第五章數控銑床和加工中心

加工及其程序編制第一節加工工藝基礎第二節數控銑床和加工中心編程第三節加工中心綜合編程實例德州科技職業學院第一節加工工藝基礎一、數控銑床與加工中心工藝特點1.三坐標數控銑床與加工中心三坐標數控銑床與加工中心的共同特點是除具有普通銑床的工藝性能外，還具有加工形狀復雜的二維至三維復雜輪廓的能力。德州科技職業學院2.四坐標數控銑床與加工中心四坐標是指在X、Y、Z三個坐標的軸的基礎上增加了一個轉動坐標軸（A或B）并且四個坐標一般可以聯動。第一節加工工藝基礎德州科技職業學院圖5.1立式加工中心3.五坐標數控銑床與加工中心

五坐標是指在X、Y、Z三個坐標的軸的基礎上增加了兩個轉動坐標軸（A和C）并且五個坐標一般可以聯動。第一節加工工藝基礎德州科技職業學院圖5.2五坐標數控機床上加工的典型零件二、刀具及其工藝特點

第一節加工工藝基礎德州科技職業學院圖5.3刀具

數控銑床和加工中心上使用的刀具主要有銑削用刀具和孔加工用刀具兩大類。1、銑刀的種類和工藝特點

①面銑刀用于面積較的平面銑削和比較平坦的立體輪廓的多坐標加工.圖5.5面銑刀加工圖5.4圓柱銑刀加工第一節加工工藝基礎德州科技職業學院②立銑刀第一節加工工藝基礎德州科技職業學院圖5.6圖5.7立銑刀主要用于銑削面輪廓、槽面、臺階等。③鍵槽銑刀圖5.8加工溝槽的銑刀角度銑刀鍵槽銑刀立銑刀三面刃銑刀第一節加工工藝基礎德州科技職業學院鍵槽銑刀主要用于銑槽面、鍵槽等。④鋸片銑刀第一節加工工藝基礎德州科技職業學院圖5.9鋸片銑刀鋸片銑刀主要用于大多數材料的切槽、切斷、內外槽銑削、組合銑削、缺口試驗槽加工、齒輪毛坯粗齒加工。⑤成型銑刀第一節加工工藝基礎德州科技職業學院圖5.10成型銑刀成型銑刀主要用為特定工件或者加工內容專門設計制造的，如角度面、凹槽、特形孔或臺。2.孔孔加加工工刀刀具具的的類類型型①數數控控鉆鉆頭頭第一一節節加加工工工工藝藝基基礎礎德州州科科技技職職業業學學院院圖5.11圖5.12②數數控控絞絞刀刀第一一節節加加工工工工藝藝基基礎礎德州州科科技技職職業業學學院院圖5.13數控控絞絞刀刀直柄柄機機用用鉸鉸刀刀錐柄柄機機用用鉸鉸刀刀手用用鉸鉸刀刀可調調節節手手用用鉸鉸刀刀套式式機機用用鉸鉸刀刀直柄柄莫莫氏氏圓圓錐錐鉸鉸刀刀手用用1：：50硬質質合合金金錐錐柄柄機機用用鉸鉸刀刀鉸刀刀可可以以加加工工圓圓柱柱形形孔孔，，錐錐度度鉸鉸刀刀可可以以加加工工錐錐度度孔孔。。③鏜鏜刀刀第一一節節加加工工工工藝藝基基礎礎德州州科科技技職職業業學學院院圖5.14鏜刀刀圖5.15精精鏜刀刀鏜刀刀適適合合于于各各類類型型孔孔的的加加工工④絲絲錐錐第一一節節加加工工工工藝藝基基礎礎德州州科科技技職職業業學學院院圖5.16絲錐錐絲錐錐適適用用于于高高效效率率螺螺紋紋絲絲孔孔的的加加工工⑤擴擴(锪锪)孔孔鉆鉆第一一節節加加工工工工藝藝基基礎礎德州州科科技技職職業業學學院院圖5.17擴孔孔鉆鉆擴孔孔鉆鉆主主要要是是在在原原有有孔孔的的基基礎礎上上擴擴大大孔孔的的直直徑徑，，為為下下一一步步孔孔的的加加工工奠奠定定基基礎礎。。锪孔孔鉆鉆在在加加工工沉沉頭頭孔孔上上應應用用比比較較廣廣泛泛。。⑥復復合合孔孔加加工工數數控控刀刀具具第一一節節加加工工工工藝藝基基礎礎德州州科科技技職職業業學學院院圖5.18復復合合刀刀具具集合合了了鉆鉆頭頭、、鉸鉸刀刀、、擴擴（（锪锪））孔孔刀刀及及擠擠壓壓刀刀具具的的新新結結構構、、新新技技術術。。3.銑銑刀刀用用具具的的選選用用特特點點①刀刀片片斷斷屑屑槽槽形形的的選選擇擇第一一節節加加工工工工藝藝基基礎礎德州州科科技技職職業業學學院院②刀刀具具齒齒數數的的選選擇擇③銑刀刀直徑徑的選選擇④主偏偏角的的選擇擇刀具具4.刀刀柄的的種類類和選選用它適用用于莫莫氏錐錐度刀刀桿的的鉆頭頭、銑銑刀等等。（1））莫氏氏錐度度刀柄柄第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院圖5.21莫式式錐度度刀柄柄刀柄的的種類類（2））側固固式刀刀柄它采用用側向向夾緊緊，適適用于于切削削力大大的加加工，，但一一種尺尺寸的的刀具具需對對應配配備一一種刀刀柄，，規格格較多多。第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院圖5.22側側固式式刀柄柄（3））ER彈簧簧夾頭頭刀柄柄它采用用ER型卡卡簧，，夾緊緊力不不大，，適用用于夾夾持直直徑在在16mm以下下的銑銑刀。。第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院圖5.23ER卡卡簧（4））鉆夾夾頭式式刀柄柄它有整整體式式和分分離式式兩種種，用用于裝裝夾直直徑在在13mm以下的的中心心鉆、、直柄柄麻花花鉆等等。第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院圖5.24鉆夾夾頭式式刀柄柄5.刀刀具的的管理理①一種種工件件采用用一組組刀具具②部分分刀具具更換換及部部分刀刀具作作用③數種種工件件使用用同一一組刀刀具④所有有刀具具為一一組機機床所所共用用刀具的的有關關信息息是整整個加加工過過程信信息的的重要要組成成部分分，為為了實實現高高效的的加工工生產產，必必須對對刀具具進行行管理理。第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院三、加加工工工藝分分析二維輪輪廓加加工第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院銑削外外圓走走刀路路線刀具的的選擇擇走刀路路線的的選擇擇三、加加工工工藝分分析第一節節加加工工工藝基基礎型腔區區域的的加工工輪廓的的加工工2.二二維型型腔加加工圖5.26腔腔形零零件示示意圖圖圖5.25腔腔形銑銑削3.曲曲面的的加工工第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院圖5.27三坐坐標聯聯動加加工圖5.28三坐坐標行行切加加工曲曲面曲面加加工在在飛機機、模模具等等制造造行業業應用用普遍遍，可可以在在三坐坐標、、四坐坐標或或五坐坐標數數控機機床上上完成成。4.孔孔和內內螺紋紋的加加工第一節節加加工工工藝基基礎德州科科技職職業學學院圖5.29鉆鉆削圖5.30鉸鉸削孔的加加工方方法很很多，，有鉆鉆削、、擴削削、鉸鉸削、、銑削削和鏜鏜削等等。第二節節數數控控銑床床和加加工中中心編編程一、G功功能二、M功功能三、F、、S、、T功功能四、編編程程應注注意的的幾個個問題題五、基基本本程序序指令令德州科科技職職業學學院一、G功功能德州科科技職職業學學院1.G功能能是命命令機機械準準備以以何種種方式式切削削加工工和和移動動。第二節節數數控控銑床床和加加工中中心編編程2.G功能能二、M功功能德州科科技職職業學學院第二節節數數控控銑床床和加加工中中心編編程1.M功功能與與數控控車床床基本本相同同2.M功功能三、F、、S、、T功功能（1））進給給功能能字F進給功功能字字的地地址符符是F，又又稱為為F功功能或或F指指令，，用于于指定定切削削的進進給速速度。。一般般只用用每分分鐘進進給。。它為為續效效代碼碼。第二節節數數控控銑床床和加加工中中心編編程德州科科技職職業學學院（2））主軸軸轉速速功能能字S主軸轉轉速功功能字字的地地址符符是S，又又稱為為S功功能或或S指指令，，用于于指定定主軸軸轉速速。單單位為為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，又又稱為為T功功能或或T指指令，，用于于指定定加工工時所所用刀刀具的的編號號。四、編編程程應注注意的的幾個個問題題1.數數控裝裝置初初始狀狀態的的設定定2.工工件坐坐標系系的設設定3.安安全高高度的的確定定4.進進刀/退刀刀方式式的確確定第二節節數數控控銑床床和加加工中中心編編程德州科科技職職業學學院設置加加工坐坐標系系指令令G92該指令令將加加工原原點設設定在在相對對于刀刀具起起始點點的某某一空空間點點上。。如圖所所示，，坐標標系設設置命命令為為：G92X20Y10Z10其確立的加工工原點在距離離刀具起始點點X=-20，Y=-10，Z=-10的位置置上。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院編程格式：G92X～Y～Z～選擇機床坐標標系指令G53編程格式：G53G90X～Y～Z～～G53指令使使刀具快速定定位到機床坐坐標系中的指指定位置上，，式中X、Y、Z后的值值為機床坐標標系中的坐標標值，其尺寸寸均為負值。。執行G53G90X-100Y-100Z-20后刀具在機床床坐標系中的的位置如圖所所示。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院加工坐標系選選擇指令(G54--G59)編程格式：G54G90G00(G01)X～Y～Z～～(F～)該指令執行后后，所有坐標標值指定的坐坐標尺寸都是是選定的工件件加工坐標系系中的位置。。該工件加工工坐標系是通通過CRT/MDI方式式設置的。例圖中，用CRT/MDI在參數數設置方式下下設置了兩個個加工坐標系系：

G54：X-50Y-50Z-10

G55：：X-100Y-100Z-20第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院五、基本程程序指令1.快速移動動G00編程格式：G00X～～Y～Z～式中X、Y、、Z的值是快快速點定位的的終點坐標值值例：從A點到到B點快速移移動的程序段段為：G90G00X20Y30第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院直線插補指令令用于產生按按指定進給速速度F實現的的空間直線運運動。程序格式：G01X～～Y～Z～F～其中：X、Y、Z的值是是直線插補的的終點坐標值值。2.直線插補補指令G01或G1例：實現圖1.24中從從A點到B點點的直線插補補運動,其程程序段為：絕對方式編程程：G90G01X10Y10F100增量方式編程程：G91G01X-10Y-20F100第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院3.圓弧插補補指令G02\G03程序格式：G02Z～～Y～J～K～(R～)F～G03Z～～Y～J～K～(R～)F～G02為按指指定進給速度度的順時針圓圓弧插補。G03為按指指定進給速度度的逆時針圓圓弧插補。其中：X、Y、Z的的值是指圓弧弧插補的終點點坐標值；I、J、K是是指圓弧起點點到圓心的增增量坐標，與與G90,G91無關；；R為指定圓弧弧半徑，當圓圓弧的圓心角角≤180o時，R值為正正，當圓弧的圓心心角＞1800時，R值為負負。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院六、程序暫停停指令G04程序在執行到到某一段后，，需要暫停一一段時間，進進行某些人為為的調整，這這時用G04指令使程序序暫停，暫停停時間一到，，繼續執行下下一段程序。。G04的程程序段里不能能有其他指令令。暫停時間間的長短可以以通過地址X(U)或P來指定。其中P后面的的數字為整數數，單位是ms；X(U)后面面的數字為帶帶小數點的數數，單位為s。指令格式：G04P__或或G04X(U)__第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院七、刀具半徑徑補償指令G40、G41、G42編程格式：G01(G00)G41D__α__β__；左刀補，沿加加工方向看刀刀具在左邊G01(G00)G42D__α__β__；右刀補，沿加加工方向看刀刀具在右邊G01(G00)G40α__β__；其中：D—偏偏置值寄存器器選用指令，，一般在數控控系統中有多多個這樣的寄寄存器，如D00～D99。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院八、返回參考考點校驗功能能G27程序中的這項項功能，用于于檢查機床是是否能準確返返回參考點指令格式：G27X__Y__當執行G27指令后，返返回各軸參考考點指示燈分分別點亮。當當使用刀具補補償功能時，，指示燈是不不亮的，所以以在取消刀具具補償功能后后，才能使用用G27指令令。當返回參參考點校驗功功能程序段完完成，需要使使機械系統停停止，必須在在下一個程序序段后增加M00或M01等輔助功功能或在單程程序段情況下下運行。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院九、自動返回回參考點G28指令格式：G28X__Y__或G28Z__X__或G28Y__Z__其中X、Y、、Z為中間點點位置坐標，，指令執行后后，所有的受受控軸都將快快速定位到中中間點,然后后再從中間點點到參考點。。G28指令一一般用于自動動換刀，所以以使用G28指令時，應應取消刀具的的補償功能。。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院十、從參考點點返回指令G29從參考點自動動返回(G29)從從參考點自動動返回指令G29的形式式為：G29X__Y__或G29Z__X__或G29Y__Z__這條指令一般般緊跟在G28指令后使使用，指令中中的X、Y、、Z坐標值是是執行完G29后，刀具具應到達的坐坐標點。它的的動作順序是是從參考點快快速到達G28指令的中中間點，再從從中間點移動動到G29指指令的點定位位，其動作與與G00動作作相同。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院十一、第二參參考點返回指指令G30指令格式：G30X__Y__Z___G30為第二二參考點返回回，該功能與與G28指令令相似。不同同之處是刀具具自動返回第第二參考點，，而第二參考考點的位置是是由參數來設設定的，G30指令必須須在執行返回回第一參考點點后才有效。。如G30指指令后面直接接跟G29指指令，則刀具具將經由G30指定的(坐標值為x、y、z)的中間點移移到G29指指令的返回點點定位，類似似于G28后后跟G29指指令。通常G30指令用用于自動換刀刀位置與參考考點不同的場場合，而且在在使用G30前，同G28一樣應先先取消刀具補補償。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院十二、固定循循環功能1.數控銑床床和加工中心心常用的固定定循環指令能能完成的工作作有：鉆孔、、攻螺紋和鏜鏜孔等。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院2.固定循環環指令格式編編程格式G90/G91G98/G99G73～～G89X-Y-Z-R-Q-P-F-K-式中：G90/G91--絕對坐坐標編程或增增量坐標編程程；G98-返回回起始點；G99-返回R平面面。G73-G89-孔加工工方式，如鉆鉆孔加工、高高速深孔鉆加加工、鏜孔加加工等；X、Y-孔的位置坐坐標；Z-孔底坐標標；R-安全面（（R面）的坐坐標。增量方方式時，為起起始點到R面面的增量距離離；在絕對方方式時，為R面的絕對坐坐標；Q--每次次切削深度；；P--孔底底的暫停時間間；F--切削削進給速度；；K--規定定重復加工次次數。固固定循環由由G80或或01組G代代碼撤消。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院3.固定循環環指令（1）高速深深孔鉆循環指指令G73X～Y～Z～R～～Q～F～圖所示為高速速深孔鉆加工工的工作過程程。其中Q為增量值，指指定每次切削削深度。d為排屑退刀量量，由系統參參數設定。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院（2）左旋螺紋加工工循環指令G74編程格式：G74X～～Y～Z～R～F～G74指令用于切削削左旋螺紋孔孔。主軸反轉轉進刀，正轉轉退刀。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院（3）精鏜循循環指令G76編程格式：G76X～Y～Z～～R～Q～P～F～；；G76指令用用于精鏜孔加加工。鏜削至至孔底時，主主軸停止在定定向位置上，，即準停，再再使刀尖偏移移離開加工表表面，然后再再退刀。這樣樣可以高精度度、高效率地地完成孔加工工而不損傷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，，一般為正數數，移動方向向由機床參數數設定。第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院（4）鉆孔循循環G81編程格式：G81X～Y～Z～～R～F～；；第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院本指令是一般般孔鉆削加工工的固定循環環指令，右圖圖是起動作過過程。(5)深孔孔鉆孔循環G82編程格式：G82X～～Y～Z～R～P～F～；第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院與G81動作作軌跡一樣，，只是在孔底底步增加了““暫停”時間間，因此可以以得到準確的的孔深尺寸。。（6）深孔啄啄鉆循環G83編程格式：G83X～Y～Z～～R～Q～F～；第二節數數控銑床和加加工中心編程程德州科技職業業學院本指令適合于于加工較深的的孔，與G73不同的是是每次刀具間間歇進給后退退至R點，可可以把切屑帶帶出孔外，避避免切屑將鉆鉆槽塞滿而增增加鉆削阻力力及切削液無無法到達切削削區。右圖為為G73動作作，作為參考考理解G83。（7）攻左旋螺紋循環環指令G84向下切削時主主軸正轉，孔孔底動作是變變正轉為反轉轉，再退出。。F表示導程程，在G84切削螺紋期期間速率修正正無效，移動動將不會中途途停頓，直到到循環結束。。第二節數數控銑床和加加工中心編程程G84X～～Y～Z～R～F～；；德州科技職業業學院（8）絞孔循循環指令G85孔加工與G81類似，但但返回行程中中，從Z到到R段為切切削進給，以以保證孔壁光光滑。第二節