毕业设计（论文）-数控铣床及加工中心产品加工.doc

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目： 数控铣床及加工中心产品加工 姓 名： 编 号： 年 月 日摘要数控（英文名字：numerical control 简称:nc）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(computer numerical control )，简称cnc。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。目录第一章 引言81.1数控技术的发展81.1.1数控机床的产生81.2数控机床的工作原理及基本组成91.2.1数控机床的工作原理91.2.2数控机床的组成10第二章 数控铣加工基础112.1数控铣床的坐标系统112.1.1机床坐标系112.1.2 数控铣床的工艺装备132.1.3 数控铣床的工艺性分析142.1.4确定对刀点与换刀点152.1.5选择走刀路线162.2 数控铣床编程指令182.2.1程序结构182.2.2 华中数控hnc-21m 的基本编程指令19第三章 数控加工基础283.1数控加工的工艺设计内容283.1.1 数控加工的工艺设计283. 2数控加工零件的工艺性分析283. 3数控加工的工艺路线设计29第四章 加工零件的工艺编程324.1零件的编程324.2数控铣刀具工艺卡364.2.1数控加工工序卡364.2.2数控铣床刀具调整卡38第五章 结论40第一章 引言1.1数控技术的发展1.1.1数控机床的产生数控机床(numericalcontrolmachinetools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，194数控机床(numericalcontrolmachinetools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院(mit)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心(mcmachiningcenter)，使数控装置进入了第二代。，1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称dnc)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称cnc)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称mnc)，这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪90年代后期，出现了pc cnc智能数控系统，即以pc机为控制系统的硬件部分，在pc机上安装nc软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。1.2数控机床的工作原理及基本组成1.2.1数控机床的工作原理数控机床的主要任务就是根据输入的零件程序和操作指令。根据零件图制订工艺方案，采用手工或计算机进行零件程序的编制，并把编好的零件程序存放于某种控制介质上；经相应的输入装置把存放在该介质上的零件程序输入至cnc装置；cnc装置根据输入的零件程序和操作指令，进行相应的处理，输出位置控制指令到进沈阳机床给伺服驱动系统以实现刀具和工件的相对移动；输出速度控制指令到主轴伺服驱动系统以实现切削运动；输出m、s、t指令到plc以实现顺序动作的开关量i0控制，数控机床从而加工出符合图样要求的零件。其中cnc系统对零件程序的处理流程包括译码、数据处理、插补、位置控制、plc控制等环节。1.2.2数控机床的组成数控机床一般由计算机数控系统和机床本体两部分组成，其中计算机数控系统是由输入输出设备、计算机数控装置(cnc装置)、可编程控制器、数控机床主轴驱动系统和进给伺服驱动系统等组成的一个整体系统。 1输入输出装置 数控机床在进行加工前，必须接收由操作人员输入的零件加工程序沈阳机床(以文本格式文件存放的与加工零件有关的工艺参数和动作信息，下文简称零件程序)，然后才能根据输入的零件程序进行加工控制，从而加工出所需的零件。2操作装置操作装置是操作人员与数控机床(系统)进行交互的工具，沈阳机床一方面，操作人员可以通过它对数控机床(系统)进行操作、编程、调试或对机床参数进行设定和修改；另一方面，操作人员也可以通过它了解或查询数控机床(系统)的运行状态，它是数控机床特有的一个输入输出部件。3计算机数控装置(cnc装置或cnc单元)计算机数控(cnc)装置是计算机数控系统的核心。沈阳机床其主要作用是根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理(如运动轨迹处理、机床输入输出处理等)，然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和plc等)，控制其动作，加工出需要的零件。4. 伺服机构伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成。它接受数控装置的指令信息，并按指令信息的要求控制执行部件的进给速度、方向和位移。 5. 检测装置检测装置(也称检测反馈装置)对数控机床运动部件的位置及速度进行检测，数控机床通常安装在机床的工作台、丝杠或驱动电机转轴上，相当于普通机床的刻度盘和人的眼睛，沈阳机床它把机床工作台的实际位移或速度转变成电信号反馈给cnc装置或伺服驱动系统，与指令信号进行比较，以实现位置或速度的闭环控制6 . 可编程序控制器 可编程序控制器(programmable controller，简称pc)数控机床是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故被称为可编程序逻辑控制器(programmable logic controller，简称plc)。 7机床机床是数控机床的主体，是数控系统的被控对象，是实现制造加工的执行部件。它主要由主运动部件、进给运动部件、支承件以及特殊装置和辅助装置组成。第二章 数控铣加工基础2.1数控铣床的坐标系统2.1.1机床坐标系数控铣床的机床坐标系统同样遵循右手笛卡尔直角坐标系原则。由于数控铣床有立式和卧式之分，所以机床坐标轴的方向也因其布局的不同而不同，如图2-1所示。图2-1 数控铣床的坐标系统图（2-1a)所示为立式升降台铣床的坐标方向。其z轴垂直（与主轴轴线重合），且向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为x轴，且将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；则根据右手笛卡尔坐标系的原则，y轴应同时与z轴和x轴垂直，且正方向指向床身立柱。图（2-1b)所示为卧式升降台铣床的坐标方向。其z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的平行向左移动方向为x轴正方向；y轴垂直向上。以上所述的坐标轴方向均是刀具相对于工件的运动方向（即工件不动，刀具运动）而言，在图2-1中以+x，+y，+z表示。+x，+y，+z指的是工件相对于刀具运动的坐标轴方向。+x，+y，+z的方向与+x，+y，+z的方向相反。1.机床零点与机床坐标系的建立机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数来指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，cnc就建立起了机床坐标系。2.工件坐标系与机床坐标系工件坐标系是编程人员在编程时相对工件建立的坐标系，它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。通常编程人员会选择某一满足编程要求，且使编程简单、尺寸换算少和引起的加工误差小的已知点为原点，即编程原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。在程序开头就要设置工件坐标系，大多的数控系统可用g92指令建立工件坐标系，或用g54g59指令选择工件坐标系。工件坐标系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。当零件在机床上被装卡好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置就成为加工原点，也称为程序原点。由程序原点建立起的坐标系就是加工坐标系。2.1.2 数控铣床的工艺装备数控铣床的工艺装备主要包括夹具和刀具两类。1.夹具在数控机床上加工零件，由于工序集中往往是在一次装卡中完成全部工序。因此，对零件的定位、夹紧方式要注意以下几个方面。（1）在选用夹具时应综合考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性等问题。在小批量时应尽量采用组合夹具；当工件批量较大、精度要求较高时可以考虑设计专用夹具，或采用多工位夹具及气动、液压夹具。但此类夹具结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期较长。（2）零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具相撞的现象。（3）夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形内。应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方。尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。（4）零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一批零件加工的一致性。一般同一批零件采用同一定位基准，同一装卡方式。2.刀具数控机床，特别是加工中心，其主轴转速较普通机床的主轴转速高12倍，某些特殊用途的数控机床、加工中心主轴转速高达数万转，因此数控刀具的强度与耐用度至关重要。目前硬质合金涂镀刀具已广泛用于加工中心，陶瓷刀具与立方氮化硼等刀具也开始在加工中心上运用。一般说来，数控机床所用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具材料抗脆性好，有良好的断屑性能和可调、易更换等特点。轮廓加工常用刀具，如图2-2图2-2 轮廓加工常用刀具2.1.3 数控铣床的工艺性分析数控铣削加工的工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，关系到机械加工的效果和成败，不容忽视。由于数控机床是按照程序来工作的，因此对零件加工中所有的要求都要体现在加工中，如加工顺序、加工路线、切削用量、加工余量、刀具的尺寸及是否需要切削液等都要预先确定好并编入程序中。根据加工实践，数控铣削加工工艺分析所要解决的主要问题大致可归纳为以下几个方面.1.选择并确定数控铣削加工部位及工序内容数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就必须正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。通常将下列加工内容作为数控铣削加工的主要选择对象：（1）工件上的曲线轮廓，特别是有数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；（2）已给出数学模型的空间曲面；（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔或面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；（7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。此外，立式数控铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等；卧式数控铣床和卧式加工中心适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等；多坐标联动的卧式加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。2.加工工序的划分在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次装卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定位面等的加工应在普通机床上完成之后，再装卡到数控机床上进行加工。这样可以发挥数控机床的特点，保持数控机床的精度，延长数控机床的使用寿命，降低数控机床的使用成本。在数控机床上加工零件其工序划分的方法有：（1）刀具集中分序法即按所用刀具划分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第二把刀、第三把刀完成它们可以完成的其它部位。这种分序法可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。（2）粗、精加工分序法这种分序法是根据零件的形状、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分开的原则进行分序。对单个零件或一批零件先进行粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。（3）按加工部位分序法即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度比较低的部位，再加工精度要求较高的部位。总之，在数控机床上加工零件，其加工工序的划分要视加工零件的具体情况具体分析。许多工序的安排是综合了上述各分序方法的。2.1.4 确定对刀点与换刀点1.选择对刀点的原则是：（1）方便数学处理和简化程序编制；（2）在机床上容易找正，便于确定零件的加工原点的位置；（3）加工过程中便于检查；（4）引起的加工误差小。对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。对刀时应使对刀点与刀位点重合。所谓刀位点，是指确定刀具位置的基准点，如平头立铣刀的刀位点一般为端面中心；球头铣刀的刀位点取为球心；钻头为钻尖。“换刀点”应根据工序内容来作安排，为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在距离零件较远的地方。2.1.5 选择走刀路线走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的的运动轨迹和方向。走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。1.确定走刀路线的一般原则是：（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度；（2）方便数值计算，减少编程工作量；（3）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间；（4）尽量减少程序段数。2.另外，在选择走刀路线时还要充分注意以下几种情况：（1）避免引入反向间隙误差。数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。例如精镗图（2-3a）中所示的四个孔，当孔的位置精度要求较高时，安排镗孔路线的问题就显得比较重要，安排不当就有可能把坐标轴的反向间隙带入，直接影响孔的位置精度。这里给出两个方案，方案a如图（2-3a）所示，方案b如图（2-3b）所示。图2-3 镗铣加工路线图从图中不难看出，方案a中由于孔与、孔的定位方向相反，x向的反向间隙会使定位误差增加，而影响孔的位置精度。在方案b中，当加工完孔后并没有直接在孔处定位，而是多运动了一段距离，然后折回来在孔处定位。这样、孔与孔的定位方向是一致的，就可以避免引入反向间隙的误差，从而提高了孔与各孔之间的孔距精度。（2）切入切出路径。当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量遵循从切向切入的方法，但此时切入无法外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线。切出时也应多安排一段过渡圆弧再退刀。当实在无法沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过程中要避免停顿。为了消除由于系统刚度变化引起进退刀时的痕迹，可采用多次走刀的方法，减小最后精铣时的余量，以减小切削力。在切入工件前应该已经完成刀具半径补偿，而不能在切入工件时同时进行刀具补偿，如图（2-4a）所示，这样会产生过切现象。为此，应在切入工件前的切向延长线上另找一点，作为完成刀具半径补偿点，如图（2-4b）所示。图2-4 刀具半径补偿点（3）采用顺铣加工方式在铣削加工中，若铣刀的走刀方向与在切削点的切削速度方向相反，称为逆铣，其铣削厚度是由零开始增大，如图（2-5a）所示；反之则称为顺铣，其铣削厚度由最大减到零，如图（2-6b）所示。由于采用顺铣方式时，零件的表面精度和加工精度较高，并且可以减少机床的“颤振”，所以在铣削加工零件轮廓时应尽量采用顺铣加工方式。若要铣削如图2-6所示内沟槽的两侧面，就应来回走刀两次，保证两侧面都是顺铣加工方式，以使两侧面具有相同的表面加工精度。图2-5 顺铣和逆铣 图2-6 铣削内沟槽的侧面2.2 数控铣床编程指令2.2.1程序结构1.程序格式一个零件程序是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。它由遵循一定结构句法和格式规则的若干个程序段组成，而每个程序段又由若干个指令字组成，如图2-7所示。图2-7 程序格式（1）程序起始符：%(或o)符，%(或o)后跟程序号。（2）程序结束：m30或m02。（3）注释符：括号( )内或分号后的内容为注释文字。值得注意的是，一个零件程序是按程序段的输入顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行的， 但书写程序时建议按升序书写程序段号。程序段格式，图2-8图2-8 程序段格式2.2.2 华中数控hnc-21m 的基本编程指令编程指令按不同功能划分为准备功能g指令、辅助功能m指令和f、s、t指令三大类。图2-9 进给速率f1.f、s、t指令（1）f功能f是控制刀具位移速度的进给速率指令，为续效指令，如图2-9所示。但快速定位g00的速度不受其控制。在铣削加工中，f的单位一般为mm / min(每分钟进给量)。（2）s功能 s功能用以指定主轴转速，单位是r / min。s是模态指令。s功能只有在主轴速度可调节时才有效。（3）t功能 t是刀具功能字，后跟两位数字指示更换刀具的编号。在加工中心上执行t 指令，则刀库转动来选择所需的刀具，然后等待直到m06指令作用时自动完成换刀。t 指令同时可调入刀补寄存器中的刀补值(刀补长度和刀补半径) 。虽然t 指令为非模态指令，但被调用的刀补值会一直有效，直到再次换刀调入新的刀补值。如t0101，前一个01指的是选用01号刀，第二个01指的是调入01号刀补值。当刀补号为00时，实际上是取消刀补。如t0100，则是用01号刀，且取消刀补。2.辅助功能m指令辅助功能m指令，由地址字m后跟一至两位数字组成，m00m99。主要用来设定数控机床电控装置单纯的开/关动作，以及控制加工程序的执行走向。各m指令功能如表2-1所示：表2-1 m 代 码 功 能 表m 指令功 能m 指令功 能m00程序停止m06刀具交换m01程序选择性停止m08切削液开启m02程序结束m09切削液关闭m03主轴正转m30程序结束，返回开头m04主轴反转m98调用子程序m05主轴停止m99子程序结束3.准备功能g指令准备功能g代码是建立坐标平面、坐标系偏置、刀具与工件相对运动轨迹（插补功能）、以及刀具补偿等多种加工操作方式的指令。范围由：g0(等效于g00) g99。g代码指令的功能如表2-2所示。表2-2 常用g代码及功能g 代 码组 别功 能g0001快速定位g01直线插补g02顺（时针）圆弧插补g03逆（时针）圆弧插补g0400暂停g1702x-y平面设定g18x-z平面设定g19y-z平面设定g2006英制单位输入g21公制单位输入g2800经参考点返回机床原点g29由参考点返回g4007刀具半径补偿取消g41刀具半径左补偿g42刀具半径右补偿g4308正向长度补偿g44负向长度补偿g49长度补偿取消g5200局部坐标系设定g5414第一工作坐标系g55第二工作坐标系g56第三工作坐标系g57第四工作坐标系g58第五工作坐标系g59第六工作坐标系g7309分级进给钻削循环g74反攻螺纹循环g80固定循环注销g81g89钻、攻螺纹、镗孔固定循环g9003绝对值编程g91增量值编程g9200工件坐标系设定g9810固定循环退回起始点g99固定循环退回r点（1）绝对值编程g90 与相对值编程g91g90是绝对值编程，即每个编程坐标轴上的编程值是相对于程序原点的；g91是相对值编程，即每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。g90和g91可以用于同一个程序段中，但要注意其顺序所造成的差异。如图（2-10a)所示的图形，要求刀具由原点按顺序移动到1、2、3点，使用g90和g91编程如图（2-10b、c)所示。图2-10 绝对值编程与相对值编程选择合适的编程方式将使编程可以简化。通常当图纸尺寸由一个固定基准给定时，采用绝对方式编程较为方便，而当图纸尺寸是以轮廓顶点之间的间距给出时，采用相对方式编程较为方便。（2）工件坐标系选择指令g54g59g54g59 是系统预定的6 个工件坐标系，可根据需要任意选用。这6 个预定工件坐标系的原点在机床坐标系中的值(工件零点偏置值)可用mdi 方式输入，系统自动记忆。工件坐标系一旦选定，后续程序段中绝对值编程时的指令值均为相对此工件坐标系原点的值。采用g54g59选择工件坐标系方式如图2-11所示。图2-11 选择坐标系指令g54g59在图（2-12a)所示坐标系中，要求刀具从当前点移动到a 点，再从a 点移动到b 点。使用工件坐标系g54和g59的程序如图（2-12b)所示。在使用g54g59时应注意，用该组指令前，应先用mdi方式输入各坐标系的坐标原点在机床坐标系中的坐标值。图2-12 g54g59的使用4进给控制指令（1）快速定位指令g00指令格式为：g00 x_ y_ z_ a_其中x、y、z、a 是快速定位终点，在g90 时为终点在工件坐标系中的坐标，在g91 时为终点相对于起点的位移量。5直线插补指令g01指令格式为：g01 x_ y_ z_ f_其中x、y、z是线性进给的终点，f是合成进给速度。g01 指令是要求刀具以联动的方式，按f规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线(联动直线轴的合成轨迹为直线)移动到程序段指令的终点。g01是模态指令，可由g00、 g02、 g03 或g33功能注销。6圆弧插补指令g02、g03g02、g03按指定进给速度的圆弧切削，g02顺时针圆弧插补，g03逆时针圆弧插补。图2-13 圆弧插补方向所谓顺圆、逆圆指的是从第三轴正向朝零点或朝负方向看，如x-y平面内，从z轴正向向原点观察，顺时针转为顺圆，反之逆圆。如图2-13所示。指令格式为： 其中：x、y、z x轴、y轴、z轴的终点坐标；i、j、k 圆弧起点相对于圆心点在x、y、z轴向的增量值；r 圆弧半径；f 进给速率。终点坐标可以用绝对坐标g90时或增量坐标g91表示，但是i、j、k的值总是以增量方式表示。7刀具补偿指令（1）刀具半径补偿指令g40、g41、g42指令格式为： ； g01 g40 x_y_；图2-14刀具半径补偿其中：g41左偏半径补偿，指沿着刀具前进方向，向左侧偏移一个刀具半径，如图2-14a)所示。 g42右偏半径补偿，指沿着刀具前进方向，向右侧补偿一个刀具半径，如图2-14b)所示。x,y建立刀补直线段的终点坐标值。d 数控系统存放刀具半径值的内存地址，后有两位数字。如：d01代表了存储在刀补内存表第1号中的刀具的半径值。刀具的半径值需预先用手工输入。 g40刀具半径补偿撤消指令。 注意：刀具半径补偿平面的切换，必须在补偿取消方式下进行。刀具半径补偿的建立与取消只能用g00 或g01 指令，不得是g02 或g03。（2）刀具长度补偿指令g43、g44、g49 g43使刀具在终点坐标处向正方向多移动一个偏差量e；g44则把刀具在终点坐标值减去一个偏差量e（向负方向移动e）；g49（或d00）撤销刀具长度补偿。其格式与刀具半径补偿指令相类似。【例2-1】 使用镜像功能编制如图2-15所示轮廓的加工程序。设刀具起点距工件上表面100mm，切削深度5mm。图2-15 镜像功能应用实例解：轮廓的加工程序见表2-3。表2-3 镜像功能实例程序程 序说 明%8041主程序n10 g17 g00 m03n20 g98 p100 加工n30 g24 x0 y轴镜像，镜像位置为x=0n40 g98 p100 加工n50 g24 x0 y0 x轴、y轴镜像，镜像位置为（0，0）n60 g98 p100 加工n70 g25 x0 取消y轴镜像n80 g24 y0 x轴镜像n90 g98 p100加工n100 g25 y0取消镜像n110 m05n120 m30%200 子程序n200 g41 g00 x10.0 y4.0 d01n210 y1.0n220 z-98.0n230 g01 z-7.0 f100n240 y25.0n250 x10.0n260 g03 x10.0 y-10.0 i10.0n270 g01 y-10.0n280 x-25.0n290 g00 z105n300 g40 x-5.0 y-10.0n310 m998. 固定循环指令数控加工中，某些加工动作循环已经典型化。例如，钻孔、镗孔的动作是孔位平面定位、快速引进、工作进给、快速退回等一系列典型的加工动作，这样就可以预先编好程序，存储在内存中，并可用一个g 代码程序段调用，称为固定循环。以简化编程工作。孔加工固定循环指令有g73、g74、g76、g80g89。 孔加工通常由下述6 个动作构成，如图2-16所示。(1) x、y 轴定位；(2) 定位到r 点(定位方式取决于上次是g00 还是g01)；(3) 孔加工；(4) 在孔底的动作；(5) 退回到r 点(参考点)；(6) 快速返回到初始点。图2-16孔加工的6个典型动作图 2-17 固定循环的数据表达形式固定循环的数据表达形式可以采用绝对坐标(g90)和相对坐标(g91)表示，如图2-17所示，其中图（2-17 a)是采用g90的表示；图（2-17 b)是采用g91的表示。固定循环的程序格式包括数据形式、返回点平面、孔加工方式、孔位置数据、孔加工数据和循环次数。数据形式(g90 或g91)在程序开始时就已指定，因此在固定循环程序格式中可不注出。固定循环的程序格式如下：其中：g98返回初始平面；g99返回r 点平面；g固定循环代码g73、g74、g76 和g81g89 之一；x、y加工起点到孔位的距离(g91)或孔位坐标(g90)；r初始点到r 点的距离(g91)或r 点的坐标(g90)；z、r点到孔底的距离(g91)或孔底坐标(g90)；q每次进给深度(g73/g83)；i、j刀具在轴反向位移增量(g76/g87)；p刀具在孔底的暂停时间；f切削进给速度；l固定循环的次数。1高速深孔加工循环指令g73格式： g73 x_ y_ z_ r_ q_ p_ k_ f_ l_ ；其中：q每次进给深度；k每次退刀距离。 图2-18 深孔加工实例g73 用于z轴的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，减少退刀量，可以进行高效率的加工。g73 指令动作循环见。注意当z、k、q的移动量为零时，该指令不执行。第三章 数控加工基础3.1数控加工的工艺设计内容3.1.1 数控加工的工艺设计 工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺工作，工艺方案确定以后，编程才有依据。1. 数控加工工艺设计的主要内容（1）根据适应性，选择零件数控加工内容（2）对零件进行数控工艺性分析（3）拟定加工工艺路线（4）设计数控加工工序（5）编写数控加工专用技术文件2. 数控加工工艺的设计（1）选择并决定进行数控加工的内容选择数控加工不等于零件全部都如此，需对零件图纸进行工艺分析，选择性的数控加工，选择顺序如下普通机床无法加工的普通机床难加工，质量又难保证普通机床效率低，劳动强度大（2） 下列加工内容则不宜采用数控加工需要通过较长时间占机调整的加工内容（毛坯的粗基准定位加工第一个精基准的工序）必须按专用工装协调的孔及其它加工内容不能在一次安装中加工完成的其它零星部位，采用数控加工效果不明显，可安排普通机床加工3. 2数控加工零件的工艺性分析1. 零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则（1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点 同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。便于编程，便于尺寸之间的相互协调。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分 手工编程，要计算每个接点坐标。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义 。 2. 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 （1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型,减少刀具规格和换刀次数 （2）内槽圆角的大小决定刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应太小。 （3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径不应过大。图7-4 （4）应采用统一的基准定位 保证两次装夹加工其相对位置的准确性。 零件上最好有合适的孔作为定位孔作为定位基准孔3. 3数控加工的工艺路线设计1. 工序划分 数控加工零件，工序可以集中，尽可能一次装夹中完成大部分或全部工序。根据零件图样，分析是否可以在一台数控机床机床完成全部工序。（1）按零件装夹定位方式划分工序 零件结构形状不同，定位方式不同。加工外形，以内形定位；加工内形，以外形定位。（2）按粗、精加工划分工序 根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序，先粗加工在精加工。 用不同的机床或不同的刀具进行。一次安装中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其它的表面。 先切出除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。 （3）按所用刀具划分工序 在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位2. 加工顺序的安排 根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧时工件的刚度和有利于保证加工精度。（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧（2）先进行外型加工工序，后进行内型加工工序（3）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序、最好连续进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压紧元件次数。（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。3. 数控加工工序设计主要任务：拟定本工序的具体加工内容、切削用量、定位夹紧方式及刀具运动轨迹，选择刀具、夹具、量具等工艺装备，为编制加工程序作充分准备。 注意几点：（1）确定走刀路线和安排工步顺序 走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，包括工步内容，反映工步顺序，是编程的重要依据之一。工步划分与安排根据走刀路线进行。确定走刀路线应注意：加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度； 数值计算简单，以减少编程工作量； 应使加工路线最短 加工后变形较小的路线。例如细长轴或薄板零件，采用多次走刀加工。确定加工路线，还考虑加工余量和机床、刀具刚度，确定一次走刀还是多次走刀，顺铣还是逆铣铣削平面零件，一般采用立铣刀侧刃进行切削。（2）定位基准与夹紧方案的确定 注意三点 力求设计、工艺与编程计算的基准统一； 尽量减少装夹次数 避免采用占机人工调整式方案（3）夹具的选择 零件批量小，尽量采用组合夹具、可调式夹具和通用夹具； 成批生产时，采用专用夹具，力求结构简单； 夹具尽量要开敞，避免干涉 装卸零件要方便可靠（4）刀具的选择 数控加工的特点对刀具的强度及耐用度要求高，强度不好，刀具不宜做粗、精加工，影响生产效率；耐用度差，经常换刀、对刀，增加辅助时间，容易在工件轮廓上留下接刀刀痕。 刀具、辅具的选择原则：质量第一，价格第二。（5）确定对刀点与换刀点 对刀点就是刀具相对工件运动的起点。选择该点时，考虑找正容易，编程方便，对刀误差小，加工时检验方便、可靠。选择原则： 刀具起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如孔定位，将孔中心作为对刀点，提高零件的加工精度对刀点应选在便于观察和检测，对刀方便的位置上 对于建立了绝对坐标系的数控机床，对刀点最好选在该坐标系的原点上，或选在已知坐标值的点上，便于坐标值的计算( 6 ) 确定切削用量 主要包括背吃刀量、主轴转速及进给速度等，对粗精加工、钻、铰、镗孔与攻螺纹等不同切削用量都应编入加工程序。第四章 加工零件的工艺编程4.1零件的编程例1：毛坯为707018板材，六面已粗加工过，要求数控铣出如图4-1所示的槽，工件材料为45钢。1.根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线 （1）以已加工过的底面为定位基准，用通用台虎钳夹紧工件前后两侧面，台虎钳固定于铣床工作台上。 （2）工步顺序 铣刀先走两个圆轨迹，再用左刀具半径补偿加工5050四角倒圆的正方形。 每次切深为2，分二次加工完。 2选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。故选用xkn7125型数控立式铣床。 3选择刀具 现采用10的平底立铣刀，定义为t01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。 4确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。 5确定工件坐标系和对刀点 在xoy平面内确定以工件中心为工件原点，z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系，如图2-23所示。 采用手动对刀方法（操作与前面介绍的数控铣床对刀方法相同）把点o作为对刀点。 6编写程序按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。考虑到加工图示的槽，深为4，每次切深为2，分二次加工完，则为编程方便，同时减少指令条数，可采用子程序。该工件的加工程序如下（该程序用于xkn7125铣床）：n0010 g00 z2 s800 t1 m03n0020 x15 y0 m08n0030 g20 n01 p1.-2 ；调一次子程序，槽深为2n0040 g20 n01 p1.-4 ；再调一次子程序，槽深为4n0050 g01 z2 m09n0060 g00 x0 y0 z150n0070 m02 ；主程序结束n0010 g22 n01 ；子程序开始n0020 g01 zp1 f80n0030 g03 x15 y0 i-15 j0n0040 g01 x20n0050 g03 x20 yo i-20 j0n0060 g41 g01 x25 y15 ；左刀补铣四角倒圆的正方形n0070 g03 x15 y25 i-10 j0n0080 g01 x-15 n0090 g03 x-25 y15 i0 j-10n0100 g01 y-15n0110 g03 x-15 y-25 i10 j0n0120 g01 x15n0130 g03 x25 y-15 i0 j10n0140 g01 y0n0150 g40 g01 x15 y0 ；左刀补取消n0160 g24 ；主程序结束例2：加工毛坯240x240x30到如圆所示尺寸200x200x20并加工孔。解：选用t1=20铣刀、t2=中心钻、t3=6.8铣刀、t4=m81.25丝锥。g17 g40 g80n002 g00 g91 g30 x0 y0 z0 t1;m06;g00 g90 g54 x-200. y-100.;g43 h01 z20.m13 s600;z5.;g01 x80.f300;y0.;x-80.;y100.;x200.;z0.;x-80.;y0.;y80.;y-100.;x-200.;g00 z100.;n002 g00 g91 g30 x0 y0 z0 t2;m06;g00 g90 g54 x-150. y-150.;g43 h02 z-22. m03 s800;g01 g41 d02 x-110. f200;y110.;x110.;y-110.;x-100.;y100.;x100.;y-100.;x-120.;g00 z100. g40;n003 g00 g91 g30 x0 y0 z0 t3;m06;g00 g90 g54 x-70.y-70.;g43 h03 z10. m03 s1200;g99 g81 z-25. r3. f300;y70.;x70.;y-70.;g00 z100 g80;m30;4.2数控铣刀具工艺