地球极半径(全面版)资料

1、地球极半径（全面版）资料一，地球极半径：1, 地球的北半球要比南半球细长一些；北极地区的大地水准面(即平均海平面)比参考扁球体要高出10米左右，南极地区 则要凹进去30米左右。2, 地球南、北两半球不对称，北半球较细长而南半球较粗短，北半球平均半径比南半球小31.8米，北极海面高出大地水准面14米，南极则低于大地水准面 24米，因而地球呈三轴椭球体。3, 由于地球形状不规则，质量分布也不均匀，对于卫星所受到的吸引力不能用简单表达式描写，常用无穷级数展开式描述。这个级数收敛很慢，说明地球引力是很复杂的。这个力仅与卫星的位置有关，属于保守力。卫星受到的引力加速度是位函数的方向导数。 而位函数的 表

2、达式是:丹Ms JRe为地式中r、入、$在描写卫星位置的球坐标中分别为地心距离、地心经度、地心纬度;球赤道平均半径；卩为地球引力常数；Pn(sin© )是自变量sin $的n阶勒让德多项式，P嬘(sin $ )是m次n阶的缔合勒让德多项式；Jn、Jnm、入nm是与地球形状及密度分布有关的常数。J2值为1.08263 X 10-3，其他系数都在10-6量级。位函数的项可以分为三类： 位函数的第一项是球形地球的引力项。如仅有这一项，卫星运动轨道为开普勒椭圆轨道。 勒让德多项式项称为带谐项。带谐项只与卫星所处的纬度有关， 反映地球的旋转对称性。J2项表示地球是一个旋转椭球体，其赤道半径比极

3、半径长21.4公里。J2项是主要项，常称为地球扁率摄动。 J3项反映地球南北不对称，南半球比北半球大，北极突出而南极凹进，呈梨形。 缔合勒让德多项式项称为田谐项。田谐项与卫星的经度和纬度都有关。对于一般卫星的运动，经度值变化为周期性，影响互相抵消。对于同步卫星，尤其是静止卫星，经度变化很小，田谐项的影响才比较明显。J22项反映地球赤道也是一个椭圆，这个椭圆的长轴只比短轴长138米。长轴约在东经 162°和西经18°方向，短轴约在东经 72°和西经108°方 向，这一项对地球静止卫星轨道的摄动已不可忽略。4, 地球的真实形状，可以用大地水准面的各部分对于参

4、考扁球体的偏离米表示。大地水 准面与同它最迫近的扁球体相比，最大的偏离不过几十米。概括地说，北半球的高纬地区和南半球的低纬地区，大地水准面高出参考扁球体； 而北半球的低纬地区和南半球的高纬地区， 大地水准面稍低于参考扁球体。特别明显的对比是， 南北两半球的极半径的差异：北极的大地水准面高出参考扁球约10米，而南极的大地水准面低于参考扁球体约30米。二者有40米之差，比较起来，北半球略显凸起，南半球较为扁平。地球的外表被一层大气所环绕，透过大气则为大部分被海水所覆盖的固体地球表面。地球表面起伏不平，为便于测量，以平均海水面所形成的封闭曲面为参考面。此参考面称为大地水准面。它是个假想的通过大陆延伸

5、所现成的曲面。地球的形状和大小就是指大地水准面的形状和大小。赤道半径6378km，两极半径6357km。赤道周长40075km，即两极稍稍压扁的球体，旋转椭球体。长短半径差为21km。实际上北凸(10m)南凹(30m)，略呈一梨形。通常当作球体处理。MM (M3X,空凱騎卜诽處戈怛帶我疗 苕芥耳,證 扎豐勿乡，极点时间南极点的标准时间采用东十二区新西兰的区时，因为东十二区是地球上新一天开始最早的地方。ra i i上电水離休£媒找性us冊分：和就球 算冥帛趴节肖土 ift”地热旳那戟小1-2检据卫星对所件牡的淮邸静状【今尢 <P«dK«:ciio杞醴撰畔的眾盘

6、门f 6ct*N5、刀具半径补偿功能从上述几个实例可知， 走刀轨迹是刀具中心轨迹。 刀具中心轨迹 跟工件轮廊是不重合的而是偏距一个刀具半径出来的。 如果不用刀具 半径补偿功能，编程时就要先计算出刀具中心轨迹的各节点坐标再按 刀具中心轨迹的坐标来编程。 大大加大编程的难度及工作量。 如果使 用刀具半径补偿功能， 编程时按图纸尺寸编程就可， 我们只需事先在 数控系统里设置刀具半径值。 运行程序时系统会自动执行偏置工件轮 廓一个刀具半径的刀具轨迹。 刀具半径补偿指令 G41/ G42 指令格式：G41 D_:刀具半径左补偿。顺着刀具移动的方向看，刀具在工件左侧， 使用刀具半径左补偿。G42 D_:刀

7、具半径右补偿。顺着刀具移动的方向看，刀具在工件右侧， 使用刀具半径右补偿。G40:取消刀具半径补偿。D_表示调用的刀补号，如 D1表示调用1号刀补。说明：1 刀具半径补偿功能如下图，用半径为R的刀具切削工件A,刀具中心路径为图中B，路径B距离A为R。刀具偏移工件A半径的距离称为补偿B （补偿刀具中心路径）编程人员用刀具半径补偿模式编制加工程序，加工中，测定刀具直径并录入CNC的存储器，刀具路径变成补偿路径 B。2补偿量（D值）一般是刀具的半径值，有的系统也有用刀具直径值立式数控铳削刀具半径补偿功能的运用在数控铳床零件加工过程中， 由于刀具的磨损、现场实际刀具尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致和更

8、换刀具等原因， 都会直接影响最终加工尺寸，造成加工误差。为了最大限度地减少因刀具尺寸变化等原因造成的误差，目前数控铳床通常 都具有刀具半径补偿功能，根据输入的修正补偿量和程序自动地加工出优质零件，否则，很难保证加工精度。同时，使用 刀具半径补偿，实现了根据零件轮廓直接编程的巨变，大大简化了编程工作量。因此，理解刀具半径补偿并能正确灵活地 使用刀具补偿功能，将起到事半功倍的效果，将刀具补偿和变量编程结合使用，还可实现一些复杂曲面的加工，在数控切 削加工中有较强的实用价值。一、对刀具半径补偿的认识1刀具半径补偿作用在数控铳床上进行轮廓加工时，由于铳刀半径的存在，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合，两者相

9、差一个刀具半径值， 为此必须使刀具沿工件轮廓的法向偏移一个刀具半径值，才能保证零件的轮廓尺寸，如图1所示。这种自动偏移计算称为刀具半径补偿。现代数控机床通常都具备完善的刀具半径补偿功能，编程人员只需根据轮廓编程，数控装置就会自动计算 刀具中心轨迹，加工出所需要的工件轮廓。需要注意的是，在使用刀具半径补偿指令后，如果具体加工时选用不同半径的 刀具，则自动偏移量是不同的，如图1当中就分别选择了半径不同的刀具1和刀具2进行加工，其轨迹偏移量就明显不同。2刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令有 G41、G42和G40共3个指令。沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的左侧，称为左补偿， 用G41指令，相当于

10、顺铳，常在精加工阶段采用，如图1刀具1中心轨迹所示 沿着刀具前进方向看，刀具位于工件轮廓的右侧，称为右补偿，用 G42指令，相当于逆铳，常用于工件表面硬皮和粗加工，如图1刀具2中心轨迹所示;G40指令是用于取消补偿用。3刀具半径补偿执行过程刀具半径补偿工作过程分为三步。第一步，建立刀具半径补偿，如图1中的SA段所示，这个工作要在切削工件之前完成。第二步，执行刀具半径补偿。如图1当中，左刀具半径补偿 ABCDA段和右刀具半径补偿 ADCBA所示。第三步，撤消刀具半径补偿。如图 1当中AS段所示，加工结束后取消刀具半径补偿，刀具回到起始位置S。、刀具半径补偿的应用剖析1实现零件的轮廓加工，提高加工

11、精度使用刀具半径补偿指令可以按零件的内、外轮廓直接编程，实现轮廓加工，这是刀具半径补偿的一般应用。由于刀具 半径补偿值不一定等于刀具半径值，因此在首件加工时，为了不浪费材料，应采取增加刀具半径补偿值的方法，根据加工 实测值和理论值之差， 修正刀具半径补偿值，从而提高加工精度。同一加工程序，当刀具磨损或重磨后，直径会发生改变,则需要通过修改刀具半径补偿值来获得所需的尺寸精度，增加程序的柔性。2同一程序实现零件粗、精加工刀具半径补偿除简化编程外，还可以用修改刀具半径补偿值的方法，实现用同一程序进行轮廓的粗、精加工。即在粗 加工阶段：刀具半径补偿值=刀具半径+精加工余量；在精加工阶段，刀具半径补偿值

12、 =刀具半径+修正值。3设置正负刀具半径补偿值实现零件的等宽壁厚加工一般情况下，刀具半径补偿值应为正值，若补偿值为负值，则G41和G42相互替换。利用这一特点，当加工相等宽度的、由直线和圆弧或者含有曲线的等距轮廓工件时，只需针对一个轮廓进行编程即可：加工好第一个轮廓后，修改刀具 半径补偿值，使 刀具半径补偿值=-（刀具半径+轮廓宽度）”，即可实现对第二个轮廓的加工。在实际加工时，需要考虑建立刀具半径补偿和撤销刀具半径补偿时的刀轨，会不会引起对加工工件的过切或与工件轮 廓相干涉，若影响，只需要修改或者撤消刀具半径补偿的轨迹即可。同理，在模具加工中，利用同一程序也可以加工同一 公称尺寸的内外两个型

13、面，且可通过修改刀具半径补偿值保证配合精度。4使用刀具半径补偿和变量编程，实现对轮廓倒圆/倒角的加工上述刀具半径补偿的应用，一般地，是在加工开始前将刀具半径补偿值输入到数控装置，加工过程中，刀具半径补偿 值是保持不变的，称为定刀具半径补偿。另一种情况，刀具半径补偿值在加工过程中需要按一定的规律改变，被称为变刀 具半径补偿。变刀具半径补偿需要与变量编程结合才能发挥作用。所谓变量编程，即允许程序中使用变量和给变量赋值， 并能进行算术运算、逻辑运算和条件转移，是数控程序编制的高级形式。FNNUCOi系统的变量编程，可利用G10指令和系统变量按照某种规律改变刀具半径补偿值，在程序同一轨迹的控制下，可实

14、现对具有一定规律的边缘截面复杂曲面的加工，通用性强。如工件任意轮廓的倒圆、倒角加工，或圆孔/圆柱的边缘倒圆、倒角加工等。三、刀具半径补偿运用实例1定刀具半径补偿编程实例-t阿昶昭=皿遊血0圈2 刀具丰桎补鶴运周 宾例韋件團如图 2 所示零件，工材硬铝，在零件外围加工一个类似矩形的壁厚 4mm 的等距轮廓，且外轮廓边缘倒半径 2mm 的圆 角。经过工艺分析，确定主视图正方形中心为X 、Y 坐标轴编程原点，水平向右为X 轴正向，向上为 Y 轴正向， Z 轴零点在工件顶面上；外轮廓和倒圆加工选择12mm高速钢立铳刀，等宽内轮廓选择8mm高速钢槽刀，则用 FNNUCOi编写外轮廓加工程序如下。0000

15、1;（主程序，d12mm立铳刀）G40G80G49G21G94G17G16；（ 初始化 ）G43Z100.H01;Y-62.5; Z5.0 M08;G01Z-9.0 F200;D01M98P8011F120（ 分层粗铣外轮廓 ）G01Z-18.0;D01M98P8011F120（ 分层粗铣外轮廓 ）/G91G28Z0.;/G91G28Y0.;/M01;（ 选择性停止 ）G90G00Z5.0;G01Z-18.0F200;D11M98P8011F80;（ 精铣外轮廓 ）G00Z200.0;M30;08011（子程序，外轮廓轨迹 ）G41G01X15.; （ 建立刀具半径补偿 ）G03X0.Y-47

16、.5R15.;（ 圆弧切入 ）G01X-47.5,R10.;Y-14.,R9.0;G01Y47.5.,R10.;X-4.0,R9.0;G03X14.R9.,R9;G01X47.5,R10.;Y-47.5.,R10.;XO.;G03X-15.Y-62.5R15.;（圆弧切出）G40G01X0.;（取消刀具半径补偿）M99;其中，在外轮廓粗切时，刀具半径补偿D01输入“6.2,”外轮廓精切时，实测工件尺寸计算修正量，刀具半径补偿D11输入“6+修正量。在内轮廓加工时，只需修改程序头和结尾的进退刀路线，把刀具半径补偿变量D01设置为-'（4.2+4）；就可对内轮廓进行粗加工，内轮廓精加工时只

17、需把D11改为-'（4+4+修正量）”即可。由此可知，采用刀具半径补偿后，同一程序只需改变进退刀路线和刀具半径补偿值，即可实现对等壁厚零件的内外轮廓的粗、精加工。2.变刀具半径补偿编程实例依然是上述加工实例，如果希望采用变刀具半径补偿的方式编制加工程序，那么首先要从工艺上分析外轮廓倒圆加工。由于圆角半径仅2mm,余量不大，因此为提高加工效率，粗精加工合一，选用12mm平底立铳刀。由于使用变刀具半径补偿编程的关键，是建立加工曲面截断面曲线与刀具半径补偿变量之间的规律数学关系，经分析，建立如图3所示的变刀具半径补偿几何计算模型。4画出榭I袜两I图弓歹卜轮爲倒BJ变刀宾半径补偿计澤图中点A为

18、SE圆弧上任意一点，设 #1变量表示刀具半径，#2变量表示倒圆半径，#11为循环变量0 , 90, #4表示 变刀具半径补偿变量，#3表示刀心到倒圆圆心的距离，由图中几何关系可得，截断面圆弧曲线上任一点A的刀具半径补偿值：#4=#3-#2=#2*COS#11+#1-#2，由于A点的任意性，该公式即为加工曲面截断面曲线与刀具半径补偿变量之间的数 学关系。因此，根据图3所示的几何关系，可求出 A点位置刀心的Z轴坐值：#5=#2*sin#11-1。根据上述变量之间的关系，采用点A自下而上运动等高环切的加工路线，循环调用外轮廓轨迹子程序进行等高加工，编制变量程序如下，即可实现轮廓倒圆加工。若表面精度高

19、，可选择球刀，道理相同。O0002;（12mm立铳刀）G40G80G49G21G94G17G16;#1=6.;（刀具半径）#2=2.;（倒圆半径）#1仁0.；（角度赋初值为0）G43Z100.H01;Y-62.5;Z5.0 M08;G01Z0.F200;WH#11LE90DO1 ;（ 当型循环 ）#3=#2* COS#11+#1-1;（ 刀心到倒圆心的距离 ）#5=#2*SIN#11-1;（Z 轴坐标值 ）#4=#3-#2 ;（刀具半径补偿值 ）G01Z#5F30O; （Z 轴进刀至切削位置 ）G1OL12P01R#4;（ 将变刀具半径补偿值赋给D01）D01M98P8011F1000;（ 调

20、轮廓子程序 ）#11=#11+1.;（ 角度循环递增，递增量可据实际情况设置 ）END1;（ 循环结束 ）G00Z200.0;M30;四、结束语灵活运用刀具半径补偿功能对简化数控手工编程， 保证和提高加工精度， 提高程序柔性， 实现轮廓倒圆 /倒角之类的曲 面加工具有重要意义和价值。根据经验使用刀具半径补偿时还应注意以下几点。（1）建立或撤消刀具半径补偿时，刀具必须在补偿平面内或 G01 方式下移动，且移动距离大于刀具半径补偿值。（2） 在补偿状态下，铳削内侧最小圆弧一般要求满足关系：刀具半径三刀具半径补偿值 三最小内侧圆弧半径。（3）建立刀具半径补偿后，不能出现连续两个程序段无选择补偿坐标平

21、面的移动指令。否则，编制的加工程序运行时产 生报警，无法执行。刀具补偿编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀 尖常磨成一个半径不大的圆弧，为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀 具半径进行补偿。大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能（G41, G42）,这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。数控车床刀尖圆弧半径补偿时间:2007-7-7 9:23:001. 格式G41 X_ Z_;G42 X_ Z_;在刀具刃是尖利时，切削进程按照程序指定的形状执行不会发生问题。不过，真实 的刀具刃是由圆弧构成的（刀尖半径）就像右图所示，在圆弧插补和攻螺纹的情况

22、下刀尖半径会带来误差。2.偏置功能命令切削位置刀具路径 补偿的原则取G40取消刀具按程序路径的移动决于刀尖圆弧中心G41右侧刀具从程序路径左侧移动的动向，它总是与 切削表面法向里的 半径矢量不重合。G42左侧刀具从程序路径右侧移动因此，补偿的基准点是刀尖中心。通常，刀具长度和刀尖半径的补偿是按一个假想的刀刃为基准，因此为测量带来一些困难。把这个原则用于刀具补偿，应当分别以X和Z的基准点来测量刀具长度刀尖半径 R，以及用于假想刀尖半径补偿所需的刀尖形式数（0-9）。这些内容应当事前输入刀具偏置文件。刀尖半径偏置”应当用G00或者G01功能来下达命令或取消。不论这个命令是不是带圆弧插补，刀不会正确

23、移动，导致它逐渐偏离所执行的路径。因此，刀尖半径偏置的命令应当在切削进程启动之前完成；并且能够防止从工件外部起刀带来的过切现象。反之，要在切削进程之后用移动命令来执行偏置的取消过。刀尖半径补偿编程原则一，将刀具的刀尖圆角半径值及刀具的指向编码数存入刀具偏置文档的相应偏置序号处，偏置序号必须先于刀尖半径补偿激活二,为了激活刀尖半径补偿，再一个或两个坐标轴都处于非切削状态的直线运动段中编入G41或G42,至少其中一个坐标轴的移动编程量大于或等于刀尖圆角半径值三，进入和退出工件切削时必须垂直于工件表面四,刀尖半径补偿在下列的工作模式中不起作用：G32,G34,G71,G72,G73,G74,G75,

24、G76,G92.五，若在G90,G94固定循环中使用刀尖半径补偿，刀尖半径补偿必须先于 G90,G94指令激 活六，若在G70精加工循环中使用刀尖半径补偿，刀尖半径补偿必须先于G70指令的执行，再定位到起始点处先激活七,在刀具坐标轴运动离开工件时，刀尖参考点离开工件至少三倍于刀尖圆角直径值在模具制造领域的25个常见问题解答1）选择模具钢时什么是最重要的和最具有决定性意义的因素？成形方法-可从两种基本材料类型中选择。A）热加工工具钢，它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。B） 冷加工工具钢，它用于下料和剪切、冷成形、冷挤压、冷锻和粉末加压成形。塑料 -一些塑料会产生腐蚀性副产品，例如 PVC

25、 塑料。长时间的停工引起的冷凝、腐蚀性气体、酸、冷却 /加热、水或储存条件等因素也会产生腐蚀。在这些情况下，推荐使用不锈钢材料的模具钢。模具尺寸 大尺寸模具常常使用预硬钢。 整体淬硬钢常常用于小尺寸模具。模具使用次数 长期使用 （ > 1 000 000 次）的模具应使用高硬度钢， 其硬度为 486 5 HRC 。 中等长时间使用 （ 100 000 到 1 000 000 次）的模具应使用预硬钢，其硬度为 3 045 HRC 。 短时间使用（ <100 000 次）的模具应使用软钢，其硬度为160 250 HB 。表面粗糙度 许多塑料模具制造商对好的表面粗糙度感兴趣。 当添加硫改

26、善金属切削 性能时，表面质量会因此下降。 硫含量高的钢也变得更脆。2）影响材料可切削性的首要因素是什么？钢的化学成分很重要。 钢的合金成分越高，就越难加工。 当碳含量增加时，金属切削性 能就下降。钢的结构对金属切削性能也非常重要。 不同的结构包括： 锻造的、铸造的、挤压的、轧 制的和已切削加工过的。 锻件和铸件有非常难于加工的表面。硬度是影响金属切削性能的一个重要因素。 一般规律是钢越硬， 就越难加工。 高速钢 （HSS ）可用于加工硬度最高为330-400 HB的材料；高速钢+钛化氮（TiN）涂层，可加工硬度最高为 45 HRC 的材料； 而对于硬度为 65-70 HRC 的材料，则必须使用

27、硬质合金、陶 瓷、金属陶瓷和立方氮化硼（ CBN ）。非金属参杂一般对刀具寿命有不良影响。 例如 Al2O3 （氧化铝），它是纯陶瓷，有很强的 磨蚀性。最后一个是残余应力，它能引起金属切削性能问题。常常推荐在粗加工后进行应力释放工序。3）模具制造的生产成本由哪些部分组成？ 粗略地说，成本的分布情况如下： 切削 65 工件材料 20 热处理 5 装配 /调整 10 这也非常清楚地表明了良好的金属切削性能和优良的总体切削解决方案对模具的经济生 产的重要性。4）铸铁的切削特性是什么？ 一般来说，它是：铸铁的硬度和强度越高，金属切削性能越低，从刀片和刀具可预期的寿命越低。用于金属切削生产的铸铁其大部分

28、类型的金属切削性能一般都很好。金属切削性能与结构有关，较硬的珠光体铸铁其加工难度也较大。 片状石墨铸铁和可锻铸铁有优良的切削属性，而球 墨铸铁相当不好。加工铸铁时遇到的主要磨损类型为： 磨蚀、粘结和扩散磨损。 磨蚀主要由碳化物、沙粒 参杂物和硬的铸造表皮产生。 有积屑瘤的粘结磨损在低的切削温度和切削速度条件下发生。铸铁的铁素体部分最容易焊接到刀片上，但这可用提高切削速度和温度来克服。在另一方面， 扩散磨损与温度有关， 在高切削速度时产生， 特别是使用高强度铸铁牌号时。 这些牌号有很高的抗变型能力， 导致了高温。 这种磨损与铸铁和刀具之间的作用有关， 这 就使得一些铸铁需用陶瓷或立方氮化硼（ C

29、BN ）刀具在高速下加工，以获得良好的刀具寿 命和表面质量。一般对加工铸铁所要求的典型刀具属性为： 高热硬度和化学稳定性，但也与工序、工件 和切削条件有关；要求切削刃有韧性、耐热疲劳磨损和刃口强度。 切削铸铁的满意程度取 决于切削刃的磨损如何发展： 快速变钝意味着产生热裂纹和缺口而使切削刃过早断裂、工 件破损、表面质量差、过大的波纹度等。 正常的后刀面磨损、保持平衡和锋利的切削刃正 是一般需要努力做到的。5）什么是模具制造中主要的、共同的加工工序？ 切削过程至少应分为 3 个工序类型： 粗加工、半精加工和精加工，有时甚至还有超精加工（大部分是高速切削应用）。 残余 量铣削当然是在半精加工工序后

30、为精加工而准备的。在每一个工序中都应努力做到为下一个工序留下均匀分布的余量，这一点非常重要。 如果刀具路径的方向和工作负载很少有快 速的变化，刀具的寿命就可能延长，并更加可预测。如果可能，就应在专用机床上进行精加工工序。 这会在更短的调试和装配时间内提高模具的几何精度和质量。6）在这些不同的工序中应主要使用何种刀具？粗加工工序： 圆刀片铣刀、球头立铣刀及大刀尖圆弧半径的立铣刀。半精加工工序： 圆刀片铣刀（直径范围为 10 25 mm 的圆刀片铣刀），球头立铣刀。 精加工工序： 圆刀片铣刀、球头立铣刀。残余量铣削工序：圆刀片铣刀、球头立铣刀、直立铣刀。 通过选择专门的刀具尺寸、槽形和牌号组合，以

31、及切削参数和合适的铣削策略，来优化切 削工艺，这非常重要。关于可使用的高生产率刀具，见模具制造用样本 C-1102:17）在切削工艺中有没有一个最重要的因素？ 切削过程中一个最重要的目标是在每一个工序中为每一种刀具创建均匀分布的加工余量。 这就是说，必须使用不同直径的刀具（从大到小），特别是在粗加工和半精加工工序中。任何时候主要的标准应是在每个工序中与模具的最终形状尽可能地相近。 为每一种刀具提供均匀分布的加工余量保证了恒定而高的生产率和安全的切削过程。 当 a p/ae （轴向切削深度 /径向切削深度）不变时，切削速度和进给率也可恒定地保持在较高水 平上。 这样，切削刃上的机械作用和工作负载

32、变化就小，因此产生的热量和疲劳也少，从 而提高了刀具寿命。 如果后面的工序是一些半精加工工序，特别是所有精加工工序，就可 进行无人加工或部分无人加工。 恒定的材料加工余量也是高速切削应用的基本标准。恒定的加工余量的另一个有利的效应是对机床 导轨、球丝杠和主轴轴承的不利影响 小。8）为什么最经常将圆刀片铣刀作为模具粗加工刀具的首选？ 如果使用方肩铣刀进行型腔的粗铣削，在半精加工中就要去除大量的台阶状切削余量。这将使切削力发生变化，使刀具弯曲。 其结果是给精加工留下不均匀的加工余量，从而影 响模具的几何精度。 如果使用刀尖强度较弱的方肩铣刀（带三角形刀片），就会产生不可 预测的切削效应。 三角形或

33、菱形刀片还会产生更大的径向切削力，并且由于刀片切削刃的 数量较少，所以他们是经济性较差的粗加工刀具。另一方面，圆刀片可在各种材料中和各个方向上进行铣削，如果使用它，在相邻刀路之间 过渡较平滑，也可以为半精加工留下较小的和较均匀的加工余量。 圆刀片的特性之一是他 们产生的切屑厚度是可变的。 这就使它们可使用比大多数其它刀片更高的进给率。 圆刀片 的主偏角从几乎为零（非常浅的切削）改变到 90 度，切削作用非常平稳。 在切削的最大 深度处，主偏角为 45 度，当沿带外圆的直壁仿形切削时，主偏角为 90 度。 这也说明了为 什么圆刀片刀具的强度大 切削负载是逐渐增大的。 粗加工和半粗加工应该总将圆刀

34、片 铣刀，如 CoroMill 200（见模具制造样本 C-1102:1 ）作为首选。 在 5 轴切削中，圆刀片非 常适合，特别是它没有任何限制。通过使用良好的编程，圆刀片铣刀在很大程度上可代替球头立铣刀。 跳动量小的圆刀片 与精磨的的、正前角和轻切削槽形相结合，也可以用于半精加工和一些精加工工序。9）什么是有效切削速度（ ve ）和为什么它对高生产率非常重要？ 切削中，实际或有效直径上的有效切削速度的基本计算总是非常重要。 由于台面进给量 取决于一定切削速度下的转速，如果未计算有效速度，台面进给量就会计算错误。如果在计算切削速度时使用刀具的名义直径值（Dc ），当切削深度浅时，有效或实际切削

35、速度要比计算速度低得多。如圆刀片 CoroMill 200 刀具（特别是在小直径范围）、球头立 铣刀、大刀尖圆弧半径立铣刀和 CoroMill 390 立铣刀之类的刀具（这些刀具请参见山特维 克可乐满的模具制造样本 C-1102:1 ）。由此，计算得到的进给率也低得多，这严重降低了 生产率。 更重要的是，刀具的切削条件低于它的能力和推荐应用范围。当进行 3D 切削时，切削时的直径在变化，它与模具的几何形状有关。 此问题的一个解 决方案是定义模具的陡壁区域和几何形状浅的零件区域。 如果对每个区域编制专门的 CA M 程序和切削参数，就可以达到良好的折中和结果。10）对于成功的淬硬模具钢铣削来说，

36、重要的应用参数有哪些？ 使用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时，一个需遵守的主要因素是采用浅切削。 切削深 度应不超过 0.2/0.2 mm （ ap/ae ：轴向切削深度 / 径向切削深度）。这是为了避免刀柄 /切削 刀具的过大弯曲和保持所加工模具拥有小的公差和高精度。选择刚性很好的夹紧系统和刀具也非常重要。 当使用整体硬质合金刀具时，采用有最大核心直径（最大抗弯刚性）的刀具非常重要。 一条经验法则是，如果将刀具的直径提高 20，例如从 10 mm 提高到 12 mm ，刀具的弯曲将减小 50 。 也可以说，如果将刀具悬伸/伸出部分缩短 20 ，刀具的弯曲将减小 50。 大直径和锥度的刀柄进一步

37、提高了刚度。当使用可转位刀片的球头立铣刀（见模具制造样本 C-1102:1 ）时，如果刀柄用整体硬质 合金制造，抗弯刚性可以提高 3 4 倍。当用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时，选择专用槽形和牌号也非常重要。 选择像 TiAl N 这样有高热硬度的涂层也非常重要。11）什么时候应采用顺铣，什么时候应采用逆铣？主要建议是： 尽可能多使用顺铣。当切削刃刚进行切削时，在顺铣中，切屑厚度可达到其最大值。 而在逆铣中，为最小值。 一般来说，在逆铣中刀具寿命比在顺铣中短，这是因为在逆铣中产生的热量比在顺铣中明 显地高。 在逆铣中当切屑厚度从零增加到最大时，由于切削刃受到的摩擦比在顺铣中强， 因此会产生更多

38、的热量。 逆铣中径向力也明显高，这对主轴轴承有不利影响。在顺铣中，切削刃主要受到的是压缩应力，这与逆铣中产生的拉力相比，对硬质合金刀片 或整体硬质合金刀具的影响有利得多。 当然也有例外。 当使用整体硬质合金立铣刀 （见模 具样本 C- 1102:1 中的刀具）进行侧铣（精加工）时，特别是在淬硬材料中，逆铣是首选。这更容易获得更小公差的壁直线度和更好的 90 度角。 不同轴向走刀之间如果有不重合的 话，接刀痕也非常小。 这主要是因为切削力的方向。 如果在切削中使用非常锋利的切削刃， 切削力便趋向将刀 “拉 ”向材料。 可以使用逆铣的另一个例子是，使用老式手动铣床进行铣 削，老式铣床的丝杠有较大的

39、间隙。 逆铣产生消除间隙的切削力，使铣削动作更平稳。 圆弧顺逆的判断 数控车床是两坐标的机床，只有 X 轴和 Z 轴，应按右手定则的方法将 Y 轴也加上去来考虑。 判断时让 Y 轴的正向指向自己， （即沿 Y 轴的负方向看去） ，站在这样的位置就可正确判断 X-Z平面上圆弧的顺逆时针。广数GSK980T系统的对刀方法（1） 用基准刀试切工件，设定基准坐标系：试切端面X向退刀，进入录入方式，按程序按钮。输入G50 Z0,即把该端面作为 Z向基准面。然后按设置键，设置偏置号（基准刀 +100）， 输入Z=0,试切外圆，Z向退刀，测得外圆直径，进入录入方式，按程序按钮。输入G50X， 然后按设置键，

40、设置偏号，基准刀偏置号 +100， X= 。（2） 调用其它各把刀具，车外圆，Z向退刀。测得外圆直径，将所测得的值设到一偏置号中，该偏置为刀号 +100，如刀号为 2，则偏置号为 202，在此处输入 X= 。同理车台阶， X 向退刀，测得台阶深度 ，在偏置号处输入 Z=- 。广数GSK928TC系统的对刀方法（1）用基准刀试切工件，用 input 建立对刀坐标系，该坐标系的 Z 向原点，一般设在工件的右端，即把试切的端面作为Z向零点。（2）调用其它各刀，如 2号刀，用T20调用，然后试切外圆 Z向退刀，测得直径 ，然后按，然后按 K 键，输入 - ，刀补即设置Z 轴，从卡盘中心至尾座顶尖中心的

41、方X轴，远离主轴旋转中心的方向为正I 键。输入 。试切台阶， X 向退刀，测得台阶深度为 完毕。坐标轴的方向 无论那种坐标系都规定与车床主轴轴线平行的方向为 向为正方向。 在水平面内与车床主轴轴线垂直的方向为 方向。直径或半径尺寸编程被加工零件的径向尺寸在图纸标注和加工测量时， 一般用直径值表示， 所以采用直径尺寸编 程更为方便。一般编程方法1. 确定第一把刀的位置G50 X Z该指令确定了第一把刀的位置，此时需把第一把刀移动到工件坐标为X Z的位置。2 .返回参考点G26（ G28）: X Z轴同时返回参考点，G27： X轴返回参考点，G29： Z轴返回参考点。3. 快速定位G00 X Z

42、快速定位到指定点。4 .直线插补G01 X Z F该指令用于车外圆及端面。F为进给速度，其单位为mm/min （用G94或G98指定）或 mm/r（ 用 G95 或 G99 指定 ）。5 .圆弧插补G02（ 03） X Z I K F该指令用于车顺圆或逆圆周。X Z为圆弧终点坐标，I K为圆心相对于起点的坐标，F为进给速度。6. 螺纹切削G33（ 32） X Z P（ E） I K该指令用于螺纹切削，X Z为螺纹终点坐标，P为公制螺纹导程（0.25-100mm） , E为英制螺纹导程（100-4牙/英寸），1 K为退尾数据。螺纹切削时主轴转速不 能太高，一般 NX pw 3000 N为主轴转速

43、（rpm ） ,P为公制螺纹导程（mm）。7. 延时或暂停G04 X， X 为暂停秒数，该指令一般用于切槽，可保持槽底光滑。8 .主轴转速设定M03 （ 04） S该指令用于主轴顺时针或逆时针转，主轴转速为S,其单位为m/min （用G96指定 ）或 r/min（ 用 G97 指定）。 M05 表示主轴停止。9.程序结束M02 （在此处结束）或 M30 （结束后返回程序首句）。循环由于车削加工常用棒料和锻料作为毛坯， 加工余量较大， 为简化编程， 数控车床常具备不同 形式的固定循环，可进行多次循环切削。1. 外径、内径循环G90 X Z R F该指令用于外径、内径的简单车削循环，X Z为循环终

44、点坐标，R表示圆锥面循环。其值为圆锥体大小端差（直径差），循环起点由上句程序决定，F为进给速度。2. 螺纹车削循环G92 X Z P （ E） I K R L该指令用于螺纹车削循环，X Z为螺纹终点坐标，P为公制螺纹导程 （0.25-100mm） , E为英制螺纹导程（100-4牙/英寸），I K为退尾数据，R表示螺纹起点与终点 的直径差（用于加工圆锥螺纹），L表示螺纹头数，螺纹车削循环起点由上句程序决定。G92指令与 G33 指令的区别为 G92 可多次自动切削螺纹。3. 端面车削循环G94 X Z R F该指令用于端面的简单车削循环，X Z为循环终点坐标，R表示锥面循环。其值为圆锥体大小端

45、差（Z向差），循环起点由上句程序决定，F为进给速度。4 .切槽循环G75 X Z I K E F该指令用于切槽循环， X Z为循环终点坐标，I为每次X轴的进刀量，K为每次 X轴的退刀量，E为Z轴每次的偏移量，F为进刀速度，省略 Z表示切断。5. 外圆粗车复合循环G71 X I K L F 该指令用于外圆粗车复合循环，即编程时写出外圆加工形状，系统从毛坯开始自动走出外圆循环形状。该循环平行于 Z轴切削，X为循环终点坐标，I为每次X轴的进刀 量，K为每次X轴的退刀量，L为决定外圆加工形状的程序段数量， F为进给速度，G71指 令段后马上接决定外圆加工形状的程序段。6. 端面粗车复合循环G72 Z

46、I K L F 该指令用于端面粗车复合循环，即编程时写出端面加工形状，系统从毛坯开始自动走出端面循环形状。该循环平行于 X轴切削，Z为循环终点坐标，I为每次Z轴的进刀 量，K为每次Z轴的退刀量，L为决定端面加工形状的程序段数量， F为进给速度，G72指令 段后马上接决定端面加工形状的程序段。绝对坐标与增量坐标X 、 Z 表示绝对坐标， U、 W 表示相对坐标。公制与英制尺寸设定公制尺寸设定指令 G21，英制尺寸设定指令 G20,系统上电后，机床处在 G21状态。西门子 802S 系统工件坐标系的建立方法（ 1 ）转动刀架至基准刀（如 1 号刀）。（2）在MDA状态下，输入 T1D0,使刀补为0

47、。（3）机床回参考点。（4）用试切法确定工件坐标原点。先切削试件的端面。Z 方向不动。若该点即为 Z 方向原点，则在参数下的零点偏置于目录的 G54 中，输入该点的 Z 向机械坐标值 A 的负值，即 Z=-A。 若 Z 向原点在端面的左边 处，则在 G54 中输入 Z=-（ A+ ），回车即可。同理试切外圆， X 方向不动。Z方向退刀，记下 X方向的机床坐标 A,量直径，得到半径 R,在G54的X中输 入X=-（ A+R）,回车即可。数控车床 FANUC 编程技巧科学技术的发展， 导致产品更新换代的加快和人们需求的多样化， 产品的生产也趋向种类多样化、批量中小型化。为适应这一变化，数控（NC）

48、设备在企业中的作用愈来愈大。BIEJING-FANUC Power Mate C数控车床。它与普通车床相比，一个显著的优点是：对零件变 化的适应性强， 更换零件只需改变相应的程序， 对刀具进行简单的调整即可做出合格的零件， 为节约成本赢得先机。但是，要充分发挥数控机床的作用，不仅要有良好的硬件，（如：优质的刀具、机床的精度等） ，更重要的是软件：编程，即根据不同的零件的特点，编制合理、 高效的加工程序。通过多年的编程实践和教学，我摸索出一些编程技巧。数控车床虽然加工柔性比普通车床优越， 但单就某一种零件的生产效率而言， 与普通车床还存在一定的差距。因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用

49、编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。1. 灵活设置参考点BIEJING-FANUC Power Mate C数控车床共有二根轴，即主轴 Z和刀具轴 X。棒料中心为 坐标系原点，各刀接近棒料时，坐标值减小，称之为进刀；反之，坐标值增大，称为退刀。 当退到刀具开始时位置时， 刀具停止， 此位置称为参考点。 参考点是编程中一个非常重要的 概念，每执行完一次自动循环，刀具都必须返回到这个位置，准备下一次循环。因此，在执 行程序前， 必须调整刀具及主轴的实际位置与坐标数值保持一致。然而， 参考点的实际位置并不是固定不变的， 编程人员可以根据零件的直径、 所用的刀具的种类

50、、 数量调整参考点的 位置，缩短刀具的空行程。从而提高效率。2. 化零为整法在低压电器中，存在大量的短销轴类零件，其长径比大约为23，直径多在 3mm 以下。由于零件几何尺寸较小，普通仪表车床难以装夹，无法保证质量。如果按照常规方法编程， 在每一次循环中只加工一个零件， 由于轴向尺寸较短， 造成机床主轴滑块在床身导轨局部频 繁往复，弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作之后，便会造成机床导轨局部过度磨损， 影响机床的加工精度， 严重的甚至会造成机床报废。 而弹簧夹头夹紧机构的频繁动作， 则会 导致控制电器的损坏。 要解决以上问题， 必须加大主轴送进长度和弹簧夹头夹紧机构的动作 间隔， 同时不能降

51、低生产率。 由此设想是否可以在一次加工循环中加工数个零件， 则主轴送 进长度为单件零件长度的数倍 ，甚至可达主轴最大运行距离，而弹簧夹头夹紧机构的动作 时间间隔相应延长为原来的数倍。 更重要的是， 原来单件零件的辅助时间分摊在数个零件上， 每个零件的辅助时间大为缩短， 从而提高了生产效率。 为了实现这一设想， 我联想到电脑程 序设计中主程序和子程序的概念，如果将涉及零件几何尺寸的命令字段放在一个子程序中， 而将有关机床控制的命令字段及切断零件的命令字段放在主程序中， 每加工一个零件时， 由 主程序通过调用子程序命令调用一次子程序， 加工完成后， 跳转回主程序。 需要加工几个零 件便调用几次子程

52、序， 十分有利于增减每次循环加工零件的数目。 通过这种方式编制的加工 程序也比较简洁明了，便于修改、维护。 值得注意的是， 由于子程序的各项参数在每次调用 中都保持不变， 而主轴的坐标时刻在变化， 为与主程序相适应， 在子程序中必须采用相对编 程语句。3. 减少刀具空行程在BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床中，刀具的运动是依靠步进电动机来带动的，尽管在程序命令中有快速点定位命令G00,但与普通车床的进给方式相比，依然显得效率不高。因此， 要想提高机床效率， 必须提高刀具的运行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件 和切削完毕后退回参考点所运行的距离。 只要减少刀具空行程，

53、 就可以提高刀具的运行效率。 （对于点位控制的数控车床， 只要求定位精度较高， 定位过程可尽可能快， 而刀具相对工件 的运动路线是无关紧要的。 ）在机床调整方面，要将刀具的初始位置安排在尽可能靠近棒料 的地方。 在程序方面， 要根据零件的结构， 使用尽可能少的刀具加工零件使刀具在安装时彼 此尽可能分散， 在很接近棒料时彼此就不会发生干涉； 另一方面， 由于刀具实际的初始位置 已经与原来发生了变化， 必须在程序中对刀具的参考点位置进行修改， 使之与实际情况相符， 与此同时再配合快速点定位命令， 就可以将刀具的空行程控制在最小范围内从而提高机床加 工效率。4. 优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损

54、由于零件结构的千变万化， 有可能导致刀具切削负荷的不平衡。 而由于自身几何形状的 差异导致不同刀具在刚度、强度方面存在较大差异，例如：正外圆刀与切断刀之间，正外圆 刀与反外圆刀之间。 如果在编程时不考虑这些差异。 用强度、 刚度弱的刀具承受较大的切削 载荷， 就会导致刀具的非正常磨损甚至损坏， 而零件的加工质量达不到要求。 因此编程时必 须分析零件结构，用强度、刚度较高的刀具承受较大的切削载荷，用强度、 刚度小的刀具承受较小的切削载荷， 使不同的刀具都可以采用合理的切削用量， 具有大体相近的寿命， 减少磨刀及更换刀具的次数。本文总结的一些具体结论仅适用于 BIEJING-FANUC Power

55、 Mate O数控车床，但是它表现的编程思想具有普遍意义。 要编制合理高效的加工程序， 必须要熟悉所使用机床的程序语言并能加以灵活运用， 了解机床的主参数， 深入分析零件的结构特点、 材料特性及加工工艺等。BIEJING-FANUC Power Mate O数控车床指令包括 G、M、S T。其中指令为准备功能指令，M指令为辅助功能指令，S为主轴转速控制指令，T为刀具选择指令。下表列出了部分常用的指令代码及含义 。代码符号 代码含义 代码符号 代码含义G90 绝对值输入 G31 等导程螺纹切削G91 相对值输入 G32 跳步功能G00 快速点定位 M02、 M03 程序结束G01 直线插补 M00 程序停机G02、 G03 顺圆和逆圆插补 M01 选择停机G28 自动返回参考点 M98 调用子程序G04 暂停 M99 子程序结束刀具半径补偿指令双元制模式实习教案班级：第学年 第学期 第周年 月 日教学课题刀具半径补偿指令G40 G41G42课时7H教学目的1、掌握刀具半径补偿指令的格式、程序结构2、掌握G41和G42的判断方法3、掌握刀具半径补偿指令