数控铣床程序编制

数控铣床程序编制5.1加工工艺基础通常数控铣床和加工中心在结构、工艺和编程等方面有许多相似之处。特别是全功能性数控铣床与加工中心相比，区别主要在于数控铣床没有自动刀具交换装置（ACT,AutomaticToosChanger）及刀具库，只能用手动方式换刀，而加工中心因具备ACT及刀具库，故可将使用的刀具预先安排存放于刀具库内，需要时再通过换刀指令,有ACT自动换刀。数控铣床与加工中心工艺特点铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。1、平面类零件平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。图5.1所示的三个零件均为平面类零件。其中，曲线轮廓面a垂直于水平面，可采用圆柱立铣刀加工。凸台侧面b与水平面成一定角度，这类加工面可以采用专用的角度成型铣刀来加工。对于斜面c，当工件尺寸不大时，可用斜板垫平后加工；当工件尺寸很大，斜面坡度又较小时，也常用行切加工法加工，这时会在加工面上留下进刀时的刀锋残留痕迹，要用钳修方法加以清除。a)轮廓面Ab)轮廓面Bc)轮廓面C图5.1平面类零件2、直纹曲面类零件直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。如图5.2所示零件的加工面就是一种直纹曲面，当直纹曲面从截面(1)至截面(2)变化时，其与水平面间的夹角从3°10'均匀变化为2°32'，从截面(2)到截面(3)时，又均匀变化为1°20'，最后到截面(4)，斜角均匀变化为0°。直纹曲面类零件的加工面不能展开为平面。当采用四坐标或五坐标数控铣床加工直纹曲面类零件时，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。这类零件也可在三坐标数控铣床上采用行切加工法实现近似加工。图5.2直纹曲面3、立体曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，若采用其它刀具加工，易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用以下两种加工方法。(1)行切加工法桂采用络三坐遥标数溉控铣续床进段行二行轴半杨坐标角控制刷加工接，即友行切棕加工寸法。才如图尖5.焰3所个示，磁球头栗铣刀很沿X痰Y平绿面的纪曲线党进行桂直线椅插补焰加工仇，当垒一段神曲线老加工晌完后沟，沿告X方洲向进云给Δ干X再沿加工聋相邻宜的另己一曲梯线，转如此勤依次计用平汽面曲田线来闭逼近疫整个睁曲面屯。相塔邻两搭曲线鹿间的愤距离处ΔX聚应根惰据表爷面粗导糙度档的要吩求及额球头煮铣刀语的半叼径选左取。叨球头灯铣刀宰的球洋半径片应尽接可能果选得坚大一猛些，楚以增动加刀珍具刚宿度，雕提高学散热究性，逆降低拔表面被粗糙培度值咐。加卧工凹假圆弧控时的浓铣刀甚球头肺半径煮必须秃小于姑被加抚工曲邀面的秒最小长曲率劝半径虑。界图虫5.罚3畜行向切加挥工法桥(2消)栋三坐匙标联层动加叔工么采用教三坐谈标数蓬控铣帖床三进轴烈联动撒加工苗，即区进行亿空间谁直线岩插补符。如杰半球船形，临可用慨行切少加工埋法加电工，晨也可消用三读坐标培联动养的方饮法加刷工。认这时纷，数羽控铣责床骑用舒X、沃Y、扇Z三锋坐标汪联动老的空春间直捎线插侵补，呜实现洗球面锡加工兆，如放图葱5.痛4独所示帽。炎图胡5.适4爸三枪坐标梢联动锣加工蠢5.该1.误2锡贡刀具哈及其暗工艺盾特点易数控格铣床斤上所且采用锄的刀顾具要姜根据棉被加同工零敞件的灯材料钞、几拒何形辣状、邻表面邀质量栋要求梯、热跟处理妇状态菜、切糊削性瓣能及然加工价余量功等，粪选择民刚性磨好、负耐用妨度高乎的刀栏具。起常见招刀具央见图傲5.间5券。图5.5常见刀具装（1眼）铣考刀类坟型选携择摘抗被加涨工零银件的帮几何损形状矿是怨选择戒刀具牙类型晌的主录要依政据.构1）弹加担工曲充面类亮零件萍时，甚为了由保证艘刀具喜切削约刃与岗加工市轮廓眨在切附削点膊相切极，而埋避免总刀刃搅与工联件轮呼廓发稳生干面涉，困一般袜采用系球头董刀，吩粗加特工用泻两刃棋铣刀号，半伶精加豆工和核精加寻工用不四刃急铣刀缝,如颠图昂5.饰6筋所示愉。图5.6加工曲面类铣刀全2）羞铣效较恐大平普面时伐，为绸了提辛高生佛产效赏率和察提高径加工防表面真粗糙切度，愈一般侦采用耻刀片升镶嵌强式盘赵形铣罢刀，陆如图稍5.歇7胶所示争。图5.7加工大平面铣刀书3）拿铣想小平抱面或鲜台阶续面时涂一般尖采用晃通用天铣刀兆，如虫图扑5.因8档所示抬。图5.8加工台阶面铣刀住4）召铣型键槽悄时，肌为了词保证喝槽的已尺寸都精度畏、一为般用肥两刃挽键槽驴铣刀吹，如皇图豪5.罩9道所示陪。图5.9加工槽类铣刀婚5）淘孔加乔工时册，可灰采用视钻头慢、镗槐刀等衣孔加领工类户刀具糕，如久图售5.苍10狱所示腹。钻头镗刀图5.10孔加工刀具府（2绝）铣区刀结达构选渣择押覆铣刀冈一般援由刀撕片、泽定位眉元件瓶、夹酿紧元挂件和尺刀体边组成美。选府用时样，主那要可疤根据嗽刀片伐排列哭方式华。刀创片排凯列方惜式可舅分为狂平装翅结构国和立刺装结桃构两挥大类菊。白1)验平装捏结构肚(刀帅片径袜向排铲列)图5.11平装结构铣刀炉平装井结构组铣刀皆（如桑图请5.灭11刻所示暴）的滴刀体近结构治工艺珠性好习，容猫易加除工，饰并可优采用理无孔当刀片鸡(刀刚片价拿格较舌低，等可重泊磨)涉。由镰于需袜要夹肥紧元予件，腐刀片销的一攻部分蚂被覆扩盖，咐容屑西空间牵较小其，且魂在切使削力梨方向边上的幸硬质庆合金铸截面检较小袜，故勺平装衰结构邀的铣先刀一争般用掀于轻辞型和吓中量雅型的眠铣削劣加工翻。算2)援立装谅结构方(刀础片切辱向排和列)犁图5.12立装结构铣刀佣立装笑结构冶铣刀百（如好图广5.誉12轮所示炉）的阻刀片申只用约一个团螺钉搂固定扩在刀赞槽上胸，结茅构简柏单，宋转位五方便夺。虽努然刀腔具零贯件较民少，换但刀载体的羞加工太难度盾较大愿，一改般需协用五苹坐标挪加工嫁中心跑进行专加工帽。由衡于刀鸟片采笑用切鸣削力嘴夹紧昼，夹馒紧力片随切谊削力逝的增欧大而咱增大罚，因板此可紧省去逐夹紧示元件字，增膏大了块容屑傲空间锣。由挪于刀乡片切扇向安忆装，祸在切业削力筛方向暑的硬眉质合默金截傅面较凳大，爱因而徐可进猜行大季切深之、大垂走刀杯量切备削，茧这种瓜铣刀乏适用兆于重赠型和心中量戒型的虫铣削吴加工柿。揉(3寒)铣淡刀角圆度的船选择奇馅铣刀繁的角歌度有返前角终、后托角、谁主偏饲角、浙副偏要角、饲刃倾锅角等率。为努满足烛不同啄的加末工需绞要，钟有多朵种角贩度组府合型斤式。陵各种厕角度邮中最榴主要投的是刮主偏鸦角和奇前角控(制石造厂蚂的产为品样岁本中圣对刀街具的面主偏饥角和膀前角担一般雕都有泰明确中说明轻)。柔图5抱.1馒3企主偏著角漆1)响主偏匙角K宋r齿僻主偏狡角为谁切削赤刃与饭切削锹平面吹的夹馒角，付如图招5.纯13元所示凶。铣纷刀的昆主偏酱角有秀90绑°、盟88萝°、宫75局°、墙70统°、袖60识°、射45防°等慨几种匆。戴a)径向前角图5.16前角a)径向前角b)轴向前角图5.14前角主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。90°主偏角，在铣削带凸肩的平面时选用，一般不用于单纯的脆平面符加工智。该脑类刀蜡具通偏用性率好(糠即可刺加工跪台阶睛面，哨又可盏加工净平面福)，词在单字件、刃小批生量加踏工中钞选用长。由蹲于该涛类刀蛋具的汉径向陡切削畅力等舍于切吼削力示，进娃给抗葛力大品，易笔振动势，因装而要探求机存床具工有较寨大功铲率和喇足够淹的刚锅性。逆在加贤工带宿凸肩欠的平跟面时躬，也慎可选创用8广8°亏主偏呆角的什铣刀席，较担之9认0°船主偏理角铣堂刀，夹其切俯削性继能有臣一定需改善刚。题争60筑°～嗽75估°主懂偏角钥，适判用于中平面汽铣削北的粗价加工岛。由见于径史向切昏削力授明显材减小缝(特郑别是塔60床°时士)，信其抗计振性伯有较璃大改妈善，甲切削葡平稳丛、轻唉快，饼在平太面加叨工中稿应优亡先选速用。炊75弊°主单偏角及铣刀担为通症用型奥刀具奴，适缴用范配围较誉广；均60刻°主裁偏角康铣刀奏主要齐用于片镗铣灰床、装加工狮中心宾上的腰粗铣腰和半补精铣尚加工锹。粮岛45体°主航偏角螺，此缺类铣央刀的与径向部切削滋力大撕幅度坦减小夹，约坡等于素轴向嗽切削蛛力，仔切削货载荷在分布刃在较俘长的裂切削沙刃上圈，具聪有很臭好的屑抗振泊性，耕适用歼于镗踏铣床病主轴欺悬伸团较长球的加辟工场周合。爆用该较类刀浇具加辈工平更面时把，刀耐片破寄损率叼低，某耐用问度高古；在胡加工过铸铁吼件时覆，工雪件边币缘不霉易产血生崩弓刃。避纤2)笋前角晶γ遣劝铣刀泥的前左角可志分解联为径惜向前覆角γ我f坊(颂图扫5.偶14穿a淋)带和轴脖向前豪角γ装p沈(级图赴5.迟14知b唯)霸，径蜡向前姓角γ煌f阅主要抓影响壳切削涨功率狮；轴葛向前潜角γ模p虽则影也响切饮屑的尝形成卵和轴数向力线的方倘向，雀当γ盛p膝为正爸值时玉切屑害即飞她离加妹工面删。径努向前润角γ车f幸和轴孩向前坚角γ凤p坟正负返的判刚别见酒图足5.装14诞。胜常用耳的前蚀角组胀合形有式如钉下：络狡双负犯前角茂双菠负前你角的步铣刀蹄通常烧均采自用方喷形(雾或长览方形咳)无膀后角沙的刀令片，艰刀具碰切削回刃多炮(一瓦般为棕8个攀)，续且强驴度高艘、抗寨冲击慢性好屯，适芹用于标铸钢节、铸塑铁的屠粗加丽工。谱由于地切屑敢收缩诞比大狐，需恶要较针大的凤切削吓力，性因此绒要求悲机床咐具有挪较大乓功率断和较裤高刚买性。刚由于担轴向梁前角长为负标值，荐切屑捷不能狸自动贺流出粱，当贡切削赛韧性忘材料友时易饭出现忧积屑廊瘤和别刀具肌振动患。尚域凡能些采用测双负止前角折刀具维加工料时建捏议优便先选辣用双括负前底角铣肾刀，箩以便比充分迷利用难和节的省刀鼻片。权当采混用双住正前圆角铣格刀产齐生崩脏刃(顶即冲挂击载敲荷大慧)时白，在米机床来允许架的条旧件下叔亦应迎优先笛选用湖双负欣前角稀铣刀依。储胜双正喝前角扛双摘正前齿角铣银刀采坊用带理有后码角的国刀片鞋，这璃种铣隐刀楔雀角小锐，具悼有锋欠利的至切削柏刃。增由于责切屑赵收缩呆比小哀，所返耗切亩削功渔率较情小，国切屑售成螺判旋状且排出流，不井易形驱成积饲屑瘤貌。这堵种铣砖刀最数宜用罩于软伯材料活和不驾锈钢逮、耐番热钢昆等材乐料的元切削左加工院。对窄于刚腰性差比(如富主轴傲悬伸那较长氏的镗烈铣床筛)、氧功率闪小的慢机床跟和加棕工焊悬接结减构件边时，跌也应曾优先番选用哭双正幅前角轮铣刀辩。伟体正负持前角珠(轴幕向正仔前角味、径缘向负社前角监)古这种棉铣刀朋综合夺了双写正前报角和惕双负间前角近铣刀旷的优蒙点，宜轴向辉正前雷角有者利于捷切屑按的形草成和盟排出牧；径刚向负馆前角通可提诞高刀镜刃强蜡度，诞改善蛙抗冲路击性旦能。摆此种篇铣刀昌切削谊平稳涂，排太屑顺怪利，络金属听切除野率高字，适密用于活大余云量铣刻削加在工。充WA蓝LT贩ER竟公司肌的切扶向布策齿重消切削妥铣刀船F2税26喉5就救是采昌用轴馒向正赛前角牛、径遗向负岔前角伯结构既的铣嘴刀。脖(4控)铣话刀的倒齿数宴(齿据距)丰选诞择药钢铣刀坊齿数陷多，疗可提叔高生粗产效蔽率，嗓但受扩容屑志空间殿、刀阅齿强舍度、梨机床湿功率产及刚嘉性等饲的限抚制，负不同糟直径狱的铣倦刀的锄齿数要均有违相应它规定涝。为风满足茅不同午用户绑的需摘要，汉同一类直径高的铣遣刀一坐般有抱粗齿则、中技齿、殖密齿葵三种锤类型国。贯歉粗齿敞铣刀本适冤用于爆普通鸽机床恭的大直余量结粗加义工和蒜软材孩料或祝切削娘宽度触较大场的铣谁削加群工；穴当机你床功目率较拢小时食，为誉使切缓削稳障定，丝也常雄选用逃粗齿既铣刀送。蚁典中齿山铣刀稠系魔通用惹系列悠，使连用范尘围广循泛，镰具有隶较高止的金恨属切脸除率名和切挺削稳谱定性袋。述劲密齿鸣铣刀犁主挡要用循于铸辈铁、絮铝合朋金和豆有色碰金属闸的大拦进给激速度乏切削剂加工疗。在停专业丝化生渴产(谢如流口水线拒加工牵)中篮，为施充分轨利用君设备惨功率医和满尖足生霜产节讲奏要港求，洒也常捆选用跳密齿症铣刀够(此土时多渣为专倍用非欲标铣茫刀)铃。景饼为防绘止工苗艺系宏统出德现共抹振，始使切在削平昼稳，输还有罩一种丽不等虏分齿肌距铣脾刀。徐如W战AL加TE基R公昨司的阶NO富VE穿X系爬列铣基刀均县采用毛了不误等分毅齿距京技术路。在瓜铸钢堂、铸取铁件菠的大篇余量蜡粗加坟工中非建议曾优先威选用胁不等陵分齿灭距的飘铣刀泰。锣(5趁)铣屋刀直蛛径的弓选择哭神铣刀纷直径亚的选戒用视阁产品告及生狠产批环量的吸不同遥差异音较大志，刀慧具直湖径的喘选用杨主要漫取决侦于设弦备的哪规格笼和工更件的逼加工拦尺寸氏。扑1)恋平面她铣刀柔池选择毒平面钩铣刀值直径番时主稳要需很考虑耕刀具狼所需板功率顷应在眯机床打功率正范围困之内犁，也假可将贞机床核主轴搭直径项作为瞒选取螺的依沈据。留平面承铣刀是直径筝可按菌D＝富1.蓄5d哨（d赤为主彼轴直抄径）夹选取两。在撕批量叹生产视时，匪也可陷按工解件切呢削宽银度的纠1.毕6倍啄选择哭刀具卫直径微。管2）两立铣诚刀漆卷立铣换刀直鸽径的绝选择静主要奇应考厉虑工辰件加美工尺副寸的予要求舒，并巡保证搂刀具缘所需馆功率乘在机甘床额番定功羊率范迫围以昌内。统如系门小直导径立茅铣刀牌，则像应主貌要考贩虑机垒床的案最高毛转数校能否繁达到赢刀具糊的最盈低切乔削速旱度(惨60匀m/员mi锹n)脖。驴3）冒槽铣差刀怎撒槽铣告刀的罚直径源和宽枯度应阁根据兔加工泰工件萄尺寸动选择未，并核保证腔其切沈削功搅率在射机床硬允许页的功描率范词围之枣内。桑（6碍）铣姨刀的偏最大疲切削滔深度婆朽不同野系列青的可盲转位炊面铣铲刀有折不同邪的最决大切草削深旬度。余最大沙切削茂深度阅越大居的刀唯具所篇用刀狐片的橡尺寸耀越大六，价终格也颂越高愚，因管此从红节约仿费用饲、降袍低成叔本的脆角度雄考虑预，选数择刀松具时宪一般斯应按退加工抄的最步大余插量和通刀具坑的最维大切姥削深把度选祖择合寒适的但规格坑。当左然，妥还需萝要考屈虑机云床的仍额定蒜功率各和刚飘性应鼻能满查足刀碧具使塘用最屑大切旗削深御度时独的需跪要。峡（7排）刀裹片牌冈号的害选择部合理详选择业刀片畏硬质罚合金公牌号置的主压要依倍据是际被加阀工材无料的艳性能造和硬忙质合裁金的舒性能声。一啦般选株用铣暗刀时锯，可军按刀寄具制桶造厂困提供蚊加工头的材绢料及咸加工绝条件渠，来甩配备渣相应张牌号秤的硬遇质合赖金刀电片。错洲由于幅各厂事生产饥的同缺类用秆途硬羊质合居金的透成份姨及性趣能各园不相通同，再硬质秒合金慧牌号切的表盟示方事法也盏不同貌，为宗方便竭用户箱，国炕际标在准化饰组织梁规定少，切幅削加坡工用超硬质临合金斧按其犁排屑垂类型童和被扭加工爹材料毛分为筋三大剃类：疫P类租、M届类和熟K类跪。根钥据被获加工柜材料怪及适扫用的皱加工陡条件位，每吧大类伞中又企分为抱若干丽组，泊用两魔位阿震拉伯匠数字舟表示刮，每坛类中除数字倒越大布，其这耐磨按性越魔低、嘴韧性丝越高许。被宁P类西合金脱(包刮括金蜓属陶淡瓷)蹈用于漂加工科产生列长切堵屑的辣金属直材料挠，如议钢、恳铸钢航、可么锻铸腐铁、得不锈池钢、做耐热姨钢等械。其围中，沈组号坡越大拥，则肾可选倒用越插大的杜进给收量和桥切削敌深度况，而爆切削楚速度详则应豪越小通。顶愁M类蜘合金福用于景加工嫌产生闹长切唤屑和蛛短切值屑的渐黑色叔金属胁或有吧色金第属，注如钢船、铸杠钢、坑奥氏继体不容锈钢作、耐往热钢予、可校锻铸减铁、步合金遍铸铁圈等。尝其中助，组弹号越判大，民则可封选用经越大躺的进诚给量贵和切狭削深小度，鞠而切积削速嚷度则曾应越堡小。膀鲁K类故合金燥用于轻加工它产生庆短切攻屑的惑黑色绪金属坦、有鼠色金拥属及饭非金诚属材泪料，栗如铸怖铁、透铝合换金、会铜合坦金、卡塑料创、硬刻胶木安等。松其中放，组意号越甚大，王则可票选用撤越大缝的进山给量涌和切听削深迟度，稠而切鹊削速茄度则茧应越艰小。饺圆帜上述铁三类筛牌号静的选溜择原经则饿表5检.1葱所示欲：

P01P05P10P15P20P25P30P40P50

M10M20M30M40

K01K10K20K30K40进给量背吃刀量切削速度表5.1P、M、K类合金切削用量的选择各厂生产的硬质合金虽然有各自编制的牌号，但都有对应国际标准的分类号，选用十分方便。数控铣削的工艺性分析数控铣削加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，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在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。主要选择的加工内容有：（1）工件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓，如图5.15所示的正弦曲线。（2）已给出数学模型的空间曲面,如图5.16所示的球面。图5.15Y=SIN(X)曲线图5.16球面（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和面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；（7）用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工内容。2、零件图样的工艺性分析根据数控铣削加工的特点，对零件图样进行工艺性分析时，应主要分析与考虑以下一些问题。（1）零件图样尺寸的正确标注图5.17零件尺寸公差带的调整由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）应明确，各种几何元素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或者影响工序安排的封闭尺寸等。例如，零件在用同一把铣刀、同一个刀具半径补偿值编程加工时，由于零件轮廓各处尺寸公差带不同，如在图5.17中，就很难同时保证各处尺寸在尺寸公差范围内。这时一般采取的方法是：兼顾各处尺寸公差，在编程计算时，改变轮廓尺寸并移动公差带，改为对称公差，采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工，对图5.19中括号内的尺寸，其公差带均作了相应改变，计算与编程时用括号内尺寸来进行。（2）统一内壁圆弧的尺寸加工轮廓上内壁圆弧的尺寸往往限制刀具的尺寸。1）内壁转接圆弧半径R如图5.18所示，当工件的被加工轮廓高度H较小，内壁转接圆弧半径R较大时，则可采用刀具切削刃长度L较小，直径D较大的铣刀加工。这样，底面A的走刀次数较少，表面质量较好，因此，工艺性较好。反之如图5.19，铣削工艺性则较差。通常，当R<0.2H时，则属工艺性较差。图5.18R较大时图5.19R较小时2）内壁与底面转接圆弧半径r如图5.20，铣刀直径D一定时，工件的内壁与底面转接圆弧半径r越小，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r也越大，铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力越强，因而，铣削工艺性越好。反之，工艺性越差,如图5.21所示。当底面铣削面积大，转接圆弧半径r也较大时，只能先用一把r较小的铣刀加工，再用符合要求r的刀具加工，分两次完成切削。总之，一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性，影响着加工能力、加工质量和换刀次数等。因此，转接圆弧半径尺寸大小要力求合理，半径尺寸尽可能一致，至少要力求半径尺寸分组靠拢，以改善铣削工艺性。图5.20r较小图5.21r较大3、保证基准统一的原则有些工件需要在铣削完一面后，再重新安装铣削另一面，由于数控铣削时，不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀，因此，最好采用统一基准定位。4、分析零件的变形情况铣削工件在加工时的变形，将影响加工质量。这时，可采用常规方法如粗、精加工分开及对称去余量法等，也可采用热处理的方法，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理等。加工薄板时，切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度难以保证，这时，应考虑合适的工件装夹方式。总之，加工工艺取决于产品零件的结构形状，尺寸和技术要求等。在表5.2中给出了改进零件结构提高工艺性的一些实例。表5.2改进零件结构提高工艺性提高工艺性方法结构结果改进前改进后铣加工改进内壁形状可采用较高刚性刀具统一圆弧尺寸减少刀具数和更换刀具次数，减少辅助时间选择合适的圆弧半径R和r提高生产效率用两面对称结构减少编程时间，简化编程合理改进凸台分布减少加工劳动量改进结构形状减少加工劳动量减少加工劳动量改进尺寸比例可用较高刚度刀具加工，提高生产率在加工和不加工表面间加入过渡减少加工劳动量改进零件几何形状斜面筋代替阶梯筋，节约材料5、零件的加工路线（1）铣削轮廓表面在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工，通常采用的加工路线为：1)从起刀点下刀到下刀点2)沿切向切入工件；3)轮廓切削；4)刀具向上抬刀，退离工件；5)返回起刀点。（2）顺铣和逆铣对加工影响在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf方向相反，顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。如图5.22a所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓,图5.22b所示为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓,图5.22c所示为顺、逆铣时的切削区域。a)顺铣b)逆铣c)切入和退刀区图5.22顺铣和逆铣切削方式同时，为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。数控铣床和加工中心编程在这一部分中，将以FANUCOI立式数控铣床和加工中心为基础，介绍其常用编程指令和方法。5.2.1G功能G功能是命令机械准备以何种方式切削加工或移动。以地址G后面接两位数字组成，其范围由G00—G99，不同的G代码代表不同的意义与不同的动作方式，表5-3G代码代码功能组别代码功能组别★G00快速定位01G52局部坐标系统00G01直线插补★G54选择第1工件坐标系12G02顺时针插补G55选择第2工件坐标系G03逆时针插补G56选择第3工件坐标系G04暂停00G57选择第4工件坐标系G09确定停止检验G58选择第5工件坐标系G10自动原点补正，刀具补正设定G59选择第6工件坐标系★G17xy平面选择02G73高速深孔啄钻循环09G18Xz平面选择G74攻左螺纹循环G19Yz平面选择G76精镗孔循环G20英制单位输入选择06★G80取消固定循环G21米制单位输入选择G81钻孔循环09★G27参考点返回检查00G82沉孔钻孔循环G28参考点返回G83深孔啄钻循环G29由参考点返回G84攻右螺纹循环G30第2、3、4参考点返回G85铰孔循环G33螺纹切削01G86背镗循环★G40取消刀具半径补偿07★G90绝对坐标编程03G41左刀补G91增量坐标编程G42右刀补G92定义编程原点00G43刀具长度正补偿08★G94每分钟进给量05G44刀具长度负补偿★G98Z轴返回起始点10★G49取消刀具长度补偿G99Z轴返回R点注：1.标有★的G代码为电源接通时的状态。2.“00”组的G代码为非续效指令，其余为续效代码。3.如果同组的G代码出现在同一程序中，则最后一个G代码有效。4.在固定循环中，如果遇到01组的G代码，固定循环被取消。5.2.2M功能数控铣床和加工中心的M功能与数控车床基本相同，详情请参考第四章内容。5.2.3FST功能F功能F功能用于控制刀具移动时的进给速度，F后面所接数值代表每分钟刀具进给量（mm/min）,它为续效代码。实际进给速度v的值可由下列公式计算而得：vF=fz×z×n其中，fz：铣刀每齿的进给量（mm/齿）z:铣刀的刀刃数n:刀具的转速（r/min）S功能S功能用于指令主轴转速（m/min）,S代码后面接1-4位数字组成。T功能铣床因无ATC，必须用人工换刀，所以T功能只能用于加工中心。T代码后面接两位数字组成。不同的数控机床，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀分开进行，换刀动作必须在主轴停转条件下进行。换刀完毕启动主轴后，方可执行下面程序段的加工动作，选刀动作可与机床的加工动作重合起来，即利用切削时间进行选刀，因此，换刀M06指令必须安排在用新刀具进行加工的程序段之前，而下一个选刀指令TXX常紧接安排在这次换刀指令之后。多数加工中心都规定了“换刀点”位置，即定距换刀，主轴只有走到这个位置，机械手才能执行换刀动作。一般立式加工中心规定换刀点的位置在Z0处(即机床Z轴零点)，当控制机接到选刀T指令后，自动选刀，被选中的刀具处于刀库最下方；接到换刀M06指令后，机械手执行换刀动作。因此换刀程序可采用两种方法设计。方法一：N010G00Z0T02；N011M06；返回Z轴换刀点的同时，刀库将T02号刀具选出，然后进行刀具交换，换到主轴上的刀具为T02，若Z轴回零时间小于T功能执行时间(即选刀时间)，则M06指令等刀库将T02号刀具转到最下方位置后才能执行。因此这种方法占用机动时间较长。方法二：N010G01Z…T02┆N017G00Z0M06N018G01Z…T03┆N017程序段换上N010程序段选出的T02号刀具；在换刀后，紧接着选出下次要用的T03号刀具，在N010程序段和N018程序段执行选刀时，不占用机动时间，所以这种方式较好。编程应注意的几个问题1.数控装置初始状态设定当机床的电源打开时，数控装置将处于初始状态，表5-2中标有“★”的G代码被激活。由于开机后数控装置的状态可通过MDI方式更改，且会因为程序的运行而发生变化，为了保证程序的运行安全，建议在程序的开始应有程序初始状态设定程序段。如下所示：G90G80G40G17G49G21;公制取消刀具长度补偿选择xy平面取消刀具半径补偿取消循环绝对值方式2.工件坐标系设置数控机床一般在开机后需要“回零”才能建立机床坐标系。一般在正确建立机床坐标系之后可用G54-G59设定6个工件坐标系。在一个程序中，最多可设定6个工件坐标系。如图5.23所示图5.23设置加工坐标系安全高度的确定对于铣削加工，起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面有一个安全高度，保证刀具在停止状态时，不与加工零件和夹具发生碰撞。在安全高度位置时刀具中心所在的平面也称为安全面。进刀/退刀方式的确定对于铣削加工，刀具切入工件的方式，不仅影响加工质量，同时直接关系到加工的安全。对于二维轮廓加工，一般要求从侧面进刀或沿切线方向进刀，尽量避免垂直进刀。退刀方式也应从测向或切向退刀。刀具从安全高度下降到切削高度时，应离开工件毛坯边缘一个距离，不能直接贴着加工零件理论轮廓直接下刀，以免发生危险。基本移动指令基本移动指令包括快速定位，直线插补和圆弧插补三个指令。快速定位（G00）该指令控制刀具从当前所在位置快速移动到指令给出的目标点位置，只能用于快速定位，不能用于切削加工。指令格式：GOOX__Y__Z__X、Y、Z：目标点坐标注意①当Z轴按指令远离工作台时，先Z轴运动，再X、Y轴运动。当Z轴按指令接近工作台时，先X、Y轴运动，再Z轴运动。②不运动的坐标可以省略，省略的坐标轴不作任何运动。③目标点的坐标值可以用绝对值，也可以用增量值。④G00功能起作用时，其移动速度为系统设定的最高速度。直线插补（G01）该指令控制刀具以给定的进给速度从当前位置沿直线移动到指令给出的目标位置。•指令格式：G01X__Y__Z__F__X、Y：目标点坐标F：进给速度•如图5-24编程实例：绝对值方式编程：G90G01X40.Y30.F300增量值方式编程：图5-24G91G01X30.Y20.F3003.圆弧插补（G02或G03）该指令控制刀具在指定坐标平面内以给定的进给速度从当前位置（圆弧起点）沿圆弧移动到指令给出的目标位置（圆弧终点）。G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。因加工零件均为立体的，在不同平面上其圆弧切削方向如图5-25所示图5-25指令格式：•X_Y_Z_为圆弧终点坐标值，可以在G90下用绝对坐标，也可以在G91下用增量坐标。在增量方式下，圆弧终点坐标是相对于圆弧起点的增量值。I、J、K表示圆弧圆心的坐标，它是圆心相对起点在X、Y、Z轴方向上的增量值，也可以理解为圆弧起点到圆心的矢量(矢量方向指向圆心)在X、Y、Z轴上的投影，与前面定义的G90或G91无关。R是圆弧半径，当圆弧始点到终点所移动的角度小于180°时，半径R用正值表示，当从圆弧始点到终点所移动的角度超过180°时，半径R用负值表示，正好180°时，正负均可。还应注意，整圆编程时不可以使用R，应使用IJK形式。4.暂停指令（G04）指令格式：G04P__或G04X(U)__程序在执行到某一段后，需要暂停一段时间，进行某些人为的调整，这时用G04指令使程序暂停，暂停时间一到，继续执行下一段程序。G04的程序段里不能有其他指令。暂停时间的长短可以通过地址X(U)或P来指定。其中P后面的数字为整数，单位是ms；X(U)后面的数字为带小数点的数，单位为s。刀具补偿指令数控机床在实际加工过程中是通过控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的。在编程过程中，为了避免复杂的数值计算，一般按零件的实际轮廓来编写数控程序，但刀具具有一定的半径尺寸，如果不考虑刀具半径尺寸，那么加工出来的实际轮廓就会与图纸所要求的轮廓相差一个刀具半径值。因此，采用刀具半径补偿功能来解决这一问题。1、刀具半径补偿（G40,G41,G42）(1)刀具半径补偿的方法铣削加工刀具半径补偿分为刀具半径左补偿（G41）和刀具半径右补偿(G42)。当刀具中心轨迹沿前进方向位于零件轮廓左边时为左补偿，反之为右补偿。如不需要进行刀具半径补偿时，则用G40取消刀具半径补偿。建立刀具半径补偿的格式：G17/G18/G19G00/G01G41/G42αβD；取消刀具半径补偿指令格式为：G00/G01G40αβ；其中：α、β为x、y、z三轴中配合平面选择（G17、G18、G19）的任意两轴；D为刀具半径补偿号码，以1-2位数字表示。（2）使用刀具半径补偿注意事项机床通电后，为取消半径补偿方式G41,G42,G40不能和G02,G03一起使用，只能与G00和G01一起使用，且刀具必须要移动。在程序中用G42指令建立右刀补，铣削时对于工件将产生逆铣效果，故常用于粗铣；用G41指令建立左刀补，铣削时对于工件将产生顺铣效果，故常用于精铣。一般情况下，刀具半径补偿量应为正值，如果补偿为负，则G41和G42正好相互替换。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面的移动指令，否则数控系统因无法计算程序中刀具轨迹交点坐标，可能产生过切现象。在补偿状态下，铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统在执行程序段时将会产生报警，停止执行。2.刀具长度补偿（G43,G44,G49）数控铣床或加工中心所使用的刀具，每把刀的长度都不相同，同时，由于刀具的磨损或其它原因引起的刀具长度的发生变化，使用刀具长度补偿指令，可使每一把刀具加工出来的深度尺寸都正确。编程格式：G01G43H__Z__；刀具长度正补偿G01G44H__Z__；刀具长度负补偿G01G49Z__；刀具长度注销功能：编程时假定的理想刀具长度与实际使用的刀具长度之差作为偏置设定在偏置存储器D01～D99中。在实际使用的刀具选定后，将其与编程刀具长度的差值事先在偏置寄存器中设定，就可以实现用实际选定的刀具进行正确的加工，而不必对加工程序进行修改，这组指令缺省值是G49。图5-26刀具长度补偿返回参考点检查（G27）程序中的这项功能，用于检查机床是否能准确返回参考点指令格式：G27X__Y__Z；当执行G27指令后，返回各轴参考点指示灯分别点亮。当使用刀具补偿功能时，指示灯是不亮的，所以在取消刀具补偿功能后，才能使用G27指令。当返回参考点校验功能程序段完成，需要使机械系统停止，必须在下一个程序段后增加M00或M01等辅助功能或在单程序段情况下运行。自动返回参考点（G28）该指令可使坐标轴自动返回参考点。指令格式：G28X__Y__Z__；其中X、Y、Z为中间点位置坐标，指令执行后，所有的受控轴都将快速定位到中间点,然后再从中间点到参考点。G28指令一般用于自动换刀，所以使用G28指令时，应取消刀具的补偿功能。从参考点返回（G29）该指令的功能是使刀具由机床参考点经过中间点到达目标点。指令格式：G29X__Y__Z__；这条指令一般紧跟在G28指令后使用，指令中的X、Y、Z坐标值是执行完G29后，刀具应到达的坐标点。它的动作顺序是从参考点快速到达G28指令的中间点，再从中间点移动到G29指令的点定位，其动作与G00动作相同。第2、3、4参考点返回（G30）此指令的功能是由刀具所在位置经过中间点回到参考点。与G28类似，差别在于G28是回归第一参考点（机床原点），而G30是返回第2、3、4参考点。指令格式为：G30P1X__Y__Z__；G30P2X__Y__Z__；G30P3X__Y__Z__；其中：P2、P3、P4即选择第2、第3、第4参考点；X、Y、Z后面的坐标值是指中间点位置。第2、3、4参考点的坐标位置在参数中设定，其值为机床原点到参考点的向量值。固定循环功能图5.27固定循环的基本动作在前面介绍的常用加工指令中，每一个G指令一般都对应机床的一个动作，它需要用一个程序段来实现。为了进一步提高编程工作效率，FANUC-OI系统设计有固定循环功能，它规定对于一些典型孔加工中的固定、连续的动作，用一个G指令表达，即用固定循环指令来选择孔加工方式。常用的固定循环指令能完成的工作有：钻孔、攻螺纹和镗孔等。这些循环通常包括下列六个基本操作动作：（1）在XY平面定位（2）快速移动到R平面（3）孔的切削加工（4）孔底动作（5）返回到R平面（6）返回到起始点。图5.27中实线表示切削进给，虚线表示快速运动。R平面为在孔口时，快速运动与进给运动的转换位置。常用的固定循环有高速深孔钻循环、螺纹切削循环、精镗循环等。编程格式G90/G91G98/G99G73～G89X～Y～Z～R～Q～P～F～K～式中：G90/G91--绝对坐标编程或增量坐标编程；G98--返回起始点；G99--返回R平面。G73～G89--孔加工方式，如钻孔加工、高速深孔钻加工、镗孔加工等；X、Y--孔的位置坐标；Z--孔底坐标；R--安全面（R面）的坐标。增量方式时，为起始点到R面的增量距离；在绝对方式时，为R面的绝对坐标；Q--每次切削深度；P--孔底的暂停时间；F--切削进给速度；K--规定重复加工次数。固定循环由G80或01组G代码撤消。1.高速深孔钻循环指令G73G73用于深孔钻削，在钻孔时采取间断进给，有利于断屑和排屑，适合深孔加工。图5.28所示为高速深孔钻加工的工作过程。其中Q为增量值，指定每次切削深度。d为排屑退刀量，由系统参数设定。a)G73(G98)b)G73(G99)图5.28高速深孔钻循环图5.29应用举例例，对图5.29所示的5-ф8mm深为50mm的孔进行加工。显然，这属于深孔加工。利用G73进行深孔钻加工的程序为：O40N10G56G90G1Z60F2000//选择2号加工坐标系，到Z向起始点N20M03S600//主轴启动N30G98G73X0Y0Z-50R30Q5F50//选择高速深孔钻方式加工1号孔N40G73X40Y0Z-50R30Q5F50//选择高速深孔钻方式加工2号孔N50G73X0Y40Z-50R30Q5F50//选择高速深孔钻方式加工3号孔N60G73X-40Y0Z-50R30Q5F50//选择高速深孔钻方式加工4号孔N70G73X0Y-40Z-50R30Q5F50//选择高速深孔钻方式加工5号孔N80G01Z60F2000//返回Z向起始点N90M05//主轴停N100M30//程序结束并返回起点加工坐标系设置：G56X=-400，Y=-150，Z=-50。上述程序中，选择高速深孔钻加工方式进行孔加工，并以G98确定每一孔加工完后，回到R平面。设定孔口表面的Z向坐标为0，R平面的坐标为30，每次切深量Q为5，系统设定退刀排屑量d为2。2.螺纹加工循环指令（攻螺纹加工）1）G84（右旋螺纹加工循环指令）G84指令用于切削右旋螺纹孔。向下切削时主轴正转，孔底动作是变正转为反转，再退出。F表示导程，在G84切削螺纹期间速率修正无效，移动将不会中途停顿，直到循环结束。G84右旋螺纹加工循环工作过程见图5.30。a)G84(G98)b)G84(G99)图5.30螺纹加工循环2）G74（左旋螺纹加工循环指令）G74指令用于切削左旋螺纹孔。主轴反转进刀，正转退刀，正好与G84指令中的主轴转向相反，其它运动均与G84指令相同。3.精镗循环指令G76G76指令用于精镗孔加工。镗削至孔底时，主轴停止在定向位置上，即准停，再使刀尖偏移离开加工表面，然后再退刀。这样可以高精度、高效率地完成孔加工而不损伤工件已加工表面。程序格式中，Q表示刀尖的偏移量，一般为正数，移动方向由机床参数设定。G76精镗循环的加工过程包括以下几个步骤：（1）在X、Y平面内快速定位；（2）快速运动到R平面；（3）向下按指定的进给速度精镗孔；（4）孔底主轴准停；（5）镗刀偏移；（6）从孔内快速退刀。图5.31所示为G76精镗循环的工作过程示意图。a)G76(G98)b)G76(G99)图5.31精镗循环的加工等导程螺纹切削（G33）小直径的内螺纹大多都用丝锥配合攻螺纹指令G74，G84固定循环指令加工。大直径的螺纹因成本太高，常使用可调式的镗刀配合G33指令加工，可节省成本。指令格式为：G33Z__F__；其中：Z：螺纹切削的终点坐标值或切削螺纹的长度；P：螺纹的导程。转角的速度控制一般数控机床的各移动轴都是由伺服电动机驱动的。当数控系统执行移动指令时，为了保证坐标轴在开始和结束移动时运动平稳，机床不产生振动，伺服电动机在移动开始及结束时会自动加减速。各轴加减速的时间定数有参数设定。因为加减速的关系，如果在某一程序段刀具仅沿x轴加速时，y轴开始减速，则在转角处会形成一小圆角。此时，为加工出尖角，应使用G09和61指令，此指令使刀具定位于程序所指定的位置，并执行定为检查，这样就能加工出尖锐转角的工件。子程序编程时，为了简化程序的编制，当一个工件上有相同的加工内容时，常用调子程序的方法进行编程。调用子程序的程序叫做主程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是程序结束字为M99表示子程序结束，并返回到调用子程序的主程序中。调用子程序的编程格式M98P～;式中：P――表示子程序调用情况。P后共有8位数字，前四位为调用次数，省略时为调用一次；后四位为所调用的子程序号。图5.32零件图样例：如图5.32所示,在一块平板上加工6个边长为10mm的等边三角形，每边的槽深为-2mm，工件上表面为Z向零点。其程序的编制就可以采用调用子程序的方式来实现(编程时不考虑刀具补偿)。主程序：O10N10G54G90G01Z40F2000//进入工件加工坐标系N20M03S800//主轴启动N30G00Z3//快进到工件表面上方N40G01X0Y8.66//到1#三角形上顶点N50M98P20//调20号切削子程序切削三角形N60G90G01X30Y8.66//到2#三角形上顶点N70M98P20//调20号切削子程序切削三角形N80G90G01X60Y8.66//到3#三角形上顶点N90M98P20//调20号切削子程序切削三角形N100G90G01X0Y-21.34//到4#三角形上顶点N110M98P20//调20号切削子程序切削三角形N120G90G01X30Y-21.34//到5#三角形上顶点N130M98P20//调20号切削子程序切削三角形N140G90G01X60Y-21.34//到6#三角形上顶点N150M98P20//调20号切削子程序切削三角形N160G90G01Z40F2000//抬刀N170M05//主轴停N180M30//程序结束子程序：O20N10G91G01Z-2F100//在三角形上顶点切入（深）2mmN20G01X-5Y-8.66//切削三角形N30G01X10Y0//切削三角形N40G01X5Y8.66//切削三角形N50G01Z5F2000//抬刀N60M99//子程序结束设置G54：X＝-400，Y＝-100，Z＝-50。5.3加工中心综合编程实例平面凸轮如图5.33所示。图5.33平面凸轮1、工艺分析从图上要求看出，凸轮曲线分别由几段圆弧组成，Φ30孔为设计基准，其余表面包括4-Φ13H7孔均已加工。故取Φ30孔和一个端面作为主要定位面，在联接孔Φ13的一个孔内增加削边销，在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基准，所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上，这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。2、加工调整加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间，在G53坐标系中取X＝-400，Y＝-100。Z坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定，如选用Φ20的立铣刀，零件上端面为Z向坐标零点，该点在G53坐标系中的位置为Z＝-80处，将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。加工工序卡如表5.8所示。表5.4数控加工工序卡数控加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页NC01凸轮

工序号工序名称材料50铣周边轮廓45#

加工车间设备型号

XK5032

主程序名子程序名加工原点O100

G54

刀具半径补偿刀具长度补偿

H01＝100

工步号工步内容工装

1数控铣周边轮廓夹具刀具

定心夹具立铣刀φ20

更改标记更改单号更改者/日期

工艺员

校对

审定

批准

3．数学处理该凸轮加工的轮廓均为圆弧组成，因而只要计算出基点坐标，就可编制程序。在加工坐标系中，各点的坐标计算如下：BC弧的中心O1点：X＝-(175＋63．8)sin8°59′＝-37．28Y＝-(175＋63．8)cos8°59′＝-235．86EF弧的中心O2点：X2＋Y2＝692(X-64)2＋Y2＝212解之得X＝65．75，Y＝20．93HI弧的中心O4点：X＝-(175＋61)cos24°15′＝-215.18Y＝(175＋61)sin24°15′＝96．93DE弧的中心O5点：X2＋Y2＝63．72(X-65．75)2＋(Y-20．93)2＝21．302解之得X＝63．70，Y＝-0．27B点：X＝-63．8sin8°59′＝-9．96Y＝-63．8cos8°59′＝-63．02C点：X2＋Y2＝642(X＋37．28)2＋(Y＋235．86)2＝1752解之得X＝-5．57，Y＝-63．76D点：(X-63．70)2＋(Y＋0．27)2＝0．32X2＋Y2＝642解之得X＝63．99，Y＝-0．28E点：(X-63．7)2＋(Y＋0．27)2＝0．32(X-65．75)2＋(Y-20．93)2＝212解之得X＝63．72，Y＝0．03F点：(X＋1．07)2＋(Y-16)2＝462(X-65．75)2＋(Y-20．93)2＝212解之得X＝44