數(shù)控銑床程序匯編基礎及圖形數(shù)字處理

1、107/107數(shù)控銑床程序編制 數(shù)控銑床是機床設備中應用特不廣泛的加工機床，它能夠進行平面銑削、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、柔性制造單元等差不多上在數(shù)控銑床的基礎上產(chǎn)生和進展起來的。4.1數(shù)控銑床程序編制的基礎 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，一定要認真分析數(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。 4.1.1數(shù)控銑床的要緊功能各種類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)盡管各有不同，但各種數(shù)控系統(tǒng)的功能，除一些專門功能不盡相

2、同外，其要緊功能差不多相同。1、 點位操縱功能此功能能夠?qū)崿F(xiàn)對相互位置精度要求專門高的孔系加工。2、 連續(xù)輪廓操縱功能此功能能夠?qū)崿F(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能夠依照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能夠自動補償?shù)毒叩拈L短，以適應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，假如一個零件的形狀關于坐標軸對稱，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能夠通過鏡像加工來實現(xiàn)。6

3、、 旋轉(zhuǎn)功能該功能可將編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，就能夠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。4.1.2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，它要緊包括平面銑削和輪廓銑削，也能夠?qū)α慵M行鉆、擴、鉸、鏜、锪加工及螺紋加工等。數(shù)控銑削要緊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

4、平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。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，可采納圓柱立銑刀加工。凸臺側(cè)面b與水平面成一定角度，這類加工面能夠采納專用的角度成型銑刀來加工。關于斜面c，當工件尺寸不大時，可用斜板墊平后加工；當工件尺寸專門大，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所示零件的加工面確實是一種直紋曲面，當直紋曲面從截面(1)至截面

5、(2)變化時，其與水平面間的夾角從310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。當采納四坐標或五坐標數(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)控銑床上采納行切加工法實現(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，若采納其它刀具加工，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，采納以下兩種加工方法。(1

6、) 行切加工法采納三坐標數(shù)控銑床進行二軸半坐標操縱加工，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應依照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)動加工采納三坐標數(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

7、三坐標聯(lián)動的空間直線插補，實現(xiàn)球面加工，如圖4.4所示。圖4.4三坐標聯(lián)動加工4.1.3數(shù)控銑床的工藝裝備數(shù)控銑床的工藝裝備較多，那個地點要緊分析夾具和刀具。1、 夾具數(shù)控機床要緊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依照生產(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講，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 HYPERLINK D:共享wlkjd02_02_04.htm t _blank 加工坐標系的設定來確定零件的位置。對有一定批量的零件來講，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

8、采納圖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-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)控銑床上所采納的刀具要依照被加工零件的材料、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要緊依據(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，而幸免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采

9、納球頭刀，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)效率和提高加工表面粗糙度，一般采納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納通用銑刀，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，可采納鉆頭、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

10、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，要緊可依照刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)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，并可采納無孔刀片(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。盡管刀具零件較

11、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。由于刀片采納切削力夾緊，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。各種角度中最要緊的是主偏角和圖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講明)。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

12、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阻礙專門大。徑向切削力的大小直接阻礙切削功率和刀具的抗振性能。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

13、(特不是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主偏角銑刀要緊用于鏜銑床、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，具有專門好的抗振性，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要緊阻礙切削功率；軸向前角p則阻礙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

14、。徑向前角f和軸向前角p正負的判不見圖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納方形(或長方形)無后角的刀片，刀具切削刃多(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。凡能采納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)約刀片。當采納雙正前角銑刀產(chǎn)生崩刃(即沖擊載荷大)時，在機床同意的條件下亦應優(yōu)先選用雙負前角銑刀。雙正前角雙正前角銑刀采納帶有后角的刀片，這種銑刀楔角小，具有銳利的切削刃

15、。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。關于剛性差(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確實是采納軸向正前角、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

16、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。粗齒銑刀適用于一般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。密齒銑刀要緊用于鑄鐵、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，為充分利用設備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求，也常選用密齒銑刀(現(xiàn)在多為專用非標銑刀)。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

17、采納了不等分齒距技術。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)批量的不同差異較大，刀具直徑的選用要緊取決于設備的規(guī)格和工件的加工尺寸。1)平面銑刀選擇平面銑刀直徑時要緊需考慮刀具所需功率應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要緊應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，則應要緊考慮機床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達到刀具的最低切削速度(60m/min)。

18、3）槽銑刀槽銑刀的直徑和寬度應依照加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機床同意的功率范圍之內(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。因此，還需要考慮機床的額定功率和剛性應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)合金牌號的要緊依據(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

19、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類、M類和K類。依照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

20、削速度則應越小。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，則可選用越大的進給量和切削深度，而切削速度則應越小。 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)合金盡管有各自編制的牌號，但都有對應國際標準的分類號，選用十分方便。4.1.4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預備工作之一，依照加工實踐，數(shù)控銑削加工工藝分析所要解決

21、的要緊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，應充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢和關鍵作用。要緊選擇的加工內(nèi)容有：（1）工件上的曲線輪廓，特不是由數(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看、測量和操縱進給的內(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，

22、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依照數(shù)控銑削加工的特點，對零件圖樣進行工藝性分析時，應要緊分析與考慮以下一些問題。（1）零件圖樣尺寸的正確標注圖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系（如相切、相交、垂直和平行等）應明確，各種幾何元素的條件要充分，應無引起矛盾的多余尺寸或者阻礙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，就專門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

23、并移動公差帶，改為對稱公差，采納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改變，計算與編程時用括號內(nèi)尺寸來進行。（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，則可采納刀具切削刃長度L較小，直徑D較大的銑刀加工。如此，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R ) 編程格式 G65 H83 Pn Q#j R#k (n為程序段號) 例 G65 H83 P1000 Q#101 R#10

24、2當#101 #102，轉(zhuǎn)移到N1000程序段；若#101 #102，執(zhí)行下一程序段。5）條件轉(zhuǎn)移4 #j LT #k（） 編程格式 G65 H84 Pn Q#j R#k (n為程序段號) 例 G65 H84 P1000 Q#101 R#102 當#101 #102，轉(zhuǎn)移到N1000；若#101 #102，執(zhí)行下一程序段。6）條件轉(zhuǎn)移5 #j GE #k() 編程格式 G65 H85 Pn Q#j R#k (n為程序段號) 例 G65 H85 P1000 Q#101 R#102當#101 #102，轉(zhuǎn)移到N1000；若#101#102，執(zhí)行下一程序段。4、使用注意為保證宏程序的正常運行，在使用

25、用戶宏程序的過程中，應注意以下幾點；（1）由G65規(guī)定的H碼不阻礙偏移量的任何選擇；（2）假如用于各算術運算的Q或R未被指定，則作為0處理；（3）在分支轉(zhuǎn)移目標地址中，假如序號為正值，則檢索過程是先向大程序號查找，假如序號為負值，則檢索過程是先向小程序號查找。（4）轉(zhuǎn)移目標序號能夠是變量。5、用戶宏程序應用舉例例1：用宏程序和子程序功能順序加工圓周等分孔。設圓心在O點，它在機床坐標系中的坐標為(X0,Y0)，在半徑為r的圓周上均勻地鉆幾個等分孔，起始角度為，孔數(shù)為n。以零件上表面為Z向零點。見圖4.35。 圖4.35等分孔計算方法使用以下保持型變量：#502：半徑r；#503：起始角度；#50

26、4：孔數(shù)n，當n0時，按逆時針方向加工，當n0時，按順時針方向加工；#505：孔底Z坐標值；#506：R平面Z坐標值；#507：F進給量。 使用以下變量進行操作運算：#100：表示第i步鉆第i孔的記數(shù)器；#101：記數(shù)器的最終值(為n 的絕對值)；#102：第i個孔的角度位置i的值； #103：第i個孔的X坐標值；#104：第i個孔的Y坐標值；用用戶宏程序編制的鉆孔子程序如下： O9010N110 G65 H01 P#100 Q0 /#100 = 0N120 G65 H22 P#101 Q#504 /#101 = #504N130 G65 H04 P#102 Q#100 R360/#102 =

27、 #100 360oN140 G65 H05 P#102 Q#102 R#504 /#102 = #102 / #504N150 G65 H02 P#102 Q#503 R#102 /#102 = #503 + #102當前孔角度位置i =+ (360oi) / nN160 G65 H32 P#103 Q#502 R#102 /#103 = #502 COS(#102)當前孔的 X坐標N170 G65 H31 P#104 Q#502 R#102 /#104 = #502 SIN(#102) 當前孔的Y坐標N180 G90 G00 X#103 Y#104 /定位到當前孔（返回開始平面）N190

28、G00 Z#506 /快速進到R平面N200 G01 Z#505 F#507 /加工當前孔N210 G00 Z#506 /快速退到R平面N220 G65 H02 P#100 Q#100 R1 /#100 = #100+1孔計數(shù)N230 G65 H84 P-130 Q#100 R#101 /當#100 #101時，向上返回到130程序段N240 M99 /子程序結(jié)束調(diào)用上述子程序的主程序如下： O0010N10 G54 G90 G00 X0 Y0 Z20 /進入加工坐標系N20 M98 P9010 /調(diào)用鉆孔子程序，加工圓周等分孔N30 Z20 /抬刀N40 G00 G90 X0 Y0 /返回加

29、工坐標系零點 N50 M30 程序結(jié)束設置G54：X=-400，Y=-100，Z=-50。變量#500#507可在程序中賦值，也可由MDI方式設定。例2：依照以下數(shù)據(jù)，用用戶宏程序功能加工圓周等分孔。如圖4.36：在半徑為50mm的圓周上均勻地鉆8個10的等分孔，第一個孔的起始點角度為30o，設圓心為O點，以零件的上表面為Z向零點。 圖4.36等分孔應用舉例首先在MDI方式中，設定以下變量的值：#502：半徑r為50；#503：起始角度為30；#504：孔數(shù)n為8；#505：孔底Z坐標值為20；#506：R平面Z坐標值為5；#507：F進給量為50。加工程序為：O6100N10 G54 G90

30、 G00 X0 Y0 Z20 N20 M98 P9010 N30 G00 G90 X0 Y0 N40 Z20 N50 M30設置G54：X-400，Y-100，Z-50。6、考慮如圖4.37所示在邊長為100毫米的正方形上鉆8個孔，正方形的中心作為O點，Z向零點設在工件的上表面，孔深為35毫米，采納用戶宏程序編寫其加工程序。 圖4.37 例題圖4.3 圖形的數(shù)學處理 在程序編制前，對由直線、圓弧組成的平面輪廓進行銑削，所需的數(shù)學處理一般較簡單，但由于某些工藝條件限制，也會產(chǎn)生一些專門情況需要處理。非圓曲線、空間曲線和曲面的輪廓銑削加工的數(shù)學處理比較復雜，這一部分將要緊研究輪廓的數(shù)學處理問題。4

31、.3.1兩平行銑削平面的數(shù)學處理在實際工作中，常會遇到這種情況，零件圖樣中某些部份看起來是一條簡單的直線輪廓，但由于銑削方法或銑削刀具等的問題會使按零件圖樣尺寸計算與編程的加工結(jié)果達不到設計要求。這時，必須依照加工的具體條件進行教學處理。兩平行銑削平面的階差小于底部轉(zhuǎn)接圓弧半徑時，如圖4.38所示，M和N是兩平行銑削面，但其階差h 小于底部轉(zhuǎn)接圓弧半徑r，現(xiàn)在若用端銑刀的底刃加工平面(圖a底刃銑削N面)，按圖中尺寸l編程，實際加工結(jié)果，只切削至B點而保證不了尺寸l；若用端銑刀的側(cè)刃加工平面(圖b側(cè)刃銑削N面)，也只能銑削至B點位置，也保證不了尺寸l。因此，必須對圖形進行偏移處理(或改變刀具運動

32、軌跡)，其方法如下：關于上述平行銑削面，因階差 h為定值，專門容易得到下列偏移計算公式：1、當用端銑刀的底刃加工時，其偏移量 現(xiàn)在l的編程計算尺寸為： 2、當用端銑刀的側(cè)刃加工時，其偏移量現(xiàn)在l的編程計算尺寸為： a)底刃銑削N面b)側(cè)刃銑削N面圖4.38兩平行底面階差小于轉(zhuǎn)接圓弧半徑4.3.2兩相交銑削平面的數(shù)學處理 兩相交銑削平面的階差小于底部轉(zhuǎn)接圓弧半徑時，相交銑削平面的情況比上述平行銑削面的情況要復雜一些，因為其差h不再是定值，而是變量。一般來講，當r較小而兩平面間夾角也專門小的情況下，在加工允差范圍內(nèi)按原圖編程加工也是能夠的。但當r較大而兩平面夾角也較大的情況下，若不進行適當?shù)钠铺?/p>

33、理，就會產(chǎn)生如圖4.39a那樣的結(jié)果，加工后留下一塊材料，達不到零件圖樣對輪廓形狀的設計要求。若簡單地依照上面提出的平行銑削面偏移公式計算偏移量，僅平移運動軌跡，進行編程加工的話，其結(jié)果就會產(chǎn)生圖4.39b所示的情形，多銑去一塊材料而造成零件輪廓被銑傷，達不到設計要求。a b圖4.39相交銑削面階差小于轉(zhuǎn)接圓弧半徑對上述情況，可采納如圖4.40所示方法處理。在圖4.40中，我們設較低的平面N為XOY平面，建立相對坐標系。并設兩相交平面在直線輪廓上的任一點的階差為 ；銑刀底刃圓弧半徑為r(與零件圖樣中要求一致)； 從零變化至與r值相等時(當 時就不必偏移)的直線長度為 ；實際編程時作偏移運動的軌

34、跡上的動點P在階差為 時的坐標為(X，Y)。 從圖4.40中能夠看出，為了加工出圖樣規(guī)定的直線輪廓AB，銑刀必須按動點P(X，Y)的軌跡運動。圖4.40 偏移運動軌跡圖由 得 又 ， 得 將 代入 即得動點P(X，Y)的運動軌跡為因此，在這一相對坐標系中，刀具的實際偏移運動軌跡為一個標準橢圓，其長軸為兩相交銑削面之階差從零變化至與底圓弧半徑r相等時的線段長度，其短軸為底圓弧半徑r的數(shù)值。對這一橢圓運動軌跡可采納直線來逼近處理，實現(xiàn)加工要求。 4.3.3空間曲面的數(shù)學處理 a)球頭銑刀銑削b)切削速度比較圖4.41 球頭銑刀1、銑削空間曲面的方法數(shù)控銑床加工三坐標曲面零件時，常采納球頭銑刀進行加

35、工，一般只要使球頭銑刀的球頭中心位于所加工曲面的等距面上，不論刀具路線如何安排，均能銑出所要求的幾何形狀，如圖4.41a所示。球頭銑刀的有效刀刃角的范圍大，可達180，因此可切削專門陡的曲面。球頭銑刀的半徑R較小，刀具干涉的可能性小。但這種刀具的缺點是，切削速度隨刀具與工件接觸點的變化而變化，且球頭銑刀端點的切削速度為零，如圖4.41b所示。當?shù)毒咧行能壽E為一平面折線時，只需數(shù)控銑床二坐標聯(lián)動,如圖4.42a所示,當一條平面折線加工完畢后，再在平面上移動一個行距S進行第二條平面折線加工，即二軸半數(shù)控加工。顯然，這時刀具與被加工曲面的切點的連線為一空間折線。三坐標數(shù)控加工時，球頭銑刀與被加工曲面

36、切點的連線為一平面折線，而刀具中心軌跡為一空間折線，因此數(shù)控銑床應是三坐標聯(lián)動的，如圖4.42b所示。 a)二軸半數(shù)控加工b)三坐標數(shù)控加工圖4.42 按球頭銑刀刀心軌跡編程加工曲面關于曲率變化較平緩的曲面零件，為編程方便，通?？砂摧喞幊?，而不采納刀具中心軌跡編程。如圖4.43所示，用一組平行于ZOY坐標平面并垂直于X軸的假想平面M1，M2.，將曲面分割為若干條窄條片(其寬度即為行距S)，因假想平面與曲面的交線均為平面曲線，只要用數(shù)控銑床三坐標中的任意兩坐標聯(lián)動，就能夠加工出來(編程時分不對每條平面曲線進行直線或圓弧逼近)，即行切加工法。如此得到的曲面是由平面曲線群構(gòu)成的。由于這種計算方法編

37、程比較簡單，因此經(jīng)常被采納。圖4.43 按零件輪廓編程行切加工曲面2、確定行距與步長(插補段的長度) 由于空間曲面一般都采納行切法加工，故不管采納三坐標依舊兩坐標聯(lián)動銑削，都必須計算或確定行距與步長。(1)行距S的計算方法由圖4.44a能夠看出，行距S的大小直接關系到加工后曲面上殘留溝紋高度h(圖上為CE)的大小，大了則表面粗糙度大，無疑將增大鉗修工作難度及零件加工最終精度。但S選得太小，盡管能提高加工精度，減少鉗修困難，但程序太長，占機加工時刻成倍增加，效率降低。因此，行距S的選擇應力求做到恰到好處。a)行距b)步長圖4.44行距與步長的計算一般來講，行距S的選擇取決于銑刀半徑 及所要求或同

38、意的刀峰高度h和曲面的曲率變化情況。在計算時，可考慮用下列方法來進行：取A點或B點的曲率半徑作圓，近似求行距S。S=2AD ， 而AD=當球刀半徑 與曲面上曲率半徑相差較大，同時為達到一定的表面粗糙度要求及h較小時，能夠取O1F的近似值，即：則行距上式中，當零件曲面在AB段內(nèi)是凸時取正號，凹時取負號。實際編程時，假如零件曲面上各點的曲率變化不太大，可取曲率最大處作為標準計算。有時為了幸免曲率計算的苦惱，也不妨用下列近似公式來計算行距S假如從工藝角度考慮，在粗加工時，行距S可選得大一些，精加工時選得小一些。有時為了減少刀峰高度h，也能夠在原來的兩行距之間(刀峰處)加密行切一次，即進行一次去刀峰處

39、理，如此相當于將S減小一倍，實際效果更好些。(2)確定步長L 步長L的確定方法與平面輪廓曲線加工時步長的計算方法相同，取決于曲面的曲率半徑與插補誤差 (其值應小于零件加工精度)。如設曲率半徑為 ，見圖4.44b 。 則實際應用時，可按曲率最大處近似計算，然后用等步長法編程，如此做要方便得多。此外，若能將曲面的曲率變化劃分幾個區(qū)域，也能夠分區(qū)域確定步長，而各區(qū)域插補段長度不相等，這關于在一個曲面上存在若干個凸出或凹陷面(即曲面有突出區(qū))的情況是十分必要的。由于空間曲面一般比較復雜，數(shù)據(jù)處理工作量大，涉及的許多計算工作是人工無法承擔的，通常需用計算機進行處理，最好是采納自動編程的方法。4.4數(shù)控銑

40、削加工綜合舉例一、凸輪的數(shù)控銑削工藝分析及程序編制平面凸輪如圖4.45所示。圖4.45平面凸輪1、工藝分析從圖上要求看出，凸輪曲線分不由幾段圓弧組成，30孔為設計基準，其余表面包括4-13H7孔均已加工。故取30孔和一個端面作為要緊定位面，在聯(lián)接孔13的一個孔內(nèi)增加削邊銷，在端面上用螺母墊圈壓緊。因為孔是設計和定位的基準，因此對刀點選在孔中心線與端面的交點上，如此專門容易確定刀具中心與零件的相對位置。2、加工調(diào)整加工坐標系在X和Y方向上的位置設在工作臺中間，在G53坐標系中取X-400，Y-100。Z坐標能夠按刀具長度和夾具、零件高度決定，如選用20的立銑刀，零件上端面為Z向坐標零點，該點在G

41、53坐標系中的位置為Z-80處，將上述三個數(shù)值設置到G54加工坐標系中。加工工序卡如表4.8所示。表4.8 數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡 零件圖號 零件名稱 文件編號 第 頁 NC 01 凸輪 工序號 工序名稱 材料 50 銑周邊輪廓 45# 加工車間 設備型號 XK5032 主程序名 子程序名 加工原點 O100 G54 刀具半徑補償 刀具長度補償 H0110 0 工步號 工步內(nèi)容 工 裝 1 數(shù)控銑周邊輪廓 夾具 刀具 定心夾具 立銑刀20 更改標記 更改單號 更改者/日期 工藝員 校對 審定 批準 3數(shù)學處理該凸輪加工的輪廓均為圓弧組成，因而只要計算出基點坐標，就可編制程序。在加工坐標系

42、中，各點的坐標計算如下：BC弧的中心O1點：X-(175638)sin859-3728 Y-(175638)cos859-23586EF弧的中心O2點： X2Y2692 (X-64)2Y2212解之得 X6575，Y2093HI弧的中心O4點： X-(17561)cos2415-215.18 Y(17561)sin 24159693DE弧的中心O5點： X2Y26372 (X-6575)2(Y-2093)221302 解之得 X6370，Y-027B點： X-638sin859-996 Y-638cos859-6302C點： X2Y2642 (X3728)2(Y23586)21752解之得 X

43、-557，Y-6376D點： (X-6370)2(Y027)2032 X2Y2642解之得 X6399，Y-028E點： (X-637)2(Y027)2032 (X-6575)2(Y-2093)2212解之得 X6372，Y003F點： (X107)2(Y-16)2462 (X-6575)2(Y-2093)2212解之得 X4479，Y1960G點： (X107)2(Y-16)2462 X2Y2612解之得 X1479，Y5918H點： X-61cos2415-5562 Y61sin 24152505I點： X2Y263802 (X21518)2(Y-9693)21752解之得 X-6302，

44、Y997 依照上面的數(shù)值計算，可畫出凸輪加工走刀路線圖。如表4.9所示。表4.9 數(shù)控加工走刀路線圖 數(shù)控加工走刀路線圖 零件圖號 NC01 工序號 工步號 程序號 O100 機床型號 XK5032 程序段號 N10N170 加工內(nèi)容 銑周邊輪廓 共1頁 第 頁 編程校對審批符號 含義 抬刀 下刀 編程原點 起刀點 走刀方向 走刀線相交 爬斜坡 鉸孔 行切 4、編寫加工程序凸輪加工的程序及程序講明如下：N10 G54 X0 Y0 Z40 /進入加工坐標系N20 G90 G00 G17 X-738 Y20 /由起刀點到加工開始點N30 G00 Z0 /下刀至零件上表面N40 G01 Z-16 F

45、200 /下刀至零件下表面以下1mmN50 G42 G01 X-638Y10 F80 H01 /開始刀具半徑補償N60 G01 X-638 Y0 /切入零件至A點N70 G03 X-996 Y-6302 R638 /切削ABN80 G02 X-557 Y-6376 R175 /切削BCN90 G03 X6399 Y-028 R64 /切削CDN100 G03 X6372 Y003 R03 /切削DEN110 G02 X4479 Y196 R21 /切削EFN120 G03 X1479 Y5918 R46 /切削FGN130 G03 X-5526 Y2505 R61 /切削GHN140 G02

46、X-6302 Y997 R175 /切削HIN150 G03 X-6380 Y0 R638 /切削IAN160 G01 X-6380 Y-10 /切削零件N170 G01 G40 X-738 Y-20 /取消刀具補償N180 G00 Z40 /Z向抬刀N190 G00 X0 Y0 M02 /返回加工坐標系原點，結(jié)束參數(shù)設置：H0110；G54：X-400，Y-100，Z-80。二、應用宏功能指令加工空間曲線有一空間曲線槽，由兩條正弦曲線Y35sinX和Z5sinX迭加而成，刀具中心軌跡如圖4.46所示。槽底為r5mm的圓弧。為了方便編制程序，采納粗微分方法忽略插補誤差來加工。以角度X為變量，取

47、相鄰兩點間的X向距離相等，間距為05，然后用正弦曲線方程Y35sinX和Z5sinX分不計算出各點對應的Y值和Z值，進行空間直線插補，以空間直線來逼近空間曲線。加工時采納球頭銑刀(r5mm)在一平面實體零件上銑削出這一空間曲線槽。加工坐標系設置見圖4.47。圖4.46空間曲線圖4.47曲線槽的加工坐標系及走刀路線圖設置保持型變量：#500-Z向每次切入量為2mm；設置時輸入“2000”；#501-Y35sinX的幅值為35mm，設置時輸入“35000”；#502-Z5sinX的幅值為5mm，設置時輸入“5000”；#503-X的步距為 05時的終點值360；設置時輸入“360”。設置操作型變量

48、：#100-X當前值，為度；#110-Y坐標當前值，為mm；#120-Z5sinX的值，為mm；#130-Z向每次進刀后的初始值，為mm；#140-Z坐標當前值，為mm。子程序O 0004：N10 G65 H01 P#100 Q0 /X初始值#1000N20 G91 G01 Z-#500 F100 /Z向切入零件N30 G65 H02 P#130 Q#130 R-#500 /#130#130(-#500)N100 G65 H02 P#100 Q#100 R05 /X當前值#100#10005N110 G65 H31 P#110 Q#501 R#100 /Y當前值#11035sinXN120 G

49、65 H31 P#120 Q#502 R#100 /Z5sinX數(shù)值N130 G65 H02 P#140 Q#130 R#120 /Z當前值#140=#130+120N140 G90 G01 X#100 Y#110 Z#140 /切削空間直線N150 G65 G84 P-100 Q#100 R#503 /終點判不N160 G91 Z15 /抬刀N170 G90 X0 Y0 /回加工原點N180 G91 G01 Z-15 F200 /下刀N190 M99 /子程序結(jié)束主程序O 0005：N10 G54 G90 X0 Y0 Z15 /進入加工坐標系N20 G00 X-10 Y-10 /到起始位置N

50、30 G01 X0 Y0 M03 S600 F200 /主軸起動N40 G65 H01 P#130 Q0 /Z向初值0N50 G01 Z0 /下刀至零件表面N60 M98 P30004 /調(diào)用子程序O 0004三次N70 G00 Z15 /抬刀N80 M30 /主程序結(jié)束在子程序O 0004中，N100N130為計算當前點的X、Y和Z坐標。N140是按計算出的坐標值切削一段空間直線，用直線逼近空間曲線。N150為空間曲線結(jié)束的終點判不，以X360為終點，若沒有到達，則返回N100再計算下一點坐標；若已到達，則結(jié)束子程序。在主程序O 0005中，N60為調(diào)用三次O 0004子程序，每調(diào)用一次，Z

51、坐標向負方向進2mm，分三次切出槽深。加工的走刀路線圖見圖4.47所示。三、平面移絲凸輪槽的加工如圖4.48所示為紡織機械上移絲凸輪的示意圖，現(xiàn)在數(shù)控銑床上加工凸輪槽，槽深為12.5mm、寬為22mm，凸輪槽尺寸見表4.10，走刀路線如圖4.49所示。此凸輪在機床上采納一面兩銷定位，在中間孔上采納螺釘壓板夾緊。采納20鍵槽銑刀切削加工。首先將刀具半徑補償設定為O進行2次粗加工，再針對左和右側(cè)輪廓分不采納正負值刀具半徑補償精加工到22mm寬。由于加工時分四次切削加工，因此采納調(diào)用子程序的方法編程。主程序為：O10N10 G65 H01 P#100 Q-6.5 /設置第一次切深-6.5N20 G6

52、5 H01 P#101 Q 0 /設置第一次刀偏量為0N30 M98 P20 /調(diào)用20號子程序切削,加工的槽深為6.5mm、寬為20N40 G65 H01 P#100 Q-12.5 /設置第二次切深-12.5N50 G65 H01 P#101 Q 0 /設置第二次刀偏量為0N60 M98 P20 /調(diào)用20號子程序切削,加工的槽深為12.5 mm、寬為20N70 G65 H01 P#100 Q-12.5 /設置第三次切深-12.5N80 G65 H01 P#101 Q -1. /設置第三次刀偏量為-1,即右偏1N90 M98 P20 /調(diào)用20號子程序切削,加工的槽深為12.5 mm、寬為2

53、1N100 G65 H01 P#100 Q-12.5 /設置第四次切深-12.5N110 G65 H01 P#101 Q 1. /設置第四次刀偏量為+1,即左偏1N120 M98 P20 /調(diào)用20號子程序切削,加工的槽深為12.5 mm、寬為22N130 G01 Z30 F2000 /Z向抬刀N140 M05 /主軸停N150 M30 /程序結(jié)束子程序為：O20N10 G54 G90 G01 Z30 F2000 /選擇1號加工坐標系N20 M03 S300 /啟動主軸N30 G01 X 12.496 Y -29 /XOY平面定位到槽中心線起點P1N40 G01 Z#100 F100 /Z向下

54、刀至#100指定值N50 G01 G42 X 6 Y -29 H#101 /以偏置量#101左偏進給到(6,-29)N60 G01 X -12.496 Y -29 /進給至P14N70 G02 X -23.1315 Y -21.207 R11.1537 /以下各步按P14P13依次逆時針進給N80 G03 X -28.7762 Y -13.763 R14 ;N90 G02 X -32.2775 Y 3.2549 R12.274 ;N100 G03 X -30.8273 Y 11.4149 R10.5 ;N110 G02 X -20.6398 Y 26.9447 R12.817 ;N120 G03 X -9.4926 Y 32.944 R20.5 ;N130 G02 X 9.4926 Y 32.944 R13.136 ;N140 G03 X 20.6398 Y 26.9447 R20.5 ;N150 G02 X 30.8273 Y 11.4149 R12.817 ;N160 G03 X 32.2775 Y 3.2549 R10.5 ;N170 G02 X 28.7762 Y -13.736 R12.274 ;N180 G03 X 23.1315 Y -21.207 R14 ;N190 G02 X 12.496 Y -29 R11.1537 /進給到P1N200 G01 X