1、第 7 章 数控铣床编程综合举例,7.1 平面加工,1.图纸要求：如图所示零件为垫板，底面和侧面已经加工，上表面已经进行了粗加工，要求精加工上表面，余量 为0.2mm。材料为 铝合金，硬度较低， 但容易粘刀，可以 采用压缩空气吹走 铝屑以及加大冷却 液压力冲掉铝屑方 法解决粘刀问题。,对刀点,2. 加工工艺路线制订,（1）装夹与定位采用精密台钳装夹。将精密台钳用压板安装压紧（不要太紧），用百分表找正，保证与机床的X轴Y轴平行，将精密台钳 固定死，用百分表 再次找正，用木锤 敲击微调，保证与 X轴、Y轴的平行度。 将放入工件夹紧， 下面用精密垫铁垫 好，安装好后如图 所示。,（2）加工路线的选择
2、本零件可以采用单向或双向加工。单向加工能提高加工质量，但效率较低；双向加工，效率较高，但加工质量较低。由于本次加工区域不大，粗糙度要求较高，所以采用单向加工。（3）选择切入切出方向平行切入，平行切出，注意延长切入和切出路线。,3. 使用机床和数控系统的说明（1）机床型号和功能以武汉第四机床厂生产的ZJK7532A-4型数控铣钻床为例进行操作介绍。本机床能够控制的主要有X、Y、Z三坐标轴的联动（包括移动量及移动速度的控制，可以进行直线、圆弧的插补加工控制，主轴采用变频器实现无级调速。该机床能进行轮廓铣削、挖槽、镗孔、钻孔、绞孔以及其他复杂曲面轮廓的粗、精加工，也可以进行刀具半径补偿和刀具长度补偿
3、。,（2）技术参数 ZJK7532A-4型数控机床技术参数见右表。,根据制定的加工工艺，确定加工工艺参数。精加工余量为0.2mm，精加工时，机床转速为1500rpm，进给速度为50mm/min。 OPMJJG；精加工主程序，注意后面不跟后缀，OPMJJG中的O是字母，不是数字%123；程序号G90 G54；绝对尺寸编程，零点偏置G54M3 S1500M8；冷却液开G0 Z50X-15 Y-15；延长加工路线（多走15mm）X0Z5,5. 编制加工程序,M98 P456；调用子程序 G0 X10；X向步距10mm Z5 M98 P456；调用子程序 G0 X20 Z5 M98 P456；调用子程
4、序 G0 X30 Z5 M98 P456；调用子程序 G0 X40 Z5 M98 P456；调用子程序, G0 X190 Z5 M98 P456；调用子程序 G0 X200 ；一直运行到X200mm，结束 Z5 M98 P456；调用子程序 G0 Z50 M05 M09 M02,%456；精加工子程序号G90 G1 Z-0.2 F50 Y165；延长加工路线（多走15mm） G0 Z25 Y-15；延长加工路线（多走15mm） M99；子程序结束，返回主程序,分为点位控制数控铣床、直线控制数控铣床和轮廓控制数控铣床。（1）加工前准备工作 检查机床。 检查操作面板上的急停按钮是否按下，如没有按下
5、，应先按下，以减少开机时对数控系统的冲击，然后打开电控柜外面的机床主电源开关。 如工作正常，等十几秒，系统启动完成后，才能操作数控系统上面的按钮，否则可能损坏机床。,6. ZJK7532A-4型数控机床操作与首件加工, 系统上电进入软件操作界面时，系统初始模式显示为“急停”，为使控制系统运行，需顺时针旋转操作面板右上角的“急停按钮”，松开急停按钮，使系统复位并接通伺服电源，系统默认进入“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。（2）数控机床操作1）数控机床操作操作前需要对机床的控制面板和数控系统有所了解。,主要有：方式选择（包括自动、单段、手动、增量和回参考点五种方式）、冷却启停（冷却
6、液的打开和关闭）、刀具松紧（本机床采用手动装刀）、主轴修调（调节主轴转速，按“”键，转速递增10，按“”键，转速递减10）、轴手动按钮（手动方式下控制机床运动，按“X+”键、“Y+”键，可使机床工作台朝正向连续移动，按“Z+”键，可使主轴朝正向连续移动；按“X-”键、“Y-”键，可使机床工作台朝负向连续移动，按“Z-”键，可使主轴朝负向连续移动；同时按压多个方向的轴按键，每次能连续移动多个坐标轴；在手动进给时，若同时按压“快进”键，则产生相应轴的正向或负向快速运动）、增量倍率（有1、10、100、1000四档，单位为0.001mm）、,锁住按钮（可以用来锁住Z轴和整个机床）、主轴控制（正、反转
7、和停止）、进给修调（工作进给速度，按“”键，速度递增10，按“”键，速度递减10）、快速修调（调节快进速度，按“”键，速度递增10，按“”键，速度递减10）。 注意：4TH为第4轴，只有部分型号的机床选配。,机床控制面板图,2）数控系统操作数控系统软件操作界面如下图所示，分为9个区。,软件菜单功能如下：操作界面中最重要的一块是菜单命令条，系统功能的操作主要通过菜单命令条中的功能键F1F10来完成。由于每个功能包括不同的操作，菜单采用层次结构，即在主菜单下选择一个菜单项后，数控装置会显示该功能下的子菜单，用户可根据该子菜单的内容选择所需的操作。主菜单、扩展菜单如下图所示。可以通过按“F10”键在
8、主菜单和扩展菜单之间切换。,主菜单,扩展菜单,HNC-21M主要菜单结构, 手动对刀按“手动”键进入手动方式，按“X+”键使工作台移动到合适位置，也可以同时按下“快进”键使工作台快速（G00速度，由机床参数确定）移动。 增量方式有四种增量倍率，单位 为1m。将16mm标准 测量棒刀柄装入主轴， 移动工作台X向到合适位置，注意观察距离，然后按“增量”键使工作台以增量方式运行，增量设为100（m），将10mm标准塞尺塞入，根据间隙大小，调整增量值，最小为1（m），在塞尺正好能塞入时，记下此时X坐标值。,注意：在增量方式下，如果一直按住轴手动按键，轴将只移动一个增量，只有松开按键，再按下轴手动按键，
9、才能再次移动一个增量。按“手动”键进入手动方式，移动工作台Y向到合适位置，注意观察距离，然后按“增量”键使工作台以增量方式运行，增量设为100（m），将10mm标准塞尺塞入，根据间隙大小，调整步进增量值，最小为1（m），在塞尺正好能够塞入时，记下此时Y坐标值。,X、Y向对刀图,按“手动”键进入手动方式，用16mm键槽铣刀换下16mm标准测量棒，移动主轴Z向到适当位置，注意观察距离，然后按“增量”键使工作台以步进增量方式运行，增量先设 为100（m）， 将10mm标准塞尺塞 入，根据间隙大小， 调整步进增量值， 最小为1（m）， 在塞尺正好能够塞入 时，记下此时Z坐标值。,Z向对刀图,（4）参数
10、设置 编程原点设定值(G54)的计算与设置。 X（-275.941810）mm-257.941mm 注意：-275.941mm为X坐标显示值；+8mm为测量棒半径值；+10mm为塞尺厚度值。 Y（-194.101810）mm-176.101mm 注意：-194.101mm为Y坐标显示值；+8mm为测量棒半径值；+10mm为塞尺厚度值。 Z（-142.641-10）mm-152.641mm 注意：-142.641mm为Z坐标显示值；-10mm为塞尺厚度值。 特别注意：G54的值一定要设置正确。, 设置程序（编程）原点（工件零点）（F5F1） 在主菜单下，按“F5设置”键按“F1坐标系设定”键，将
11、屏幕切换到“坐标系设定”屏幕按“G54坐标系F1”键， 如图所示， 将前面计算 好的G54的 X、Y、Z值 分别输入对 应的位置， 每输入一个值 ，按“Enter”键 确认，至此， G54的设置完成。,（5）试切加工前需要将程序输入数控系统。有“电子盘”、“软驱”、“DNC” 3种方式，如下图。, 选择加工程序F1 新建加工程序（F1F2F3） 保存程序（F1F4） 编辑程序（F1F2） 删除程序文件2）刀具补偿和刀库表的设置在主菜单，按“F4 刀具补偿”键，进入刀具补偿功能子菜单，如下图所示。,在刀具补偿功能子菜单下，按“刀库表 F1”键，进行刀库设置，图形显示窗口将出现刀库数据，可以进行“
12、刀号”和“组号”的编辑。在刀具补偿功能子菜单下，按“刀补表 F2”键，进行刀具表设置，图形显示窗口将出现刀具数据，可以进行刀具长度、半径、寿命和位置等的设置。注意：由于本次加工使用的是铣刀进行平面加工，所以，不需要设置刀具补偿，将对应刀号的“半径”设置为0；同时由于采用了编程原点设定值（G54），已经将Z向值设置好了，所以长度补偿也要取消，将对应刀号的“长度”设置为0，通常使用0001号刀（1号刀），所以将此刀号对应的“长度”和“半径”值设置为0即可。“寿命”和“位置”选项不用设置，保持为默认值即可。,刀库表设置,刀具表,3）程序校验（F1F5）和空运行 程序校验（F1F5）程序校验用于对调入
13、加工缓冲区的程序文件进行校验并提示可能的错误，以前未在机床上运行的新程序在调入后最好先进行校验运行，正确无误后再启动自动运行。程序校验运行的操作步骤如下：先调入要校验的加工程序，然后按机床控制面板上的“自动”或“单段”按键进入程序运行方式，在程序菜单下按“F5 程序校验”键，按机床控制面板上的“循环启动”键，程序校验开始，若程序正确，校验完后光标将返回到程序,头，且软件操作界面的工作方式显示为“自动”或“单段”。若程序有错，命令行将提示程序的哪一行有错。注意：校验运行时机床不动作，为确保加工程序正确无误，请选择不同的图形显示方式来观察校验运行的结果。 空运行可以用“空运行”方法进行程序校验。在
14、自动方式下按一下机床控制面板上的“空运行”按键（指示灯亮），CNC处于空运行状态，程序中编制的进给速率被忽略，坐标轴以最大快移速度移动，空运行不做实际切削，目的在于确认切削路径及程序。在实际切削时应关闭此功能，否则可能会造成危险。,4）机床锁住在“手动方式”下，按“机床锁住”按钮，指示灯亮，再按“自动”或“单段”键，然后按“循环启动”键，系统执行程序但禁止机床坐标轴动作，显示屏上的坐标轴位置信息变化但不输出伺服轴的移动指令，所以机床停止不动，这个功能用于校验程序。 5）Z轴锁住即禁止进刀。在“手动方式”下，按“Z轴锁住”按钮，指示灯亮，再按“自动”或“单段”键，然后按“循环启动”键，系统执行程
15、序但禁止机床Z轴动作，机床只在X、Y方向运动，这个功能用于校验程序X、Y值是否超程。,6）首件加工第一件加工，为了安全起见，采用单段运行方式。先按“单段”键（指示灯亮），这时将单段运行程序。按“循环启动”（指示灯亮）键，机床将执行当前显示的这一段程序，每按一次“循环启动”键，就执行一段程序，直至程序结束。在运行过程中可以屏幕上显示的剩余值判断工作台和主轴可能的移动量，及时发现编程错误，及时修改。当一个程序用单段方式连续运行二遍后没有问题时。再按一次“自动”键，程序将一直连续运行直至结束。如果是原来已经运行过,确保没有错误的程序,可以按“自动”键（指示灯亮）,程序将自动完成整个程序的运行。,7）
16、程序的中止和继续 暂停在程序运行过程中，需要暂停操作，可以按下红色“进给保持”键（指示灯亮），使程序在执行中停止（暂停），系统处于进给保持状态，再按“循环启动”（指示灯亮）键，程序由停止处继续向下执行。 中止程序运行在程序运行的任何位置，按一下机床控制面板上的进给“保持按键”（指示灯亮）系统处于进给保持状态。,接着按下机床控制面板上的“手动”键，将机床的M、S功能关掉。此时，如要退出系统，可按下机床控制面板上的“急停”键中止程序的运行。如要中止当前程序的运行又不退出系统，可按下程序功能下的“F6”键（停止运行），系统提示“已暂停加工，你是否要取消当前运行程序Y/N?(Y)”,按键盘上“Y”键或
17、按“Enter”取消；如果按键盘上“N” 键，则不取消当前运行程序。 在运行状态下，还可以按菜单区的功能键“F6”键（停止运行）按键盘上“Y”键来中止程序的自动运行。, 重新运行程序（F1F7）在当前加工程序中止自动运行后，希望从程序头重新开始运行时，可按下述步骤操作：在程序菜单下，按“F7”（重新运行）键，系统提示“是否重新开始执行”，按“N”键则取消重新运行，按“Y”键则光标将返回到程序头。再按机床控制面板上的“循环启动”按键，从程序首行开始重新运行当前加工程序。, 从任意行执行在加工中经常会出现加工一段时间后，发现了问题，中止运行后，修改程序后想接着原来的停顿的地方加工。在自动运行暂停状
18、态下，除了能从暂停处重新启动继续运行外，还可控制程序从任意行执行。如下图所示分三种情况，可以根据需要使用。,7. 加工过程（1）中间抽检进行连续加工时，应定期抽检，防止出现废品。（2）刀具磨损后调整如果加工时间较长，刀具可能会磨损，这时，应该在刀具表中将磨损量记录加以补偿，或更换新的刀具。（3）其他注意事项加工过程中，操作人员不得离开机床，注意润滑油液面的高低，及时清理料屑。加工完后，清理料屑、打扫机床，维护机床。8. 关闭机床按下控制面板上的急停按钮，然后关掉机床控制柜后面的主电源开关。长时间不工作时，还要断掉车间控制柜内电源开关。,7.2 轮廓加工,刀具和参数设置以Mastercam V9
19、.1版本进行设计和演示。程序的编辑：由于华中数控系统（铣床）要求程序文件不能有后缀（注意：车床系统可以有后缀），而Mastercam生成的文件后缀（扩展名）为NC，所以要去掉文件后缀，同时华中数控系统要求文件名要以字母O（注意：不是数字0）开头，对文件重命名加上字母O。如原来生成的文件名为为0315.NC（即03班15号），现在重命名为O0315即可。其他程序内容需要修改如下：见下页图。 在第1段的%后面加上数字，如123； 删除掉第2段O（是字母）开头的一段； 如果生成的程序中没有G54，一定要自己加上，否则可能会出现严重后果。本例程序中G54在程序中上数第8段，如图7.34所示；, 如果不
20、想在加工完成后，机床自动回参考点，则需要删除倒数第3、4段（含有G28的段），如N276G91G28Z0.和N277G28X0.Y0.A0.。 有时程序中会出现含有“/”这样的段，建议也删除掉。,7.3 外廓和孔加工,轮板零件图如图所示，要求粗加工外轮廓和内孔，加工深度为5mm（粗加工）。毛坯为长和宽为100mm，高度35mm的铝合金,毛坯上下表面和侧面已经加工平整。材料为铝合金，硬度较低，但容易粘刀，可以采用压缩空气吹走铝屑以及加大冷却液压力冲掉铝屑的方法解决粘刀问题。,零件图,零件装夹图,使用刀具,各点坐标值,考虑到是粗加工，所以单边留余量0.25mm。为了使程序通用，余量在刀补中设置，D
21、1=（40.25mm）4.25mm，进行精加工时，D1=4mm即可。 下面是加工程序。 机床安装第一把刀（键槽铣刀），进行外轮廓加工。 Oxwlk ；Oxwlk中的O是字母，后面不跟扩展名 %123 G90 G54；绝对尺寸编程，零点偏置为G54 M3 S1500 M8；冷却液开 G0 Z50 G41 T1 D1 G0 X0 Y27.500；左刀补，D1为第一组刀具补偿 Z5,G1 Z-5 F100 G3 X14.815 Y34.066 I0 J20 G2 X22.094 Y29.863 I3.185 J-2.889 G3 X36.909 Y4.203 I19.043 J-6.112 G2 X
22、36.909 Y-4.203 I-0.909 J-4.203 G3 X22.094 Y-29.863 I4.228 J-19.548 G2 X14.815 Y-34.066 I-4.094 J-1.314 G3 X-14.815 Y-34.066 I-14.815 J-13.435 G2 X-22.094 Y-29.863 I-3.185 J2.899 G3 X-36.909 Y-4.203 I-19.043 J6.112 G2 X-36.909 Y4.203 I0.909 J4.203 G3 X-22.094 Y29.863 I-4.230 J19.548,G2 X-14.815 Y34.0
23、66 I4.094 J1.351 G3 X0 Y27.5 I14.815 J13.435 G0 Z100 G40 G1 X0 Y0；取消刀补 M5 M30 , Ozk ；Ozk中的O是字母，不是数字0，后面不跟扩展名 换第三把刀（钻头），钻孔 %789 G90 G56；绝对尺寸编程，零点偏置为G56 M3 S400 G0 Z50 X20 Y0 Z2 G1 Z-5 F60 G0 Z2 X10 Y-17.321 Z2,G1 Z-5 F60 G0 Z2 X10 Y-17.321 Z2 G1 Z-5 F60 G0 Z2 X-10 Y-17.321 Z2 G1 Z-5 F60 G0 Z2 X-20 Y0
24、 Z2 G1 Z-5 F60,G0 Z2 X-10 Y17.321 Z2 G1 Z-5 F60 G0 Z2 X10 Y17.321 Z2 G1 Z-5 F60 G0 Z100 X0 Y0 M5 M9 M30 ,7.4 型腔加工如下页图所示，零件图中有两个型腔，圆形型腔要求粗加工和精加工，粗加工时，单边留余量0.2mm，深度方向留余量0.2mm；精加工要求到尺寸。方形型腔要求粗加工，单边留余量0.2mm，深度方向留余量为0.2mm。材料为铝合金，硬度较低，但容易粘刀，可以采用压缩空气吹走铝屑以及加大冷却液压力冲掉铝屑的方法解决粘刀问题。对于圆型腔，下刀点在圆心，然后进行环形铣削，先进行粗加工，留
25、加工余量（包括底面）单边0.2mm，然后进行精加工，注意：精加工时切入线和切出线的使用。方形型腔采用在一个圆角中心下刀，然后沿外形铣削，留加工余量（包括底面）单边0.2mm。,零件图,编制加工程序圆形型腔粗加工时，单边（包括底面）余量为0.2mm，刀补半径D1为设置为（80.2）mm8.2mm。机床转速为1500rpm，进给速度为100mm/min。精加工时，余量为0mm，考虑到型腔公差要求，公差要求为0.3mm，取0.2mm，刀补半径D1为（80.1）mm=7.9mm。注意：要使型腔尺寸（内轮廓尺寸）加大，刀补必须减小。通过修改刀补，用一把刀就可以进行粗精加工，不用修改程序，非常方便。机床转
26、速为1500rpm，进给速度为60mm/min。 方形型腔为粗加工，单边（包括底面）余量0.2mm，刀补半径D2为（80.2）mm=8.2mm。机床转速为1500rpm，进给速度为100mm/min。, 圆形型腔加工程序。如下页图所示为圆型腔加工路线图，虚线部分为中间粗加工轨迹线，细实线为精加工时切入、切出线。粗加工时，在圆中心下刀后，在直线部分加上刀补，移动到30mm圆上一点，作一个整圆插补，接着移动到40mm圆上一点，作一个整圆插补，再移动到50mm和60圆上一点，分别作整圆插补，完成粗加工。精加工时，刚开始和粗加工路线一样进行加工，在加工60mm圆时，路线改变。沿切入线圆弧（半径为25.
27、417mm）切入，加工60mm圆，加工完后，沿切出线多走一段圆弧（半径为25.417mm）离开内轮廓，这样可以提高加工精度和粗糙度。,加工轨迹图,圆形型腔加工程序粗加工程序如下： OYXXQ_CJG；文件名（注意要以字母O开头，文件名后面没有扩展名） 456；程序号 G90 G54 M3 S1500 M08；冷却液开 G0 Z50 X50 Y50 Z2 G1 Z-4.8 F100；下刀留加工余量0.2mm G91 G42 D1 G1 X-15 Y0 F60；相对坐标编程，加上刀补，注意时粗加工时的刀补,G2 X0 Y0 I15 J0；加工30mm圆轮廓 G1 X-5 Y0 F100 G2 X0
28、 Y0 I20 J0；加工40mm圆轮廓 G1 X-5 Y0 F100 G2 X0 Y0 I25 J0；加工50mm圆轮廓 G1 X-5 Y0 F100 G2 X0 Y0 I30 J0；加工60mm圆轮廓 G90；绝对坐标编程 G0 Z100 G40 G0 X50 Y50；取消刀补 M9 M5 M30 ,下面是精加工程序，请注意：精加工时要修改刀补D1的值。 OYXXQ_JJG；文件名（注意：要以字母O开头，文件名后面没有后缀） 789；程序号 G90 G54 M3 S1500 M08 G0 Z50 X50 Y50 Z2 G1 Z-5 F60；下刀到尺寸 G91 G42 D1 G1 X-15
29、Y0 F60；相对坐标编程， 加上刀补,G2 X0 Y0 I15 J0；加工30mm圆轮廓 G1 X-5 Y0 F60 G2 X0 Y0 I20 J0；加工40mm圆轮廓 G1 X-5 Y0 F60 G2 X0 Y0 I25 J0；加工50mm圆轮廓 G1 X25 Y-25 F60；移动到切入线起点，50mm 圆上一点 G2 X-30 Y25 R25.417；引入线圆弧 G2 X0 Y0 I30 J0；加工60mm圆轮廓 G2 X30 Y25 R25.417；引出线圆弧 G90；绝对坐标编程 G0 Z100 G40 G0 X50 Y50；取消刀补 M30,方形型腔粗加工程序如下： OFXXQ_
30、CJG；文件名（注意：要以字母O开头，文件名后面没有后缀） 456；程序号 G90 G54 M3 S1500 M08 G0 Z50 X150 Y100 Z5 G1 Z-4.8 F100；下刀，Z向留加工余量0.2mm G91 G41 D2 G1 X15 Y20 F100；相对坐标编程，加上刀补 X-30；环形加工,Y-40 X30 Y40 X-22.5；偏移一段距离，然后环形加工 Y-40 X15 Y40 G0 Z100 G90；绝对坐标编程 G40 G0 X150 Y100；取消刀补 M9 M5 M30 ,练习题 1. 对下图所示的平面零件用中心轨迹和刀具半径补偿2种方法编程。,2. 对下图所示的零件编程要求用子程序编程。,谢谢！,
