數(shù)控銑床加工工藝(課件)和數(shù)控機(jī)床編程及加工

第四章數(shù)控銑床加工工藝第一節(jié)數(shù)控銑削加工的主要對象第二節(jié)數(shù)控銑削加工工藝的制訂第三節(jié)數(shù)控銑床的編程基礎(chǔ)第四節(jié)數(shù)控銑床的基本編程方法化學(xué)工業(yè)出版社?第一節(jié)數(shù)控銑削加工的主要對象第四章數(shù)控銑床加工工藝數(shù)控銑床進(jìn)行銑削加工主要是以零件的平面、曲面為主，還能加工孔、內(nèi)圓柱面和螺紋面。它可以使各個加工表面的形狀及位置獲得很高的精度。?一、平面類零件第四章數(shù)控銑床加工工藝如圖4-1所示，零件的被加工表面平行、垂直于水平面或加工面與水平面的夾角為定角的零件，稱為平面類零件。對于平面垂直于坐標(biāo)軸的面，其加工方法與普通銑床的加工方法一樣。對斜面的加工方法可采用：①將斜面墊平加工，這是在零件不大或夾具容易實現(xiàn)零件的加工情況下進(jìn)行。?第四章數(shù)控銑床加工工藝②用行切法加工，如圖4-2所示，這樣會留有行與行之間的殘留余量，最后要由鉗工修銼平整，飛機(jī)上的整體壁板零件經(jīng)常用這個方法加工。③用五坐標(biāo)數(shù)控銑床的主軸擺角后加工，不留殘留余量，效果最好，如圖4-3所示。對于斜面是正面臺和斜肋板的表面，可采用成形銑刀加工；也可用五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工，但不經(jīng)濟(jì)。?二、變斜角類零件第四章數(shù)控銑床加工工藝零件被加工表面與水平面夾角呈連續(xù)變化的零件，稱為變斜角類零件。這類零件一般為飛機(jī)上的零部件，如飛機(jī)的大梁、桁架框等。以及與之相對應(yīng)的檢驗夾具和裝配支架上的零件。如圖4-4所示為一種變斜角零件，該零件共分為三段，從第②肋到第⑤肋的斜角a由3°10′均勻變到2°32′，從第⑤肋到第⑨肋再均勻變?yōu)?°20′，從第⑨肋到第⑿肋均勻變?yōu)?°。?第四章數(shù)控銑床加工工藝變斜角零件不能展開成為平面，在加工中被加工面與銑刀的圓周母線瞬間接觸。用五坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行主軸擺角加工，也可用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行行切法加工。①對曲率變化較小的變斜角面，用x、y、z和A四坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控銑床加工，如圖4-5所示為用立銑刀直線插補(bǔ)方式加工的情況。②對曲率變化較大的變斜角面，用x、y、z和A、B五坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控銑床加工，如圖4-6所示。也可以用鼓形銑刀采用三坐標(biāo)方式銑削加工，，所留刀痕用鉗工修銼拋光去除，如圖4-7所示。?三、曲面類零件第四章數(shù)控銑床加工工藝零件被加工表面為空間曲面的零件，稱為曲面類零件。曲面可以是公式曲面，如拋物面、雙曲面等，也可以是列表曲面，如圖4-8所示。曲面類零件的被加工表面不能展開為平面；銑削加工時，被加工表面與銑刀始終是點對點相接觸。用三坐標(biāo)數(shù)控銑床加工時，一般采用行切法用球頭銑刀銑削加工，如圖4-9所示。?四、孔類零件第四章數(shù)控銑床加工工藝孔類零件上都有多組不同類型的孔，一般有通孔、盲孔、螺紋孔、臺階孔、深孔等。在數(shù)控銑床上加工的孔類零件，一般是孔的位置要求較高的零件，如圓周分布孔，行列均布孔等，如圖4-10所示。其加工方法一般為鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、锪孔、攻螺紋等。?第二節(jié)數(shù)控銑削加工工藝的制訂一、零件的工藝分析（1）要徹底讀懂圖樣第四章數(shù)控銑床加工工藝零件圖樣的尺寸是否標(biāo)注全，有無漏、多尺寸的情況，有無封閉尺寸，尺寸的標(biāo)注法是否方便編程，零件結(jié)構(gòu)是否表示清楚了，視圖是否完整，各幾何元素間的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明確。（2）要分析透零件的加工工藝性研究零件的被加工表面是否適于數(shù)控銑床加工，被加工表面是否太厚，內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧R是否太小。如圖4-11所示，當(dāng)R＜0.2H（H為被加工內(nèi)輪廓面的最大厚度）時，其加工工藝性不好。即刀具被迫采用小直徑而使得其剛性太差，需采取多次分層切削加工。?第四章數(shù)控銑床加工工藝一個零件上內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸的大小和一致性，影響加工能力、加工質(zhì)量和換刀次數(shù)等。如圖d=D-2r銑刀端刃銑削平面的面積越大，則加工平面的能力越強(qiáng)，因而，銑削工藝性越好。圖4－12零件槽底平面圓弧對加工工藝的影響?（3）要研究分析零件的精度（4）要研究分析零件的剛性（5）要研究分析零件的定位基準(zhǔn)（6）要研究分析零件的毛坯和材料第四章數(shù)控銑床加工工藝零件的精度（尺寸、形狀、位置）是否能夠保證，表面質(zhì)量能否保證。根據(jù)精度、表面質(zhì)量來決定是否采用粗銑，還是精銑，以及是否要多次進(jìn)給。零件的厚度如果太單薄會引起加工變形。當(dāng)加工薄壁零件時，若面積較大的零件，其加工后也易產(chǎn)生變形，很難保證精度，尤其是鋁合金板。零件上如有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，便可保證在零件多次裝夾后各加工表面之間的位置精度。其定位基準(zhǔn)能保證零件定位穩(wěn)定可靠，便沒有基準(zhǔn)不重合誤差。材料是否具有較好的加工工藝性能，硬度、熱處理狀態(tài)是怎樣的？毛坯的余量是否足夠，是否均勻，毛坯的安裝定位平面是否方便可靠。?二、裝夾方案的確定1．定位基準(zhǔn)的選擇第四章數(shù)控銑床加工工藝選擇定位基準(zhǔn)時，應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能把零件上所有要加工的表面都加工出來。一般選擇零件上不需要數(shù)控銑削的平面或孔做定位基準(zhǔn)。對薄板零件，選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于提高工件的剛性，以減少切削變形。定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。2．夾具的選擇數(shù)控銑床可以加工形狀復(fù)雜的零件，但在數(shù)控銑床上的工件裝夾方法與普通銑床的工件裝夾方法一樣，所使用的夾具往往并不復(fù)雜，只要求有簡單的定位、夾緊機(jī)構(gòu)就可以了。但要將加工部位敞開，不能因裝夾工件而影響進(jìn)給和切削加工。?3．必須注意的問題第四章數(shù)控銑床加工工藝①工件的被加工表面必須充分暴露在外，夾緊元件與被加工表面間的距離要保持一定的安全距離。各夾緊元件應(yīng)盡可能低，以防銑夾頭或主軸套筒與之在加工過程中相碰撞。②夾具安裝應(yīng)保證工件的方位與工件坐標(biāo)系一致，并且還要能協(xié)調(diào)零件定位面與數(shù)控銑床之間保持一定的坐標(biāo)聯(lián)系。③夾具的剛性和穩(wěn)定性要好，盡量不采用更換壓板（夾緊點）的設(shè)計。若必須更換時，要保證不破壞工件的定位。?4．夾具選用原則第四章數(shù)控銑床加工工藝（1）在生產(chǎn)類型為批量較小或單件試制時，若零件復(fù)雜，應(yīng)采用組合夾具。如圖所示，它是由可重復(fù)使用的標(biāo)準(zhǔn)零件組成。若零件結(jié)構(gòu)簡單時，可采用通用夾具，如虎鉗、壓板等，如圖所示。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（2）在生產(chǎn)類型為中批量或批量生產(chǎn)時，一般用專用夾具，其定位效率較高，且穩(wěn)定可靠。（3）在生產(chǎn)批量較大時，可考慮采用多工位夾具、機(jī)動夾具，如液壓、氣壓夾具。?三、刀具選擇的基本要求（1）刀具的剛性要好第四章數(shù)控銑床加工工藝為提高生產(chǎn)率而采用大切削用量時，需要剛性好的刀具，剛性差的刀具在大切削用量時很容易斷刀。要保證被加工表面的形狀精度，用剛性差的刀具在大切削力的作用下，會產(chǎn)生變形而形成“讓刀”，使加工的型面會出現(xiàn)斜面，如圖4-15所示。當(dāng)被加工表面各處余量不一樣時，用普通銑床可多次進(jìn)給解決問題，而數(shù)控銑床則要改變程序，而用剛性強(qiáng)的刀具就可一次加工，不必改變程序。（2）刀具的耐用度要高因為數(shù)控銑床靠程序控制精度，刀具若磨損很快，則尺寸精度、型面精度很難保證，故要用耐用度高的刀具。此外，刀具參數(shù)、幾何角度、排屑性能等因素也要綜合考慮。?四、切削用量的選擇第四章數(shù)控銑床加工工藝合理的選擇切削用量，對零件的表面質(zhì)量、精度、加工效率影響很大，這在實際加工中往往是很難掌握的，必須要有豐富的實踐經(jīng)驗才能夠掌握好切削用量的選擇。因此，在編程時只能根據(jù)一般情況，大致選擇切削用量。在實際加工中，根據(jù)具體加工情況進(jìn)行調(diào)整。五、進(jìn)給路線的確定在確定進(jìn)給路線時，要考慮零件的被加工表面的精度、表面質(zhì)量、表面形狀。零件材料的剛度、切削余量。機(jī)床的類型、剛度、精度以及刀具的剛度等等。要考慮被加工表面與夾具的空間關(guān)系，以防碰撞。合理的進(jìn)給路線應(yīng)能保證零件的加工精度、表面質(zhì)量的要求。數(shù)值計算簡單、程序段少、編程量小、進(jìn)給路線短、空行程少的高效率路線。?1．鉆孔加工的進(jìn)給路線第四章數(shù)控銑床加工工藝鉆孔加工的進(jìn)給路線，包括鉆、擴(kuò)、鉸、攻螺紋、鏜孔等孔的加工方法。這種進(jìn)給路線包括兩個方面：x、y方向和z方向。如圖4-16所示，該零件要鉆孔，則進(jìn)給路線是參照普通鉆床鉆孔的動作設(shè)計的，按G81固定循環(huán)動作。①鉆頭（鉸刀、鏜刀、螺紋刀具）在x、y方向快速移動至孔的中心位置。②鉆頭快速下刀至工件表面上方3～5mm的距離。③鉆頭工作進(jìn)給至指定深度。④鉆頭快速返回初始平面。⑤若加工多個孔則要考慮x、y方向的最短加工路線，如圖2-56c所示。?2．銑削平面輪廓的進(jìn)給路線第四章數(shù)控銑床加工工藝（1）銑削外輪廓零件銑削外輪廓零件的路線分為z方向和x、y方向，要一一確定。x、y方向的確定，如圖4-17所示。①在開始切削段和結(jié)束切削段要有切入、切出的路線，以避免產(chǎn)生刀痕，保證被加工表面的光滑。②應(yīng)建立徑向刀具補(bǔ)償段和取消徑向刀具補(bǔ)償段，這一點非常重要。它的目的是為了編程簡單，可靈活使用不同直徑的刀具，并利用刀具補(bǔ)償值有效地控制尺寸精度。③在實際切削段，只要沿著實際輪廓編制程序段就行了。在進(jìn)給方向上一般用順銑，這是因為數(shù)控銑床的絲杠是滾珠絲杠，間隙極小甚至為零，不存在普通銑床上順銑易損壞刀具的情況。順銑加工的表面質(zhì)量比逆銑要高，切削狀態(tài)也好。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（2）銑削內(nèi)輪廓零件銑削內(nèi)輪廓零件的路線也同樣分為z方向和x、y方向，但銑削內(nèi)輪廓零件與銑削外輪廓零件的情況不同，不能從切線方向切入、切出。①開始切削段可用圓弧切入，結(jié)束切削段可用圓弧切出，以保證不留刀痕，如圖18所示。若要求不高，也可用斜線切入、切出，如圖4-19所示。圓弧的大小和斜線的長短視內(nèi)輪廓零件的尺寸大小而定。?第四章數(shù)控銑床加工工藝②應(yīng)建立徑向刀具補(bǔ)償段和取消徑向刀具補(bǔ)償段。③進(jìn)給方向一般用順銑，在確定路線時，要考慮刀具直徑的大小，每段輪廓的長度必須大于刀具半徑和刀具半徑補(bǔ)償值之和，否則機(jī)床將報警，防止過切，如圖4-20所示。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（3）內(nèi)、外輪廓零件z方向的確定如圖4-21所示，銑刀快速進(jìn)給至z＇，再工作進(jìn)給至切削長度z＇＇。這個z＇值的確定很重要，設(shè)定的太高效率低，設(shè)定的太低，則快速下刀距離工件太近，容易出危險，很容易碰刀。銑削外輪廓零件時，落刀點要選在工件外，距離工件一定的距離L（L>r+k，r為刀具半徑，k為余量），銑削內(nèi)輪廓零件時，落刀點選在有空間下刀的地方，一般在內(nèi)輪廓零件的中間，若沒有空間的話，應(yīng)先鉆落刀孔。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（4）型腔加工這類零件是要去除中間的余量。如圖2-58所示，在x、y方向從落刀點下刀后有三種情況：平行切法（進(jìn)給路線最短，表面質(zhì)量差）、環(huán)切法（進(jìn)給路線最長，表面質(zhì)量好。）、混合法（先平行切削再環(huán)切，進(jìn)給路線較短，表面質(zhì)量好。）。在z方向路線的確定，與加工內(nèi)、外輪廓零件基本相同。環(huán)切法行切法行切+環(huán)切法?3．曲面加工的進(jìn)給路線第四章數(shù)控銑床加工工藝曲面加工的進(jìn)給路線對于三坐標(biāo)數(shù)控銑床來說比較簡單，用球頭銑刀采用行切法加工，如圖2-72所示。行切法是指刀具與零件表面的切點軌跡是一行一行的，且行距根據(jù)加工精度要求來確定。若曲面比較復(fù)雜，則要用四坐標(biāo)數(shù)控銑床、五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工。?六、平面凸輪零件的數(shù)控銑削工藝第四章數(shù)控銑床加工工藝如圖4-22所示，平面凸輪零件是平面輪廓零件加工的典型零件，它的輪廓是由圓弧與直線組成。?1．零件工藝分析第四章數(shù)控銑床加工工藝零件圖樣的尺寸、視圖都完整，表達(dá)清楚，幾何關(guān)系明確；零件的結(jié)構(gòu)工藝性也很好，無難以加工的結(jié)構(gòu)。側(cè)面與底面垂直，零件的厚度不厚，在垂直方向可一刀切削完成；零件的精度要求較高，R61±0.05，R64±0.05，R63.5±0.05，要采用粗銑—半精銑—精磨的工藝路線；用數(shù)控銑床只能完成半精加工，精加工需淬火后磨削完成；可用零件的大平面和兩孔作定位基準(zhǔn)；零件材料是CrWMn鋼，淬火后硬度為HRC58～62。數(shù)控銑削工序完成半成品，為半精加工。已加工好孔和平面，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度為HRC22～26，切削加工性較好。?2．夾具選擇第四章數(shù)控銑床加工工藝根據(jù)零件被加工表面的情況，該零件需限制五個自由度，可采用一面二孔的定位方法，如圖4-23所示。為了露出被加工表面，不能從周邊壓緊，而用螺釘、壓板機(jī)構(gòu)從中間壓緊。這個夾具是一種專用夾具，凸輪批量較大時，用這個夾具可提高效率。3．刀具選擇4．切削用量的選擇加工該凸輪用立銑刀，直徑可大可小，根據(jù)剛性好、耐用度高這樣一個特點，選擇Φ20高速鋼立銑刀。其切削長度L=40mm，可以滿足要求。數(shù)控銑床銑削凸輪的切削用量，可根據(jù)機(jī)床說明書選擇確定。?5．進(jìn)給路線的確定第四章數(shù)控銑床加工工藝在x、y方向：①選開始切削點，確定A點為開始切削點，同時選定切入、切出點M、N在A點切線上。②根據(jù)A、M的位置，在其左下方距離大于刀具半徑和余量處的P點，選作為落刀點。③對應(yīng)于P點，在刀具切出后左上方的Q點，選作為抬刀點。④加工路線：P—M—A—B—C—D—E—F—G—H—I—A—N—Q，如圖4-24所示。在z方向：快速下刀點z＇=5mm，切削深度z＇＇=－17mm，如圖4-25所示。綜合工藝分析情況，填寫數(shù)控加工工序卡，見表4-1。?第四章數(shù)控銑床加工工藝?第三節(jié)數(shù)控銑床的編程基礎(chǔ)一、數(shù)控銑床的程序編制功能第四章數(shù)控銑床加工工藝（1）插補(bǔ)目前，數(shù)控銑床都具有直線插補(bǔ)功能和圓弧插補(bǔ)功能。所謂插補(bǔ)就是數(shù)控系統(tǒng)在二點之間按照一定的計算方法，所計算出來的一些點，根據(jù)這些點的連線可以近似地逼近直線或圓弧，如圖4-26所示。刀具沿兩點之間的直線插補(bǔ)點的連線運動，稱為直線插補(bǔ)。因為插補(bǔ)點非常密集，所以可以用這條連線近似作為直線運動。刀具沿圓弧插補(bǔ)點的連線運動，也可以近似作為圓弧運動。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（2）刀具補(bǔ)償（3）鏡象刀具補(bǔ)償功能是數(shù)控銑床中一種非常重要的功能，其補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ械毒甙霃窖a(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償。鏡象功能是數(shù)控銑床用作簡化程序的一種功能，即零件的被加工表面結(jié)構(gòu)對于x軸或y軸對稱，就可將程序簡化為一半或1/4。然后，另一半或3/4用鏡象功能加工，如圖4-27所示。另外，還有比例縮放功能，即可將程序按比例擴(kuò)大或縮小。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（4）子程序子程序是數(shù)控銑床中簡化程序編制的一個重要功能，它可將多次重復(fù)加工的內(nèi)容，或者是遞增（減）尺寸的內(nèi)容，用一個程序編制好，在重復(fù)動作時，多次調(diào)用這個程序，這就是子程序。例如，多次分層加工的路線，多個排列成行的孔加工等，粗、精加工等。此外，子程序還可多重嵌套。（5）變量功能對于某些形狀相似的結(jié)構(gòu)，其尺寸參數(shù)不同時，可以用變量來編程，這樣在主程序中給變量賦值，子程序中用變量代替坐標(biāo)尺寸參數(shù)，這樣可以更加簡化程序編制。在數(shù)控銑床中，還有宏程序的功能，宏程序中就是用許多變量做參數(shù)的功能。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（6）坐標(biāo)系的多種功能在設(shè)定工件坐標(biāo)系時，可以設(shè)置成直角坐標(biāo)，也可以設(shè)置成極坐標(biāo)；可以讓直角坐標(biāo)平移，也可以讓直角坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度；還可以采用絕對坐標(biāo)系和相對（增量）坐標(biāo)系。程編人員可以根據(jù)零件的加工要求，選擇最方便、最簡單的坐標(biāo)系，以便簡化程序。（7）循環(huán)功能在數(shù)控銑床以一些固定動作運動時，可以用一些指令來代替這些動作，從而可以簡化程序。如鉆孔固定循環(huán)動作，銑型腔固定循環(huán)動作。?二、SINUMERIK840C系統(tǒng)第四章數(shù)控銑床加工工藝2．M指令G指令被稱為準(zhǔn)備功能指令，其主要作用是控制機(jī)床的主要動作。如進(jìn)給、移動、刀具補(bǔ)償?shù)取５聡鏖T子（SIEMENS）的SINUMERIK840C系統(tǒng)的G指令功能，見表4-2。1．G指令M指令被稱為輔助功能指令。其主要功能指控制機(jī)床的輔助功能，如主軸旋轉(zhuǎn)、停止、冷卻液開關(guān)等。德國西門子（SIEMENS）的SINUMERIK840C系統(tǒng)的M指令功能，見表4-3。3．五坐標(biāo)閉環(huán)CNC系統(tǒng)該系統(tǒng)是五坐標(biāo)的閉環(huán)CNC系統(tǒng)，可五坐標(biāo)聯(lián)動加工，即x、y、z或A、B、C的其中二個。該系統(tǒng)具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)及刀具補(bǔ)償功能，坐標(biāo)系符合右手定則。?第四章數(shù)控銑床加工工藝5．主塊格式N-G-x-y-z-D-S-F-M-H-LF其字符含義為：N-序號G-準(zhǔn)備功能指令x、y、z-坐標(biāo)D-刀具補(bǔ)償功能S-主軸轉(zhuǎn)速F-進(jìn)給速度M-輔助功能指令H-輔助功能LF-程序段結(jié)束（機(jī)床上寫為LF，為便于書寫，用LF。在生產(chǎn)中輸入程序時，LF表示為回車鍵，在程序中可以不寫。）4．程序格式N05G-x-y-z-S-M-F-LF這條程序就是主塊，用在第一條，起設(shè)置作用。N10G-x-…LF…?三、常用的G指令功能和M指令功能（一）坐標(biāo)系的設(shè)置與變換功能第四章數(shù)控銑床加工工藝G54、G55、G56、G57為設(shè)置工件坐標(biāo)系指令。G58、G59為坐標(biāo)系移動或旋轉(zhuǎn)指令。G10、G11、G12、G13為極坐標(biāo)下對應(yīng)的G00、G01、G02、G03指令。G90、G91為絕對坐標(biāo)與相對（增量）坐標(biāo)指令。1．指令?第四章數(shù)控銑床加工工藝2．程序格式（1）設(shè)置工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是根據(jù)工件的加工要求，為編制程序需要所設(shè)定在工件上的坐標(biāo)系。其原點在工件上或在夾具的某一點上，由程編人員設(shè)定，其位置隨工件和夾具在機(jī)床工作臺上的安裝位置而定，所以又叫浮動原點或編程原點，一般在程序開頭設(shè)置。G54～G57是工件坐標(biāo)系設(shè)置指令，如圖4-28所示。?第四章數(shù)控銑床加工工藝?yán)纾琋10G54G90G00x

yLF該程序段表示機(jī)床以G54為工件坐標(biāo)系，其坐標(biāo)系原點是由操作人員在控制面板上通過“工件坐標(biāo)系設(shè)置”來確定。G55、G56、G57具有同樣的功能，也就是說機(jī)床可以建立四個工件坐標(biāo)系。當(dāng)程序中有G54～G57指令中的任一個時，工件坐標(biāo)系的原點就以機(jī)床中設(shè)置好的，并且與相對應(yīng)的“工件坐標(biāo)系設(shè)置值”中的原點為原點。?第四章數(shù)控銑床加工工藝如圖4-29所示，G54的設(shè)置值為：x-50，y-50，z-20，其原點就在O′點上。G55的設(shè)置值為：x-100，y-100，z-20，其原點就在O″點上。圖中的G53是機(jī)床坐標(biāo)系。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（2）坐標(biāo)系移動G58、G59是坐標(biāo)系原點平移指令，如圖4-30所示。例如，N10G58x100y100LF該程序段是把坐標(biāo)系原點平移到（100，100）的位置。用G59具有同樣的功能。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（3）坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)G58、G59指令還具有坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能，如圖4-31所示。例如，N10G58x100y100A30LF該程序段是把坐標(biāo)系原點平移到（100，100）的位置，再逆時針旋轉(zhuǎn)30°。用G59具有同樣的功能。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（4）極坐標(biāo)G10、G11、G12、G13為極坐標(biāo)系工作的指令，如圖4-32所示。例如，N10G10x50y30U100A60LF該程序段功能作用是以（50，30）點為中心，用U100表示極徑為100，A60表示轉(zhuǎn)角為60°，刀具快速移動到P（100，60）點。G10是在極坐標(biāo)系工作下的快速點定位，同樣G11、G12、G13也是極坐標(biāo)系工作下的直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)指令。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（5）絕對坐標(biāo)與相對（增量）坐標(biāo)G90、G91分別為絕對坐標(biāo)和相對（增量）坐標(biāo)指令，如圖4-33所示。例如，N10G90G00x30y90LFN15G01x100y20LF該程序段的作用是刀具以絕對坐標(biāo)方式快速移動到（30，90）點，再直線進(jìn)給到（100，20）點。而若用相對（增量）坐標(biāo)方式，則N15程序段應(yīng)為：N15G91G01x70y-70LF?第四章數(shù)控銑床加工工藝（二）刀具運動指令1．指令G00-快速點定位G01-直線插補(bǔ)G02-順時針圓弧插補(bǔ)，G03-逆時針圓弧插補(bǔ)。?（三）刀具補(bǔ)償?shù)谒恼聰?shù)控銑床加工工藝1．長度補(bǔ)償指令格式D××-建立長度刀具補(bǔ)償D0--取消長度刀具補(bǔ)償程序格式N05G90G00G17D××z10LF…N60D0z10LF?第四章數(shù)控銑床加工工藝其中，D××是長度補(bǔ)償指令，它的作用是當(dāng)機(jī)床進(jìn)行z向動作時，其z值為程序上的z值加上刀具補(bǔ)償號中輸入的刀具補(bǔ)償值。即z=z。+（D××），如圖4-38所示。刀具補(bǔ)償號中的刀具補(bǔ)償值，由操作人員在控制面板上輸入。例如，N10z100D01LF若D01=-50，則z實際=100+（-50）=50?（三）刀具補(bǔ)償?shù)谒恼聰?shù)控銑床加工工藝2．徑向補(bǔ)償指令格式G41-刀具左偏的徑向刀具補(bǔ)償G42-刀具右偏的徑向刀具補(bǔ)償G40-取消半徑刀具補(bǔ)償1）建立徑向刀具補(bǔ)償①NG01G41（G42）D××xyLF②NG41（G42）D××LFNG01x

yLF程序格式?第四章數(shù)控銑床加工工藝第①種方式，刀具邊直線進(jìn)給邊執(zhí)行徑向偏置的動作第②種方式，執(zhí)行G41（G42）指令時刀具不動，當(dāng)后續(xù)指令使刀具平移（x，y向）時，再執(zhí)行徑向偏置的動作。而徑向偏置的動作就是刀具由起刀點（無偏置刀具補(bǔ)償?shù)奈恢茫┻\動到切入點（有偏置刀具補(bǔ)償?shù)奈恢茫?。運動時，用G01指令，也可以用G00指令，但不能用G02、G03指令。刀具從起刀點運動到與切入點的輪廓的切線相垂直，且距切入點為徑向刀具補(bǔ)償值（D××）的位置，如圖4-39所示。?第四章數(shù)控銑床加工工藝2）取消徑向刀具補(bǔ)償①NG01G40xyLF②NG40LFNG01xyLF程序格式第①種方式，刀具邊直線進(jìn)給邊執(zhí)行取消徑向偏置的動作。第②種方式，執(zhí)行指令時與建立刀具補(bǔ)償值時的運動路線剛好相反，執(zhí)行G40指令時刀具不動，當(dāng)后續(xù)指令使刀具平移（x，y向）時，再執(zhí)行取消徑向偏置的動作。而執(zhí)行取消徑向偏置的動作時，刀具由偏置刀具補(bǔ)償位置（切出點）移向無偏置刀具補(bǔ)償位置（退刀點、抬刀點）。同樣，用G01指令，也可以用G00指令，但不能用G02、G03指令。刀具與切出點輪廓的切線相垂直，且距切出點為徑向刀具補(bǔ)償值的位置運動到退刀點或抬刀點，如圖4-41所示。?（四）固定循環(huán)功能第四章數(shù)控銑床加工工藝這個功能是對孔加工中各種動作的許多固定不變的順序而設(shè)定的，將這些動作用鉆（鏜）孔的固定循環(huán)指令來代替，從而大大簡化了程序。如圖4-45所示，固定循環(huán)一般有①～⑥這樣幾個動作。①動作1-x、y軸快速移動定位，使刀具中心移到孔的中心位置。②動作2-快速進(jìn)至R平面，刀具從初始位置快速進(jìn)到R平面轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給，即切削進(jìn)給。若刀具已在R平面，則不動。③動作3-刀具以工作進(jìn)給速度進(jìn)到z平面，深孔加工時可多次抬刀。④動作4-孔底動作，锪孔、鏜孔時用。包括暫停、主軸準(zhǔn)停、刀具移動等動作。⑤動作5-快速返回到R平面。⑥動作6-快速返回到初始平面。（1）固定循環(huán)動作?第四章數(shù)控銑床加工工藝（2）固定循環(huán)動作的位置固定循環(huán)動作有初始平面、R平面和z平面這樣幾個位置。1）初始平面是刀具在快速下刀前設(shè)定的一個平面，它的高度必須是保證刀具安全的高度，鉆完孔后刀具快速返回到初始平面。若刀具要繼續(xù)鉆孔，在平面上有障礙物時，必須返回初始平面，再平移鉆孔，此時初始平面必須高于障礙物，如圖4-46所示。?第四章數(shù)控銑床加工工藝2）R平面是刀具快速進(jìn)給與工作進(jìn)給的轉(zhuǎn)換位置。一般距工件表面2～5mm，R平面坐標(biāo)值一定要給準(zhǔn)、計算正確。否則，將會造成碰撞等嚴(yán)重事故。3）z平面為孔底位置，在加工盲孔時為孔的深度，通孔時為孔深加上附加長度，如鉆尖的長度，螺紋刀具長度的1/3，鏜孔為2～3mm等，以保證整個孔都加工到徑向尺寸。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（3）固定循環(huán)指令固定循環(huán)動作被編成子程序，用G81～G89調(diào)用，也可以用L81～L89調(diào)用，見表4-4。(見書本）?第四章數(shù)控銑床加工工藝（4）指令格式NG81（～G89）xyzRQPFLF…NG80LF1）G80～G89的格式其中：x、y-指定要加工孔的位置坐標(biāo)。z-指定孔底平面坐標(biāo)。R-R平面的位置坐標(biāo)。 Q-G83方式中，每次進(jìn)給的深度。P-刀具在孔底的暫停時間。F-刀具在工作進(jìn)給時的速度。?第四章數(shù)控銑床加工工藝指令格式NR2=R3=R10=L81LF…2）L81～L89的格式%L81N05G90G60G00zR2LFN10G01zR3LFN15G00zR10LFN20M17LF%在SINUMERIK840C系統(tǒng)中，還可以用L80～L89子程序的調(diào)用方式來進(jìn)行固定循環(huán)動作。這種方式比較靈活，可根據(jù)需要用變量來設(shè)定相關(guān)參數(shù)。該格式中R2對應(yīng)于G81中的R平面，R3對應(yīng)于G81中的z平面，R10是刀具快退平面。L81的子程序為：?（五）子程序的應(yīng)用第四章數(shù)控銑床加工工藝

在數(shù)控加工中，有許多需多次重復(fù)的動作或進(jìn)給路線，若按一般方法編寫程序，則要重復(fù)編程的內(nèi)容，程序?qū)⒎浅７爆崱Ｒ虼?，若要簡化程序，就要使用子程序，它可以多次調(diào)用。子程序格式L××××P××××M17、M02、M30其中L××××為子程序號，可取范圍1～9999。P××××為調(diào)用次數(shù)，可取范圍1～9999次，若只調(diào)用一次，則P××××可以省略。子程序返回主程序指令?第四章數(shù)控銑床加工工藝?yán)纾鐖D4-47所示，這個零件是要鉆四排孔，每一排孔都用同一子程序編制，這樣就大大簡化程序了。

主程序…N20G00x10y10L2023LFN25G00x30y10L2023LFN30x50y10L2023LF…子程序%2023N05G81z-10R3F20LFN10G91y10LFN15y10LFN20y10LFN25G90G80M17LF%?第四章數(shù)控銑床加工工藝子程序嵌套子程序的嵌套就是子程序可以再調(diào)用子程序，SINUMERIK840C系統(tǒng)規(guī)定，最大嵌套深度為7級，如圖4-48所示。?第四章數(shù)控銑床加工工藝變量的應(yīng)用SINUMERIK840C系統(tǒng)在子程序使用中，可以用變量，從而使程序簡化。變量名R×××××變量的作用×××××范圍為1～10019一是可以賦值二是可以計算一般是在主程序中賦值，在子程序中用變量表示。?第四章數(shù)控銑床加工工藝?yán)?，N05R1=100R2=R1+200R3=50LFN10G01xR1yR2FR3LF…G01x100y300F50LF等效于又例如，主程序…N05R1=-5R2=11LFN10L2023LFN15R1=-10LFN20L2023LFN25R2=12LFN30L2023LF…子程序%2023N05G01zR1F100LFN20G01G41x10y0DR2LFN30G03x10y0I-10J0LFN40G01G40x0LFN50M17LF%該段程序就是調(diào)用三次子程序，分別是粗銑內(nèi)圓二次，每次切削深度為5mm，最后，再精銑一次（精銑徑向刀具補(bǔ)償號為D12，粗銑為D11）。?第四章數(shù)控銑床加工工藝3）變量的計算變量可以進(jìn)行加、減、乘、除、賦值、替換，為編程提供了許多方便。①賦值R1=100②替換R1=R2R1=-R2③加R1=R1+R2R1=R2+100④減R1=R1-R2R1=R2-100⑤乘R1=R1*R2R1=R1*100⑥除R1=R1/R2R1=R1/20⑦混合運算R1=R2+R4-R4*R5/R6這種混合運算的算法和一般算法不一樣，它是按順序從左到右算，而不是先乘除后加減。即第一步R1=R2第二步R1=R1+R4第三步R1=R1-R4第四步R1=R1*R5第五步R1=R1/R6?第四章數(shù)控銑床加工工藝（六）鏡像加工與比例縮放本功能可以使機(jī)床對于相應(yīng)的零件進(jìn)行按比例加工，從而簡化程序。比例縮放適用于形狀相似的零件。程序格式為：G51xyzP…G50其中，x、y、z為比例中心的坐標(biāo)（絕對方式）；P為比例系數(shù)，比例范圍～。?第四章數(shù)控銑床加工工藝執(zhí)行了該指令后，后面程序的坐標(biāo)以比例中心為起始點，實際坐標(biāo)相對于比例中心縮放P倍，各軸可以按不同比例來縮放。同時還有鏡向功能，具體用法可閱讀機(jī)床說明書。如圖4-49所示，P1～P4點為原加工工件的圖形，P1′～P4′為比例編程以后的圖形。?（七）轉(zhuǎn)移加工第四章數(shù)控銑床加工工藝在某些數(shù)控銑床上，還有一種功能叫轉(zhuǎn)移加工。1．跳轉(zhuǎn)移加工指令G25程序格式:G25××××.××××.××循環(huán)次數(shù)跳轉(zhuǎn)移加工結(jié)束程序段號跳轉(zhuǎn)移加工開始程序段號?第四章數(shù)控銑床加工工藝注意G25功能為執(zhí)行跳轉(zhuǎn)移加工后的下一段加工程序，即是跳轉(zhuǎn)移加工結(jié)束程序段號的下一段。同時，在G25的程序段中，不得出現(xiàn)其它指令。例如，N10G25N0002023402N20G91x60y85F100N30x90N40G00x0y0N50M30%加工順序：N10—N20—N30—N40—N20—N30—N40—N50?第四章數(shù)控銑床加工工藝2．轉(zhuǎn)移加工指令G26程序格式:G26××××.××××.××循環(huán)次數(shù)跳轉(zhuǎn)移加工結(jié)束程序段號跳轉(zhuǎn)移加工開始程序段號注意G26功能與G25功能的區(qū)別之處在于，當(dāng)轉(zhuǎn)移加工執(zhí)行完畢后，下一條程序段為G26程序段的下一段。?第四章數(shù)控銑床加工工藝?yán)?N10G26N0002023402N20G91x60y85F100N30x90N40G00x0y0N50M30%加工順序：N10—N20—N30—N40—N50?（八）M功能第四章數(shù)控銑床加工工藝注意SINUMERIK840C系統(tǒng)規(guī)定在同一條程序段中，最多可以有4個M指令。（九）進(jìn)給速度F

G94-設(shè)置進(jìn)給速度mm/min（默認(rèn)值）G95-設(shè)置進(jìn)給速度mm/rev（mm/r）例如，N10G01x100y100F100LF刀具以100mm/min速度進(jìn)行直線進(jìn)給（十）主軸轉(zhuǎn)速S以轉(zhuǎn)/分為單位來設(shè)置S10001000轉(zhuǎn)/分（rpm）S200200轉(zhuǎn)/分（rpm）?第四節(jié)數(shù)控銑床的基本編程方法一、數(shù)控銑床程序編制的基本模式設(shè)置坐標(biāo)刀具補(bǔ)償進(jìn)給開始刀具切削軌跡取消刀具補(bǔ)償，退刀、抬刀，返回初始點，結(jié)束第四章數(shù)控銑床加工工藝目前，使用最多的數(shù)控銑床是三坐標(biāo)（x、y、z）加工的立式數(shù)控銑床，其程序模式不管是平面輪廓零件，還是空間曲面零件，一般都由三部分組成，即“開始-加工--結(jié)束”。而四坐標(biāo)、五坐標(biāo)的數(shù)控銑床，其程序模式也基本相同，只不過多了轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)（A軸或B、C軸），如圖4-50所示。圖4-50數(shù)控銑床程序編制的模式開始部分（設(shè)置部分）加工部分（切削部分）結(jié)束部分（取消部分）?第四章數(shù)控銑床加工工藝（1）開始部分這部分程序大約是程序的前4～5條程序段，主要內(nèi)容是：①建立工件坐標(biāo)系，這是每個程序必須有的內(nèi)容，一般用G54～G59、G92指令在第一條程序段里建立。②建立長度刀具補(bǔ)償，在用多把刀具進(jìn)行加工時，必須要建立長度刀具補(bǔ)償。如果只用一把刀，可以建立長度刀具補(bǔ)償也可以不建立長度刀具補(bǔ)償，若不建立長度刀具補(bǔ)償，在數(shù)控機(jī)床中刀具補(bǔ)償設(shè)置中其刀具補(bǔ)償值設(shè)為零即可。一般用D××指令在第二條程序段里建立。若用主塊，則在第一條程序中建立。③建立徑向刀具補(bǔ)償，在加工平面輪廓零件時，需要建立徑向刀具補(bǔ)償。一般用G41、G42指令，在第三或第四條程序段中建立。④設(shè)定絕對或相對（增量）坐標(biāo)，根據(jù)加工零件的需要，選擇用絕對坐標(biāo)還是相對（增量）坐標(biāo)。用G90、G91指令在第一條程序段中設(shè)定，也可以根據(jù)需要在程序中隨時設(shè)定。?第四章數(shù)控銑床加工工藝⑤確定刀具在設(shè)置部分的運動路線，一般用G00指令平移至下刀點（第一條程序段），用G00或G01指令下刀至切削深度（第二、三條程序段），用G01指令開始切削（第四、五條程序段）。⑥設(shè)置切削用量和起動主軸，要設(shè)置轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，才能起動主軸進(jìn)行進(jìn)給切削。用S、F設(shè)定轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度（第二、三條程序段），用M03、M08指令起動主軸并開冷卻液（第二、三條程序段）。若用主塊，則在第一條程序中建立。若是鉆孔和去除余量程序，則沒有“③建立徑向刀具補(bǔ)償”的內(nèi)容。此外，運動路線也會有所變化。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（2）加工部分這部分主要是刀具的切削軌跡，是程序的主體部分。從程序的第五、六段（鉆鏜孔一般為第三段）到倒數(shù)的第四、五段。銑削時為G01、G02、G03指令和基點、節(jié)點的x、y、z坐標(biāo)組成的進(jìn)給軌跡。鉆鏜孔時為G81～G89指令和孔的x、y、z坐標(biāo)組成孔加工的固定循環(huán)動作。這部分的主要工作量是基點、節(jié)點坐標(biāo)的計算，簡單的基點坐標(biāo)可以手算，復(fù)雜的必須用計算機(jī)進(jìn)行計算。?第四章數(shù)控銑床加工工藝（3）結(jié)束部分這部分的主要作用是要取消長度刀具補(bǔ)償和半徑刀具補(bǔ)償，主軸停止、抬刀、關(guān)冷卻液。其內(nèi)容為：①取消徑向刀具補(bǔ)償，在加工完畢后，要把徑向刀具補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置取消，以防止在后續(xù)加工時出現(xiàn)錯誤。用G40指令在倒數(shù)第三、四條程序段取消。②取消長度刀具補(bǔ)償，為防止在后續(xù)加工時出現(xiàn)錯誤，同樣要取消長度刀具補(bǔ)償。用G49指令在倒數(shù)第二、三條程序段取消。③確定刀具在結(jié)束部分的運動路線，刀具在這部分主要是退刀。一般先切出、移出工件（倒數(shù)第三、四條程序段），抬刀至安全位置（倒數(shù)第二、三條程序段），平移到工件裝卸位置（倒數(shù)第一、二條程序段）。④主軸停止、冷卻液關(guān)閉，用M05停止主軸，M09關(guān)冷卻液（倒數(shù)第三、四條程序段）。⑤程序結(jié)束，用M30在倒數(shù)第一條程序段結(jié)束程序。⑥另外，鉆鏜孔程序還要取消固定循環(huán)的動作。?第四章數(shù)控銑床加工工藝?yán)?，銑削輪廓零件的程序模式N10G54G90G00xy建立坐標(biāo)系、絕對坐標(biāo)、快速平移下刀點N20G43zDSM03建立長度刀具補(bǔ)償、設(shè)轉(zhuǎn)速、主軸起動N30G01zF1000M08下刀至切深、開冷卻液N40G01G41（G42）xyDF建立徑向刀具補(bǔ)償N50xy開始切削工件…N160G01G40xyM09取消徑向刀具補(bǔ)償、關(guān)冷卻液N170zF1000M05抬刀、主軸停N180G00G49z取消長度刀具補(bǔ)償、刀具抬刀至安全位置N190xyM30刀具或工件移到裝卸位置、程序結(jié)束開始部分用主塊設(shè)置：N05G54G90G00SM03D××M08LFN10zLF…加工部分結(jié)束部分?二、銑削輪廓類零件的加工程序1．銑削外輪廓零件的程序編制方法第四章數(shù)控銑床加工工藝如圖4-22所示，根據(jù)表4-1的數(shù)控加工程序，要求銑削加工凸輪外輪廓。其編寫的加工程序為：?第四章數(shù)控銑床加工工藝%0001N05G54G90G00x-73.8y20LF設(shè)定坐標(biāo)系、快速走到下刀點N10z100D01S300M03LF建立長度刀具補(bǔ)償，主軸正轉(zhuǎn)N15G01z-16F1000LF下刀至切削深度N20G41xy-20D02F100M08LF建立半徑刀具補(bǔ)償走到K點，開冷卻液N25y0LF切入到A點N30G02xy9.97U63.8LF切削AI段N35G03xy25.05U175LF切削IH段N40G02xy59.18U61LF切削HG段N55G02xy19.60U46LF切削GF段N60G03xy0.03U21LF切削FE段N65G02xy-0.28U0.3LF切削ED段N70G02xy-63.76U64LF切削DC段N75G03xy-63.02U17.5LF切削CB段N80G02xy0U63.8LF切削BA段N85G01y20LF切出工件N90G40G01xy20F1000M09LF取消半徑刀具補(bǔ)償，關(guān)冷卻液N95z100M05LF抬刀，主軸停N100G00D0z300LF取消長度刀具補(bǔ)償，抬刀至安全位置N105y300LF平移至卸工件點N110M30LF結(jié)束%?思考題與習(xí)題第四章數(shù)控銑床加工工藝4-1.數(shù)控銑削適用于哪些加工場合？4-2.被加工零件輪廓上的內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧尺寸是指哪些尺寸？為什么要盡量統(tǒng)一？4-3.在SINUMERIK840C系統(tǒng)中，G53與G54～G59的含義是什么？它們之間有什么關(guān)系？4-4.在SINUMERIK840C系統(tǒng)中，如果已在G53坐標(biāo)系中設(shè)置了如下兩個坐標(biāo)系：G57：x=-40，y=-40，z=-20G58：x=-80，y=-80，z=-40試用坐標(biāo)簡圖表示出來，并寫出刀具中心從G53坐標(biāo)系的原點運動到G57坐標(biāo)系原點，再到G58坐標(biāo)系原點的程序段。?數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實驗教學(xué)中心實驗?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實驗教學(xué)中心