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朱2015上-数控技术—第三章数控加工程序编制

发布时间:

Henan Polytechnic University

School of Mechanical and Power Engineering

数 控 技 术
主 讲:秦 歌

机械与动力工程学院 2015-05
School of Mechanical and Power Engineering

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第三章 数控加工程序的编制

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第三章 数控加工程序的编制 ? 主要内容
数控车削加工程序编制 数控铣削加工程序编制 数控孔加工程序编制

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3.1 数控车床的程序编制
数 控 车 削 的 基 本 特 征 与 加 工 范 围

车外圆

车端面

钻孔

切槽

切断

车内孔

车型面

车螺纹

车锥面

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3.1 数控车床的程序编制
一、 数控车床的编程特点
? 可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程;
? 车削加工图样上的径向尺寸及测量的径向尺寸使用的是直径值, 因此在数控车削加工的程序中输入的X及U坐标值也是“直径值”; ? 为提高工件的径向尺寸精度,X向的脉冲当量取Z向的一半; ? 要保证车削加工精度,特别是锥面和成形表面的精度,需要准确 测量车刀刀尖刀刃圆弧半径,并采用刀尖半径补偿(TNR)方法进 行加工; ?棒料和锻料加工余量大,采用多次重复固定循环切削。

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3.1 数控车床的程序编制
二、 车削固定循环功能
车削循环指令是用含有G功能的一个程序段完成多个程
序段指令的加工操作,免去了复杂的数学运算,使程序得以 简化。车削循环指令有单一固定循环指令和复合循环指令。 圆柱面或圆锥面切削循环 G90、G71

平面端面切削循环
包括 端面切削循环 G94、G72 锥面端面切削循环

螺纹切削循环 G92

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3.1 数控车床的程序编制——单一循环
二、 车削固定循环功能
单一固定循环

1、单一固定循环指令(FUNC-0i系统)
? 单一固定循环可以将一系列连续加工动作,如“切入-切削

-退刀-返回”,用一个循环指令完成,从而简化程序。
? 单一固定循环指令只能进行简单的重复加工,主要有: ? 外径/内径切削固定循环指令(G90); ? 螺纹切削固定循环指令(G92); ? 端面固定循环指令(G94)。

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3.1 数控车床的程序编制——单一循环 1) 带锥度的内(外)径切削循环指令
如图所示,该指令可使刀具从循环起点A走直线轨迹,刀具刀尖从循环 起点(A)开始,经A-B-C-D-A四段轨迹,依次类推,最终完成 圆锥面车削。编程格式:

G90 X_ Z_ R_ F_;
其中,X、Z为圆锥终点 坐标值;R为圆锥面切 削的起点相对于终点的 半径差,如果切削起点 的X向坐标小于终点的X 向坐标,R值为负,反 之为正;F为进给速度

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3.1 数控车床的程序编制——单一循环 1)外径/内径切削固定循环指令(G90)
G90 X_ Z_ F_;

G90 X40.0 Z20.0 F0.3; (A-B-C-D-A) X30.0; (A-E-F-D-A) X20.0; (A-G-H-D-A)

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对于如图所示的工件,编制一个粗车φ32外圆的简单循环程 序,每次切深1mm(半径方向) ? (1)确定切削深度及循环次数,单边径向余量为(40-32) /2=4mm,每次切削深度为1mm,其循环次数为4次。
(2)编写的循环程序如下 绝对坐标方式程序 G90 X38 Z-60 F300; G90 X36 Z-60 F300; G90 X34 Z-60 F300; G90 X32 Z-60 F300; 相对坐标方式程序 G90 U-4 W-62 F300; G90 U-6 W-62 F300; G90 U-8 W-62 F300; G90 U-10 W-62 F300;

外圆循环程序示例

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3.1 数控车床的程序编制——单一循环 1) 带锥度的内(外)径切削循环指令 G90 X_ Z_ R_ F_;

圆锥面固定循环切削举例

G90 X40.0 Z20.0 R-5.0 F0.3; (A-B-C-D-A) X30.0; (A-E-F-D-A) X20.0; (A-G-H-D-A)

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3.1 数控车床的程序编制——单一循环
2)带锥度的端面切削循环指令
编程格式:

G94 X_ Z_ R_ F_;
其中,X、Z为端面切削

的终点坐标轴;R为端面
切削的起点相对于终点 在Z轴方向的坐标分量。 当起点Z向坐标小于终点 Z向坐标时R为负;反之 为正。如图所示。

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3.1 数控车床的程序编制——单一循环
? 如右图所示的工件,编写其粗车端面的简单循环程序(z轴 每次进刀3mm) ①绝对坐标方式程序 G94 X50 Z-3 F200; G94 G94 Z-6 ; Z-9;

②相对坐标方式程序

G94 U-14 W-3 F200;
G94 G94 W-6 ; W-9;

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3.1 数控车床的程序编制——单一循环 带有锥面的端面固 定循环切削加工:
G94 X_ Z_ R_ F_;

G94 X15.0 Z33.48 R-3.48 F0.3; (A-B-C-D-A) Z31.48; (A-E-F-D-A) Z28.78; (A-G-H-D-A)

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G90 X_ Z_ F_;

G90 X_ Z_ R_ F_;

G94 X_ Z_ F_;

G94 X_ Z_ R_ F_;

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3.1 数控车床的程序编制——复合循环
二、 车削固定循环功能
2、复合固定循环指令
复合固定循环指令能解决复杂形面的加工,与简单循环的 单一程序段不同,它有若干个程序段参加循环。运用复合循环 切削指令,只需指定精加工路线和粗加工的背吃刀量,系统会 自动计算出粗加工路线和加工次数,使程序得到进一步简化。 复合固定循环

? 外圆粗切循环指令(G71);
? 端面粗切循环指令(G72);

? 仿形粗切循环指令(G73)

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1)外圆粗切循环(G71)
适用于外圆柱面需多次走刀才能完成的粗加工。指令功能 切除 棒料毛坯大部分加工余量,切削是沿平行Z轴方向进行。编程格式:

G71 U(△d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t)
式中: △d--表示每次切削深度(背吃刀量), 即X轴向的进刀,以半径值表示,无正负 号; e—每次切削结束的退刀量(半径值), 无正负号; ns--表示精加工路线第一个程序段的顺序 号; nf--精加工路线最后一个程序段的顺序号 ; △u--X方向的精加工余量,直径值; △w--Z轴向精加工余量; f、s、t--F、S、T代码。粗加工有效。

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1)外圆粗切循环(G71)
编程格式: G71 U(△d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t)
注意:

? ns→nf程序段中的F、S、T功能,其只对精加工有效,对粗车
循环无效。 ? 零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少;

? G71指令中最后的加工是以包含的指令单元减去预留量(精加
工)而依次切削。 ? G71循环时可以进行位置补偿,但是不能进行刀尖半径补偿。 在G71前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿,在ns到nf中可以 用G41或G42对精车进行刀尖半径补偿。

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1)外圆粗切循环(G71)
? 执行G71前,要设定合理的循环起点。从换刀点至循环点 A使用 G00快速定位指令,循环点A的X坐标位于毛坯尺寸之外. ? G71适用于单调变化的轮廓粗加工。 ? 循环区间首段(ns)必须应用G00或G01代码,不能含有Z轴指令。 ? 两个符号U的含义:前一个 表示背吃刀量,后一个表 示X方向的精加工余量。 A’→B是工件的轮廓线, A→A’→B为精加工路线, 粗加工时刀具从A‘点后退 Δu /2、Δw,即自动留出 精加工余量。

G00(G01)X___;

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1)外圆粗切循环(G71) G71 U(△d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t)
? 循环编程:前面要定义三点: 1)程序起点: 换刀点位置,换刀不和工件、夹具发生碰撞; 2)刀具状态: M03 S

T

;

3)循环起点:X毛坯直径+1;Z:1 。 ? △d:切深,半径值,1~2mm;

? R:退刀量,0.5~1mm;
? △u: 0.2~0.5mm; ? △w:0.05~0.1mm;

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1)外圆粗切循环(G71)举例
N10 G00 X200 Z12; N20 M08 M03 S500 T0101; N30 G00 X121 Z12; G00 X121 Z1; N40 G71 U2.0 R0.5; N50 G71 P60 Q120 U0.5 W0 F0.25; N60 G00 X40 ; //ns N70 G01 Z-30 F0.15; N80 X60 Z-60; N90 Z-80; N100 X100 Z-90; N110 W-20; N120 U20 W-20; //nf N130 G00 X200; N140 Z12; N150 M30;

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2)端面粗切循环(G72)
适用于适于Z向余量小,X向余量大的棒料粗加工。X向切削。 编程格式:

G72 U(△d) R(e) G72 P(ns) Q(nf) U(△u) W(△w) F(f) S(s) T(t)

式中: △d——背吃刀量; e——退刀量; ns——精加工轮廓程序段中 开始程序段的段号; nf——精加工轮廓程序段中 结束程序段的段号; △u——X轴向精加工余量; △w——Z轴向精加工余量; B f、s、t-粗加工F、S、T代码。 X

Z A’

C

A

注意: (1)ns→nf程序段中的F、S、T功能,即使被指定对粗车循环无效。 (2)零件轮廓必须符合X轴、Z轴方向同时单调增大或单调减少。 (3)在顺序号为ns的程序段中,使用G72指令时不得有X轴方向的位移。

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2)端面粗切循环(G72)举例

O002 N10 G00 X200 Z200 ; N20 M03 T0101 ; N30 G90 G00 X176 Z132 M08; N40 G96 S120; N50 G72 U2 R0.5; N60 G72 P70 Q130 U0.2 W0.5 F0.2; N70 G00 Z60; //ns //ns N70 G00 X160 ; N80 G01 X160 F0.15; N90 X120 Z70; N100 Z80; N110 X80 Z90 ; N120 Z110; N130 X40 Z130; //nf N140 G00 X200 Z200 M02;

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? G96的用法——定义恒线速度:表面光洁 G96 Sxxxx
S后的数字是指定的线速度,m/min(米/分钟)。
线速度V和转速n的关系: V=n*Pi*D/1000(从mm换算成m) 注意:执行G96,必须设定工件坐标系,使得刀尖 在主轴回转中心时X值为0 。

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G71和G72的区别?
? 都可以加工轴类零件;
? G71适合加工轴向尺寸较长的外圆柱面或内

孔面;
? G72适合Z向余量小、X向余量大的回转体零

件;

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3.1 数控车床的程序编制——组合面循环
3)仿形粗切循环指令(G73)——封闭切削循环
适用于毛坯轮廓形状与零件形状基本接近时的粗车, 如一些铸件、锻件毛坯的粗车。编程格式: G73 U(?i) W(?k) R(d) G73 P(ns) Q(nf) U(?u) W(?w) F S T
式中: ?i、?k – 沿X和Z方向的总退刀量,半径值,有正负符号;
d – 粗加工的循环次数, ?i/切深=d; ns、nf – 精加工程序段顺序号;

?u、?w – X和Z向上留得精加工余量;
F、S、T – 粗加工的进给量、主轴转速和刀具号。 ? 适于对已基本成形的铸、锻毛坯切削,对零件轮廓的单调性没有 要求。

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仿形粗切循环指令(G73)
G73 U(?i) W(?k) R(d) G73 P(ns) Q(nf) U(?u) W(?w) F S T ? 循环编程:前面要定义三点:
1)程序起点: 换刀点位置,换刀不和工件、夹具发生碰撞;

2)刀具状态: M03 S

T

;

3)循环起点:X毛坯直径+1;Z:1 。 如果不行,向上取值,选一个比它大且能被2整除的数; ? ?k: 一般取0; ? R:粗加工的循环次数, △i /2; ? △u: 0.2~0.5mm; ? △w:0.05~0.1mm;

? △i:总退刀量,计算(毛坯直径-最小直径)/2,得数应尽量被2整除,

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4)精加工循环(G70)
? 由G71、G72、G73完成粗加工后,可用G70进行精加工。 精加工时,G71、G72和G73程序段中的F、S、T指令无效, 只有在ns~nf程序段中的F、S、T有效。

编程格式:G70 P(ns) Q(nf)
式中:ns——精加工轮廓程序段中开始程序段段号; nf——精加工程序段中结束段序号。 ? 粗车循环G71、G72、G73与精加工循环G70总是成对出 现的,其切削用量各不相同。

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O002 N10 G00 X200 Z200 T0101; N20 M03 ; N30 G90 G00 X176 Z132 M08; N40 G96 S120; N50 G72 U3 R0.5; N60 G72 P70 Q120 U2 W0.5 F0.2; N70 G00 Z60; //ns N80 G01 X120 Z70 F0.15; N90 Z80; N100 X80 Z90 ; N110 Z110; N120 X40 Z130; N130 G70 P70 Q120; N140 G00 X200 Z200; N150 M30;

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3.1 数控车床的程序编制 5)恒速切削与恒转速切削指令(G96/G97)
? ISO标准:
G96:恒速切削指令 (最大线速度m/min)——表面光洁 G97:恒转速切削指令 (转速r/min)——切螺纹、钻孔

? 格式: ? 应用:

G96 ( G97) S___

V=n*Pi*D/1000

G96:常用于精加工和半精加工; G97:常用于粗加工或半径变化不大的工件。

? 举例:
G96 S180(恒速切削最大线速度180 m/min) G97 S2500(恒转速切削 转速2500r/min)

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3.1 数控车床的程序编制 6)恒进给速度与恒进给量指令
? ISO标准:
G94: 恒进给速度(mm/min) G95: 恒进给量(mm/r)

格式: G94 ( G95) F___
? 华中I系统标准
G98: 恒进给速度(mm/min) G99: 恒进给量(mm/r) 格式: G98 ( G99) F___
举例: G98 F100 (恒进给速度100mm/min) G99 F0.3 (恒进给量0.3mm/r)

? 应用:
G95 恒进给量用于加工螺纹。

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三、螺纹切削循环指令(G92)
把“切入-螺纹切削-退刀-返回”四个动作作为一个循环,用一 个程序段来指令。编程格式:

G92 X(U)_ Z(W)_ I_ F_;
式中:X(U)、 Z(W) - 螺纹切削 的终点坐标值; I - 螺纹部分半径之差,即螺纹 切削起始点与切削终点的半径差。 加工圆柱螺纹时,I=0。加工圆 锥螺纹时,当X向切削起始点坐 标小于切削终点坐标时,I为负, 反之为正。

(FANUC)

(X坐标值依据《机械设计手册》 查表确定) 注意:其他系统常用的螺纹的加工为:G33、G78、G82 F - 螺纹导程。

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环 三、螺纹加工循环指令

在螺纹切削的开始和结束部分,由于伺服的滞后, 会产生螺距误差, 为此必须 设置引入量L1和超越量L2:

W=L+L1+L2
L1切入空行程,L2切出空行程。L1取(3~5)×导程,一般取2 ~ 5mm; L2取(1~2)×导程,约为L1的l/2左右。

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环 三、 螺纹加工循环指令 螺纹循环
螺纹切削时应注意的问题:
(1)螺纹牙型高度(螺纹总切深) ? 螺纹牙型高度是指在螺纹牙型上,牙顶到牙底之间垂直于轴线的距离。 车削时,车刀总切入深度。

?

牙型理论高度H= 0.866P,实际加工时,由于螺纹车刀刀尖半径的影 响,螺纹的实际切深有变化。则螺纹实际牙型高度可按下式计算: h=H-2*(H/8)=0.6495P

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环 三、 螺纹加工循环指令 螺纹循环
螺纹切削时应注意的问题:

(2)分层切削深度
如果螺纹牙型较深、螺距较大,可分几次进给。每次进

给的背吃刀量用螺纹深度减精加工背吃刀量的差按递减 规律分配,如图所示。
常用螺纹切削的 进给次数与背吃刀量 可参考表选取。

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环 三、 螺纹加工循环指令
螺纹切削时应注意的问题:
(3)螺纹径向起点与终点尺寸的确定

螺纹最终的切削终点坐标要以螺纹底径尺寸为 X值。
三角形普通螺纹的牙深高度按下式计算:

h=0.6495P≈0.65P
? 螺纹底径: D小径=D公称-1.3P

? 螺纹大径:

D大径=D前 + 0.2~0.4

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环
三、 螺纹加工循环指令
螺纹切削时应注意的问题:
(4) 车削螺纹时,刀具在进给方向( Z向 )的进给速度与主轴 螺纹循环

转速之间有严格的定比关系。不可随意设定和调整主轴转速
和车刀进给速度。 (5) 若螺纹收尾处没有退刀槽, 应按45°退刀收尾。 (6)安装螺纹车刀时,刀尖必须与工件轴线等高,刀两侧刃角平 分线与工件轴线垂直。

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环 三、 螺纹加工循环指令 螺纹循环
螺纹时应注意的问题:
(7) 受车刀挤压,螺纹车削后其大径会涨大, 因此, 车削外螺

纹前的外圆直径应比螺纹大径小,当螺距为1.5~3.5mm时, 外
径一般可以小0.2~0.4mm。 对于内螺纹而言,内径就是小径,但为了容易与外螺纹配 合,一般应将孔径稍稍车大0.05~0.1P,牙深也是0.6495P。

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环 圆柱螺纹的加工程序编写举例 (1) :
(200,200)

G00 X35 Z104; G92 X29.2 Z53 F1.5; X28.6;

X28.2; X28.05; G00 X200 Z200;

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹循环 圆柱螺纹的加工程序编写举例 (4) :
(50,120)

螺纹导程:F=1.5 编程大径:d1=29.8mm 编程小径:d2=28.05mm

O1111 N1 G00 X50 Z120; N2 M03 S300; N4 G00 X32 Z101.5; N5 G92 X29.2 Z19 F1.5; N6 X28.6; N7 X28.2; N8 X28.05; N9 G00 X50; N10 Z120; N11 M30;

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3.1 数控车床的程序编制——螺纹复合循环 三、 螺纹加工循环指令
螺纹复合循环: ? 格式: G76 P(m) (r) (a) Q(Δdmin) R(d); G76 X(U)_ Z(W)_ R(i) P(k) Q(Δd) F_
? 式中: m——加工重复次数,01-99; r——倒角量,斜向退刀量单位数(0.01~9.9P,以0.1P为一个单位, 用00~99两位数字指定),即螺纹切削退尾处的z向退刀距离; a——刀尖角度(螺纹牙型角); Δdmin——最小切削深度,当切削深度Δdn小于Δdmin,则取Δdmin作 为切削深度;用带小数点的半径量表示;d——循环次数; X、Z——螺纹终点的坐标值;U表示由A点至D点的增量坐标值;Z表 示D点Z坐标值;W表示由C点至D点的增量坐标值; i——锥螺纹的半径差;i=0,圆柱螺纹; k——螺纹牙型编程高度(X方向半径值); Δd——第一刀切削深度; F——螺纹导程;

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3.1 数控车床的程序编制——实例1
实例1:带螺纹的轴类零件数控车削加工及其手工编程

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3.1 数控车床的程序编制——实例1
分析:

A、工艺路线
⑴ 先倒角→切削螺纹的实际外圆Φ 47.8mm→切削锥度部 分→车削Φ 62mm外圆→倒角→车削Φ 80mm外圆→切削圆弧 部分→车削Φ 85mm外圆。 ⑵ 切槽。 ⑶ 车螺纹。

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3.1 数控车床的程序编制——实例1
B、选择刀具及画出刀具布置图
根据加工要求,选用三把刀具。Ⅰ号刀车外圆,Ⅱ号 刀切槽,Ⅲ号刀车螺纹。刀具布置如下图所示。采用对刀 仪对刀,螺纹刀尖相对与Ⅰ号刀尖在Z向位置15mm。 编程之前,应正确的选择换刀点,以便在换刀过程中, 刀具与工件、机床和夹具不会碰撞。 取O点为原点,A点为对刀点和换刀点。

C、确定切削用量
车外圆,主轴转速为S630,进给速度 为F150。切槽时,主轴转速为S315, 进给速度为F10。切削螺纹时,主轴转 刀具布置图 速为S200,进给速度为F1.5。

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第一节 数控车床的程序编制——实例1

N50 W-59; O0004

/*车Φ47.8mm外圆 ,增量坐标编程 /*程序号

N10 X50. G00 X200. Z350. ; ,绝对坐标与增量坐标混合编程 /*建立工件坐标系 N60 ; /*退刀

N20 X62.W-60. S630 M03; T1 M08 ; ,绝对坐标与增量坐标混合编程 /*启动主轴,开冷却液 N70 /*车锥度 N30 X41.8 Z292; /*刀具快速接近工件 N80 U0 Z155; /*车Φ62 mm外圆, 绝对坐标与增量坐标 N40 G01 X47.8 Z289. F150.; /*倒角 混合编程

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第一节 数控车床的程序编制——实例1

N90 X78. W0; /*退刀,绝对坐标与增量坐标混合编程 N130 G01 U0 Z65.; /*车Φ80 mm外圆 N100 X80. W-1.; /*倒角, 绝对坐标与增量坐标混合编程

N140U0 X90 W0; N110 W-19.;

/*退刀

/*车 Φ 80Z350. mm外圆 , 绝对坐标与增量坐标混合编程 N150 G00 X200. M05 M09; /*快速退回到起始点, 主轴停 ,冷却液关 N120 G02 U0 W-60. R70.; /*车圆弧,I、K表示圆心相对于圆弧起点的坐标

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第一节 数控车床的程序编制——实例1

N210 X200.Z350.M05 M09;
N165 S315 M03 M08 ;

N160 T02;

/*换2#刀具 /*启动主轴,开冷却液 /*切槽

N170 G00 X51. Z230; /*快速接近工件 /*快速退回到起始点 ,主轴停,冷却液关

N220 S200 M03 M08 T03;
N190 G04 X5.0 ; N200 G00 X51 ; Z293.; N230 G00 X52.

N180 G01 X45. W0 F10. ;

/*延时5s

/*换3#刀具,启动主轴,开冷却液 /*快速接近工件

/*退刀

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第一节 数控车床的程序编制——实例1

N240 G92 X47.2 F1.5 ; N270 X46.05 ; Z231.5 /*车螺纹 /* G92车螺纹,切至深度0.3=(47.8-47.2)/2 N280 G00 X200. Z350. M02; N250 X46.6; /*车螺纹,切至深度0.6=0.3+0.6/2 /*快速退回到起始点,程序结束 N260 X46.1; /*车螺纹,切至深度0.85=0.6+0.5/2

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O0004 N10 G00 X200. Z350. ; N20 S630 M03 T1 M08; N30 X41.8 Z292; N40 G01 X47.8 Z289. F150.; N50 W-59; N60 X50. ; N70 X62.W-60.; N80 U0 Z155; N90 X78. W0; N100 X80. W-1.; N110 U0 W-19.; N120 G02 U0 W-60. R70.; N130 G01 U0 Z65.; N140 X90 W0; N150 G00 X200. Z350. M05 M09;

N160 T02; N165 S315 M03 M08 ; N170 G00 X51. Z230; N180 G01 X45. W0 F10. ; N190 G04 X5.0 ; N200 G00 X51 ; N210 X200.Z350.M05 M09; N220 S200 M03 M08 T03; N230 G00 X52. Z293.; N240 G92 X47.2 Z231.5 F1.5 ; N250 X46.6; N260 X46.1; N270 X46.05 ; N280 G00 X200. Z350. M02;

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3.1 数控车床的程序编制——实例2
实例2: 如图所示,由圆 弧面、外圆锥面、 外圆柱面构成的 特殊型面零件, 其外圆柱面Φ50 直径处不加工, 而Φ40外圆柱面 直径处加工精度 较高,其材料为 45钢,选择毛坯 尺寸Φ50×110. 刀具在 (100,100)位 置上。

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? (1)工艺分析及处 理
1)零件图的分析、加工方 案及加工路线的确定

加工工艺路线为:车削 右端面→分别粗车外圆 柱面Φ44, Φ40.5, Φ34.5, Φ28.5, Φ22.5, Φ16.5→粗车圆弧面 R13.15,→粗车外圆柱 面Φ40.5 → 粗车外圆锥 面→粗车外圆弧面 R13.15 →精车圆弧面 R14 →精车外圆锥面→ 精车外圆柱面Φ40 →精 车外圆弧面R5。

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? (1)工艺分析及处理 2)零件的装夹及夹具的选择
采用数控机床本身的标准卡盘,找正加紧。

3)刀具和切削用量的选择
刀具选择:选择1号刀具为90度硬质合金机夹车刀,用于粗、精车削加工。 切削用量的选择:主轴转速n=630r/min,进给速度粗车为vt=0.2mm/r,精 车外vt=0.1mm/r.

? (2)尺寸计算
R14mm圆弧的圆心坐标是:

X=0mm, Z=-14mm;
R5mm圆弧的圆心坐标是: X=50mm,

Z=-(20+30+14-5)=-59mm

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O0001 N0010 N0020 N0030 N0040 N0050 N0060 N0070 N0080 N0090 N0100 N0110 N0120 N0130

G92 X100.0 Z100.0; S630 M03 T0101; G00 X52.0 Z0.0; 快速点定位 G01 X-0.5 F0.2; 车削右端面 G00 Z1.0 ; 退刀 X44.0; 快速点定位 G01 Z-62.5; 粗车外圆柱面为Φ44mm X50.0; 退刀 G00 Z1.0; 快速点定位 X40.5; G01 Z-60.0; 粗车外圆柱面为Φ40.5mm X44.0; G00 Z1.0; 退刀,快速点定位

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N0140 N0150 N0160 N0170 N0180 N0190 N0200 N0210 N0220 N0230 N0240 N0250 N0260 N0270 N0280

X34.5; G01 Z-29.0; X40.5; G00 Z1.0; X28.5; G01 Z-14.0 X34.5 G00 Z1.0; X22.5; G01 Z-4.0; X28.5; G00 Z1.0; X16.5; G01 Z-2.0; X22.5;

粗车Φ34.5mm

退刀
粗车外圆柱面为Φ28.5mm

退刀,快速点定位 粗车外圆柱面为Φ22.5mm 快速点定位

粗车外圆柱面为Φ16.5mm

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N0290 G00 Z0.25 快速点定位 N0300 X0.0 N0310 G03 X28.5 Z-14.0 R13.15; 粗车圆弧面R14mm N0320 G01 X40.5 Z-44.0; 粗车外圆锥面 N0330 W-15.0; 粗车外圆柱面Φ40.5 N0340 G02 X50.0 W-4.75 R4.75; 粗车圆弧面R5mm N0350 G00 Z0.0 快速点定位 N0360 X0.0 N0370 G03 X28.0 Z-14.0 R14.0; 精车圆弧面R14mm N0380 G01 X40.0 Z-44.0; 精车外圆锥面 N0390 W-15.0; 精车外圆柱面Φ40 N0400 G02 X50.0 W-5.0 R5.0; 精车圆弧面R5mm N0410 G00 X100.0 Z100.0 T0100; 快速退回起始点,取 消1号刀补 N0420 M05; 主轴停止转动 N0430 M30; 程序结束

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3.2 数控铣床与加工中心的 程序编制

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3.2 数控铣床的程序编制——特点 一、数控铣床的编程特点
? 最常用的加工方法之一。

可进行平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上 复杂型面铣削,还可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。

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3.2 数控铣床的程序编制——特点

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3.2 数控铣床的程序编制——特点

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3.2 数控铣床的程序编制——特点 一、数控铣床的编程特点
? 数控铣床上采用的插补方式较多,如直线插补、圆弧插补、 极坐标插补、抛物线插补等等。合理利用可提高加工精度和 效率。
?直线和圆弧组成的平面轮廓数学处理简单,复杂的非圆曲 线、曲面的数学处理应采用计算机辅助编程和自动编程。 ?点位控制功能 可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。 ? 连续轮廓控制功能 可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。

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3.2 数控铣床的程序编制——特点
一、数控铣床的编程特点
?刀具半径补偿功能 可以根据零件图样的标注尺寸来编程,而不必考虑所用刀 具的实际半径尺寸,从而减少编程时的复杂数值计算。 ? 刀具长度补偿功能 可以自动补偿刀具的长短,以适应加工中对刀具长度尺寸 调整的要求。 ? 比例及镜像加工功能 比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执 行。镜像加工又称轴对称加工,如果一个零件的形状关于坐标 轴对称,那么只要编出一个或两个象限的程序,而其余象限的 轮廓就可以通过镜像加工来实现。

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3.2 数控铣床的程序编制——工艺问题
二、数控铣床加工中的工艺问题
? 工件坐标系的确定及程序原点的设置; ? 安全高度。

安全面 工件上表面 安全高度

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3.2 数控铣床的程序编制——工艺问题
二、数控铣床加工中的工艺问题
? 进退刀方式:

G01进刀线 (G42补偿) G02退刀线 (G40取消G42) G02进刀线 (G42补偿) 起刀点与退刀 点(G40)

G01退刀线 (G40取消G42)

起刀点 (G40)

G42补偿

退刀点 (G40)

a)切线方向进刀

b)侧向进刀

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3.2 数控铣床的程序编制——工艺问题
二、数控铣床加工中的工艺问题
? 刀具半径补偿:
起刀点

理论轮廓 大于2倍 刀具直径 G42 G01 起刀点 切入点 G42 G01

理论轮廓

切入点

a)合理方式

b)不合理方式 建立刀补半径补偿

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3.2 数控铣床的程序编制——工艺问题
二、数控铣床加工中的工艺问题
? 刀具半径确定:
? 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。

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3.2 数控铣床的程序编制——工艺问题

+Y

+Z
+X

数控立铣的机床坐标系

数控卧铣的机床坐标系

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
三、数控铣床编程中的特殊功能指令 R100
1、工件坐标系设定指令
O X Y: 机床坐标系
100 50 R100 Y′

O′X′Y′Z′:工件坐标系 图中的相对位置表示工件在机

Y

O′ 300 100 Z Z′

X′

O

X 100

床上安装后,工件坐标系与机 床坐标系的相对位置。

35 35

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
三、数控铣床编程中的特殊功能指令
R100

编程方式:
1) 绝对坐标方式:工件坐标系 2) 相对坐标方式。
R100 Y′ 100 50

编程参数
编程单位:mm, 刀具半径(D01):8 mm , 主轴转速:400r/min 进给速度:250mm/min 安全高度:35mm

Y

O′ 300 100 Z Z′

X′

O

100

X

35 35

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
三、数控铣床编程中的特殊功能指令
1)绝对坐标编程
(工件坐标系:G92指令)
%0100 N01 G92 X0 Y0 Z35; N02 G90 G17 G00 G42 D01 X-250 Y-50 S400 M03 M08 ; N03 Z-40 ; N04 G01 X100 F250 ; N05 X0 Y250 ; N06 G03 X-100 Y150 J-100; N07 G02 X-200 Y50 I-100 ; N08 G01 Y-70 ; N09 G00 G40 Z35 M05 M09 ; N10 X0 Y0; N11 M02 ;
R100 Y′ 100 50 Y O′ 300 O 100 X Z 100 Z′ R100

X′

35 35

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
三、数控铣床编程中的特殊功能指令
2)绝对坐标编程 (工件坐标系:G54指令)
? 编程 N01 改成: N01 G90 G54 G00 X0 Y0 Z35; N02 G17 G00 G42 D01 X-250 Y-50 S400 M03 M08; 其余同上。 ? 参数设置 在G54画面下设置: X: 300 Y: 120 Z:- 200
R100 Y′ 100 50 Y R100

O′
300 100 Z Z′

X′

O

100

X

35 35

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
2、镜像加工指令——G11、G12、G13
? G11——对称于Y轴镜像 格式:G11 N××××.××××.×× ;
镜像加工程序 开始时程序号 镜像加工程序 结束时程序号 循环次数(两位数)

? G12——对称于X轴镜像 格式:G12 N××××.××××.×× ;
镜像加工程序 开始时程序号 镜像加工程序 结束时程序号 循环次数(两位数)

? G13——原点对称 格式:G13 N××××.××××.×× ;
镜像加工程序 开始时程序号 镜像加工程序 结束时程序号 循环次数(两位数)

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
说明:
1)G11指令将本段所定义的两个程序号按X负向加工,并按编程所 给的循环次数循环若个次。 G12指令将定义的两程序段之间的加工 沿y轴负方向进行。 G13指令是G11、G12指令同时作用的效果。
2)镜像加工开始程序段号和结束程序段号间用小数点隔开,镜像加 工开始程序段号必须位于结束程序段号之前。 3)循环次数由第2个小数点之后的两位正数决定,省略则为循环一 次; 4)G11/G12/G13不能作为整个程序的最后段结束,若其程序段位 于最后时,应写上M02结束符。 5)G11/G12/G13所定义的镜像段号之内,不得发生其他转移加工 指令,如子程序跳转等。

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
2、镜像指令编程举例: G11编程举例:
N0010 G01 Z-2 M03 S12 F100; N0020 G91 G01 X30 Y30; N0030 X20; N0040 G01 G90 X0 Y0; N0050 G11 N0020.0040; N0060 M02;

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
2、镜像指令编程举例:
G12编程举例:
N0010 N0020 N0030 N0040 N0050 N0060 N0070 N0080 N0090 N0100 N0110 N0120 N0130 G01 Z-1 F6 S10 M03; G91 G42 T01 X20 Y20; X30 Y10; X30; G03 X15 Y15 I0 J15; G02 X15 Y15 I15 J0; G01 Y10; X-50; G02 X-30 Y0 I-15 J0; G01 G90 X20 Y20; G40 X0 Y0; G12 N0020.0110; M02;

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3.2 数控铣床的程序编制——特殊指令
2、镜像指令编程举例:
N0010 G01 N0020 G91 N0030 N0040 N0050 G03 N0060 N0070 G01 N0080 N0090 G01 N0100 G90 N0110 G40 N0120 G11 N0130 G12 N0140 G13 N0150 G00 N0160 M02; Z-1 F4 S10 M03; G42 T01 X20 Y20; X30 Y10; X30; X15 Y15 I0 J15; X15 Y15 I5 J0; Y10; X-50; X-30 Y0 I-15 J0; G01 X20 Y20; X0 Y0; N0020.0110 N0020.0110 N0020.0110 Z5;

G13编程举例:

如图所示.程序段N0020—N0110用于铣 削图形1,再用G11功能调程序段N0020N0110铣削图形2,用G12功能调程序段 NO020-NOll0铣图形3,用G13功能调程序 段N0020-N0110铣削图形4。

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3.2 数控铣床的程序编制——实例
实例1:简单外形轮廓零件的数控铣削加工及其编程
? 分析
1 )零件图:工件厚度 20mm, 要求精铣其外形轮廓。 2)刀具选择:Φ10mm立铣刀。 3)安全面高度:10mm。 4)进刀/退刀方式:离开工件 20mm , 直 线 / 圆 弧 引 入 切向进刀,直线退刀。 5 )工艺路线:走刀路线见上 图。

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3.2 数控铣床的程序编制——实例
O0006 N10 G54 G90 G00 X0. Y0. ;
/*建立工件坐标系,并快速 运动到程序原点的上方

N20 Z10. ; /*快速运动到安全面高度 N30 X-50. Y-40. S500 M03 M08 ;
/*刀具移到工件外,启动主轴,

N40 G01 Z-21. F20. ;

/*G01下刀,伸出去1mm

N50 G01 G42 D01 Y-30. F100. ; /*刀具半径补偿,运动到Y-30的位置 N60 G02 X-40. Y-20. I10. J0.; /*顺时针圆弧插补

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3.2 数控铣床的程序编制——实例
N70 G01 X20.; N80 G03 X40. Y0. I0. J20. ;
/*逆时针圆弧插补
( -6.195, 39.517 )

N90 X-6.195 Y39.517 I-40. J0.;
/* 逆时针圆弧插补

N100 G01 X-40. Y20. ; N110 Y-30.; N120 G00 G40 Y-40. ; N130 Z10.; N140 X0. Y0. ; N150 M30 ;

/*直线退刀 /*取消刀具半径补偿,退刀至Y-40 /*抬刀至安全面高度 /*回程序原点上方 /*程序结束并返回

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3.3 数控孔加工程序编制

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3.3 数控孔加工程序编制
1. 数控孔加工编程特点
孔加工包括钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹和镗孔;在数控钻床、 镗床、铣床、车床和加工中心上进行。点位控制,要求定位准确。 ? 选择尺寸基准为工件原点,易确定尺寸、保证加工的精度; ? 注意提高对刀精度;换刀点选在容易测量和不会发生碰撞的地方, 在空间允许的情况下,换刀点可安排在加工点的上方。

? 使用刀具长度补偿功能;
? 在孔加工量很大时,使用固定循环、子程序和镜像功能可以简化

程序。

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(1)在孔加工过程中,刀具的运动由6个动作组成:
动作1—快速定位至初始点。X,Y表示了初始点在初始平面中的位置;
动作2—快速定位至R点。刀具自初始点快速进给到R点;(参考平面、安全平面) 动作3—孔加工。以切削进给的方式执行孔加工的动作;

动作4—在孔底的相应动作,包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作;
动作5—返回到R点,继续孔加工时刀具返回到R点平面; 动作6—快速返回到初始点,孔加工完成后返回初始点平面。 A B B

A

C 孔加工循环的平面 C 固定循环的动作

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(2)孔加工循环指令格式: G90 G98 G8_ X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ L_ G91 G99
X、Y、Z-孔底坐标;R-参考平面的Z坐标;Q-每次进给深度;P-孔 底停留时间,整数,s;F-进给速度;L-重复次数。
G98(返回初始平面) G99(返回参考平面)

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3.3 数控孔加工的程序编制——特殊指令 2. 固定循环加工类指令
所谓固定循环是为完成某种加工将多个程序段的指令按约定的执 行次序综合为一个程序段,例如钻孔固定循环:将快速点定位、按进给 速度(G01)钻入工件、达到给定的孔深后快速(G00)将钻头退出工 件等只用一个程序段表示。

孔加工固定循环(模态指令)
G81--钻孔固定循环; G82--钻至孔深处停留光切的钻孔循环; G83--钻深孔(有退屑动作)固定循环; G84--攻丝固定循环; G85--以工进的速度退刀的用于铰孔的固定循环; G86--镗孔固定循环,加工到孔深后主轴停转退刀; G89--以工进速度退刀的镗孔固定循环。 G80--取消循环。

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3 、固定循环加工类指令
格式 G73 X Y Z R Q K F G74 X Y Z R P F G76X Y Z R I P F G80 G81X Y Z R F G82X Y Z R P F G83X Y Z R Q K F G84 X Y Z R P F G85 X Y Z R F G86 X Y Z R F G87 X Y Z R I F G88 X Y Z R F G89 X Y Z R P F 孔加工 间歇进给 切削进给 切削进给 —— 切削进给 切削进给 间歇进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给 在孔底的动作 —— 暂停——主轴正转
主轴定向停止—刀具移位

刀具返回

用途 高速深孔钻孔 攻左旋螺纹 精镗孔 取消固定循环 钻孔 锪孔、镗阶梯孔 深孔往复排屑钻 攻右旋螺纹 精镗孔 镗孔 反镗孔 镗孔 精镗阶梯孔

快速
切削进给

快速 —— 快速 快速 快速
切削进给 切削进给

—— —— 暂停 —— 暂停——主轴反转 —— 主轴停止
主轴定向停止—刀具移位

快速 快速
手动操作 切削进给

暂停——主轴停止 暂停

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3.3 数控孔加工程序编制——实例1
实例1:

? 分析:
1)零件图:如图所示,要求钻8个Φ10mm的通孔, 工件厚30mm。

2)刀具选择:Φ10mm的钻头。
3)安全面高度:2mm; 换刀点选择(0,0, 30)(安全面也称参考面)。 4)钻孔加工方式:采用G81钻孔循环加工指令。

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3.3 数控孔加工程序编制——实例1
O0005
N10 G54 G90 G00 X0 Y0;
/*建立工件坐标系,并快 速运动刀到程序原点上方

N20 Z30;

/*快速运动到程序原点上方30mm处

N30 S200 M03 M08;

/*启动主轴,开冷却液

N40 G99 G81 X30. Y30. Z-35. R2. F20; /*在1#位钻孔,进给速
度为 20mm/min , Z-35. 表示钻头伸出底面 5mm, R2表示钻孔完成后
抬刀到2mm处的参考面

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3.3 数控孔加工程序编制——实例1
N50 G91 X40; /*钻2#孔
N60 X40; N70 X40; /*钻3#孔 /*钻4#孔

N80 G90 X170 Y70; /*钻8#孔 N90 G91 X-40; N100 X-40; N110 G98 X-40; /*钻7#孔 /*钻6#孔 /*钻5#孔

N120 G00 X0 Y0;
N130 M30; /*程序结束并返回

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3.3 数控孔加工程序编制——实例2
实例2:
要求:首先进行钻 孔,然后攻螺纹。 试编制加工程序。

? 分析:
1)零件图:钻4个Φ8.5mm的通孔,然后攻4个M10的螺纹孔。 2)刀具选择:T01:Φ8.5mm的钻头,T02:M10丝锥。

3)换刀点:X=0,Y=0,Z=250,初始平面:Z=150mm。
4)安全面高度:3mm(钻孔加工,安全面也称为参考面)。 5) 孔加工顺序:A-B-C-D。刀具伸出孔外4mm。

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3.3 数控孔加工程序编制——实例2
O0001

N10 G54 G00 X0 Y0 Z250;
/*建立工件坐标系,并快速移动 到原点上方 N20 S600 M03 T01 M06; N30 G90 G00 Z150;

/*快速运动初始平面,主轴正转
N40 G99 G81 X15 Y10 Z-19 R3 F50; N50 G98 Y35; N60 G99 X50;

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3.3 数控孔加工程序编制——实例2
N70 G98 Y10;

N80 G00 X0 Y0 Z250;
N90 T02 M06 S150 M03; N100 G99 G84 X15 Y10 Z-19 R3 F150;

/*在1#位攻丝,进给速度为150mm/min,
Z-19表示钻头伸出底面4mm,R3表示钻孔 完成后抬刀到3mm处的参考面 N110 G98 Y35; N120 G99 X50; N130 G98 Y10; N140 G80 G00 X0 Y0 M02; /*取消固定循环,快速返回到换刀点

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3.3 数控孔加工程序编制——子程序
? 主程序:机床按主程序指令工作;

? 子程序:有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状,
将这一轮廓形状的加工程序作为子程序,在需要的位置上重复调用, 就可以完成对该零件的加工。 – 调用子程序的格式: M98 O(P)_ _ _ _ L_ _ _ _调用子程序 M99 返回主程序

a)一级调用

b) 二级调用

c) 三级调用

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3.3 数控孔加工程序编制——子程序
子程序的使用:螺纹孔加工编程
M10

Z

15 20

30

加工过程: 1. 加工中心孔
ф 80

Y

2. 钻孔
X

W

3. 倒角 4. 攻螺纹

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3.3 数控孔加工程序编制——子程序
O0011 /* 主程序 N10 G54 G90 G00 X0 Y0; N20 T01 M06 ; /* 换1#刀具-中心钻 N30 S2000 M03 M08 ; /*启动主轴,开冷却液 N40 G81 R1.0 Z-1.5 F10. ; /* G81定义钻孔加工循环,参考面高度 1mm , 孔 深 1.5mm , 进 给 速 度 10mm/min N50 M98 P0200; /* M98调子程序0200,在所有孔位中心 位置钻中心孔 N60 T02 M06; /* 换2#刀-ф8mm钻头
M10

Z
15 20

ф

80

Y

X
W

30

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3.3 数控孔加工程序编制——子程序
N70 G83 R1.0 Z-20. Q5.0 F10. ;
/* G83定义钻孔加工循环,参考面高度1.0mm, 孔深20mm,每次进给钻5mm深
M10

Z
15 20

N80 S1000 M03 M08 ; N90 M98 P0200;

/* 调子程序0200,钻所有孔

N100 T04 M06; /* 换4#刀-倒角 N110 G81 R1.0 Z-1.0 F20.;
/* 定义钻孔循环
ф 80

Y

N120 S2000 M03 M08; N130 M98 P0200 ;
/* 调子程序0200,给每个孔倒角

X
W

N140 T03 M06 ; /* 换3#刀-丝锥 N150 G84 R1.0 Z-15. F10. ;
/* G84定义攻螺纹循环

30

/* 启动主轴

2015年6月22日星期一9时2分29秒 School of Mechanical and Power Engineering

3.3 数控孔加工程序编制——子程序
N160 S200 M03 M08;
N170 M98 P0200;
/* 调子程序0200,给所有孔攻螺纹
M10

Z
15 20

N180 G00 X0 Y0 ; /* 返回参考点
N190 M30; O0200 N20 X0. Y40.; N30 X40. Y0.; N40 X0. Y-40.; N45 M99;
/* 子程序结束并返回主程序 /*主程序结束并返回 /* 孔位置子程序
ф 80

N10 X-40. Y0. ;

Y

X
W

30

2015年6月22日星期一9时2分29秒 School of Mechanical and Power Engineering

第四节 自动编程简介

2015年6月22日星期一9时2分29秒 School of Mechanical and Power Engineering

第四节 自动编程简介
一、自动编程概述

1、数控自动编程的产生和发展
美: APT ADAPT 德: EXAPT-1/2/3 AUTOSPOT 2C 2CL 2PC (点位、车削、铣削)

日: PAPT HAPT
2、数控编程技术发展趋势 ★发展会话型自动编程系统 ★数字化技术编程法 ★计算数控中的直接编程 ★ 数控图形编程系统 ★ 语音数控自动编程

★ 发展模块化的多功能的编程系统

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第四节 自动编程简介
二、数控自 动编程语言 APT
数 控 语 言

系统处理程序

通用计算机
零 件 源 程 序 翻 译 处 理 刀 具 轨 迹 处 理 打印程序单 后 置 处 理

零 件 图 纸

制作穿孔带

数 控 机 床

直接通讯
CRT显示 绘图仪检查

2015年6月22日星期一9时2分29秒 School of Mechanical and Power Engineering

第四节 自动编程简介
三、微机自动编程系统

? 基于CAD/CAM的自动编程;
? Pro-E(美国PTC)、 UG(美国UGS)、 Ideas、 CATIA (三一重工); ? Solidedge、Solidewoks、MasterCAM(美国CNC software公司)、CAXA(北京北航海尔软件有限公 司)

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? 例:如图所示零件,精铣凸台外轮廓。采用 顺铣,铣刀直径10mm.
顺铣:铣轮廓时顺时针走刀就是顺铣,铣内腔逆时针 是顺铣,顺铣它的光洁度比逆铣好 逆铣:

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

N10 G54 G90 G00 Z50; N20 S300 M03; N30 Z2; N40 G01 Z-5 F60; N50 G41 X15 Y0 D1 F150; N60 Y10; N70 Y55; N80 G02 X30 Y70 I158 J0; N90 G01 X61; N100 G03 X85 Y43 R40; N110 G01 Y20; N120 X70 Y10; N130 X15; N140 G40 X0 Y0; N150 G00 Z100 M02;

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例:如图所示零件厚20mm,精铣内腔,深度10mm, 采用 顺铣,铣刀直径10mm。要求切入方向合适。

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133 50 11 10 12 10 40 30 27
M20× 1.5

?60

?52

?36

?46

?42

?30

R2 2× 45?

R6

?16

2× 45?

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本章结束 !
请各位同学

认真复习本章内容!



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