学习情境 典型零件的数控铣削加工

1、学习情境 典型零件数控铣削编程及加工数控师资培训 本情境主要介绍铣削加工中本情境主要介绍铣削加工中心加工模型，任务是复杂典型心加工模型，任务是复杂典型零件。零件。 工作流程工作流程任务描述任务描述知识链接知识链接制定计划制定计划组织实施组织实施检查评价检查评价知识技能拓展知识技能拓展 1. 零件图样零件图样 如图所示如图所示 任务描述任务描述 2. 工作条件工作条件 1 1）生产纲领：单件。）生产纲领：单件。 2 2 ）毛 坯 材 料 ：毛 坯 材 料 ： 4 5 #4 5 # 的的8080808015mm15mm钢块。钢块。 3 3）选用机床为）选用机床为FANUC OiFANUC Oi系统

2、系统MVC350MVC350型加工中心型加工中心 4 4）时间定额：）时间定额： 编程时间编程时间120min120min； 实操时间实操时间180min180min。任务描述任务描述【专业能力专业能力】1.能正确分析典型复杂零件数控加工中心工艺性。能正确分析典型复杂零件数控加工中心工艺性。2.能正确选用、使用通用工艺装备。能正确选用、使用通用工艺装备。3.能合理选择选用综合加工刀具。能合理选择选用综合加工刀具。 4.能独立完成零件的加工。能独立完成零件的加工。5.能正确进行零件的质量检测。能正确进行零件的质量检测。任务描述任务描述【方法方法/社会社会/ 个性个性/交流交流/ 学习学习】能力能

3、力1.具有正确进行复杂典型零件的加工方法。具有正确进行复杂典型零件的加工方法。2.具备跨学科考虑问题的能力。具备跨学科考虑问题的能力。3.掌握相关联的学习技术和学习策略。掌握相关联的学习技术和学习策略。 4.锻炼解决过程问题并能独立评估计划的能力。锻炼解决过程问题并能独立评估计划的能力。5.具有从事数控机床操作工岗位所需的行为规范。具有从事数控机床操作工岗位所需的行为规范。6.具备构建社会关系和他人合作工作的准备和能力。具备构建社会关系和他人合作工作的准备和能力。7.具有责任意识具有责任意识, 义务意识义务意识。任务描述任务描述1. 掌握数控铣削加工中心加工零件的工艺规程制定掌握数控铣削加工中

4、心加工零件的工艺规程制定内容。内容。2. 掌握数控铣削加工编程指令的应用掌握数控铣削加工编程指令的应用（/G41/G42/G40 /G16/G15/G68/G69/G81/G83等等指令指令 ）。）。3. 掌握子程序、螺旋下刀的应用掌握子程序、螺旋下刀的应用4. 掌握宏指令编程方法。掌握宏指令编程方法。5. 掌握数控铣削加工中心加工零件加工方法。掌握数控铣削加工中心加工零件加工方法。知识目标1. 分层切削的方法分层切削的方法 2. 掌握极坐标的编程方法掌握极坐标的编程方法3. 掌握宏程序（倒圆角、螺旋线）的编程方法掌握宏程序（倒圆角、螺旋线）的编程方法4. 掌握数控铣削加工中心加工零件加工方法

5、。掌握数控铣削加工中心加工零件加工方法。 工作要求工作要求 1. 工件经加工后，各尺寸符合图样要求。工件经加工后，各尺寸符合图样要求。 2. 工件经加工后，配合件要求符合图样要求。工件经加工后，配合件要求符合图样要求。 3. 工件经加工后，表面粗糙度符合图样要求。工件经加工后，表面粗糙度符合图样要求。 4. 正确执行安全技术操作规程。正确执行安全技术操作规程。 5. 按企业有关文明生产规定，做到工作地整洁，按企业有关文明生产规定，做到工作地整洁， 工件、工具摆放整齐。工件、工具摆放整齐。任务描述任务描述知识链接知识链接1典型复杂零件数控铣削基础知识典型复杂零件数控铣削基础知识2典型复杂零件数控

6、铣削常用编程指典型复杂零件数控铣削常用编程指令（极坐标、宏指令等）令（极坐标、宏指令等）3此任务涉及的数控加工工艺此任务涉及的数控加工工艺立式加工中心底座横向工作台（Y）纵向工作台（X）操作面板纸带读入装置数控柜刀库主轴箱换刀机械手换刀机械手纸带读入装置数控柜刀库主轴箱底座操作面板纵向工作台(X)横向工作台(Y)【知识链接知识链接】1-1 常用设备常用设备加工中心加工中心1、立式加工中心、立式加工中心卧式加工中心刀库主轴底座光电读带机操作面板横向工作台（Z）纵向工作台（X）1234567910刀库主轴纵向工作台(X)横向工作台(Z)底座光电读带机操作面板【知识链接知识链接】1-1 常用设备常用

7、设备加工中心加工中心2、卧式加工中心、卧式加工中心 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，又称为自动换刀数控机床或多工序数控机床。其特点是数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣削等多种工序的加工，工序高度集中。这种机床一般具有刀库和自动换刀装置，有的还具有分度工作台或双工作台。适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板和模具等复杂型面的零件。【知识链接知识链接】1-1 常用设备常用设备加工中心加工中心3、加工中心定义、加工中心定义 、按功能特征分 (1) 镗铣加工中心：有一般立式、卧式镗铣加工中心和龙门式加工中心等种类。以镗铣为主，适用于加

8、工箱体、壳体以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工。适用于多品种小批量的生产方式。 (2) 钻削加工中心：它以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主。适用于中小零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及连续轮廓铣削等多工序加工。(3) 复合加工中心：它主要指五轴复合加工，可自动回转主轴头，进行立卧加工。在主轴自动回转后，在水平和垂直面实现刀具自动交换。 【知识链接知识链接】1-1 常用设备常用设备加工中心加工中心4、加工中心分类、加工中心分类5轴车铣中心轴车铣中心、按所用自动换刀装置分类、按所用自动换刀装置分类 (1) 转塔头加工中心转塔头加工中心有立式和卧式两种。主轴数一般为612个，换刀时间短、

9、数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。 (2) 刀库+主轴换刀加工中心这种加工中心特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。如上图所示的卧式加工中心便属此类。 【知识链接知识链接】1-1 常用设备常用设备加工中心加工中心4、加工中心分类、加工中心分类(3) 刀库+机械手+主轴换刀加工中心这种加工中心结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换刀时间短。并且选刀时间与切削加工时间重合，因此得到广泛应用。立式加工中心多用此类机械手式换刀装置。 (4) 刀库+机械手+双主轴转塔头加工中心这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通过机

10、械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短【知识链接知识链接】1-1 常用设备常用设备加工中心加工中心5、加工中心分类、加工中心分类 自动换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。 、自动换刀装置的形式回转刀架如：车削中心回转刀架如：车削中心带刀库的自动换刀装置：镗铣类加工中心带刀库的自动换刀装置：镗铣类加工中心 带刀库的自动换刀装置是镗铣加工中心上应用最广的换刀装置，主要有机械手换刀机械手换刀和刀库换刀刀库换刀两种方式。【知识链接知识链接】1-1 常用设备常用设备加工中心

11、加工中心6、加工中心自动换刀装置、加工中心自动换刀装置 、刀库形式、刀库形式 刀库的形式很多，结构各异。加工中心常用的刀库有鼓轮式刀库和链式刀库两种。 鼓轮式刀库鼓轮式刀库链式刀库链式刀库图片1图片2图片1图片21-1 常用设备常用设备加工中心加工中心6、加工中心自动换刀装置、加工中心自动换刀装置（b）（c）（a）（d）(c)(d)（b）（c）（a）（d）(b)(a)图 鼓轮式（也称盘式）刀库(a) 径向取刀形式；(b) 轴向取刀形式；(c) 径向布置形式；(d) 角度布置形式返回圆盘式刀库圆盘式刀库返回链条链轮刀座导轨张紧板导轨刀座链条链轮张紧板图 链式刀库返回链式刀库链式刀库返回、选刀方式

12、、选刀方式顺序选刀方式顺序选刀方式任意选刀方式任意选刀方式 顺序选刀方式顺序选刀方式是将加工所需要的刀具，按照预先确定的加工顺序依次安装在刀座中；换刀时，刀库按顺序转位。这种方式的控制及刀库运动简单，但刀库中刀具排列的顺序不能错。1-1 常用设备常用设备加工中心加工中心6、加工中心自动换刀装置、加工中心自动换刀装置 任意选刀方式任意选刀方式是对刀具或刀座进行编码，并根据编码选刀。它可分为刀具编码和刀座编码两种方式。 刀具编码方式是利用安装在刀柄上的编码元件(如编码环、编码螺钉等)预先对刀具编码后，再将刀具放在刀座中；换刀时，通过编码识别装置根据刀具编码选刀。 采用这种方式编码的刀具可以放在刀库

13、的任意刀座中；刀库中的刀具不仅可在不同的工序中多次重复使用，而且换下来的刀具也不必放回原来的刀座中。刀具制造麻烦！刀具编码刀具编码刀具编码刀具编码 刀座编码方式是预先对刀库中的刀座(用编码钥匙等方法)进行编码，并将与刀座编码相对应的刀具放入指定的刀座中；换刀时，根据刀座编码选刀，使用过的刀具也必须放回原来的刀座中。多采用此种！目前应用最多的是计算机记忆跟踪式计算机记忆跟踪式选刀。这种方式的特点是，刀具号和存刀位置或刀座号对应地记忆在计算机的存储器或可编程控制器内。 不论刀具存放在哪个地址，都始终记忆着它的踪迹。在刀库上装有位置检测装置。这样刀具可以任意取出，任意送回。刀具本身不必设置编码元件，

14、结构大为简化，控制也十分简单，计算机控制的机床几乎全都用这种选刀方式。在刀库上设有机械原点，每次选刀运动正反向都不会超过180的范围。 当选刀动作完成后，即处于等待状态，一旦执行到自动换刀的指令，即开始换刀动作。刀座编码刀座编码刀座编码刀座编码返回数控铣床：所要换的刀具是加工暂停时临时手工换上数控铣床：所要换的刀具是加工暂停时临时手工换上加工中心：自动换刀装置（加工中心：自动换刀装置（ATC）自动换刀）自动换刀手动换刀录像自动换刀录像1-1 常用设备常用设备加工中心加工中心7、数控铣床与加工中心比较、数控铣床与加工中心比较由于数控铣床和加工中心上用的刀具系统是系列化、标准化的，每把刀装在主轴上

15、时，刀具的中心线和主轴的轴心线应是重合的，故所用的刀具在XY平面上没有刀具长度误差，加工时就只测量Z向刀具长度误差（即刀补）以刀具的圆心（垂直于刀具中心线剖，是圆）即刀心刀心作为编程点 轴心线与底面的交点交点即为编程点【知识链接知识链接】1-2 数控铣削刀具的编程点（即刀位点）数控铣削刀具的编程点（即刀位点）刀位点即编程点仍然分为：机床坐标系参考坐标系：“机床回零机床回零”操作工件坐标系：“对刀对刀”测工件原点【知识链接知识链接】1-3 数控铣削加工的坐标系数控铣削加工的坐标系1、坐标系的分类、坐标系的分类ZYWXXX5454Y机机YG543040AXY59593030G59B45152035

16、G523535CDXY机床原点M工件原点M机床原点yxzzx112122yZYXW工件原点X2Y2Z2Y1Z1X1M机床原点M机床原点3535Y机DX机C20Y35 XX594530G59X5430A40G54Y54Y593015BG52参考坐标系与工件坐标系参考坐标系与工件坐标系2、机床、工件坐标系的关系、机床、工件坐标系的关系【知识链接知识链接】1-3 数控铣削加工的坐标系数控铣削加工的坐标系 、工件原点建立位置一般在工件上一般在工件上/下表面的角点或几何中心下表面的角点或几何中心 、工件原点测量方式（ 1）以毛坯孔或外形的对称中心为原点 以定心锥轴找小孔中心以定心锥轴找小孔中心根据孔径大

17、小选用相应的定心锥轴定心锥轴先侧先侧XY方向上方向上3、工件坐标系的测量、工件坐标系的测量【知识链接知识链接】1-3 数控铣削加工的坐标系数控铣削加工的坐标系 用百分表找孔中心用百分表找孔中心用磁性表座将百分表粘在机床主轴端面上，手动或低速旋转主轴表头工件主轴百分表磁性表座3、工件坐标系的测量、工件坐标系的测量1-3 数控铣削加工的坐标系数控铣削加工的坐标系 用用寻边器寻边器找毛坯对称中心找毛坯对称中心。将电子寻边器和普通刀具一样装夹在主轴上，当触头与金属工件接触时，即通过床身形成回路电流，寻边器上的指示灯就被点亮，逐步降低步进增量，使触头与工件表面处于极限接触(进一步即点亮，退一步则熄灭)，

18、即认为定位到工件表面的位置处。 X1X2Y2Y12Y Y212X X21X1X2Y2Y12Y Y212X X21规则图形寻边器3、工件坐标系的测量、工件坐标系的测量1-3 数控铣削加工的坐标系数控铣削加工的坐标系（2） 以毛坯相互垂直的基准边线的交点为对刀位置点以毛坯相互垂直的基准边线的交点为对刀位置点工件原点WXYYWXMXWYZ机床原点MXXa机床原点MyybabXbbya+D/2yZZabXa+D/2XXbW工件原点YXaXWYYbYaZ机床原点M机床原点M工件原点WXYYWXMXWYZ机床原点MXXa机床原点MyybabXbbya+D/2yZZabXa+D/2工件原点WXYYWXMXW

19、YZ机床原点MXXa机床原点MyybabXbbya+D/2yZZabXa+D/2ZaMZbYbXWYYaXa2D2DXb3、工件坐标系的测量、工件坐标系的测量【知识链接知识链接】1-3 数控铣削加工的坐标系数控铣削加工的坐标系光电式光电式机械式机械式光电式寻边器机械式寻边器返回光电式对刀光电式对刀返回机械式对刀示意图机械式对刀示意图返回 、工件原点测量方式侧侧Z方向上方向上Z向设定器进行精确对刀向设定器进行精确对刀G92Z100.0Z=0指示灯坯件坯件指示灯G92Z100Z0Z向设定器3、工件坐标系的测量、工件坐标系的测量【知识链接知识链接】1-3 数控铣削加工的坐标系数控铣削加工的坐标系光电

20、式光电式Z向设定器向设定器指针式指针式Z向设定器向设定器整个对刀过程录像现在很多数控机床的数控系统自身都提供自动进行刀具半径补偿的功能，只需要直接按零件图纸上的轮廓轨迹进行编程，数控系统根据程序自动控制刀具的刀心（编程点）相对工件轮廓偏移一定距离。这样无论刀具半径大小如何变换，无论刀位点定在何处，加工时都只需要使用同一个程序或稍作修改，只需按照实际刀具使用情况将当前刀具半径半径补偿值补偿值输入到刀具补偿数据表中即可。宇航仿真软件说明补偿表【知识链接知识链接】2 数控铣削常用编程指令数控铣削常用编程指令2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G421、说明、说

21、明刀具半径补偿功能的定义：数控系统控制刀具相对工件轮廓自刀具半径补偿功能的定义：数控系统控制刀具相对工件轮廓自动偏离动偏离一定距离一定距离的这种功能即为刀具半径补偿功能的这种功能即为刀具半径补偿功能 粗加工偏移距离：粗加工偏移距离：r+a 精加工偏移距离：精加工偏移距离：r粗加工粗加工返回利用这种机床自动刀补的方法，可大大简化计算及编程工作，并且还可以利用同一个程序、同一把刀具，通过设置不同大小的刀具补偿半通过设置不同大小的刀具补偿半径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的径值而逐步减少切削余量的方法来达到粗、精加工的目的。BCDA算出点A、B、C、D的坐标，按这些点编程。按轮廓AB

22、CD编程再加上刀补引入和刀补取消的指令刀补取消刀补引入机床自动刀补ABCD人工预刀补编程G41刀心轨迹编程轨迹编程轨迹刀心轨迹G42(c)精加工余量R精铣刀具及刀补半径d粗铣实用刀具半径R粗加工刀心轨迹精加工刀心轨迹d粗加工刀补半径RrRd(b)(a) 刀具半径补偿指令共有G41、G42、G40三个。其使用程序格式为： G90(G91)G17 G00(G01)G41(G42)X Y D G90(G91)G18 G00(G01)G41(G42)X Z D G90(G91)G19 G00(G01)G41(G42)Y Z D 采用刀具半径补偿2 数控铣削常用编程指令数控铣削常用编程指令【知识链接知识

23、链接】2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G422、半径补偿指令、半径补偿指令 G90(G91)G17 G00(G01)G40 X Y 在进行刀径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀径补偿是在哪个平面上进行。平面选择的切换必须在补偿取消的方式下进行，否则将产生报警。 G90(G91)G18 G00(G01)G40 X Z G90(G91)G19 G00(G01)G40 Y Z 取消刀具半径补偿【知识链接知识链接】2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G422、半径补偿指令、半径补偿指令左半径补偿和右半径补偿 ：

24、判断：沿刀具运动的方向看，刀心在工件轮廓的左边，则称为左半径补偿：G41 沿刀具运动的方向看，刀心在工件轮廓的右边，则称为右半径补偿：G42【知识链接知识链接】2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G423、左、右半径补偿的判断、左、右半径补偿的判断BCDA算出点A、B、C、D的坐标，按这些点编程。按轮廓ABCD编程再加上刀补引入和刀补取消的指令刀补取消刀补引入机床自动刀补ABCD人工预刀补编程G41刀心轨迹编程轨迹编程轨迹刀心轨迹G42(c)精加工余量R精铣刀具及刀补半径d粗铣实用刀具半径R粗加工刀心轨迹精加工刀心轨迹d粗加工刀补半径RrRd(b)(a)

25、 、G41/G42/G40只能与只能与G00/G01指令联用指令联用刀径补偿指令程序就是在原G00或G01线性移动指令的格式上，加上了G41(G42、G40).D.的指令代码。不能不能用于G02、G03的圆弧段中。 、 D为刀具半径补偿寄存器的地址字，在补偿寄存器中存有刀具半径补偿值。刀径补偿有D00D99共100个地址号可用。其中，D00已为系统留作取消刀取消刀径补偿专用径补偿专用。补偿值可通过控制面板手动输入。 、当将刀具半径补偿值设为负值时，G41和G42的执行效果将互换。 、刀径补偿在整个程序中的应用共分刀补引入(初次加载)，刀补进行中和刀补取消三个过程。刀补引入是一个从无到有的渐变过

26、程，从线性轨迹段的起点处开始，刀具中心渐渐往预定的方向偏移，到达该线性轨迹段的终点处时，刀具中心沿下一段线段的法向方向偏移。2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G424、半径补偿指令的说明、半径补偿指令的说明刀补解除(取消)则是一个从有到无的渐变渐变过程在刀补进行过程中，刀具中心的轨迹基本上就是编程轮廓轨迹的平行平行线线，平行间距等于刀具补偿值。、由于刀径补偿指令都是模态指令，因此对补偿进行中的程序段而言，如果刀补形式没有什么变化的话，可不需再书写刀补指令。2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G424、半径补偿指令

27、的说明、半径补偿指令的说明刀心轨迹刀补进行中编程轨迹刀补矢量法向刀补矢量刀补引入刀补取消102050Y102050X 、当两段线间呈尖角过渡时，数控系统自行处理。或圆弧过渡，或交线过渡。 、 G41/G42/G40只能用于某个平面某个平面上（即：XY平面，YZ平面，XZ平面）。若在XY平面上采用刀补，就不能用G40在Z向取消刀补。2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G424、半径补偿指令的说明、半径补偿指令的说明 G41G01X40Y60F100D01； G41G01X40Y60F100D01； G04X10；暂停；暂停10秒秒 G01X40Y100；

28、S1000M03； X-40； M08；从上面的程序可以看出，左边的程序G41之后三句程序没有刀具在XY平面上产生移动的程序指令，那么必然造成系统无法判断补偿的方向，G41无法正确进行刀具半径补偿；右边的程序有刀具在XY平面上移动的动作程序：G01X40Y100 、 G41/G42须与G40成双成对出现。 、刀具半径补偿值须小于小于轮廓最小半径或槽的宽度一半（通 过AutoCAD的偏离功能来解释）。 、G41/G42此句程序之后三句程序必须有平面上的移动动作。2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G424、半径补偿指令的说明、半径补偿指令的说明采用刀具半径

29、补偿功能编程示例采用刀具半径补偿功能编程示例 ： 假设毛胚为假设毛胚为120X120120X120，工件尺寸为，工件尺寸为100X100100X100，刀具，刀具2020，下刀深度，下刀深度5mm5mm，精加工，精加工余量为余量为0.5mm0.5mm【知识链接知识链接】2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G425、半径补偿指令编程示例、半径补偿指令编程示例O1000O1000； G54G98G54G98 ；M06T01M06T01；粗加工刀；粗加工刀S2000M03S2000M03； G43G43Z50Z50H01H01； G00X-100Y-100G0

30、0X-100Y-100； G00Z-10G00Z-10； G41G41G01X-50Y-50F200G01X-50Y-50F200D01D01；加上刀补，加上刀补，切入工件（蓝色线）（切入工件（蓝色线）（D01=10.5D01=10.5）X-50Y50X-50Y50； 点点B B X50Y50X50Y50； 点点C C X50Y-50X50Y-50； 点点D D X-50Y-50X-50Y-50； 点点A A 【知识链接知识链接】2-1 常用编程指令常用编程指令半径补偿指令：半径补偿指令：G40/G41/G425、半径补偿指令编程示例、半径补偿指令编程示例G40G40G00X-100Y-100

31、G00X-100Y-100；退刀至点；退刀至点M M， 并取消刀具半径补偿功能并取消刀具半径补偿功能 G00Z100G00Z100； 提刀提刀M06T02M06T02； 换成精加工刀换成精加工刀 S3000M03；G43Z50H02；对精加工刀进行长度补偿；对精加工刀进行长度补偿 G00X-100Y-100； G00Z-10； G41G01X-50Y-50F100D02；点；点A， （D0210） X-50Y50； 点点BX50Y50； 点点C X50Y-50； 点点D X-50Y-50； 点点A G40G00X-100Y-100； G00Z100； M30； G16 G16 极坐标系生效极坐

32、标系生效G15 G15 极坐标系取消极坐标系取消例如：例如：G16G16； G01 X36.Y30.G01 X36.Y30.； G02/G03 X_Y_R_G02/G03 X_Y_R_； G15G15；（1 1）极坐标半径：当使用）极坐标半径：当使用G17G17、G18G18、G19G19选择好加工平选择好加工平 面后，用所选的平面的第一轴地址来指定，该值面后，用所选的平面的第一轴地址来指定，该值 用正值表示。用正值表示。（2 2）极坐标角度：用选择平面的第二坐标地址来指定极）极坐标角度：用选择平面的第二坐标地址来指定极 坐标角度，极坐标的零度方向为第一坐标轴的正坐标角度，极坐标的零度方向为第

33、一坐标轴的正 向，逆时针为正。向，逆时针为正。2-2极坐标编程极坐标编程O0001；T1；G90G54GOX0Y0S1500M03；G43Z100.H1；Z10.M8；X40.Y-60.；G01Z-5.F150；G41Y-43.3D01；G16；G01X50.Y240.； Y180.；Y120.；Y60.；Y0；Y-60.；G15；G40X40.Y60.；G0Z100.；M30； 图纸尺寸以半径与角度形式标注的零件以及圆周分图纸尺寸以半径与角度形式标注的零件以及圆周分布的孔类零件采用极坐标编程比较合适。布的孔类零件采用极坐标编程比较合适。（1 1）极坐标加工正多边形）极坐标加工正多边形, ,铣

34、削深度铣削深度5mm5mm（2 2）极坐标加工孔，深度）极坐标加工孔，深度20mm20mmO0002；T3；G90G54GOX0Y0S800M03；G43Z100.H3；M8；G16；G83X50.Y30.Z-20.R5.Q1.F100； G91Y90.；Y90.；Y90.；G15G80；G0Z100.；M30；2-3宏程序指令宏程序指令 宏程序的定义：宏程序的定义：由用户编写的专用程序，它类似于子程序，可用规定的指令作为代号，以便调用。宏程序的代号称为宏指令。 宏程序的特点：宏程序的特点：宏程序可使用变量，可用变量执行相应操作；实际变量值可由宏程序指令赋给变量。 如何使加工中心这种高效自动化

35、机床更好地发挥效益，其关键之一，就是开发和提高数控系统的使用性能。 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 2-3宏程序指令宏程序指令 xYZ3515工件原点华 中 数 控华 中 数 控七、宏程序：倒圆角七、宏程序：倒圆角如图所示，对于正五边顶边倒圆角R5，为防止进刀点铣五边形时造成尖点过切，一般建议不采用加刀补方式，而直接使用轨迹编程。使用宏程序时，考虑到变量太多，容易混淆，建议采用角度倒法，以减少变量。角度倒

36、法如图：一、倒圆分析270180 900XZ外轮廓倒圆一般从0铣到90,内腔倒圆一般从180铣到90。R5华 中 数 控七、宏程序：倒圆角七、宏程序：倒圆角二、倒圆宏程序（以上图为例）O1010N1; G17G16G90 G49 Z200M6T3(8立铣刀） G1 X#3 Y18 F500 M30G0G90G54X60Y60Z200 Y306 G43H3Z50 Y234M13S1600Z10 Y162G1Z-5F500 Y90#1=0 Y18N20 #1=#1+1 G15#2=5xSIN#1 IF#1LE90GOTO20#3=40-5+5xCOS#1+4 G1 Z5 F2000G1Z#2-5

37、F800 G0 X60Y60华 中 数 控八、螺旋线编程八、螺旋线编程 如图：为阿基米德螺旋线，方程式为：x=(k+b) cos ，y =(k+b) sin 。其中由螺旋线起点与终点坐标代入方程式中可以算出方程式中的k与b的值，如图代入（8，8）与（35，35）到方程式中得出，k=0.061,b=8.586。其中要注意的是A点旋转角度为45，而B点旋转角度应该带入（720-45）。则该螺旋线方程式为：x=(0.061 +8.586) cos ,Y =(0.061 +8.586) sin 。一、数字计算对于上图，若已知槽宽为6mm，Z向下刀深度为3mm，所编宏程序为：二、螺旋线宏程序（以上图为例

38、）华 中 数 控 O0030 #1=45 G0G49Z200N1 WHILE#1LE675DO2 M30M6T5(6) #2=0.061#1+8.586COS#1G0G90G54X8Y8Z200 #3=0.061#1+8.586SIN#1G43H5Z50 #1=#1+1S1600M13Z10 G1X#2Y#3F800G1Z0.2F800 END2#100=0 #100=#100-1WHILE#100GT-3DO1 END1G1X10.7Y8F800 G1Z10F2000G03X10.7Y8I-2.7Z#100F200 X8Y8八、螺旋线编程八、螺旋线编程 华 中 数 控 为何要进行螺旋下刀？由

39、于我们常用的端铣刀或立铣刀不同于钻头、中心钻等，其垂直下刀时很容易造成端部磨损，从而造成刀具耐用度大大降低。因而使用端铣刀或立铣刀铣内腔时尽量不采用垂直下刀方式，而采用螺旋线下刀或倾斜线下刀方式。螺旋下刀时需要注意以下几点：1、螺旋下刀半径一般为刀具半径的50%-90%，这样可以不让下刀中心处留量，减少清根步骤。2、注意下刀处是否造成过切，需要考虑刀具进刀位置及刀具半径。3、螺旋下刀深度根据工件材料、刀具性能、机床刚性决定。九、螺旋下刀九、螺旋下刀华 中 数 控 螺旋下刀程序举例如下：O0001 G1 X3.6Y0 F800 ；3.6为刀具半径的90%N1; G03 X3.6Y0 I-3.6

40、Z#1 F200 ； 螺旋下刀M6T1(8) .G0G90G54X0Y0Z200 .G43H1Z50 S1600M13Z10 END1G1Z0F500 G0G49Z200#1=0 M30WHILE#1GT-4DO1#1=#1-1九、螺旋下刀举例九、螺旋下刀举例 面铣刀如下图所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金。 硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高，加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，应用较广泛。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体焊接式、机夹-焊接式和可转位式三种。目前主要为可

41、转位式面铣刀。 面铣刀主要用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓多坐标加工，主偏角Kr=90的面铣刀还可以加工小台阶，如下图所示。粗齿铣刀用于粗加工；细齿铣刀用于平稳条件的铣削加工；密齿铣刀用于薄壁铸铁件的加工。【知识链接知识链接】3 此任务涉及的数控加工工艺此任务涉及的数控加工工艺3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具面铣刀面铣刀面铣刀面铣刀铣平面、台阶面铣平面、台阶面 立铣刀也可称为圆柱铣刀，是数控铣加工中最常用的一种铣刀，如图所示，广泛用于加工平面类零件。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刀为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提

42、高加工精度。立铣刀按端部切削刃的不同可分为过中心刃过中心刃和不过中心刃不过中心刃两种，过中心刃立铣刀可直接轴向进刀，不过中心刃立铣刀由于端面中心处无切削刃，所以它不能作轴向进刀，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。 直径较小的立铣刀一般制成带柄的形式。 2 20 mm的立铣刀为直柄； 6 63 mm的立铣刀为莫氏锥柄； 25 80 mm的立铣刀为724锥柄，直径大于 40 160 mm的立铣刀可做成套式结构。【知识链接知识链接】3 此任务涉及的数控加工工艺此任务涉及的数控加工工艺3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具立铣刀立铣刀立铣刀立铣刀高速钢立铣刀高速钢立铣刀硬质合金立铣刀硬质合金立铣刀 模

43、具铣刀由立铣刀发展而成，它是加工金属模具型面的铣刀的通称。可分为： 1） 圆锥形立铣刀（圆锥半角3、5、7、10） 2）圆柱形球头立铣刀 3）圆锥形球头立铣刀高速钢模具铣刀和硬质合金模具铣刀，如图5-49和图5-50所示。高速钢模具铣刀高速钢模具铣刀3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具立铣刀立铣刀硬质合金模具铣刀硬质合金模具铣刀（b）圆柱形球头立铣刀）圆柱形球头立铣刀（a）圆锥形立铣刀）圆锥形立铣刀（c）圆锥形球头立铣刀）圆锥形球头立铣刀 键槽铣刀键槽铣刀 键槽铣刀如图所示，它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。利用键槽铣刀加工时，先轴向进给达到槽深，然后沿键

44、槽方向铣出键槽全长。按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d222 mm，锥柄键槽铣刀直径d1450 mm。3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具键槽铣刀键槽铣刀球头铣刀球头铣刀球头铣刀加工空间曲面零件常用的走刀方式如图所示球头铣刀加工空间曲面零件常用的走刀方式如图所示 球头铣刀适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工。如图所示。3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具球头铣刀球头铣刀3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具鼓形鼓形 铣刀铣刀 图示是一种典型的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。加工时控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位，可以在工件上切出从负到正的不

45、同斜角。R越小，鼓形铣刀所能加工的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀具的缺点是刃磨困难，切削条件差， 而且不适于加工有底的轮廓表面。鼓形铣刀主要用于对变斜角类零件的变斜角面进行近似加工。 成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状(如角度面、凹槽面等)，也适用于特形孔或台，图示的是几种常用的成型铣刀。3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具成形铣刀成形铣刀3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具锯片铣刀锯片铣刀 锯片铣刀可分为中小型规格的锯片铣刀和大规格锯片铣刀（GB613085），数控铣和加工中心主要用中小型规格的锯片铣刀。锯片铣刀主要用于大多数材料的切

46、槽、切断、内外槽铣削、组合铣削、缺口实验的槽加工、齿轮毛坯粗齿加工等。如图所示。铰刀钻头丝锥钻削刀具3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具钻削刀具钻削刀具粗镗刀精镗刀镗削刀具【知识链接知识链接】3-1 常用铣削刀具常用铣削刀具镗削刀具镗削刀具 当数控铣削零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足其要求，而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量。为保证加工质量和合理地使用设备，零件的加工过程通常按工序性质不同，分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段： 1粗加工阶段主要任务是切除各表面上的大部分余量，其目的是提高生产率。 2半精加工阶段其任务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余

47、量，为主要表面的精加工（精铣或精磨）做好准备，并完成一些次要表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等。 3精加工阶段保证各主要表面达到图纸规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，其主要目标是如何保证加工质量。 4 光整加工阶段任务是对零件上精度和表面粗糙度要求很高的表面，需要进行光整加工。其目的是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。 加工阶段的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精度要求和工件的刚性来决定。一般说来，工件精度要求越高、刚性越差，划分阶段应越细；当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分阶段。【知识链接知识链接】3 此任务涉及的数加工工艺此任务涉及的数加工工艺3-2 数控铣削加工阶段

48、的划分数控铣削加工阶段的划分 数控铣削的加工对象根据机床的不同也是不一样的。立式数控铣床一般适用于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体曲面零件、以及模具的内、外型腔等。卧式数控铣床适用于加工箱体、泵体、壳体等零件。 在数控铣床上加工零件，工序比较集中，一般只需一次装夹即可完成全部工序的加工。为了提高数控铣床的使用寿命，保持数控铣床的精度，降低零件的加工成本，通常是把零件的粗加工，特别是零件的基准面、定位面在普通机床上加工。单件小批生产时，通常采用工序集中原则；成批生产时，可按工序集中原则划分，也可按工序分散原则划分，应视具体情况而定。对于结构尺寸和重量都很大的重型零件，应采用工序集中原则，

49、以减少装夹次数和运输量。对于刚性差、精度高的零件，应按工序分散原则划分工序。 3-3 数控铣削加工工序数控铣削加工工序、刀具集中分序法 这种方法就是按所用刀具来划分工序，用同一把刀具加工完成所有可以加工的部位，然后再换刀。这种方法可减少不必要的定位误差。、粗、精加工分序法 根据零件的形状、尺寸精度等因素，按粗、精加工分开的原则，先粗加工，再半精加工，最后精加工。、加工部位分序法 即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形状简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度比较低的部位，再加工精度比较高的部位。、安装次数分序法 以一次安装完成的那一部分工艺过程作为一道工序。这种划分方法适用于工件的加

50、工内容不多，加工完成后就能达到待检状态。3-3 数控铣削加工工序数控铣削加工工序1、划分方法、划分方法 数控铣削加工顺序安排得合理与否，将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。应根据零件的结构和毛坯状况，结合定位及夹紧的需要综合考虑，重点应保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循下列原则：1基面先行原则 用作精基准的表面，要首先加工出来。因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。2先粗后精原则 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工，逐步提高加工表面的加工精度，减小加工表面粗糙度。3先主后次原则 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固

51、用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。4先面后孔原则 对于箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。5先内后外原则 即先进行内型腔加工，后进行外形加工。3-3 数控铣削加工工序数控铣削加工工序2、工序安排原则、工序安排原则顺 铣逆 铣切削点的切削速度方向与工件的运动方向相同同切削点的切削速度方向与工件的运动方向相反反3-4 数控铣削方式顺铣与逆铣数控铣削方式顺铣与逆铣1、概念、概念逆铣与顺铣逆铣与顺铣3-4 数控铣削方式顺铣与逆铣数控铣削方式顺铣与逆铣 顺铣时（见上图b），刀具从待加工表面切入，切削厚度从最大逐渐减小为零，切入时冲击力较大； 刀齿无滑行、 挤

52、压现象，对刀具耐用度有利；其垂直方向的切削分力向下压向工作台，减小了工件上下的振动，对提高铣刀加工表面质量和工件的夹紧有利。但顺铣的水平切削分力与工件进给方向一致，当水平切削分力大于工作台摩擦力（例如遇到加工表面有硬皮或硬质点）时，使工作台带动丝杠向左窜动，丝杠与螺母传动副右侧面出现间隙（见上图d），硬点过后丝杠螺母副的间隙恢复正常（左侧间隙），这种现象对加工极为不利， 会引起“啃刀”或“打刀”， 甚至损坏夹具或机床。3-4 数控铣削方式顺铣与逆铣数控铣削方式顺铣与逆铣2、顺铣、逆铣的特点、顺铣、逆铣的特点顺铣的特点 逆铣时（见上图a），刀具从已加工表面切入，切削厚度从零逐渐增大；刀齿在已加工

53、表面上滑行、挤压，使这段表面产生严重的冷硬层，下一个刀齿切入时， 又在冷硬层表面滑行、挤压，不仅使刀齿容易磨损，而且使工件的表面粗糙度增大。同时，刀齿垂直方向的切削分力向上，不仅会使工作台与导轨间形成间隙，引起振动，而且有把工件从工作台上挑起的倾向，因此需较大的夹紧力。但逆铣时刀齿从已加工表面切入，不会造成从毛坯面切入而打刀；加之其水平切削分力与工件进给方向相反，使铣床工作台纵向进给的丝杠与螺母传动面始终是右侧面抵紧（见上图c），不会受丝杠螺母副间隙的影响，铣削较平稳。3-4 数控铣削方式顺铣与逆铣数控铣削方式顺铣与逆铣2、顺铣、逆铣的特点、顺铣、逆铣的特点逆铣的特点 上述逆铣与顺铣是对铣刀中

54、心线与铣削平面空间平行而言，如卧式数控铣床铣削工件上平面； 对铣刀中心线与铣削平面垂直的平面铣削，则铣刀在铣削过程中逆铣与顺铣同时存在，如图所示。它可分为端面对称铣削（如图：顺铣区和逆铣区等）和端面不对称铣削。其中端面不对称铣削又分为不对称顺铣（顺铣区大于逆铣区）和不对称逆铣（逆铣区大于顺铣区）。不对称逆铣对刀具损坏影响最大。 【知识链接知识链接】3-4 数控铣削方式顺铣与逆铣数控铣削方式顺铣与逆铣3、端面铣削的特点、端面铣削的特点 当工件表面有硬皮、机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣。因逆铣时，刀齿从已加工表面切入的，不会崩刃，机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行，因此粗铣时尽量采用逆铣。当

55、工件表面无硬皮、机床进给机构无间隙时，应选用顺铣。因为顺铣加工后，零件表面质量好，刀齿磨损小，因此精铣时，应尽量采用顺铣。一般精铣采用顺铣。 在机床主轴正向旋转，刀具为右旋铣刀时，顺铣正好符合左刀补（即G41），逆铣正好符合右刀补（即G42）。所以，一般情况下，精铣用G41建立刀具半径补偿，粗铣用G42建立刀具半径补偿。4、逆铣、顺铣的选择、逆铣、顺铣的选择【知识链接知识链接】3-4 数控铣削方式顺铣与逆铣数控铣削方式顺铣与逆铣工件运动工件运动对应：对应：G41对应：对应：G42【知识链接知识链接】3-4 数控铣削方式顺铣与逆铣数控铣削方式顺铣与逆铣 在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行

56、切削，由于主轴系统和刀具的刚度变化，当沿垂直工件轮廓垂直工件轮廓（即法向）切入工件时，会在切入处产生刀痕，所以应尽量避免沿法向切入工件。当铣削工件轮廓时，也尽量遵循与工件轮廓相切而切相切而切入入/ /切出工件切出工件的方法。当实在无法沿零件轮廓的切向切入、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。 【知识链接知识链接】3-5 轮廓切入轮廓切入/切出路线切出路线直线相切切入直线相切切入/切出切出圆弧相切切入圆弧相切切入/切出切出直线圆弧相切切入直线圆弧相切切入/切出切出【知识链接知识链接】3-5 轮廓切入轮廓切入/切

57、出路线切出路线（a）虎钳）虎钳 （b）平口台虎钳）平口台虎钳通用夹具通用夹具 通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具，如虎钳、平口台虎钳、铣削用自定心三爪卡盘、铣削用四爪卡盘、分度盘、数控回转工作台和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。 如图所示。【知识链接知识链接】3-6 通用夹具通用夹具（c）铣削用自定心三爪卡盘）铣削用自定心三爪卡盘 （f）数控回转工作台）数控回转工作台（e）分度盘）分度盘（d）铣削用四爪卡盘）铣削用四爪卡盘通用夹具通用夹具 螺栓压板组合夹具是指以螺栓和压板为主，辅以垫块和支承板、弯板等压紧工件，一般以数控铣床工作台面或在工作台面垫

58、上等高块作为主要定位面，可随意组合的夹具，一般用于单件小批生产或尺寸较大、形状特殊的零件装夹加工，如图所示。用螺栓压板组合夹具装夹工件时，一般采用直接找正或划线找正装夹工件。3-6 通用夹具通用夹具螺栓压板组合夹具螺栓压板组合夹具DVSC1000ZfSF3-7 切削用量切削用量制定计划制定计划1复杂典型零件加工的要求复杂典型零件加工的要求 2复杂典型零件的工艺分析复杂典型零件的工艺分析 复杂典型零件加工的要求复杂典型零件加工的要求1熟悉并掌握数控编程中坐标系与坐标原点、起始点的确定，以及程熟悉并掌握数控编程中坐标系与坐标原点、起始点的确定，以及程序编制的相关知识。从手工编程的角度出发，掌握和运

59、用加工运行轨序编制的相关知识。从手工编程的角度出发，掌握和运用加工运行轨迹、编程节点尺寸的数学计算以及宏程序编程的应用。迹、编程节点尺寸的数学计算以及宏程序编程的应用。2说明程序中使用的工件装夹，刀具类型，加工工艺和数控粗、精加说明程序中使用的工件装夹，刀具类型，加工工艺和数控粗、精加工的内容和先后顺序。工的内容和先后顺序。3画出数控加工走刀路线图，注意刀具切人和切出的方法。画出数控加工走刀路线图，注意刀具切人和切出的方法。4编制数控铣削加工程序。编制数控铣削加工程序。5掌握刀具、夹具的装夹与数控加工对刀等实际操作技能。掌握刀具、夹具的装夹与数控加工对刀等实际操作技能。1）工件经加工后，各尺寸

60、符合图样要求。）工件经加工后，各尺寸符合图样要求。2）工件经加工后，表面粗糙度符合图样要求。）工件经加工后，表面粗糙度符合图样要求。制定计划制定计划复杂典型零件的工艺分析复杂典型零件的工艺分析 1结构分析结构分析 工件毛坯已加工成形，总体特征为长方体。工件加工特征包括：工件毛坯已加工成形，总体特征为长方体。工件加工特征包括：1个圆柱体、个圆柱体、 1个正五边形台体、个正五边形台体、1个正五边形圆角腔、个正五边形圆角腔、4个个4孔、底面孔、底面螺旋槽、轮廓。螺旋槽、轮廓。 材料为材料为45#，808015mm钢块，加工性能较好。钢块，加工性能较好。2精度分析。精度分析。位置公差有位置公差有2处，