=300mm/min)
N70M98P2000;(调用子程序P2000)
N80G90G01Z20F300;(切削进给下刀,铣削深度5mm,进给量F=300mm/min)
N90M98P2000;(调用子程序P2000)
N100G90G01Z15F300;(切削进给下刀,铣削深度5mm,进给量F=300mm/min)
N110M98P2000;(调用子程序P2000)
N12090G01Z10.5F300;(切削进给下刀,铣削深度4.5mm,进给量F=300mm/min)
N130M98P2000;(调用子程序P2000)
N140G90G01Z35F500;(切削进给提刀)
N150G00Z100;(快速提刀)
N160T02M06;(调用Φ10mm的键槽铣刀)
N170M03S1600;(主轴正转,转速s为1600r/min)
N180G00Z35;(快速下刀)
N190G01Z10F300;(切削进给下刀,铣削深度0.5mm,进给量F=300mm/min)
N200G90G01X-9Y1F300;(精加工路线)
N210Y-1;……
N220X9;……
N230Y1;……
N240X-9;……
N250X-18Y9;……
N260Y-9;……
N270X18;……
N280Y9;……
N290X-18;……
N300X-27Y17;……
N310Y-17;……
N320X27;……
N330Y17;……
N340X-27;……
N350X-34Y25;……
N360G03X-35Y24I0J-1;……
N370G01Y-24;……
N380G03X-34Y-25I1J0;……
N390G01X34;……
N400G03X35Y-24I0J1;……
N410G01Y240;……
N420G03X34Y25I-1J0;……
N430G01X-34;……
N440G91G01Z5;……
N450G90G01X0Y0;(精加工结束)
N460G01Z35;(切削进给提刀)
N470G00Z100;(快速提刀)
N480M05;(主轴停止)
N490M30;(程序结束)
O2000(子程序名)
N1010G90G01X-17.5Y7.5F300;(按上图走刀路线加工)
N1020Y-7.5;……
N1030X17.5;……
N1040Y7.5;……
N1050X-17.5;……
N1060X-29.5Y19.5;……
N1070Y-19.5;……
N1080X29.5;……
N1090Y19.5;……
N1100X-29.5;……
N1110X0Y0;……
N1120M99;(子程序结束)
项目四局部类同轮廓零件加工(G50、G51、G68、G69)
『项目知识』图形比例及镜象功能指令(G50、G51)和坐标系旋转指令(G68、G69)的应用
『技能目标』掌握采用比例、镜像和旋转指令完成多个同轮廓零件的加工。
任务一任务分析
如下图所示零件,设中间φ28的圆孔与外圆φ130已经加工完成,现需要在数控机床上铣出直径φ120~φ40、深5mm的圆环槽和七个腰形通孔。
任务二指令讲解
比例编程指令(G51、G50)
1.格式
①各轴按相同比例编程
G51XYZP.
……
G50
其中XYZ为比例中心的坐标,P为比例系数
②各轴以不同比例编程
G51XYZIJK.
……
G50
其中XYZ为比例中心的坐标,IJK为对应于X、Y、Z轴的比例
系数。
2.功能:
使用G50、G51指令可使原编程尺寸按指定比例缩小或放大;也可让图形按指定规律产生镜像变换。
坐标系旋转指令(G68、G69)
1.格式
G68XYR.
……
G69
其中XY为旋转中心的坐标值(可以是X、Y、Z中的任意两个,由当前平面选择指令确定),当X、Y省略时,G68指令认为当前的位置即为旋转中心。
R为旋转角度,逆时针旋转定义为正向,一般为绝对值。
旋转角度范围:
-360.0~+360.0,单位为0.001度。
2.功能:
使用G68、G69指令可使编程图形按旋转中心及旋转方向旋转一定的角度。
3.注意事项
在有刀具补偿的情况下,先进行坐标旋转,然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。
在有缩放功能的情况下,先缩放后旋转。
任务三程序编制
根据工件的形状尺寸特点,确定以中心内孔和外形装夹定位,先加工圆环槽,再铣七个腰形通孔。
铣圆环槽方法:
采用Ф20mm左右的铣刀,按Ф120的圆形轨迹编程,采用逐步加大刀具补偿半径的方法,一直到铣出Ф40的圆为止。
铣腰形通孔方法:
采用Ф8~Ф10mm左右的铣刀(不超过Ф10),以正右方的腰形槽为基本图形编程,并且在深度方向上分三次进刀切削,其余六个槽孔那么通过旋转变换功能铣出。
由于腰形槽孔宽度与刀具尺寸的关系,只需沿槽形周围切削一周即可全部完成,不需要再改变径向刀补重复进行。
如下图所示,现已计算出正右方槽孔的主要节点的坐标分别为:
A(34.128,7.766)、B(37.293,3.574)、C(42.024,15.296)、D(48.594,11.775)。
参考程序
(程序名)
(设定工件坐标系)
(主轴正转,进行长度补偿)
(快速点定位)
(下刀)
(半径左补偿,设置D01=10;)
(切φ120圆环槽)
(取消半径补偿)
(半径左补偿,设置D02=20;)
(切φ120圆环槽)
(取消半径补偿)
(半径左补偿,设置D03=30;)
(切φ120圆环槽)
O0010
N10G92X0Y0Z25.0;
N20G90G17G43G00Z5.0H01M03;
N30G00X25.0;
N40G01Z5.0F150;
N50G41G01X60.0D01;
N60G03I-60;
N70G01G40X25.0;
N80G41G01X60.0D02;
N90G03I-60;
N100G01G40X25.0;
N110G41G01X60.0D03;
N120G03I-60;
N130G01G40X25.0;
N140G49G00Z5.0;
N150G28Z25.0M05;
N160G28X0Y0;
N170M00;
N180G29X0Y0;
N190G00G43Z5.0H02M03;
N200M98P0100;
N210G68X0Y0P51.43;
N220M98P0100;
N230G69;
N240G68X0Y0P102.86;
N250M98P0100;
N260G69;
N270G68X0Y0P154.29;
N280M98P0100;
N290G69;
N300G68X0Y0P205.72;
N310M98P0100;
N320G69;
N330G68X0Y0P257.15;
N340M98P0100;
N350G69;
N360G68X0Y0P308.57;
N370M98P0100;
N380G69;
N390G00Z25.0M05;
N400M30;
O0100
N0110G00X42.5;
N0120G01Z-12.0F100;
N0130M98P0110;
N0140G01Z-20.0F100;
N0150M98P0110;
N0160G01Z-28.0F100;
N0170M98P0110;
N0180G00Z5.0;
N0190X0Y0;
N0200M99;
O0110
N1010G01G42X34.128Y7.766D04;(嵌套子程序名)
N1020G02X37.293Y13.574R5.0;(铣方形框)
N1030G01X42.024Y15.296;
N1040G02X48.594Y11.775R5.0;
N1050G02Y-11.775R50.0;
N1060G02X42.024Y-15.296R5.0;
N1070G01X37.293Y-3.574;
N1080G03X34.128Y7.766R35.0;
N1090G02X37.293Y13.574R5.0;
N1100G40G01X42.5Y0;
N1110M99;(嵌套子程序结束,返回上级子程序)
项目五孔系零件加工(G98/G99、G73~G89)
『项目知识』固定循环指令(G98/G99、G73~G89)的应用
『技能目标』掌握镗孔、钻孔和攻螺纹等固定循环的加工方法
任务一任务分析
如下图所示零件,工件材料为45#钢。
使用刀具长度补偿功能和固定循环功能加工工件上的12个孔。
任务二指令讲解
高速啄式深孔钻循环(G73)
1.格式G73X__Y__Z__R__Q__P__F__K__
X_Y_:
孔位数据
Z_:
从R点到孔底的距离
R_:
从初始位置到R点的距离
Q_:
每次切削进给的切削深度
P_:
暂停时间
F_:
切削进给速度
K_:
重复次数
2.功能
进给孔底快速退刀。
攻左牙循环(G74)
1.格式
G74X__Y__Z__R__Q__P__F__K__
X_Y_:
孔位数据
Z_:
从R点到孔底的距离
R_:
从初始位置到R点的距离
Q_:
每次切削进给的切削深度
P_:
暂停时间
F_:
切削进给速度
K_:
重复次数
2.功能
进给孔底主轴暂停正转快速退刀。
精镗孔循环(G76)
1.格式
G76X__Y__Z__R__Q__P__F__K__
X_Y_:
孔位数据
Z_:
从R点到孔底的距离
R_:
从初始位置到R点的距离
Q_:
每次切削进给的切削深度
P_:
暂停时间
F_:
切削进给速度
K_:
重复次数
2.功能
进给孔底主轴定位停止快速退刀。
取消固定循环进程(G80)
1.格式
G80;
2.功能
这个命令取消固定循环方式,机床回到执行正常操作状态。
孔的加工数据,包括R点,Z点等等,都被取消;但是移动速率命令会继续有效。
(注)要取消固定循环方式,用户除了发出G80命令之外,还能够用G代码01组(G00,G01,G02,G03等等)中的任意一个命令。
定点钻孔循环(G81)
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