數(shù)控銑床編程與加工操作課件

第5章數(shù)控銑床編程與加工操作5.1數(shù)控銑床加工的特點5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.3數(shù)控銑床加工的刀具補償及其他功能指令5.4固定循環(huán)5.5CNC系統(tǒng)高級編程方法5.6數(shù)控銑床的操作5.7數(shù)控銑床加工編程綜合實訓(xùn)第5章數(shù)控銑床編程與加工操作5.1數(shù)控銑床加工的特點5.1數(shù)控銑床加工的特點5.1.1數(shù)控枕床加工的對象銑床是由普通銑床發(fā)展而來的一種數(shù)字控制機床，一般指規(guī)格較小的升降臺式數(shù)控銑床，其工作臺寬度多在400mm以下。數(shù)控銑削是機械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一。它除了能銑削普通銑床所能銑削的各種零件表面外，還能銑削普通銑床不能銑削的需要2-5坐標聯(lián)動的各種平面輪廓和立體輪廓。根據(jù)數(shù)控銑床的特點，從銑削加工角度考慮，適合數(shù)控銑削的主要加工對象有以下幾類。下一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點5.1.1數(shù)控枕床加工的對象下一5.1數(shù)控銑床加工的特點1.平面輪廓零件這類零件的加工面平行或垂直定位面，或加工面與定位面的夾角為固定角度(見圖5一1)，如各種蓋板、凸輪以及飛機整體結(jié)構(gòu)件中的框、肋等。目前在數(shù)控銑床上加工的大多數(shù)零件屬于平面類零件，其特點是各個加工面是平面，或可以展開成平面。平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡單的一類零件。一般只需要三坐標數(shù)控銑床的兩坐標聯(lián)動(即兩軸半坐標聯(lián)動)就可以把它們加工出來。

2.變抖角類零件加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角零件，示的飛機變斜角梁椽條。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點1.平面輪廓零件下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，例如圖5-2所加工面與銑刀圓周的瞬時接觸為一條線。最好采用四坐標、五坐標數(shù)控銑床進行兩軸半近似加工。

3.空間曲面輪廓零件這類零件的加工為空間曲面(見圖5-3)，如模具、葉片、螺旋槳等?？臻g曲面輪廓零件不能展開的平面。加工時，銑刀與加工面始終為點接觸，一般采用球頭在三軸數(shù)控銑床上加工。當曲面較復(fù)雜，通道較狹窄，會傷及相鄰表面及需要刀具擺刀時，要采用四坐標或五坐標銑床加工。4.孔孔及孔系的加工可以在數(shù)控銑床上進行，如鉆、礦、鉸和撞等加工。由于孔加工多采用定尺寸刀具，需要頻繁換刀，當加工孔的數(shù)量較多時，就不如用加工中心加工方便、快捷。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點變斜角類零件的變斜角加工面不能展開5.1數(shù)控銑床加工的特點

5.螺紋內(nèi)螺紋、外螺紋、圓柱螺紋、圓錐螺紋等都可以在數(shù)控銑床上加工。5.1.2數(shù)控銑床加工的特點

1.加工靈活，通用性強數(shù)控銑床的最大特點是高柔性，即靈活、通用，可以加工不同形狀的工件。在數(shù)控銑床上能完成鉆孔、撞孔、鉸孔、銑平面、銑斜面、銑槽、銑曲面(凸輪)、攻螺紋等加工，而且在一般情況下，可以一次裝夾就能完成多種加工工序。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點5.螺紋下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點2.工件的加工精度高，能加工復(fù)雜型面目前數(shù)控裝置的脈沖當量一般為0.001mm，高精度的數(shù)控系統(tǒng)可達0.1μm，一般情況下，都能保證工件精度。由于數(shù)控銑床具有較高的加工精度，能加工很多普通機床難以加工或根本不能加工的復(fù)雜型面，所以在加工各種復(fù)雜模具時更顯出其優(yōu)越性。3.大大提高了生產(chǎn)效率在數(shù)控銑床上，一般不需要專用夾具和工藝裝備。在更換工件時，只需調(diào)用儲存在數(shù)控裝置中的加工程序、裝夾工件和調(diào)整刀具數(shù)據(jù)即可，因而大大縮短了生產(chǎn)周期;其次，數(shù)控銑床具有銑床、撞床和鉆床的功能，使工序高度集中，大大提高了生產(chǎn)效率并減小了工件裝夾誤差。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點2.工件的加工精度高，能加工復(fù)雜型5.1數(shù)控銑床加工的特點另外數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度都是無級變速的，因此，有利于選擇最佳切削用量。數(shù)控銑床具有快進、快退、快速定位功能，可大大減少機動時間。據(jù)統(tǒng)計，采用數(shù)控銑床加工比普通銑床加工生產(chǎn)率可提高3-5倍。對于復(fù)雜的成型面加工，生產(chǎn)率可提高十一幾倍，甚至幾十一倍。4.大大減輕了操作者的勞動強度數(shù)控銑床對零件加工是按照事先編制好的加工程序自動完成的，操作人員除了操作操作面板、裝卸工件、中間測量和觀察機床運行外，不需要進行繁重的重復(fù)性手工操作，大大減輕了勞動強度。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點另外數(shù)控銑床的主軸轉(zhuǎn)速和進5.1數(shù)控銑床加工的特點5.1.3數(shù)控銑床及加工中心的組成與類型。數(shù)控銑床是由普通銑床演變而來的，主要類型有立式數(shù)控銑床和臥式數(shù)控銑床，其中以主軸位于垂直方向的立式數(shù)控銑床最為常見。如圖5-4所示。對于升降臺式的立式數(shù)控銑床，刀具安裝在主軸前端，由主軸電動機帶動作旋轉(zhuǎn)主運動;工件裝于工作臺上，由進給電動機帶動工作臺作縱向(X軸方向)、橫向(Y軸方向)和垂直(Z軸方向)三個坐標軸的進給運動。數(shù)控裝置通過進給伺服系統(tǒng)可以同時控制兩個或三個坐標軸的運動。立式數(shù)控銑床一般適宜對盤類、板類和套類零件進行加工，一次裝夾，可對上表面及周邊輪廓進行銑削加工，也可對上表面進行孔的加工。臥式數(shù)控銑床則適宜對箱體類零件進行加工。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點5.1.3數(shù)控銑床及加工中心的組成5.1數(shù)控銑床加工的特點銑削加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上增加了刀庫和換刀機構(gòu)，即自動刀具變換裝置(ATC，主要類型有立式加工中心(如圖5-5所示)和臥式加工中心，數(shù)控銑床需要通過手動方式進行換刀，而加工中心則可將要使用的刀具預(yù)先存放于刀具庫內(nèi)。需要時再通過換刀指令，由ACT裝置自動換刀。有的加工中心還帶有自動分度回轉(zhuǎn)工作臺，工件一次裝夾后，能夠完成多個平面或角度位置的加工，體現(xiàn)了工序高度集中的優(yōu)點;有的加工中心則帶有交換工作臺，可在當前工件加工的同時，對另外的工件進行拆裝和檢驗，使生產(chǎn)流程得以優(yōu)化，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點銑削加工中心是在數(shù)控銑床5.1數(shù)控銑床加工的特點5.1.4數(shù)控銑床編程時應(yīng)注意的問題1)銑削是機械加工中最常見的方法之一，它包括平面銑削和輪廓銑削。使用數(shù)控銑床的目的在于解決復(fù)雜的和難加工的工件的加工問題，把一些用普通機床可以加工(但效率不高)的工件，改用數(shù)控銑床加工，可以提高加工效率。數(shù)控銑床功能各異，規(guī)格繁多。編程時要考慮如何最大限度地發(fā)揮數(shù)控銑床的特點。兩坐標聯(lián)動數(shù)控銑床用于加工平面零件輪廓;三坐標或多坐標的數(shù)控銑床用于加工難度較大的復(fù)雜工件的立體輪廓;銑撞加工中心具有多種功能，可用于多工位、多工件和多種工藝方法加工。2)數(shù)控銑床的數(shù)控裝置具有多種插補方式，一般都具有直線插補和圓弧插補，有的還具有極坐標插補、拋物線插補、螺旋線插補等多種插補功能。編程時要合理充分地選擇這些功能，以提高加工精度和效率。下一頁上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點5.1.4數(shù)控銑床編程時應(yīng)注意的5.1數(shù)控銑床加工的特點

3)程序編制時要充分利用數(shù)控銑床齊全的功能，如刀具位置補償、刀具長度補償、刀具半徑補償和固定循環(huán)、對稱加工等功能。4)由直線、圓弧組成的平面輪廓銑削的數(shù)學(xué)處理比較簡單。非圓曲線、空間曲線和曲面的輪廓銑削加工，數(shù)學(xué)處理比較復(fù)雜，一般要采用計算機輔助計算和自動編程。上一頁返回5.1數(shù)控銑床加工的特點3)程序編制時要充分利用數(shù)5.2數(shù)控銑削加工工藝分析數(shù)控銑削加工的工藝設(shè)計是在普通銑削加工工藝設(shè)計的基礎(chǔ)，考慮和利用數(shù)控銑床的特點，充分發(fā)揮其優(yōu)點。關(guān)鍵在于合理安排工藝路線。協(xié)調(diào)數(shù)控銑削工序與其他工序之間的關(guān)系，確定數(shù)控銑削工序的內(nèi)容和步驟，并為程序編制準備必要的條件。5.2.1數(shù)控銑削加工部位及內(nèi)容的選擇與確定一般情況下，某個零件并不是所有的表面都需要采用數(shù)控加工，應(yīng)根據(jù)零件的加工要求和企業(yè)的生產(chǎn)條件進行具體分析，確定具體的加工部位和內(nèi)容及要求。具體而言，以下情況適宜采用數(shù)控銑削加工:1)由直線、圓弧、非圓曲線及列表曲線構(gòu)成的內(nèi)外輪廓。

2)空間曲線或曲面。

3)形狀雖然簡單，但尺寸繁多、檢測困難的部位。下一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析數(shù)控銑削加工的工藝設(shè)計5.2數(shù)控銑削加工工藝分析4)用普通機床加工時難以觀察、控制及檢測的內(nèi)腔、箱體

內(nèi)部等。5)有嚴格位置尺寸要求的孔或平面。

6)能夠在一次裝夾中順帶加工出來的簡單表面或形狀。

7)采用數(shù)控銑削加工能有效提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度的一般加工內(nèi)容。而像簡單的粗加工面，需要用專用工裝協(xié)調(diào)的加工內(nèi)容等，則不宜采用數(shù)控銑削加工。在具體確定數(shù)控銑削的加工內(nèi)容時，還應(yīng)結(jié)合企業(yè)設(shè)備條件、產(chǎn)品特點及現(xiàn)場生產(chǎn)組織管理方式等具體情況進行綜合分析，以優(yōu)質(zhì)、高效、低成本完成零件的加工為原則。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析4)用普通機床加工時難以5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.2數(shù)控銑削加工零件的工藝性分析零件的工藝性分析是制定數(shù)控銑削加工工藝的前提，其主要內(nèi)容包括如下:1.零件圖及結(jié)構(gòu)工藝性分析關(guān)于數(shù)控加工零件圖和結(jié)構(gòu)工藝性分析，在前面已作了介紹，下面結(jié)合數(shù)控銑削加工的特點作進一步說明。

1)分析零件的形狀、結(jié)構(gòu)及尺寸的特點，確定零件上是否有妨礙刀具運動的部位，是否有會產(chǎn)生加工干涉或加工不到的區(qū)域，零件的最大形狀尺寸是否超過機床的最大行程，零件的剛性隨著加工的進行是否有太大的變化等。

2)檢查零件的加工要求，如尺寸加工精度、幾何公差及表面粗糙度在現(xiàn)有的加工條件下是否可以得到保證，是否還有更經(jīng)濟的加工方法或方案。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.2數(shù)控銑削加工零件的工5.2數(shù)控銑削加工工藝分析3)在零件上是否存在對刀具形狀及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如過渡圓角、倒角、槽寬等，這些尺寸是否過于凌亂或統(tǒng)一。盡量使用最少的刀具進行加工，減少刀具規(guī)格、換刀及對刀次數(shù)和時間，以縮短總的加工時間。

4)對于零件加工中使用的工藝基準應(yīng)當著重考慮，它不僅決定了各個加工工序的前后順序，還將對各個工序加工后各個加工表面之間的位置精度產(chǎn)生直接的影響，應(yīng)分析零件上是否有可以利用的工藝基準，對于一般加工精度要求，可以利用零件上現(xiàn)有的一些基準或基準孔，或者專門在零件上加工出工藝基準，當零件的加工精度要求很高時，必須采用先進的統(tǒng)一基準定位裝夾系統(tǒng)才能保證加工要求。5)分析零件材料的種類、牌號及熱處理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理選擇刀具材料和切削參數(shù)。同時下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析3)在零件上是否存在對刀5.2數(shù)控銑削加工工藝分析要考慮熱處理對零件的影響，如熱處理變形，并在工藝路線中安排相應(yīng)的工序消除這種影響。而零件的最終熱處理狀態(tài)也會影響工序的前后順序。

6)當零件上的部分內(nèi)容已經(jīng)加工完成，這時應(yīng)充分了解零件的已加工狀態(tài)，數(shù)控銑削加工的內(nèi)容與已加工內(nèi)容之間的關(guān)系，尤其是位置尺寸關(guān)系，這些內(nèi)容之間在加工時如何協(xié)調(diào)，采用了什么方式或基準保證加工要求。如對其他企業(yè)的外協(xié)零件的加工。

7)構(gòu)成零件的輪廓的幾何元素(點、線、面)的條件(如相切、相交、垂直和平行等)是數(shù)控編程的重要依據(jù)。因此，分析零件圖樣時，務(wù)必要分析幾何元素的給定條件是否充分，發(fā)現(xiàn)問題及時與設(shè)計人員協(xié)商解決。有關(guān)銑削零件的結(jié)構(gòu)工藝性實例見表5-1。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析要考慮熱處理對零件的影響，如熱處5.2數(shù)控銑削加工工藝分析

2.零件毛坯的工藝性分析零件在進行數(shù)控銑削加工時，由于加工過程的自動化，使得余量的大小、如何裝夾等問題在設(shè)計毛坯時就要仔細考慮好。否則，如果毛坯不適合數(shù)控銑削，加工將很難進行下去。根據(jù)實踐經(jīng)驗，下列幾方面應(yīng)作為毛坯工藝性分析的重點。

1)毛坯應(yīng)有充分、穩(wěn)定的加工余量。毛坯主要指鍛件、鑄件。因模鍛時的欠壓量與允許的錯模量會造成余量的多少不等;鑄造時也會因砂型誤差、收縮量及金屬液體的流動性差不能充滿型腔等造成余量不等。此外，鍛造、鑄造后，毛坯的撓曲與扭曲變形量的不同也會造成加工余量的不充分、不穩(wěn)定。因此，除板料外，不淪是鍛件、鑄件還是型材，只要準備采用數(shù)控銑削加工，其加工面均應(yīng)有較充分的余量。經(jīng)驗表明，數(shù)控銑削中最難保證的是加工面與非加工面之間的尺寸，這一點應(yīng)該特下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析2.零件毛坯的工藝性分析下一頁5.2數(shù)控銑削加工工藝分析別引起重視。如果已確定或準備采用數(shù)控銑削加工，就應(yīng)事先對毛坯的設(shè)計進行必要更改或在設(shè)計時就加以充分考慮，即在零件圖樣注明的非加工面處也增加適當?shù)挠嗔俊?)分析毛坯的裝夾適應(yīng)性。主要考慮毛坯在加工時定位和夾緊的可靠性與方便性，以便在一次安裝中加工出較多表面。對不便于裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺、工藝凸耳等輔助基準。如圖5-6所示，該工件缺少合適的定位基準，在毛坯上鑄出兩個工藝凸耳，在凸耳上制出定位基準孔。

3)分析毛坯的余量大小及均勻性。主要是考慮在加工時要不要分層切割及分幾層切削。也要分析加工中與加工后的變形程度，考慮是否應(yīng)采取預(yù)防性措施與補救措施。如對于熱軋中、厚鋁板，因悴火失效后很容易在加工中與加工后變形，最好采用經(jīng)預(yù)拉仲處理的悴火板坯。下一頁返回上一頁5.2數(shù)控銑削加工工藝分析別引起重視。如果已確定或準備采用5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.3數(shù)控銑削加工工藝路線的擬定隨著數(shù)控加工工藝的發(fā)展，在不同設(shè)備和技術(shù)條件下，同一個零件的加工工藝路線會有較大的差別。但關(guān)鍵的都是從現(xiàn)在加工條件出發(fā)，根據(jù)工件形狀結(jié)構(gòu)特點合理選擇加工方法，劃分加工工序，確定加工路線和工件各個加工表面的加工順序，協(xié)調(diào)車、銑削工序和其他工序之間的關(guān)系以及考慮整個工藝方案的經(jīng)濟性等。1.加工方法的選擇數(shù)控銑削加工對象的主要加工表面一般可采用表5-2所列的加工方案。

(1)平面加工方法的選擇在數(shù)控銑床上加工平面主要采用端銑刀和銑刀加工。粗銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達IT11-13,Ra6.3-25;下一頁返回上一頁5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.3數(shù)控銑削加工工藝5.2數(shù)控銑削加工工藝分析精銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達IT8-10,Ra1.6-6.3。需要注意的是：當零件表面粗糙度要求較高時，應(yīng)采用順銑方式。(2)平面輪廓加工方法的選擇平面輪廓多由直線和圓弧或各種曲線構(gòu)成，通常采用三坐標數(shù)控銑床進行兩軸半坐標加工。圖5-7所示位置直線和圓弧構(gòu)成的零件平面輪廓ABCDEA，采用半徑為R的立銑刀沿周向加工，虛線A'B'C'D'E'A’為刀具中心的運動軌跡，為保證加工面光滑，刀具沿PA’切人，沿A'K'切出。(3)固定斜腳平面加工方法的選擇固定斜角平面是與水平面成一固定夾角的斜面。當零件尺寸不大時，可用斜墊板墊平加工。如果機床主軸可以擺角，則可以擺成適當?shù)亩ń牵貌煌牡毒邅砑庸?見圖5-8)。當零下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析精銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可5.2數(shù)控銑削加工工藝分析件尺寸很大，斜面斜度又較小，常用行切削加工，但加工后，會在加工面上留下殘留面積，需要用鉗修方法加以清除。用三坐標數(shù)立銑加工飛機整體壁板零件時常用此法。當然，加工斜面的最佳方法是采用五坐標數(shù)控銑床，主軸擺角加工，可以不留殘留面積。

(4)變斜角面加工方法的選擇

1)對曲率變化較下的變斜角面，選用X,Y,Z和A四坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床，采用立銑刀(但當零件斜角過大，超過機床主軸擺角范圍時，可用角度成形銑刀加以彌補)以插補方式擺角加工，如圖5-9(a)所示。加工時，為保證刀具與零件型面上在全長上始終貼合，刀具繞A軸擺動角度α。2)對曲率變化交大的變斜角面，用四坐標聯(lián)動加工難以滿足加工要求，最好有X,Y,Z,A或B(或C轉(zhuǎn)軸)的五坐標聯(lián)動下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析件尺寸很大，斜面斜度又較小，常用5.2數(shù)控銑削加工工藝分析數(shù)控銑床以圓弧插補方式擺腳加工，如圖5-9(b)所示。圖中交角A和B分別是零件斜面母線Z坐標軸交角a在ZOY平面上和ZOY平面上的分交角。

3)采用三坐標數(shù)控銑床兩坐標連動，利用球頭銑刀和鼓形銑刀，以直線或圓弧插補方式進行分層銑削加工，加工后的殘留面積用鉗修方法消除。圖5-10所示是用鼓形銑刀分層銑削變斜角面的情形。由于鼓形銑刀的鼓徑可以做得比球頭銑刀的球徑大，所以加工后的殘留面積小，加工效果比球頭銑刀好。(5)曲面輪廓加工方法的選擇立體曲面的加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削加工方法，如兩軸半、三軸、四軸及五軸等聯(lián)動加工。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析數(shù)控銑床以圓弧插補方式擺腳加工，5.2數(shù)控銑削加工工藝分析1)對曲率變化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用兩軸半坐標行切加工(所謂行切法，是指刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間的距離是按零件加工精度的要求確定的)。即X,Y,Z三軸中任意兩軸作聯(lián)動插補，第三軸作單獨的周期進給。如圖5-11所示，將X向分成若干段，球頭銑刀沿YOZ面所截的曲線進行銑削，每一段加工完后進給ΔX，再加工另一相鄰曲線，如此依次切削即可加工出整個曲面。在行切法中，要根據(jù)輪廓表面粗糙度的要求及刀頭不干涉相鄰表面的原則選取Δx。球頭銑刀的刀頭半徑應(yīng)選得大一些，有利于散熱，但刀頭半徑應(yīng)小于內(nèi)凹面的最小曲率半徑。兩軸半坐標加工曲面的刀心軌跡O1O2和切削點的軌跡ab如圖5-12所示。圖中ABCD為被加工曲面，Pyoz平面為平行于YOZ坐標平面的一個行切面，刀心軌跡O1O2為曲面ABCD下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析1)對曲率變化不大和精度要求不高5.2數(shù)控銑削加工工藝分析的等距面IJKL與行切面Pyoz的交線，顯然O1O2是一條平面曲線。由于曲面的曲率變化，改變了球頭刀與曲面切削點的位置，使切削點的連線成為一條空間曲線，從而在曲面上形成扭曲的殘留溝紋。

2)對曲率變化較大和精度要求較高的曲面的精加工，常用X,Y,Z三軸聯(lián)動插補的行切法加工。如圖5-13所示，Pyoz平面為平行于坐標平面的一個行切面，它與曲面的交線為ab。由于是三坐標聯(lián)動，球頭刀與曲面的切削點始終處在平面曲線ab上，可獲得規(guī)則的殘留溝紋。但這時的刀心軌跡O1O2不在Pyoz平面上，而是一條空間曲線。3)對于葉輪、螺旋槳這樣的零件，因其葉片形狀復(fù)雜，刀具容易與相鄰表面發(fā)生干涉，常用五坐標聯(lián)動加工，其加工原理如圖5-14所示。半徑為Ri的圓柱面與葉面的交線AB為螺下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析的等距面IJKL與行切面Pyoz5.2數(shù)控銑削加工工藝分析旋線的一部分，螺旋角Ψi，葉片的徑向葉形線(軸向割線)EF的傾角α為后傾角，螺旋線AB用極坐標加工方法，并且以折線段逼近。逼近段mn是由C坐標旋轉(zhuǎn)Δθ與Z坐標位移ΔZ的合成。當AB加工完后，刀具徑向位移ΔX(改變Ri)，再加工相鄰的另一條葉形線，依次加工即可形成整個葉面。由于葉面的曲率半徑較大，所以常采用立銑刀加工，以提高生產(chǎn)率并簡化程序。為保證銑刀端面始終與曲面貼合，銑刀還應(yīng)作由坐標A和坐標B形成的θ1和α1的擺角運動。在擺角的同時，還應(yīng)作直角坐標的附加運動，以保證銑刀端面中心始終位于編程值所規(guī)定的位置上，所以需要五坐標加工。這種加工的編程計算相當復(fù)雜，一般采用自動編程。2.工序的劃分在確定加工內(nèi)容和加工方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)加工部分的性質(zhì)，刀具使用情況以及現(xiàn)有的加工條件，參照前文中工序劃分原則下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析旋線的一部分，螺旋角Ψi，葉片的5.2數(shù)控銑削加工工藝分析和方法，將這些加工內(nèi)容安排在一個或幾個數(shù)控銑削加工工序中。

1)當加工中使用的刀具較多時，為了減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，可以將一把刀具所加工的內(nèi)容安排在一個工序(或工步)中。2)按照工件加工表面的性質(zhì)和要求，將粗加工、精加工分為依次進行的不同工序(或工步)。先進行所有表面的粗加工，然后再進行所有表面的精加工。一般情況下，為了減少工件加工中的周轉(zhuǎn)時間，提高數(shù)控銑床的利用率，保證加工精度要求，在數(shù)控銑削工序劃分的時候，應(yīng)盡量使工序集中。當數(shù)控銑床的數(shù)量比較多，同時有相應(yīng)的設(shè)備技術(shù)措施保證工件的定位精度時，為了更合理地均勻機床的負荷，協(xié)調(diào)生產(chǎn)組織，也可以將加工內(nèi)容適當分散。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析和方法，將這些加工內(nèi)容安排在一個5.2數(shù)控銑削加工工藝分析3.加工順序的安排在確定了某個工序的加工內(nèi)容后，要進行詳細的工步設(shè)計，即安排這些工序內(nèi)容的加工順序，同時考慮順序編制時刀具運動軌跡的設(shè)計。一般將一個工步編制為一個加工程序，因此，工步順序?qū)嶋H上也就是加工順序的執(zhí)行順序。一般數(shù)控銑削采用工序集中的方式，這時工步的順序就是工序分散時的工序順序，可以參照相關(guān)原則進行安排，通常按照從簡單到復(fù)雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工外形、內(nèi)腔、最后加工曲面;先加工精度要求低的表面，再加工精度高的部位等。

4.加工路線的確定在確定走刀路線時，除了遵循相關(guān)原則外，對于數(shù)控銑削應(yīng)重點考慮以下幾個方面。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析3.加工順序的安排下一頁上一頁返5.2數(shù)控銑削加工工藝分析1)應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。

如圖5-15所示，當銑削平面零件外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃切削。刀具切人工件時，應(yīng)避免沿零件外輪廓的方向切人，而應(yīng)沿外廓曲線延長線的切向切人，以避免在切人處產(chǎn)生刀具的刻痕而影響表面質(zhì)量，保證零件外廓曲線平滑過渡。同理，在切離工件時，也應(yīng)避免在工件的輪廓處直接退刀，而應(yīng)該沿零件輪廓延長線的切向逐漸切離工件。銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切人切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延(見圖5-16)，則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切人切出，此時刀具的切人切出點應(yīng)盡量選在內(nèi)輪廓曲線兩幾何元素的交點處。當內(nèi)部幾何元素相切無交點時(見圖5-17)，為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口[見圖5-17(a)]，刀具切人切出點應(yīng)遠離拐角[見圖5-17(b)]。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析1)應(yīng)能保證零件的加工精度和表面5.2數(shù)控銑削加工工藝分析

圖5-18所示為圓弧插補方式銑削外整圓時的走刀路線。當整圓加工完畢時，不要在切點直接退刀，而應(yīng)讓刀具切線方向多運動一段距離，以免取消刀補時，刀具與工件表面相碰，造成工件報廢。如圖5-19所示，銑削內(nèi)圓弧時也要遵循從切向切人的原則，安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線，這樣可以提高內(nèi)孔表面的加工精度和加工質(zhì)量。對于孔位置精度要求較高的零件，在精撞孔系時，撞孔路線一定要注意各孔的定位方向一致，即采用單相近定位點的方法，以避免傳動系統(tǒng)反向間隙誤差或測量系統(tǒng)的誤差對定位精度的影響。例如圖5-20(a)所示的孔系加工路線，在加工孔W時，X方向的反向間隙將會影響批、W兩孔的孔距精度。如果改為圖5-20(b)所示的加工路線，可使各孔的定位方向一致，從而提高孔距精度。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析圖5-18所示為圓弧插5.2數(shù)控銑削加工工藝分析銑削曲面時，常采用球頭刀行切法進行加工，對于邊界敞開的曲面加工，可采用兩種走刀路線。圖5-21所示的加工方案時，當采用圖(a)所示的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準確保證母線的直線度;當采用圖(b)所示的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準確度較高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以邊界曲面可以延仲，球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。此外，輪廓加工中應(yīng)避免進給停動，因為加工過程中的切削力會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形并處于相對平衡狀態(tài)，進給停動時，切削力突然減小，會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進給停動處的零件輪廓上留下刻痕。為提高工件表面的精度和減小粗糙度，可以采用多次走刀的下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析銑削曲面時，常采用球頭刀5.2數(shù)控銑削加工工藝分析方法，精加工余量一般-0.2--0.5mm為宜。而且精銑時宜采用順銑，以減小零件被加工表面粗糙度。

2)應(yīng)使走刀路線最短，減小刀具空行程時間，提高加工效率。

圖5-22所示為正確選擇鉆孔加工路線的例子。按照一般習(xí)慣，總是先加工均布于同一圓周上的八個孔，再加工另一圓周上的孔[見圖5-22(a)]。但是對點位控制的數(shù)控機床而言，要求定位精度高，定位過程盡可能快，因此這類機床應(yīng)按空程最短來安排走刀路線[見圖5-22(b)]，以節(jié)省加工時間。

3)應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析方法，精加工余量一般-0.2-5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.4數(shù)控銑削夾具與刀具的選擇1.夾具的選擇數(shù)控銑床可以加工形狀復(fù)雜的零件，但數(shù)控銑床上的工件裝夾方法與普通銑床一樣，所使用的夾具往往并不很復(fù)雜，只要求有簡單的定位夾緊機構(gòu)就可以了。但要將加工部位敞開，不能因裝夾工件而影響進給和切削加工。選擇夾具時，應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能把零件上所有要加工的表面都加工出來。2.刀具的選擇(1)對刀具的基本要求

1)銑刀剛性要好。要求銑刀剛性好的目的，一是滿足為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要，二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點。在數(shù)控銑削中，因銑刀下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.4數(shù)控銑削夾具與刀具的5.2數(shù)控銑削加工工藝分析剛性較差而斷刀并造成零件損失的事例是經(jīng)常有的，所以解決數(shù)控銑刀的剛性問題是至關(guān)重要的。

2)銑刀是耐用度較高。當一把銑刀加工的內(nèi)容很多時，如果刀具磨損較快，不僅會影響零件的表面質(zhì)量和加工精度，而且會增加換刀與對刀次數(shù)，從而導(dǎo)致零件加工表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺階，降低零件的表面質(zhì)量。除上述兩點外之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇與排屑性能等也非常重要。另外，切屑性能等也非常重要。切屑砧刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的?？傊?，根據(jù)被加工工件材料的熱處理、狀態(tài)切削性能及加工余量，選擇剛性好、耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率并獲得滿意加工質(zhì)量的前提條件。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析剛性較差而斷刀并造成零件損失的事5.2數(shù)控銑削加工工藝分析(2)常用銑刀的種類

1)面銑刀。如圖5-23所示，面銑刀圓周方向切削刃為主切削刃，端部切削刃為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，刀刃為高速鋼或硬質(zhì)合金，刀體為40Cr。高速鋼面銑刀按國家標準規(guī)定，直徑d=80~250mm,螺旋角β=10°,刀齒數(shù)z=10~26。

硬質(zhì)合金面銑刀的銑削速度、加工效率和工件表面質(zhì)量均高于高速鋼銑刀，并可加工帶有硬皮和悴硬層的工作，因而在數(shù)控加工中得到了廣泛應(yīng)用。硬質(zhì)合金面銑刀按刀片和刀na的安裝方式不同，可分為整體焊接式、機夾焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種(如圖5-24所示)。前兩種銑刀因難以保證焊接質(zhì)量，刀具耐用度低，重磨較費時，目前已可轉(zhuǎn)位式面銑刀所取代。

2)立銑刀。立銑刀是數(shù)控機床上用得最多的一種銑刀，其結(jié)構(gòu)如圖5-25所示。立銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，它們可同時進行切削，也可單獨進行切削。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析(2)常用銑刀的種類下一頁上一頁5.2數(shù)控銑削加工工藝分析立銑刀圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒，這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。由于普通立銑刀端面中心處無切削刃，所以立銑刀不能作軸向進給，端面刃主要用來加工與側(cè)面相垂直的底平面。為了能加工較深的溝槽，并保證有足夠的備磨量，立銑刀的軸向長度一般較長。為改善切削卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，刀齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀齒數(shù)z=3-4，細齒立銑刀齒數(shù)z=5-8,套式結(jié)構(gòu)z=10-20，容屑槽圓弧半徑r=2-5mm。立銑刀直徑較大時，可制成不等齒距結(jié)構(gòu)，以增強抗震作用，使切削過程平穩(wěn)。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析立銑刀圓柱表面的切削刃為主切削5.2數(shù)控銑削加工工藝分析標準立銑刀的螺旋角刀為40°-50°(粗齒)和30°-35°(細齒)。套式結(jié)構(gòu)立銑刀的刀為15°-25°。直徑較小的立銑刀，一般制成大柄形式。φ(2一7)mm的立銑刀制成直柄;φ(6-63)mm的立銑刀制成莫氏錐柄;φ(25-80)mm的立銑刀做成7:24錐柄，內(nèi)有螺孔用來拉緊刀具。但是由于數(shù)控機床要求銑刀能快速自動裝卸，故立銑刀柄部形式也有很大不同，一般是由專業(yè)廠家按照一定的規(guī)范設(shè)計制造成統(tǒng)一的形式、統(tǒng)一尺寸的刀柄。直徑大于φ(40一60)mm的立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。

3)模具銑刀。模具銑刀由立銑刀發(fā)展而來，可分為圓錐形立銑刀(圓錐半角a/2=3°,5°,7°,10°)、圓錐形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結(jié)構(gòu)特點是球頭或端面上布滿了切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給。銑刀工作部下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析標準立銑刀的螺旋角刀為5.2數(shù)控銑削加工工藝分析分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。國家標準規(guī)定直徑d=4-6mm。圖5-26為高速鋼制造的模具銑刀，圖5-27為用硬質(zhì)合金制造的模具銑刀。小規(guī)格的硬質(zhì)合金模具銑刀多制成整體結(jié)構(gòu)，φ16mm以上直徑的制成焊接或機夾可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)。

4)鍵槽銑刀。鍵槽銑刀如圖5-28所示。它有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立銑刀，又像鉆頭。加工時，先軸向進給達到按國家標準規(guī)定，直柄鍵槽銑刀直徑d=2-22mm,錐柄鍵槽銑刀直徑d=5-14mm。鍵槽銑刀直徑的偏差有e8和d8兩種。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內(nèi)發(fā)生磨損，重磨時，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后銑刀直徑不變。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。國家標5.2數(shù)控銑削加工工藝分析

5)鼓形銑刀。圖5-29所示為一種典型的鼓形銑刀，它的切削刃分布在半徑為R的圓弧面上，端面無切削刃。加工時控制刀具上下位置，相應(yīng)改變刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負到正的不同斜角。R越小，鼓形刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質(zhì)量也越差。這種刀具的特點是刃磨困難，切削條件差，而且適于加工有底的輪廓表面。

6)成型銑刀。成型銑刀一般是為特定形狀的工件或加工內(nèi)容專門設(shè)計制造的，如漸開線齒面、燕尾槽和T形槽等。幾種常用的成型銑刀如圖5-30所示。除了上述幾種類型的銑刀外，數(shù)控銑床也可使用多種通用銑刀。但因不少數(shù)控銑床的主軸內(nèi)有特殊的拉刀裝置，或因主軸內(nèi)錐孔有別，須配過渡套和拉釘。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5)鼓形銑刀。圖5-295.2數(shù)控銑削加工工藝分析(3)銑刀的選擇銑刀類型應(yīng)與工件的表面形狀和尺寸相適應(yīng)。加工較大的平面應(yīng)選擇面銑刀;加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀;加工空間曲面、模具型腔或凸模成型表面等多選用模具銑刀;加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀;加工變斜角零件的變斜角面應(yīng)選用鼓形銑刀;加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成形銑刀。數(shù)控銑床上使用最多的是可轉(zhuǎn)位面銑刀和立銑刀，因此，這里重點介紹面銑刀立銑刀參數(shù)的選擇。

1)面銑刀主要參數(shù)的選擇。標準可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑為φ(16-63)mm，應(yīng)根據(jù)側(cè)吃刀量a選擇適當?shù)你姷吨睆?，盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，減少相鄰兩次進給之間的接刀痕跡和保證銑刀的耐用度?？赊D(zhuǎn)位面銑刀有粗ha、細ha和密ha三種。粗ha銑刀容屑下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析(3)銑刀的選擇下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析空間大，常用于粗銑鋼件;粗銑帶斷續(xù)表面的鑄件和在平穩(wěn)條件下銑削鋼件時，可選用細ha銑刀;密ha銑刀的每ha進給量較小，主要用于加工薄壁鑄件。面銑刀幾何角度的標注如圖5-31所示。前角的選擇原則與車刀基本相同，只是由于銑削時有沖擊，故前角數(shù)值一般比車刀略小，尤其是硬質(zhì)合金面銑刀，前角數(shù)值減少得更多些。銑削強度和硬度都高的材料可選用負前角。前角的數(shù)值主要根據(jù)工件材料和刀具材料來選擇，其具體數(shù)值可參見表5-3。銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，因此適當加大后角，可減少銑刀磨損。常取α0=5°-12°，工件材料軟時取大值，工件材料硬時取小值;粗齒銑刀取小值，細齒銑刀取大值。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析空間大，常用于粗銑鋼件;粗銑帶斷5.2數(shù)控銑削加工工藝分析銑削時沖擊力大，為了保護刀尖，硬質(zhì)合金面銑刀的刃傾角常取λs=5°-15°。只有在銑削低強度材料時，取λs=5°。

主偏角kr在45°-90°范圍內(nèi)選取，銑削鑄鐵常用45°,銑削一般鋼材常用75°,銑削帶凸肩的平面或薄壁零件時要用90°。2)立銑刀主要參數(shù)的選擇。立銑刀主切削刃的前角在法劉面內(nèi)測量，后角在端劉面內(nèi)測量，前后角的標注如圖5-25(b)所示。前后角都為正值，分別根據(jù)工件材料和銑刀直徑選取，其具體數(shù)值可分別參見表5-4和表5-5。立銑刀的尺寸參數(shù)(見圖5-32)推薦按下述經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析銑削時沖擊力大，為了保護5.2數(shù)控銑削加工工藝分析①刀具半徑R應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑ρ，一般取R=（0.8-0.9）ρ。②零件的加工高度H≤(1/4-1/6)R。③對不通孔(深槽)，選取L=H+(5-10)mm(L為刀具切削部分長度，H為零部件高度)。④加工外形及通槽時，選取L=H+r+(5-10}mm(r為端刃圓角半徑)。⑤粗加工內(nèi)輪廓面時(見圖5-33),銑刀最大直徑D粗可按下式計算。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析①刀具半徑R應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的5.2數(shù)控銑削加工工藝分析下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.5切削用量的選擇如圖5-34所示，銑削加工切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速(切削速度)、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。切削用量的大小對切削力、切削速度、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。數(shù)控加工中選擇切削用量時，就是在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。依照切削用量的選擇原則，為保證刀具的耐用度，銑削用量的選擇方法是:先選擇背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。1.背吃刀量(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)的選擇背吃刀量αD為平行于銑刀軸線測量的切銑尺寸，單位mm。端銑時，αD為切削層深度;而圓周銑削時，αD為被加工表面的寬度。下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析5.2.5切削用量的選擇下一頁5.2數(shù)控銑削加工工藝分析側(cè)吃刀量αe為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位mm。端銑時，αe為被加工表面寬度;而圓周銑削時，αe為切削層的深度。背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定。

1)在工件表面粗糙度值要求為Ra-12.5一25μm時，如果圓周銑削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于6mm，則粗銑一次進給就可以達到要求。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可分兩次進給完成。2)在工件表面粗糙度值要求為Ra=3.2一12.5μm時，可分粗銑和半精銑兩步進行。粗銑時背吃刀量或吃刀量選取同前。粗銑后留0.5一1.0mm余量，在半精銑時切除。

3)在工件表面粗糙度值要求為Ra=0.8一3.2μm時，下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析側(cè)吃刀量αe為垂直于銑刀5.2數(shù)控銑削加工工藝分析可分粗銑、半精銑、精銑三步進行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量取1.5-2mm;精銑時圓周銑刀側(cè)吃刀量取0.3-0.5mm，面銑刀背吃刀量取0.5-1mm。2.進給量f（mm/r）與進給速度vf（mm/min）的選擇銑削加工的進給量是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進給運動方向的相對位移量;進給速度是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移量。進給量與進給速度是數(shù)控銑床加工切削用量中的重要參數(shù)，根據(jù)零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，參考切削用量手冊選取或參考表5-6選取。工件剛性差或刀具強度低時，應(yīng)取小值。銑刀為多齒刀具，其進給速度vf、刀具轉(zhuǎn)速n、刀具齒數(shù)z及進給量f的關(guān)系vf=nzfz。3.切削速度vc（m/min）的選擇下一頁上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析可分粗銑、半精銑、精銑三步進行。5.2數(shù)控銑削加工工藝分析根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇切削速度。可用經(jīng)驗公式計算，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，在機床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查閱有關(guān)用量手冊或參考表5-7選取。實際編程中，切削速度vc確定后，還要按式vc=πdn/1000計算出銑床主軸轉(zhuǎn)速n(r/min，對有級變速的銑床，須按銑床說明書選擇與所計算轉(zhuǎn)速n接近的轉(zhuǎn)速)，并填人程序單中。上一頁返回5.2數(shù)控銑削加工工藝分析根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令在加工過程中由于刀具的磨損，實際刀具尺寸與編程時規(guī)定的刀具尺寸不一致，以及更換刀具等原因，都會直接影響最終加工尺寸，造成誤差。為了最大限度地減小因刀具尺寸變化等原因造成的加工誤差，數(shù)控系統(tǒng)通常都具備刀具誤差補償功能。通過刀具補償功能指令，計算機可以根據(jù)輸人補償量或者實際的刀具尺寸，使機床自動加工出符合零件程序所要求的零件。1.刀具半徑補償指令(G41,G42,G43)

現(xiàn)代數(shù)控機床一般都具備刀具半徑補償功能，以適應(yīng)圓頭刀具(如銑刀、圓頭車刀等)加工時的需要，簡化程序的編制。

(1)刀具半徑補償?shù)母拍畹毒甙霃窖a償也稱為刀具半徑偏置或銑刀半徑偏置。刀具半徑補償功能不是指在加工過程中，刀具半徑發(fā)生變化(如磨損)時有自動改變刀具半徑的功能，而是指改變刀具中心運動軌跡的功能。下一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令在加工5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令如圖5-35所示，若要用半徑為R的刀具加工外形輪廓為AB的工件，則刀具中心必須沿著與輪廓AB偏離R距離的軌跡A'B’移動，即銑削時，刀具中心運動軌跡和工件的輪廓形狀是不一致的。如果不考慮刀具半徑，直接按照工件的輪廓形狀編程，加工時刀具中心是按廓形運動的，加工出來的零件比圖樣要求縮小了，不符合要求。因此編程時應(yīng)根據(jù)輪廓AB的坐標參數(shù)和刀具半徑R的值人工計算出刀具軌跡的坐標參數(shù)A'B'，再編制成程序進行加工。但這樣做很不方便，因為這種計算是很煩瑣的，有時是相當復(fù)雜的。特別是當?shù)毒吣p，重磨及換新刀導(dǎo)致刀具半徑變化時，又需要重新計算。這就更加煩瑣，也不容易保證加工精度。為了既能使編程方便，又能使刀具中心沿A'B’輪廓運動，加工出合格的零件來，就需要有刀具半徑自動補償功能。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令如圖5-35所5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令刀具半徑補償功能的作用就是要求數(shù)控系統(tǒng)能根據(jù)工件輪廓AB和刀具半徑R自動計算出刀具中心軌跡A'B'。這樣，在編程時，就可以直接按零件輪廓的坐標數(shù)據(jù)編制加工程序，而在加工時，數(shù)控系統(tǒng)就自動地控制刀具沿輪廓A'B’移動，加工出合格零件。

(2)刀具半徑補償指令刀具半徑補償功能是通過刀具半徑自動補償指令來實現(xiàn)的。刀具半徑補償指令又稱為刀具偏置指令。分為左偏置和右偏置兩種，以適應(yīng)不同的加工需要。G41表示刀具左偏，指沿著刀具前進的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊。G42表示刀具右偏，指沿著刀具前進的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊，如圖5-36所示。G40表示取消左右偏置指令，即取消刀具半徑補償，使刀具中心與編程軌跡重合。G40指令總是和G41或G42指令配合使用的。G41,G42指令均為續(xù)效指令。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令刀具半徑補償功5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令

G41和G42的編程格式可分為兩種情況。與G00,G01指令配合使用時的編程格式為：與G02,G03指令配合使用時的編程格式為:使用G41,G42指令時，用D功能字指定刀具半徑補償值寄存器的地址號。當?shù)毒甙霃酱_定之后，可以將刀具半徑的實測值輸人刀具半徑補償存儲器存儲起來，加工時可根據(jù)需要用下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令G41和G45.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令G41或G42指令進行調(diào)用，也可預(yù)先設(shè)定偏置值，根據(jù)程序進行調(diào)用。刀具半徑發(fā)生變化(如刀具磨損和更換)都應(yīng)該重新指定偏置值。運用刀具半徑補償功能不僅可以簡化刀具運動軌跡的計算，而且還可以提高零件的加工精度。

【例5.1】在XY平面內(nèi)使用半徑補償(沒有Z軸移動)進行輪廓銑削，如圖5-37所示。應(yīng)用刀具半徑補償功能，可直接按圖中輪廓尺寸數(shù)

據(jù)進行編程。CNC裝置便能自動計算刀心軌跡并按刀心軌跡運動。

程序如下：下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令G41或G425.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令說明：1)程序中有[]標記的地方是與沒有刀具半徑補償?shù)某绦虿煌帯?)刀具半徑補償必須在程序結(jié)束前取消，否則刀具中心將不能回到程序原點上。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令下一頁上一頁返5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令3)DO1是刀具補償號，其具體數(shù)值在加工或試運行前已設(shè)定在補償存儲器中。4)D代碼是續(xù)效(模態(tài))代碼。顯然，使用刀具半徑補償功能能避免煩瑣的計算。除此之外，也可以靈活運用刀具半徑補償功能做加工過程中的其他工作。如刀具磨損或重磨后半徑變小，這時只需手工輸人新的刀具半徑值到程序的D功能字指定的存儲器即可，而不需要修改程序。再如可利用刀具半徑補償功能，采用同一加工程序?qū)崿F(xiàn)一把刀具完成工件的粗、精加工。如圖5-38所示，現(xiàn)將AB線段的加工分兩次切削。刀具半徑為:，第一次粗加工，加工后的余量為△，第二次精加工，加工到圖樣尺寸。先將偏置量:+△存人D01地址中，使用上述程序，即可進行粗加工，加工至圖中虛線的位置。粗加工結(jié)束后，將D01中的數(shù)值改成:，再使用同一加工程序，即可完成精加工。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令3)DO1是5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令2.刀具長度補償指令(G43,G44,G49)

刀具長度補償指令用來補償?shù)毒唛L度方向尺寸的變化，當實際刀具長度與編程長度不一致時，可以通過刀具長度補償這一功能實現(xiàn)對刀具長度差額的補償。通常把實際刀具長度與編程刀具長度之差稱為偏置值(或稱為補償量)。這個偏置值設(shè)置在偏置存儲器中，并用H代碼(或其他指定代碼)指定偏置號。刀具長度補償分為正向補償(也稱為正刀補)和負向補償(也稱為負刀補)，G43指令實現(xiàn)正向補償，G44指令實現(xiàn)負向補償。G49是刀具長度補償(G43和G44)的取消指令。除用G49指令來取消刀具長度補償之外，還可以用H00作為G43和G44的取消指令。刀具長度補償指令G43,G49和G44均為模態(tài)指令。編程格式如下。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令2.刀具長度補5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令H是補償號，與半徑補償類似，H后邊指定的地址中存放實際刀具長度和標準刀具補償長度的差值，即補償值或偏置量。進行長度補償時，刀具要有Z軸的移動。對應(yīng)于偏置號(H_)的偏置值(已經(jīng)設(shè)置在偏置存儲器中)，將自動與Z軸的編程指令值相加(G43)或相減(G44。例如，刀具長度偏置寄存器H01中存放的刀具長度值為11，執(zhí)行語句G90G01G43Z-15.0H01后，刀具實際運動到Z(-15.0+11)=Z-4.0的位置，如圖5-39(a)所示;如果該語句改為G90G01G44Z-15.0H01，則執(zhí)行該語句后，刀具實際運動到Z(-15.0-11）=Z-26.0的位置，如圖5-39(b)所示。從這兩個例子可以看出，在程序命令方式下，可以通過修改刀具長度偏置寄存器中的值來達到控制切削深度的目的，而無須修改零件加工程序。下一頁上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令H是補償號，與5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令在同一程序段內(nèi)如果既有運動指令，又有刀具長度補償指令，則機床首先執(zhí)行的是刀具長度補償指令，然后再執(zhí)行運動指令。如執(zhí)行語句G01G432100.0H01F100，機床首先執(zhí)行的是G43指令，把工件坐標系向Z方向上移動一個刀具長度補償值(即平移一個H01中所寄存的代數(shù)值)。這相當重新建立一個新的坐標系。執(zhí)行G01Z100.0F100時，刀具(機床)在新建的坐標系中進行運動。上一頁返回5.3數(shù)控銑床

加工的刀具補償及其他功能指令在同一程序段內(nèi)5.4固定循環(huán)在數(shù)控加工中，一些典型的加工工序，如鉆孔，一般需要快速接近工件，慢速鉆孔，快速回退等固定的動作。又如在車螺紋時，需要切人、切螺紋、徑向退出、再快速返回四個動作。將這些典型的、固定的幾個連續(xù)動作，用一條G指令來代表，這樣，只須用單一程序段的指令程序即可完成加工，這樣的指令稱為固定循環(huán)指令，它可以有效地縮短程序代碼，節(jié)省存儲空間，簡化編程。本節(jié)介紹常用的三種數(shù)控系統(tǒng)的孔循環(huán)指令。5.4.1FANUC-Oi的孔加工固定循環(huán)孔加工循環(huán)指令為模態(tài)指令，一旦定義了某個孔加工循環(huán)指令，在接著的所有(X,瑪位置將均采用該孔加工循環(huán)指令進行加工，直到G80取消孔加工循環(huán)為止。FANUC-Oi的孔加工固定循環(huán)指令見表5-8.下一頁返回5.4固定循環(huán)在數(shù)控加工中，一些典型的加工工序，5.4固定循環(huán)固定循環(huán)一般由以下6個動作組成，如圖5-40所示。動作1:A->B，刀具快進至孔位坐標(X,瑪，即循環(huán)初始點B。

動作2:B->R，刀具沿Z向快進至加工表面附近的R點平面。動作3：R->E，加工動作(如鉆、攻螺紋、撞等)。動作4：E點，孔底動作(如進給暫停、刀具偏移、主軸準停、主軸反轉(zhuǎn)等)。動作5：E->R，返回到R點平面。動作6：R->B，返回到初始點B。下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)固定循環(huán)一般由以下6個動作組成，如圖5-5.4固定循環(huán)初始平面:初始點所在的與Z軸垂直的平面稱為初始平面。初始平面是為安全下刀而規(guī)定的一個平面。初始平面到零件表面的距離可以任意設(shè)定在一個安全的高度上。

R點平面:又稱為R參考平面，這個平面是刀具下刀時自快進轉(zhuǎn)為工進的高度平面，距工件表面的距離主要考慮工件表面尺寸的變化來確定，一般可取2-5mm。

孔底平面:加工盲孔時孔底平面就是孔底的Z軸高度;加工通孔時一般刀具還要仲出工件底平面一段距離，主要是要保證全部孔深都加工到尺寸;鉆削加工時還應(yīng)考慮鉆頭對孔深的影響。鉆孔定位平面由平面選擇代碼G17,G18和G19，分別對應(yīng)鉆孔軸Z,Y和X及它們的平行軸(如W,V,II輔助軸)。必須記住，只有在取消固定循環(huán)以后才能切換鉆孔軸。下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)初始平面:初始點所在的與Z軸垂直的平面稱5.4固定循環(huán)固定循環(huán)的坐標數(shù)值形式可以采用絕對坐標(G90)和相對坐標(G91)表示。采用絕對坐標和相對坐標編程時，孔加工循環(huán)指令中的值有所不同。如圖5-41所示，其中圖5-41(a)采用G90表示，其中圖5-41(b)采用G91表示。固定循環(huán)指令的一般格式如下。

1)G98指令使刀具返回初始點，G99指令使刀具返回R點平面，如圖5-42所示。

2)G為各種孔加工循環(huán)方式指令，見表5-9。3)X,Y為孔位坐標，可為絕對、增量坐標方式。

4)Z為孔底坐標，增量坐標方式時為孔底相對于R點平面的增量值。下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)固定循環(huán)的坐標數(shù)值形式可以采用絕對5.4固定循環(huán)

5)R為R點平面的Z坐標(一般距零件表面2-5mm)，增量坐標方式時為R點平面相對于B點的增量值。

6)Q在G73和G83中為每次的切削深度，在G76和G87中為偏移值，它始終是增量坐標值。

7)P用來指定刀具在孔底的暫停時間。

8)F指定孔加工切削進給時的進給速度。

9)k是固定循環(huán)的次數(shù)，范圍是1-6,當k=1時，可以省略，當k=0時，不執(zhí)行孔加工?？准庸し绞降闹噶钜约癦,R,Q,P等指令都是模態(tài)的，只有在取消孔加工方式時才被清除，因此在開始時指定了這些指令，在后面連續(xù)的加工中不必重新定。如果僅僅是某個孔加工數(shù)據(jù)發(fā)生變化(孔深有變化)，僅修改要變化的數(shù)據(jù)即可。取消孔加工時使用指令G80，而如果中間出現(xiàn)了任何01組的G代碼下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)5)R為R點平面的Z坐標(一般5.4固定循環(huán)(G00,GO1,G02,G03等)，則孔加工的方式也會自動取消。因此用O1組的G代碼取消固定循環(huán)的效果與用G80時完全一樣。

G98,G99決定加工結(jié)束后返回的位置，當使用G99指令時，如果在臺階面上加工孔，從低面向高面加工時會產(chǎn)生碰撞現(xiàn)象，這點必須引起注意。

1.鉆孔循環(huán)

(1)G81(鉆削循環(huán))

鉆孔循環(huán)指令G81為主軸正轉(zhuǎn)，刀具以進給速度向下運動鉆孔，到達孔底位置后，快速退回(無孔底動作)。G81鉆孔加工循環(huán)指令格式為:G81X_Y_Z_R_F_k_

其中，X,Y為坐標值，定義孔的位置;Z值定義孔的深度;R下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)(G00,GO1,G02,G05.4固定循環(huán)值為參考平面位置;F為加工進給速度;K為指令執(zhí)行重復(fù)次數(shù)，使用G91增量坐標X,Y編程時，K參數(shù)可一次指定多個孔的加工。

(2)G82(鉆削循環(huán)，粗撞削循環(huán))

鉆孔指令G82與G81格式類似，唯一的區(qū)別是G82在孔底加進給暫停動作，即當鉆頭加工到孔底位置時，刀具不作進給運動，而是保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，使孔的表面更光滑，該指令一般用于擴孔和沉頭孔加工。G82鉆孔加工循環(huán)指令格式為:G82X_Y_Z_R_P_F_k_;

其中，P為在孔底位置的暫停時間，單位為ms。G81,G82的循環(huán)過程如圖5-43(a)所示，其中虛線表示快進，實線表示切削進給，箭頭表示刀具移動方向。下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)值為參考平面位置;F為加工進給速度;K為指5.4固定循環(huán)(3)G73(高速鉆深孔循環(huán))

孔深與孔徑之比超過5的孔，稱為深孔。加工深孔時排屑較困難，但如不及時將切屑排出，則切屑可能堵塞在鉆頭排屑槽里，不僅影響加工精度，還會扭斷鉆頭;而且切削時會產(chǎn)生大量高溫切屑，如不采取有效措施確保鉆頭的冷卻和潤滑，將使鉆頭的磨損加劇。與G81相比，G73的主要特點是:由于是深孔加工，采用間歇進給(分多次進給)，有利于排屑。每次進給深度為口，直到孔底位置為止，在孔底進給暫停。

G73的循環(huán)過程如圖5-44（a）所示。G73高速鉆深孔循環(huán)指令格式為:G73X_Y_Z_R_0_P_F_k_;

其中，P為暫停時間，單位為tns;為每次進給的深度，為正值。下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)(3)G73(高速鉆深孔循環(huán))下一頁上5.4固定循環(huán)(4)G83(深孔鉆削循環(huán))

深孔鉆削循環(huán)指令G83與G73功能一樣，用于鉆削深孔，采用間歇進給，不僅可以高效地完成鉆孔，而且能較容易地排出切屑，并保證冷卻和潤滑。在使用時可根據(jù)實際情況，確定每次的切削深度和退刀距離或快進轉(zhuǎn)化為切削進給的位置。G83指令格式與G73格式一樣，循環(huán)過程如圖5-44(b)所示。

G83與G73用于鉆深孔，它們都考慮了排屑和散熱情況，以保證冷卻和潤滑。G83每次鉆削一定深度后都返回R點(退出孔外)，然后再進給，所以它的排屑和散熱情況比G73好。在G73中，d為退刀距離;在G83中d位置為每次退刀后，再次進給時由快進轉(zhuǎn)換為切削進給的位置，它距離前一次進給結(jié)束位置的距離為dmm。

G83與G73兩者的主要區(qū)別在于回退動作。G73的回退距下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)(4)G83(深孔鉆削循環(huán))下一頁上一5.4固定循環(huán)離是一個固定值(這個固定值由數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定);G83是回退到一個固定位置，隨著鉆孔深度的增加，回退距離也隨之增加，因此引起工時增加。由于回退的作用是為了排出一切屑，所以G83適用于排屑量大的場合。G83循環(huán)中，從回退高度到再次加工，進給速度先是以高速下降，到達距工件一段距離時，自動改為F速度進給，這個距離的值也是由數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的。

2.鏜孔循環(huán)撞孔是常用的加工方法，其加工范圍很廣，可進行粗、精加工。撞孔的優(yōu)點是能修正上一工序所造成的軸線歪曲、偏斜等缺陷。所以撞孔特別適合孔距要求很準的孔系加工，如箱體加工等。尤其適合于大直徑孔的加工。

(1)G85(撞孔加工循環(huán))

撞孔加工循環(huán)指令G85循環(huán)過程如圖5-45（a）所示，主下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)離是一個固定值(這個固定值由數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)5.4固定循環(huán)軸正轉(zhuǎn)，刀具以進給速度向下運動撞孔，到達孔底位置后，立即以進給速度退出(沒有孔底動作)。撞孔加工循環(huán)G85指令的格式為:G85X_Y_Z_R_F_k_;

其中，X,Y為坐標值，定義孔的位置;Z為孔底位置;R為參考平面位置;F為加工進給速度;K為指令執(zhí)行重復(fù)次數(shù)。(2)G86(撞孔循環(huán))

撞孔循環(huán)指令G86與G85的區(qū)別是:G86在到達孔底位置后，主軸停止轉(zhuǎn)動，并快速退回，循環(huán)過程如圖5-46(b)所示。撞孔循環(huán)G86指令的格式(與G85類似)為:G85X_Y_Z_R_F_k_;(3)G89(撞孔循環(huán))

撞孔循環(huán)指令G89與G85的區(qū)別是:G89在到達孔底位置后，下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)軸正轉(zhuǎn)，刀具以進給速度向下運動撞孔，到達孔5.4固定循環(huán)加進給暫停，循環(huán)過程如圖5-45（a）所示。撞孔循環(huán)G89指令的格式為:G85X_Y_Z_R_P_F_k_;其中，P為暫停時間，單位為ms。(4)G76(精撞循環(huán))

精撞循環(huán)指令G76與G85的區(qū)別是:G76在孔底有三個動作:進給暫停、主軸定向停止、刀具沿刀尖所指的反方向偏移口值(圖5-46中位移量8)，然后快速退出。這樣保證刀具不劃傷孔的表面。精撞循環(huán)指令G76的指令格式為:G76X_Y_Z_R_0_P_F_k_;

其中，P為暫停時間，單位為ms;Q為偏移值。加工過程說明(見圖5-47)如下。下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)加進給暫停，循環(huán)過程如圖5-45（a）所5.4固定循環(huán)1)加工開始刀具先以G00移動到指定加工孔的位置（X,Y）。2)以G00下降到設(shè)定的R點(不作主軸定向)。3)以G01下降至孔底Z點，暫停尸時間后以主軸定位停止鉆頭。4)位移撞刀偏心量δ距離(Q-δ)。5)以G00向上升到起始點(G98)或R點(G99)高度，啟動主軸旋轉(zhuǎn)。（5）G87(反撞削循環(huán))

反撞削循環(huán)也稱背撞循環(huán)，指令G87，與上述撞削指令的不同之處是:反撞削循環(huán)由孔底向孔頂撞削，此時刀桿受拉力，可防止振動。當?shù)稐U較長時使用該指令可提高孔的加工精度。反撞削循環(huán)的過程如圖5-48所示，刀具在XY平面定位后主下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)1)加工開始刀具先以G00移動到指5.4固定循環(huán)軸停止并準停，然后刀具沿刀尖反方向偏移Q距離，然后快速運動到孔底位置，接著沿刀尖所指方向偏移回E點，主軸正轉(zhuǎn)，刀具向上進給運動，到R點，主軸又定向停止，刀具沿刀尖所指的反方向偏移Q值，快退，沿刀尖所指正方向偏移到B點，主軸正轉(zhuǎn)，本加工循環(huán)結(jié)束，繼續(xù)執(zhí)行下一段程序。反撞削循環(huán)G87的指令格式為:G87X_Y_Z_R_0_F_k_;

其中，Q為偏移值，通常為正值。由于R點在孔底，這種加工方式，返回高度選擇只能用G98。下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)軸停止并準停，然后刀具沿刀尖反方向偏移Q距5.4固定循環(huán)3.攻螺紋循環(huán)

(1)G84(右旋攻螺紋循環(huán))

右旋攻螺紋循環(huán)指令G84循環(huán)過程如圖5-49（b）所示，攻螺紋進給時主軸正轉(zhuǎn)，到孔底后主軸反轉(zhuǎn)退出。與G82格式類似，右旋攻螺紋循環(huán)指令G84指令格式為:G84X_Y_Z_R_P_F_k_;

與鉆孔加工不同的是，攻螺紋結(jié)束后的返回過程不是快速運動而是以進給速度反轉(zhuǎn)退出的。F值根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速和螺距計算。

(2)G74(左旋攻螺紋循環(huán))

左旋攻螺紋循環(huán)指令G74與G84的區(qū)別是:進給時主軸反轉(zhuǎn)，退出時主軸正轉(zhuǎn)。指令格式與G84格式相同。

4.固定循環(huán)編程示例

下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)3.攻螺紋循環(huán)下一頁上一頁返回5.4固定循環(huán)【例5.2】編制如圖5-49所示零件上的孔的加工程序，孔的尺寸和編程坐標系如圖5-49所示。

(1)零件圖分析如圖5一49所示，某模具型芯有三個頂針孔需要加工，零件總厚度為50mm，孔的直徑為10mm，要求加工成通孔。

(2)工藝分析本例鉆此模具型芯的3xφ10mm的通孔，采用其所長10mm的鉆頭，由于該孔的加工深度要遠遠大于其