数控加工工艺与编程(程俊兰)第4章-习题答案

1、复习思考题41 .加工中央可分为哪几类？其主要特点有哪些？加工中央按结构布局可以分为以下三类：(1)立式加工中央其主轴轴线垂直于水平面.为了解决垂直方向运动时重力平衡的问题,一般是由主轴箱沿立柱上下运动来实现的,主轴箱的重量通过立柱中空腔内的配重使其平衡.大型立式数控铳床那么往往采用龙门架移动式,龙门架沿床身做纵向运动.三坐标立式数控铳床占有相当的比重,一般可进行三坐标联动加工.还有局部机床的主轴可以绕X、丫、z坐标轴中的一个或两个轴做数控摆角运动,完成四坐标和五坐标数控立铳加工.(2)卧式加工中央其主轴轴线平行于水平面,垂直方向的运动一般也是由主轴箱升降来实现的.为了扩大加工范围,卧式数控铳

2、床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四、五坐标加工.利用万能数控转盘,可以将工件上不同角度的加工面调整成加工位置,从而省去很多专用夹具或专用角度成型铳刀.带有数控转盘的卧式数控铳床利于对工件进行“四面加工.2 .箱体上直径小于30mm的孔一般采用什么加工方法？直径小于30mm的孔可以不铸出毛坯孔,全部加工都在加工中央上完成.可分为“铜平端面一打中央孔一钻一扩一孔端倒角一钱等工步.有同轴度要求的小孔(<30mm),须采用“铜平端面一打中央孔一钻一半精链一孔端倒角一精链(或钱)等工步来完成.3 .数控铳和加工中央的工序划分原那么是什么？(1)工序集中原那么.(2)先粗后精原那么.(3)

3、基准先行原那么.(4)先面后孔原那么.4 .数控铳和加工中央的工序划分方法有哪些？(1)以一次安装、加工作为一道工序.这种方法适于加工内容不多的零件,加工完成后就能到达待检状态.(2)以同一把刀具加工的内容划分工序.有些零件虽然能在一次安装中加工多个外表,但会导致程序太长.程序长度会受到系统内存容量、机床连续工作时间(一个零件在一个工作班内应该加工完毕)、查错和检索等的限制.因程序不宜太长,一道工序的内容也不宜太多.(3)以加工部位划分工序.对于加工内容很多的零件,按其结构特点将加工部位分成几个部分,如内形、外形、曲面或平面等.一般先加工平面、定位面,后加工孔；先加工简单的几何形状,再加工复杂

4、的几何形状；先加工精度要求较低的部位,再加工精度要求较高的部位.(4)以粗、精加工划分工序.对于易发生变形的零件,为减小加工后的变形,一般先进行粗加工,后进行精加工,并将粗、精加工工序分开.(5)先主后次.即先加工主要外表,然后加工次要外表.(6)一次装夹进行多道加工工序时,那么应考虑把对工件刚度削弱较小的工序安排在先,以减小加工变形.1 7)先内形内腔加工,后外形加工.5 .数控铳和加工中央的工步划分方法有哪些？(1)同一外表按粗加工、半精加工、精加工依次完成,或全部加工外表按先粗后精分开进行.(2)对于既有面又有孔的零件,可以采用“先面后孔的原那么划分工步.先铳面可提升孔的加工精度.由于铳

5、削时切削力较大,工件易发生变形,而先铳面后链孔,那么可使其变形有一段时间恢复,减少由于变形引起的对孔的精度的影响.反之,如先链孔后铳面,那么铳削时极易在孔口产生飞边、毛刺,从而破坏孔的精度.(3)按所用刀具划分工步.某些机床工作台回转时间比换刀时间短,可采用刀具集中工步,以减少换刀次数,减少辅助时间,提升加工效率.(4)在一次安装中,尽可能完成所有能够加工的外表.6 .影响切削用量的因素有哪些？(1)机床：机床刚性、最大转速、进给速度等；(2)刀具：刀具长度、刃长、刀具刃口、刀具材料、刀具齿数、刀具直径等；(3)工件：毛坯材质、热处理性能等；(4)装夹方式：(工件紧固程度)压板、台钳、托盘等；

6、(5)冷却情况：油冷、气冷、水冷等.7 .如何用Z轴设定器确定刀具的长度？(1)组装和调整加工中使用的各种刀具.(2)校准Z轴设定器,用校准棒压在Z轴设定器的上面,调整表盘使指针指向刻度0.(3)将Z轴设定器放在Z向零点的平面上(一般为零件平面).(4)将一把刀具装入加工中央(或数控铳床)主轴.(5)Z向移动主轴,使刀尖与Z轴设定器接触,使Z轴设定器指针指向刻度0(或是指示灯亮),将该刀的刀号、长度、直径等参数输入系统(输入方法参考机床操作手册).(6)将刀具装入刀库.(7)重复步骤(3)(5),直至将所有刀具测量完毕.用这种方法即测量了各个刀具的长度补偿值,又确定了Z轴的零点.8 .如何用机

7、械式寻边进行X、Y的对刀？(1)将偏心式寻边器通过刀柄安装在主轴上.(2)启动主轴旋转,主轴转速一般为500r/min左右.(3)在X正方向手动移开工作台,使寻边器下部的圆柱与被加工零件上与X轴垂直的侧面接触.(4)进一步慢速移开工作台,边移动边观察,直至两段圆柱同心,再移动忽然又出现偏心.(5)记录下数控系统显示器上显示的X值,此时主轴中央与零件被测量面的距离等于寻边器的半径.(6)用同样的方法进行Y正向移动测量,记录下Y值.(7)用记录的X值加上一个寻边器圆柱半径值(X+R),用记录的Y值加上一个寻边器圆柱半径值(Y+R),(X+R,Y+R)就是主轴中央移至零件一个角点上的坐标值,如果此点

8、是工件原点,那么将计算后的X值和Y值输入系统G54G59之一(如G54)所对应的存放器中,将来在程序中可使用G54限制坐标系.9 .如何用光电式寻边器进行X、Y的对刀？(1)将工件通过夹具装在机床工作台上,装夹时,工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置.(2)将寻边器通过刀柄装在主轴上,手动Z轴使寻边器下降,钢球与测量杆的交线不要低于零件的上外表,且保证钢球的最大半径面低于零件的上外表.当出现误操作时可以保护测量杆不受损坏.(3)在X方向快速移动主轴,让寻边器测头靠近工件的左侧,改用微调操作,让测头慢慢接触到工件左侧,直到寻边器发光.记下此时测头在机械坐标系中的X坐标值,如-358.700.(

9、4)抬起测头至工件上外表之上,快速移动主轴,让测头靠近工件右侧,改用微调操作,让测头慢慢接触到工件右侧,直到寻边器发光.记下此时测头在机械坐标系中的X坐标值,如-248.7000(5)两者差值再减去测头直径,即为工件长度.测头的直径一般为10mm,那么工件的长度为L=-248.700-(-358.700)-10=100mm.(6)工件坐标系原点在机械坐标系中的X坐标为X=-358.7+100/2+5=-303.7,将此值输入到工件坐标系中(如G54)的X即可.(7)同样,工件坐标系原点在机械坐标系中的Y坐标也按上述步骤测定.10 .数控铳床和加工中央的坐标平面指令有哪些？G17、G18、G19

10、11 .加工中央的编程与数控铳床的编程主要有何区别？加工中央带有刀库,可以实现自动换刀,所以加工中央的编程可以用指令M06来换刀,而数控铳床需要手动换刀.12 .刀具长度补偿有哪些指令？怎样使用？刀具长度补偿指令有G43、G44、G49.指令格式为：G43ZH；或G43H；G44ZH;或G44H;G49;或H00;G43表示长度正补偿,其含义是用H代码指定的刀具长度偏置号(存储在偏置存储器中)加到在程序中由指令指定的终点位置坐标值上；G44表示长度负补偿,其含义是从终点位置减去补偿值.G49是取消刀具长度补偿,等同于H00.13 .试用图解表示G41、G42、G43、G44的含义.刀具迸给方向

11、刀具回转方向、进刀方向工件左AS刀具回转方向刀具进给方向川G13G44实除到达点程序中招定的点睚年中用足的产KUI14 .G98、G99的区别是什么？在钻孔固定循环中,使用G98限制刀具返回到初始点,用G99限制刀具返回到R点.15 .G15、G16的作用是什么？如何使用？极坐标编程通常使用指令G15、G16进行.G15：撤销极坐标编程G16：极坐标编程生效极坐标编程时,编程指令的格式、代表的意义与所选择的加工平面有关,加工平面的选择仍然利用G17、G18、G19等平面选择指令进行.加工平面选定后,所选择平面的第一坐标轴地址用来指定极坐标半径；第二坐标轴地址用来指定极坐标角度,极坐标的0

12、76;方向为第坐标轴的正方向.极坐标原点指定方式,可以将工件坐标系原点直接作为极坐标原点；也可以利用局部坐标系指令G52建立极坐标原点.16 .G50、G51的作用是什么？如何使用？G51为比例缩放功能生效,指令格式：各轴按相同比例缩放G51X_Y_Z_P_;G51XYZIJK;各种按不同比例缩放X、Y、Z指令用来确定缩放中央,P指令用来确定缩放比例,缩放比例的最小输入增量单位是0.001,如果省略X、Y和Z指令,那么G51指令的刀具位置为缩放中央.I、J、K分别对应X、Y、Z轴的比例系数,本系统设定I、J、K时不能带小数点,比例为1时,输入1000即可,通过对某一轴指令比例系数“-1,可以利

13、用比例缩放,实现镜像加工.G50为关闭缩放功能G51.指令格式：G5017 .G68、G69的作用是什么？如何使用？G68为图形旋转功能生效.指令格式：G17X_Y_G18G68X_Z_R_;G19Y_Z_其中：X、Y、Z指令指定旋转中央,如果程序中不指定回转中央,那么以坐标原点为旋转中央；R指令指定旋转角度,以度为单位,一般逆时针为正角度.G69为关闭旋转功能.指令格式为：G69；18 .G51.1、G50.1的作用是什么？如何使用？G51.1指令限制镜像功能开始.指令格式为：X_G51.1Y_；X_Y_X、丫指令后面的坐标字指定对称轴或对称点.如果式中只给出一个坐标字,是以一个轴镜像；如果

14、给出两个坐标字,是以一个点镜像.例如,"G51.1X50.;是以X=50为轴的轴对称；“G51.1X0Y0;是以原点为点对称.镜像指令有效后,系统将程序段中的被镜像的坐标字自动处理,形成镜像值.G50.1指令被执行时,结束可编程镜像的功能.指令格式为：X_G50.1Y_；X_Y_X、Y指令后面的坐标字指定取消镜像操作的坐标轴和坐标点.19 .编制如图4-73所示的零件的加工程序,设零件材料为中碳钢.图4-73工艺分析：该零件加工内容为型腔,深5mm,还有4个20的沉孔,深9mm.没有给出尺寸精度想、形位公差等技术要求,只需要编写加工程序走出形状即可.工艺设计：在数控铳床利用平口钳夹紧

15、,刀具选择.18的3齿硬质合金立铳刀.先粗加工型腔,然后精加工型腔和.20的沉孔.型腔采用斜线下刀,沉孔采用螺旋线下刀.粗加工时选择背吃刀量5,侧面留0.5mm余量.每齿进给量查表4-3取0.05mm,铳削速度查表4-2取60m/min,主轴转速由公式n=1000v/兀D计算,取1050,进给速度计算后取157.精加工时选择背吃刀量5.每齿进给量查表4-3取0.04mm,铳削速度查表4-2取80m/min,主轴转速由公式n=1000v/%D计算,取1415,进给速度计算后取170.程序如下O4001;G54G00X0Y0G00Z2.M03S1050;G01X20.5Y0Z-2F100;X-20

16、.5Z-5;Y-6F157;X20.5;Y6;X-20.5;Y17;X-30Y30;X-17Y20.5X17;X30Y30;主程序名设定工件坐标系快速下刀,启动主轴正转斜线下刀到Z-2斜线下刀到切削深度向下进给X轴方向去除余料Y正向进给X轴方向去除余料Y向进给去除左上角部余料退刀去除x轴向余料去除右上角部余料X20.5Y17Y-17;X30Y-30;X17Y-20.5;X-17;X-30Y-30;X-20.5Y-17M98P1001;G51.1X0;M98P1001;G51.1Y0;M98P1001;G50.1X0;M98P1001;G50.1Y0;M30;退刀Y向进给去除右下角部余量料退刀除

17、X向余料去除左下角部余料退刀调用子程序精加工右上角局部关于Y轴镜像调用子程序精加工左上角局部再关于X轴镜像调用子程序精加工左下角局部取消关于Y轴镜像调用子程序精加工右下角局部取消关于X轴镜像主程序结束O1001;G00X0Y0S1415;G01G41X30D01F170;G01Y9.51;G02X35.09Y16.96R8;G03X16.96Y35.09R-14;G02X9.51Y30R8;G01X0Y30;G40X0Y0;G00X30Y30;G02X31Y0Z-9I-1J0K5;G02I-1J0;G00Z-5;M99;子程序名右上角局部快速定位到原点,主轴转速1415r/min建立刀具半径补

18、彳切削速度170mm/min沿Y轴进给走R8圆弧走R14圆弧走R8圆弧直线进给到终点取消刀具半径补偿快速定位到孔中央螺旋线下刀到孔深度走整圆加工孔抬刀到型腔的深度位置子程序结束20.编制如图4-74所示的零件的加工程序,设零件材料为中碳钢.图4-74O4002;G54G00X-30Y-30;T01M06G43Z-8H01;M03S480;G41G01X0Y0D01F40;Y60;X30;工艺分析与设计：该零件既有外轮廓加工,又有型腔和孔的加工.所用刀具数量较多,应选择立式加工中央,夹具选择平口钳.刀具选择：T01为.20的4齿高速钢立铳刀,用来加工外轮廓；T02选择.12高速钢键槽铳刀,铳两个

19、型腔；T03选择.4麻花钻,用来钻3个8mm深的孔.切削用量：T01切削深度为8mm,切削速度30m/min,每齿进给量取0.02,计算得到切削速度为480r/min,进给速度40mm/min.T02切圆切削深度为2,切矩形型腔深度为5,切削速度30m/min,每齿进给量取0.02,计算得到切削速度为800r/min,进给速度32mm/min.T03钻孔的进2量去0.08mm/r,钻削速度取20m/min,计算的主轴转速为1600r/min,进给速度128mm/min.加工程序如下：程序名设定工件坐标系,快速定位到下刀点换1号刀建立1号刀的长度补偿主轴正转,转速480r/min建立刀具半径左补

20、偿,Y轴进给X轴进给G02X70Y60R20;G01X100;Y20;G02X80Y0R20;G01X12;X0Y20;G40X-30;G91G28Z0;G90;T02M06;G43Z5H02;M03S800;G01X16Y26F100;G01Z-5F20;G01Y50F32;X24;Y26;X16;G01Z5F100;G00X50Y60;G01Z-2F20;G01G41X65D02F32;G03X65Y60I-30J0;G40X0Y0;G91G28Z0;G90;走R20圆弧走直线沿Y轴进给走R20圆弧沿X轴进给走倒角局部撤销刀具半径补偿刀具返回参考点绝对坐标方式换2号刀建立长度补偿主轴正转定

21、位到矩形槽左下角下刀到槽深Y向进给切槽X向进给Y向进给X向进给抬刀快速定位到孔中央下刀到切深建立刀具半径补偿切削整圆撤销刀具半径补偿回参考点绝对坐标方式T03M06;G00G43Z30H03;换3号刀建立刀具长度补偿M03S1600;G99G73X60Y30Z-8R3Q2F128;X80Y20;G98X80Y40启动主轴正转钻孔1钻孔2钻孔3G91G28Z0;M30;回参考点程序结束21.编制如图4-75所示的零件的加工程序,设零件材料为中碳钢.80一e深二.0o电深4上i©O力0Q0-066J1Q0£图4-75工艺分析：本零件是钻孔,而且孔较多,深度不一样,但分布有规律.

22、孔的直径都是10mm,深度有1mm、2mm、3mm、4mm、5mm五种.用G81指令钻孔,五个孔的钻孔程序作为一个子程序.通过调用局部坐标系定位中央孔的位置.工艺设计：选用数控铳床,平口钳装夹,刀具选择.10高速钢麻花钻.切削速度取25m/min,进给量取0.1mm/r,计算得到主轴转速为790r/min,进给速度为79mm/min.编程原点在零件对称中央上外表处.程序如下：主程序:O4003;主程序名G90G54G00X0Y0Z100;绝对值编程,工件坐标系设定,快速定位G43Z50H01;建立力具长度补偿,定位到初始平囿M03S790;主轴正转M98P1002;调用子程序加工中间孔系G52

23、X-40Y40;局部坐标系原点设置在左上角位置M98P1002;调用子程序加工左上角孔系G52X-40Y-40;局部坐标系原点设置在左下角位置M98P1002;调用子程序加上左卜角孔系G52X40Y-40;局部坐标示原点设直在右下角位直M98P1002;调用子程序加上右卜角孔系G52X40Y40;局部坐标系原点设置在右上角位置M98P1002;调用子程序加工右上角孔系G52X0Y0;取消局部坐标系G91G28Z0;返回参考点M30;程序结束子程序O1002;子程序名G90G99G81X0Y20Z-1R3F79;G81钻孔,钻深1mm孔,返回参考平囿X-20Y0Z-2;钻深2mm孔,返回参考平囿

24、X20Y0Z-3;钻深3mm孔,返回参考平囿X0Y0Z-4;钻深4mm孔,返回参考平囿G98X0Y-20Z-5;钻深5mm孔,返回初始平囿G80;取消钻孔循环M99;子程序结束22.试说明G73的执行过程.带断屑高速深孔加工循环G73指令格式：G73X_Y_Z_R_Q_F;式中：X、Y指令后的数值一一孔位数据；Z指令后的数值一一孔深度；Q指令后的数值一一每次切削进给的切深度为23mm;F指令后的数值一一切削进给速度.每次工作进给后快速退回一段距离d断屑,d值由参数设定参数5114.孔深大于5倍直径孔的加工属于深孔加工,不利于排屑,故采用间段进给分屡次进给,该指令的动作示意图如下列图所示,这种加

25、工通过Z轴的间断进给可以比拟容易地实现断屑与排屑.卬米/力用点平面G73G98初始半曲23 .试说明G74的执行过程.用丝锥攻螺纹时可用攻丝循环功能,其编程格式如下:G74G98(或G99)XYZRPFK式中：X、Y指令后的数值一一孔位数据；Z指令后的数值一一螺纹深度；P指令后的数值一一孔底停留时间；F指令后的数值一一切削进给速度螺纹导程江轴转速；K指令后的数值一一重复次数一般为1次.G74指令,刀具先快速F指令所指定的进给速度攻G74用于攻左旋螺纹,在攻左旋螺纹前,先使主轴反转,再执行定位至X,Y所指定的坐标位置,再快速定位到R点,接着以Z轴正方向退回至R点,退至螺纹至Z指令所指定的坐标位置

26、后,主轴转换为正转且同时向R点后主轴恢复原来的反转.指令动作示意图如下列图所示.书林反转主轴正转U74G98初始平面主轴正转24 .试说明G76的执行过程.精链孔循环指令用于精密链孔加工,它可以通过主轴定向准停动作,进行让刀,从而消除退刀痕.指令格式：G76XYZRQPF式中：X、Y指令后的数值一一孔位数据;Z指令后的数值一一孔深度；Q指令后的数值一一孔底刀具径向退刀量；P指令后的数值一一孔底停留时间；F指令后的数值一一切削进给速度.q值,使刀尖离开加动作过程如下列图所示.刀具快速从初始点定位至坐标点X,Y,再快速移至R点,并开始进行精链切削,直至孔底主轴,定向停止、让刀链刀中央偏移一个工孔面,快速返回到R点或初始点,主轴复位,重新启动,转入下一段.灯9射r主轴正铸主轴iE转rGnf初始平面IIR羸：/点25 .编制如图4-76所示的零件的加工程序,设零件材料为中碳钢.图4-76工艺分析与设计：根据图示,选择零件左下角点为程