第3章_数控铣削基础编程与操作

3.1.4工件坐标系G54－G59指令的格式
(1)工件坐标系的设定G54－G59 在工件坐标系（WCS）中给出一个工件的几何尺寸。NC 程
序中的数据以工件坐标系为基准。工件坐标系始终是直角坐标 系，并且与具体的工件相关联。 在使用G54－G59建立工件坐标系时，该指令可单独指定，也 可与其他指令同段指定。 【格式】
3、凸台顶部加工出1×45°倒角。
学习任务： 任务3.1铣削加工的基础知识 任务3.2方形凸台零件的平面铣削程序编制 任务3.3方形凸台零件的凸台（直角过渡）铣削程序编制 任务3.4方形凸台零件的凸台（轮廓自动过渡）铣削程序编制
学习目标：
知识目标： 了解数控铣床平口钳安装与校正 了解平面铣削方式及刀具的选择 了解快速定位指令GOO、直线插补指令G01 了解CYCLE61平面铣削工艺循环说明
设置零点偏移时，在当前有效的零点偏移(如G54)中,可以在各轴 实际值显示中为单个轴输入一个新的位置值,偏置值则直接输入G54 坐标系中。
机床坐标系MCS中的位置值与工件坐标系WGS中新位置值之间 的差值会被永久保存在当前有效的零点偏移三(如G54)中。 在使用坐标系时，各坐标系之间的相互关联，如图3-14所示。
（2）快速点定位快速运行（G00）
【格式】 G00 X… Y… Z… G00 AP=…
【说明】 这个指令控制刀具快速从当前位置移动到指定的位置。 X(U)_Y(V)_Z(W)_ 指定移动轨迹的终点位置坐标，编程时 可用绝对坐标编程也可以用增量坐标编程。
G00 RP=…
例：如图3-15，分别用G90、G91编程，控制 刀具由A点快速运动到B点。
【格式】 G507
. . XYZ . G599
【说明】 G507 调用第7个可设定的零点偏移 G599 调用第99个可设定的零点偏移( SINUMERIK828 D BASIC系统只支持到G549) G500 关闭当前可设定的零点偏移直至下一次调用，并激活第1 个可设定的零点偏移，激活整体基准框架或将可能修改过的基 准框架激活。
坐标系之间的关联
说明：
1）运动转换未激活时，即机床坐标系与基准坐标系重合。 2）通过基准偏移得到带有托盘零点的基准零点坐标系（BNS ）。
3）通过可设定零点偏移G54或G55来确定用于工件1或工件2 的“可设定零点坐标系”（ENS）。
4）通过可编程的坐标转换确定工件坐标系（WCS）。
在工件坐标系设定中，除了选择G54--G59设定工件坐标系以外，还 可以进行工件坐标系的偏移。
第三章综述
本章基于基础案
例的编程与操作学习。
94
以方形凸台零件为教
84 76
学项目将以下三部分 5
的铣削程序编制分别
R8
集中在同一个项目中，
从而实现零件切削成
本控制与实现循序渐
R6
7
进的学习目的。
5 76 84 94
40 5 5 1×45°
三个部分 部分一：方形凸台零件上表面铣削编程 部分二：方形凸台零件76X76X5mm外轮廓铣削编程 部分三：方形凸台零件84X84X5mm外轮廓铣削编程
3.1.5平面加工常用编程指令
（1）绝对值编程G90和增量值编程G91 【格式】 G90 X Y Z G91 X Y Z
【说明】 设定坐标输入方式G90指令建立绝对坐标输入方式，移动指令的目标点的坐标值X、Y、Z表示刀具 离开工件坐标系原点的距离； G91指令建立增量坐标输入方式，移动指令的目标点的坐标值X、Y、Z 表示刀具离开当前点的坐 标增量。 G90、G91位模态功能，可相互注销，G90为缺省值。其可用于同一程序段中，但要注意其顺序所 造成的差异。
（a）顺铣
（b）逆铣
3.1.3对刀辅具选用
在使用所选择的刀具前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精 确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加 工过程，从而加工出合格的工件。
建立工件坐标系的过程称为对刀，即确定程序原点在机床坐标系 中的位置。
加工中心的对刀内容，包括基准刀具的对刀和各个刀具相对偏差 的测定两部分。对刀时，先从某零件加工所用到的众多刀具中选择一 把作为基准刀具，进行对刀操作，再分别测出其它各个刀具与基准刀 具刀位点的位置偏差值，如长度、直径。
例如：如图3-16所示，刀具从A点直线插补至B点，使用绝对坐200
增量坐标方式：G91 G01 X40 Y20 F200
该指令控制刀具沿直线轨迹移动，速度由F决定。程序中首次 使用G01等插补指令时必须指定F。 当G98时，F的单位是mm/min。当G99时，F的单位是mm/r。
百分表找正
2）用寻边器或直接使用刀具对刀 a.分中法（以X轴为例） 用旋转的刀具分别去碰工件X轴方向上的两 端，记录两个数值 和 ，X轴坐标值即为 ，如图3-13a所示。 b.寻边法（以X轴为例） 用旋转的刀具去碰工件X轴方向上的一端， 记录一个数值 ，X轴坐标值即为 R（R为刀具半径,左侧对刀为+R，右 侧对刀为-R）。如图3-13b所示。+R
刀具
工件
刀具
刀具
工件
X= X1+X2 2
使用寻边器或直接用刀具对刀
X= X1 +R
3）刀具Z向对刀 加工中心Z轴对刀时采用实际加工时所使用的刀具，有多少把刀就
对多少次，其中一种方法是以其中的一把刀具作为基准刀具，用Z向设 定器记录Z坐标，如图3-11所示，在工件坐标系中设定，（如在G54中 的Z坐标中进行设定）。
（a）立铣刀周铣平面图
（b）面铣刀端铣平面
（1）面铣刀及选用
1）端铣刀。 在数控铣床(或加工中心)上铣削平面时一般采用机械夹固式可转
位硬质合金刀片式端铣刀，外形如图3-5所示。目前这种刀具因在提高 产品质量、加工效率、降低成本、操作使用方便等方面具有显著的优 越性，故得到广泛使用。硬质合金可转位端铣刀已标准化，其标准直 径系列：16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160mm 等。齿数分为粗齿，细齿和密齿。粗齿铣刀用于粗铣钢件加工；细齿 铣刀用于平稳条件下的铣削加工；密齿铣刀的每个齿进给量较小，主 要用于薄壁铸件的加工。
G54 G55 G56 X_ Y_ Z_ G57 G58 G59
【说明】 G54－G59在数控系统面板上可预定6个工件坐标系，其之间的
关系如图3-14所示。 加工时其坐标系的原点，必须设为工件坐标系的原点在机床坐标系 中的坐标值，否则加工出的产品就有误差或报废，甚至出现危险。 这6个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值(工件零点偏置值)， 工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相 对此工件坐标系原点的值。
学习目标：
技能目标： 能够正确安装并校正平口钳 能够了解平面铣削方式及刀具选择 掌握数G00、G01的用法 能够掌握平面铣削循环CYCLE61的参数及用法
任务3.1铣削加工的基础知识
任务3.1铣削加工的基础知识 本节学习内容如下： （1）数控铣床平口钳安装与校正； （2）平面铣削方式及刀具的选择； （3）对刀工具选用； （4）工件坐标系G54－G59指令的格式；
项目分析： 本章以图3-1方形凸台零件为例，零基础逐步学会数控铣 削加工的编程与操作。
1、从零件图上看，该零件是方形体零件上部由两个正方形凸台 构成。图3-1 方形凸台零件加工图纸
2、主要加工的面有84mm正方形凸台高度10mm，四个角点均 为直角点；76mm正方形凸台高度5mm，它的轮廓四个角点是由 一个边长5mm工艺倒角、一个斜边长7mm的工艺斜边、一个 R8mm和一个R6mm工艺过渡圆弧构成。
绝对坐标方式：G90 G00 X200 Y200
增量坐标方式：G91 G00 X150 Y150
3）直线插补指令 【格式】
G01 X_Y_Z_F_
【说明】 这个指令控制刀具以一定速度从当前位置移动到指定的位置。 X(U)_Y(V)_Z(W)_指定移动轨迹的终点位置坐标，F指进给速度， 编程时可用绝对坐标编程也可以用增量坐标编程。
3.1.1数控铣床平口钳安装与校正
平口钳又名机用虎钳如图3-2所示，是一种通用夹具， 常用于安装小型工件，它是铣床、钻床的随机常用装夹工 件的附具，将其固定在机床工作台上，用来夹持工件进行 切削加工。铣削零件的平面、阶台、斜面和铣削轴类零件 的键槽等，都可以用平口钳装夹工件。
带分度盘的机用平口虎钳
（a）机械夹固式可转位端铣刀外形
（b）端铣刀刀片类型
2）立铣刀 立铣刀利用分布在圆柱表面的主切削刃进行加工，立铣刀端面上的副 切削刃是不过刀具中心点，主要是对所铣端面进行修光。立铣刀一般由 高速钢或硬质合金制成，对于直径较大的硬质合金立铣刀多做成镶刀片 式。立铣刀分为直柄和锥柄两种，如图3-7所示，直径较大的立铣刀一 般制成锥柄。立铣刀又可分为粗齿、中齿和细齿三种，粗齿立铣刀具有 刀齿强度高、容屑空间大、重磨次数多等优点，适用于粗加工；中齿立 铣刀齿数介于粗齿和细齿之间，容屑空间适中，适用于半精加工；细齿 立铣刀齿数多、工作平稳，适用于精加工。 立铣刀切削刃数一般为三个或四个，它主 要用于铣削垂直面、台阶面、小平面、凹 槽等。
a 光电式寻边器
b 偏心式寻边器
a光电式Z向对刀器 b带表式Z向对刀器
(2)对刀常用方法
1）用百分表找正孔中心 如图3-12所示，用磁力表座将百分表粘在机床主轴端面上，手动或
低速旋转主轴。然后，手动操作时旋转的表头依X、Y、Z的顺序逐渐 靠近被测表面，用增量方式，调整移动X、Y为止，使表头旋转一周时， 其指针的跳动量在允许的对刀误差内，并记下机床坐标系中的X、Y标 志，即为所找孔中心的位置。
根据加工精度要求选择对刀的方法，可采用试切法对刀，寻边器 对刀、机内对刀仪对刀、自动对刀等。其中试切法对刀精度较低；加 工中心常用寻边器对刀和Z向设定器对刀，效率高，能保证对刀精度。 对刀操作分为X、Y向对刀和Z向对刀。
(1)对刀辅具 X、Y向对刀的工具有光电式寻边器(图3-10a)和偏心式寻边器(图310b)等，Z向对刀工具有Z向设定器分别光电式（ZOP-50）(图3-11a) 和带表式（ZOP-50）（图3-11b）所示。
3.2 方形凸台零件的平面铣削程序编制
本节学习内容如下： （1）平面加工常用编程指令及端面铣削循环指令（CYCLE61）的参 数设置； （2）平面加工及刀具参数设置； （3）平面加工参考程序。
《数控铣削编程与操作》—— 第3章 数控铣削基础编程与操作
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目录
1 3.1铣削加工的基础知识 2 3.2方形凸台零件的平面铣削程序编制 3 3.3方形凸台零件的凸台（直角过渡）铣削程序编制 4 3.4方形凸台零件的凸台（轮廓自动过渡）铣削程序编制
精密平口虎钳
平口钳的校正： 用百分表校正固定钳口与铣床主轴轴心线垂直或平行。
a校正固定钳口与主轴轴线平行
b校正固定钳口与主轴轴线垂直
3.1.2平面铣削方式及刀具的选择
平面是组成机械零件的基本表面之一，其质量是用平面度、 表面粗糙度及平面尺寸来衡量的。大部分平面是在数控铣床(或加 工中心)上加工的，在数控铣床(或加工中心)上获得平面的方法有 两种，即周铣和端铣。用分布于铣刀圆柱面上的刀齿进行的铣削 称为周铣，用分布于铣刀端面上的刀齿进行的铣削称为端铣。如 图3-4所示。
例：如图3-15所示，分别用G90、G91编程，控制刀具由A点运动到 B点。
绝对值编程：G90 X200 Y200 增量值编程：G90 X150 Y150
编程方式的选择原则：当图样尺寸由一 个固定基准给定时，采用绝对值编程较为方 便，当图样尺寸是以轮廓定点之间的距离进 行标注的，则采用增量值编程较为方便。
（a）整体式立铣刀 （b）镶嵌式立铣刀
(2)铣削方式
1）用圆柱铣刀铣削时的铣削方式 ①顺铣如图3-8a 铣削时，铣刀刀齿切入工件时的切削厚度最大，然 后逐渐减小到零（在切削分力的作用下有让刀现象），对表面没有硬 皮的工件易于切入，刀齿磨损小，提高刀具耐用度2～3倍，工件表面 粗糙度也有所提高。顺铣时，切削分力与进给方向相同，可节省机床 动力。但顺铣在刀齿切入时承受最大的载荷，因而工件有硬皮时，刀 齿会受到很大的冲击和磨损，使刀具的耐用度降低，所以顺铣法不宜 加工有硬皮的工件。