掌握数控编程是操作现代铣端面打中心孔机床的基础。一个清晰、高效、安全的程序,不仅能保证加工质量,还能充分发挥机床性能。本文将以一台典型的FANUC系统卧式数控机床为例,详细讲解一个完整的“铣一端面并打中心孔”的加工程序实例,并对关键代码进行逐行解析。
一、加工任务与前提条件
工件:45钢棒料,直径Φ60mm,毛坯长度余量2mm(单边)。
加工要求:铣削右端面至总长尺寸,并钻一个B型中心孔(深度约8mm)。
机床:卧式数控铣端面打中心孔机床,带自动换刀功能。
刀具:
T01:Φ80mm面铣刀(4齿),硬质合金刀片。
T02:Φ5mm B型硬质合金中心钻。
夹具:液压卡盘夹持工件左端,右端用尾座顶尖支撑(假设尾座已预先调整好)。
二、程序实例(FANUC 0i 系统格式)
```
O1000(程序号:铣端面打中心孔示例)
(程序说明:加工工件右端面及中心孔)
G90 G94 G40 G80 G21 G54; (安全启动指令组)
M06 T01; (将1号刀换到主轴上)
G43 H01 Z100.; (调用1号刀长度补偿,快速移至安全高度Z100)
M03 S800; (主轴正转,转速800rpm 铣削转速)
G00 X70. Z5.; (快速定位:X移至半径外(70>30),Z距端面5mm)
G01 Z0.2 F200; (以200mm/min进给,接近工件至Z0.2)
Z2.0 F100; (以100mm/min进给,铣削端面,切深2mm,至最终Z2.0位置)
G00 Z5.; (快速退刀至Z5)
M05; (主轴停止)
M06 T02; (将2号刀换到主轴上)
G43 H02 Z100.; (调用2号刀长度补偿,移至安全高度)
M03 S1500; (主轴正转,转速1500rpm 钻孔转速)
G00 X0 Z2.; (快速定位至工件旋转中心X0,距端面2mm)
G83 Z8.5 R1. Q2. F40; (啄钻循环:钻深至Z8.5,R点Z1,每次啄深2mm,进给40mm/min)
G80; (取消固定循环)
G00 Z100.; (快速退至安全高度)
M05; (主轴停止)
M30; (程序结束并返回开头)
%
```
三、关键代码逐行详解
1. O1000:程序编号。用于在机床存储器中标识该程序。
2. G90 G94 G40 G80 G21 G54:
`G90`:绝对坐标编程。所有坐标值均相对于程序原点(G54原点)。
`G94`:进给速度单位为 毫米/分钟(mm/min)。这是最常用的方式。
`G40`:取消刀具半径补偿。本工序不需要。
`G80`:取消任何已激活的固定循环(如钻孔循环)。安全起见,程序开始先取消。
`G21`:公制单位编程。
`G54`:选择第一工件坐标系。我们通过对刀,已将工件右端面中心点设为G54原点(X0, Z0)。
3. M06 T01:自动换刀指令,将刀库中的1号刀(面铣刀)换到主轴上。
4. G43 H01 Z100.:刀具长度正补偿。`H01`调用寄存器中1号刀的长度补偿值。执行此句后,机床就知道刀具尖端的真实位置了。`Z100.`是移动目标,即让刀具快速移动到Z轴100mm的安全位置。
5. M03 S800:主轴以800转/分钟的速度顺时针旋转。
6. G00 X70. Z5.:快速移动。`X70.`(大于工件半径30,确保安全)和`Z5.`(距端面5mm安全距离)。
7. G01 Z0.2 F200:直线插补(切削移动)。以200mm/min的速度移动到Z0.2,这是铣削前的“切入”点,留有0.2mm余量用于平缓切入。
8. Z2.0 F100:继续直线插补,以100mm/min的速度铣削到Z2.0。这个值(2.0)就是端面需要被铣掉的总量。
9. G00 Z5.:快速抬刀,离开工件。
10. M05:主轴停止。为换刀做准备。
11. M06 T02:换2号刀(中心钻)。
12. G43 H02 Z100.:调用2号刀的长度补偿,并移动到安全高度。
13. M03 S1500:主轴以1500rpm启动,适合小直径钻头。
14. G00 X0 Z2.:快速定位到工件中心(X0),并距已加工好的端面(Z0)2mm处。X0的准确性至关重要,它由对刀保证。
15. G83 Z8.5 R1. Q2. F40:深孔啄钻循环。
`Z8.5`:最终钻孔深度。比中心孔有效深度略深,确保锥面完整。
`R1.`:R点平面位置(Z1)。每次啄钻后退回至此点排屑。
`Q2.`:每次啄钻的深度增量(2mm)。钻深8.5mm,需要5次完成。
`F40`:钻孔进给速度40mm/min。
动作:从R点开始进给Q深 > 快速退回R点 > 快速进给至离上次孔底一小段距离 > 再次进给Q深 …… 循环直至达到Z8.5。
16. G80:钻孔循环结束,必须用G80取消,否则后续移动会继续执行钻孔动作。
17. G00 Z100.:快速退刀至安全高度。
18. M05:主轴停。
19. M30:主程序结束,光标返回程序开头,为下一次执行做好准备。
四、编程要点与安全提示
安全第一:程序开头使用安全指令组(G90,G94,G40,G80,G21),结尾退至安全高度(Z100)。
清晰的注释:使用括号`()`添加注释,说明程序目的和关键步骤,便于日后阅读和修改。
合理的进退刀路径:铣削时先径向(X方向)定位到工件外,再轴向(Z方向)进给,避免碰撞。
巧用固定循环:对于钻孔,使用`G83`啄钻循环远比用`G01`逐段编程更安全、高效、可靠。
务必对刀准确:程序是基于G54原点(X0, Z0)编写的。`X0`(中心)和`Z0`(端面)的设定必须精确无误。
首次运行务必模拟/单段:新程序必须在机床的图形模拟功能中验证,并在单段模式下低速试运行,确认无误后再自动加工。
通过学习和理解这个实例,您可以举一反三,编写出满足各种复杂零件铣端面打中心孔需求的数控程序,从而真正驾驭这台自动化设备。

