《数控铣削编程与操作 项目教程》-项目２

任务１一般平面的数控铣削编程与加工2.1.1任务书(1)任务要求:一般平面的铣削编程与加工。

(2)数控系统:采用FANUC一0i数控系统。(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。

(4)任务内容:已知毛坯材料为45号钢，毛坯尺寸为120mmx45mmx50mm,6个表面均能满足粗糙度要求，实际生产需要的零件尺寸是120mmx45mmx45mm，零件图如图2.1.1所示。制定零件加工工艺，编写零件加工程序，首先进行仿真加工，然后在数控铣床上进行实际加工，并对加工后的零件进行检测、评价。下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工

(5)任务提交:在数控加工仿真系统中完成图2.1.1零件的仿真加工。（６）评价标准：见表２.１.１。２.１.２任务准备２.１.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件只包含了平面的加工，尺寸精度约为ＩＴ１０，只有上表面的表面粗糙度要求为Ｒａ１２.５μｍ，没有几何公差项目的要求，整体加工要求不高。２）建立工件坐标系上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工以零件上表面中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图２.１.１所示。３）确定加工方式根据图样加工要求，上表面的加工方案可以采用面铣刀粗铣完成，铣削方式采用不对称逆铣。４）装夹方式的确定加工上表面时，选用平口虎钳装夹，工件上表面高出钳口约１５ｍｍ。５）刀具及切削用量上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工工件上表面宽４５ｍｍ，面宽不太大，拟用直径比平面宽度大的面铣刀单次铣削平面，平面铣刀比较理想的宽度应为零件宽度的１.３～１.６倍，选用ϕ６３ｍｍ的面铣刀比较合适。刀具卡片见表２.１.２。所选刀具如图２.１.２所示。切削用量见表２.１.３。６）走刀路线的确定加工此零件，刀具铣削平面路线如图２.１.３所示。（１）刀具沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（２）刀具沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１点（Ｘ－９８.０，Ｙ－５.０）。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工（３）刀具快速落至Ｚ３.０处。（４）刀具按照进给速度直线移动至Ｚ－５.０处。（５）刀具沿着图示箭头方向切削进给至２点（Ｘ９８.０，Ｙ－５.０）。（６）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。７）基点坐标计算根据刀具铣削平面路线图２.１.３，计算各基点的坐标值，见表２.１.４。２.１.２.１编写加工程序此平面的加工程序见表２.１.５。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工２.１.３任务实施２.１.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序：选择机床—控制系统选择ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。仿真加工后的零件如图２.１.４所示。２.１.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。２.１.４知识包２.１.４.１数控编程概述１）数控编程的内容与步骤上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）等加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控编程的内容：分析图样并确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。（１）分析零件图纸。分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理等。（２）确定工艺过程。在图纸分析的基础上，选择机床、确定加工方法、刀具与夹具。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工确定零件加工的工艺线路、工艺顺序及切削用量等工艺参数等。在确定工艺过程中，应充分考虑数控机床的所有功能，做到加工路线短、走刀次数少、换刀次数少等。（３）数值计算。根据零件的形状、尺寸、走刀路线，计算出零件轮廓上各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标。若数控系统没有刀补功能，则应该计算刀心的轨迹。当用直线、圆弧来逼近非圆曲线时，应计算曲线上各节点的坐标值。若某尺寸带有上下偏差，编程时应取尺寸的平均值。（４）编写程序单。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工根据制定的加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿、辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统规定代码及程序格式，编写零件加工程序。（５）制备控制介质。将程序单上的内容，经转换记录在控制介质上，若程序较简单，也可直接通过键盘输入。（６）程序校验和首件试切。对有图形模拟功能的数控机床，可进行图形模拟加工，检查刀具轨迹是否正确。对无此功能的数控机床可进行空运转检验。以上工作由于只能检验出刀具运动轨迹的正确性，验不出对刀误差和因某些计算误差引起的加工误差及加工精度，所以还要进行首件试切，试切后发现工件不符合要求，可修改程序或进行刀具补偿。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工２）数控编程的种类（１）手工编程。手工编程时，整个程序的编制过程全部或主要工作由人工完成。这就要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和一定的数值计算能力。手工编程对简单零件通常是可以胜任的，但对于一些形状复杂的零件或空间曲面零件，编程工作量十分巨大，计算烦琐，花费时间长，而且非常容易出错。不过，根据目前生产实际情况，手工编程在相当长的时间内还会是一种行之有效的编程方法。手工编程具有很强的技巧性，并有其自身特点和一些应该注意的问题，将在后续内容中予以阐述。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工（２）自动编程。自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制订工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。对于加工形状复杂、计算量大、程序多的零件，采用计算机自动编程可提高加工效率，减少由于计算而带来的加工误差。目前，实际生产中应用较广泛的自动编程系统有数控语言编程系统和图形编程系统。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工数控语言编程系统最主要有美国的ＡＰＴ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙＰｒｏｇｒａｍｍｅｄＴｏｏｌｓ，自动化编程工具），它是一种发展最早、容量最大、功能全面且成熟的数控编程语言，能用于点位、连续控制系统以及２～５坐标数控机床，可以加工极为复杂的空间曲面。数控图形编程系统是利用图形输入装置直接向计算机输入被加工零件的图形，无须再对图形信息进行转换，大大减少了人为错误，比语言编程系统具有更多的优越性和广泛的适应性，提高了编程的效率和质量。另外，由于CAD

(ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ)的结果是图形，故可利用ＣＡＤ系统的信息生成ＮＣ程序单。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工所以，它能实现ＣＡＤ／ＣＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）的集成化。目前，生产实际中应用较多的商品化的ＣＡＤ／ＣＡＭ系统主要有国外引进的ＵｎｉｇｒａｐｈｉｃｓⅡ、Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、ＣＡＴＩＡ、Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ、Ｍａｓｔｅｒｃａｍ、ＳＤＲＣ／Ｉ－ＤＥＡＳ、ＤＥＬＣＡＭ等，技术较为成熟的国产ＣＡＤ／ＣＡＭ系统是北航海尔的ＣＡＸＡ。综上所述，对于几何形状不太复杂的零件和点位加工，所需的加工程序不多，计算也较简单，出错的机会较少，这时用手工编程还是经济省时的，因此，手工编程方法仍广泛使用。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工２.１.４.２常用编程Ｇ代码在数控加工程序中，主要有准备功能Ｇ指令、辅助功能Ｍ指令、进给功能Ｆ指令、主轴转速功能Ｓ指令和刀具功能Ｔ指令。准备功能Ｇ指令是使数控机床建立起某种加工方式的指令，它用来规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。Ｇ功能代码由地址符和两位数字组成，从Ｇ００～Ｇ９９共１００种功能。ＦＡＮＵＣ数控铣床常用的Ｇ代码一览表见附录。１）数控铣床建立工件坐标系指令（１）设置工件坐标零点Ｇ９２。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工该指令的作用是通过该指令设定起刀点，即程序开始运动的起点，从而建立加工坐标系。•编程格式：Ｇ９２指令执行后，系统按指令给定的Ｘ、Ｙ、Ｚ值作为当前刀具位置的坐标值，从而建立坐标系，后续所有坐标值指定的坐标都是该加工坐标系中的位置。（２）工件坐标系选择指令Ｇ５４～Ｇ５９。这些指令可以分别用来选择相应的工件加工坐标系。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工•编程格式：•说明：①Ｇ５４～Ｇ５９是系统预置的６个坐标系，可根据需要选用。②该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工件加工坐标系中的位置。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工１～６号工件加工坐标系是通过ＣＲＴ／ＭＤＩ方式设置的。③Ｇ５４～Ｇ５９预置建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用ＭＤＩ方式输入，系统自动记忆。④使用该组指令前，必须先回参考点。⑤Ｇ５４～Ｇ５９为模态指令，可相互注销。（３）选择机床坐标系Ｇ５３。•编程格式：•说明：Ｇ５３指令使刀具快速定位到机床坐标系中的指定位置上，式中，Ｘ、Ｙ、Ｚ后的值为机床坐标系中的坐标值。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工Ｇ５３为非模态指令，只在当前程序段有效。（４）局部坐标系设定Ｇ５２。•编程格式：Ｇ５２Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿；其中，Ｘ、Ｙ、Ｚ后的值为局部原点相对工件原点的坐标值。（５）Ｇ９２与Ｇ５４～Ｇ５９的区别。Ｇ９２指令与Ｇ５４～Ｇ５９指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。Ｇ９２指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工Ｇ５４～Ｇ５９指令是执行程序前在系统中设定的工件加工坐标系。一经设定，加工坐标原点在机床坐标系中的位置是不变的，它与刀具的当前位置无关。另外，在采用Ｇ５４方式时，通过Ｇ９２指令编程后，也可建立一个新的工件加工坐标系，如图２.１.７所示。２）平面选择指令Ｇ１７、Ｇ１８、Ｇ１９坐标平面选择指令是用来选择圆弧插补的平面和刀具补偿平面的。Ｇ17、Ｇ18、Ｇ１９为模态功能，可相互注销，Ｇ１７为缺省值。坐标平面选择如图２.１.８所示，分述如下：上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工Ｇ１７指之后的程序都是以ＸＹ平面为切削平面，本指令为模态指令，Ｇ１７为数控铣床开机后系统默认状态，在编程时Ｇ１７可省略。Ｇ１８指之后的程序都是以ＸＺ平面为切削平面。Ｇ１９指之后的程序都是以ＹＺ平面为切削平面。３）参考点控制指令（１）自动返回参考点指令Ｇ２８。•编程格式：Ｇ２８Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿；其中，Ｘ、Ｙ、Ｚ为指定的中间点位置，如图２.１.９所示。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工•说明：执行Ｇ２８指令时，各轴先以Ｇ００的速度快移到程序指令的中间点位置，然后自动返回参考点。在使用上经常将ＸＹ和Ｚ分开。先用Ｇ２８Ｚ＿；提刀并回Ｚ轴参考点位置，然后再用Ｇ２８Ｘ＿Ｙ＿；回到ＸＹ方向的参考点。在用Ｇ９０编程时为指定点在工件坐标系中的坐标；在用Ｇ９１编程时为指令点相对于起点的位移量。Ｇ２８指令前要求机床在通电后必须（手动）返回过一次参考点。使用Ｇ２８指令时，必须预先取消刀具补偿，Ｇ２８为非模态指令。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工（２）自动从参考点返回指令Ｇ２９。•编程格式：Ｇ２９Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿；其中，Ｘ、Ｙ、Ｚ为指令的定位终点位置。（３）自动返回第二、三、四参考点Ｇ３０。•编程格式：Ｇ３０ＰｎＸ＿Ｙ＿Ｚ＿；ｎ＝２、３、４，表示选择第二、三、四参考点。若不写则表示选择第二参考点。当自动换刀（ＡＴＣ）位置不在Ｇ２８指令的参考点上时，通常用Ｇ３０指令。返回参考点后，相应轴的参考点返回指示灯亮。４）尺寸单位选择Ｇ２０、Ｇ２１、Ｇ２２上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工单位输入设定指令是用来设置加工程序中坐标值单位是使用英制还是公制或者脉冲当量，ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统采用Ｇ２０／Ｇ２１／Ｇ２２来进行切换。机床出厂前，机床生产厂商通常将公制单位输入设定指令Ｇ２１设为系统参数缺省状态。Ｇ２０指英制，对于直线运动的坐标轴，以英寸为单位；对于旋转运动的坐标轴，以度为单位；Ｇ２１指公制，对于直线运动的坐标轴，以毫米为单位；对于旋转运动的坐标轴，以度为单位；Ｇ２２指脉冲当量。表示移动轴脉冲当量或旋转轴脉冲当量。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工５）绝对坐标编程与增量坐标编程指令Ｇ９０、Ｇ９１•编程格式：Ｇ９０（Ｇ９１）；其中，Ｇ９０指令按绝对值编程方式设定坐标，即移动指令终点的坐标值Ｘ、Ｙ、Ｚ都是以当前坐标系原点为基准来计算的。Ｇ９１指令按增量值编程方式设定坐标，即移动指令终点的坐标值Ｘ、Ｙ、Ｚ都是以当前点为基准来计算的，当前点到终点的方向与坐标轴同向取正，反向取负。６）快速点定位指令Ｇ００•编程格式：Ｇ００Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工其中，Ｘ、Ｙ、Ｚ为快速定位终点坐标值，在Ｇ９０模式时为终点在工件坐标系中的坐标；在Ｇ９１模式时为终点相对于起点的位移量。•说明：①Ｇ００一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。②执行该指令时，刀具以机床规定的速度移动到目标点。移动速度已由生产厂家预先调定，不能通过程序指令设定。其速度的快慢可以通过机床操作面板上的移动倍率调整。③在使用该指令时，定位终点不能设置在工件上。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工④在执行Ｇ００指令时，刀具的移动路径不确定，为避免在定位过程中出现干涉，一般不轻易多轴联动。通常是先移动一个轴，再在其他两轴构成的平面内联动。⑤Ｇ００为模态指令，只有遇到同组指令时才会被取替。７）直线插补指令Ｇ０１•编程格式：Ｇ０１Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｆ＿其中，Ｘ、Ｙ、Ｚ为终点坐标坐标值，Ｆ为进给速度，在Ｇ９０模式时为终点在工件坐标系中的坐标；在Ｇ９１模式时为终点相对于起点的位移量。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工•说明：（１）Ｇ０１指令刀具从当前位置以联动的方式，按程序段中Ｆ指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。（２）铣削加工中实际进给速度等于指令速度Ｆ与进给速度修调倍率的乘积。（３）Ｇ０１和Ｆ都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以省略不再书写。２.１.４.３Ｆ、Ｓ、Ｔ指令１）进给速度Ｆ上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工Ｆ指令用于控制刀具的进给功能。Ｆ的单位有每分钟进给量和每转进给量，取决于Ｇ９４或者Ｇ９５指令。其编程格式分别是：Ｇ９４Ｆ＿；单位：ｍｍ／ｍｉｎ，开机默认状态。Ｇ９５Ｆ＿；单位：ｍｍ／ｒ。Ｆ指令是模态指令。当工作在Ｇ０１、Ｇ０２或Ｇ０３方式下时，Ｆ将一直有效直到被新的Ｆ值所取代。借助操作面板上的倍率开关，Ｆ可在一定范围内进行倍率调节。而当执行攻螺纹固定循环Ｇ８４、螺纹切削Ｇ３３时倍率开关失效，进给倍率固定在１００％。２）主轴功能Ｓ上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工主轴功能Ｓ控制主轴转速。由地址码Ｓ和在其后面的若干数字组成，单位为ｒ／ｍｉｎ；Ｓ是模态指令。主轴转速Ｎ可通过下面公式求得：（１）恒线速度控制Ｇ９６。当数控机床的主轴为伺服主轴时，可以通过指令Ｇ９６来设定恒线速度控制。系统执行Ｇ９６指令后，便认为用Ｓ指定的数值表示切削速度。（２）主轴转速控制Ｇ９７。Ｇ９７是取消恒线速度控制指令。编程Ｇ９７后，Ｓ指定的数值表示主轴每分钟的转速。开机默认状态。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工３）刀具功能ＴＴ代码用于选择刀具，其后的数值表示选择的刀具号。Ｔ代码与刀具的关系是由机床制造厂规定的。一般编程格式是：Ｔ××。其中××表示刀具号。在加工中心上执行Ｔ指令时，刀库首先转动，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指令同时调入刀补寄存器中的刀补值（刀具半径补偿和刀具长度补偿）。Ｔ指令为非模态指令，但被调用的刀补值一直有效到再次换刀调入新的刀补值。２.１.４.４辅助功能Ｍ代码上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工辅助功能Ｍ代码用于指令数控机床辅助装置的接通和关断，如主轴转／停、切削液开／关，卡盘夹紧／松开、刀具更换等动作。常用辅助功能Ｍ代码见表２.１.９。２.１.４.５数控加工程序的结构数控加工程序都是由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。１）程序名所有数控程序都要取一个程序名，用于存储、调用。不同的数控系统有不同的命名规则。ＦＡＮＵＣ系统是以字母“Ｏ”开头，后跟四位数字，即Ｏ００００～Ｏ９９９９，如Ｏ０００１、Ｏ００１１、Ｏ０１０１等。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工而ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ（西门子）系统程序名则是由２～８位字母和数字组成，开始两位必须是字母，其后可为字母、数字、下划线，如ＭＭ.ＭＰＦ、ＭＤＡ１２３.ＳＰＦ、ＤＬ＿３＿４.ＭＰＦ等。数控程序有主程序和子程序之分，ＦＡＮＵＣ系统主程序与子程序命名规则相同，而西门子系统主程序名用后缀“.ＭＰＦ”，子程序名后缀用“.ＳＰＦ”来区分。２）程序内容程序内容由各程序段组成，一个程序段由程序段号和若干个“字”组成，一个“字”由地址符和数字组成。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工每一程序段规定机床执行某一动作，前一程序段规定的动作完成后才开始执行下一程序段内容。程序段和程序段之间要用结束符分开，ＦＡＮＵＣ系统用“；”，西门子系统用“ＬＦ”。３）程序结束每一个数控加工程序都要有程序结束指令，ＦＡＮＵＣ和西门子系统都可用Ｍ０２或Ｍ３０指令结束程序。４）铣床编程基本模式以立式数控铣床编程为例，其程序模式一般由三部分组成，即开始部分、加工部分、结束部分。（１）开始部分。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工这部分由４～５条程序段组成，主要内容如下：①命名程序名。这是必须有的内容，一般用“Ｏ××××”在第一条程序段建立。②建立工件坐标系。这是每个程序必须有的内容，一般用Ｇ５４～Ｇ５９、Ｇ９２指令在第二条程序段里建立。③建立长度刀具补偿。在用多把刀具进行加工时，必须建立长度刀具补偿，如果只用一把刀，可以建立长度刀具补偿，也可以不建立长度刀具补偿，若不建立长度刀具补偿，在数控机床刀具补偿设置中其刀具补偿值设为零即可。一般用Ｄ××指令在第三条程序段里建立。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工④建立径向刀具补偿。在加工平面轮廓零件时，需要建立径向刀具补偿。一般用Ｇ４１、Ｇ４２指令，在第四条程序段中建立。⑤设置切削用量和启动主轴。要设置转速和进给速度，才能启动主轴进行进给切削。用Ｓ、Ｆ设定转速和进给速度（第三、四条程序段），用Ｍ０３、Ｍ０８指令启动主轴并开冷却液（第三、四条程序段）。⑥设定绝对或相对（增量）坐标。根据加工零件的需要，选择用绝对坐标还是相对（增量）坐标。⑦刀具定位，确定刀具在设置部分的运动路线，一般用Ｇ００指令平移至下刀点（第二、三条程序段），用Ｇ００或Ｇ０１指令下刀至切削深度，用Ｇ０１指令开始切削（第四、五条程序段）。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工（２）加工部分。这部分主要是刀具的切削轨迹，是程序的主体部分，包括程序的第五或第六程序段至倒数第四或第五程序段。铣削加工为Ｇ０１、Ｇ０２、Ｇ０３指令与基点、节点的Ｘ、Ｙ、Ｚ坐标组成的运动轨迹；钻孔为Ｇ８１～Ｇ８９指令与孔的Ｘ、Ｙ、Ｚ坐标组成的加工固定循环。这部分的工作量主要是基点、节点的坐标计算。（３）结束部分。这部分的重要作用是取消刀具长度、径向补偿、主轴停止、抬刀、关冷却液。①取消刀具径向补偿。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工轮廓加工完毕后，必须取消径向刀具补偿，防止在后续运行中出现错误，用Ｇ４０在倒数第三、四程序段取消。②取消刀具长度补偿。为防止在后续运行中出现错误，加工完毕后，必须取消长度刀具补偿，用Ｇ４９在倒数第二、三程序段取消。③确定刀具结束部分的运动路线。刀具在结束部分主要是退刀，一般先移出、切出工件，抬刀至安全位置，再平移到工件装卸位置，在倒数第三、四程序段。④主轴停止、抬刀、关冷却液。Ｇ０９关冷却液，Ｇ０５停止主轴，在倒数第二、三程序段。⑤孔加工循环用Ｇ８０取消，在倒数第二、三程序段。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工⑥程序结束，用Ｍ３０在最后结束程序。２.１.４.６编程注意事项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，默认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。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。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工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。３）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，保持一个安全高度，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。４）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。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工退刀方式也应从侧向或切向退刀。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。２.１.４.７平面铣削加工工艺１）平面铣削加工的内容、要求平面铣削通常是把工件表面加工到某一高度并达到一定表面质量要求的加工。分析平面铣削加工的内容应考虑加工平面区域大小、加工面相对基准面的位置；分析平面铣削加工要求应考虑加工平面的表面粗糙度要求，加工面相对基准面的定位尺寸精度、平行度、垂直度等要求。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工平面铣削加工内容、要求的正确分析是进行平面铣削工艺设计的前提。２）平面铣削方法对平面的铣削加工，存在用立铣刀周铣和面铣刀端铣两种，如图２.１.１３所示。用面铣刀端铣有如下特点：（１）用端铣的方法铣出的平面，其平面度的好坏主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度。面铣刀加工时，它的轴线垂直于工件的加工表面。（２）端铣用的面铣刀其装夹刚性较好，铣削时振动较小。（３）端铣时，同时工作的刀齿数比周铣时多，工作较平稳。这时因为端铣时刀齿在铣削层宽度的范围内工作。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工（４）端铣用面铣刀切削，其刀齿的主、副切削刃同时工作，由主切削刃切去大部分余量，副切削刃则可起到修光作用，铣刀齿刃负荷分配也较合理，铣刀使用寿命较长，且加工表面的表面粗糙度值也比较小。（５）端铣的面铣刀，便于镶装硬质合金刀片进行高速铣削和阶梯铣削，生产效率高，铣削表面质量也比较好。一般情况下，铣平面时，端铣的生产效率和铣削质量都比周铣高，所以平面铣削应尽量用端铣方法。一般大面积的平面铣削使用面铣刀，在小面积平面铣削也可使用立铣刀端铣。３）走刀路线与走刀方向的安排上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工走刀路线与走刀方向的安排：刀具的运动方向、轨迹是指加工过程中刀具的走势，铣削加工时有顺铣和逆铣两种，它们对刀具的耐用度、已加工表面的质量和铣削的平稳性等有重要影响。逆铣如图２.１.１４（ａ）所示，铣刀在切削区的切削速度ｖ的方向与工件进给速度ｆ的方向相同；顺铣如图２.１.１６（ｂ）所示，铣刀在切削区的切削速度的方向与工件进给速度ｆ的方向相反。逆铣、顺铣的选择如下：（１）当工件表面有硬皮，机床的进给系统有间隙时，应选用逆铣，按照逆铣方式安排进给路线。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工（２）由于工件所受切削力的方向不同，粗加工时逆铣比顺铣要平稳。４）平面铣刀及选用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。由于面铣刀的直径一般较大，为５０～５００ｍｍ，故常制成套式镶齿结构，即将刀齿和刀体分开，刀体采用４０Ｃｒ制作，可长期使用。硬质合金面铣刀与高速钢面铣刀相比，铣削速度较高，加工效率高，加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，在数控面铣削时得到广泛应用。（１）硬质合金可转位式面铣刀。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工硬质合金可转位式面铣刀（可转位式端铣刀），如图２.１.１５所示。这种结构成本低，制作方便，刀刃用钝后，可直接在机床上转换刀刃和更换刀片。可转位式面铣刀要求刀片定位精度高、夹紧可靠、排屑容易、更换刀片迅速等，同时各定位、夹紧元件通用性要好，制造要方便，降低成本，操作使用方便。（２）刀具直径选用。平面铣削时，面铣刀直径尺寸的选择是重点考虑问题之一。对于面积不太大的平面，宜用直径比平面宽度大的面铣刀实现单次平面铣削，平面铣刀最理想的宽度应为材料宽度的１.３～１.６倍。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工１.３～１.６倍的比例可以保证切屑较好地形成和排出。对于面积太大的平面，由于受到多种因素的限制，如考虑到机床功率、刀具和可转位刀片几何尺寸、安装刚度、每次切削的深度和宽度以及其他加工因素，面铣刀刀具直径不可能比加工平面宽度更大时，宜选用直径大小适当的面铣刀分多次走刀铣削平面。特别是平面粗加工时，切深大、余量不均匀，考虑到机床功率和工艺系统的受力，铣刀直径Ｄ不宜过大。工件分散的、较小面积平面，可选用直径较小的立铣刀铣削。面铣时，应尽量避免面铣刀刀具的全部刀齿参与铣削，即应该避免对宽度等于或稍微大于刀具直径的工件进行平面铣削。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工面铣刀整个宽度全部参与铣削（全齿铣削）会迅速磨损镶刀片的切削刃，并容易使切屑黏结在刀齿上。此外工件表面质量也会受到影响，严重时会造成镶刀片过早报废，从而增加加工的成本。（３）面铣刀刀齿选用。面铣刀齿数对铣削生产率和加工质量有直接影响，齿数越多，同时参与切削的齿数也多，生产率高，铣削过程平稳，加工质量好，但要考虑到其负面的影响：刀齿越密，容屑空间小，排屑不畅，因此只有在精加工余量小和切屑少的场合用齿数相对多的铣刀。可转位面铣刀的齿数根据直径不同可分为粗齿、细齿、密齿三种。粗齿铣刀主要用于粗加工；细齿铣刀用于平稳条件下的铣削加工；密齿铣刀的每齿进给量较小，主要用于薄壁铸铁的加工。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工面铣刀主要以端齿为主加工各种平面。刀齿主偏角一般为４５°、６０°、７５°、９０°，主偏角为９０°的面铣刀还能同时加工出与平面垂直的直角面，这个面的高度受到刀片长度的限制。５）平面铣削的路线设计数控铣削加工中进给路线的确定对零件的加工精度和表面质量有直接的影响，因此，确定好进给路线是保证铣削加工精度和表面质量的工艺措施之一。进给路线的确定与工件表面状况、要求的零件表面质量、机床进给机构的间隙、刀具耐用度以及零件轮廓形状等有关。在平面加工中，能使用的进给路线也是多种多样的，比较常用的有两种，即平行加工和环绕加工，如图２.１.１６所示。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工６）平面铣削用量的选择方法铣削用量选择得是否合理，将直接影响到铣削加工的质量。平面铣削分粗铣、半精铣、精铣三种情况。粗铣时，铣削用量选择侧重考虑刀具性能、工艺系统刚性、机床功率、加工效率等因素。精铣时侧重考虑表面加工精度的要求。（１）平面粗铣用量。粗铣加工时，余量多，要求低，铣削用量选择时主要考虑工艺系统刚性、刀具使用寿命、机床功率、工件余量大小等因素。首先决定较大的Ｚ向切深和切削宽度。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工铣削无硬皮的钢料，Ｚ向切深一般选择３～５mm，铣削铸钢或铸铁时，Ｚ向切深一般选择５～７ｍｍ。切削宽度可根据工件加工面的宽度尽量一次铣出，当切削宽度较小时，Ｚ向切深可相应增大。选择较大的每齿进给量有利于提高粗铣效率，但应考虑到：当选择了较大的Ｚ向切深和切削宽度后，工艺系统刚性是否足够。当Ｚ向切深、切削宽度、每齿进给量较大时，受机床功率和刀具耐用度的限制，一般选择较低铣削速度。（２）平面精铣用量。当表面粗糙度要求在Ｒａ１.６～３.２μｍ范围时，平面一般采用粗、精铣两次加工。上一页下一页返回任务１一般平面的数控铣削编程与加工经过粗铣加工，精铣加工的余量为０.５～２ｍｍ，考虑到表面质量要求，选择较小的每齿进给量。此时加工余量比较少，因此可尽量选较大铣削速度。表面质量要求较高时（Ｒａ０.４～０.８μｍ），表面精铣时的深度选择为０.５ｍｍ左右。每齿进给量一般选较小值，高速钢铣刀为０.０２～０.０５ｍｍ，硬质合金铣刀为０.１０～０.１５ｍｍ。铣削速度在推荐范围内选最大值。Ｚ向切深、进给量推荐范围分别见表２.１.１０和表２.１.１１。上一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工2.2.1任务书(1)任务要求:台阶平面的铣削编程与加工。(2)数控系统:采用FANUC一0i数控系统。(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。(4)任务内容:根据图2.2.1编程加工零件。已知毛坯材料为45号钢，毛坯尺寸为90mmx90mmx50mm,6个表面均能满足粗糙度要求。制定零件加工工艺，编写零件加工程序，首先进行仿真加工，然后在数控铣床上进行实际加工，并对加工后的零件进行检测、评价。

(5)任务提交:在数控加工仿真系统中完成图2.2.1零件的仿真加工。下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工

(6)评价标准:见表2.2.1。２.２.２任务准备２.２.２.１编程前的准备１）零件图分析零件图由两个台阶面组成，没有几何公差项目的要求，整体加工要求不高。２）建立工件坐标系以零件上表面中心作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图２.２.１所示。３）确定加工方式上一页下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工根据图样加工要求，该凸台平面采用平底铣刀粗铣完成，铣削方式采用逆铣。４）装夹方式的确定根据工件形状，选用机用平口钳装夹工件。将平口钳安放在工作台中间位置。利用百分表校正固定钳口与工作台纵向进给方向平行，然后将工件的基准面与固定钳口相贴合，下面垫上适当高度的平行垫铁，使工件的上平面高出钳口约２０ｍｍ后夹紧，用橡皮锤轻轻敲击工件，使其与平行垫铁贴紧。５）刀具及切削用量上一页下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工两个台阶面宽都是１５ｍｍ，面宽不大，拟选用ϕ２０ｍｍ的平底铣刀。刀具参数见刀具卡片表２.２.２。所选刀具如图２.２.２所示。切削用量见表２.２.３。６）走刀路线的确定由于台阶比较高，不能一次切除该平面区域内的所有材料，需要分层铣削，刀具每次铣削深度３ｍｍ，分５层铣削。每层刀具铣削路线都相同，如图２.２.３所示。（１）刀具沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（２）刀具沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１（Ｘ－４０.０，Ｙ－６０.０）点。上一页下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工（３）刀具快速落至Ｚ３.０处。（４）刀具按照进给速度直线移动至Ｚ－３.０处。（５）刀具沿着图示箭头方向１—２—３—４—１切削进给。（６）刀具沿着Ｚ轴再下刀３ｍｍ，重复步骤（５）。（７）重复步骤（６）３次。（８）抬起刀具至Ｚ２００.０。７）基点坐标计算根据刀具铣削平面路线图２.２.３，计算各基点的坐标值，见表２.２.４。上一页下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工２.２.２.２编写加工程序因为需要分层铣削加工，每次的走刀路线相同，为了简化编程，考虑用子程序编程加工此台阶。台阶面加工主程序与子程序分别见表２.２.５和表２.２.６。２.２.３任务实施２.２.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序：选择机床—控制系统选择ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。上一页下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工仿真加工后的零件如图２.２.４所示。２.２.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。上一页下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工２.２.４知识包２.２.４.１子程序１）子程序的概念数控加工一个工件时若有几处形状相同，或刀具运动轨迹重复，在编写加工程序中会反复出现几处内容完全相同的程序段。把重复出现的程序段单独编成一个程序，存储在数控系统中，被其他程序反复调用。这个程序称为子程序。２）子程序的调用格式在主程序中调用一个子程序时，我们称之为一重嵌套。上一页下一页返回任务２台阶平面的数控铣削编程与加工如果在子程序中又调用了另一个子程序，则称为二重嵌套（图２.２.５）。ＦＡＮＵＣ系统只允许四重嵌套。子程序必须在主程序结束后建立，其作用相当于一个固定循环。调用子程序格式有两种：（１）格式一。•Ｍ９８Ｐ△△△△×××ו地址含义：△△△△———重复调用次数（