數(shù)控銑床程序編制

1、第4章 數(shù)控銑床程序編制 數(shù)控銑床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機床，它可以進行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復雜型面銑削，還可進行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。4.1數(shù)控銑床程序編制的基礎(chǔ) 數(shù)控銑床具有豐富的加工功能和較寬的加工工藝范圍，面對的工藝性問題也較多。在開始編制銑削加工程序前，一定要仔細分析數(shù)控銑削加工工藝性，掌握銑削加工工藝裝備的特點，以保證充分發(fā)揮數(shù)控銑床的加工功能。 數(shù)控銑床的主要功能各種類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數(shù)控系統(tǒng)的功能，除一些特殊功能不盡相同外，其主要功能基本

2、相同。1、 點位控制功能此功能可以實現(xiàn)對相互位置精度要求很高的孔系加工。2、 連續(xù)輪廓控制功能此功能可以實現(xiàn)直線、圓弧的插補功能及非圓曲線的加工。3、 刀具半徑補償功能此功能可以根據(jù)零件圖樣的標注尺寸來編程，而不必考慮所用刀具的實際半徑尺寸，從而減少編程時的復雜數(shù)值計算。4、 刀具長度補償功能此功能可以自動補償?shù)毒叩拈L短，以適應(yīng)加工中對刀具長度尺寸調(diào)整的要求。5、 比例及鏡像加工功能比例功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標值來執(zhí)行。鏡像加工又稱軸對稱加工，如果一個零件的形狀關(guān)于坐標軸對稱，那么只要編出一個或兩個象限的程序，而其余象限的輪廓就可以通過鏡像加工來實現(xiàn)。6、 旋轉(zhuǎn)功能該功能可將編

3、好的加工程序在加工平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度來執(zhí)行。7、 子程序調(diào)用功能有些零件需要在不同的位置上重復加工同樣的輪廓形狀，將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序，在需要的位置上重復調(diào)用，就可以完成對該零件的加工。8、 宏程序功能該功能可用一個總指令代表實現(xiàn)某一功能的一系列指令，并能對變量進行運算，使程序更具靈活性和方便性。數(shù)控銑床的加工工藝范圍銑削加工是機械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對零件進行鉆、擴、鉸、鏜、锪加工及螺紋加工等。數(shù)控銑削主要適合于下列幾類零件的加工。1、平面類零件 平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工

4、面可展開為平面。圖4.1所示的三個零件均為平面類零件。其中，曲線輪廓面a垂直于水平面，可采用圓柱立銑刀加工。凸臺側(cè)面b與水平面成一定角度，這類加工面可以采用專用的角度成型銑刀來加工。對于斜面c，當工件尺寸不大時，可用斜板墊平后加工；當工件尺寸很大，斜面坡度又較小時，也常用行切加工法加工，這時會在加工面上留下進刀時的刀鋒殘留痕跡，要用鉗修方法加以清除。a)輪廓面A b)輪廓面B c)輪廓面C圖4.1平面類零件2、 直紋曲面類零件 直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。如圖4.2所示零件的加工面就是一種直紋曲面，當直紋曲面從截面(1)至截面(2)變化時，其與水平面間的夾角從31

5、0均勻變化為232，從截面(2)到截面(3)時，又均勻變化為120，最后到截面(4)，斜角均勻變化為0。直紋曲面類零件的加工面不能展開為平面。當采用四坐標或五坐標數(shù)控銑床加工直紋曲面類零件時，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。這類零件也可在三坐標數(shù)控銑床上采用行切加工法實現(xiàn)近似加工。圖4.2直紋曲面3、 立體曲面類零件 加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。這類零件的加工面不能展成平面，一般使用球頭銑刀切削，加工面與銑刀始終為點接觸，若采用其它刀具加工，易于產(chǎn)生干涉而銑傷鄰近表面。加工立體曲面類零件一般使用三坐標數(shù)控銑床，采用以下兩種加工方法。(1) 行切加工法采用三坐標數(shù)控銑床進行二

6、軸半坐標控制加工，即行切加工法。如圖4.3所示，球頭銑刀沿XY平面的曲線進行直線插補加工，當一段曲線加工完后，沿X方向進給X再加工相鄰的另一曲線，如此依次用平面曲線來逼近整個曲面。相鄰兩曲線間的距離X應(yīng)根據(jù)表面粗糙度的要求及球頭銑刀的半徑選取。球頭銑刀的球半徑應(yīng)盡可能選得大一些，以增加刀具剛度，提高散熱性，降低表面粗糙度值。加工凹圓弧時的銑刀球頭半徑必須小于被加工曲面的最小曲率半徑。圖4.3行切加工法(2) 三坐標聯(lián)動加工采用三坐標數(shù)控銑床三軸聯(lián)動加工，即進行空間直線插補。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐標聯(lián)動的方法加工。這時，數(shù)控銑床用X、Y、Z三坐標聯(lián)動的空間直線插補，實現(xiàn)球面加工

7、，如圖4.4所示。圖4.4三坐標聯(lián)動加工數(shù)控銑床的工藝裝備數(shù)控銑床的工藝裝備較多，這里主要分析夾具和刀具。1、 夾具數(shù)控機床主要用于加工形狀復雜的零件，但所使用夾具的結(jié)構(gòu)往往并不復雜，數(shù)控銑床夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。對單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機床工作臺面上通過調(diào)整實現(xiàn)定位與夾緊，然后通過加工坐標系的設(shè)定來確定零件的位置。對有一定批量的零件來說，可選用結(jié)構(gòu)較簡單的夾具。例如，加工圖4.5所示的凸輪零件的凸輪曲面時，可采用圖4.6中所示的凸輪夾具。其中，兩個定位銷3、5與定位塊4組成一面兩銷的六點定位，壓板6與夾緊螺母7實現(xiàn)夾緊。圖中：1-凸輪零件，2

8、-夾具體，3-圓柱定位銷，4-定位塊，5-菱形定位銷，6-壓板，7-夾緊螺母。圖4.5 凸輪零件圖圖4.6 凸輪夾具2、 刀具數(shù)控銑床上所采用的刀具要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具。常見刀具見圖4.7。 圖4.7 常見刀具（1）銑刀類型選擇被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù).1） 加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀,如圖4.8所示。圖4.8 加工曲面類銑刀2） 銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和提

9、高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀，如圖4.9所示。圖4.9 加工大平面銑刀3） 銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀，如圖4.10所示。圖4.10 加工臺階面銑刀4） 銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀，如圖4.11所示。圖4.11 加工槽類銑刀5）孔加工時，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具，如圖4.12所示。鉆頭鏜刀圖4.12 孔加工刀具（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。由于刀片在刀體上有多種定位與夾緊方式，刀片定位元件的結(jié)構(gòu)又有不同類型，因此銑刀的結(jié)構(gòu)形式有多種，分類方法也較多。選用時，主要可根據(jù)刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)

10、和立裝結(jié)構(gòu)兩大類。1)平裝結(jié)構(gòu)(刀片徑向排列)圖4.13 平裝結(jié)構(gòu)銑刀平裝結(jié)構(gòu)銑刀（如圖4.13所示）的刀體結(jié)構(gòu)工藝性好，容易加工，并可采用無孔刀片(刀片價格較低，可重磨)。由于需要夾緊元件，刀片的一部分被覆蓋，容屑空間較小，且在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。 2)立裝結(jié)構(gòu)(刀片切向排列) 圖4.14 立裝結(jié)構(gòu)銑刀立裝結(jié)構(gòu)銑刀（如圖4.14所示）的刀片只用一個螺釘固定在刀槽上，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)位方便。雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需用五坐標加工中心進行加工。由于刀片采用切削力夾緊，夾緊力隨切削力的增大而增大，因此可省去夾緊元件，增大了

11、容屑空間。由于刀片切向安裝，在切削力方向的硬質(zhì)合金截面較大，因而可進行大切深、大走刀量切削，這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。(3)銑刀角度的選擇銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。各種角度中最主要的是主偏角和圖4.15 主偏角a)徑向前角 b)軸向前角圖4.16 前角前角(制造廠的產(chǎn)品樣本中對刀具的主偏角和前角一般都有明確說明)。1)主偏角Kr主偏角為切削刃與切削平面的夾角，如圖4.15所示。銑刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等幾種。主偏角對徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能

12、。銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也隨之減小。 90主偏角，在銑削帶凸肩的平面時選用，一般不用于單純的平面加工。該類刀具通用性好(即可加工臺階面，又可加工平面)，在單件、小批量加工中選用。由于該類刀具的徑向切削力等于切削力，進給抗力大，易振動，因而要求機床具有較大功率和足夠的剛性。在加工帶凸肩的平面時，也可選用88主偏角的銑刀，較之90主偏角銑刀，其切削性能有一定改善。6075主偏角，適用于平面銑削的粗加工。由于徑向切削力明顯減小(特別是60時)，其抗振性有較大改善，切削平穩(wěn)、輕快，在平面加工中應(yīng)優(yōu)先選用。75主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣；60主偏角銑刀主要

13、用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。45主偏角，此類銑刀的徑向切削力大幅度減小，約等于軸向切削力，切削載荷分布在較長的切削刃上，具有很好的抗振性，適用于鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合。用該類刀具加工平面時，刀片破損率低，耐用度高；在加工鑄鐵件時，工件邊緣不易產(chǎn)生崩刃。 2)前角銑刀的前角可分解為徑向前角f (圖4.16 a)和軸向前角p(圖4.16 b)，徑向前角f主要影響切削功率；軸向前角p則影響切屑的形成和軸向力的方向，當p為正值時切屑即飛離加工面。徑向前角f和軸向前角p正負的判別見圖4.16。 常用的前角組合形式如下：雙負前角雙負前角的銑刀通常均采用方形(或長方形)無后角的刀片，刀具

14、切削刃多(一般為8個)，且強度高、抗沖擊性好，適用于鑄鋼、鑄鐵的粗加工。由于切屑收縮比大，需要較大的切削力，因此要求機床具有較大功率和較高剛性。由于軸向前角為負值，切屑不能自動流出，當切削韌性材料時易出現(xiàn)積屑瘤和刀具振動。凡能采用雙負前角刀具加工時建議優(yōu)先選用雙負前角銑刀，以便充分利用和節(jié)省刀片。當采用雙正前角銑刀產(chǎn)生崩刃(即沖擊載荷大)時，在機床允許的條件下亦應(yīng)優(yōu)先選用雙負前角銑刀。雙正前角雙正前角銑刀采用帶有后角的刀片，這種銑刀楔角小，具有鋒利的切削刃。由于切屑收縮比小，所耗切削功率較小，切屑成螺旋狀排出，不易形成積屑瘤。這種銑刀最宜用于軟材料和不銹鋼、耐熱鋼等材料的切削加工。對于剛性差(

15、如主軸懸伸較長的鏜銑床)、功率小的機床和加工焊接結(jié)構(gòu)件時，也應(yīng)優(yōu)先選用雙正前角銑刀。正負前角(軸向正前角、徑向負前角)這種銑刀綜合了雙正前角和雙負前角銑刀的優(yōu)點，軸向正前角有利于切屑的形成和排出；徑向負前角可提高刀刃強度，改善抗沖擊性能。此種銑刀切削平穩(wěn)，排屑順利，金屬切除率高，適用于大余量銑削加工。WALTER公司的切向布齒重切削銑刀F2265就是采用軸向正前角、徑向負前角結(jié)構(gòu)的銑刀。(4)銑刀的齒數(shù)(齒距) 選擇銑刀齒數(shù)多，可提高生產(chǎn)效率，但受容屑空間、刀齒強度、機床功率及剛性等的限制，不同直徑的銑刀的齒數(shù)均有相應(yīng)規(guī)定。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。粗

16、齒銑刀適用于普通機床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當機床功率較小時，為使切削穩(wěn)定，也常選用粗齒銑刀。中齒銑刀系通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性。密齒銑刀主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進給速度切削加工。在專業(yè)化生產(chǎn)(如流水線加工)中，為充分利用設(shè)備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求，也常選用密齒銑刀(此時多為專用非標銑刀)。為防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn)，還有一種不等分齒距銑刀。如WALTER公司的NOVEX系列銑刀均采用了不等分齒距技術(shù)。在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。(5)銑刀直徑的選擇銑刀直徑的選用視產(chǎn)品及生產(chǎn)批量的不同差異

17、較大，刀具直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸。1)平面銑刀選擇平面銑刀直徑時主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機床功率范圍之內(nèi)，也可將機床主軸直徑作為選取的依據(jù)。平面銑刀直徑可按D1.5d（d為主軸直徑）選取。在批量生產(chǎn)時，也可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。2）立銑刀立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應(yīng)主要考慮機床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達到刀具的最低切削速度(60m/min)。3）槽銑刀槽銑刀的直徑和寬度應(yīng)根據(jù)加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機床允許的功率范圍之內(nèi)。（6）銑刀的最大切削深度不同系列的可轉(zhuǎn)位面銑刀有

18、不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，價格也越高，因此從節(jié)約費用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時一般應(yīng)按加工的最大余量和刀具的最大切削深度選擇合適的規(guī)格。當然，還需要考慮機床的額定功率和剛性應(yīng)能滿足刀具使用最大切削深度時的需要。（7）刀片牌號的選擇 合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號的主要依據(jù)是被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。一般選用銑刀時，可按刀具制造廠提供加工的材料及加工條件，來配備相應(yīng)牌號的硬質(zhì)合金刀片。由于各廠生產(chǎn)的同類用途硬質(zhì)合金的成份及性能各不相同，硬質(zhì)合金牌號的表示方法也不同，為方便用戶，國際標準化組織規(guī)定，切削加工用硬質(zhì)合金按其排屑類型和被加工材料分為三大類：P

19、類、M類和K類。根據(jù)被加工材料及適用的加工條件，每大類中又分為若干組，用兩位阿拉伯數(shù)字表示，每類中數(shù)字越大，其耐磨性越低、韌性越高。P類合金(包括金屬陶瓷)用于加工產(chǎn)生長切屑的金屬材料，如鋼、鑄鋼、可鍛鑄鐵、不銹鋼、耐熱鋼等。其中，組號越大，則可選用越大的進給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小。M類合金用于加工產(chǎn)生長切屑和短切屑的黑色金屬或有色金屬，如鋼、鑄鋼、奧氏體不銹鋼、耐熱鋼、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。其中，組號越大，則可選用越大的進給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小。K類合金用于加工產(chǎn)生短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，如鑄鐵、鋁合金、銅合金、塑料、硬膠木等。其中，組號越大，則可選用越

20、大的進給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小。 上述三類牌號的選擇原則表4.1所示：P01P05P10P15P20P25P30P40P50M10M20M30M40K01K10K20K30K40進給量背吃刀量切削速度表4.1 P、M、K類合金切削用量的選擇各廠生產(chǎn)的硬質(zhì)合金雖然有各自編制的牌號，但都有對應(yīng)國際標準的分類號，選用十分方便。數(shù)控銑削的工藝性分析數(shù)控銑削加工工藝性分析是編程前的重要工藝準備工作之一，根據(jù)加工實踐，數(shù)控銑削加工工藝分析所要解決的主要問題大致可歸納為以下幾個方面。1、選擇并確定數(shù)控銑削加工部位及工序內(nèi)容在選擇數(shù)控銑削加工內(nèi)容時，應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢和關(guān)鍵作用。主要選擇的加工

21、內(nèi)容有：（1）工件上的曲線輪廓，特別是由數(shù)學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓，如圖4.17所示的正弦曲線。（2）已給出數(shù)學模型的空間曲面,如圖4.18所示的球面。圖4.17 Y=SIN(X)曲線圖4.18球面（3）形狀復雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難的部位；（4）用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內(nèi)外凹槽；（5）以尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔和面；（6）能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀；（7）用數(shù)控銑削方式加工后，能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕勞動強度的一般加工內(nèi)容。2、零件圖樣的工藝性分析根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點，對零件圖樣進行工藝性分析時，應(yīng)主要分析與考慮以下一些問題。（1）零件圖樣

22、尺寸的正確標注圖4.19 零件尺寸公差帶的調(diào)整由于加工程序是以準確的坐標點來編制的，因此，各圖形幾何元素間的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直和平行等）應(yīng)明確，各種幾何元素的條件要充分，應(yīng)無引起矛盾的多余尺寸或者影響工序安排的封閉尺寸等。例如，零件在用同一把銑刀、同一個刀具半徑補償值編程加工時，由于零件輪廓各處尺寸公差帶不同，如在圖4.19中，就很難同時保證各處尺寸在尺寸公差范圍內(nèi)。這時一般采取的方法是：兼顧各處尺寸公差，在編程計算時，改變輪廓尺寸并移動公差帶，改為對稱公差，采用同一把銑刀和同一個刀具半徑補償值加工，對圖4.19中括號內(nèi)的尺寸，其公差帶均作了相應(yīng)改變，計算與編程時用括號內(nèi)尺寸來進行。

23、（2）統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸加工輪廓上內(nèi)壁圓弧的尺寸往往限制刀具的尺寸。1）內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑R如圖4.20所示，當工件的被加工輪廓高度H較小，內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑R較大時，則可采用刀具切削刃長度L較小，直徑D較大的銑刀加工。這樣，底面A的走刀次數(shù)較少，表面質(zhì)量較好，因此，工藝性較好。反之如圖4.21，銑削工藝性則較差。通常，當R0.2H時，則屬工藝性較差。圖4.20R較大時圖4.21R較小時2）內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r如圖4.22，銑刀直徑D一定時，工件的內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r越小，銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D-2r也越大，銑刀端刃銑削平面的面積越大，則加工平面的能力越強，因而，銑削工藝性越好

24、。反之，工藝性越差,如圖4.23所示。當?shù)酌驺娤髅娣e大，轉(zhuǎn)接圓弧半徑r也較大時，只能先用一把r較小的銑刀加工，再用符合要求r的刀具加工，分兩次完成切削?？傊?，一個零件上內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸的大小和一致性，影響著加工能力、加工質(zhì)量和換刀次數(shù)等。因此，轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸大小要力求合理，半徑尺寸盡可能一致，至少要力求半徑尺寸分組靠攏，以改善銑削工藝性。圖4.22r較小圖4.23 r較大3、保證基準統(tǒng)一的原則有些工件需要在銑削完一面后，再重新安裝銑削另一面，由于數(shù)控銑削時，不能使用通用銑床加工時常用的試切方法來接刀，因此，最好采用統(tǒng)一基準定位。4、分析零件的變形情況銑削工件在加工時的變形，將影響加工質(zhì)量

25、。這時，可采用常規(guī)方法如粗、精加工分開及對稱去余量法等，也可采用熱處理的方法，如對鋼件進行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁件進行退火處理等。加工薄板時，切削力及薄板的彈性退讓極易產(chǎn)生切削面的振動，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度難以保證，這時，應(yīng)考慮合適的工件裝夾方式?？傊庸すに嚾Q于產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸和技術(shù)要求等。在表4.2中給出了改進零件結(jié)構(gòu)提高工藝性的一些實例。表4.2 改進零件結(jié)構(gòu)提高工藝性提高工藝性方法結(jié)構(gòu)結(jié)果改進前改進后銑加工改進內(nèi)壁形狀可采用較高剛性刀具統(tǒng)一圓弧尺寸減少刀具數(shù)和更換刀具次數(shù)，減少輔助時間選擇合適的圓弧半徑R和r提高生產(chǎn)效率用兩面對稱結(jié)構(gòu)減少編程時間，簡化編程合理改進凸臺分

26、布減少加工勞動量改進結(jié)構(gòu)形狀減少加工勞動量減少加工勞動量改進尺寸比例可用較高剛度刀具加工，提高生產(chǎn)率在加工和不加工表面間加入過渡減少加工勞動量改進零件幾何形狀斜面筋代替階梯筋，節(jié)約材料5、零件的加工路線（1）銑削輪廓表面在銑削輪廓表面時一般采用立銑刀側(cè)面刃口進行切削。對于二維輪廓加工，通常采用的加工路線為：1)從起刀點下刀到下刀點2)沿切向切入工件；3)輪廓切削； 4)刀具向上抬刀，退離工件；5)返回起刀點。（2）順銑和逆銑對加工影響 在銑削加工中，采用順銑還是逆銑方式是影響加工表面粗糙度的重要因素之一。逆銑時切削力F的水平分力FX的方向與進給運動Vf方向相反，順銑時切削力F的水平分力FX的方

27、向與進給運動Vf的方向相同。銑削方式的選擇應(yīng)視零件圖樣的加工要求，工件材料的性質(zhì)、特點以及機床、刀具等條件綜合考慮。通常，由于數(shù)控機床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進給傳動間隙很小，順銑的工藝性就優(yōu)于逆銑。如圖4.24a所示為采用順銑切削方式精銑外輪廓,圖4.24b所示為采用逆銑切削方式精銑型腔輪廓,圖4.24c所示為順、逆銑時的切削區(qū)域。a)順銑b)逆銑c)切入和退刀區(qū)圖4.24 順銑和逆銑切削方式同時，為了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，盡量采用順銑加工。但如果零件毛坯為黑色金屬鍛件或鑄件，表皮硬而且余量一般較大，這時采用逆銑較為合理。 4.2數(shù)控銑床程序

28、編制的基本方法在這一部分中，將以XK5032立式數(shù)控銑床為基礎(chǔ)，介紹數(shù)控銑床程序編制的基本方法。XK5032立式數(shù)控銑床所配置的是FANUC-0MC數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點是：軸控制功能強，其基本可控制軸數(shù)為X、Y、Z三軸，擴展后可聯(lián)動控制軸數(shù)為四軸；編程代碼通用性強，編程方便，可靠性高。常用文字碼及其含義見表4.3。表4.3 常用文字碼及其含義功能 文字碼 含義 程序號 O：ISO/: EIA 表示程序名代號(19999) 程序段號 N 表示程序段代號(19999) 準備機能 G 確定移動方式等準備功能 坐標字X、Y、Z 、A、C 坐標軸移動指令(99999.999mm) R 圓弧半徑(9

29、9999.999mm) I、J、K 圓弧圓心坐標(99999.999mm) 進給功能 F 表示進給速度(11000mm/min) 主軸功能 S 表示主軸轉(zhuǎn)速(09999r/min) 刀具功能 T 表示刀具號(099) 輔助功能 M 冷卻液開、關(guān)控制等輔助功能(099) 偏移號 H 表示偏移代號(099) 暫停 P 、X 表示暫停時間(099999.999s) 子程序號及子程序調(diào)用次數(shù) P 子程序的標定及子程序重復調(diào)用次數(shù)設(shè)定(19999) 宏程序變量 P、Q、R 變量代號 加工坐標系的建立1、G92 -設(shè)置加工坐標系編程格式：G92 X Y ZG92指令是將加工原點設(shè)定在相對于刀具起始點的某一

30、空間點上。若程序格式為G92 X a Y b Z c則將加工原點設(shè)定到距刀具起始點距離為X= -a ，Y= -b ，Z= -c的位置上。 例：G92 X20 Y10 Z10其確立的加工原點在距離刀具起始點X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上,如圖4.25所示。2、G53 -選擇機床坐標系 編程格式：G53 G90 X Y Z ；G53指令使刀具快速定位到機床坐標系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值為機床坐標系中的坐標值，其尺寸均為負值。 例：G53 G90 X-100 Y-100 Z-20則執(zhí)行后刀具在機床坐標系中的位置如圖4.26所示。圖4.25G92 設(shè)置加工坐標系圖4.26G53

31、 選擇機床坐標系3、G54、G55、G56、G57、G58、G59 選擇16號加工坐標系圖4.27設(shè)置加工坐標系這些指令可以分別用來選擇相應(yīng)的加工坐標系。編程格式：G54 G90 G00 (G01) X Y Z (F) ；該指令執(zhí)行后，所有坐標值指定的坐標尺寸都是選定的工件加工坐標系中的位置。16號工件加工坐標系是通過CRT/MDI方式設(shè)置的。 例：在圖4.27中，用 CRT/MDI在參數(shù)設(shè)置方式下設(shè)置了兩個加工坐標系： G54：X-50Y-50Z-10 G55：X-100Y-100Z-20 這時，建立了原點在O的G54加工坐標系和原點在O的G55加工坐標系。若執(zhí)行下述程序段： N10G53G

32、90X0Y0Z0 N20G54G90G01X50Y0Z0F100 N30G55G90G01X100Y0Z0F100則刀尖點的運動軌跡如圖4.27中OAB所示。4、注意事項（1）G54與G55G59的區(qū)別G54G59設(shè)置加工坐標系的方法是一樣的，但在實際情況下，機床廠家為了用戶的不同需要，在使用中有以下區(qū)別：利用G54設(shè)置機床原點的情況下，進行回參考點操作時機床坐標值顯示為G54的設(shè)定值，且符號均為正；利用G55G59設(shè)置加工坐標系的情況下，進行回參考點操作時機床坐標值顯示零值。（2）G92與G54G59的區(qū)別G92指令與G54G59指令都是用于設(shè)定工件加工坐標系的，但在使用中是有區(qū)別的。G92

33、指令是通過程序來設(shè)定、選用加工坐標系的，它所設(shè)定的加工坐標系原點與當前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工原點在機床坐標系中的位置是隨當前刀具位置的不同而改變的。（3）G54G59的修改G54G59指令是通過MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定工件加工坐標系的，一旦設(shè)定，加工原點在機床坐標系中的位置是不變的，它與刀具的當前位置無關(guān)，除非再通過MDI 方式修改。（4）應(yīng)用范圍本課程所例加工坐標系的設(shè)置方法，僅是FANUC系統(tǒng)中常用的方法之一，其余不一一例舉。其它數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置方法應(yīng)按隨機說明書執(zhí)行。5、常見錯誤當執(zhí)行程序段“G92 X 10 Y 10”時，常會認為是刀具在運行程序后到達X 10 Y 10 點上。其

34、實， G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標系，并不產(chǎn)生任何動作，這時刀具已在加工坐標系中的 X10 Y10點上。G54G59指令程序段可以和G00、G01指令組合，如G54 G90 G01 X 10 Y10時，運動部件在選定的加工坐標系中進行移動。 程序段運行后，無論刀具當前點在哪里，它都會移動到加工坐標系中的X 10 Y 10 點上。刀具半徑補償功能 G40、G41、G42數(shù)控機床在實際加工過程中是通過控制刀具中心軌跡來實現(xiàn)切削加工任務(wù)的。在編程過程中，為了避免復雜的數(shù)值計算，一般按零件的實際輪廓來編寫數(shù)控程序，但刀具具有一定的半徑尺寸，如果不考慮刀具半徑尺寸，那么加工出來的實際輪廓就會與圖紙所

35、要求的輪廓相差一個刀具半徑值。因此，采用刀具半徑補償功能來解決這一問題。1、刀具半徑補償功能的定義及編程格式 刀具半徑補償功能的定義及編程格式在本課程前面已討論過，這里不詳述。在針對具體零件編程中，要注意正確選擇 G41 、G42，以保證順銑和逆銑的加工要求。2、刀具半徑補償設(shè)置方法（1）參數(shù)設(shè)置在機床控制面板上，按OFFSET鍵，進入WEAR界面，在所指定的寄存器號內(nèi)輸入刀具半徑值即可。（2）宏指令圖4.28零件圖樣用宏指令設(shè)定。以20的刀具為例，其設(shè)定程序為：G65 H01 P #100 Q10 G01 G41/ G42 X Y H #100 (D#100) F . 3、應(yīng)用舉例使用半徑為

36、R5mm的刀具加工如圖4.28所示的零件，加工深度為5mm，加工程序編制如下：O10G55 G90 G01 Z40 F2000 /進入2號加工坐標系M03 S500 /主軸啟動G01 X-50 Y0 /到達X，Y坐標起始點G01 Z-5 F100 /到達Z坐標起始點G01 G42 X-10 Y0 H01 /建立右偏刀具半徑補償G01 X60 Y0 /切入輪廓G03 X80 Y20 R20 /切削輪廓G03 X40 Y60 R40 /切削輪廓G01 X0 Y40 /切削輪廓G01 X0 Y-10 /切出輪廓G01 G40 X0 Y-40 /撤消刀具半徑補償G01 Z40 F2000 /Z坐標退刀

37、M05 /主軸停M30 /程序停設(shè)置G55：X-400，Y-150，Z-50；H015。4、練習與思考利用刀具半徑補償功能指令編寫型腔輪廓加工程序，型腔輪廓如圖4.28所示（即將上述例題的外輪廓加工，改為型腔內(nèi)輪廓加工）。圖4.29坐標系的旋轉(zhuǎn) 坐標系旋轉(zhuǎn)功能-G68、G69該指令可使編程圖形按照指定旋轉(zhuǎn)中心及旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，G68表示開始坐標系旋轉(zhuǎn)，G69用于撤消旋轉(zhuǎn)功能。1、基本編程方法 編程格式：G68 X Y R . G69 式中：X、Y旋轉(zhuǎn)中心的坐標值(可以是X、Y、Z中的任意兩個，它們由當前平面選擇指令G17、G18、G19中的一個確定)。當X、Y省略時，G68指令認為當前

38、的位置即為旋轉(zhuǎn)中心。R-旋轉(zhuǎn)角度，逆時針旋轉(zhuǎn)定義為正方向，順時針旋轉(zhuǎn)定義為負方向。當程序在絕對方式下時，G68程序段后的第一個程序段必須使用絕對方式移動指令，才能確定旋轉(zhuǎn)中心。如果這一程序段為增量方式移動指令，那么系統(tǒng)將以當前位置為旋轉(zhuǎn)中心，按G68給定的角度旋轉(zhuǎn)坐標。現(xiàn)以圖4.29為例，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)指令的程序為：N10 G92 X-5 Y-5 /建立圖4.29所示的加工坐標系N20 G68 G90 X7 Y3 R60 /開始以點（7，3）為旋轉(zhuǎn)中心，逆時針旋轉(zhuǎn)60的旋轉(zhuǎn)N30 G90 G01 X0 Y0 F200 /按原加工坐標系描述運動，到達（0，0）點(G91 X5 Y5) /若按括號內(nèi)程序

39、段運行，將以（-5，-5）的當前點為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)60N40 G91 X10 /X向進給到（10，0）N50 G02 Y10 R10 /順圓進給N60 G03 X-10 I-5 J-5 /逆圓進給N70 G01 Y-10 /回到（0，0）點N80 G69 G90 X-5 Y-5 /撤消旋轉(zhuǎn)功能，回到（-5，-5）點M02 /結(jié)束2、坐標系旋轉(zhuǎn)功能與刀具半徑補償功能的關(guān)系旋轉(zhuǎn)平面一定要包含在刀具半徑補償平面內(nèi)。以圖4.30為例：N10 G92 X0 Y0 圖4.30坐標旋轉(zhuǎn)與刀具半徑補償N20 G68 G90 X10 Y10 R-30N30 G90 G42 G00 X10 Y10 F100 H01

40、N40 G91 X20N50 G03 Y10 I-10 J 5N60 G01 X-20N70 Y-10N80 G40 G90 X0 Y0N90 G69 M30當選用半徑為R5的立銑刀時，設(shè)置：H01=5。3、與比例編程方式的關(guān)系 在比例模式時，再執(zhí)行坐標旋轉(zhuǎn)指令，旋轉(zhuǎn)中心坐標也執(zhí)行比例操作，但旋轉(zhuǎn)角度不受影響，這時各指令的排列順序如下：G51 G68 G41/G42 G40 G69 G50 子程序調(diào)用編程時，為了簡化程序的編制，當一個工件上有相同的加工內(nèi)容時，常用調(diào)子程序的方法進行編程。調(diào)用子程序的程序叫做主程序。子程序的編號與一般程序基本相同，只是程序結(jié)束字為M99表示子程序結(jié)束，并返回到調(diào)

41、用子程序的主程序中。調(diào)用子程序的編程格式 M98 P ;式中：P表示子程序調(diào)用情況。P后共有8位數(shù)字，前四位為調(diào)用次數(shù)，省略時為調(diào)用一次；后四位為所調(diào)用的子程序號。圖4.31零件圖樣例：如圖4.31所示,在一塊平板上加工6個邊長為10mm的等邊三角形，每邊的槽深為-2mm，工件上表面為Z向零點。其程序的編制就可以采用調(diào)用子程序的方式來實現(xiàn)(編程時不考慮刀具補償)。 主程序：O10N10 G54 G90 G01 Z40 F2000 /進入工件加工坐標系N20 M03 S800 /主軸啟動N30 G00 Z3 /快進到工件表面上方N40 G01 X 0 Y8.66 /到1#三角形上頂點N50 M9

42、8 P20 /調(diào)20號切削子程序切削三角形N60 G90 G01 X30 Y8.66 /到2#三角形上頂點N70 M98 P20 /調(diào)20號切削子程序切削三角形N80 G90 G01 X60 Y8.66 /到3#三角形上頂點N90 M98 P20 /調(diào)20號切削子程序切削三角形N100 G90 G01 X 0 Y -21.34 /到4#三角形上頂點N110 M98 P20 /調(diào)20號切削子程序切削三角形N120 G90 G01 X30 Y -21.34 /到5#三角形上頂點N130 M98 P20 /調(diào)20號切削子程序切削三角形N140 G90 G01 X60 Y -21.34 /到6#三角形

43、上頂點N150 M98 P20 /調(diào)20號切削子程序切削三角形N160 G90 G01 Z40 F2000 /抬刀N170 M05 /主軸停N180 M30 /程序結(jié)束子程序：O20N10 G91 G01 Z -2 F100 /在三角形上頂點切入（深）2mmN20 G01 X -5 Y-8.66 /切削三角形N30 G01 X 10 Y 0 /切削三角形N40 G01 X 5 Y 8.66 /切削三角形N50 G01 Z 5 F2000 /抬刀N60 M99 /子程序結(jié)束設(shè)置G54：X-400，Y-100，Z-50。 比例及鏡向功能圖4.32各軸按相同比例編程圖4.33 各軸以不同比例編程圖4

44、.34 鏡像功能比例及鏡向功能可使原編程尺寸按指定比例縮小或放大；也可讓圖形按指定規(guī)律產(chǎn)生鏡像變換。 G51為比例編程指令；G50為撤消比例編程指令。G50、G51均為模式G代碼。1、各軸按相同比例編程 編程格式：G51 X Y Z P G50式中：X、Y、Z-比例中心坐標(絕對方式)；P-比例系數(shù)，最小輸入量為0.001，比例系數(shù)的范圍為：0.001999.999。該指令以后的移動指令，從比例中心點開始，實際移動量為原數(shù)值的P倍。P值對偏移量無影響。 例如，在圖4.32中，P1 P4為原編程圖形，P1P4為比例編程后的圖形，P0為比例中心。2、各軸以不同比例編程 各個軸可以按不同比例來縮小或

45、放大，當給定的比例系數(shù)為-1時，可獲得鏡像加工功能。編程格式： G51 X YZ I JK G50式中：X、Y、Z-比例中心坐標； I、J、K -對應(yīng)X、Y、Z軸的比例系數(shù)，在0.001 9.999范圍內(nèi)。本系統(tǒng)設(shè)定I、J、K不能帶小數(shù)點，比例為1時，應(yīng)輸入1000，并在程序中都應(yīng)輸入，不能省略。比例系數(shù)與圖形的關(guān)系見圖4.33。其中：b/a：X軸系數(shù)；d/c：Y軸系數(shù)；O：比例中心。3、鏡像功能 再舉一例來說明鏡像功能的應(yīng)用。見圖4.34，其中槽深為2mm，比例系數(shù)取為 + 1000或-1000。設(shè)刀具起始點在O點，程序如下：子程序：O 9000N10 G00 X60 Y60 /到三角形左頂

46、點N20 G01 Z-2 F100 /切入工件N30 G01 X100 Y60 /切削三角形一邊N40 X100 Y100 /切削三角形第二邊N50 X60 Y60 /切削三角形第三邊N60 G00 Z4 /向上抬刀N70 M99 /子程序結(jié)束主程序：O 100N10 G92 X0 Y0 Z10 /建立加工坐標系N20 G90 /選擇絕對方式N30 M98 P9000 /調(diào)用9000號子程序切削1#三角形N40 G51 X50 Y50 I-1000 J1000 /以X50 Y50為比例中心，以X比例為-1、Y比例為+1開始鏡向N50 M98 P9000 /調(diào)用9000號子程序切削2#三角形N6

47、0 G51 X50 Y50 I-1000 J-1000 /以X50 Y50為比例中心，以X比例為-1、Y比例為-1開始鏡向N70 M98 P9000 /調(diào)用9000號子程序切削3#三角形N80 G51 X50 Y50 I 1000 J-1000 /以X50 Y50為比例中心，以X比例為+1、Y比例為-1開始鏡向N90 M98 P9000 /調(diào)用9000號子程序切削4#三角形N100 G50 /取消鏡向N110 M30 /程序結(jié)束4、設(shè)定比例方式參數(shù)（1）在操作面板上選擇MDI方式；（2）按下PARAMDGNOS按鈕，進入設(shè)置頁面，其中：PEVX為設(shè)定X軸鏡像，當PEVX置1時，X軸鏡像有效；當

48、PEVX置“0時，X軸鏡像無效。PEVY為設(shè)定Y軸鏡像，當PEVY置1時，Y軸鏡像有效；當PEVY置0時，Y軸鏡像無效。4.2.6 A類宏功能應(yīng)用用戶宏功能是提高數(shù)控機床性能的一種特殊功能。使用中，通常把能完成某一功能的一系列指令像子程序一樣存入存儲器，然后用一個總指令代表它們，使用時只需給出這個總指令就能執(zhí)行其功能。用戶宏功能主體是一系列指令，相當于子程序體。既可以由機床生產(chǎn)廠提供，也可以由機床用戶自己編制。宏指令是代表一系列指令的總指令，相當于子程序調(diào)用指令。用戶宏功能的最大特點是，可以對變量進行運算，使程序應(yīng)用更加靈活、方便。用戶宏功能有A、B兩類。這里主要介紹A類宏功能，B類宏功能請參

49、見本課程的B類宏程序介紹。1、變量在常規(guī)的主程序和子程序內(nèi)，總是將一個具體的數(shù)值賦給一個地址。為了使程序更具通用性、更加靈活，在宏程序中設(shè)置了變量，即將變量賦給一個地址。(1)變量的表示 變量可以用“#”號和跟隨其后的變量序號來表示：#i(i1，2，3.) 例：#5， #109， #501。(2)變量的引用將跟隨在一個地址后的數(shù)值用一個變量來代替，即引入了變量。 例：對于F#103，若#10350時，則為F50； 對于Z-#110，若#110100時，則Z為-100； 對于G#130，若#1303時，則為G03。(3)變量的類型 0MC系統(tǒng)的變量分為公共變量和系統(tǒng)變量兩類。1）公共變量 公共變

50、量是在主程序和主程序調(diào)用的各用戶宏程序內(nèi)公用的變量。也就是說，在一個宏指令中的#i與在另一個宏指令中的#i是相同的。 公共變量的序號為：#100#131；#500#531。其中#100#131公共變量在電源斷電后即清零，重新開機時被設(shè)置為“0”；#500#531公共變量即使斷電后，它們的值也保持不變，因此也稱為保持型變量。2）系統(tǒng)變量 系統(tǒng)變量定義為：有固定用途的變量，它的值決定系統(tǒng)的狀態(tài)。系統(tǒng)變量包括刀具偏置變量，接口的輸入/輸出信號變量，位置信息變量等。系統(tǒng)變量的序號與系統(tǒng)的某種狀態(tài)有嚴格的對應(yīng)關(guān)系。例如，刀具偏置變量序號為#01#99，這些值可以用變量替換的方法加以改變，在序號199中，不用作刀偏量的變量可用作保持型公共變量#500#531。接口輸入信號#1000#1015，#1032。通過閱讀這些系統(tǒng)變量，可以知道各輸入口的情況。當變量值為“1”時，說明接點閉合；當變量值為“0”時，表明接點斷開。這些變量的數(shù)值不能被替換。閱讀變量#1032，所有輸入信號一次讀入。2、宏指令G65宏指令G65可以實現(xiàn)豐富的宏功能，包括算術(shù)運算、邏輯運算等處理功能。一般形式： G65 Hm P#i Q#j R#k式中：m-宏程序功能，數(shù)值范