數(shù)控銑削基本編程及其操作應(yīng)用

1、摘 要 數(shù)控編程是目前 CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實現(xiàn)設(shè) 計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要的作 用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實際的強烈需求， 國內(nèi)外都對數(shù)控編程及操作技術(shù)進行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。本文主要介 紹了數(shù)控銑削編程與操作的一些基本知識、基本功能、基本方法，數(shù)控銑床的加工特 點，夾具的使用，加工工藝范圍的確定以及數(shù)控銑削工藝分析，數(shù)控銑床零件加工基 本操作。并且結(jié)合實例中具體零件的工藝分析、編程、操作進行較全面的剖析，以探 索它們之間的聯(lián)系，讓我們更好地了解、掌握這些知識

2、。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床 編程 操作設(shè)計 ABSTRACT CNC programming is current CAD/CAM system in CAPP/most significantly benefit of its realization design process automation, the improvement of the machining accuracy and processing quality and shorten the development cycle, etc products plays an important role. In the a

3、irline industry, such as automobile industry has a lot of application. Because of strong demand in the actual production of CNC programming, both at home and abroad and technology research, and made great achievements. This article mainly introduced nc milling operation and programming of some basic

4、 knowledge, basic function and basic methods, CNC milling machine processing characteristics, the use of fixture, processing and CNC milling scope of process analysis, CNC milling machine parts processing operation. The specific examples and the analysis of the technology of parts, programming, oper

5、ation conducted a comprehensive analysis, so as to explore the relationship between them, let us to better understand and master the knowledge. Keywords: CNC milling machine Programming Design 目 錄 引言.1 第一章 數(shù)控銑床基礎(chǔ)知識.2 1.1 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)及其主要功能 .2 1.2 數(shù)控銑床的加工特點 .3 1.3 數(shù)控銑床使用的夾具 .3 1.4 數(shù)控銑床刀具的選用 .3 第二章 數(shù)控銑床的程序

6、編制.5 2.1 數(shù)控銑床程序編制的基礎(chǔ) .5 2.2 數(shù)控銑床程序編制的基本方法 .7 2.3 數(shù)控銑削加工綜合舉例 .12 第三章 數(shù)控銑床的操作過程.20 3.1 數(shù)控銑削的工藝性分析 .20 3.2 數(shù)控銑削加工順序 .22 3.3 數(shù)控銑床零件加工基本操作 .23 結(jié)論.25 致謝.26 參考文獻.27 引 言 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會對機械產(chǎn)品多樣化的要求日益強烈，產(chǎn)品 更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，同時隨著汽車工業(yè)和輕工業(yè) 消費品的高速增長，機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，其精度日趨提高，性能不斷改善，激 烈的市場競爭要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短，傳統(tǒng)的加工

7、設(shè)備和制造方法已難以適 應(yīng)這種多樣化、柔性化、高效和高質(zhì)量復(fù)雜零件加工要求。因此，就產(chǎn)生了高效率、 高精度和高自動化的機械產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控機床。 數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,兩者的加工工藝基本相同,結(jié)構(gòu)也有 些相似,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動加工機床,所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū) 別。數(shù)控銑床具有數(shù)控系統(tǒng)、檢測裝置、驅(qū)動裝置、機床傳動鏈、伺服電動機五大要 素，而普通銑床沒有這五大要素，操作檢測都要靠人工一步一步地進行。不便于機械 自動化生產(chǎn)。為了提高生產(chǎn)效率，數(shù)控銑床在機械制造方面得到了進一步得推廣。 第一章 數(shù)控銑床基礎(chǔ)知識 1.1 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)及其主要功能 數(shù)控銑床一般由

8、數(shù)控系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、進給伺服系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)等幾大部 分組成。 1）主軸箱 包括主軸箱體和主軸傳動系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動刀具旋轉(zhuǎn)，主軸 轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。 2）進給伺服系統(tǒng)由進給電機和進給執(zhí)行機構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進給速度實現(xiàn) 刀具和工件之間的相對運動，包括直線進給運動和旋轉(zhuǎn)運動。 3）控制系統(tǒng) 數(shù)控銑床運動控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機床進行加工。 4）輔助裝置 如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護等裝置。 5）機床基礎(chǔ)件 通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個機床的基礎(chǔ)和框架。如 圖 1.1 所示為數(shù)控銑床實體圖。 圖 1.1 數(shù)控銑床實體圖 各種類型數(shù)控

9、銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數(shù)控系統(tǒng)的功能，除 一些特殊功能不盡相同外，其主要功能基本相同。其主要功能包括：點位控制功能、 連續(xù)輪廓控制功能、刀具半徑補償功能、刀具長度補償功能、比例及鏡像加工功能、 旋轉(zhuǎn)功能、子程序調(diào)用功能、宏程序功能。 1.21.2 數(shù)控銑床的加工特點數(shù)控銑床的加工特點 數(shù)控銑削加工除了具有普通銑床加工的特點外，還有如下特點： 1. 零件加工的適應(yīng)性強、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的 零件，如模具類零件、殼體類零件等。 2. 能加工普通機床無法加工或很難加工的零件，如數(shù)字模型描述的復(fù)雜曲線零件 以及三維空間曲面類零件。 3. 能加工一次裝夾定位

10、后，需進行多道工序加工的零件。 4. 加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。 5. 生產(chǎn)自動化程序高，可以減輕操作者的勞動強度。有利于生產(chǎn)管理自動化。 6. 生產(chǎn)效率高。 7. 從切削原理上講，無論是端銑或是周銑都屬于斷續(xù)切削方式，而不像車削那樣 連續(xù)切削，因此對刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。在干式切 削狀況下，還要求有良好有紅硬性。 1.31.3 數(shù)控銑床使用的夾具數(shù)控銑床使用的夾具 1. 數(shù)控機床主要用于加工形狀復(fù)雜的零件，但所使用夾具的結(jié)構(gòu)往往并不復(fù)雜， 數(shù)控銑訂夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。對單件、小批量、工作量較 大的模具加工來說，一般可直接在機床工作臺面上通

11、過調(diào)整實現(xiàn)定位與夾緊，然后通 過加工坐標(biāo)系的設(shè)定來確定零件的位置。 2. 對有一定批量的零件來說，可選用結(jié)構(gòu)較簡單的夾具。 1.41.4 數(shù)控銑床刀具的選用數(shù)控銑床刀具的選用 （1）鑲裝不重磨可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀主要用于銑削平面，粗銑時銑刀直徑 選小一些，精銑時銑刀直徑選大一些，當(dāng)加工余量大且余量不均勻時，刀具直徑選小 一些，否則會造成因接刀刀痕過深而影響工件的加工質(zhì)量。 （2） 對立體曲面或變斜角輪廓外形工件加工時，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、 鼓形銑刀、錐形銑刀、盤形銑刀。 （3） 高速鋼立銑刀多用于加工凸臺和凹槽。如果加工余量較小，表面粗糙度要 求較高時，可選用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷

12、刀片的端面銑刀。 （4） 毛坯表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進行強力切削。 （5） 加工精度要求較高的凹槽，可選用直徑比槽寬小的立銑刀，先銑槽的中間 部分，然后利用刀具半徑補償功能銑削槽的兩邊。 第二章 數(shù)控銑床的程序編制 2.12.1 數(shù)控銑床程序編制的基礎(chǔ)數(shù)控銑床程序編制的基礎(chǔ) 數(shù)控銑床具有豐富的加工功能和較寬的加工工藝范圍，面對的工藝性問題也較多。 在開始編制銑削加工程序前，一定要仔細(xì)分析數(shù)控銑削加工工藝性，掌握銑削加工工 藝裝備的特點，以保證充分發(fā)揮數(shù)控銑床的加工功能。 1. 數(shù)控銑床的加工工藝范圍 銑削加工是機械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和輪廓銑削，

13、 也可以對零件進行鉆、擴、鉸、鏜、锪及螺紋加工等。數(shù)控銑削主要適合于下列幾類 零件的加工： (1) 平面類零件 平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平的夾角為一定值 的零件，這類加工面可展開為平面。如圖 2.1 所示的零件，就是平面類零件。 圖 2.1 平面類零件 (2) 直紋曲面類零件 直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件（直紋曲面類零 件的加工面不能展開為平面） ，當(dāng)采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工直紋曲面類零件時， 加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線，這類零件也可以在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上采用 行切加工法實現(xiàn)近似加工。如圖 2.2 所示零件，即為直紋曲面類

14、零件。 圖 2.2 直紋曲面類零件 (3) 立體曲面類零件 加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。如圖 2.3 所示的零件，即為立體 曲面類零件。 圖 2.3 立體曲面類零件 這類零件的加工面不能展開成平面，一般使用球頭銑刀切削，加工面與銑刀始終 為點接觸，若采用其它刀具加工，易于產(chǎn)生干涉而銑傷鄰近表面。加工立體曲面類零 件一般使用三坐標(biāo)數(shù)控銑床，采用以下兩種加工方法： 行切加工法：采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進行二軸半坐標(biāo)控制加工，即行切加工法。 三坐標(biāo)聯(lián)動加工：采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床三軸聯(lián)動加工，即進行空間直線插補。 （如 半球形，可用行切加工法加工，也可以用三坐標(biāo)聯(lián)動的方法加工） 2.22.2 數(shù)

15、控銑床程序編制的基本方法數(shù)控銑床程序編制的基本方法 1.加工坐標(biāo)系的建立 (1) G92設(shè)置加工坐標(biāo)系：G92 指令是將加工原點設(shè)定在相對于刀具起點的某一 空間點上。 編程格式:G92 X Y Z 若程序格式為：G92 Xa Yb Zc，則將加工原點設(shè)定到距刀具起始點距離為 X=- a,Y=-b,Z=-c 的位置上。 (2) G53選擇機床坐標(biāo)系：G53 指令使刀具快速定位到機床坐標(biāo)系中的指定位置 上，其中 X,Y,Z 后的值為機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，其尺寸均為負(fù)值。 (3) G54,G55,G56,G57,G58,G59:這些指令可以分別用來選擇相應(yīng)的加工坐標(biāo)系。 編程格式:G54 G90 G

16、00 (G01) X Y Z (F) 該指令執(zhí)行后，所有坐標(biāo)值指定的坐標(biāo)尺寸都是選定的工件加工坐標(biāo)系改變的。 G54G59 的修改 G54G59 指令是通過 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， 加工原點在機床坐標(biāo)系中的位置是不變的，它與刀具的當(dāng)前位置無關(guān)，除非再通過 MDI 方式修改。當(dāng)系統(tǒng)在執(zhí)行程序時，從存儲器中讀取數(shù)值，并按照工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo) 值運動。如圖 2.4 所示為工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系之間的關(guān)系。 圖 2.4 工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系 圖 3 所示工件坐標(biāo)系的程序段為： N1 G90 G54 G00 X100.0 Y50.0 Z200.0 其中 G54 為設(shè)定

17、工件坐標(biāo)系，其原點與機床坐標(biāo)系原點的偏置值已輸入數(shù)控系統(tǒng) 的存儲器中，其后執(zhí)行 G00 X100.0 Y50.0 Z200.0 時，刀具就移到 G54 所設(shè)的工件 坐標(biāo)系中 X100.0 Y50.0 Z200.0 的位置上。 常見錯誤 當(dāng)執(zhí)行程序段“G92 X10 Y10”時， 常會認(rèn)為是刀中的位置。 (4) 注意事項 G54 與 G55G59 的區(qū)別 G54G59 設(shè)置加工坐標(biāo)系的方法是一樣的，但在實際情況下，機床廠家為了用戶 的不同需要，在使用中有以下區(qū)別：利用 G54 設(shè)置機床原點的情況下，進行回參考點 操作時機床坐標(biāo)值顯示為 G54 的設(shè)定值，且符號均為正；利用 G55G59 設(shè)置加工

18、坐標(biāo) 系的情況下，進行回參考點操作時機床坐標(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 指令是通過程序來設(shè)定、選用加工坐標(biāo)系的，它所設(shè)定的加工坐標(biāo)系原點與當(dāng) 前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工原點在機床坐標(biāo)系中的位置是隨當(dāng)前刀具位置的不 同而具在運行程序后到達 X10 Y10 點上。其實，G92 指令程序段只是設(shè)定加工坐標(biāo)系， 并不產(chǎn)生任何動作，這時刀具已在加工坐標(biāo)系中的 X10 Y10 點上。 G54G59 指令程序段可以和 G00、G01 指令組合，如 G54 G90 G01 X10 Y10 時

19、，運 動部件在選定的加工坐標(biāo)系中進行移動。程序段運行后，無論刀具當(dāng)前點在哪里，它 都會移動到加工坐標(biāo)系中的 X10,Y10 點上。 2. 刀具半徑補償功能 G40,G41,G42 數(shù)控機床在實際加工過程中是通過控制刀具中心軌跡來實現(xiàn)切削加工任務(wù)的。在 編程過程中，為了避免復(fù)雜的數(shù)值計算，一般按零件的實際輪廓來編寫數(shù)控程序，但 刀具具有一定的半徑尺寸，如果不考慮刀具半徑尺寸，那么加工出來的實際輪廓就會 與圖紙所要求的輪廓相差一個刀具半徑值。因此，采用刀具半徑補償功能來解決這一 問題。 3. 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)功能 G68,G69 該指令可使編程圖形按照指定旋轉(zhuǎn)中心及旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，G68 表示開

20、始 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)，G69 用于撤消旋轉(zhuǎn)功能。 編程格式：G68 X Y R G69 4. 子程序調(diào)用 編程時，為了簡化程序的編制，當(dāng)一個工件上有相同的加工內(nèi)容時，常用調(diào)子程 序的方法進行編程。調(diào)用子程序的程序叫做主程序。子程序的編號與一般程序基本相 同，只是程序結(jié)束字為 M99 表示子程序結(jié)束，并返回到調(diào)用子程序的主程序中。其中： X 和 Y旋轉(zhuǎn)中心的坐標(biāo)值（可以是 X,Y,Z 中的任意兩個，它們由當(dāng)前平面選擇指令 G17,G18,G19 中的一個確定） ，當(dāng) X、Y 省略時，G68 指令認(rèn)為當(dāng)前的位置即為旋轉(zhuǎn)中心； R旋轉(zhuǎn)角度，逆時針旋轉(zhuǎn)定義為正方向，順時針旋轉(zhuǎn)定義為負(fù)方向。 當(dāng)程序在絕對方式

21、下時，G68 程序段后的第一個程序段必須使用絕對方式移動指令， 才能確定旋轉(zhuǎn)中心。如果這一程序段為增量方式移動指令，那么系統(tǒng)將以當(dāng)前位置為 旋轉(zhuǎn)中心，按 G68 給定的角度旋轉(zhuǎn)坐 編程格式：M98 P 其中：P 表示子程序調(diào)用情況。P 后共有八位數(shù)字，前四位為調(diào)用次數(shù)，省略時為 調(diào)用一次；后四位為所調(diào)用的子程序。 5.比例及鏡像功能 比例及鏡像功能可使原編程尺寸按指定比例縮小或放大；也可以讓圖形按指定規(guī) 律產(chǎn)生鏡像變換。G51 為比例編程指令；G50 為撤消比例編程指令。G50、G51 均為模式 G 代碼。 編程格式：（各軸按相同比例編程）G51 X Y Z P G50 其中：X,Y,Z比例中

22、心坐標(biāo)(絕對方式)；P比例系數(shù)，最小輸入量為 0.001，比例系數(shù)的范圍為：0.001999.999。該指令以后的移動指令，從比例中心點 開始，實際移動量為原數(shù)值的 P 倍。P 值對偏移量無影響。 （各軸按相同比例編程）G51 X Y Z I J K G50 其中：X,Y,Z比例中心坐標(biāo)；I,J,K對應(yīng) X,Y,Z 軸的比例系數(shù)，在 0.0019.999 范圍內(nèi)。本系統(tǒng)設(shè)定 I,J,Z 不能帶小數(shù)點，比例為 1 時，應(yīng)輸入 1000，并在程序中都應(yīng)輸入，不能省略。 注意事項： 1）鏡像加工指令不可作為整個加工程序的最后一段，若位于最后時，則再寫一句 MO2 程序段。 2）循環(huán)次數(shù)若為 1 次可

23、省略不寫。 3）G11、G12、G13 所定義的鏡像加工程序段號內(nèi)，不得發(fā)生其他轉(zhuǎn)移加工指令， 如子程序、跳轉(zhuǎn)移加工等。 例：如圖 2.5 所示，刀心軌跡是 Y 軸、X 軸、原點對稱的圖形，Z 向深度分別為 2mm，試用鏡像加工指令編程。 圖 2.5 零件毛坯圖 解： 計算 A、B 兩點坐標(biāo)值 A 點：X=16mm；Y=60mm B 點：X=60mm；Y=16mm 2)編程 O35 N0010 G92 X0 Y0 Z100 S1000 M03； N0020 Z2； N0030 G01 Z-2 F100； N0040 X16 Y60； N0050 G03 X60 Y16 I44 J0； N006

24、0 G01 X0 Y0； N0070 G11 N0040.0060； N0080 G12 N0040.0060； N0090 G13 N0040.0060； N0100 G00 Z100； N0110 M02； 2.32.3 數(shù)控銑削加工綜合舉例數(shù)控銑削加工綜合舉例 毛坯為 707018板材，六面已粗加工過，要求數(shù)控銑出如圖 2.6 所示的 槽，工件材料為 45 鋼。 圖 2.6 毛坯零件圖 1根據(jù)圖樣要求、毛坯及前道工序加工情況，確定工藝方案及加工路線 1）以已加工過的底面為定位基準(zhǔn)，用通用臺虎鉗夾緊工件前后兩側(cè)面，臺虎鉗固 定于銑床工作臺上。 2）工步順序 銑刀先走兩個圓軌跡，再用左刀具半

25、徑補償加工 5050四角倒圓的正 方形。 每次切深為 2，分二次加工完。 2選擇機床設(shè)備 根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟型數(shù)控銑床即可達到要求。故選用 XKN7125 型數(shù)控 立式銑床。 3選擇刀具 現(xiàn)采用 10的平底立銑刀，定義為 T01，并把該刀具的直徑輸入刀具參數(shù)表中。 4確定切削用量 切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定，詳見 加工程序。 5確定工件坐標(biāo)系和對刀點 在 XOY 平面內(nèi)確定以工件中心為工件原點，Z 方向以工件表面為工件原點，建立工 件坐標(biāo)系，如圖 2-23 所示。 采用手動對刀方法（操作與前面介紹的數(shù)控銑床對刀方法相同）把點 O 作為對刀 點。 6

26、編寫程序 按該機床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序 清單。 考慮到加工圖示的槽，深為 4，每次切深為 2，分二次加工完，則為編程方便， 同時減少指令條數(shù)，可采用子程序。該工件的加工程序如下（該程序用于 XKN7125 銑 床）： N0010 G00 Z2 S800 T1 M03 N0020 X15 Y0 M08 N0030 G20 N01 P1.-2 ；調(diào)一次子程序，槽深為 2 N0040 G20 N01 P1.-4 ；再調(diào)一次子程序，槽深為 4 N0050 G01 Z2 M09 N0060 G00 X0 Y0 Z150 N0070 M02 ；主程序結(jié)束 N001

27、0 G22 N01 ；子程序開始 N0020 G01 ZP1 F80 N0030 G03 X15 Y0 I-15 J0 N0040 G01 X20 N0050 G03 X20 YO I-20 J0 N0060 G41 G01 X25 Y15 ；左刀補銑四角倒圓的正方形 N0070 G03 X15 Y25 I-10 J0 N0080 G01 X-15 N0090 G03 X-25 Y15 I0 J-10 N0100 G01 Y-15 N0110 G03 X-15 Y-25 I10 J0 N0120 G01 X15 N0130 G03 X25 Y-15 I0 J10 N0140 G01 Y0 N0

28、150 G40 G01 X15 Y0 ；左刀補取消 N0160 G24 ；主程序結(jié)束 毛坯為 1206010板材，5深的外輪廓已粗加工過，周邊留 2余量， 要求加工出如圖 2.7 所示的外輪廓及 20的孔。工件材料為鋁。 圖 2.7 零件外輪廓圖 1根據(jù)圖樣要求、毛坯及前道工序加工情況，確定工藝方案及加工路線 1）以底面為定位基準(zhǔn)，兩側(cè)用壓板壓緊，固定于銑床工作臺上 2）工步順序 鉆孔 20。 按 OABCDEFG 線路銑削輪廓。 2選擇機床設(shè)備 根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟型數(shù)控銑床即可達到要求。故選用華中型 （ZJK7532A 型）數(shù)控鉆銑床。 3選擇刀具 現(xiàn)采用 20的鉆頭，定義為 T02

29、,5的平底立銑刀，定義為 T01，并把該刀具 的直徑輸入刀具參數(shù)表中。 由于華中型數(shù)控鉆銑床沒有自動換刀功能，按照零件加工要求，只能手動換刀。 4確定切削用量 切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定，詳見 加工程序。 5確定工件坐標(biāo)系和對刀點 在 XOY 平面內(nèi)確定以 0 點為工件原點，Z 方向以工件表面為工件原點，建立工件坐 標(biāo)系，如圖 3-24 所示。 采用手動對刀方法把 0 點作為對刀點。 6編寫程序（用于華中 I 型銑床） 按該機床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序 清單。該工件的加工程序如下： 1）加工 20孔程序(手工安裝好 2

30、0鉆頭) %1337 N0010 G92 X5 Y5 Z5 ；設(shè)置對刀點 N0020 G91 ；相對坐標(biāo)編程 N0030 G17 G00 X40 Y30 ；在 XOY 平面內(nèi)加工 N0040 G98 G81 X40 Y30 Z-5 R15 F150 ；鉆孔循環(huán) N0050 G00 X5 Y5 Z50 N0060 M05 N0070 M02 2）銑輪廓程序(手工安裝好 5立銑刀,不考慮刀具長度補償) %1338 N0010 G92 X5 Y5 Z50 N0020 G90 G41 G00 X-20 Y-10 Z-5 D01 N0030 G01 X5 Y-10 F150 N0040 G01 Y35

31、F150 N0050 G91 N0060 G01 X10 Y10 F150 N0070 G01 X11.8 Y0 N0080 G02 X30.5 Y-5 R20 N0090 G03 X17.3 Y-10 R20 N0100 G01 X10.4 Y0 N0110 G03 X0 Y-25 N0120 G01 X-90 Y0 N0130 G90 G00 X5 Y5 Z10 N0140 G40 N0150 M05 N0160 M30 毛坯為 1507020塊料，要求銑出如圖 9 所示的橢球面，工件材料為蠟塊。 圖 2.8 零件示意圖 1根據(jù)圖樣要求、毛坯及前道工序加工情況，確定工藝方案及加工路線 1）

32、以底面為主要定位基準(zhǔn)，兩側(cè)用壓板壓緊，固定于銑床工作臺上。 2）加工路線 Y 方向以行距小于球頭銑刀逐步行切形成橢球形成。 2選擇機床設(shè)備 根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟型數(shù)控銑床即可達到要求。故選用華中型 （ZJK7532A 型）數(shù)控鉆銑床。 3選擇刀具 球頭銑刀大小 6mm。 4確定切削用量 切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗確定，詳見 加工程序。 5確定工件坐標(biāo)系和對刀點 在 XOY 平面內(nèi)確定以工件中心為工件原點，Z 方向以工件表面為工件原點，建立工 件坐標(biāo)系，如圖 2-25 所示。 采用手動對刀方法把 0 點作為對刀點。 6編寫程序（用于華中 I 型銑床） 按該

33、機床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序 清單。該工件的加工程序如下： %8005（用行切法加工橢園臺塊，X，Y 按行距增量進給） #10=100；毛坯 X 方向長度 #11=70；毛坯 Y 方向長度 #12=50；橢圓長軸 #13=20；橢圓短軸 #14=10；橢園臺高度 #15=2；行距步長 G92 X0 Y0 Z#13+20 G90G00 X#10/2 Y#11/2 M03 G01 Z0 X-#10/2 Y#11/2 G17G01 X-#10/2 Y-#11/2 X#10/2 Y#11/2 #0=#10/2 #1=-#0 #2=#13-#14 #5=#12*SQ

34、RT1-#2*#2/#13/#13 G01 Z#14 WHILE #0 GE #1 IF ABS#0 LT #5 #3=#13*SQRT1-#0*#0/#12*#12 IF #3 GT #2 #4=SQRT#3*#3-#2*#2 G01 Y#4 F400 G19 G03 Y-#4 J-#4 K-#2 ENDIF ENDIF G01 Y-#11/2 F400 #0=#0-#15 G01 X#0 IF ABS#0 LT #5 #3=#13*SQRT1-#0*#0/#12*#12 IF #3 GT #2 #4=SQRT#3*#3-#2*#2 G01 Y-#4 F400 G19 G02 Y#4 J#4

35、 K-#2 ENDIF ENDIF G01 Y#11/2 F1500 #0=#0-#15 G01 X#0 ENDW G00 Z#13+20 M05 G00 X0 Y0 M02 第三章 數(shù)控銑床的操作過程 3.13.1 數(shù)控銑削的工藝性分析數(shù)控銑削的工藝性分析 1. 選擇并確定數(shù)控銑削加工部位及工序內(nèi)容 在選擇數(shù)控銑削加工內(nèi)容時，應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢和關(guān)鍵作用。主要選擇 的加工內(nèi)容有： (1) 工件上的曲線輪廓，特別是由數(shù)學(xué)表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪 廓。 (2) 形狀復(fù)雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難的部位； (3) 用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內(nèi)外凹槽； (4) 以

36、尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔和面； (5) 能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀； (6) 用數(shù)控銑削方式加工后，能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕勞動強度的一般加工內(nèi) 容。 2. 零件圖樣的工藝性分析 根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點，對零件圖樣進行工藝性分析時，應(yīng)主要分析與考慮以 下一些問題。 (1) 零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注， 由于加工程序是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)點來編制的，因此，各圖形幾何元素間的相互關(guān)系 （如相切、相交、垂直和平行等）應(yīng)明確，各種幾何元素的條件要充分，應(yīng)無引起矛 盾的多余尺寸或者影響工序安排的封閉尺寸等。 (2) 統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸 加工輪廓上內(nèi)壁圓弧的尺寸往往限制刀具的尺寸。 內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑 R。

37、當(dāng)工件的被加工輪廓高度 H 較小，內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑 R 較大時，則可采用刀具切 削刃長度 L 較小，直徑 D 較大的銑刀加工。這樣，底面 A 的走刀次數(shù)較少，表面質(zhì)量 較好，因此，工藝性較好。反之銑削工藝性則較差。 內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑 r 銑刀直徑 D 一定時，工件的內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑 r 越小，銑刀與銑削平面接 觸的最大直徑 d=D-2r 也越大，銑刀端刃銑削平面的面積越大，則加工平面的能力越強， 因而，銑削工藝性越好。反之，工藝性越差。當(dāng)?shù)酌驺娤髅娣e大，轉(zhuǎn)接圓弧半徑 r 也 較大時，只能先用一把 r 較小的銑刀加工，再用符合要求 r 的刀具加工，分兩次完成切 削。 總之，一個零件上

38、內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸的大小和一致性，影響著加工能力、加 工質(zhì)量和換刀次數(shù)等。因此，轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸大小要力求合理，半徑尺寸盡可能一 致，至少要力求半徑尺寸分組靠攏，以改善銑削工藝性。 3. 保證基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則 有些工件需要在銑削完一面后，再重新安裝銑削另一面，由于數(shù)控銑削時，不能 使用通用銑床加工時常用的試切方法來接刀，因此，最好采用統(tǒng)一基準(zhǔn)定位。 4. 分析零件的變形情況 銑削工件在加工時的變形，將影響加工質(zhì)量。這時，可采用常規(guī)方法如粗、精加 工分開及對稱去余量法等，也可采用熱處理的方法，如對鋼件進行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁 件進行退火處理等。加工薄板時，切削力及薄板的彈性退讓極易產(chǎn)生切削面的振動，

39、 使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度難以保證，這時，應(yīng)考慮合適的工件裝夾方式。 總之，加工工藝取決于產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀，尺寸和技術(shù)要求等。 5. 零件的加工路線 (1) 銑削輪廓表面 在銑削輪廓表面時一般采用立銑刀側(cè)面刃口進行切削。對于二維輪廓加工， 通常采用的加工路線為： 從起刀點下刀到下刀點 沿切向切入工件； 輪廓切削； 刀具向上抬刀，退離工件； 返回起刀點。 (2) 順銑和逆銑對加工影響 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 FX 的方向與進給運動 Vf 方向相反，順銑時切削力 F 的水 平分力 FX 的方向與進給運動 Vf 的

40、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，順銑的工藝性就優(yōu)于逆銑。 同時，為了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱 合金等材料，盡量采用順銑加工。但如果零件毛坯為黑色金屬鍛件或鑄件，表皮硬而 且余量一般較大，這時采用逆銑較為合理。 3.23.2 數(shù)控銑削加工順序數(shù)控銑削加工順序 加工順序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序等，工序安排的科學(xué)與 否將直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本。切削加工工序通常按以下原則 安排： 1. 先粗后精 當(dāng)加

41、工零件精度要求較高時都要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工階段，如果精度 要求更高，還包括光整加工等幾個階段。 2. 基準(zhǔn)面先行原則 用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)先加工，任何零件的加工過程總是先對定位基準(zhǔn)進行粗加工 和精加工，例如軸類零件總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓和端面； 箱體類零件總是先加工定位用的平面及兩個定位孔，再以平面和定位孔為精基準(zhǔn)加工 孔系和其他平面。 3. 先面后孔 對于箱體、支架等零件，平面尺寸輪廓較大，用平面定位比較穩(wěn)定，而且孔的深 度尺寸又是以平面為基準(zhǔn)的，故應(yīng)先加工平面，然后加工孔。 4. 先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。 3.33.3 數(shù)控銑床零件加工基

42、本操作數(shù)控銑床零件加工基本操作 1. 加工要求 零件材料為 LY12，單件生產(chǎn)。零件毛坯已加工到尺寸。 選用設(shè)備：XK714B 數(shù)控銑床 2. 準(zhǔn)備工作 加工以前完成相關(guān)準(zhǔn)備工作，包括工藝分析及工藝路線設(shè)計、刀具及夾具的選擇、 程序編制等。 3. 操作步驟及內(nèi)容 (1) 開機，各坐標(biāo)軸手動回機床原點 (2) 刀具安裝 根據(jù)加工要求選擇 10 高速鋼立銑刀，用彈簧夾頭刀柄裝夾后將其裝上主軸。 (3) 清潔工作臺，安裝夾具和工件 將平口虎鉗清理干凈裝在干凈的工作臺上，通過百分表找正、找平虎鉗，再將工 件裝正在虎鉗上。 (4) 對刀設(shè)定工件坐標(biāo)系 用尋邊器對刀，確定 X 、 Y 向的零偏值，將 X

43、、 Y 向的零偏值輸入到工件 坐標(biāo)系 G54 中 ； 將加工所用刀具裝上主軸，再將 Z 軸設(shè)定器安放在工件的上表面上，確定 Z 向 的零偏值，輸入到工件坐標(biāo)系 G54 中 。 (5) 設(shè)置刀具補償值 將刀具半徑補償值 5 輸入到刀具補償?shù)刂?D01。 (6) 輸入加工程序 將計算機生成好的加工程序通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綑C床數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存中。 (7) 調(diào)試加工程序 把工件坐標(biāo)系的 Z 值沿+Z 向平移 100mm，按下數(shù)控啟動鍵，適當(dāng)降低進給速度， 檢查刀具運動是否正確。 (8) 自動加工 把工件坐標(biāo)系的 Z 值恢復(fù)原值，將進給倍率開關(guān)打到低檔，按下數(shù)控啟動鍵運行 程序，開始加工。機床加工時，適當(dāng)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速和進給速度，并注意監(jiān)控加工狀態(tài)， 保證加工正常。 (9) 取下工件，用游標(biāo)卡尺進行尺寸檢測 (10) 清理加工現(xiàn)場。 (11) 關(guān)機。 結(jié)論 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，可以說，沒有發(fā)達的機械制造業(yè)，就不可能 有國家的真正繁榮的富強。而機械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模和水平，則是反應(yīng)國民經(jīng)濟實力 和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，提高加工質(zhì)量，快 速更新產(chǎn)品，是機械制造業(yè)競爭和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是機械制造業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志。數(shù) 控銑削加工是機械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一，加入 WTO 以來，我國 汽車工業(yè)、航空航天