《數(shù)控銑實(shí)訓(xùn)教程》課件模塊二數(shù)控銑床編程入門知識

數(shù)控銑實(shí)訓(xùn)教程數(shù)控銑1模塊二數(shù)控銑床編程入門知識一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識二、數(shù)控銑床坐標(biāo)系與運(yùn)動方向的規(guī)定三、數(shù)控銑床加工程序結(jié)構(gòu)與格式四、數(shù)控銑床編程指令體系模塊二數(shù)控銑床編程入門知識一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識二2一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識3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(dá)式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓，如下左圖所示的正弦曲線；②已給出數(shù)學(xué)模型的空間曲面,如下右圖所示的球面；③用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進(jìn)給的內(nèi)外凹槽；④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(qiáng)度的一般加工內(nèi)容。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4根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，對零件圖樣進(jìn)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2．零件圖樣的工藝性分析根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，對零件圖樣進(jìn)行工藝性分析時，應(yīng)主要分5（2）統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸加工輪廓上內(nèi)壁圓弧的尺寸往往會限制刀具的尺寸。1）內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑R如下左圖所示，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。反之如下右圖所示，銑削工藝性則較差。通常，當(dāng)RH時，則屬工藝性較差。（2）統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸62）內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r如下左圖所示，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(qiáng)，因此銑削工藝性越好。反之工藝性越差，如下右圖所示。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?？傊粋€零件上內(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。2）內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r7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，即力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程基準(zhǔn)統(tǒng)一。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8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(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁件進(jìn)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，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。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9在數(shù)控加工中，刀具（嚴(yán)格說是刀位點(diǎn)）相對于工件的運(yùn)動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點(diǎn)開始運(yùn)動起，直至結(jié)束加工所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡單，走刀路線盡量短，效率較高等。下面舉例分析數(shù)控機(jī)床加工零件時常用的加工路線。（1）銑削輪廓表面如圖所示，銑削輪廓表面時一般采用立銑刀側(cè)面刃口進(jìn)行切削。對于二維輪廓加工通常采用的加工路線為：①從起刀點(diǎn)下刀到下刀點(diǎn)；②沿切向切入工件；③輪廓切削；④刀具向上抬刀，退離工件；⑤返回起刀點(diǎn)。5．零件的加工路線在數(shù)控加工中，刀具（嚴(yán)格說是刀位點(diǎn)）相對于工件的運(yùn)動軌跡和方10（2）尋求最短走刀路線走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運(yùn)動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序，走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。如加工下左圖所示的孔系。下中圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔，若改用下右圖的走刀路線，可減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，從而提高了加工效率。（2）尋求最短走刀路線11（3）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(jìn)給運(yùn)動vf方向相反，順銑時切削力F的水平分力Fx的方向與進(jìn)給運(yùn)動vf的方向相同。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(diǎn)以及機(jī)床、刀具等條件綜合考慮。通常，由于數(shù)控機(jī)床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進(jìn)給傳動間隙很小，順銑的工藝性就優(yōu)于逆銑。下左圖為采用順銑切削方式精銑外輪廓，下中圖為采用逆銑切削方式精銑型腔輪廓，下右圖為順、逆銑時的切削區(qū)域。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）順銑和逆銑對加工影響12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（2）基準(zhǔn)面先行原則（3）先面后孔（4）先主后次6．?dāng)?shù)控銑削加工順序的安排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13在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，切削用量都預(yù)先編入程序中，在正常加工情況下，人工不予改變。只有在試加工或出現(xiàn)異常情況時，才通過速率調(diào)節(jié)旋鈕或電手輪調(diào)整切削用量。因此程序中選用的切削用量應(yīng)是最佳的、合理的切削用量。只有這樣才能提高數(shù)控機(jī)床的加工精度、刀具壽命和生產(chǎn)率，降低加工成本。影響切削用量的因素有：機(jī)床切削用量的選擇必須在機(jī)床主傳動功率、進(jìn)給傳動功率以及主軸轉(zhuǎn)速范圍、進(jìn)給速度范圍之內(nèi)。機(jī)床—刀具—工件系統(tǒng)的剛性是限制切削用量的重要因素。切削用量的選擇應(yīng)使機(jī)床—刀具—工件系統(tǒng)不發(fā)生較大的“振顫”。如果機(jī)床的熱穩(wěn)定性好，熱變形小，可適當(dāng)加大切削用量。7．常用銑削用量的選擇在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，切削用量都預(yù)先編入程序中，在正常加工14刀具刀具材料是影響切削用量的重要因素。下表是常用刀具材料的性能比較。刀具刀具材料是影響切削用量的重要因素。下表是常用刀具材料15工件不同的工件材料要采用與之適應(yīng)的刀具材料及刀片類型，要注意到可切削性?？汕邢餍粤己玫臉?biāo)志是，在高速切削時有效地形成切屑，同時具有較小的刀具磨損和較好的表面加工質(zhì)量。較高的切削速度、較小的背吃刀量和進(jìn)給量，可以獲得較好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、較小的背吃刀量和進(jìn)給量可以得到較高的加工精度。冷卻液冷卻液同時具有冷卻和潤滑作用。帶走切削過程中產(chǎn)生的切削熱，降低工件、刀具、夾具和機(jī)床的溫升，減少刀具與工件的摩擦和磨損，提高刀具壽命和工件表面加工質(zhì)量。使用冷卻液后，通常可以提高切削用量。冷卻液必須定期更換，以防因其老化而腐蝕機(jī)床導(dǎo)軌或其他零件，特別是水溶性冷卻液。工件不同的工件材料要采用與之適應(yīng)的刀具材料及刀片類型，要16銑削加工的切削用量包括：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選擇背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次選擇進(jìn)給速度，最后確定切削速度。（1）背吃刀量ap或側(cè)吃刀量ae背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ap為切削層深度；而圓周銑削時，ap為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量ae為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時，ae為切削層深度，如圖所示。銑削加工的切削用量包括：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀17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）當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra～25μm時，如果圓周銑削加工余量小于5mm，端面銑削加工余量小于6mm，粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但是在余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動力不足時，可分為兩次進(jìn)給完成。2）當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra～12.5μm時，應(yīng)分為粗銑和半精銑兩步進(jìn)行。粗銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑后留～1mm余量，在半精銑時切除。3）當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra～3.2μm時，應(yīng)分為粗銑、半精銑、精銑三步進(jìn)行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量取～2mm；精銑時，圓周銑側(cè)吃刀量取～0.5mm，面銑刀背吃刀量取～1mm。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18（2）進(jìn)給量f與進(jìn)給速度vf的選擇銑削加工的進(jìn)給量f（mm/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進(jìn)給運(yùn)動方向的相對位移量；進(jìn)給速度vf（mm/min）是指單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移量。進(jìn)給速度與進(jìn)給量的關(guān)系為vf=nf（n為銑刀轉(zhuǎn)速，單位r/min）。進(jìn)給量與進(jìn)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通過選取每齒進(jìn)給量fz，再根據(jù)公式f=zfz（z為銑刀齒數(shù)）計(jì)算。每齒進(jìn)給量fz的選取主要依據(jù)工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料強(qiáng)度和硬度越高，fz越??；反之則越大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。（2）進(jìn)給量f與進(jìn)給速度vf的選擇19每齒進(jìn)給量的確定可參考下表選取。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時，應(yīng)取較小值。每齒進(jìn)給量的確定可參考下表選取。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時，應(yīng)20（3）切削速度vc銑削的切削速度vc與刀具的耐用度、每齒進(jìn)給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。其原因是當(dāng)fz、ap、ae和z增大時，刀刃負(fù)荷增加，而且同時工作的齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。為提高刀具耐用度，允許使用較低的切削速度。但是加大銑刀直徑則可改善散熱條件，可以提高切削速度。（3）切削速度vc21銑削加工的切削速度vc可參考下表選取，也可參考有關(guān)切削用量手冊中的經(jīng)驗(yàn)公式通過計(jì)算選取。銑削加工的切削速度vc可參考下表選取，也可參考有關(guān)切削用量手22下圖為盒型模具的凹模零件圖，該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為T8A，分析其數(shù)控加工工藝。8．模具數(shù)控加工工藝分析舉例下圖為盒型模具的凹模零件圖，該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為23（1）零件圖工藝性分析該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為T8A，外形為一個六面體，內(nèi)腔型面復(fù)雜。主要結(jié)構(gòu)是由多個曲面組成的凹型型腔，型腔四周的斜平面之間采用半徑為7.6mm的圓弧面過渡，斜平面與底平面之間采用半徑為5mm的圓弧面過渡，在模具的底平面上有一個四周也為斜平面的錐臺。模具的外部結(jié)構(gòu)較為簡單，是一個標(biāo)準(zhǔn)的長方體。因此零件的加工以凹型型腔為重點(diǎn)。（2）選擇設(shè)備根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用VP1050立式鏜銑床加工中心。（1）零件圖工藝性分析24（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式零件直接安裝在機(jī)床工作臺面上，用兩塊壓板壓緊。（4）確定加工順序及進(jìn)給路線1）粗加工整個型腔，去除大部分加工余量。2）半精加工和精加工上型腔。3）半精加工和精加工下型腔。4）對底平面上的錐臺四周表面進(jìn)行精加工。（5）刀具選擇（如下表）（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式25（6）確定切削用量（略）（7）數(shù)控加工工藝卡片擬訂（如下表）（6）確定切削用量（略）26二、數(shù)控銑床坐標(biāo)系與運(yùn)動方向的規(guī)定二、數(shù)控銑床坐標(biāo)系與運(yùn)動方向的規(guī)定27任何一個零件的數(shù)控銑削編程均是在工件坐標(biāo)系中完成的，而工件坐標(biāo)系的確立又離不開機(jī)床坐標(biāo)系作為參考。因此建立數(shù)控銑床機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系的空間概念，明確兩者的關(guān)系對于數(shù)控銑床編程十分必要。右圖展示了數(shù)控銑床工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系，其中，O1為機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)、O為工件坐標(biāo)原點(diǎn)。任何一個零件的數(shù)控銑削編程均是在工件坐標(biāo)系中完成的，而工件坐28數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系采用笛卡兒直角坐標(biāo)系，如圖所示，在圖中，大拇指指的方向?yàn)閄軸的正反向，食指為Y軸的正方向，中指為Z軸的正方向。數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系采用笛卡兒直角坐標(biāo)系，如圖所示，在圖中，大29下圖分別為立式數(shù)控銑床坐標(biāo)系、臥式數(shù)控銑床坐標(biāo)系。下圖分別為立式數(shù)控銑床坐標(biāo)系、臥式數(shù)控銑床坐標(biāo)系。30三、數(shù)控銑床加工程序結(jié)構(gòu)與格式三、數(shù)控銑床加工程序結(jié)構(gòu)與格式31一個完整的零件程序由若干程序段組成，每個程序段由若干個指令字組成。指令字表示一個信息單元，每個指令字又由字母（地址符）、數(shù)字、符號組成。例如：某一零件的加工程序1．程序的結(jié)構(gòu)一個完整的零件程序由若干程序段組成，每個程序段由若干個指令字32N-G-X-Y-Z-…F-S-T-M-；各個功能字的意義如下：（1）程序段號N用來表示程序從起動開始操作的順序，即程序段執(zhí)行的順序號。它用地址碼“N”和后面的1～9999中任意數(shù)字來表示。（2）準(zhǔn)備功能字G也稱為G代碼。準(zhǔn)備功能是使數(shù)控裝置作某種操作的功能，它一般緊跟在程序段序號后面，用地址碼“G”和兩位數(shù)字來表示。2．程序段格式N-G-X-Y-Z-…F-S-T-M-；2．程序段格式33（3）尺寸字尺寸字是給定機(jī)床各坐標(biāo)軸位移的方向和數(shù)據(jù)的，它由各坐標(biāo)軸的地址代碼、數(shù)字構(gòu)成。尺寸字一般安排在G功能字的后面。尺寸字的地址代碼，對于進(jìn)給運(yùn)動為：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；對于回轉(zhuǎn)運(yùn)動的地址代碼為：A、B、C、D、E。此外，還有插補(bǔ)參數(shù)字：I、J、K等。（4）進(jìn)給功能字F它給定刀具對于工件的相對速度，由地址碼“F”和其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。這個數(shù)字取決于每個數(shù)控裝置所采用的進(jìn)給速度指定方法。進(jìn)給功能字應(yīng)寫在相應(yīng)軸尺寸字之后，對于幾個軸合成運(yùn)動的進(jìn)給功能字，應(yīng)寫在最后一個尺寸字之后。一般單位為：mm/min，切削螺紋時用mm/r表示，在英制單位中用in表示。（3）尺寸字34（5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S主軸轉(zhuǎn)速功能也稱為S功能，該功能字用來選擇主軸轉(zhuǎn)速，它由地址碼“S”和在其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。主軸轉(zhuǎn)速單位用r/min表示。（6）刀具功能字T該功能也稱為T功能，它由地址碼“T”和后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。刀具功能字用于更換刀具時指定刀具或顯示待換刀號，有時也能指定刀具位置補(bǔ)償。（7）輔助功能字M也稱為M功能，該功能指定除G功能之外的種種“通斷控制”功能。它一般用地址碼“M”和后面的兩數(shù)字表示。（8）程序段結(jié)束符每一個程序段結(jié)束之后，都應(yīng)加上程序段結(jié)束符。當(dāng)用EIA（美國電子工業(yè)協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)代碼時，結(jié)束符為“CR”，用ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)代碼時為“NL”或“LF”。書面和顯示的表達(dá)有的用“；”，有的用“*”，也有的沒有書面（顯示）表示符號（空白）。（5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S35四、數(shù)控銑床編程指令體系四、數(shù)控銑床編程指令體系36FANUC—0MC數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是：軸控制功能強(qiáng)，其基本可控制軸數(shù)為X、Y、Z三軸，擴(kuò)展后可聯(lián)動控制軸數(shù)為四軸；編程代碼通用性強(qiáng)，編程方便，可靠性高。下面以FANUC—0MC數(shù)控系統(tǒng)為例來講解數(shù)控銑床編程指令體系。1．準(zhǔn)備功能G準(zhǔn)備功能也叫G功能或G代碼。它是使數(shù)控機(jī)床建立起某種加工方式的指令，如插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)等。G功能字由地址符G和其后的兩位數(shù)字組成，從G00-G99共100種功能，如下頁表所示。FANUC—0MC數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是：軸控制功能強(qiáng)，其基本可37表內(nèi)標(biāo)有字母a、c、d…的是表示所對應(yīng)的第一列中的G代碼為模態(tài)代碼（功能保持到被取消或被同樣字母表示的程序指令所代替），標(biāo)有“*”的為非模態(tài)代碼（功能僅在所出現(xiàn)的程序段內(nèi)有效）。字母相同的為一組，同組的任意兩個G代碼不能同時出現(xiàn)在一個程序段中。表內(nèi)標(biāo)有字母a、c、d…的是表示所對應(yīng)的第一列中的G代碼為模382．輔助功能M輔助功能字是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止、冷卻液的開關(guān)，工件或刀具的夾緊和松開，刀具的更換等功能。輔助功能字由地址符M和其后的兩位數(shù)字組成。表中為M代碼。由于數(shù)控機(jī)床的廠家很多，每個廠家使用的G功能、M功能與ISO標(biāo)準(zhǔn)也不完全相同，因此對于每一臺數(shù)控機(jī)床，必須根據(jù)機(jī)床說明書的規(guī)定進(jìn)行編程。2．輔助功能M輔助功能字是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止393．進(jìn)給功能F進(jìn)給功能也稱F功能，用來指定坐標(biāo)軸移動進(jìn)給的速度。程序中通過F地址來訪問進(jìn)給功能字，用于控制刀具移動時的速率，如圖所示。F后面所接數(shù)值代表每分鐘刀具進(jìn)給量，單位為mm/min。F進(jìn)給功能的值是模態(tài)的，只能由另一個F地址字取消。每分鐘進(jìn)給的優(yōu)點(diǎn)就是它不依賴于主軸轉(zhuǎn)速，這使得它可以使用多把不同直徑的刀具，從而在銑削中很有用。3．進(jìn)給功能F進(jìn)給功能也稱F功能，用來指定坐標(biāo)軸移動進(jìn)給的速40F功能指令值如超過制造廠商所設(shè)定的范圍時，則以廠商所設(shè)定的最高或最低進(jìn)給率為實(shí)際進(jìn)給率。在操作中為了實(shí)際加工條件的需要，也可由執(zhí)行操作面板上的“切削進(jìn)給率”旋鈕來調(diào)整實(shí)際進(jìn)給率。F功能的數(shù)值可由公式2-1計(jì)算而得：

F

＝Ft×T×S（2-1）式中Ft——銑刀每刃的進(jìn)給量，mm/tooth；

T——銑刀的刀刃數(shù)；

S——刀具的轉(zhuǎn)數(shù)，r/min。刀具材質(zhì)及被切削材料不同，則切削速度及每刃的進(jìn)給量也不相同。F功能指令值如超過制造廠商所設(shè)定的范圍時，則以廠商所設(shè)定的最414．主軸轉(zhuǎn)速功能S主軸轉(zhuǎn)速功能又稱為S功能，用來指定主軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。主軸轉(zhuǎn)速功能以地址S后面接1～4位數(shù)字組成。如其指令的數(shù)值大于或小于制造廠商所設(shè)定的最高或最低轉(zhuǎn)速時，將以廠商所設(shè)定的最高或最低轉(zhuǎn)速為實(shí)際轉(zhuǎn)速。在操作中為了實(shí)際加工條件的需要，也可由執(zhí)行操作面板的“主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整率”旋鈕來調(diào)整主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速。S指令只是設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速大小，并不會使主軸回轉(zhuǎn)，需有M03（主軸正轉(zhuǎn)）或M04（主軸反轉(zhuǎn)）指令時，主軸才開始旋轉(zhuǎn)。例如：S1000M03；主軸正轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為1000r/min。主軸轉(zhuǎn)速可由公式2-2計(jì)算而得：n＝1000v/πD（2-2）式中n——主軸轉(zhuǎn)速，r/min；v——切削速度，m/min；D——刀具直徑，mm；π——圓周率，≈。4．主軸轉(zhuǎn)速功能S主軸轉(zhuǎn)速功能又稱為S功能，用來指定主軸的轉(zhuǎn)425．刀具功能T刀具功能又稱為T功能，在自動換刀的數(shù)控機(jī)床中選擇所需的刀具。數(shù)控銑床無自動換刀裝置，必須用手換刀，所以T功能是用于加工中心的。T功能以地址T后面接兩位數(shù)字組成。5．刀具功能T刀具功能又稱為T功能，在自動換刀的數(shù)控機(jī)床中選43數(shù)控銑實(shí)訓(xùn)教程數(shù)控銑44模塊二數(shù)控銑床編程入門知識一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識二、數(shù)控銑床坐標(biāo)系與運(yùn)動方向的規(guī)定三、數(shù)控銑床加工程序結(jié)構(gòu)與格式四、數(shù)控銑床編程指令體系模塊二數(shù)控銑床編程入門知識一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識二45一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識一、數(shù)控銑床加工工藝入門知識46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(dá)式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓，如下左圖所示的正弦曲線；②已給出數(shù)學(xué)模型的空間曲面,如下右圖所示的球面；③用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進(jìn)給的內(nèi)外凹槽；④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(qiáng)度的一般加工內(nèi)容。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47根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，對零件圖樣進(jìn)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2．零件圖樣的工藝性分析根據(jù)數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，對零件圖樣進(jìn)行工藝性分析時，應(yīng)主要分48（2）統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸加工輪廓上內(nèi)壁圓弧的尺寸往往會限制刀具的尺寸。1）內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑R如下左圖所示，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。反之如下右圖所示，銑削工藝性則較差。通常，當(dāng)RH時，則屬工藝性較差。（2）統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸492）內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r如下左圖所示，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(qiáng)，因此銑削工藝性越好。反之工藝性越差，如下右圖所示。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?？傊粋€零件上內(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。2）內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r50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，即力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程基準(zhǔn)統(tǒng)一。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51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(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁件進(jìn)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，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?？傊?，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。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52在數(shù)控加工中，刀具（嚴(yán)格說是刀位點(diǎn)）相對于工件的運(yùn)動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點(diǎn)開始運(yùn)動起，直至結(jié)束加工所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡單，走刀路線盡量短，效率較高等。下面舉例分析數(shù)控機(jī)床加工零件時常用的加工路線。（1）銑削輪廓表面如圖所示，銑削輪廓表面時一般采用立銑刀側(cè)面刃口進(jìn)行切削。對于二維輪廓加工通常采用的加工路線為：①從起刀點(diǎn)下刀到下刀點(diǎn)；②沿切向切入工件；③輪廓切削；④刀具向上抬刀，退離工件；⑤返回起刀點(diǎn)。5．零件的加工路線在數(shù)控加工中，刀具（嚴(yán)格說是刀位點(diǎn)）相對于工件的運(yùn)動軌跡和方53（2）尋求最短走刀路線走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運(yùn)動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序，走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。如加工下左圖所示的孔系。下中圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔，若改用下右圖的走刀路線，可減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，從而提高了加工效率。（2）尋求最短走刀路線54（3）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(jìn)給運(yùn)動vf方向相反，順銑時切削力F的水平分力Fx的方向與進(jìn)給運(yùn)動vf的方向相同。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(diǎn)以及機(jī)床、刀具等條件綜合考慮。通常，由于數(shù)控機(jī)床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進(jìn)給傳動間隙很小，順銑的工藝性就優(yōu)于逆銑。下左圖為采用順銑切削方式精銑外輪廓，下中圖為采用逆銑切削方式精銑型腔輪廓，下右圖為順、逆銑時的切削區(qū)域。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）順銑和逆銑對加工影響55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（2）基準(zhǔn)面先行原則（3）先面后孔（4）先主后次6．?dāng)?shù)控銑削加工順序的安排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56在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，切削用量都預(yù)先編入程序中，在正常加工情況下，人工不予改變。只有在試加工或出現(xiàn)異常情況時，才通過速率調(diào)節(jié)旋鈕或電手輪調(diào)整切削用量。因此程序中選用的切削用量應(yīng)是最佳的、合理的切削用量。只有這樣才能提高數(shù)控機(jī)床的加工精度、刀具壽命和生產(chǎn)率，降低加工成本。影響切削用量的因素有：機(jī)床切削用量的選擇必須在機(jī)床主傳動功率、進(jìn)給傳動功率以及主軸轉(zhuǎn)速范圍、進(jìn)給速度范圍之內(nèi)。機(jī)床—刀具—工件系統(tǒng)的剛性是限制切削用量的重要因素。切削用量的選擇應(yīng)使機(jī)床—刀具—工件系統(tǒng)不發(fā)生較大的“振顫”。如果機(jī)床的熱穩(wěn)定性好，熱變形小，可適當(dāng)加大切削用量。7．常用銑削用量的選擇在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，切削用量都預(yù)先編入程序中，在正常加工57刀具刀具材料是影響切削用量的重要因素。下表是常用刀具材料的性能比較。刀具刀具材料是影響切削用量的重要因素。下表是常用刀具材料58工件不同的工件材料要采用與之適應(yīng)的刀具材料及刀片類型，要注意到可切削性?？汕邢餍粤己玫臉?biāo)志是，在高速切削時有效地形成切屑，同時具有較小的刀具磨損和較好的表面加工質(zhì)量。較高的切削速度、較小的背吃刀量和進(jìn)給量，可以獲得較好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、較小的背吃刀量和進(jìn)給量可以得到較高的加工精度。冷卻液冷卻液同時具有冷卻和潤滑作用。帶走切削過程中產(chǎn)生的切削熱，降低工件、刀具、夾具和機(jī)床的溫升，減少刀具與工件的摩擦和磨損，提高刀具壽命和工件表面加工質(zhì)量。使用冷卻液后，通?？梢蕴岣咔邢饔昧俊＠鋮s液必須定期更換，以防因其老化而腐蝕機(jī)床導(dǎo)軌或其他零件，特別是水溶性冷卻液。工件不同的工件材料要采用與之適應(yīng)的刀具材料及刀片類型，要59銑削加工的切削用量包括：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選擇背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次選擇進(jìn)給速度，最后確定切削速度。（1）背吃刀量ap或側(cè)吃刀量ae背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ap為切削層深度；而圓周銑削時，ap為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量ae為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時，ae為切削層深度，如圖所示。銑削加工的切削用量包括：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀60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）當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra～25μm時，如果圓周銑削加工余量小于5mm，端面銑削加工余量小于6mm，粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但是在余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動力不足時，可分為兩次進(jìn)給完成。2）當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra～12.5μm時，應(yīng)分為粗銑和半精銑兩步進(jìn)行。粗銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑后留～1mm余量，在半精銑時切除。3）當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra～3.2μm時，應(yīng)分為粗銑、半精銑、精銑三步進(jìn)行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量取～2mm；精銑時，圓周銑側(cè)吃刀量取～0.5mm，面銑刀背吃刀量取～1mm。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61（2）進(jìn)給量f與進(jìn)給速度vf的選擇銑削加工的進(jìn)給量f（mm/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進(jìn)給運(yùn)動方向的相對位移量；進(jìn)給速度vf（mm/min）是指單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移量。進(jìn)給速度與進(jìn)給量的關(guān)系為vf=nf（n為銑刀轉(zhuǎn)速，單位r/min）。進(jìn)給量與進(jìn)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通過選取每齒進(jìn)給量fz，再根據(jù)公式f=zfz（z為銑刀齒數(shù)）計(jì)算。每齒進(jìn)給量fz的選取主要依據(jù)工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料強(qiáng)度和硬度越高，fz越??；反之則越大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。（2）進(jìn)給量f與進(jìn)給速度vf的選擇62每齒進(jìn)給量的確定可參考下表選取。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時，應(yīng)取較小值。每齒進(jìn)給量的確定可參考下表選取。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時，應(yīng)63（3）切削速度vc銑削的切削速度vc與刀具的耐用度、每齒進(jìn)給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。其原因是當(dāng)fz、ap、ae和z增大時，刀刃負(fù)荷增加，而且同時工作的齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。為提高刀具耐用度，允許使用較低的切削速度。但是加大銑刀直徑則可改善散熱條件，可以提高切削速度。（3）切削速度vc64銑削加工的切削速度vc可參考下表選取，也可參考有關(guān)切削用量手冊中的經(jīng)驗(yàn)公式通過計(jì)算選取。銑削加工的切削速度vc可參考下表選取，也可參考有關(guān)切削用量手65下圖為盒型模具的凹模零件圖，該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為T8A，分析其數(shù)控加工工藝。8．模具數(shù)控加工工藝分析舉例下圖為盒型模具的凹模零件圖，該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為66（1）零件圖工藝性分析該盒型模具為單件生產(chǎn)，零件材料為T8A，外形為一個六面體，內(nèi)腔型面復(fù)雜。主要結(jié)構(gòu)是由多個曲面組成的凹型型腔，型腔四周的斜平面之間采用半徑為7.6mm的圓弧面過渡，斜平面與底平面之間采用半徑為5mm的圓弧面過渡，在模具的底平面上有一個四周也為斜平面的錐臺。模具的外部結(jié)構(gòu)較為簡單，是一個標(biāo)準(zhǔn)的長方體。因此零件的加工以凹型型腔為重點(diǎn)。（2）選擇設(shè)備根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用VP1050立式鏜銑床加工中心。（1）零件圖工藝性分析67（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式零件直接安裝在機(jī)床工作臺面上，用兩塊壓板壓緊。（4）確定加工順序及進(jìn)給路線1）粗加工整個型腔，去除大部分加工余量。2）半精加工和精加工上型腔。3）半精加工和精加工下型腔。4）對底平面上的錐臺四周表面進(jìn)行精加工。（5）刀具選擇（如下表）（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式68（6）確定切削用量（略）（7）數(shù)控加工工藝卡片擬訂（如下表）（6）確定切削用量（略）69二、數(shù)控銑床坐標(biāo)系與運(yùn)動方向的規(guī)定二、數(shù)控銑床坐標(biāo)系與運(yùn)動方向的規(guī)定70任何一個零件的數(shù)控銑削編程均是在工件坐標(biāo)系中完成的，而工件坐標(biāo)系的確立又離不開機(jī)床坐標(biāo)系作為參考。因此建立數(shù)控銑床機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系的空間概念，明確兩者的關(guān)系對于數(shù)控銑床編程十分必要。右圖展示了數(shù)控銑床工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系，其中，O1為機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)、O為工件坐標(biāo)原點(diǎn)。任何一個零件的數(shù)控銑削編程均是在工件坐標(biāo)系中完成的，而工件坐71數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系采用笛卡兒直角坐標(biāo)系，如圖所示，在圖中，大拇指指的方向?yàn)閄軸的正反向，食指為Y軸的正方向，中指為Z軸的正方向。數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系采用笛卡兒直角坐標(biāo)系，如圖所示，在圖中，大72下圖分別為立式數(shù)控銑床坐標(biāo)系、臥式數(shù)控銑床坐標(biāo)系。下圖分別為立式數(shù)控銑床坐標(biāo)系、臥式數(shù)控銑床坐標(biāo)系。73三、數(shù)控銑床加工程序結(jié)構(gòu)與格式三、數(shù)控銑床加工程序結(jié)構(gòu)與格式74一個完整的零件程序由若干程序段組成，每個程序段由若干個指令字組成。指令字表示一個信息單元，每個指令字又由字母（地址符）、數(shù)字、符號組成。例如：某一零件的加工程序1．程序的結(jié)構(gòu)一個完整的零件程序由若干程序段組成，每個程序段由若干個指令字75N-G-X-Y-Z-…F-S-T-M-；各個功能字的意義如下：（1）程序段號N用來表示程序從起動開始操作的順序，即程序段執(zhí)行的順序號。它用地址碼“N”和后面的1～9999中任意數(shù)字來表示。（2）準(zhǔn)備功能字G也稱為G代碼。準(zhǔn)備功能是使數(shù)控裝置作某種操作的功能，它一般緊跟在程序段序號后面，用地址碼“G”和兩位數(shù)字來表示。2．程序段格式N-G-X-Y-Z-…F-S-T-M-；2．程序段格式76（3）尺寸字尺寸字是給定機(jī)床各坐標(biāo)軸位移的方向和數(shù)據(jù)的，它由各坐標(biāo)軸的地址代碼、數(shù)字構(gòu)成。尺寸字一般安排在G功能字的后面。尺寸字的地址代碼，對于進(jìn)給運(yùn)動為：X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R；對于回轉(zhuǎn)運(yùn)動的地址代碼為：A、B、C、D、E。此外，還有插補(bǔ)參數(shù)字：I、J、K等。（4）進(jìn)給功能字F它給定刀具對于工件的相對速度，由地址碼“F”和其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。這個數(shù)字取決于每個數(shù)控裝置所采用的進(jìn)給速度指定方法。進(jìn)給功能字應(yīng)寫在相應(yīng)軸尺寸字之后，對于幾個軸合成運(yùn)動的進(jìn)給功能字，應(yīng)寫在最后一個尺寸字之后。一般單位為：mm/min，切削螺紋時用mm/r表示，在英制單位中用in表示。（3）尺寸字77（5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S主軸轉(zhuǎn)速功能也稱為S功能，該功能字用來選擇主軸轉(zhuǎn)速，它由地址碼“S”和在其后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。主軸轉(zhuǎn)速單位用r/min表示。（6）刀具功能字T該功能也稱為T功能，它由地址碼“T”和后面的若干位數(shù)字構(gòu)成。刀具功能字用于更換刀具時指定刀具或顯示待換刀號，有時也能指定刀具位置補(bǔ)償。（7）輔助功能字M也稱為M功能，該功能指定除G功能之外的種種“通斷控制”功能。它一般用地址碼“M”和后面的兩數(shù)字表示。（8）程序段結(jié)束符每一個程序段結(jié)束之后，都應(yīng)加上程序段結(jié)束符。當(dāng)用EIA（美國電子工業(yè)協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)代碼時，結(jié)束符為“CR”，用ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)代碼時為“NL”或“LF”。書面和顯示的表達(dá)有的用“；”，有的用“*”，也有的沒有書面（顯示）表示符號（空白）。（5）主軸轉(zhuǎn)速功能字S78四、數(shù)控銑床編程指令體系四、數(shù)控銑床編程指令體系79FANUC—0MC數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是：軸控制功能強(qiáng)，其基本可控制軸數(shù)為X、Y、Z三軸，擴(kuò)展后可聯(lián)動控制軸數(shù)為四軸；編程代碼通用性強(qiáng)，編程方便，可靠性高。下面