數(shù)控加工編程 課件全套 周平 任務(wù)1.1 認(rèn)識數(shù)控加工技術(shù) -任務(wù)3.5 孔的編程與加工

數(shù)控加工基礎(chǔ)知識——認(rèn)識數(shù)控加工技術(shù)一、數(shù)控機床的概念及組成1.數(shù)控機床的基本概念數(shù)控（NC）——數(shù)字控制（NumericalControl），它是指用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法。計算機數(shù)控（ComputerNumericalControl，CNC）——是用計算機控制加工過程，實現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)，主要采用存儲程序的專用計算機來實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能。數(shù)控機床（NumericallyControlledMachineTool）——裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床被稱為數(shù)控機床2.數(shù)控加工的工作過程圖1-1數(shù)控加工的工作過程1.分析零件圖樣，確定加工工藝方案如：零件材料、形狀、尺寸、精度、毛坯形狀、熱處理等；形成切削加工工藝(切削刀具、切削用量、夾具、機床及其它輔助設(shè)施等)，它是編程的依據(jù)。2.數(shù)值處理3.編寫程序單4.程序輸入5.程序校驗和首件試切工序內(nèi)容刀具切削用量機床其它第一次安裝粗車Ф30-Ф60輪廓……T1N=2000r/minF=280mm/minAp=2mm數(shù)控車床CKA1636……精車…………T2………………3.數(shù)控機床的組成圖1-2數(shù)控機床的組成二、數(shù)控機床的種類1.按運動控制的特點分類（1）點位控制數(shù)控機床（2）直線控制數(shù)控機床（3）輪廓控制數(shù)控機床2.按伺服系統(tǒng)的類型分類（1）開環(huán)控制系統(tǒng)（2）半閉環(huán)控制系統(tǒng)（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)3.按工藝用途分類（1）金屬切削類數(shù)控機床（2）金屬成形數(shù)控機床（3）特種加工數(shù)控機床4.按功能水平分類可分為高、中、低三檔。三、數(shù)控機床的特點及應(yīng)用1.與普通機床相比，數(shù)控機床加工具有以下特點：（1）可以加工具有復(fù)雜型面的工件。（2）加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定（3）生產(chǎn)率高（4）改善勞動條件（5）有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化2.數(shù)控機床的適用范圍（1）多品種、單件小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制中的零件（2）幾何形狀復(fù)雜的零件（3）精度及表面粗糙度要求高的零件（4）加工過程中需要進行多工序加工的零件（5）用普通機床加工時，需要昂貴工裝設(shè)備（工具、夾具和模具）的零件四、數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢1.數(shù)控機床的產(chǎn)生1952年3月，世界上第一臺數(shù)控機床試制成功。1959年，出現(xiàn)了帶有自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為加工中心。2.數(shù)控機床的發(fā)展趨勢（1）高速化、高精度化（2）多功能化（3）自動化（4）智能化（5）高可靠性（6）網(wǎng)絡(luò)化THEEND數(shù)控加工基礎(chǔ)知識

——數(shù)控編程基礎(chǔ)一、數(shù)控機床坐標(biāo)系的確定1.規(guī)定原則（1）右手直角笛卡爾坐標(biāo)系（規(guī)定了X、Y、Z坐標(biāo)軸之間的相互關(guān)系）

圖1-1右手直角笛卡爾坐標(biāo)系（2）刀具運動原則編程時一律假定工件相對靜止不動，刀具在動，且刀具遠離工件的方向為編程坐標(biāo)系的正方向。（3）機床各部件運動正方向的規(guī)定機床某一部件運動的正方向，是在實際運動情況下，增大工件和刀具距離的方向。機床上各部件運動的正方向是機床坐標(biāo)系的正方向。一般都是規(guī)定好的。2.各機床編程坐標(biāo)系的確定方法（1）確定Z軸：產(chǎn)生切削力的主軸軸線為Z坐標(biāo)軸，刀具遠離工件的方向為正向。（2）確定X軸：對于工件做旋轉(zhuǎn)切削運動的機床（如車床、磨床等），X坐標(biāo)軸在工件的徑向上，且平行于滑移座，刀具遠離工件的方向為正向。對于刀具做旋轉(zhuǎn)切削運動的機床（如銑床、鉆床、鏜床等），當(dāng)Z坐標(biāo)軸垂直時，從主要刀具主軸向立柱看時，+X的方向指向右方；當(dāng)Z坐標(biāo)軸水平時，從主要刀軸主軸向工件看時，+X的方向指向右方；（3）確定Y軸：+Y的運動方向，可根據(jù)X坐標(biāo)軸和Z坐標(biāo)軸的運動方向，按照右手直角笛卡爾坐標(biāo)系來確定。

（a）數(shù)控車床（b）數(shù)控銑床圖數(shù)控機床坐標(biāo)軸的確定二、數(shù)控機床的坐標(biāo)系與點1.機床坐標(biāo)系（機械坐標(biāo)系）其坐標(biāo)軸和運動方向視機床的種類和結(jié)構(gòu)而定2.機床原點機床坐標(biāo)系的原點，是機床上固定的一個點，其位置是由機床設(shè)計單位和制造單位確定的。3.機床參考點機床上固定的一個點，它與機床原點之間有一確定的相對位置。機床參考點由機床制造廠測定后輸入數(shù)控系統(tǒng)，并記錄在機床說明書中，用戶不能更改。數(shù)控機床的機床原點與機床參考點4.編程坐標(biāo)系（工件坐標(biāo)系）是編程時用來定義工件形狀和刀具相對工件運動的坐標(biāo)系。5.編程原點編程坐標(biāo)系的原點，其位置由編程者確定。編程原點的設(shè)置應(yīng)遵循以下原則1.工件原點與設(shè)計基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)重合，以便于編程2.工件原點盡量選在尺寸精度高，表面粗糙度值小的工件表面上。3.工件原點最好選在工件的對稱中心上4.要便于測量和檢驗。

絕對坐標(biāo)：●指運動終點的坐標(biāo)值是相對于“工件坐標(biāo)系原點”計量的。

增量坐標(biāo)：●指運動終點的坐標(biāo)值是以“前一點”的坐標(biāo)為起點來計量的。

絕對與增量選擇：●編程時要根據(jù)零件的加工精度要求及編程方便與否選用坐標(biāo)類型。●程序中，絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)可單獨或可交叉設(shè)置使用，使用原則主要是看用哪種方式編程更方便。同一程序中：絕對或增量；同一程序段可絕對或增量。

如圖1-13（刀具從0點到C點）和表1-1所示。圖1-13刀位點的運動軌跡

5.編程用幾何點

程序中表示幾何點的坐標(biāo)位置，有絕對坐標(biāo)和增量坐標(biāo)（相對）兩種方式。運動軌跡絕對坐標(biāo)相對或增量坐標(biāo)X方向Y方向X方向Y方向O0000A30403040B6040300C902030-20三、數(shù)控編程的種類（1）手動編程在編程過程中，全部或主要由人工進行。應(yīng)用：加工形狀簡單，計算量小，程序不多的零件（2）自動編程①語言數(shù)控自動編程②繪圖數(shù)控自動編程手動編程自動編程四、程序的結(jié)構(gòu)與格式1.程序的結(jié)構(gòu)一個完整的程序由程序號，程序主體和程序結(jié)束三部分組成。程序號：FANUC系統(tǒng)的程序號以字母O開頭，后面緊跟0~4位數(shù)字。程序主體：由若干個程序段組成。FANUC系統(tǒng)用；作為每個程序段的結(jié)束符。程序結(jié)束：以M02或M30作為整個程序結(jié)束的符號，來結(jié)束整個程序。O0001——————————程序號N010M03S800;N020T0101;N030G00X100Z100;…….N100M30————————程序結(jié)束

程序主體2.程序段格式每個程序段由程序段號和若干個字組成。每個字是由地址碼和數(shù)字組成。（1）程序段號：N010，程序段號不連續(xù)排列，以5或10間隔，便于插入語句。N015,N020（2）準(zhǔn)備功能字G指令：由地址碼G和兩位數(shù)字組成，G00~G99共100種規(guī)定刀具和工件相對運動的插補方式，刀具補償，坐標(biāo)偏移等。（3）尺寸字：由地址碼、+、-符號及絕對值（或增量）的數(shù)值構(gòu)成。尺寸字的地址碼：X、Y、Z、U、V、W、D、H尺寸字的“+”號可省略。

G97：恒線速度取消，S表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。例如G97S800（6）刀具功能T指令T指令為刀具指令，由地址碼T和若干位數(shù)字組成。在車床中，T指令用來指定加工中所用的刀具號和刀具補償號，一般T后面有4位數(shù)值，前兩位為刀具號，后兩位為刀具補償號。比如，T0101，T0104，T0100。（7)輔助功能字M指令用于控制機床的輔助動作。程序停止指令M00：當(dāng)執(zhí)行到M00指令時，機床停止自動運行，重按循環(huán)啟動鍵才可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序。程序計劃停止指令M01：要預(yù)先按下選擇停止鍵，當(dāng)執(zhí)行到M01指令時，機床停止自動運行，重按循環(huán)啟動鍵才可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序。程序結(jié)束指令M02：程序結(jié)束后，光標(biāo)停止在程序尾，若要重新執(zhí)行該程序，需手動將光標(biāo)返回程序頭。程序結(jié)束并返回至零件程序頭指令M30：程序結(jié)束后，光標(biāo)返回程序頭。主軸控制指令M03/M04/M05：M03：主軸正轉(zhuǎn)，順時針方向（從Z軸正向朝Z軸負(fù)向看）M04：主軸反轉(zhuǎn)，逆時針方向（從Z軸正向朝Z軸負(fù)向看）M05：主軸停轉(zhuǎn)3.模態(tài)與非模態(tài)指令模態(tài)指令（續(xù)效指令）：一經(jīng)指定，便一直有效，直到以后程序段中出現(xiàn)同組另一指令或被其他指令取消時才失效。非模態(tài)指令：只在出現(xiàn)的程序段有效。THEEND數(shù)控車床編程與加工——數(shù)控車削加工工藝一、數(shù)控車削的加工對象主要用于加工軸類，盤類等回轉(zhuǎn)體零件的內(nèi)外圓柱面、任意角度的內(nèi)外圓錐面，復(fù)雜回轉(zhuǎn)體內(nèi)外曲面，圓柱、圓錐螺紋等，并能進行切槽、鉆孔、擴孔、鏜孔等切削加工。數(shù)控車床的加工方式與普通車床相比，數(shù)控車削的加工對象具有以下特點：1.加工的回轉(zhuǎn)零件精度要求高2.加工的回轉(zhuǎn)零件表面質(zhì)量要求高3.加工的回轉(zhuǎn)零件表面形狀復(fù)雜4.加工的回轉(zhuǎn)零件可帶特殊螺紋二、數(shù)控車削零件加工工藝方案的制定1.零件圖工藝分析（1）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析：零件結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理（2）輪廓要素幾何分析：尺寸標(biāo)注是否清晰（3）精度及技術(shù)要求分析：①分析精度和技術(shù)要求是否合理②分析機床的加工精度是否能達到加工要求，③找出有位置粗糙度要求的表面，這些表面的加工應(yīng)在一次安裝中完成④對表面粗糙度要求較高的表面應(yīng)采用恒線速度切削功能進行加工。軸上槽寬尺寸標(biāo)注2.零件的加工工藝安排一般零件都包括配合表面和非配合表面。配合表面就是標(biāo)有尺寸公差、幾何公差以及表面粗糙度等要求的表面。對于配合表面，加工工藝安排一般為：粗車-半精車-精車。對于非配合表面，可根據(jù)實際情況來安排工藝。比如粗車-精車3.工序劃分的方法在數(shù)控車床上加工零件，應(yīng)按照工序集中的原則劃分工序，在一次裝夾下盡可能完成大部分甚至全部表面的加工。（1）按零件加工表面劃分工藝以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，如外表面、內(nèi)表面、曲面和平面等等對于位置粗糙度要求較高的表面應(yīng)在一次安裝中完成，以免多次定位夾緊產(chǎn)生的誤差影響位置精度。（2）按粗、精加工劃分工序以粗加工中完成的那部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。對于毛坯余量較大和加工精度要求較高的零件，應(yīng)將粗車和精車分開，分成兩道或多道工序。將粗車安排在精度較低、功率較大的數(shù)控機床上進行，將精車安排在精度較高的數(shù)控機床上完成。這種劃分方法適用于加工后變形較大，粗、精加工分開的零件，如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件的零件。（3）按所用的刀具種類劃分工序以把同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序這種方法適用于工件的加工表面較多，機床連續(xù)工作時間較長、加工程序的編制和檢查難度較大的情況（4）按安裝次數(shù)劃分工序以一次安裝完成的那部分工藝。這種方法適用于加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達到待檢狀態(tài)。4.加工原則（1）先粗后精原則：按粗車-半精車-精車的順序進行加工（2）先近后遠原則：先加工離對刀點較近的表面，后加工離對刀點較遠的表面（3）基面先行原則：先加工用于精基準(zhǔn)的表面，以減小后續(xù)工序的裝夾誤差。（4）先內(nèi)后外原則：先加工內(nèi)孔，再加工外圓。5.確定刀具的進給路線進給路線是指刀具從對刀點開始運動起，直至加工程序結(jié)束所經(jīng)過的路徑?？傇瓌t：在保證零件加工精度和表面質(zhì)量的前提下，盡量縮短進給路線，以提高生產(chǎn)率；進給路線方便坐標(biāo)值計算，減少編程工作量，便于編程。1.最短的切削進給路線通過分析和判斷，按矩形循環(huán)軌跡加工的進給路線的長度總和最短。因此在同等條件下，切削所需時間（不含空行程）最短，刀具的損耗最小。2.大余量毛坯的切削進給路線不同粗車進給路線示意圖大余量毛坯的切削進給路線三、零件在數(shù)控車床上的裝夾方式1.軸類零件的裝夾（1）用自定心卡盤裝夾自動定心，僅限于裝夾圓柱形，正三角形，六邊形等形狀規(guī)則的零件（2）用單動卡盤裝夾不能自動定心，可裝夾形狀比較復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體，比如方形，長方形等。裝夾時需用百分表找正，使工件回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線對齊。（3）用兩頂尖裝夾對同軸度要求較高的且需要掉頭加工的軸類零件（4）用一夾一頂裝夾車削較重的一般軸類零件自定心卡盤單動卡盤兩頂尖間裝夾一夾一頂裝夾2.盤類零件的裝夾盤類工件的裝夾主要有可調(diào)卡爪盤和快速可調(diào)卡爪盤兩種?？焖倏烧{(diào)卡爪盤的結(jié)構(gòu)剛性好，工作可靠，因而廣泛用于裝夾法蘭等盤類及杯類工件，也可用于裝夾不太長的柱類零件。在數(shù)控車削加工中，常采用以下裝夾方法來保證工件的同軸度、垂直度要求。1)一次安裝加工。它是在一次安裝中把工件全部或大部分尺寸加工完成的一種裝夾方法。此方法沒有定位誤差,可獲得較高的幾何精度,但需經(jīng)常轉(zhuǎn)換刀架、變換切削用量,尺寸較難控制。

2)以外圓為定位基準(zhǔn)裝夾。工件以外圓為基準(zhǔn)保證位置精度時,零件的外圓和一個端面必須在一次安裝中進行精加工后,方能合適為定位基準(zhǔn)。以外圓為基準(zhǔn)時,常用軟卡爪裝夾工件。

3)以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)裝夾。中小型軸套、帶輪、齒輪等零件,常以工件內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)安裝在心軸上,以保證工件的同軸度和垂直度。常用的心軸有實體心軸和脹力心軸兩種四、數(shù)控車床刀具的類型與選用1.數(shù)控車刀的特點（1）高的切削效率（2）刀具精度高、精度穩(wěn)定（3）剛性好、抗振及熱變形小（4）互換性好，便于快速換刀（5）刀具壽命長，切削性能穩(wěn)定、可靠（6）刀具的尺寸調(diào)整方便，換刀調(diào)整時間短（7）系列化，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)控車刀普通車刀由切削部分和刀柄兩部分組成。切削部分用于切削，對稱刀頭；刀柄用于裝夾。刀具切削部分由刀面、切削刃及刀尖組成，簡稱“三面兩刃一尖法平面參考系(1)基面Pr,通過切削刃上所選定的點,并垂直于該點主運動速度方向的平面,稱為基面。通常情況下，車刀切削刃上各點的基面可理解為平行刀具底面的平面。

(2)切削平面Ps,通過切削刃上所選定的點與切削刃相切并垂直于基面的平面,稱為切削平面。

(3)正交平面Pn。通過切削刃上所選定的點,同時垂直于切削平面與基面的平面,稱為正交平面。假定工作平面與背平面參考系

(1)假定工作平面Pf,通過切削刃上選定的點,平行于假定進給運動方向并垂直于基面的平面,稱為假定工作平面。

(2)背平面pp,通過切削刃上選定的點,既垂直于假定工作平面又垂直于基面的平面稱為背平面(1)前角γ0在正交平面中測量的前刀面與基面間的夾角,稱為前角。(2)后角a0在正交平面中測量的主后刀面與切削平面間的夾角,稱為主后角(3)副后角a0’在副正交平面測量的副后刀面與副切削平面間的夾角,稱為副后角。(4)主偏角κr

在基面中測量的主切削平面與假定工作平面間的夾角,刀具角度稱為主偏角。(5)副偏角κr’在基面中測量的副切削平面與假定工作平面間的夾角,稱為副偏角。(6)刃傾角λs.在主切削平面中測量的主切削刃與基面間的夾角,稱為刃傾角2.數(shù)控車刀的類型（1）按刀具結(jié)構(gòu)分1）整體式車刀由整塊材料研磨而成，使用時根據(jù)不同用途將切削部分修磨成所需要的形狀。2）焊接式車刀將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛性較好，且通過刃磨可形成所需的幾何參數(shù)，故使用方便靈活。焊接式車刀的種類機夾可轉(zhuǎn)位車刀3）機夾可轉(zhuǎn)位車刀將硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片用機械方法加固在刀體上。機夾可轉(zhuǎn)位車刀主要由刀桿、刀片、刀墊以及夾緊元件等組成。刀片由硬質(zhì)合金模壓而成，其每邊都有切削刃，當(dāng)某一切削刃用鈍后，只要松開夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個位置便可繼續(xù)使用。目前。數(shù)控車刀主要采用機夾可轉(zhuǎn)位車刀。刀片主要采用硬質(zhì)合金刀片和涂層硬質(zhì)合金刀片。（2）按刀具所用的材料分1）高速鋼刀具高速鋼刀具的硬度和韌性的配合較好，熱穩(wěn)定性和熱塑性也較好，但不適用于較硬材料的加工和數(shù)控高速切削。高性能高速工具鋼材料牌號為W2Mo9Cr4Co8，適用于高強度合金鋼材料加工。2）硬質(zhì)合金刀具常用的普通硬質(zhì)合金有K、P、M共3大類。K類主要牌號有YG3、YG6、YG8等，適用于鑄鐵和有色金屬加工；P類主要牌號有YT5、YT15、YT30等，適用于鋼加工；M類主要牌號有YW1、YW2等，適用于難加工鋼材加工。新型硬質(zhì)合金的主要牌號有YM051、YM052、YW3、YW4、YN5、YN10、YD15等，通過添加某些碳化物使材料性能得到提高，更能適應(yīng)難加工材料的加工。3）金剛石刀具金剛石刀具的特點是其切削刃口可以磨得非常鋒利，適用于有色金屬、非金屬的精加工。4）其他材料刀具，如涂層刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具目前，數(shù)控機床用得最普遍的是硬質(zhì)合金刀具。（3）按切削工藝分車削刀具分外圓車刀、內(nèi)孔車刀（鏜刀）、螺紋車刀、切割車刀等多種。3.數(shù)控車刀的選擇刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，壽命長，精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。數(shù)控車刀一般分為3類：尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。（1）尖形車刀尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。其刀尖即為刀位點，如90°的內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽（斷）刀等。使用尖形車刀加工，零件的輪廓形狀主要由刀尖位移得到。（2）圓弧形車刀圓弧形車刀是以一圓弧形切削刃為特征的車刀。由于其切削刃為圓弧形，因此刀位點為圓弧的圓心。當(dāng)加工凹形輪廓時，車刀圓弧半徑應(yīng)小于或等于被加工凹形輪廓的最小半徑；而加工凸形輪廓時，車刀圓弧半徑應(yīng)盡量取大，以利于提高刀具強度。圓弧形車刀可用于加工內(nèi)、外表面，尤其適合車削各種光滑連接（凹形）的成形面。（3）成形車刀成形車刀的特征是切削刃的形狀、尺寸與被加工零件的輪廓形狀相一致。在數(shù)控車削中，常見的成形車刀有小半徑的圓弧車刀、非矩形車槽刀、螺紋車刀等。4.刀片選擇由于數(shù)控車刀主要采用機夾可轉(zhuǎn)位車刀，因此選擇的主要問題是刀片的形狀、角度、精度、材料、尺寸、厚度、圓角半徑、斷屑槽、刃口修磨等要能滿足各種加工條件的要求。刀片是可轉(zhuǎn)位車刀的重要元件，刀片可分為帶圓孔、帶沉孔及無孔3大類，形狀有三角形、正方形、五邊形、六邊形、圓形、菱形等。幾種常見的可轉(zhuǎn)位車刀的刀片（1）刀片材料選擇目前刀片材料應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金刀片和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇刀片材質(zhì)的主要依據(jù)是被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面的質(zhì)量要求、切削負(fù)荷的大小及切削過程中有無沖擊和振動等。（2）刀片尺寸選擇刀片尺寸的大小取決于有效切削刃長度。在具體選擇時需綜合考慮有效切削刃長度、背吃刀量、主偏角大小等因素。（3）刀片形狀選擇在刀片形狀選擇時，主要考慮被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命、刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素。5.車刀的裝夾在實際切削中，車刀安裝的高低，車刀刀桿軸線是否垂直，對車刀角度有很大影響。刀尖與工件軸線等高。以車削外圓為例，當(dāng)車刀刀尖高于工件軸線時，因其切削平面與基面的位置發(fā)生變化，使前角增大，后角減??；反之，則前角減小，后角增大。車刀安裝的歪斜，對主偏角，副偏角的影響特別大，特別是在車螺紋的時候，會使牙形半角產(chǎn)生誤差。因此，正確的安裝車刀，且使刀具夾緊夾牢是保證加工質(zhì)量，減小刀具磨損，提高刀具使用壽命的重要環(huán)節(jié)。五、車削用量的選擇數(shù)控車床中的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度（用于恒線速度切削）、進給速度或進給量。粗加工：生產(chǎn)率為主，兼顧經(jīng)濟性和加工成本精加工：加工質(zhì)量為主，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本1.背吃刀量背吃刀量：垂直于進給速度方向的切削層最大尺寸。一般指工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離。粗加工時，除留下精加工余量外，盡可能一次切除，如果不能，可分多次切除。精加工時，因加工余量較小，可一次切除。在中等功率機床上，背吃刀量可達8~10mm，半精加工的背吃刀量取0.5~5mm，精加工的背吃刀量取0.2~1.5mm。

實際生活中，切削用量一般根據(jù)經(jīng)驗或查表的方式進行選取。THEEND數(shù)控車床編程與加工——階梯軸零件的編程與加工一、數(shù)控車床編程特點1.數(shù)控車床編程坐標(biāo)系的建立數(shù)控車床編程坐標(biāo)系的方向與數(shù)控車床坐標(biāo)系的方向一致，與刀架的位置有關(guān)。編程原點一般選在工件端面與軸線的交點處。2.數(shù)控車床的兩種編程方式絕對坐標(biāo)編程和相對坐標(biāo)編程絕對坐標(biāo)編程時，移動指令終點的坐標(biāo)值X、Z都是以編程原點為基準(zhǔn)來計算的相對坐標(biāo)編程時，移動指令終點的坐標(biāo)值X、Z都是以刀具前一點的位置來計算的程序中X和Z對應(yīng)的相對坐標(biāo)分別為U和W。數(shù)控車床上X軸向的坐標(biāo)值無論是絕對值還是相對值，一般都用直徑來表示（稱為直徑編程）如圖所示，圓柱面的車削從A點到B點一共有三種編程形式1）絕對坐標(biāo)編程：X35Z-402）相對坐標(biāo)編程：U0W-403）混合坐標(biāo)編程：X35W-40或U0Z-40絕對/相對坐標(biāo)編程

數(shù)控車床準(zhǔn)備代碼總覽一、編程指令1.快速定位G00指令格式：G00X(U)___Z(W)___式中：X(U)___Z(W)___：終點的坐標(biāo)應(yīng)用：主要用于刀具快進、快退及空刀快速移動如圖所示，刀具由當(dāng)前點快速進刀至B點。程序：G00X50Z3;或G00U-70W-77;或G00U-70Z3;或G00X50W-77執(zhí)行G00指令時，X、Z軸的合成軌跡不一定是直線，通常為折線軌跡，為避免刀具與工件發(fā)生碰撞，可根據(jù)需要，先移動一個軸，再移動另一個軸。G00快速進刀2.直線插補G01指令格式：G01X(U)___Z(W)___F___式中：X(U)___Z(W)___：終點的坐標(biāo)F___：進給速度。注：FANUC0i系統(tǒng)數(shù)控車床G99：進給速度按每轉(zhuǎn)設(shè)定G98：進給速度按每分鐘設(shè)定機床開機后默認(rèn)為G99，單位為mm/r。應(yīng)用：用于完成外圓、端面、內(nèi)孔、錐面、槽、倒角等表面的切削加工G01切外圓柱面G01切外圓錐面O1234M03S800;T0101;G00X40Z5;G01X40Z-90F0.3;G01X60Z-90F0.3;G00X100Z100;T0100;M05;M30;O1234M03S800;T0101;G00X40Z5;G01X40Z0F0.3;G01X60Z-90F0.3;G00X100Z100;T0100;M05;M30;圖2零件圖用G00、G01代碼編制零件的粗加工程序,留0.5mm徑向加工余量。圖1毛坯圖3刀具加工軌跡圖固定循環(huán)指令對于加工余量較大的外徑、內(nèi)徑、端面，刀具常常要反復(fù)地執(zhí)行相同的動作，需要編寫較多相同或相似的程序段，才能找到工件要求的尺寸，為了簡化程序，數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定用一個或幾個程序段指定刀具做反復(fù)切削動作，這就是固定循環(huán)指令。單一固定循環(huán)指令和復(fù)合切削循環(huán)指令，見書P50

1.內(nèi)外圓單一切削循環(huán)指令G90G00X___Z___循環(huán)起點G90X(U)___Z(W)___R___F___式中：X___Z___為循環(huán)起點坐標(biāo)X(U)___Z(W)___為切削終點的坐標(biāo)；R___為錐面切削起點與切削終點的半徑差F___為進給速度應(yīng)用：外圓柱面和圓錐面或內(nèi)孔面和內(nèi)錐面毛坯余量較大的零件粗車G90外形加工循環(huán)G90內(nèi)孔加工循環(huán)圓柱面切削循環(huán)實例O1234M03S800;T0101;G00X52Z2;G90X45Z-40F0.3G90X40Z-40F0.3;G90X35Z-40F0.3;G90X30.5Z-40F0.3;G90X30Z-40F0.1;G00X100Z100;T0100;M05;M30;現(xiàn)有直徑為50mm，長度為90mm的毛坯，要加工成如圖所示的形狀2.端面單一切削循環(huán)指令G94G00X___Z___循環(huán)起點G94X(U)___Z(W)___R___F___式中：X___Z___為循環(huán)起點坐標(biāo)X(U)___Z(W)___為切削終點的坐標(biāo)；R___為錐面切削起點與切削終點在Z軸上方向的差，F(xiàn)___為進給速度應(yīng)用：大余量端面的切削與G90不同的是，進給速度和背吃刀量應(yīng)略小，以減小切削過程中的刀具振動。外圓切削循環(huán)外圓錐面切削循環(huán)端面切削循環(huán)實例O1234M03S800;T0101;G00X62Z2;G94X50Z16F0.3;G94X50Z13F0.3;G94X50Z10.5F0.3;G94X50Z10F0.1;G00X100Z100;T0100;M05;M30;現(xiàn)有一個直徑為60mm，長度為30mm的毛坯，要加工成如圖所示的形狀，要求軸向留0.5mm的加工余量。直徑為33mm，長度為80mm的毛坯，要求加工成如圖所示的形狀。工藝分析刀具：90度外圓車刀，T0101;工藝過程：先車?24的外圓→

車?30的外圓O0001M03S800;T0101;G00X33Z2;G90X30Z-15F0.1;G90X28Z-15F0.1;G90X26Z-15F0.1;G90X24Z-15F0.1;G00X30;G01Z-38;G00X100Z100;T0100;M05;M30;進給速度單位設(shè)定指令G98/G99（1）每轉(zhuǎn)進給量G99G99F___F后面的單位表示主軸每轉(zhuǎn)進給量，單位為mm/r。

FANUC系統(tǒng)默認(rèn)是G99。（2）每分鐘進給量G98G98F___F后面的單位表示每分鐘進給量，單位為mm/minTHEEND數(shù)控車床編程與加工————成形曲面零件的編程與加工1.圓弧插補指令G02/G03指令格式G02/G03X(U)__Z(W)__R__/I__K__F__沿著圓弧所在平面（XZ平面）相垂直的另一坐標(biāo)軸的負(fù)方向（-Y軸）看，順時針為G02，逆時針為G03。前置刀架：順時針G03,逆時針G02后置刀架：順時針G02,逆時針G03X(U)__Z(W)__為終點坐標(biāo)R__為圓弧半徑I__K__為圓心相對于圓弧起點的位置坐標(biāo)I=圓心坐標(biāo)X-圓弧起點的X坐標(biāo)K=圓心坐標(biāo)Z-圓弧起點的Z坐標(biāo)F__為進給速度，即圓弧的切線速度應(yīng)用：用于完成凸弧和凹弧表面的切削加工同一程序段中，如I、K與R同時出現(xiàn)時，R有效2.刀尖半徑補償指令G41/G42在編程中，通常將刀尖看作是一個點，即所謂理想（假象刀尖），但放大來看，實際刀尖是由圓弧的。刀尖半徑補償指令為G40、G41、G42G40：取消刀尖半徑補償G41：刀尖半徑左補償：從+Y軸向-Y軸觀察，沿著車刀進給的方向看，車刀在工件的左側(cè)為左刀補G42：刀尖半徑右補償：從+Y軸向-Y軸觀察，沿著車刀進給的方向看，車刀在工件的右側(cè)為右刀補指令格式：G41/G42G00/G01X(U)__Z(W)__G40G00/G01X(U)__Z(W)__刀尖半徑補償?shù)慕⑦^程1.建立刀補（過渡階段）：讓刀具中心與編程軌跡偏離一個刀尖圓弧半徑2.執(zhí)行刀補（正式切削）3.取消刀補

刀尖的方位每個刀具補償號，都有一組對應(yīng)的刀尖半徑補償量R和刀尖方位號T。刀尖半徑補償量R：刀尖的圓弧半徑刀尖方位號T：刀具刀位點與刀尖圓弧中心的位置關(guān)系。補償值的設(shè)定見書P58O0001M03S800;T0101;G00X20Z10;G42G01Z0F0.15;G03X40Z-10R10;G01W-12;G02X56Z-30R8;G40G00X100Z100;T0100;M05;M30;利用刀尖半徑補償指令，編寫精加工程序。最高轉(zhuǎn)速限制指令G50指令格式G50S__S后面的數(shù)字表示控制主軸的最高轉(zhuǎn)速,單位為r/min,其數(shù)值可以查閱數(shù)控機床參數(shù)說明書中主軸設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速。例如,G50S3000表示主軸最高轉(zhuǎn)速為3000r/min。指令功能:當(dāng)使用恒線速度功能車削軸類或盤類零件時,隨著直徑數(shù)值的變化,可能會出現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速過高,工件有從卡盤飛出的危險,使用G50就可以限制最高轉(zhuǎn)速。應(yīng)用：主要用于設(shè)置恒線速度之前恒線速度控制指令G96指令格式G96S__說明:恒線速控制,使刀具在加工各表面時保持同一線速度,S表示切削點的線速度,單位為m/min。例如,G96S150表示切削點速度控制在150m/min。取消恒線速度指令G97指令格式G97S__說明:恒線速取消,S表示主軸轉(zhuǎn)速,單位為r/min。例如,G97S800表示恒線速度控制取消,并設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速為800r/minO0001G50S3500;M03G96S110;T0101;G00X38Z0;G42G01Z0F0.15;X40Z-1;Z-30;X42;G03X48Z-33R3;G01Z-60;X54;X58Z-62;Z-100;G97G40G00X100;Z100;M05;M30;采用恒線速度車削，編寫精加工程序復(fù)合固定循環(huán)1.內(nèi)外徑復(fù)合粗車循環(huán)指令G71指令格式：G00XαZβG71U?dReG71PnsQnfU?uW?wFfnsG00/G01X__…nfG70PnsQnf

ɑ、β:粗車循環(huán)起點，如圖A所示在圓柱毛坯料粗車外徑時,ɑ值應(yīng)比毛坯直徑稍大1~2mm;β值應(yīng)離毛坯右端面2~3mm。在圓筒毛坯料粗鏜內(nèi)孔時,ɑ值應(yīng)比筒料內(nèi)徑稍小1~2mm,β值應(yīng)離毛坯右端面2~3mm編程時注意以下幾點1)在使用G71進行粗加工循環(huán)時,只有含在G71程序段中的F、S、T功能才有效,而包含在ns→nf精加工形狀程序段中的F、S、T功能,對粗車循環(huán)無效。

2)在A至A’間順序號ns的程序段中只能含有G00或G01指令,而且必須指定,也不能含有Z軸指令3)A’→B之間必須符合X、Z軸方向的單調(diào)增大或減小的模式,即一直增大或一直減小4.在加工循環(huán)中可以可以進行刀具補償Δd:循環(huán)切削過程中徑向的背吃刀量,半徑值,單位為mm。e:循環(huán)切削過程中徑向的退刀量,半徑值,單位為mmns:精加工路線程序段中開始程序段的段號。nf:精加工路線程序段中結(jié)束程序段的段號;?u:X軸方向的精加工余量,直徑值,單位為mm。在圓筒毛坯料粗鏜內(nèi)孔時,應(yīng)指定為負(fù)值。?w:Z軸方向的精加工余量,單位為mmf:粗加工循環(huán)中的進給速度精車循環(huán)指令G70G70指令主要用于切除G71、G72、G73指令粗加工后留下的加工余量。執(zhí)行G70循環(huán)時，刀具沿工件的實際軌跡進行切削，循環(huán)結(jié)束后刀具返回循環(huán)起點。G70PnsQnfns：精加工路線程序段中開始程序段的段號nf：精加工路線程序段中結(jié)束程序段的段號精車之前如需換精加工刀具，應(yīng)注意換刀點的選擇，防止刀具與工件、夾具、頂尖發(fā)生干涉。用G71、G70指令編寫加工程序O0001N10M03S800;N20T0101;N30G00X102Z2;N40G71U1R1;N50G71P60Q100U0.5W0.2F0.3;N60G00X40S1000;N70G01Z-30F0.15;N80X60W-30;N90W-20;N100X100W-10;N110G70P60Q100;N120G00X100Z100;N130T0100;N140M05;N150M30;用G71、G70指令編寫零件內(nèi)孔加工程序，其中虛線部分為工件毛坯上的底孔。O0001N10M03S800;N20T0101;N30G00X16Z2;N40G71U1R1N50G71P60Q100U-0.5W0.2F0.3;N60G00X44S1000;N70G01Z-20;N80X34

Z-30;N90Z-40;N100G03X20Z-47R7;N110G70P60Q100F0.1;N120G00X100Z100;N130T0100;N140M05;N150M30;端面復(fù)合粗車循環(huán)G72應(yīng)用于圓柱棒料毛坯端面方向粗車，沿著平行于X軸方向進行端面切削循環(huán)的指令格式：G00XαZβG72W?dReG72PnsQnfU?uW?wFfα、β:粗車循環(huán)起點在圓柱毛坯料粗車外徑時,a值應(yīng)比毛坯直徑稍大1~2mm;β值應(yīng)離毛坯右端面2~3mm。在圓筒毛坯料粗鏜內(nèi)孔時,a值應(yīng)比筒料內(nèi)徑稍小1~2mm,β值應(yīng)離毛坯右端面2~3mΔd:循環(huán)切削過程中Z向的背吃刀量,單位為mm。e:循環(huán)切削過程中徑向的退刀量,半徑值,單位為mmns：精加工路線程序段中開始程序段的段號。nf：精加工路線程序段中結(jié)束程序段的段號;?u:X軸方向的精加工余量,直徑值,單位為mm。在圓筒毛坯料粗鏜內(nèi)孔時,應(yīng)指定為負(fù)值。?w:Z軸方向的精加工余量,單位為mmf:粗加工循環(huán)中的進給速度編程時注意以下幾點1)在使用G72進行粗加工循環(huán)時,只有含在G72程序段中的F、S、T功能才有效,而包含在nS→nf精加工形狀程序段中的F、S、T功能,對粗車循環(huán)無效。

2)在A至A’間順序號ns的程序段中只能含有G00或G01指令,而且必須指定,也不能含有X軸指令3)A’→B之間必須符合X、Z軸方向的單調(diào)增大或減小的模式,即一直增大或一直減小用G72指令編寫如圖所示的零件加工程序。O0001N10M03S800;N20T0101;N30G00X162Z2;N40G72W2R1;N50G72P60Q100U0.5W0.2F0.3;N60G00Z-55S1000;N70G01X160F0.15;N80X80W20;N90W15;N100X40W20;N110G70P60Q100F0.1;N120G00X100Z100;N130T0100;N140M05;N150M30;仿形復(fù)合粗車循環(huán)G73G73仿形切削循環(huán)就是按照一定的切削形狀逐漸地接近最終形狀，對零件輪廓的單調(diào)性沒有要求指令格式：G00XαZβG73U?iW?kReG73PnsQnfU?uW?wFfα、β:粗車循環(huán)起點在圓柱毛坯料粗車外徑時,a值應(yīng)比毛坯直徑稍大1~2mm;β值應(yīng)離毛坯右端面2~3mm。在圓筒毛坯料粗鏜內(nèi)孔時,a值應(yīng)比筒料內(nèi)徑稍小1~2mm,β值應(yīng)離毛坯右端面2~3mΔi:X向的總吃刀量，半徑值，mm。Δi=（X循環(huán)起點-X最小值）/2Δk：Z向的總退刀量。d:粗車的次數(shù)ns:精加工路線程序段中開始程序段的段號。nf:精加工路線程序段中結(jié)束程序段的段號;?u:X軸方向的精加工余量,直徑值,單位為mm。在圓筒毛坯料粗鏜內(nèi)孔時,應(yīng)指定為負(fù)值。?w:Z軸方向的精加工余量,單位為mm。f:粗加工循環(huán)中的進給速度用G73指令加工零件O0001N10M03S800;N20T0101;N30G00X46Z2;N40G73U17R10;N50G73P60Q130U0.5W0.2F0.3;N60G00X10Z2S1000;N70G01Z-7F0.1;N80G02X20Z-15R10;N90G01Z-35;N100G03X34Z-42R7;N110G01Z-52;N120G01X44Z-56;N130Z-65;N140G70P60Q130;N150G00X100Z100;N160T0100;N170M05;N180M30;THEEND—切槽與切斷的編程與加工數(shù)控車床編程與加工任務(wù)2.4切槽、切斷的編程與加工1.暫停指令G04指令格式：G04X__或G04P___式中，X表示指定時間，單位為s（秒），允許使用小數(shù)點，如G04X2.0P表示指定時間，單位為ms（毫秒），不允許使用小數(shù)點，如G04P2000應(yīng)用：G04常用于車槽、鏜孔、鉆孔后，以提高表面質(zhì)量及有利于切屑充分排除。O0001M03S800;T0202;G00X40Z-23;G01X30F0.1;G04X2.0;G01X40;G00Z-40;G01X30;G04X2.0;G01X40;G00Z-63;G01X-1;X40;G00X100Z100;M05;M30;編制切槽和切斷的加工程序2.端面槽切削循環(huán)指令G74G00X__Z__循環(huán)起點G74ReG74Xα

ZβPΔiQΔkRΔdFf式中，e：軸向退刀量α、β：槽的終點坐標(biāo)位置Δi：刀具完成一次軸向切削后，在X方向的移動量，半徑值，不帶符號，單位為μm。Δk：Z方向每次切削深度，不帶符號，單位為μm。Δd：每次切削完成后的X方向退刀量，為0。f：進給速度應(yīng)用：G74指令可以實現(xiàn)端面槽的加工，如果忽略X和P,只有Z軸的移動，則可作為Z方向啄式鉆孔循環(huán)。G00X__Z__循環(huán)起點G74ReG74Zβ

QΔk

RΔdFf加工寬度為25mm，深度為10mm的端面槽，切槽刀寬為4mm，編寫加工程序。O1234M03S800;T0101;G00X50Z3;G74R1;G74X92Z-10P2000Q3500F0.2;G00Z100;X100;M05;M30;零件的端面和中心孔已加工。用G74指令編寫?12mm，有效深度為70mm的端面孔程序。O0001M03S800;T0202;G00X0Z3;G74R1;G74Z-70Q5000F0.1;G00Z100;X100;M05;M30;G74鉆孔循環(huán)加工實例3.外徑槽切削循環(huán)指令G75G00X__Z__循環(huán)起點G75ReG75Xα

ZβPΔiQΔkRΔw

Ff式中，e：切槽過程中徑向退刀量，半徑值，單位為mmα、β：切槽時的X、Z方向終點位置坐標(biāo)Δi：X方向每次切削深度，半徑值，不帶符號，單位為μm。Δk：刀具完成一次徑向切削后，在Z方向的移動量，不帶符號，單位為μm。Δw：每次切削完成后的X方向退刀量，為0。f：進給速度應(yīng)用：G75指令可以實現(xiàn)外徑槽的加工加工圖中的外圓寬槽，切槽刀寬為3mm，試編寫程序O0001M03S600;T0101;G00X31Z-18;G75R0.3;G75X20Z-30P1500Q1500F0.08;G00X100;Z100;M05;M30;加工外圓柱上的五個等距槽，切槽刀寬為4mm，試編寫程序。O0001M03S500;T0202;G00X42Z-14;G75R0.3;G75X30Z-54P1500Q10000F0.08;G00X100;Z100;M05;M30;4.子程序指令M98/M99M98：調(diào)用子程序M99：子程序結(jié)束格式：調(diào)用子程序的指令格式：M98Pxxxxxxx子程序指令格式：Oxxxx（子程序號）……

M99說明：P前面的3位數(shù)字為子程序被重復(fù)調(diào)用的次數(shù)，當(dāng)不指定重復(fù)次數(shù)時，子程序只調(diào)用一次，后四位數(shù)字為子程序號M99為子程序結(jié)束，并返回主程序M98程序段中不得有其他指令出現(xiàn)主程序調(diào)用同一子程序執(zhí)行加工，最多可執(zhí)行999次。在子程序中也可以調(diào)用另一子程序執(zhí)行加工，這個過程稱為子程序的嵌套。子程序的嵌套深度可為三層，也就是四級程序界面。加工圖中外圓柱上的四個槽，切槽刀寬為2mm，試編寫程序。O0001M03S500;T0202;G00X35Z0;M98P0022046;G00X100Z100;M05;M30;O2046G00W-12;G01U-15F0.15;G04X2.0;G01U15;W-8;G01U-15;G04X2.0;G01U15;M99;數(shù)控車床編程與加工—螺紋的編程與加工1.單行程螺紋切削指令G32G32X(U)___Z（W)___F__其中，X(U)___Z（W)___為螺紋終點坐標(biāo)，F(xiàn)取值為螺紋導(dǎo)程。用途：車削圓柱螺紋、錐螺紋和端面螺紋若默認(rèn)X值，則加工圓柱螺紋；若默認(rèn)Z值，則加工端螺紋；若都不是默認(rèn)值，則加工錐螺紋。1.其中L為螺紋導(dǎo)程，α為錐螺紋錐角，如果α為0，則為直螺紋；LX、LZ分別為錐螺紋在X方向和Z方向的導(dǎo)程，應(yīng)指定兩者中的較大者；直螺紋時，LX=02.為保證切削正確的螺距，不能使用表面恒線速度控制3.車螺紋期間的進給速度倍率、主軸轉(zhuǎn)速倍率無效（固定100%）

O0001M03S400;T0303;G00X38Z2;G00X29.2;G32Z-22F1.5;G00X38;Z2;G00X28.6;G32Z-22F1.5;G00X38;Z2;G00X28.2;G32Z-22F1.5;G00X38;Z2;G00X28.04;G32Z-22F1.5;G00X50;Z50;M05;M30;2.單一循環(huán)螺紋切削指令G92對螺紋進行循環(huán)加工，螺紋切削循環(huán)指令把進刀-螺紋切削-退刀-返回四個動作作為一個循環(huán)指令格式：

G00X__Z__直螺紋：G92X(U)___Z（W)___F__錐螺紋：G92X(U)___Z（W)___R__F___式中，X、Z為螺紋終點坐標(biāo)F為螺紋導(dǎo)程R為螺紋起點半徑減去終點半徑的差值。O0001M03S400;T0303;G00X38Z2;G92X29.2Z-22F1.5;X28.6;X28.2;X28.04;G00X50;Z50;M05;M30;數(shù)控銑床編程與加工—數(shù)控銑削加工工藝一、數(shù)控銑削的加工對象

1.平面類零件

加工面平行或垂直于水平面，或加工面與水平面的夾角為定值的零件為平面類零件。

平面類零件是數(shù)控銑削加工對象中最簡單的一類零件，一般只需用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩坐標(biāo)聯(lián)動（即兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動）就可以把它們加工出來。

2.變斜角類零件

加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件為變斜角零件，這類零件多為飛機零件，如飛機上的整體梁、框、緣條與肋等。

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，加工面與銑刀圓周的瞬時接觸為一條線。最好采用四坐標(biāo)、五坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工，若沒有上述機床，也可采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進行兩軸半近似加工。

3.曲面類零件

加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件，如模具、葉片、螺旋槳等。曲面類零件的加工面不能展開為平面。

加工時，銑刀與加工面始終為點接觸，一般采用球頭刀在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上加工。當(dāng)曲面較復(fù)雜、通道較狹窄、會傷及相鄰表面及需要刀具擺動時，需采用四坐標(biāo)甚至五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工。二、數(shù)控銑削零件加工工藝方案的制定1．工藝路線的確定（1）加工順序的安排

加工順序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。具體方法如下：1）基面先行。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。如箱體類零件總是先加工定位用的平面和兩個定位孔，再以平面和定位孔為精基準(zhǔn)加工孔系和其他平面。2）先粗后精。各個表面的加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序依次進行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度值。3）先主后次。零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯上主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進行。4）先面后孔。對箱體、支架類零件，平面輪廓尺寸較大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面上加工孔比較容易，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔，孔的軸線不易偏斜。5）刀具集中。當(dāng)工件的待加工面較多時，以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。（2）表面輪廓的加工工件表面輪廓可分為平面和曲面兩大類，其中平面類中的斜面輪廓又分為有固定斜角的外輪廓面和有變斜角的外輪廓面。工件表面的輪廓不同，選擇的加工方法也不同。（3）孔和內(nèi)螺紋的加工

孔的加工方法較多，有鉆削、擴削、鉸削、銑削和鏜削等。對于直徑大于30mm的已鑄出或鍛造出毛坯孔的孔加工，一般采用粗鏜→半精鏜→孔口倒角→精鏜的加工方案，孔徑較大的孔可采用粗銑→精銑的加工方案。對于直徑小于30mm且無底孔的孔加工，通常采用锪平端面→打中心孔→鉆→擴→孔口倒角→鉸的加工方案，對有同軸度要求的小孔，需采用锪平端面→打中心孔→鉆→半精鏜→孔口倒角→精鏜（或鉸）的加工方案。為提高孔的位置精度，在鉆孔前需安排打中心孔?？卓诘菇且话惆才旁诎刖庸ぶ?、精加工之前，以防止孔內(nèi)產(chǎn)生毛刺。內(nèi)螺紋的加工根據(jù)孔徑的大小采用不同方法。

通常情況下，M6～M20的螺紋，采用攻螺紋的方法；因為加工中心上攻小直徑螺紋時絲錐容易折斷，所以M6以下的螺紋，可在加工中心上完成底孔加工后再通過其他手段攻螺紋；M20以上的螺紋，可采用銑削或鏜削加工。

2．加工路線的確定

在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為進給路徑即加工路線。（1）確定加工路線的原則1）加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度。2）在滿足工件精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率等要求的情況下，盡量簡化數(shù)學(xué)處理時的數(shù)值計算工作量，以簡化編程工作。3）當(dāng)某段加工路線重復(fù)使用時，為簡化編程，縮短程序長度，應(yīng)使用子程序。此外，確定加工路線時還要考慮工件的形狀與剛度、加工余量的大小、機床與刀具的剛度等情況，確定是一次進給還是多次進給來完成加工，以及設(shè)計刀具的切入與切出方向和在銑削加工中是采用順銑還是逆銑等。（2）平面及輪廓銑削加工走刀路線的確定進給路線的確定與工件表面狀況、要求的零件表面質(zhì)量、機床進給機構(gòu)的間隙、刀具壽命以及零件輪廓形狀等有關(guān)。1）順銑和逆銑的選擇。

在銑削加工中，采用順銑還是逆銑方式是影響加工表面粗糙度的重要因素之一。逆銑時切削力F的水平分力Fh的方向與進給運動v，方向相反，

順銑時切v削力F的水平分力Fh的方向與進給運動v，方向相同。銑削方式的選擇應(yīng)視零件圖樣的加工要求、工件材料的性質(zhì)、特點以及機床、刀具等條件綜合考慮。通常，由于數(shù)控機床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進給傳動間隙很小，順銑的工藝性優(yōu)于逆銑。（2）平面及輪廓銑削加工走刀路線的確定進給路線的確定與工件表面狀況、要求的零件表面質(zhì)量、機床進給機構(gòu)的間隙、刀具壽命以及零件輪廓形狀等有關(guān)。1）順銑和逆銑的選擇。在銑削加工中，采用順銑還是逆銑方式是影響加工表面粗糙度的重要因素之一。逆銑時切削力F的水平分力Fh的方向與進給運動v，方向相反；

順銑時切削力F的水平分力Fh的方向與進給運動v，方向相同。銑削方式的選擇應(yīng)視零件圖樣的加工要求、工件材料的性質(zhì)、特點以及機床、刀具等條件綜合考慮。

通常，由于數(shù)控機床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進給傳動間隙很小，順銑的工藝性優(yōu)于逆銑。2）平面零件外輪廓的進給路線

用立銑刀的側(cè)刃銑削平面工件的外輪廓時，為減少接刀痕跡，保證零件表面質(zhì)量，切入、切出部分應(yīng)考慮外延，對刀具的切入點和切出程序要精心設(shè)計。銑刀在切入工件時，應(yīng)沿工件輪廓曲線的延長線的切線方向切入，而不應(yīng)沿法線直接切入工件，以免在工件表面產(chǎn)生切痕，保證零件輪廓光滑。同時，在切離工件時，也應(yīng)避免在切削終點處直接抬刀，要沿著切線終點外延線的切線方向逐漸切離工件。3）銑削內(nèi)輪廓的進給路線。銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，同銑削外輪廓一樣，刀具同樣不能沿輪廓曲線的法向切入和切出。此時刀具可沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓。4）銑削封閉內(nèi)腔的進給路線。

用立銑刀銑削內(nèi)表面輪廓時，切入和切出無法外延，這時銑刀只有沿工件輪廓的法線方向切入和切出，并將其切入點和切出點選在工件輪廓兩幾何元素的交接點。但進給路線不一一致，加工結(jié)果也將不同。

兩種進給路線的共同點是都能銑凈內(nèi)腔中的全部面積，不留死角，不傷輪廓，同時盡量減少重復(fù)進給的搭接量。

不同點是行切法的進給路線比環(huán)切法短，但行切法將在每次進給的起點與終點間留下殘留面積，而達不到所要求的表面粗糙度；用環(huán)切法獲得的表面粗糙度要好于行切法，但環(huán)切法需要逐次向外擴展輪廓線，刀位點計算稍復(fù)雜一些。綜合行切法、環(huán)切法的優(yōu)點，采用如圖3-9c所示的進給路線，即先用行切法切去中間部分余量，最后用環(huán)切法切一刀，這樣既能使總的進給路線短，又能獲得較好的表面粗糙度5）銑削曲面的走刀路線。

銑削曲面時，常用球頭刀進行加工。

圖3-10表示加工邊界敞開的直紋曲面常用的兩種進給路線。當(dāng)采用圖3-10a所示的方案加工時，每次直線進給，刀位點計算簡單，程序較短，而且加工過程符合直紋面的形成規(guī)律，可以準(zhǔn)確保證素線的直線度。

而采用圖3-9b所示的方案加工時，符合這類工件表面數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準(zhǔn)確度高，因此在實際生產(chǎn)中最好將以上兩種方案結(jié)合起來。

另外由于曲面工件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以曲面邊界可以外延，為保證加工的表面質(zhì)量，球頭刀應(yīng)從曲面邊界外部進刀和退刀。當(dāng)邊界不敞開時，確定走刀路線要另行處理。總之，確定進給路線的原則是在保證零件加工精度和表面粗糙度的條件下，盡量縮短進給路線，以提高生產(chǎn)率。（3）孔加工走刀路線的確定

孔加工時，一般是首先將刀具在XY平面內(nèi)快速定位運動到孔中心線的位置上，然后沿Z方向運動進行加工。所以，孔加工進給路線的確定包括XY平面和Z方向進給路線。1）確定XY平面內(nèi)的進給路線?？准庸r，刀具在XY平面內(nèi)的運動屬于點位運動，確定進給路線時，主要考慮以下問題。①定位要迅速。即在刀具不與工件、夾具和機床碰撞的前提下空行程時間盡可能短。例如，鉆如圖3-11a所示零件的孔。按一般規(guī)律是先加工均布在同一圓周上的八個孔后，再加工另一圓周上的孔，如圖3-11b所示，但對點位控制的數(shù)控機床，這并不是最短的加工路線，應(yīng)按圖3-11c所示的加工路線進行加工，使各孔間距離的總和最小，以節(jié)省加工時間。②定位要準(zhǔn)確。孔加工中，除了空行程應(yīng)盡量最短之外，在鏜孔中，孔系之間往往還要有較高的位置精度。

因此安排鏜孔路線時，要安排各孔的定位方向一致，即采用單向趨近定位點的方法，以免傳動系統(tǒng)的誤差或測量系統(tǒng)誤差對定位精度的影響。

如圖3-12a所示，要加工6個孔，若按圖3-12b所示的加工路線，則在加工孔5時，Y方向的反向間隙將開始影響其與前一個孔之間的孔距精度，而圖3-12c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。定位迅速和定位準(zhǔn)確兩者有時難以同時滿足，在上述兩例中，圖3-12b是按最短路線進給，但不是從同一方向趨近目標(biāo)位置，影響了刀具定位精度，圖3-12c是從同一方向趨近目標(biāo)位置，但不是最短路線，增加了刀具的空行程。這時應(yīng)抓主要矛盾，若按最短路線進給能保證定位精度，則取最短路線，反之，應(yīng)取能保證定位精度的路線。2）確定Z方向（軸向）的進給路線。刀具在Z方向的進給路線分為快速移動進給路線和工作進給路線。刀具先從初始平面快速運動到距工件加工表面一定距離的R平面，然后按工作進給速度進行加工。圖3-13a所示為加工單個孔時刀具的進給路線。對多個孔加工而言，為減少刀具的空行程進給時間，加工中間孔時，刀具不必退回到初始平面，只要退回到R平面上即可，其進給路線如圖3-13b所示。三、零件在數(shù)控銑床上的裝夾方法1．定位基準(zhǔn)的選擇

選擇定位基準(zhǔn)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。一般選擇零件上不需要數(shù)控銑削的平面或孔作定位基準(zhǔn)。對薄板零件，選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于提高工件的剛性，以減少切削變形。定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。2．夾具的設(shè)計原則數(shù)控銑床可以加工形狀復(fù)雜的零件，數(shù)控銑床上的工件裝夾方法與普通銑床的工件裝夾方法一樣，所使用的夾具往往并不復(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。設(shè)計數(shù)控銑削夾具應(yīng)注意以下幾點。1）工件的被加工表面必須充分暴露在外，夾緊元件與被加工表面間的距離要保持一定的安全距離。各夾緊元件應(yīng)盡可能低，以防銑夾頭或主軸套筒與之在加工過程中相碰撞。2）夾具安裝應(yīng)保證工件的方位與工件坐標(biāo)系一致，并且還要能協(xié)調(diào)零件定位面與數(shù)控銑床之間保持一定的坐標(biāo)聯(lián)系。3）夾具的剛性和穩(wěn)定性要好，盡量不采用更換壓板（夾緊點）的設(shè)計。若必須更換時，要保證不破壞工件的定位。3．常用夾具的種類1）萬能組合夾具。適用于小批量生產(chǎn)或研制時的中、小型工件在數(shù)控銑床上進行銑削加工。2）專用銑削夾具。專用銑削夾具是為零件的某一道工序加工而設(shè)計制造的，在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中使用。在生產(chǎn)過程中它能有效地降低操作人員的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，并獲得較高的加工精度。3）多工位夾具?？梢酝瑫r裝夾多個工件，可減少換刀次數(shù)，也便于一邊加工，一邊裝卸工件，有利于縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率，適用于中批量生產(chǎn)。4）氣動或液壓夾具。適用于生產(chǎn)批量較大，采用其他夾具又特別費工、費力的工件，能減輕操作人員勞動強度和提高生產(chǎn)率，但此類夾具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價往往較高，而且制造周期較長。5）其他通用夾具。如機用虎鉗、分度頭及自定心卡盤等。4．夾具選用原則

在選用夾具時，通常需要考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證及經(jīng)濟性，選用時可參照下列原則：1）在生產(chǎn)量小或研制時，應(yīng)廣泛采用萬能組合夾具，只有在組合夾具無法解決工件裝夾時，才考慮采用其他夾具。2）小批量或成批生產(chǎn)時可考慮采用專用夾具，但應(yīng)盡量簡單。3）在生產(chǎn)批量較大時可考慮采用多工位夾具和氣動、液壓夾具。四、數(shù)控銑床刀具系統(tǒng)1．刀具的基本特點

為了適應(yīng)數(shù)控機床加工精度高、加工效率高、加工工序集中及零件裝夾次數(shù)等要求，數(shù)控機床對所用的刀具有許多性能上的要求。與普通機床的刀具相比，數(shù)控銑床用刀具及刀具系統(tǒng)具有以下特點。1）刀片和刀柄高度通用化、規(guī)則化、系列化。2）刀片和刀具幾何參數(shù)及切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化。3）刀片或刀具材料及切削參數(shù)需與被加工工件材料相匹配。4）刀片或刀具的使用壽命長、加工剛性好。5）刀片及刀柄的定位基準(zhǔn)精度高，刀柄對機床主軸的相對位置要求也較高。6）刀柄須有較高的強度、剛度和耐磨性，刀柄及刀具系統(tǒng)的重量不能超標(biāo)。7）刀柄的轉(zhuǎn)位、拆裝和重復(fù)定位精度要求高。2．刀具的材料（1）常用刀具材料

常用的數(shù)控刀具材料有高速工具鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、1陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。其中，高速工具鋼、硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金在數(shù)控銑削刀具中應(yīng)用最廣。（2）刀具材料性能比較

以上各刀具材料的硬度和韌性對比如圖3-14所示。3．刀具的種類數(shù)控銑床的刀具種類很多，根據(jù)刀具的加工用途，可分為輪廓類加工刀具和孔類加工刀具等幾種類型。（1）輪廓類加工刀具1）面銑刀。

面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為主切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，刀齒材料為高速工具鋼或硬質(zhì)合金，刀體材料為40Cr。刀片和刀齒與刀體的安裝方式有整體焊接式、機夾焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種，其中可轉(zhuǎn)位式是當(dāng)前最常用的一種夾緊方式。采用可轉(zhuǎn)位式夾緊方式時，當(dāng)?shù)镀囊粋€切削刃用鈍后，可直接在機床上將刀片轉(zhuǎn)位或更換新刀片，從而提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)面銑刀刀具型號的不同，面銑刀直徑可取d=40~400mm，螺旋角β=10°，刀齒數(shù)取z=4~20。2）立銑刀。

立銑刀是數(shù)控機床上用得最多的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，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，它們可同時進行切削，也可單獨進行切削。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，所以立銑刀不能做軸向進給，端面刃主要用來加工與側(cè)面相垂直的底平面。

標(biāo)準(zhǔn)立銑刀的螺旋角β為40°～50°（粗齒）或30°～35°（細齒），套式結(jié)構(gòu)立銑刀的β為15°～25°。粗齒立銑刀齒數(shù)z=3~4，細齒立銑刀齒數(shù)z=5~8～8，套式結(jié)構(gòu)z=10~20～20；容屑槽圓弧半徑r=2~5～5mm。當(dāng)立銑刀直徑較大時，還可制成不等齒距結(jié)構(gòu)，以增強減振作用，使切削過程平穩(wěn)。

立銑刀的刀柄有直柄和錐柄之分。直徑較小的立銑刀，一般做成直柄形式。直徑較大的立銑刀，一般做成7：24的錐柄形式。還有些大直徑（25～80mm）的立銑刀（圖3-16b），除采用錐柄形式外，還可采用內(nèi)螺孔來拉緊刀具。3）鍵槽銑刀。鍵槽銑刀（圖3-17）一般只有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延伸至中心，既像立銑刀，又像鉆頭。加工時先軸向進給達到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直柄鍵槽銑刀直徑d=2~22mmmm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=14~50mm鍵槽銑刀直徑的精度要求較高，其公差有e8和d8兩種。鍵槽銑刀重磨時，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后銑刀直徑不變。4）模具銑刀。模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓錐形立銑刀（圓錐半角a/2=35°、