模塊二數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)

1、機(jī)械工程系 模塊二：模塊二： 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)模塊導(dǎo)讀 1. 數(shù)控加工工藝分析方法與步驟。 2. 零件數(shù)控加工工藝路線的規(guī)劃。 3. 會(huì)分析并制定被加工零件在機(jī)床上的定位、裝夾方案。 4. 了解數(shù)控機(jī)床常用刀具，及切削用量的選擇原則。 5. 會(huì)制定簡(jiǎn)單的零件數(shù)控加工工藝卡。 6. 熟悉數(shù)控機(jī)床所用相關(guān)坐標(biāo)系。 7. 務(wù)必掌握相關(guān)數(shù)控加工的對(duì)刀方法。 8. 了解數(shù)控機(jī)床編程程序構(gòu)成及指令類型。機(jī)械工程系 任務(wù)一、了解數(shù)控加工工藝特點(diǎn) 任務(wù)二、掌握數(shù)控加工零件工藝性分析及工藝路線擬定 任務(wù)三、熟悉工件的定位與裝夾方案 任務(wù)四、選擇數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量 任務(wù)五、數(shù)控加工工藝卡制作

2、任務(wù)六、熟悉坐標(biāo)系、對(duì)刀及指令基礎(chǔ)機(jī)械工程系任務(wù)一、了解數(shù)控加工工藝特點(diǎn) 數(shù)控加工工藝研究的對(duì)象是數(shù)控設(shè)備完成數(shù)控加工全過(guò)程相關(guān)的集成化技術(shù)，最直接的研究對(duì)象是與數(shù)控設(shè)備息息相關(guān)的數(shù)控裝置、控制系統(tǒng)、數(shù)控程序及編制方法。 數(shù)控加工工藝源于傳統(tǒng)的加工工藝，將傳統(tǒng)的加工工藝、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，它的一個(gè)典型特征是將普通加工工藝完全融入數(shù)控加工工藝中。 數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程的核心。 數(shù)控編程可以簡(jiǎn)單的理解成從零件的設(shè)計(jì)圖開(kāi)始，直到數(shù)控加工程序編制完成的整個(gè)過(guò)程。機(jī)械工程系 編程員接到一個(gè)零件或產(chǎn)品的數(shù)控編程任務(wù)，主要的工作包括根據(jù)零件或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)

3、技術(shù)文件進(jìn)行數(shù)控加工工藝可行性分析，確定完成零件數(shù)控加工的加工方法；選擇數(shù)控機(jī)床的類型和規(guī)格；確定加工坐標(biāo)系、選擇夾具及其輔助工具、選擇刀具和刀具裝夾系統(tǒng)，規(guī)劃數(shù)控加工方案和工藝路線，劃分加工區(qū)域、設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序內(nèi)容，編寫(xiě)數(shù)控程序，進(jìn)行數(shù)控程序調(diào)試和實(shí)際加工驗(yàn)證，最后對(duì)所有的數(shù)控工藝文件進(jìn)行完善、固化并存檔等方面的內(nèi)容。機(jī)械工程系一、數(shù)控加工工藝具有如下特點(diǎn)一、數(shù)控加工工藝具有如下特點(diǎn) 1數(shù)控加工工藝遠(yuǎn)比普通機(jī)械加工工藝復(fù)雜數(shù)控加工工藝遠(yuǎn)比普通機(jī)械加工工藝復(fù)雜 2數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要有嚴(yán)密的條理性數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要有嚴(yán)密的條理性 3數(shù)控加工工藝的繼承性較好數(shù)控加工工藝的繼承性較好 凡經(jīng)過(guò)調(diào)試、

4、校驗(yàn)和試切削過(guò)程驗(yàn)證的，并在數(shù)控加工實(shí)踐中證明是好的數(shù)控加工工藝，都可以作為模板，供后續(xù)加工相類似零件調(diào)用，這樣不僅節(jié)約時(shí)間，而且可以保證質(zhì)量。 4數(shù)控加工工藝必須經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證才能指導(dǎo)生產(chǎn)數(shù)控加工工藝必須經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證才能指導(dǎo)生產(chǎn) 機(jī)械工程系二、數(shù)控加工工藝分析的一般步驟二、數(shù)控加工工藝分析的一般步驟 數(shù)控加工工藝分析一般步驟包括以下八點(diǎn)： 第一、機(jī)床的合理選用 第二、數(shù)控加工零件工藝性分析 第三、加工方法的選擇與加工方案的確定 第四、工序與工步的劃分 第五、零件的安裝與夾具的選擇 第六、刀具的選擇與切削用量的確定 第七、對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 第八、加工路線（走刀路線）的確定機(jī)械工程系 關(guān)于機(jī)床

5、的合理選用：關(guān)于機(jī)床的合理選用：在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，一般有兩種情況。第一種情況：有零件圖樣和毛坯，要選擇適合加工該零件的數(shù)控機(jī)床。第二種情況：已經(jīng)有了數(shù)控機(jī)床，要選擇適合在該機(jī)床上加工的零件。無(wú)論哪種情況，考慮的因素主要是毛坯的材料和類、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。概括起來(lái)有三點(diǎn)：要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。有利于提高生產(chǎn)率。盡可能降低生產(chǎn)成本(加工費(fèi)用)。機(jī)械工程系任務(wù)二、掌握數(shù)控加工零件工藝性分析及工任務(wù)二、掌握數(shù)控加工零件工藝性分析及工藝路線擬定藝路線擬定 一、零件工藝性分析一、零件工藝性分析 1. 零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應(yīng)符合

6、編程方便的原則。 1）零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)，在數(shù)控加工零件圖上應(yīng)以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。 2）構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分。 在手工編程時(shí)要計(jì)算基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。 2. 零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)。 1）零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸。這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編程方便，生產(chǎn)效益提高。機(jī)械工程系 2）內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)過(guò)小。零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉(zhuǎn)接圓弧半徑的大小等有關(guān)。 3）零件銑削底平面時(shí)，槽底圓角半徑r不應(yīng)過(guò)大。 4）應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。在數(shù)控加工中，若沒(méi)

7、有統(tǒng)一基準(zhǔn)定位，會(huì)因工件的重新安裝而導(dǎo)致加工后的兩個(gè)面上輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。 零件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔，若沒(méi)有，要設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)孔(如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設(shè)置工藝孔)。若無(wú)法制出工藝孔時(shí)，最起碼也要用經(jīng)過(guò)精加工的表面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，以減少兩次裝夾產(chǎn)生的誤差。機(jī)械工程系 零件結(jié)構(gòu)工藝性好壞示例見(jiàn)表2-1所示。機(jī)械工程系二、工藝路線擬定二、工藝路線擬定 工藝路線的主要任務(wù)是選擇零件表面的加工方法、確定加工順序、劃分工序。 1. 表面加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。例如，對(duì)于IT7級(jí)精度的孔采用鏜削、鉸削、

8、磨削等加工方法均可達(dá)到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱體孔選擇鉸孔，當(dāng)孔徑較大時(shí)則應(yīng)選擇鏜孔。 對(duì)于精度要求較高的表面，先是根據(jù)各種工藝方法所能達(dá)到的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度等因素來(lái)選定它的最后加工方法。然后再選定前面一系列準(zhǔn)備工序的加工方法和順序。機(jī)械工程系 如表2-2所示部分圓柱表面加工方法及加工精度摘錄。機(jī)械工程系 2. 工藝階段的劃分 （加工方案） 零件上比較精密表面的加工，常常是通過(guò)粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。 確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求所需要的加工方法。例如，對(duì)于孔徑不大的IT7

9、級(jí)精度的孔，最終加工方法取精鉸時(shí)，則精鉸孔前通常要經(jīng)過(guò)鉆孔、擴(kuò)孔和粗鉸孔等加工。 1）粗加工階段粗加工階段主要任務(wù)是切除加工表面上的大部分余量，主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 機(jī)械工程系 2）半精加工階段半精加工階段主要任務(wù)是為表面的精加工作好必要的精度和余量準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻螺紋、切槽等）。 3）精加工階段精加工階段主要任務(wù)是提高并達(dá)到規(guī)定的表面質(zhì)量要求。 4）光整加工階段光整加工階段主要任務(wù)是提高被加工表面的尺寸精度和減小表面粗糙度，一般對(duì)尺寸精度和表面粗糙度要求特別高的表面才安排光整加工。 工藝路線劃分加工階段是就零件加工的整個(gè)工藝過(guò)程而言，不是以某一表面的加工或某

10、一工序的加工而論。 機(jī)械工程系 3. 工序的劃分 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應(yīng)根據(jù)零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上完成整個(gè)零件的加工工作，若不能則應(yīng)決定其中哪一部分在數(shù)控機(jī)床上加工，哪一部分在其他機(jī)床上加工，即對(duì)零件的加工工序進(jìn)行劃分。 一般工序劃分有以下幾種方式： l）按所用刀具劃分工序。即以同一把刀具完成的哪一部分工藝過(guò)程為一道工序。機(jī)械工程系 適用于工件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（如在一個(gè)工作班內(nèi)不能完成），加工程序的編制和檢查難度較大等情況。 2）按安裝次數(shù)劃分工序即以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程為

11、一道工序. 適合于加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。 3）以粗、精加工劃分工序即粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。適用于加工變形大，需要粗、精加工分開(kāi)的零件，如薄壁件或毛坯為鑄件和鍛件，也適用于需要穿插熱處理的零件。 機(jī)械工程系 4）以加工部位劃分工序。即完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。適用于加工表面多而復(fù)雜的零件，此時(shí)，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如內(nèi)形、外形、曲面和平面）將加工劃為分幾個(gè)部分。 在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)不同的表面進(jìn)行加工。為了便于分析和描述較復(fù)雜的工序，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。 工步的劃分主

12、要從加工精度和效率兩方面考慮。下面以加工中心為例來(lái)說(shuō)明工步劃分的原則： 1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開(kāi)進(jìn)行。機(jī)械工程系 2）對(duì)于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔。按此方法劃分工步，可以提高孔的精度。 因?yàn)殂娤鲿r(shí)切削力較大，工件易發(fā)生變形。先銑面后鏜孔，使其有一段時(shí)間恢復(fù)，減少由變形引起的對(duì)孔的精度的影響。 3）按刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率。 總之，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。機(jī)械工程系 4. 加工順序的安排 1）切削加工工序的安

13、排 “先粗后精”的加工順序先進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行半精加工，最后進(jìn)行精加工和光整加工。 先加工基準(zhǔn)表面，后加工其他表面。 先加工主要表面，后加工次要表面。 先加工平面，后加工內(nèi)孔。 2）熱處理工序的安排 退火、正火和調(diào)質(zhì)等，一般安排在粗加工前后。 機(jī)械工程系 淬火、正火和調(diào)質(zhì)等，一般安排在半精加工之后，精加工、光整加工之前。 滲氮處理溫度低、變形小，且滲氮層較薄，滲氮工序應(yīng)盡量靠后，安排在工件粗磨之后，精磨、光整加工之前。 時(shí)效處理在粗加工之后，精加工之前進(jìn)行。對(duì)于高精度的零件，在加工過(guò)程中常多次時(shí)效處理。 3）輔助工序的安排 輔助工序主要包括檢驗(yàn)、去毛刺、清洗、涂防銹油等。 檢驗(yàn)工序是主要的輔助

14、工序，檢驗(yàn)工序應(yīng)作如下安排： 零件粗加工或半精加工結(jié)束之后。 機(jī)械工程系 重要工序加工前后。 零件送外車間（熱處理）加工之前。 零件全部加工結(jié)束之后。 鉗工去毛刺常安排在易產(chǎn)生毛刺的工序之后，檢驗(yàn)及提高硬度的熱處理工序之前。 機(jī)械工程系任務(wù)三、熟悉工件的定位與裝夾方案任務(wù)三、熟悉工件的定位與裝夾方案 一、工件的定位一、工件的定位 1. 工件定位原理 六點(diǎn)定位原理 ：任一剛體，在空間都有6個(gè)自由度，即沿直角坐標(biāo)系x、y、z 3軸方向移動(dòng)的自由度，以及繞3軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，如圖2-1所示。 限制工件在空間的6個(gè)自由度，使之完全定位，即為工件的六點(diǎn)定位原理。 六點(diǎn)定位原理是進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)基礎(chǔ)

15、理論。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 2. 定位方法 完全定位完全定位： 加工中，工件的六個(gè)自由度全部沒(méi)有重復(fù)地被限制的定位，稱為工件的完全定位。如圖2-3所示。 機(jī)械工程系 不完全定位不完全定位： 工件在加工時(shí)，不一定都需要進(jìn)行完全定位，少于六個(gè)自由度的不重復(fù)工件定位為不完全定位。 欠定位欠定位： 定位支承點(diǎn)或其實(shí)際定位所限制的自由度數(shù)目，比其加工時(shí)所必須限制的自由度數(shù)目少，或比必須設(shè)置的支承點(diǎn)少，這種狀態(tài)稱為欠定位。 過(guò)定位過(guò)定位： 若工件的某個(gè)自由度被限制了兩次以上，或幾個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)自由度或幾個(gè)自由度，這樣重復(fù)限制工件自由度的現(xiàn)象，稱為過(guò)定位。 表2-3所列為部分典型定位元件的定位情

16、況。 機(jī)械工程系機(jī)械工程系機(jī)械工程系 2. 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn) ：在加工時(shí)，為了保證工件相對(duì)于機(jī)床和刀具之間的正確位置（即將工件定位）所使用的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。 工序基準(zhǔn) ：在工序圖上用來(lái)確定本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)，如圖2-4所示。機(jī)械工程系 工序基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。選擇工件的定位基準(zhǔn)十分重要。 最初工序只能用工件毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準(zhǔn)，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。 用已經(jīng)加工過(guò)的表面作定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。 1）粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)主要應(yīng)考慮如何保證各加工表面都有足夠的加工余量，保證不加工表面與加工表面之間的位置尺寸要求，同時(shí)為后續(xù)工序

17、提供精基準(zhǔn)。一般應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題： 為了保證加工表面與不加工表面的位置尺寸要求，選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。例如圖2-5所示。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 若要保證某加工表面切除的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。如圖2-6所示，選擇A面為粗基準(zhǔn)。 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡可能平整，不能有飛邊、澆注系統(tǒng)、冒口或其他缺陷，以使工件定位穩(wěn)定可靠、夾緊方便。 一般情況下粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用。 如圖2-7所示小軸加工，如果重復(fù)使用毛坯表面B定位加工表面A和表面C，必然使A、C之間產(chǎn)生較大的同軸度誤差。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 2）精基準(zhǔn)的選擇原則 基準(zhǔn)重合原則。選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，以避免因基準(zhǔn)不重合引起基準(zhǔn)

18、不重合誤差，從而保證加工精度。 如圖2-8（a）所示零件，基準(zhǔn)重合時(shí)工序的加工精度要求比基準(zhǔn)不重合時(shí)低，容易保證加工精度。 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。應(yīng)選擇幾個(gè)被加工表面（或幾道工序）都能使用的定位基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。既便于保證各個(gè)被加工表面間的位置精度，又有利于提高生產(chǎn)率。 自為基準(zhǔn)原則。 有些精加工要求加工余量小而均勻，這時(shí)應(yīng)盡可能以加工表面自身為精基準(zhǔn)。如浮動(dòng)鉸刀鉸孔，圓拉刀拉孔等。機(jī)械工程系 互為基準(zhǔn)原則。當(dāng)兩個(gè)表面之間的位置精度較高，加工余量要求小而均勻時(shí)，多以兩表面互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。如圖2-9所示。機(jī)械工程系二、裝夾方案確定二、裝夾方案確定 夾具作為機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，在機(jī)械加工中占有十

19、分重要的地位。工件在加工前必須確立在機(jī)床上占據(jù)的位置，以使加工后達(dá)到工件的加工要求。 1.夾具分類： 1）按夾具所在機(jī)床的功用范圍分。 機(jī)床夾具：指各類機(jī)床上使用的通用夾具或針對(duì)某產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專用夾具，有車床夾具、磨床夾具、銑床夾具等。 自動(dòng)線夾具：自動(dòng)線上所使用的夾具，有自動(dòng)線固定夾具和隨行夾具。 2）按夾具的通用特征分. 通用夾具：指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具（例如三爪卡盤(pán)、平口虎鉗）。機(jī)械工程系 專用夾具：指專為某一工件的某道工序的加工而專門(mén)設(shè)計(jì)和制造的夾具。 組合夾具：指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具（圖2-10）。

20、 可調(diào)夾具：有通用可調(diào)夾具（調(diào)整或更換個(gè)別定位元件或夾緊元件而形成的夾具）和成組夾具（專為成組加工工藝中的某一組零件而設(shè)計(jì)的夾具）。 3）按動(dòng)力源分，分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具（圖2-11所示）、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 2.選擇夾具的基本原則 數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下四點(diǎn)： 1）當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具（圖2-10）、可調(diào)式夾具及其他通用夾具（如圖2-12、2-13），以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 2）在成批生產(chǎn)

21、時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3）大批量生產(chǎn)時(shí)，考慮多工位夾具、機(jī)動(dòng)夾具。機(jī)械工程系 4）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。 5）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工，即夾具要開(kāi)敞其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀(如產(chǎn)生碰撞等)。 3. 定位裝夾的基本原則 1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。機(jī)械工程系機(jī)械工程系任務(wù)四、選擇數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量任務(wù)四、選擇數(shù)控機(jī)床刀具及切削用量 選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工

22、工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。 生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀。銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀； 加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀； 加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀。選擇立銑刀加工時(shí)，刀具的有關(guān)參數(shù)，推薦按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。 曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦部位時(shí)，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而應(yīng)采用環(huán)形刀。機(jī)械工程系在單件或小批量生產(chǎn)中，為取代多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床，常采用鼓形刀或錐形刀，加工零件上一些變斜角零件；加鑲齒盤(pán)銑刀適用于在五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上加工一些球面，其效率比用球頭銑刀高近十倍，并可獲得好的加工精度。一、數(shù)控車床常用刀具及工藝一、數(shù)控

23、車床常用刀具及工藝數(shù)控車削用車刀分為三類：尖形車刀、圓弧車刀和成型車刀。圖2-14所示為在數(shù)控車床上加工的工藝范圍，圖2-15所示為數(shù)控車削加工中常用的車刀。為了適合因高速而帶來(lái)的高速切削溫度及嚴(yán)重摩擦，而不致使刀具磨損過(guò)于迅速，數(shù)控加工刀具以硬質(zhì)合金為主，一般采用YT、YW類硬質(zhì)合金加工鋼料，YG類硬質(zhì)合金加工鑄鐵。機(jī)械工程系機(jī)械工程系機(jī)械工程系 二、銑床加工常用刀具選用二、銑床加工常用刀具選用 1. 常見(jiàn)鏜銑削刀具 常見(jiàn)有鉆頭、鏜刀、周銑刀、端銑刀、盤(pán)銑刀、成型銑刀、球頭銑刀、牛鼻銑刀、鼓形銑刀，2-16為常見(jiàn)銑削刀具。機(jī)械工程系 2. 銑刀類型選擇 被加工零件的幾何形狀決定選擇刀具類型的

24、依據(jù)。 刀具選擇的總原則：安裝調(diào)整方便、剛性好，耐用度和精度高，且盡量選較短的刀柄。 平頭銑刀，效率高，在保證不過(guò)切時(shí)，無(wú)論曲面粗、精加工都優(yōu)先采用平頭刀； （1）加工曲面類零件，選用球頭銑刀，如圖2-17所示，粗加工用兩刃，半精加工與精加工用四刃。 （2）銑小平面和臺(tái)階面一般采用通用銑刀，如圖2-18所示。 （3）銑削較大平面一般采用盤(pán)型銑刀，如圖2-19所示。機(jī)械工程系 （4）銑鍵槽一般采用兩刃鍵槽銑刀，如圖2-20所示。 高精度凹槽，可選用直徑比槽寬小的立銑刀，先中間銑，后用補(bǔ)償功能銑兩邊；機(jī)械工程系機(jī)械工程系 （5）孔加工采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具。 選用鉆頭直徑D應(yīng)滿足鉆孔深度L5

25、D；盡量選用對(duì)稱的多刃絞刀頭；同時(shí)盡量選擇較粗較短的刀桿。 3. 銑刀結(jié)構(gòu)選擇 銑刀組成：刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。 選用時(shí)主要根據(jù)刀片排列方式選擇，分為平裝結(jié)構(gòu)和立裝結(jié)構(gòu)兩大類。 （1）平裝結(jié)構(gòu)（刀片徑向排列），如圖2-21所示。容屑較差，主要用于輕型或中量型的銑削加工。 （2）立裝結(jié)構(gòu)（刀片切向排列），如圖2-22所示。容屑較好，主要用于大切深、大走刀量切削，用于重型或中量型的銑削加工。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 4. 銑刀角度選擇 主要考慮的是主偏角和前角。 （1）主偏角Kr，影響切削力。 主偏角Kr，為切削刃與切削平面的夾角，如圖2-22所示。常用有90，88，75，70，60，4

26、5等。 銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也隨之減小。 帶凸肩的平面銑削選用90，88主偏角銑刀。 平面銑削粗加工一般采用6075主偏角銑刀。 45主偏角銑刀，抗振性很好，適用于鏜銑床主軸懸伸較長(zhǎng)的加工場(chǎng)合，適用于加工鑄鐵件。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 （2）前角，影響切削功率。 銑刀前角分為徑向前角和軸向前角。如圖2-23所示。注意角度正負(fù)判斷。 凡能采用雙負(fù)前角刀具加工時(shí)，建議優(yōu)先采用雙負(fù)前角銑刀。 對(duì)于小功率機(jī)床、主軸剛性差的優(yōu)先選用雙正前角銑刀。 5銑刀齒數(shù)的選擇 同一直徑的銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。 粗齒銑刀，主要用于大余量粗加工，或大切削寬度粗加工，或

27、小功率機(jī)床穩(wěn)定切削加工。機(jī)械工程系 中齒銑刀，系通用系列，使用范圍很廣。 密齒銑刀，主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進(jìn)給切削加工。 還有一種不等分齒據(jù)銑刀，鑄鋼、鑄鐵件大余量粗加工中要優(yōu)先采用。機(jī)械工程系 6銑刀直徑選擇 刀具直徑選擇主要根據(jù)機(jī)床的規(guī)格和工件的加工尺寸。 平面銑刀常選D=1.5d（主軸直徑） 立銑刀選用，注意機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速要能達(dá)到刀具最低允許切削速度60m/min。 7刀具牌號(hào)選擇 根據(jù)排屑類型和被加工材料，刀具牌號(hào)分為三類：P類、M類和K類，其后跟兩位數(shù)字分組，其數(shù)字越大耐磨性越差、韌性越高。三類牌號(hào)刀具切削用量選擇，組號(hào)越大（如P10，P20），進(jìn)給量和切削深度也越大。機(jī)

28、械工程系 銑削加工的刀具選用總則銑削加工的刀具選用總則 盡量減少刀具數(shù)量； 一把刀具盡量完成多加工步驟； 無(wú)論尺寸、規(guī)格，粗精加工刀具分開(kāi)使用； 先銑后鉆； 先曲面精加工，后二維輪廓精加工；機(jī)械工程系 三、加工過(guò)程中切削用量的確定三、加工過(guò)程中切削用量的確定 總的原則：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，兼顧成本；半精加工和精加工時(shí)，保證加工質(zhì)量為前提，兼顧效率、成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 1切削運(yùn)動(dòng) 切削運(yùn)動(dòng)(cutting motions)：在切削加工中，刀具和工件間必須有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 切削運(yùn)動(dòng)可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，也可以是連續(xù)的或間歇的；切削運(yùn)動(dòng)包

29、括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)械工程系 主運(yùn)動(dòng)(primary motion)是使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，促使刀具接近工件而實(shí)現(xiàn)切削的運(yùn)動(dòng)。如圖2-24所示工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗功率最大。主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)(feed movement)使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加上主運(yùn)動(dòng)，即可連續(xù)地切除余量，如圖2-24所示車刀的移動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是1個(gè)或多個(gè)。機(jī)械工程系 2切削用量 切削用量(cutting conditions)包括切削速度vc、進(jìn)給量f(或進(jìn)給速度vf)和背吃刀量aP；三要素。機(jī)械工程系機(jī)械工程系機(jī)械工程系 2）進(jìn)給量 刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量稱為

30、進(jìn)給量 (feed rate)。 用單齒刀具(如車刀、刨刀等)加工時(shí)，進(jìn)給量常用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量來(lái)度量，稱為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量或每行程進(jìn)給量，以f表示，單位為mm/r或mm/str。 用多齒刀具(如銑刀、鉆頭等)加工時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱進(jìn)給速度，以vf表示，單位為mm/s或mm/min。刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每齒相對(duì)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量，稱每齒進(jìn)給量，以fz表示，單位為mm/z。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 3）背吃刀量 在通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的切削層尺寸平面中，垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量的切削層尺寸，稱為背吃刀量(back engagement

31、 of the cutting edge)，以aP表示，單位為mm 。背吃刀量（ap）：平行于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸。機(jī)械工程系機(jī)械工程系機(jī)械工程系4切削用量確定流程切削用量確定流程1）確定主軸轉(zhuǎn)速 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件(或刀具或刀具)直徑來(lái)選擇。其計(jì)算直徑來(lái)選擇。其計(jì)算公式為公式為:1000v/D式中:v切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定;n一一主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min,D工件直徑或刀具直徑，單位為mm。計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n，最后要選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。 2）確定背吃刀量 背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的

32、條件下背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量（觀察切屑顏色），這樣，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量（觀察切屑顏色），這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般量精加工余量，一般0.2一一0.5m m,總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。 機(jī)械工程系 3）確定進(jìn)給速度 確定進(jìn)給速度的原則確定進(jìn)給速度的原則:當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇

33、較高的進(jìn)給速度。一般在，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100-200mm/min范圍內(nèi)選取范圍內(nèi)選取;在切斷、加工深孔或用高速鋼刀在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20-50mm/min范圍內(nèi)選取范圍內(nèi)選取;當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20-50mm/min范圍內(nèi)選范圍內(nèi)選取取;刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速（或切削速度）、切削深度及進(jìn)給速度使主軸轉(zhuǎn)速（或切削速

34、度）、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。機(jī)械工程系任務(wù)五、數(shù)控加工工藝卡制作任務(wù)五、數(shù)控加工工藝卡制作 將機(jī)械零件制造工藝過(guò)程及其中各工序的內(nèi)容，采用表格或卡片形式規(guī)定下的文件，稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程，相應(yīng)的卡片稱為工藝規(guī)程卡。 一般情況下，機(jī)械零件（如模具）往往是一件或幾件為一個(gè)批次進(jìn)行加工生產(chǎn)的，即所謂單件生產(chǎn)。因此，其工藝規(guī)格文件以表現(xiàn)工序內(nèi)容為主的單件生產(chǎn)特點(diǎn)，即數(shù)控加工工藝卡。機(jī)械工程系機(jī)械工程系機(jī)械工程系機(jī)械工程系 二、數(shù)控加工工序卡二、數(shù)控加工工序卡 本書(shū)所講數(shù)控加工工序卡，均指單個(gè)零件所在數(shù)控機(jī)床上完成的數(shù)控加工工藝內(nèi)容。一般

35、指在某臺(tái)數(shù)控機(jī)床上完成的部分加工工序，即零件加工工序卡片，工序卡片主要有工步內(nèi)容。 （1）工序）工序：指是一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)同是一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那一部分工一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。藝過(guò)程。 （2）工步：指在零件加工表面和工具都不變的情況下所連續(xù)完成的那一部份內(nèi)容。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 說(shuō)明： 1）工步內(nèi)容描述要能在工序簡(jiǎn)圖上查到。 2）刀具規(guī)格，主要指平底刀（D40）、牛鼻刀D40R8）、球刀（D40R20）等。 3）加工方式，主要指粗加工、半精加工、精加工等。 4）背吃刀量，通常指切削深度

36、或側(cè)吃刀量。 5）加工余量指本工步后，離產(chǎn)品還有多少余量。機(jī)械工程系任務(wù)六、熟悉坐標(biāo)系、對(duì)刀及指令基礎(chǔ)任務(wù)六、熟悉坐標(biāo)系、對(duì)刀及指令基礎(chǔ) 一、機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系一、機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系 為了確定機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向和移動(dòng)距離，需要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系就叫做機(jī)床坐標(biāo)系。 1.機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床原點(diǎn) 對(duì)某一具體的機(jī)床來(lái)說(shuō)，機(jī)床原點(diǎn)是指機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，屬于機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)物理位置。也是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的第一基準(zhǔn)參考點(diǎn)。 以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系為機(jī)床坐標(biāo)系。 數(shù)控車床機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)一般位于卡盤(pán)端面和主軸中心線的交點(diǎn)（具體查看機(jī)床說(shuō)明書(shū)）。機(jī)械工程系

37、數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)一般設(shè)置在X、Y、Z坐標(biāo)的正方向極限位置上，如圖2-30所示，（相對(duì)于O3）。機(jī)械工程系 2.機(jī)床參考點(diǎn) 是用于對(duì)機(jī)床工作臺(tái)、滑板以及刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)和控制的點(diǎn)，也稱為機(jī)床零點(diǎn)。 參考點(diǎn)相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn)來(lái)講是一個(gè)固定（已知）值（有時(shí)重合于機(jī)床原點(diǎn)）。參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是已知的。 同時(shí)參考點(diǎn)也是在加工之前和加工之后，用控制面板上的回零按鈕使移動(dòng)部件移動(dòng)到機(jī)床坐標(biāo)系中的一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)。機(jī)械工程系 數(shù)控機(jī)床在工作時(shí)，移動(dòng)部件必須首先返回參考點(diǎn)，測(cè)量系統(tǒng)置零，之后測(cè)量系統(tǒng)即可以以參考點(diǎn)作為基準(zhǔn)，隨時(shí)測(cè)量刀具（工件）移動(dòng)部件的位置（操作臺(tái)顯示相關(guān)坐標(biāo)值）。 刀

38、具返回參考點(diǎn)的操作，就是通常講的“回零”操作。 通常在數(shù)控銑床上，機(jī)床原點(diǎn)和機(jī)床參考點(diǎn)是重合的，如圖2-30中的O1。而數(shù)控車床一般不重合，如后面圖2-32所示。 3. 程序原點(diǎn)（編程原點(diǎn)） 為了編程方便，在圖紙上選擇一個(gè)適當(dāng)位置作為程序原點(diǎn)，也叫編程原點(diǎn)或程序零點(diǎn)。機(jī)械工程系 對(duì)于簡(jiǎn)單零件，使工件零點(diǎn)重合于程序零點(diǎn)，這時(shí)的編程坐標(biāo)系就是工件坐標(biāo)系，如圖2-32所示。 對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，需要編制幾個(gè)程序或子程序，為了編程方便和減少許多坐標(biāo)值的計(jì)算，編程零點(diǎn)就不一定設(shè)在工件零點(diǎn)上，而設(shè)在便于程序編制的位置。 4. 工件坐標(biāo)系和工件零點(diǎn) 工件坐標(biāo)系指用于確定工件幾何圖形上各幾何要素的位置而建立的

39、坐標(biāo)系，也常是編程坐標(biāo)系。 件坐標(biāo)系的原點(diǎn)就是工件零點(diǎn)。 工件零點(diǎn)的一般選用原則：機(jī)械工程系 工件零點(diǎn)選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上，這樣可以直接用圖紙標(biāo)注的尺寸作為編程點(diǎn)的坐標(biāo)值，減少計(jì)算工作量； 能使工件方便地裝卡、測(cè)量和檢驗(yàn)； 工件零點(diǎn)盡量選擇尺寸精度較高、粗糙度比較低的工件表面上，以提高加工精度和同一批零件的一致性； 對(duì)于有對(duì)稱形狀地幾何零件，工件零點(diǎn)最好選擇對(duì)稱中心上。 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（或程序原點(diǎn)）一般用G92或G54G59和G50（數(shù)控車床常用）指定。機(jī)械工程系 二、編程坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系設(shè)定二、編程坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系設(shè)定 1編程坐標(biāo)系編程坐標(biāo)系 編程坐標(biāo)系指編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工

40、藝建立的坐標(biāo)系。 確定編程坐標(biāo)系時(shí)，不必考慮工件在機(jī)床的位置；編程坐標(biāo)系只會(huì)影響零件編程。 如圖2-31所示，O2就是編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)，編程時(shí)的參照點(diǎn)。 編程原點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)在零件設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，并且坐標(biāo)軸方向同機(jī)床坐標(biāo)系一致。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 2工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系 1）工件坐標(biāo)系的確定 零件被裝夾好后，通過(guò)對(duì)刀操作對(duì)刀操作，設(shè)定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與編程坐標(biāo)系原點(diǎn)一致，如圖2-31 O2為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)；從而確定了刀具起始點(diǎn)的坐標(biāo)值。 2）數(shù)控車床工件坐標(biāo)系的設(shè)定方法 如圖2-32所示，XOZ為機(jī)床坐標(biāo)系。圖中O點(diǎn)為機(jī)械零點(diǎn)，即機(jī)械原點(diǎn)。 X1O1Z1為編程坐標(biāo)系，也是重合于工件坐標(biāo)系，

41、它是以工件原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的X、Z軸直角坐標(biāo)系。機(jī)械工程系 P0點(diǎn)，指程序起點(diǎn)，是開(kāi)始加工時(shí)刀尖的起始點(diǎn)，也可以把加工過(guò)程的換刀點(diǎn)設(shè)在P0點(diǎn)。 進(jìn)入自動(dòng)加工狀態(tài)時(shí)，屏幕上顯示的是加工刀具刀尖（刀位點(diǎn)）在編程坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值。機(jī)械工程系工件坐標(biāo)系應(yīng)與機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)方向一致，X軸對(duì)應(yīng)徑向，Z軸對(duì)應(yīng)軸向，C軸（主軸）的運(yùn)動(dòng)方向則以從機(jī)床尾架向主軸看，逆時(shí)針為C向，順時(shí)針為C向。（如圖2-33所示）工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在便于測(cè)量或?qū)Φ兜幕鶞?zhǔn)位置，一般在工件的右端面或左端面上。機(jī)械工程系 3）數(shù)控銑床工件坐標(biāo)系的設(shè)定方法 以上述圖2-30為例，設(shè)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)為O3。 方法：將工件在工作臺(tái)中間處裝

42、夾好，回零后再操作機(jī)床用刀具的刀位點(diǎn)（對(duì)刀工具）找到工件上的O3（重合于編程原點(diǎn)O2），即確定了工件坐標(biāo)系的位置（原點(diǎn)）；從而確定了工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O3距離機(jī)床原點(diǎn)O1的位置：X3=-345.700mm，Y3-196.220mm，Z353.165mm；（數(shù)值假設(shè)的）。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 3設(shè)定工件坐標(biāo)系指令設(shè)定工件坐標(biāo)系指令 （1）G50設(shè)定車床工件坐標(biāo)系 工件坐標(biāo)系的臨時(shí)設(shè)定一般用G50來(lái)確定，G50斷電即消失。 G50設(shè)定工件坐標(biāo)系的含義：以刀具當(dāng)前點(diǎn)為參照，指定刀具出發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)值（如圖2-34所示），即設(shè)定了相對(duì)出發(fā)點(diǎn)的程序原點(diǎn)（工件坐標(biāo)系中心），就建立了相應(yīng)的工件坐標(biāo)系。所以使用G50

43、前，必須先將刀位點(diǎn)移到指定的出發(fā)點(diǎn)。機(jī)械工程系 編程格式：編程格式：G50 X Z ； 其中X Z 為刀具出發(fā)點(diǎn)的坐標(biāo)（如圖2-34所示）。執(zhí)行：G50 X Z ，機(jī)床即在圖示位置（程序原點(diǎn)）建立工件坐標(biāo)系。機(jī)械工程系 式中X、Z的值是起刀點(diǎn)相對(duì)于加工原點(diǎn)（工件坐標(biāo)系原點(diǎn)）的位置。G50使用方法與G92類似。 按圖2-35設(shè)置加工坐標(biāo)的程序段如下： G50 X128.7 Z375.1； 在數(shù)控車床編程時(shí)，所有X坐標(biāo)值均使用直徑值，如圖2-35所示。 機(jī)械工程系 （2）用G92指令設(shè)定銑床工件坐標(biāo)系 G92指令：指通過(guò)刀具當(dāng)前所在的位置（即刀具的起點(diǎn)）來(lái)設(shè)定工件坐標(biāo)系。 編程格式：G92 X Y

44、 Z； G92指令是將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定在相對(duì)于刀具起始點(diǎn)的某一空間點(diǎn)上。 若程序格式為：G92 X a Y b Z c；a,b,c指對(duì)應(yīng)的數(shù)值。 只要程序運(yùn)行了G92此段，則系統(tǒng)就根據(jù)刀具起始點(diǎn)設(shè)定了工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，則將工件坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)定到距刀具起始點(diǎn)距離為X= -a ，Y= -b ，Z= -c的位置上。 例：G92 X20 Y10 Z10；機(jī)械工程系 其確立的工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在距離刀具起始點(diǎn)X=-20，Y=-10，Z=-10的位置上,如圖2-36所示。 反過(guò)來(lái)，相當(dāng)于對(duì)刀點(diǎn)（刀具起始點(diǎn)）設(shè)在工件坐標(biāo)系的X=20，Y=10，Z=10點(diǎn)上。如圖2-37所示，反過(guò)來(lái)相當(dāng)于在工件坐標(biāo)系中確定了到具起

45、始點(diǎn)的坐標(biāo)值。機(jī)械工程系 例4-1,如圖2-38所示，用G92設(shè)定工件坐標(biāo)系：G92 X50 Y50 Z10；機(jī)械工程系 （3）選擇機(jī)床坐標(biāo)系（定位）為運(yùn)動(dòng)參照 編程格式：G53 G90 X Y Z ； G53指令使刀具快速定位到機(jī)床坐標(biāo)系中的指定位置上，式中X、Y、Z后的值為機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，其尺寸均為負(fù)值。例：G53 G90 X-100 Y-100 Z-20，則執(zhí)行后刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置如圖2-39所示。機(jī)械工程系（4）用G54G59指令設(shè)定機(jī)床工件坐標(biāo)系 數(shù)控車床機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)位于卡盤(pán)端面和主軸中心線的交點(diǎn)，若以機(jī)床坐標(biāo)系為編程坐標(biāo)系，則會(huì)給編程帶來(lái)許多不便（如圖3-25），所以

46、在零件圖樣給出以后，應(yīng)找出圖樣上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)，并以此點(diǎn)為基準(zhǔn)設(shè)定工件坐標(biāo)系，以達(dá)到簡(jiǎn)化編程的目的。 首先選好工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（工件零點(diǎn)）位置（比如對(duì)于數(shù)控車床，通常工件坐標(biāo)系原點(diǎn)選擇在工件右端面，工件坐標(biāo)的Z軸與主軸中心線重合），當(dāng)工件裝夾到機(jī)床上以后求出零點(diǎn)偏移量（工件原點(diǎn)偏離機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值），并通過(guò)面板輸入到G54G59的數(shù)值區(qū)，即設(shè)定零點(diǎn)偏置的G54G59對(duì)應(yīng)的工件坐標(biāo)系。再調(diào)用相應(yīng)的指令G54G59時(shí)，工件坐標(biāo)系就在程序使用中建立。機(jī)械工程系 G54G59為模態(tài)指令，可相互注銷，或直到G53指令取代后才恢復(fù)機(jī)床坐標(biāo)系，G54為缺省值，設(shè)定時(shí)如圖2-40所示。 零點(diǎn)偏移（偏置），指工件

47、坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏移情況（機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值）。 G54對(duì)應(yīng)一號(hào)工件坐標(biāo)系，以此類推可以設(shè)置6號(hào)工件坐標(biāo)系。 16號(hào)工件加工坐標(biāo)系是通過(guò)CRT/MDI（如圖2-41所示操作界面）方式設(shè)置的。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 編程格式：G54 G90 G00 (G01) X Y Z (F) ； 其中，指令后X、Y、Z坐標(biāo)指在機(jī)床坐標(biāo)系中的值； 該指令執(zhí)行后，程序中的任何坐標(biāo)尺寸均表示在相應(yīng)的（G54）工件坐標(biāo)系中的位置； 注意：G54G59誰(shuí)在加工程系中出現(xiàn)，即選擇了相應(yīng)的工件坐標(biāo)系。 如圖2-42所示，程序選擇了任一號(hào)指令，表示選擇了相應(yīng)的加工坐標(biāo)系。機(jī)械工程系 例，如圖2-43,使用工件坐

48、標(biāo)系編程，要求刀具從當(dāng)前點(diǎn)移到A點(diǎn)，再到B點(diǎn)。 例：在圖2-44中，用 CRT/MDI在參數(shù)設(shè)置方式下設(shè)置了兩個(gè)工件（加工）坐標(biāo)系：機(jī)械工程系 CRT/MDI相關(guān)界面顯示輸入如下：（XOZ為機(jī)床坐標(biāo)系） G54：X-50Y-50Z-10 G55：X-100Y-100Z-20 這時(shí)，建立了原點(diǎn)在O的G54加工坐標(biāo)系和原點(diǎn)在O的G55加工坐標(biāo)系。 若執(zhí)行下述程序段： N10G53G90X0Y0Z0； N20G54G90G01X50Y0Z0F100； N30G55G90G01X100Y0Z0F100； 則刀尖點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4-45中OAB所示。機(jī)械工程系機(jī)械工程系5、注意事項(xiàng)G54與G55G59的

49、區(qū)別G54G59設(shè)置加工坐標(biāo)系的方法是一樣的，但在實(shí)際情況下，機(jī)床廠家為了用戶的不同需要，在使用中有以下區(qū)別：利用G54設(shè)置機(jī)床原點(diǎn)的情況下，進(jìn)行回參考點(diǎn)操作時(shí)機(jī)床坐標(biāo)值顯示為G54的設(shè)定值，且符號(hào)均為正；利用G55G59設(shè)置加工坐標(biāo)系的情況下，進(jìn)行回參考點(diǎn)操作時(shí)機(jī)床坐標(biāo)值顯示零值。G92與G54G59的區(qū)別G92指令與G54G59指令都是用于設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，但在使用中是有區(qū)別的。G92指令是通過(guò)程序來(lái)設(shè)定、選用加工坐標(biāo)系的，它所設(shè)定的加工坐標(biāo)系原點(diǎn)與當(dāng)前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是隨當(dāng)前刀具位置的不同而改變的。機(jī)械工程系 G54G59的修改 G54G59指令是

50、通過(guò)MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定工件加工坐標(biāo)系的，一旦設(shè)定，加工原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置是不變的，它與刀具的當(dāng)前位置無(wú)關(guān)，除非再通過(guò)MDI 方式修改。 應(yīng)用范圍 本課程所例加工坐標(biāo)系的設(shè)置方法，僅是FANUC系統(tǒng)中常用的方法之一，其余不一一例舉。其它數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)置方法應(yīng)按隨機(jī)說(shuō)明書(shū)執(zhí)行。機(jī)械工程系 常見(jiàn)錯(cuò)誤 當(dāng)執(zhí)行程序段“G92 X 10 Y 10”時(shí)，常會(huì)認(rèn)為是刀具在運(yùn)行程序后到達(dá)X 10 Y 10 點(diǎn)上。其實(shí)， G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系，并不產(chǎn)生任何動(dòng)作，這時(shí)刀具已在加工坐標(biāo)系中的 X10 Y10點(diǎn)上。 G54G59指令程序段可以和G00、G01指令組合，如G54 G90 G01

51、X 10 Y10時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件在選定的加工坐標(biāo)系中進(jìn)行移動(dòng)。 程序段運(yùn)行后，無(wú)論刀具當(dāng)前點(diǎn)在哪里，它都會(huì)移動(dòng)到加工坐標(biāo)系中的X 10 Y 10 點(diǎn)上。機(jī)械工程系三、對(duì)刀與換刀三、對(duì)刀與換刀 加工開(kāi)始時(shí)，通過(guò)對(duì)刀點(diǎn)確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的。 數(shù)控加工中對(duì)刀的本質(zhì)是建立工件坐標(biāo)系。數(shù)控加工中對(duì)刀的本質(zhì)是建立工件坐標(biāo)系。 1.相關(guān)概念相關(guān)概念 （1）刀位點(diǎn) 表示刀具特征的點(diǎn)，也是對(duì)刀和加工的基準(zhǔn)點(diǎn)，也是對(duì)刀時(shí)的注視點(diǎn)，不一定是刀具上的點(diǎn). “刀位點(diǎn)”一般是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、面銑刀刀頭底面的中心；球頭銑刀的球頭中心。如圖2-45所示為各類車刀的刀位點(diǎn)，圖2-46所示鉆頭、

52、銑刀的刀位點(diǎn)。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 （2）起刀點(diǎn) 是刀具相對(duì)零件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，這個(gè)起點(diǎn)也是編程時(shí)程序的起點(diǎn)。即零件加工程序開(kāi)始時(shí)刀位點(diǎn)的起始位置。 （3）對(duì)刀點(diǎn)）對(duì)刀點(diǎn) 對(duì)刀點(diǎn)是用來(lái)確定刀具與工件的相對(duì)位置關(guān)系的點(diǎn)，是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系的點(diǎn)，常放置在工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。 對(duì)刀點(diǎn)：指通過(guò)對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。 對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則是：1.便于用數(shù)字處理和簡(jiǎn)化程序編制；2.在機(jī)床上找正容易，加工中便于檢查；3.引起的加工誤差小。機(jī)械工程系 對(duì)刀點(diǎn)可選在工件上，也可選在工件外面(如選在夾具上或機(jī)床上)但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系。 為了提高加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的

53、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。刀具的位置則以此孔來(lái)找正，使“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合，重合一致性越好，對(duì)刀精度越高。 （4）對(duì)刀 指執(zhí)行程序前，使刀位點(diǎn)盡量重合于某一理想的基準(zhǔn)點(diǎn)，即對(duì)刀點(diǎn)（通常是工件坐標(biāo)系原點(diǎn)）的過(guò)程。 指執(zhí)行程序前，使刀位點(diǎn)盡量重合于某一理想的基準(zhǔn)點(diǎn)，即對(duì)刀點(diǎn)（通常是工件坐標(biāo)系原點(diǎn)）的過(guò)程。機(jī)械工程系 對(duì)刀就是指將刀具的刀位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)某一基準(zhǔn)點(diǎn)（對(duì)刀點(diǎn)），以便建立工件坐標(biāo)系。 對(duì)刀點(diǎn)往往選擇在零件的加工原點(diǎn)（工件坐標(biāo)系原點(diǎn)）。 對(duì)刀即刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)的重合過(guò)程的操作對(duì)刀即刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)的重合過(guò)程的操作。 對(duì)刀實(shí)質(zhì)：通過(guò)刀具來(lái)確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)

54、床坐標(biāo)系對(duì)刀實(shí)質(zhì)：通過(guò)刀具來(lái)確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的關(guān)系（零點(diǎn)偏置）。原點(diǎn)的關(guān)系（零點(diǎn)偏置）。（5）換刀點(diǎn)與換刀）換刀點(diǎn)與換刀 加工過(guò)程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是把刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置。該點(diǎn)可以是某一固定點(diǎn)(如加工中心機(jī)床，其換刀機(jī)械手的位置是固定的)，也可以是任意的一點(diǎn)(如車床)。換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)位時(shí)不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。其設(shè)定值可用實(shí)際測(cè)量方法或計(jì)算確定。機(jī)械工程系 換刀點(diǎn)指自動(dòng)換刀裝置的換刀位置，設(shè)置在換刀時(shí)與工件、夾具不碰撞的位置，常設(shè)在對(duì)刀點(diǎn)上。 總結(jié)四大重合：總結(jié)四大重合： （1）“回零”操作的銑床參考點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)重合； （2）

55、工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與零件編程坐標(biāo)系原點(diǎn)重合； （3）選定對(duì)刀點(diǎn)時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)重合的操作； （4）對(duì)刀操作時(shí)操作時(shí)：“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合。 2. 對(duì)刀方法對(duì)刀方法 對(duì)刀通過(guò)試切或利用對(duì)刀工具及相應(yīng)方法來(lái)完成。 對(duì)刀操作分為X、Y向?qū)Φ逗蚙向?qū)Φ叮慈驅(qū)Φ?。機(jī)械工程系 （1）對(duì)刀方法 包括：采用試切法、采用尋邊器對(duì)刀、機(jī)內(nèi)對(duì)刀儀對(duì)刀、自動(dòng)對(duì)刀等。 其中試切法對(duì)刀精度較低； 常用尋邊器和Z向設(shè)定器對(duì)刀，能保證對(duì)刀精度。 尋邊器（X向、Y向?qū)Φ叮?尋邊器主要用于確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的X、Y值，或測(cè)量工件的簡(jiǎn)單尺寸。 如圖2-47、2-48所示光電尋邊器、偏心尋邊器。機(jī)械工程

56、系機(jī)械工程系 光電式應(yīng)用原理：光電式尋邊器，彈簧將10mm鋼球大的測(cè)頭拉緊在測(cè)桿上，鋼球碰到工件時(shí)會(huì)退讓，此時(shí)導(dǎo)通電路，并發(fā)出光訊號(hào)，這時(shí)通過(guò)機(jī)床坐標(biāo)位置明確被測(cè)工件表面位置。 Z軸設(shè)定器 包括光電式和指針式兩種，如圖2-49所示。 Z軸設(shè)定器用于確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的Z軸位置（高度坐標(biāo)）； 應(yīng)用原理：Z向?qū)Φ稌r(shí)，通過(guò)Z向設(shè)定器光電指示或指針判斷刀具與對(duì)刀器是否接觸，這時(shí)Z坐標(biāo)值再補(bǔ)上設(shè)定器的高度值，即確定工件坐標(biāo)系Z坐標(biāo)值。機(jī)械工程系機(jī)械工程系 3. 對(duì)刀操作實(shí)例對(duì)刀操作實(shí)例 如圖2-50所示零件加工，對(duì)刀點(diǎn)如圖示W(wǎng)，采用尋邊器對(duì)刀，過(guò)程： （1）X、Y向?qū)Φ?X向與Y向的對(duì)刀是

57、相同的，均是要找出工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的關(guān)系（坐標(biāo)值），記下對(duì)刀得到的機(jī)床坐標(biāo)系X、Y坐標(biāo)值。 （2）Z向?qū)Φ?用Z向設(shè)定器) 卸下前面用的尋邊器，裝上所用刀具； 將Z軸設(shè)定器放置在工件內(nèi)腔平面上； 讓刀具端面迅速靠近Z軸設(shè)定器上表面；機(jī)械工程系 讓刀具端面緩慢接觸Z軸設(shè)定器上表面，并使設(shè)定器指針指零； 記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系的Z值，如-220.500mm;（設(shè)定器達(dá)三位小數(shù)點(diǎn)精度） 將此時(shí)坐標(biāo)系的Z值補(bǔ)上設(shè)定器的高度（如50mm）、設(shè)定器下表面與工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離（如10mm）；如：220.500-50-10280.500mm； （舊校實(shí)習(xí)時(shí)，用固定直徑的圓柱（例如刀具）代替設(shè)定（舊

58、校實(shí)習(xí)時(shí)，用固定直徑的圓柱（例如刀具）代替設(shè)定器）器） （3）將測(cè)得的X、Y、Z機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)值輸入到存儲(chǔ)地址中，一般是G54G59代碼中。程序中調(diào)用了相應(yīng)的代碼表示選定了相應(yīng)的工件坐標(biāo)系。機(jī)械工程系 對(duì)刀注意事項(xiàng)： 采用滿足對(duì)刀精度的對(duì)刀工具； 可通過(guò)微調(diào)進(jìn)給量提高對(duì)刀精度； 對(duì)刀時(shí)注意刀具移動(dòng)方向，避免碰碰撞危險(xiǎn)； 對(duì)刀坐標(biāo)值一定記住存儲(chǔ)正確，防止調(diào)用錯(cuò)誤，產(chǎn)生嚴(yán)重后果； 4. 刀具補(bǔ)償值的輸入和修改刀具補(bǔ)償值的輸入和修改 對(duì)刀完成后，相應(yīng)的數(shù)值要在G54G59等相關(guān)位置輸入，有時(shí)還要在程序中輸入刀具半徑、長(zhǎng)度補(bǔ)償與取消，不正確的補(bǔ)償與取消補(bǔ)償將很危險(xiǎn)。機(jī)械工程系四、數(shù)控程序編制基礎(chǔ)四、數(shù)

59、控程序編制基礎(chǔ)1數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟數(shù)控編程的主要內(nèi)容包括：零件圖的分析、加工工藝的確定、數(shù)值計(jì)算、程序的編制、制作控制介質(zhì)、程序的調(diào)試和首件試切。還包括數(shù)控機(jī)床的選擇、工件裝夾方法的確定、刀具的選擇等。數(shù)控編程的步驟，如圖2-51所示。程序調(diào)試還有：a.空運(yùn)行、b.圖形模擬機(jī)械工程系 2程序編制的方法 1）手工編程 利用一般的計(jì)算工具，通過(guò)各種數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算，并進(jìn)行指令編制。這種方式比較簡(jiǎn)單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計(jì)算量不大的零件編程，對(duì)機(jī)床操作人員來(lái)講必須掌握。 在點(diǎn)位加工或由直線和圓弧組成的輪廓加工中，手工編程在點(diǎn)位加工或由直線和圓弧組成的輪廓

60、加工中，手工編程仍廣泛應(yīng)用。仍廣泛應(yīng)用。 2）自動(dòng)編程 利用通用的微型計(jì)算機(jī)及專用的自動(dòng)編程軟件，以人機(jī)對(duì)話方式確定加工對(duì)象和加工條件自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算和生成指令。 機(jī)械工程系 利用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)、分析及加工編程。該種方法適用于制造業(yè)中的CAD/CAM集成編程數(shù)控系統(tǒng)，目前正被廣泛應(yīng)用。該方式適應(yīng)面廣、效率高、程序質(zhì)量好適用于各類柔性制造系統(tǒng)（FMS）和集成制造系統(tǒng)（CIMS），但投資大，掌握起來(lái)需要一定時(shí)間。 對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及曲面組成的零件，必須用自動(dòng)編程的方法獲取零件加工程曲面組成的零件，必須用