數(shù)控加工工藝與編程程俊蘭 習題答案

1、復習思考題41加工中心可分為哪幾類？其主要特點有哪些？加工中心按結構布局可以分為以下三類：（1）立式加工中心 其主軸軸線垂直于水平面。為了解決垂直方向運動時重力平衡的問題，一般是由主軸箱沿立柱上下運動來實現(xiàn)的，主軸箱的重量通過立柱中空腔內(nèi)的配重使其平衡。大型立式數(shù)控銑床則往往采用龍門架移動式，龍門架沿床身做縱向運動。三坐標立式數(shù)控銑床占有相當?shù)谋戎?，一般可進行三坐標聯(lián)動加工。還有部分機床的主軸可以繞X、Y、Z坐標軸中的一個或兩個軸做數(shù)控擺角運動，完成四坐標和五坐標數(shù)控立銑加工。（2）臥式加工中心 其主軸軸線平行于水平面，垂直方向的運動一般也是由主軸箱升降來實現(xiàn)的。為了擴大加工范圍，臥式數(shù)控銑床

2、通常采用增加數(shù)控轉盤或萬能數(shù)控轉盤來實現(xiàn)四、五坐標加工。利用萬能數(shù)控轉盤，可以將工件上不同角度的加工面調(diào)整成加工位置，從而省去很多專用夾具或專用角度成型銑刀。帶有數(shù)控轉盤的臥式數(shù)控銑床利于對工件進行“四面加工”。2箱體上直徑小于30mm的孔一般采用什么加工方法？直徑小于f30mm的孔可以不鑄出毛坯孔，全部加工都在加工中心上完成。可分為“锪平端面打中心孔鉆擴孔端倒角鉸”等工步。有同軸度要求的小孔（< f30mm），須采用“锪平端面打中心孔鉆半精鏜孔端倒角精鏜（或鉸）”等工步來完成。3數(shù)控銑和加工中心的工序劃分原則是什么？（1）工序集中原則。（2）先粗后精原則。（3）基準先行原則。（4）先面

3、后孔原則。4數(shù)控銑和加工中心的工序劃分方法有哪些？（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適于加工內(nèi)容不多的零件，加工完成后就能達到待檢狀態(tài)。（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工多個表面，但會導致程序太長。程序長度會受到系統(tǒng)內(nèi)存容量、機床連續(xù)工作時間（一個零件在一個工作班內(nèi)應該加工完畢）、查錯和檢索等的限制。因程序不宜太長，一道工序的內(nèi)容也不宜太多。（3）以加工部位劃分工序。對于加工內(nèi)容很多的零件，按其結構特點將加工部位分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的幾何形狀；先加工精度要求較低的

4、部位，再加工精度要求較高的部位。（4）以粗、精加工劃分工序。對于易發(fā)生變形的零件，為減小加工后的變形，一般先進行粗加工，后進行精加工，并將粗、精加工工序分開。（5）先主后次。即先加工主要表面，然后加工次要表面。（6）一次裝夾進行多道加工工序時，則應考慮把對工件剛度削弱較小的工序安排在先，以減小加工變形。（7）先內(nèi)形內(nèi)腔加工，后外形加工。5數(shù)控銑和加工中心的工步劃分方法有哪些？（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精分開進行。（2）對于既有面又有孔的零件，可以采用“先面后孔”的原則劃分工步。先銑面可提高孔的加工精度。因為銑削時切削力較大，工件易發(fā)生變形，而先銑面

5、后鏜孔，則可使其變形有一段時間恢復，減少由于變形引起的對孔的精度的影響。反之，如先鏜孔后銑面，則銑削時極易在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，從而破壞孔的精度。（3）按所用刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用刀具集中工步，以減少換刀次數(shù)，減少輔助時間，提高加工效率。（4）在一次安裝中，盡可能完成所有能夠加工的表面。6影響切削用量的因素有哪些？（1）機床：機床剛性、最大轉速、進給速度等；（2）刀具：刀具長度、刃長、刀具刃口、刀具材料、刀具齒數(shù)、刀具直徑等；（3）工件：毛坯材質(zhì)、熱處理性能等；（4）裝夾方式：（工件緊固程度）壓板、臺鉗、托盤等；（5）冷卻情況：油冷、氣冷、水冷等。7如何用Z軸

6、設定器確定刀具的長度？（1）組裝和調(diào)整加工中使用的各種刀具。（2）校準Z軸設定器，用校準棒壓在Z軸設定器的上面，調(diào)整表盤使指針指向刻度0。（3）將Z軸設定器放在Z向零點的平面上（一般為零件平面）。（4）將一把刀具裝入加工中心（或數(shù)控銑床）主軸。（5）Z向移動主軸，使刀尖與Z軸設定器接觸，使Z軸設定器指針指向刻度0（或是指示燈亮），將該刀的刀號、長度、直徑等參數(shù)輸入系統(tǒng)（輸入方法參考機床操作手冊）。（6）將刀具裝入刀庫。（7）重復步驟（3）（5），直至將所有刀具測量完畢。用這種方法即測量了各個刀具的長度補償值，又確定了Z軸的零點。8如何用機械式尋邊進行X、Y的對刀？（1）將偏心式尋邊器通過刀柄安

7、裝在主軸上。（2）啟動主軸旋轉，主軸轉速一般為500r/min左右。（3）在X正方向手動移動工作臺，使尋邊器下部的圓柱與被加工零件上與X軸垂直的側面接觸。（4）進一步慢速移動工作臺，邊移動邊觀察，直至兩段圓柱同心，再移動突然又出現(xiàn)偏心。（5）記錄下數(shù)控系統(tǒng)顯示器上顯示的X值，此時主軸中心與零件被測量面的距離等于尋邊器的半徑。（6）用同樣的方法進行Y正向移動測量，記錄下Y值。（7）用記錄的X值加上一個尋邊器圓柱半徑值（X+R），用記錄的Y值加上一個尋邊器圓柱半徑值（Y+R），（X+R，Y+R）就是主軸中心移至零件一個角點上的坐標值，如果此點是工件原點，則將計算后的X值和Y值輸入系統(tǒng)G54G59之

8、一（如G54）所對應的寄存器中，將來在程序中可使用G54控制坐標系。9如何用光電式尋邊器進行X、Y的對刀？（1）將工件通過夾具裝在機床工作臺上，裝夾時，工件的四個側面都應留出尋邊器的測量位置。（2）將尋邊器通過刀柄裝在主軸上，手動Z軸使尋邊器下降，鋼球與測量桿的交線不要低于零件的上表面，且保證鋼球的最大半徑面低于零件的上表面。當出現(xiàn)誤操作時可以保護測量桿不受損壞。 （3）在X方向快速移動主軸，讓尋邊器測頭靠近工件的左側，改用微調(diào)操作，讓測頭慢慢接觸到工件左側，直到尋邊器發(fā)光。記下此時測頭在機械坐標系中的X坐標值，如-358.700。（4）抬起測頭至工件上表面之上，快速移動主軸，讓測頭靠近工件右

9、側，改用微調(diào)操作，讓測頭慢慢接觸到工件右側，直到尋邊器發(fā)光。記下此時測頭在機械坐標系中的X坐標值，如-248.700。（5）兩者差值再減去測頭直徑，即為工件長度。測頭的直徑一般為10mm，則工件的長度為L=-248.700 -（-358.700）-10=100mm。（6）工件坐標系原點在機械坐標系中的X坐標為X=-358.7+100/2+5=-303.7，將此值輸入到工件坐標系中（如G54）的X即可。（7）同樣，工件坐標系原點在機械坐標系中的Y坐標也按上述步驟測定。10數(shù)控銑床和加工中心的坐標平面指令有哪些？G17、G18、G1911加工中心的編程與數(shù)控銑床的編程主要有何區(qū)別？加工中心帶有刀庫

10、，可以實現(xiàn)自動換刀，所以加工中心的編程可以用指令M06來換刀，而數(shù)控銑床需要手動換刀。12刀具長度補償有哪些指令？怎樣使用？刀具長度補償指令有G43、G44、G49。指令格式為：G43 Z_ H_；或G43 H_；G44 Z_ H_；或G44 H_；G49；或H00；G43表示長度正補償，其含義是用H代碼指定的刀具長度偏置號（存儲在偏置存儲器中）加到在程序中由指令指定的終點位置坐標值上；G44表示長度負補償，其含義是從終點位置減去補償值。G49是取消刀具長度補償，等同于H00。13試用圖解表示G41、G42、G43、G44的含義。 14G98、G99的區(qū)別是什么？在鉆孔固定循環(huán)中，使用G98控

11、制刀具返回到初始點，用G99控制刀具返回到R點。15G15、G16的作用是什么？如何使用？極坐標編程通常使用指令G15、G16進行。Gl5：撤銷極坐標編程G16：極坐標編程生效極坐標編程時，編程指令的格式、代表的意義與所選擇的加工平面有關，加工平面的選擇仍然利用G17、G18、G19等平面選擇指令進行。加工平面選定后，所選擇平面的第一坐標軸地址用來指定極坐標半徑；第二坐標軸地址用來指定極坐標角度，極坐標的0°方向為第一坐標軸的正方向。極坐標原點指定方式，可以將工件坐標系原點直接作為極坐標原點；也可以利用局部坐標系指令（G52）建立極坐標原點。16G50、G51的作用是什么？如何使用？

12、G51為比例縮放功能生效，指令格式：G51 X_ Y_ Z_ P_； 各軸按相同比例縮放G51 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_； 各種按不同比例縮放X、Y、Z指令用來確定縮放中心，P指令用來確定縮放比例，縮放比例的最小輸入增量單位是 0.001，如果省略X、Y和Z指令，則G51指令的刀具位置為縮放中心。I、J、K分別對應X、Y、Z軸的比例系數(shù)，本系統(tǒng)設定I、J、K時不能帶小數(shù)點，比例為1時，輸入1000即可，通過對某一軸指令比例系數(shù)“-1”，可以利用比例縮放，實現(xiàn)鏡像加工。G50為關閉縮放功能G51。指令格式：G5017G68、G69的作用是什么？如何使用？G68為圖形旋轉功能生效。指令格

13、式： G68 R_；其中：X、Y、Z指令指定旋轉中心，如果程序中不指定回轉中心，則以坐標原點為旋轉中心；R指令指定旋轉角度，以度為單位，一般逆時針為正角度。G69為關閉旋轉功能。指令格式為：G69；18G51.1、G50.1的作用是什么？如何使用？G51.1指令控制鏡像功能開始。指令格式為：G51.1 ；X、Y指令后面的坐標字指定對稱軸或對稱點。如果式中只給出一個坐標字，是以一個軸鏡像；如果給出兩個坐標字，是以一個點鏡像。例如，“G51.1 X50.;”是以X=50為軸的軸對稱；“G51.1 X0 Y0;”是以原點為點對稱。鏡像指令有效后，系統(tǒng)將程序段中的被鏡像的坐標字自動處理，形成鏡像值。G

14、50.1指令被執(zhí)行時，結束可編程鏡像的功能。指令格式為：G50.1 ；X、Y指令后面的坐標字指定取消鏡像操作的坐標軸和坐標點。19編制如圖4-73所示的零件的加工程序，設零件材料為中碳鋼。圖4-73工藝分析：該零件加工內(nèi)容為型腔，深5mm，還有4個20的沉孔，深9mm。沒有給出尺寸精度想、形位公差等技術要求，只需要編寫加工程序走出形狀即可。工藝設計：在數(shù)控銑床利用平口鉗夾緊，刀具選擇18的3齒硬質(zhì)合金立銑刀。先粗加工型腔，然后精加工型腔和20的沉孔。型腔采用斜線下刀，沉孔采用螺旋線下刀。粗加工時選擇背吃刀量5，側面留0.5mm余量。每齒進給量查表4-3取0.05mm，銑削速度查表4-2取60m

15、/min, 主軸轉速由公式n=1000v/D計算，取1050，進給速度計算后取157。精加工時選擇背吃刀量5。每齒進給量查表4-3取0.04mm，銑削速度查表4-2取80m/min, 主軸轉速由公式n=1000v/D計算，取1415，進給速度計算后取170。程序如下O4001;主程序名G54 G00 X0 Y0 設定工件坐標系G00 Z2.M03 S1050；快速下刀,啟動主軸正轉G01 X20.5 Y0 Z-2 F100;斜線下刀到Z-2X-20.5 Z-5;斜線下刀到切削深度Y-6 F157;向下進給X20.5;X軸方向去除余料Y6;Y正向進給X-20.5;X軸方向去除余料Y17;Y向進給

16、X-30 Y30;去除左上角部余料X-17 Y20.5退刀X17;去除x軸向余料X30 Y30;去除右上角部余料X20.5 Y17退刀Y-17;Y向進給X30 Y-30;去除右下角部余量料X17 Y-20.5;退刀X-17;除X向余料X-30 Y-30;去除左下角部余料X-20.5 Y-17退刀M98 P1001;調(diào)用子程序精加工右上角部分G51.1 X0;關于Y軸鏡像M98 P1001;調(diào)用子程序精加工左上角部分G51.1 Y0;再關于X軸鏡像M98 P1001;調(diào)用子程序精加工左下角部分G50.1 X0;取消關于Y軸鏡像M98 P1001;調(diào)用子程序精加工右下角部分G50.1 Y0;取消關

17、于X軸鏡像M30;主程序結束O1001;子程序名（右上角部分）G00 X0 Y0 S1415;快速定位到原點,主軸轉速1415r/minG01G41 X30 D01 F170 ; 建立刀具半徑補償，切削速度170mm/minG01 Y9.51;沿Y軸進給G02 X35.09 Y16.96 R8;走R8圓弧G03 X16.96 Y35.09 R-14;走R14圓弧G02 X9.51 Y30 R8;走R8圓弧G01 X0 Y30;直線進給到終點G40 X0 Y0;取消刀具半徑補償G00 X30 Y30;快速定位到孔中心G02 X31 Y0 Z-9 I-1 J0 K5;螺旋線下刀到孔深度G02 I-

18、1 J0;走整圓加工孔G00 Z-5;抬刀到型腔的深度位置M99;子程序結束20編制如圖4-74所示的零件的加工程序，設零件材料為中碳鋼。圖4-74工藝分析與設計：該零件既有外輪廓加工，又有型腔和孔的加工。所用刀具數(shù)量較多，故選擇立式加工中心，夾具選擇平口鉗。刀具選擇：T01為20的4齒高速鋼立銑刀，用來加工外輪廓；T02選擇12高速鋼鍵槽銑刀，銑兩個型腔；T03選擇4麻花鉆，用來鉆3個8mm深的孔。切削用量：T01 切削深度為8mm，切削速度30m/min,每齒進給量取0.02，計算得到切削速度為480r/min,進給速度40mm/min.T02 切圓切削深度為2，切矩形型腔深度為5，切削速

19、度30m/min,每齒進給量取0.02，計算得到切削速度為800r/min,進給速度32mm/min.T03鉆孔的進給量去0.08mm/r,鉆削速度取20m/min,計算的主軸轉速為1600 r/min,進給速度128mm/min.加工程序如下：O4002；程序名G54 G00 X-30 Y-30;設定工件坐標系，快速定位到下刀點T01 M06換1號刀G43 Z-8 H01;建立1號刀的長度補償M03 S480;主軸正轉，轉速480r/minG41 G01 X0 Y0 D01 F40;建立刀具半徑左補償，Y60;Y軸進給X30;X軸進給G02 X70 Y60 R20;走R20圓弧G01X100

20、;走直線Y20;沿Y軸進給G02 X80 Y0 R20;走R20圓弧G01X12;沿X軸進給X0 Y20;走倒角部分G40 X-30;撤銷刀具半徑補償G91 G28 Z0;刀具返回參考點G90;絕對坐標方式T02 M06;換2號刀G43 Z5 H02;建立長度補償M03 S800；主軸正轉G01 X16 Y26 F100;定位到矩形槽左下角G01 Z-5 F20;下刀到槽深G01Y50 F32;Y向進給切槽X24;X向進給Y26;Y向進給X16;X向進給G01 Z5 F100;抬刀G00 X50 Y60;快速定位到孔中心G01 Z-2 F20;下刀到切深G01 G41 X65 D02 F32;

21、建立刀具半徑補償G03 X65 Y60 I-30 J0;切削整圓G40 X0 Y0;撤銷刀具半徑補償G91 G28 Z0;回參考點G90;絕對坐標方式T03 M06;換3號刀G00 G43 Z30 H03;建立刀具長度補償M03 S1600;啟動主軸正轉G99 G73 X60 Y30 Z-8 R3 Q2 F128;鉆孔1X80 Y20;鉆孔2G98 X80 Y40鉆孔3G91 G28 Z0;回參考點M30;程序結束21編制如圖4-75所示的零件的加工程序，設零件材料為中碳鋼。圖4-75工藝分析：本零件是鉆孔，而且孔較多，深度不一樣，但分布有規(guī)律?？椎闹睆蕉际?0mm，深度有1mm、2mm、3m

22、m、4mm、5mm五種。用G81指令鉆孔，五個孔的鉆孔程序作為一個子程序。通過調(diào)用局部坐標系定位中心孔的位置。工藝設計：選用數(shù)控銑床，平口鉗裝夾，刀具選擇10高速鋼麻花鉆。切削速度取25m/min，進給量取0.1mm/r，計算得到主軸轉速為790r/min，進給速度為79 mm/min。編程原點在零件對稱中心上表面處。程序如下：主程序：O4003;主程序名G90 G54 G00 X0 Y0 Z100;絕對值編程，工件坐標系設定，快速定位G43 Z50 H01;建立刀具長度補償，定位到初始平面M03 S790;主軸正轉M98 P1002;調(diào)用子程序加工中間孔系G52 X-40 Y40;局部坐標系

23、原點設置在左上角位置M98 P1002;調(diào)用子程序加工左上角孔系G52 X-40 Y-40;局部坐標系原點設置在左下角位置M98 P1002;調(diào)用子程序加工左下角孔系G52 X40 Y-40;局部坐標系原點設置在右下角位置M98 P1002;調(diào)用子程序加工右下角孔系G52 X40 Y40;局部坐標系原點設置在右上角位置M98 P1002;調(diào)用子程序加工右上角孔系G52 X0 Y0;取消局部坐標系G91 G28 Z0;返回參考點M30;程序結束子程序O1002;子程序名G90 G99 G81 X0 Y20 Z-1 R3 F79;G81鉆孔，鉆深1mm孔，返回參考平面X-20 Y0 Z-2;鉆深2

24、mm孔，返回參考平面X20 Y0 Z-3;鉆深3mm孔，返回參考平面X0 Y0 Z-4;鉆深4mm孔，返回參考平面G98 X0 Y-20 Z-5;鉆深5mm孔，返回初始平面G80;取消鉆孔循環(huán)M99;子程序結束22試說明G73的執(zhí)行過程。帶斷屑高速深孔加工循環(huán)（G73）指令格式：G73 X_ Y_ Z_ R_ Q_ F_；式中：X、Y指令后的數(shù)值孔位數(shù)據(jù)；Z指令后的數(shù)值孔深度；Q指令后的數(shù)值每次切削進給的切深度為23mm；F指令后的數(shù)值切削進給速度。每次工作進給后快速退回一段距離d（斷屑），d值由參數(shù)設定（參數(shù)5114）。孔深大于5倍直徑孔的加工屬于深孔加工，不利于排屑，故采用間段進給（分多次

25、進給），該指令的動作示意圖如下圖所示，這種加工通過Z軸的間斷進給可以比較容易地實現(xiàn)斷屑與排屑。23試說明G74的執(zhí)行過程。用絲錐攻螺紋時可用攻絲循環(huán)功能，其編程格式如下：G74 G98（或G99）X_ Y_ Z_ R_ P_ F_ K_；式中：X、Y指令后的數(shù)值孔位數(shù)據(jù)；Z指令后的數(shù)值螺紋深度；P指令后的數(shù)值孔底停留時間；F指令后的數(shù)值切削進給速度（螺紋導程×主軸轉速）；K指令后的數(shù)值重復次數(shù)（一般為1次）。G74用于攻左旋螺紋，在攻左旋螺紋前，先使主軸反轉，再執(zhí)行G74指令，刀具先快速定位至（X，Y）所指定的坐標位置，再快速定位到R點，接著以F指令所指定的進給速度攻螺紋至Z指令所指

26、定的坐標位置后，主軸轉換為正轉且同時向Z軸正方向退回至R點，退至R點后主軸恢復原來的反轉。指令動作示意圖如下圖所示。24試說明G76的執(zhí)行過程。精鏜孔循環(huán)指令用于精密鏜孔加工，它可以通過主軸定向準停動作，進行讓刀，從而消除退刀痕。指令格式：G76 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_；式中：X、Y指令后的數(shù)值孔位數(shù)據(jù)；Z指令后的數(shù)值孔深度；Q指令后的數(shù)值孔底刀具徑向退刀量；P指令后的數(shù)值孔底停留時間；F指令后的數(shù)值切削進給速度。動作過程如下圖所示。刀具快速從初始點定位至坐標點（X，Y），再快速移至R點，并開始進行精鏜切削，直至孔底主軸，定向停止、讓刀（鏜刀中心偏移一個q值，使刀尖離開加工孔面），快速返回到R點（或初始點），主軸復位，重新啟動，轉入下一段。25編制如圖4-76所示的零件的加工程序，設零件材料為中碳鋼。圖4-76工藝分析與設計：根據(jù)圖示，選擇零件左下角點為程序零點。本例只需要加工孔系。有6-6的孔和2-14的孔。6孔深21mm， 14孔深36mm，都屬于深孔加工。故選用G83帶