数控铣削加工编程技术.doc

项目2 数控铣削加工编程技术2.1、程序的基本结构 一个完整的加工程序是由若干程序段组成，而每个程序段是由一个或若干个指令字组成。指令字代表某一信息单元，每个指令字又由字母、数字、符号组成。如：o1234； 程序编号n1 g90g54g00x0y0； 程序段n2 s800m03； 程序段 n3 z100.0 程序段n4 z5.0； 程序段 n5 g01z-10.0f100； 程序段n6 g41x5.0y5.0 d1 f200； 程序段n7 y15.0； 程序段n8 x25.0； 程序段n9 y5.0； 程序段n10 x5.0； 程序段n11 g40x0y0； 程序段n12 g00z100.0； 程序段n13 m05； 程序段 n14 m30 程序结束程序说明： 第一行o1234指的是程序的编号，用来区别不同程序。不同的机床厂家对使用的编号的位数和数值范围将不同，通常用4位数字表示，即“0001”“9999”,但“8000”“9999”已被生产厂家使用，不能作为编程号使用，故编程号为“0001”“7999”，并在数字前必须给出标识符号“o”。第二行是一些准备工作，告知数控机床程序编制的方式、工件所在位置、选用的坐标系等。n1代表程序段号（简称顺序号），机床加工时并不起作用，是为了便于程序的编制和修改，可以跳跃使用，也可以省略。程序段号通常也用4位数字表示，即“0000”-“9999”,在数字前也必须给出标识符号“n”；符号“g”规定为准备功能（简称g代码），通俗讲，凡是与机床的运动位置有关的指令，都可以用g代码来表示，如g00（快速抬刀）、g01（直线插补）等。第三行指定数控机床主轴按顺时针旋转，转速为800。符号“s”代表主轴转速，单位为；符号“m”规定为辅助功能代码（简称m代码），通常起辅助作用的指令，如m03（主轴顺时针旋转）、m04（主轴逆时针旋转）、m05（主轴停转）等。第四行至第十三行给出刀具运动轨迹，f代表刀具的进给速度分别为100和200。x、y、z代表刀具运动位置，单位一般为mm或脉冲；符号“d”为刀具半径偏置寄存器，数字表示表示刀具半径补偿号，在执行程序之前，需提前在相应刀具半径偏置寄存器中输入刀具半径补偿值。第十四行指主轴停转。最后一行，程序结束。需要说明的是：不同数控系统（例如fanuc（法那科）、siemens（西门子）等）有不同的程序段格式，格式不符合数控系统规定要求，数控装置就会报警，程序就不能运行。2.2、坐标系在加工过程中，数控机床是通过什么来识别工件的加工位置的呢？为了确定数控机床的运动方向，移动距离，就要在数控机床上建立一个坐标系，称为机械坐标系或机床坐标系，机械坐标系是机床制造商在出厂时，已设置的一个坐标。在编制程序时，以机械坐标系来作为工件确定运动方向和距离的坐标系，从而与数控机床建立了坐标关系。供编程使用的坐标系，称为工件坐标系或编程坐标系，为使编程人员在不知道是“刀具移近工件”，还是“工件移近刀具”的情况下，就可以根据图纸确定机床加工过程，所以在编程中，为使编程方便，一律假定工件固定不动，刀具运动的坐标系来进行编程。数控机床的坐标系是采用右手直角笛卡儿坐标系，如图（4-1）所示。 图（4-1）笛卡儿坐标系z坐标定义为平行机床主轴的坐标轴，其正方向规定为从工件台到刀具夹持的方向，即刀具远离工件的运动方向。x坐标为水平的、垂直于工件装夹平面的坐标轴，其正向一般规定为操作人员面向机床时右侧为正x方向。y坐标垂直于x、z坐标轴，其正方向则根据x 和z轴按右手法则来确定。2.3、坐标原点1、机械原点 又称机床原点，是机械坐标系的原点，它的位置是在各坐标轴的正向最大极限处，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是使数控机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。每次启动数控机床时，首先必须机械原点回归操作，使数控机床与控制系统建立起坐标关系，并使控制系统对各轴软限位功能起作用。2、编程原点 又称程序原点，是编程人员以工件图样上的某点为工件坐标系的原点，即工件坐标系的原点。一般对于数控铣床用g54g59来设置编程原点。2.4 常用编程指令代码在数控编程中，有的编程指令是不常用的，有的只适用于某些特殊的数控机床。这里只要介绍一些常用的编程指令，对于不常用的编程指令，请参考使用的数控机床编程手册。1、准备功能指令（g指令）准备功能指令由字符g和其后的13位数字组成，其主要功能是指定机床的运动方式，为数控系统的插补运算作准备。g指令的有关规定和含义见表4-1。表4-1 g代码的说明g代码功能g代码功能g00定位（快速进给）g43取消刀具长度补偿g01直线插补（切削进给）g44刀具长度正偏置（刀具延长）g02圆弧插补（顺时针）g49刀具长度负偏置（刀具缩短）g03圆弧插补（逆时针）g54g59工作坐标系g17xy平面选择g80固定循环取消g18zx平面选择g81钻孔固定循环g19yz平面选择g83深孔钻孔固定循环g40取消刀具半径补偿g90绝对坐标编程方式g41刀具半径左补偿g91相对坐标编程方式g42刀具半径右补偿注：以上g代码均为模态指令（或续效指令），一经程序段中指定，便一直有效，直到以后程序段中出现同组另一指令（g指令）或被其它指令取消（m指令）时才失效，否则保留作用继续有效，而且在以后的程序中使用时可省略不写。2、辅助功能指令（m指令）辅助功能指令由字母m和其后的两位数字组成，主要用于完成加工操作时的辅助动作。常用的m指令见表4-2。表4-2 m代码的说明m代码功能说明m代码功能说明m00程序停止非模态m08冷却液开模态m01选择程序停止m09冷却液关m02程序结束m30程序结束并返回非模态m03主轴顺时针旋转模态m98调用子程序m04主轴逆时针旋转m99子程序取消m05主轴停止2.5 常用编程指令介绍1、绝对坐标和相对坐标指令（g90 g91）表示运动轴的移动方式。使用绝对坐标指令（g90）编程时，程序段中的尺寸数字为绝对坐标值，即刀具所有轨迹点的坐标值，均以程序原点为基准。相对坐标指令（g91）编程时，程序段中的尺寸数字为增量坐标值，即刀具当前点的坐标值，是以前一点坐标为基准而得。使用格式为：x y z ；例：如图（4-2）所示，表示刀具从a点移动到b点，用以上两种方式编程分别如下： g90 x10.0 y40.0； g91 x-30.0 y30.0；图（4-2） 在选用编程方式时，应根据具体情况加以选用，同样的路径选用不同的方式其编制的程序有很大区别。一般绝对坐标适合在所有目标点相对程序原点的位置都十分正确的情况下使用，反之，采用相对坐标编程。需要注意的是：在编制程序时，在程序数控指令开始的时候，必须指明编程方式，缺省为g90。2. 工作坐标系的选取指令（g54g59） 一般数控机床可以预先设置6个（g54g59）工作坐标系，这些工作坐标系储器在机床的存储器内，都以机械原点为参考点，分别以各自坐标轴与机械原点的偏移量来表示，如图（4-3）所示。在程序中可以选用工作坐标系中的其中一个或多个。 注意：这是一组模态指令，没有缺省方式。若程序中没有给出工作坐标系，则数控系统默认缺省程序原点为机械原点。图（4-3）图（4-4）3. 坐标平面的选择（g17 g18 g19） g17、g18、g19分别指定零件进行xy、zx、yz平面上的加工，如图（4-4）所示。这些指令在进行圆弧插补、二维刀具半径补偿必须使用。这是一组模态指令，缺省为g17。4. 快速定位（g00或g0）刀具以系统预先设定的速度以点位控制方式从当前所在位置快速移动到指令给出的目标位置。只能用于快速定位，不能用于切削加工，进给速度f对g00指令无效。该指令常使用在程序开头和结束处，刀具远离工件时，快速接近工件，程序结束时，刀具快速离开工件。使用格式为：g00 x y z ；例如：g90g00x0y0z100.0；/*使刀具以绝对编程方式快速定位到（0，0，100）的位置。 由于刀具的快速定位运动，一般不直接使用g90g00x0y0z100.0的方式，避免刀具在安全高度以下首先在xy平面内快速运动而与工件或夹具发生碰撞。一般用法： g90g00z100.0；/*刀具首先快速移到z=100.0mm高度的位置 x0.y0.； /*刀具接着快速定位到工件原点的上方 g00指令一般在需要将主轴和刀具快速移动时使用，可以同时控制13轴，即可在x或y轴方向移动，也可以在空间作三轴联动快速移动。而刀具的移动速度又数控系统内部参数设定，在数控机床出厂前已设置完毕，一般在500010000mm/min。5.直线插补指令（g01或g1） 刀具作两点间的直线运动加工时使用该指令，g01表示刀具从当前位置开始以给定的切削速度f，沿直线移动指令给出的目标位置。使用格式： g01 x y z f ；例：如图（4-4）所示。g01 x10.0y50.0f100； /*刀具在（50，10）位置以100mm/min的进给速度沿直线运动到（10，50）的位置。图（4-4）一般用法：g01、f指令均为模态指令，有继承性，即如果上一段程序为g01，则本程序可以省略不写。x、y、z为终点坐标值也同样具有继承性，即如果本程序段的x（或y或z）的坐标值与上一程序段的x（或y或z）坐标值相同，则本程序段可以不写x（或y或z）坐标。f为进给速度，单位为mm/min，同样具有继承性。注意：（1）g01与坐标平面的选择无关；（2）切削加工时，一般要求进给速度恒定，因此，在一个稳定的切削加工工程中，往往只在程序开头的某个插补（直线插补或圆弧插补）程序段写出f值。例：已知待加工工件轮廓如图（4-5）所示，加工路径为abcdefgha，要求铣削深度为。分别采用绝对、相对坐标编程，其程序为：图（4-5）绝对坐标编程：o1；g90g17g54g00z100.0s1000m03；x0.y0.；x40.0y40.0；z5.0；g01z-10.0f100；y60.0f120；x30.0；x40.0y90.0；x80.0；x90.0y60.0；x80.0；y40.0； x40.0；g00z100.；x0.y0.；m05；m30；相对坐标编程：o2；g90g17g54g00z100.0s1000m03；x0y0；g91x40.y40.；z-95.0；g01z-15.0f100；y20.0；x-10.0；x10.0y30.0；x40.0；x10.0y-30.0；x-10.0；y-20.0；x-40.0；g00z110.0；x-40.0y-40.0；m05；m30；6. 圆弧插补指令（g02、g03或g2、g3）刀具在各坐标平面以一定的进给速度进行圆弧插补运动，从当前位置（圆弧的起点），沿圆弧移动到指令给出的目标位置，切削出圆弧轮廓。g02为顺时针圆弧插补指令，g03为逆时针插补指令。刀具在进行圆弧插补时必须规定所在平面（即g17g19），再确定回转方向，如图（4-6）所示，沿圆弧所在平面（如xy平面）的另一坐标轴的负方向（-z）看去，顺时针方向为g02指令，逆时针方向为g03指令。图（4-6）圆弧顺逆方向 一般用法：g02和g03为模态指令，有继承性，继承方法与g01相同。 注意：g02和g03与坐标平面的选择有关。使用格式：g17 x y f ；g18 x z f ；g19 y z f ； 格式中：（1）x、y、z表示圆弧终点坐标，可以用绝对方式编程，也可以用相对坐标编程，由g90或g91指，使用g91指令时是圆弧终点相对于起点的坐标；（2）r表示圆弧半径； （3）i、j、k分别为圆弧的起点到圆心的x、y、z轴方向的增矢量，见图（4-7）所示。 图（4-7） 使用g02或g03指令两种格式的区别：（1）当圆弧角小于等于时，圆弧半径r为正值，反之，r为负值；（2）以圆弧始点到圆心坐标的增矢量（i、j、k）来表示，适合任何的圆弧角使用，得到的圆弧是唯一的。（3）切削整圆时，为了编程方便采用（i、j、k、）格式编程，不使用圆弧半径r格式。例1：如图（4-8），a点为始点，b点 为终点，数控程序如下：图（4-8）圆弧插补 o1； g90 g54 g02 i50.0 j0. f100； g03 x-50.0 y40.0 i-50.0 j0； x-25.0 y25.0 i0. j-25.0； m30；或： o1； g90 g54 g02 i50.0 j0 f100； g03 x-50.0 y40.0 r50.0； x-25.0 y25.0 r-50.0； m30； 例2：图（4-9）所示为半径等于50的球面，其球心位于坐标原点o，刀心轨迹为abca，程序为：o2；g90g54 g17 g03x0.y50.0 i-50.0 j0.f100；g19 g91 g03 y-50.0 z50.0 j-50.0 k0.；g18 g03 x50.0 z-50.0 i0. k-50.0；m30；图（4-9）7. 刀具半径补偿指令（g40、g41、g42）（1）刀具半径补偿的目的在铣床上进行轮廓加工时，因为铣刀具有一定的半径，所以刀具 中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合。若数控装置不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程（图（1-11）中点划线），其数值计算有时相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨、换新刀等导致刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，编程只需按工件轮廓线进行（图（4-10）中粗实线），数控系统会自动计算刀心轨迹坐标，使刀具偏离工件轮廓一个半径值，即进行半径补偿。 图（4-10）刀具半径补偿 a) 外轮廓 b)内轮廓（2）刀具半径补偿的方法 数控刀具半径补偿就是将刀具中心轨迹过程交由数控系统执行，编程时假设刀具的半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则存放在一个可编程刀具半径偏置寄存器中，在加工工程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算出刀具中心轨迹，完成对零件的加工。当刀具半径发生变化时，不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半径偏置寄存器中的半径值或选用另一个刀具半径偏置寄存器中的刀具半径所对应的刀具即可。g41指令为刀具半径左补偿（左刀补），g42指令为刀具半径右补偿（右刀补），g40指令为取消刀具半径补偿。这是一组模态指令，缺省为g40。使用格式：说明：（1）刀具半径补偿g41、g42判别方法，如图（4-11）所示，规定沿着刀具运动方向看，刀具位于工件轮廓（编程轨迹）左边，则为左刀补（g41），反之，为刀具的右刀补（g42）。 图（4-11） 刀具半径补偿判别方法（2）使用刀具半径补偿时必须选择工作平面（g17、g18、g19），如选用工作平面g17指令，当执行g17指令后，刀具半径补偿仅影响x、y轴移动，而对z轴没有作用。（3）当主轴顺时针旋转时，使用g41指令铣削方式为顺铣，反之，使用g42指令铣削方式为逆铣。而在数控机床为里提高加工表面质量，经常采用顺铣，即g41指令。（4）建立和取消刀补时，必须与g01或g00指令组合完成，配合g02或g03指令使用，机床会报警，在实际编程时建议使用与g01指令组合。建立和取消刀补过程如图（4-12）所示，使刀具从无刀具半径补偿状态o点，配合g01指令运动到补偿开始点a，刀具半径补偿建立。工件轮廓加工完成后，还要取消刀补的过程，即从刀补结束点b，配合g01指令运动到无刀补状态o点。图（4-12）刀具半径补偿的建立和取消过程a) 左刀补的建立和取消 b) 右刀补的建立和取消（3）刀具半径补偿过程中的刀心轨迹1）外轮廓加工 如图（4-13）所示，刀具左补偿加工外轮廓。编程轨迹为abc，数控系统自动计算刀心轨迹，两轮廓交接处的刀心轨迹常见的有两种。如图（4-13）a为延长线过度，刀心轨迹为12345；图（1-3-13）b为圆弧过度，刀心轨迹为1234。图（4-13）外轮廓加工的刀心轨迹a) 延长线过度 b) 圆弧过度2）内轮廓加工 如图（4-14）所示，刀具右补偿加工内轮廓。编程轨迹为abc，刀心轨迹有两种，图（4-14）a按理论刀心轨迹移动1234，会产生过切现象，损坏工件；图（4-14）b 为计算机进行刀具半径补偿处理后的刀心轨迹，123，无过切现象。 图（4-14）内轮廓的刀心轨迹a) 有过切 b) 无过切 例1：加工图（4-15）所示外轮廓，用刀具半径补偿指令编程。图（4-15）刀具半径补偿加工外轮廓外轮廓采用刀具半径左补偿，为了提高表面质量，保证零件曲面的平滑过渡，刀具沿零件轮廓延长线切入与切出。oa为刀具半径左补偿建立段，a点为沿轮廓延长线切入点，bo为刀具半径补偿取消段，b点为沿轮廓延长线切出点。数控程序如下：o1：g90g54g00z100.0s800m03；x0y0；z5.0；g01z-5.0f100；g41x5.0y3.0f120d31；y25.0；x10.0y35.0；x15.0；g03x25.0r5.0；g01x30.0；g02x35.0y30.0r5.0；g01y13.0；g03x27.0y5.0r8.0；g01x3.0；g40x0y0；g00z100.0；m05；m30； 说明：1）d代码必须配合g41或g42指令使用，d代码应与g41或g42指令在同一程序段给出，或者可以在g41或g42指令之前给出，但不得在g41或g42指令之后；2）d代码是刀具半径补偿号，其具体数值在加工或试运行之前以设定在刀具半径补偿存储器中；3）d代码是模态代码，具有继承性。例2：加工图（4-16）所示零件凹槽的内轮廓，采用刀具半径补偿指令进行编程。图（4-16）刀具半径补偿加工内轮廓 内轮廓加工采用刀具半径右刀补偿，为了提高表面质量，刀具沿一过渡圆弧切入与切出，保证零件曲面的平滑过渡。 oa为刀具半径右补偿建立段，ap为沿圆弧切线切入段，pb为沿圆弧切线切出，p点为切入与切出点，bo为刀具半径补偿取消段。数控程序如下：o2；g90g54g00z100.0s800m03；x0y0；z5.0；g01z-5.0f100；g42x6.0y-6.0f120d31；g03x0y-12.0r6.0；g01x-8.0；g03x-13.0y-8.0r5.0；g01y8.0；g03x-1.0r6.0；g01y5.0；x1.0；y8.0；g03x13.0r6.0；g01y-8.0；g03x8.0y-12.0r5.0；g01x0；g03x-6.0y-6.0r6.0；g01g40x0y0；g00z100.0；m05；m30；（4）刀具半径补偿功能的应用 1）直接按零件轮廓尺寸进行编程，避免计算刀心轨迹坐标，简化数控程序的编制。2）刀具因磨损、重磨、换新刀而引直径变化后，不必修改程序，只需在刀具半径补偿参数设置中输入变化后的刀具半径。如图（4-17）所示，1为未磨损刀具半径为，2为磨损后刀具半径为，刀具磨损量为，即刀具实际加工轮廓与理论轮廓相差值。在实际加工中，只需将刀具半径补偿参数设置表中的刀具半径改为值，即可适用同一加工程序。图（4-17）刀具直径变化，加工程序不变 图（4-18）利用刀具半径半径补偿进行粗精加工1未磨损刀具 2磨损后刀具 1粗加工刀心位置 2精加工刀心位置3）利用刀具半径补偿实现同一程序、同一刀具进行粗、精加工及尺寸精度控制。粗加工刀具半径补偿=刀具半径补+精加工余量，精加工刀具半径补偿=刀具半径+修正量。如图（4-18）所示，刀具半径r,精加工余量为；粗加工时，输入刀具半径补偿值为d= r+, 则加工轨迹为中心线轮廓；精加工时，若测得粗加工时工件尺寸为，而理论尺寸应为，故尺寸变化量为，则将粗加工时的刀具半径补偿值，改为，即可保证轮廓的尺寸精度。图中为粗加工时的刀心位置，为修改刀补值后的刀心位置。（5）使用刀具半径补偿常见的过切现象1）在指定平面g54g59（如xy平面）内的半径补偿，若有另一坐标轴（z轴）移动。如图（4-19）所示，刀具起始点o点，高度为100mm处，加工轮廓深度为10mm,刀具半径补偿在起始点处开始，若接近工件及切削工件时有z轴移动，将会出现过切现象，以下为过切程序实例：图（4-19）半径补偿的过切现象o3；n1 g90g54g17g00z100.0s1000m03；n2 x0.y0.；n3 g41x40.0y20.0d31；n4 z5.0；n5 g01z-10.0f100; (连续两句z轴移动) n6 y80.0;n7 x80.0;n8 y40.0; n9 x20.0;n10 g00 z100.0;n11 g40 x0 y0;n12 m05;n13 m30; 说明：在补偿模式下，机床只能预读两句以确定目的位置，程序中n4、n5都为连续两句z轴移动，没有xy轴移动，机床没法判断下一步补偿的矢量方向，这时机床不会报警，补偿照常进行，只是n3目的点发生变化。刀具中心将会运动到p1点，其位置是n3目的点与原点连线垂直方向左偏置d31值，于是发生过切现象。措施：只需把n3程序段放置在n5程序段之后，就能避免过切现象。2）加工半径小于刀具半径补偿的内圆弧：当程序给定的内圆弧半径小于刀具半径补偿时，向圆弧圆心方向的半径补偿将会导致过切，这时机床报警并停止在将要过切语句的起始点上，如图（4-20）a所示，所以只有“过度内圆角r刀具半径+加工余量（或修正量）”情况下才可正常切削。3）被铣削槽底宽小于刀具直径。如果刀具半径补偿使刀具中心向编程路径反方向运动，将会导致过切。在这种情况下，机床会报警并停留在该程序段的起始点，图（4-20）b所示。4）无移动类指令。在补偿模式下使用无坐标轴移动类指令有可能导致两个或两个以上语句没有坐标移动，出现过切现象。图（4-20）过切现象8.孔加工循环指令 孔加工循环指令为摸态指令，一旦某个孔加工循环指令有效，在接着的所有x、y位置均采用该孔加工循环指令进行孔加工，直到用g80指令取消孔加工循环为止。在孔加工循环指令有效时，刀具在xy平面内的运动方式为快速定位（g00）方式。孔加工循环由6个动作组成，如图（4-21）所示。（1）ab 刀具快速移动到孔加工循环起始点b（x，y）；（2）br 刀具沿z轴快速移动到r参考平面；（3）re 切削进给加工；（4）e点 加工至孔底位置（如进给暂停、刀具偏移、主轴准停、主轴反转等动作）； （5）er 刀具快速返回到r参考平面；（6）rb 刀具返回到起始点b；图（4-21）孔加工循环由6个动作1）钻孔固定循环指令（g81） 如图（4-22）所示，主轴正转，刀具从起始点快速的移动到r安全平面，然后以进给速度进行钻孔，到达孔底位置后，刀具快速返回（无孔底动作）到r安全高度（g99）或起始点（g98）位置。 使用格式： x y ；x y ； g80；格式中：1）g98和g99为两个模态指令，g98指令表示孔加工循环结束后刀具返回到起始点b的位置，进行其它孔的定位。g99指令则表示刀具返回到安全高度r的位置，进行其它孔的定位，缺省为g98；2）x、y为孔的位置，表示第一个孔的位置，g81指令后的x、y为需要加工的其它孔的位置；3）r为钻孔安全高度；4）z为钻孔深度；5）f为进给速度（mm/min）；6）g80指令表示固定循环取消。 图（4-22）g81钻孔加工循环 a) g98指令 b) g99指令例：如图所示（4-23），要求用g81加工所有孔，采用g98指令数控程序如下：图（4-23）o1；g90g54g00z100s1000m03；x0.y0.；m08；g98g81x40.0y-15.0r5.0z-10.0f30；y15.0；x-40.0；y-15.0；g80；x0.y0.；m09；m05；m30；2）深孔钻孔循环指令（g83）g83指令与g81指令的主要区别是：g83指令用于深孔加工，采用间歇进给运动，有利用排屑。刀具每次进给深度为q，退刀量为d（由数控系统内部参数设定），直到孔底位置为止，在孔底加进给暂停动作，即当钻头加工到孔底位置时，刀具不作进给运动，并保持主轴旋转状态，有利于孔的表面质量。如图（4-24）所示。使用格式： x y ；x y ； g80；格式中：1）p为暂停时间（ms ），缺省值为0 ms；2）q为每次进给深度，为正值。图（4-24） 深孔钻孔加工循环a) g98指令 b) g99指令例：如图（）所示，若孔深为30 mm , 采用g99指令数控程序如下：o2；g90g54g00z100.0s1000m03；x0y0；m08；g99g83 x40.0y-15.0r5.0z-30.0p300q1.0f30；y15.0；x-40.0；y-15.0；g80；x0y0；m09；m05；m30；3）攻丝循环（1）右旋攻螺纹循环指令（g84） 如图（4-25）所示，攻螺纹时主轴下移至r点启动，正转切入，至孔底e点后反转退出。使用格式：g84 x y r z f ；注意：（1）与钻孔加工不同的是攻螺纹结束后的刀具返回过程不是快速运动，而是以进给速度反转退出；（2）编辑时主轴的进给速度应严格与主轴速度成比例关系来计算进给速度。图（4-25）右旋攻丝循环a) g98指令 b) g99 指令cw主轴正转 ccw主轴反转例：对图（）所示中的孔进行右旋螺纹攻丝，深度为6mm,导程为1.25mm,数控程序为：o3；g90g54g00z100.0s200m03；x0y0；m08；g84 x40.0y-15.0r5.0z-6.0f250；y15.0；x-40.0；y-15.0；g80；x0y0；m09；m05；m30；（2）左旋攻螺纹循环指令（g74）g74指令与g84指令的区别是：攻丝进给时主轴反转切入，退出时为正转。 使用格式：g74 x y r z f ；项目3 数控铣削加工工艺数控铣削加工工艺分析是数控铣削加工的一项重要工作，工艺分析的合理与否，直接影响到零件的加工质量，生产效率和加工成本。在编制数控程序时，根据零件图纸要求首先应该考虑的几个问题：3.1 零件图样的工艺分析在数控工艺分析时，首先要对零件图样进行工艺分析，分析零件各加工部位的结构工艺性是否符合数控加工的特点，其主要内容包括：1）零件图样尺寸标注应符合编程的方便在数控加工图上，宜采用以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法，既便于编程，也便于协调设计基准、工艺基准、检测基准与编程零点的设置和计算。2）零件轮廓结构的几何元素条件应充分在编程时要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。在分析零件图时，要分析各种几何元素的条件是否充分，如果不充分，则无法对被加工的零件进行编程或造型。3）零件所要求的加工精度、尺寸公差应能否得到保证虽然数控机床加工精度很高，但对一些特殊情况，例如薄壁零件的加工，由于薄壁件的刚性较差，加工时产生的切削力及薄壁的弹性退让极易产生切削面的振动，使得薄壁厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也随之增大，根据实践经验，对于面积较大的薄壁，当其厚度小于3mm时，应在工艺上充分重视这一问题。4）零件内轮廓和外形轮廓的几何类型和尺寸是否统一在数控编程，如果零件的内轮廓与外轮廓几何类型相同或相似，考虑是否可以编在同一个程序，尽可能减少刀具规格和换刀次数，以减少辅助时间，提高加工效率。需要注意的是，刀具的直径常常受内轮廓圆弧半径r限制。5）零件的工艺结构设计能否采用较大直径的刀具进行加工采用较大直径铣刀来加工，可以减少刀具的走刀次数，提高刀具的刚性系统，不但加工效率得到提高，而且工件表面和底面的加工质量也相应的得到提高。6）零件铣削面的槽底圆角半径或底板与缘板相交处的圆角半径r不宜太大图 （3-1）由于铣刀与铣削平面接触的最大直径d=d-2r，其中d为铣刀直径。当d一定时，圆角半径r（如图（3-1）所示）越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也就越低，工艺性也越差。当r大到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。当d越大而r越小，铣刀端刃铣削平面的面积就越大，加工平面的能力越强， 铣削工艺性当然也越好。有时，铣削的底面面积较大，底部圆弧r也较大时，可以用两把r不同的铣刀分两次进行切削。 5）保证基准统一原则若零件在铣削完一面后再重新安装铣削面的另一面，由于基准不统一，往往会因为零件重新安装而接不好刀，加工结束后正反两面上的轮廓位置及尺寸的不协调。因此，尽量利用零件本身具有的合适的孔或以零件轮廓的基准边或专门设置工艺孔（如在毛坯上增加工艺凸台或在后续工序要去除余量上设置基准孔）等作为定位基准，保证两次装夹加工后相对位置的准确性。6）考虑零件的变形情况当零件在数控铣削过程中有变形情况时，不但影响零件的加工质量，有时，还会出现蹦刀的现象。这时就应该考虑铣削的加工工艺问题，尽可能把粗、精加工分开或采用对称去余量的方法。当然也可以采用热处理的方法来解决。3.2 加工方法选择及加工方案的确定1）加工方法选择根据零件的种类和加工内容选择合适的数控机床和加工方法。(1)机床的选择平面轮廓零件的轮廓多由直线、圆弧和曲线组成，一般在两坐标联动的数控铣床上加工；具有三维曲面轮廓的零件，多采用三坐标或三坐标以上联动的数控铣床。(2)粗、精加工的选择经粗铣的平面，尺寸精度可达it11it13级（指两平面之间的尺寸），表面粗糙度（或值）可达6.3m25m。经粗、精铣的平面，尺寸精度可达it8it10级，表面粗糙度值可达1.6m6.3m。（3）孔的加工方法选择在数控机床上孔加工的方法一般有钻削、扩削、铰削和镗削等。孔加工方案的确定，应根据加工孔的加工要求，尺寸、具体的生产条件，批量的大小以及毛坯上有无预加孔合理选用。1） 加工精度为it9级，当孔径小于10时，可采用钻铰加工方案；当孔径小于30mm时，可采用钻扩加工方案；当孔径大于30mm时，可采用钻镗加工方案。工件材料为淬火钢以外的金属。2） 加工精度为it8级，当孔径小于20mm时，可采用钻铰加工方案；当孔径小于20mm时，可采用钻扩铰加工方案，同时也可以采用最终工序为精镗的方案。此方案适用于加工除工件材料为淬火钢以外的金属，3） 加工精度为it7级，当孔径小于12mm时，可采用钻粗铰精铰加工方案；当孔径在12mm至60mm之间时，可采用钻扩粗铰精铰加工方案。对于加工毛坯己铸出或锻出毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗半精镗孔口倒角一精镗加工方案。 4）孔精度要求较低且孔径较大时，可采用立铣刀粗铣精铣加工方案。有空刀槽时可用锯片铣刀在半精镗之后、精镗之前铣削完成，也可用镗刀进行单刃螳削，但单刃镗削效率低。5）有同轴度要求的小孔，须采用饶平端面打中心孔钻半精镗孔口倒角精镗（或 铰）加工方案。为提高孔的位置精度，在钻孔工步前须安排锪平端面和打中心孔工步。孔口倒角安排在半精加工之后、精加工之前，以防孔内产生毛刺。（4）螺纹的加工螺纹的加工根据孔径大小而定，一般情况下，直径在之间的螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工。直径在mm以下的螺纹，在数控机床上完成底孔加工后， 通过其他手段来完成攻螺纹。因为在数控机床上攻螺纹不能随机控制加工状态，小直径丝锥容易拆断。直径在mm以上的螺纹，可采用镗刀片镗削加工或采用圆弧插补（g02或g03）指令来完成。加上方法的选择原则：在保证加工表面精度和表面粗糙度要求的前提下，尽可能提高加工效率。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸和热处理要求全面考虑。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。2）加工方案确定 确定加工方案时，首先应根据主要表面的尺寸精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法，即精加工的方法，再确定从毛坯到最终成形的加工方案。在加工过程中，工件按表面轮廓可分为平面类和曲面类零件，其中平面类零件中的斜面轮廓又分为有固定斜角和变斜角的外形轮廓面。外形轮廓面的加工，若单纯从技术上考虑，最好的加工方案是采用多坐标联动的数控机床，这样不但生产效率高，而且加工质量好。但由于一般中小企业无力购买这种价格昂贵、生产费用高的机床，因此应考虑采用2.5轴控制和轴控制机床加工。2.5轴控制和3轴控制机床上加工外形轮廓面，通常采用球头铣刀，轮廓面的加工精度主要通过控制走刀步长和加工带宽度来保证。加工精度越高，走刀步长和加工带宽度越小，编程效率和加工效率越低。如图（3-2）所示，球头刀半径为r，零件曲面上曲率半径为，行距为，加工后曲面表面残留高度为。则有：式中，当被加工零件的曲面在b段内是凸的时候取“”号，是凹的时候取“-”号。图（3-2 ）行距的计算图3.3 工艺设计1)工序的划分在数控机床上加工零件，工序应尽量集中，一次装夹应尽可能完成大部分工序。数控加工工序的划分有下列方法：（1）按先面后孔的原则划分工序 在加工有面和孔的零件时，为提高孔的加工精度，应先加工面，后加工孔这一原则。一方面可以用加工过的平面作为基准；另一方面可以提高孔的加工精度。（2）按所用刀具划分工序在数控机床上，为了减少换刀次数，缩短辅助时间，经常按集中工序的原则加工零件，即用同一把刀加工完相应的零件的全部加工余量后，再用另一把刀加工其他部位的余量。（3）按粗、精加工划分工序对于精度要求较高且易发生加工变形的零件，应将粗、精加工分开，这样可以使粗加工引起的各种变形得到恢复，同时充分发挥粗加工的效率。2)加工余量的选择加工余量指毛坯实体尺寸与零件（图纸）尺寸之差。加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性有较大的影响。余量过大会浪费原材料及机械加工工时，增加机床、刀具及能源的消耗；余量过小则不能消除上道工序留下的各种误差、表面缺陷和本工序的装夹误差，容易造成废品。因此，应根据影响余量的因素合理地确定加工余量。零件加工通常要经过粗加工、半精加工、精加工才能达到最终要求。因此，零件总的加工余量等于中间工序加工余量之和。（1） 工序间加工余量的选择原则采用最小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。应有充分的加工余量，特别是最后的工序。（2）在选择加工余量时，还应考虑的情况 由于零件的大小不同，切削力、内应力引起的变形也会有差异，工件大，变形增加，加工余量相应地应大一些。 零件热处理时引起变形，应适当增大加工余量。 加工方法、装夹方式和工艺装备的刚性可能引起的零件变形，过大的加工余量会由于切削力增大引起零件的变形。（3）确定加工余量的方法 查表法： 这种方法是根据各工厂的生产实践和实验研究积累的数据，先制成各种表格，再汇集成手册。确定加工余量时查阅这些手册，再结合工厂的实际情况进行适当修改后确定。目前我国各工厂普遍采用查表法。经验估算法： 这种方法是根据工艺编制人员的实际经验确定加工余量。一般情况下，为了防止因余量过小而产生废品，经验估算法的数值总是偏大。经验估算法常用于单件小批量生产。分析计算法： 这种方法是根据一定的试验资料数据和加工余量计算公式，分析影响加工余量的各项因素，并计算确定加工余量。这种方法比较合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料数据。目前，只在材料十分贵重，以及少数大量生产的工厂采用。3)进给路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线，它是编程的依据，直接影响加工质量和效率。在确定加工路线时要考虑下面几点：（1）证零件的加工精度和表面质量，且效率要高。（2）尽可能加工路线最短，减少空行程时间和换刀次数，提高生产率。 (3) 减少零件的变形；（4）尽量使数值点计算方便，缩短编程工作时间。（5）合理选择铣削方式，以提高零件的加工质量。（6）合理选取刀具的起刀点、切入和切出点及刀具的切入和切出方式，保证刀具切入和切出的平稳性。 (7)位置精度要求高的孔系零件的加工应避免机床反向间隙的带入而影响孔的位置精度； (8)复杂曲面零件的加工应根据零件的实际形状、精度要求、加工效率等多种因素来确定是行切还是环切，是等距切削还是等高切削的加工路线等。（9）保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉。3.4 零件安装与夹具选择1） 尽量选择通用夹具、组合夹具，能使零件一次装夹中完成全部加工面的加工，并尽可能使零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差。一般在模具加工中采用平口虎钳或压板为多。2） 装夹迅速方便及定位准确，以减少辅助时间。3） 零件安装时，应注意夹紧力的作用点和方向，尽量使切削力的方向与夹紧力方向一致。4） 夹具应具备足够的强度和刚度，使零件在切削过程中切削平稳，保证零件的加工精度3.5 对刀点的确定对刀点，即程序的起点，是数控加工时刀具相对工件运动的起，如图（3-3）所示。在数控编程时对刀点选择应考虑以下几点：图（3-3）（1） 使不程序编程简单。（2） 对刀点在数控机床上容易找正。（3） 引起的加工误差最小。（4） 加工过程中便于检查。（5） 尽量于零件的设计基准或定位基准重合。例如，以孔定位的零件，以孔的中心孔作为对刀点较好，可以减少定位误差。对刀点可以可以设在被加工零件上，也可以设在夹具等辅助基准上，但必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系，这样才能保证机床坐标系与工件坐标系的相互关系。（6） 应便于对刀点的坐标值的计算。（7） 尽量使加工过程中进刀或退刀的路线最短，并便于换刀。 为了加工方便，一般选取工件编程原点为对刀点。对刀点不仅是程序的起点，往往也是程序的终点。通常，采用绝对坐标系来检验对刀点距机床原点坐标值来检验对刀的精度。对刀点找正的正确度直接影响加工精度，找正方法的选择根据零件几何形状和零件加工精度