第四章 數(shù)控銑床與加工中心的程序編制

數(shù)控加工技術(shù)長春理工大學機電工程學院2023/9/2122023/9/212第四章

數(shù)控銑床與加工中心的程序編制

數(shù)控銑床是一種加工功能很強的數(shù)控機床，由于數(shù)控銑削工藝較為復(fù)雜，需要解決的技術(shù)問題也較多，因此，在研究數(shù)控機床加工程序編制時，數(shù)控銑削加工是一項重點內(nèi)容。目前，迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，兩者都離不開銑削方式。由于數(shù)控銑床加工和加工中心有許多共性問題，因而本章將以數(shù)控銑床的加工程序編制為基礎(chǔ)，結(jié)合加工中心的編程特點，重點討論加工程序編制的基本方法。第一節(jié)程序編制的基礎(chǔ)第二節(jié)編程的基本方法第三節(jié)圖形的數(shù)學出處理第四節(jié)典型零件的程序編制2長春理工大學機電工程學院2023/9/212023/9/2132023/9/213第一節(jié)程序編制的基礎(chǔ)一、機床的主要功能及加工對象二、工藝裝備的特點三、加工工藝性分析四、零件的加工工藝設(shè)計五、起始平面、返回平面、進刀平面、退刀平面及安全平面的確定六、切削方向、切削方式的確定2023/9/21長春理工大學機電工程學院32023/9/2142023/9/214一、機床的主要功能及加工對象

1．機床主要功能

數(shù)控銑床、加工中心像通用銑床一樣分為立式、臥式和立臥兩用式，其加工功能豐富，各類機床配置的數(shù)控系統(tǒng)雖不盡相同，但其主要功能是相同的。數(shù)控銑床可進行銑削、鉆削、鏜削、螺紋等加工。加工中心相對于數(shù)控銑床的最大特點是通過自動換刀來實現(xiàn)工序或工步集中，因而加工中心不僅能完成數(shù)控銑床的加工內(nèi)容，更適合于形狀復(fù)雜、工序多、精度要求高、需用多種類型通用機床經(jīng)過多次裝夾才能完成加工的零件。立式加工中心主要用于Z軸方向尺寸相對較小的零件加工；臥式加工中心一般具有回轉(zhuǎn)工作臺，特別適合于箱體類零件的加工，一次裝夾，可加工箱體的四個表面；立臥兩用式加工中心主軸方向能作角度旋轉(zhuǎn)，零件一次裝夾后，能完成除定位基準面外的五個面的加工。數(shù)控銑床一般具有下列主要功能：

（1）點位控制功能、（2）連續(xù)輪廓控制功能、（3）刀具半徑自動補償功能

（4）刀具長度補償功能、（5）鏡像、比例及旋轉(zhuǎn)加工功能、（6）固定循環(huán)功能、（7）特殊功能2.加工工藝范圍

銑削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，也可以對零件進行鉆、擴、锪、鉸和鏜孔加工與螺紋等。在銑削加工中，它特別適用于加工下列幾類零件：（1）平面類零件、（2）變斜角類零件、（3）曲面類（立體類）零件2023/9/21長春理工大學機電工程學院42023/9/2152023/9/215（1）點位控制功能

利用點位控制功能，數(shù)控銑床可以進行只需要做點位控制的鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔和鏜孔等加工。2023/9/21長春理工大學機電工程學院52023/9/2162023/9/216（2）連續(xù)輪廓控制功能

數(shù)控銑床通過直線插補和圓弧插補，可以實現(xiàn)對刀具運動軌跡的連續(xù)輪廓控制，加工出有直線和圓弧兩種幾何要素構(gòu)成的平面輪廓工件。對非圓曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等二次曲線及對數(shù)螺旋線、阿基米德螺旋線和列表曲線等）構(gòu)成的平面輪廓，在經(jīng)過直線或圓弧逼近后也可以加工。除此之外，還可以加工一些空間曲線。

2023/9/21長春理工大學機電工程學院62023/9/2172023/9/217（3）刀具半徑自動補償功能

各數(shù)控銑床大都具有半徑補償功能，為程序的編制提供方便。總的來說，該功能有以下幾方面的用途：

①在編程時可以很方便地按工件實際輪廓形狀和尺寸進行編程計算，而加工中使刀具中心自動偏離工件輪廓一個刀具半徑，加工出符合要求的輪廓表面。

②通過改變刀具半徑補償量的方法來彌補銑刀制造的尺寸精度誤差，擴大刀具直徑選用范圍和刀具返修刃磨得允許誤差。

③以同一加工程序?qū)崿F(xiàn)分層銑削和粗、精加工或用于提高加工精度。

④通過改變刀具半徑補償值的正負號，可以用同一加工程序加工需要相互配合的工件，如相互配合的凸凹模等。2023/9/21長春理工大學機電工程學院72023/9/2182023/9/218（4）刀具長度補償功能

利用該功能可以自動改變切削平面高度，同時可以降低在制造與返修時對刀具長度尺寸的精度要求，還可以彌補軸向?qū)Φ墩`差。2023/9/21長春理工大學機電工程學院82023/9/2192023/9/219（5）鏡像、比例及旋轉(zhuǎn)加工功能

鏡像加工也稱軸對稱加工，對于一個軸對稱形狀的工件來說，利用這一功能，只要編出一個或兩個象限的程序，而其余象限的輪廓可以通過鏡像加工來實現(xiàn)。

比例功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標值執(zhí)行。

旋轉(zhuǎn)功能可將編好的加工程序在加工平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度執(zhí)行。2023/9/21長春理工大學機電工程學院92023/9/21102023/9/2110（6）固定循環(huán)功能

利用數(shù)控銑床對孔進行鉆、擴、锪和鏜孔加工時，加工的基本動作是：刀具無切削快速到達孔位—慢速切削進給—快速退回。對于這種典型化動作，可以專門設(shè)計一段程序（子程序）。在需要的時候進行調(diào)用來實現(xiàn)上述加工循環(huán)。特別是在加工許多相同的孔，應(yīng)用固定循環(huán)功能可以大大簡化程序。利用數(shù)控銑床的連續(xù)輪廓控制功能時，也常常遇到一些典型化的動作，如銑整圓、方槽等，也可以實現(xiàn)循環(huán)加工。對于大小不等的同類幾何形狀（圓、矩形、三角形、平行四邊形等），也可以用參數(shù)方式編制出加工個種幾何形狀的子程序，在加工中按需要調(diào)用，并對子程序中設(shè)定的參數(shù)隨時賦值，就可以加工出大小不同或形狀不同的工件輪廓及孔徑、孔深不同的孔。目前，已有不少數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)附帶有各種已編好的子程序庫，并可以進行多重嵌套，用戶可以直接加以調(diào)用，編程就更加方便。2023/9/21長春理工大學機電工程學院102023/9/21112023/9/2111（7）特殊功能

有些數(shù)控銑床在增加了計算機仿形加工裝置后，可以在數(shù)控和靠模兩種控制方式中任選一種來進行加工，從而擴大了機床使用范圍。

具備自適應(yīng)功能的數(shù)控銑床可以在加工過程中把感受到的切削狀況（如切削力、溫度等）的變化，通過適應(yīng)性控制系統(tǒng)及時控制機床改變切削用量，使銑床及刀具始終保持最佳狀態(tài)，從而可獲得較高的切削效率和加工質(zhì)量，延長刀具使用壽命。

數(shù)控銑床在配置了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，就具備了數(shù)據(jù)采集功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以通過傳感器（通常為電磁感應(yīng)式、紅外線或激光掃描式）對工件或?qū)嵨镆罁?jù)（樣板、模型等）進行測量和采集所需要的數(shù)據(jù)。而且，目前已出現(xiàn)既能對實物掃描采集數(shù)據(jù)，又能對采集到的數(shù)據(jù)進行自動處理并生成數(shù)控加工程序的系統(tǒng)（簡稱錄返系統(tǒng)）。這種功能為那些必須按實物依據(jù)生產(chǎn)的工件實現(xiàn)數(shù)控加工帶來了很大的方便，大大減少了對實物的依賴，為仿制與逆向進行設(shè)計——制造一體化工作提供了有效手段。2023/9/21長春理工大學機電工程學院112023/9/21122023/9/2112（1）平面類零件

平面類零件是指加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面的夾角為一定值的零件。目前在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件。這類零件的特點是，各個加工表面是平面，或可以展開為平面。圖4-1所示的三個零件都屬于平面類零件。其中的曲線輪廓面M和正圓臺面N。展開后均為平面。

平面類零件是數(shù)控銑削加工對象中最簡單的一類，一般只須用三坐標數(shù)控銑床的兩坐標聯(lián)動（即兩軸半坐標加工）就可以把它們加工出來。有些平面類零件的某些加工表面（或加工表面的母線）與水平面既不垂直也不平行，而是存在一個定角，這些斜面的加工常用以下幾種方法：1）對圖4-1b所示的斜面P，當工件尺寸不大時，可用斜板墊平后加工，如機床主軸可以擺角，則可以擺出適當?shù)亩ń莵砑庸?。當工件尺寸很大，斜面坡度又較小時，也常用行切法加工，但會在加工面上留下迭刀時的刀鋒殘留痕跡，采用鉗修方法加以清除。當然，加工斜面的最佳方法是用五坐標銑床主軸擺角后加工，可以不留殘痕。2）圖4-1c所示的正圓臺和斜肋表面，一般可用專用的角度成型銑刀來加工，此時若采用五坐標銑床擺角加工反而不經(jīng)濟。2023/9/21長春理工大學機電工程學院122023/9/21132023/9/2113（2）變斜角類零件

加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件。圖4-2是飛機上的一種變斜角梁櫞條，該零件在第2肋至第5肋的斜角α從3°10′均勻變化為2°32′，從第5肋至第9肋再均勻變化為1°20′，從第9肋到第12肋又均勻變化至0°。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，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。

加工變斜角類零件最好采用四坐標和五坐標數(shù)控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，也可在三坐標數(shù)控銑床上進行二軸半控制的近似加工2023/9/21長春理工大學機電工程學院132023/9/21142023/9/2114（3）曲面類（立體類）零件

加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。

曲面類零件的加工面不能展出平面，一般使用球頭銑刀切削，加工面與銑刀始終為點接觸，若采用其他刀具加工，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數(shù)控銑床，采用以下兩種加工方法。1）行切加工法

采用三坐標數(shù)控銑床進行二軸半坐標控制加工，加工時只有兩個坐標聯(lián)動，另一個坐標按一定行距周期性進給，即行切加工法。

如圖4-3所示，球頭銑刀沿XY平面的曲線進行直線插補加工，當一段曲線加工完成后，沿X方向進給△X再加工相鄰的另一曲線，依次類推，用平面曲線來逼近整個曲面。相鄰兩曲線間的距離△X應(yīng)根據(jù)表面粗糙度的要求及球頭銑刀的半徑進行選取。球頭銑刀的球半徑應(yīng)盡可能選得大一些，以增加刀具剛度，提高散熱性，降低表面粗糙度值。加工凹圓弧時的銑刀球頭半徑必須小于被加工曲面的最小曲率。2）三坐標聯(lián)動加工

采用三坐標數(shù)控銑床三軸聯(lián)動加工空間曲線，即進行空間直線插補。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐標聯(lián)動的方法加工。這時，數(shù)控銑床用X，Y，Z三坐標聯(lián)動的空間直線插補，實現(xiàn)球面加工，如圖4-4所示。這種方法常用于發(fā)動機及模具等較復(fù)雜空間曲面的加工。2023/9/21長春理工大學機電工程學院142023/9/21152023/9/2115二、工藝裝備的特點

1.夾具

數(shù)控銑床和加工中心往往用于加工形狀復(fù)雜的零件，夾具的任務(wù)不僅是裝夾零件，而且要以定位基準為參考基準，確定零件的加工原點。零件在一次安裝中，既要粗加工又要精加工，加工中心還需要多種多樣的刀具，且不能使用鏜套、鉆套及對刀塊等元件。因此，在選用夾具結(jié)構(gòu)形式時，通常需要考慮零件的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證及經(jīng)濟性等；在生產(chǎn)批量較小或研制時，應(yīng)盡量采用組合夾具；小批量或成批生產(chǎn)時可考慮采用專用夾具；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，但此類夾具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價也較高，而且制造周期較長。

夾具在機床上的安裝誤差和零件在夾具中的裝夾誤差對加工精度都將產(chǎn)生直接的影響。即使在編程原點與定位基準重合的情況下，也要求對零件在機床坐標系中的位置進行準確的調(diào)整。夾具中零件定位支承面的磨損及污垢也會引起加工誤差，因此，操作者在裝夾零件時一定要將污物去除干凈。2.刀具

根據(jù)被加工零件材料、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好、耐用度高的刀具，是充分發(fā)揮機床的生產(chǎn)效率和獲得滿意加工質(zhì)量的前提。在加工中心上，為實現(xiàn)自動換刀功能，刀柄要滿足機床主軸的自動松開和拉緊定位，適應(yīng)機械手的夾持和搬運等。數(shù)控機床大多采用已經(jīng)系列化、標準化的刀具，這類刀具的標準主要是針對刀柄和刀頭兩部分而規(guī)定的，選用刀具時應(yīng)注意查閱有關(guān)使用手冊。

（1）銑刀類型選擇、（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇、2023/9/21長春理工大學機電工程學院152023/9/21162023/9/2116（1）銑刀類型選擇

被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù)。常用的刀具主要有各種通用銑刀、加工曲面類零件的球頭銑刀、為特定的工件或加工內(nèi)容專門設(shè)計制造的成形銑刀、加工變斜角的鼓形銑刀等。

加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭銑刀。粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀。

銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和減小加工表面粗糙度值，一般采用盤形銑刀，銑小平面或臺階面時一般采用通用立銑刀。

加工毛坯表面或加工孔可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀；

曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦的部位應(yīng)采用環(huán)形銑刀；

加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；

加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；

選用鼓形銑刀、錐形銑刀可加工類似飛機上的變斜角零件的變斜角面。

孔加工時，常采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具，如圖4-6所示。2023/9/21長春理工大學機電工程學院162023/9/21172023/9/2117圖4-5各種數(shù)控銑刀的形狀

圖4-6孔加工刀具a）鉆頭

b）鏜刀2023/9/21長春理工大學機電工程學院172023/9/21182023/9/2118（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇

銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。由于刀片在刀體上有多種定位與夾緊方式，刀片定位元件的結(jié)構(gòu)又有不同類型，因此銑刀的結(jié)構(gòu)形式有多種，分類方法也較多。選用時，主要可根據(jù)刀片排列方式。銑刀結(jié)構(gòu)按刀片排列方式可分為平裝結(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）

平裝結(jié)構(gòu)銑刀（見圖4-7）的刀體結(jié)構(gòu)工藝性好，容易加工，并可采用無孔刀片（刀片價格較低，可重磨）。由于需要夾緊元件，刀片的一部分被覆蓋，容屑空間較小，且在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。

2）立裝結(jié)構(gòu)（刀片切向排列）

立裝結(jié)構(gòu)銑刀（見圖4-8）的刀片只用一個螺釘固定在刀槽上，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)位方便。雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需用五坐標加工中心進行加工。由于刀片采用切削力夾緊，夾緊力隨切削力的增大而增大，因此可省去夾緊元件，增大了容屑空間。由于刀片切向安裝，在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較大，因而可進行大背吃刀量、大進給量切削。這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。2023/9/21長春理工大學機電工程學院182023/9/21192023/9/2119（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇

端銑刀是數(shù)控銑床最常用的刀具，編程前經(jīng)常要對端銑刀的幾何尺寸進行選擇。圖4-9是一把典型的端銑刀加工簡圖。其中：D為銑刀直徑，L為銑刀總長，l為銑刀刃長，r為銑刀端刃圓角半徑，H為所要銑削的工件側(cè)壁最大高度（或最大槽深），R為工件壁板之間的轉(zhuǎn)接圓弧半徑。2023/9/21長春理工大學機電工程學院19在選擇銑刀直徑時，首先要認真考慮工件加工部位的幾何尺寸，一般說來，為減少走刀次數(shù)和提高生產(chǎn)率及保證銑刀有足夠的剛性，應(yīng)盡量選擇直徑較大的銑刀。但選擇銑刀直徑時常常受到某些因素的制約，例如，加工區(qū)域的開敞行、內(nèi)腔尺寸的大小、工件材料及工件的剛性等。特別是當工件內(nèi)輪廓轉(zhuǎn)接圓弧（凹圓?。㏑較小，而槽深或壁板高度H較大時，會將刀具限制為細長形，其剛性就很差。銑刀直徑D與刃長l的比值大小能客觀地反映出銑刀剛性特征，這里推薦將D/l≥0.5作為檢驗銑刀剛性的條件。為了解決當工件內(nèi)轉(zhuǎn)接半徑R較小，而槽深或壁板高度H較大時，銑刀剛性差、加工困難的問題，通常要采取大小不同的兩把銑刀進行粗、精加工來處理。在使用中要防止因盲目選用了過大直徑的粗加工銑刀而產(chǎn)生在精加工后留下未能銑去的“死角”，或因留給精加工的余量過大而造成精加工困難等問題。2023/9/21202023/9/2120（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇

銑刀刃長以避免刀具細長提高剛性為好，故其刃長只能保證將工件銑出即可。1）當加工深槽或盲孔時，選l=H+2mm；2）當加工外形或通孔、通槽時，選l=H+r+2mm；

銑刀端刃圓角半徑r的大小一般應(yīng)與零件圖樣要求一致，但粗加工銑刀因尚未切削到工件的最終輪廓尺寸，也可以適當選得小些，有時甚至可選為“清根”（r=0～0.5mm），但在編程時需要認真考慮精加工以后留下多少余量，以保證精加工銑刀可以把圖樣要求的r加工出來，不要造成其根部缺損。2023/9/21長春理工大學機電工程學院202023/9/21212023/9/2121圖4-7平裝結(jié)構(gòu)銑刀2023/9/21長春理工大學機電工程學院212023/9/21222023/9/2122圖4-8立裝結(jié)構(gòu)銑刀2023/9/21長春理工大學機電工程學院222023/9/21232023/9/2123三、加工工藝性分析

機械加工的工藝性分析關(guān)系到機械加工的效果，對于數(shù)控銑削和加工中心加工也是如此，因此加工工藝性分析是編程前的重要工藝準備工作之一，不可忽視。1.選擇并確定數(shù)控加工部位及工序內(nèi)容2.零件圖樣的工藝性分析（1）數(shù)控銑削的工藝性分析（2）加工中心的加工工藝分析3.零件毛坯的工藝性分析

進行零件銑削加工時，由于加工過程的自動化，使余量的大小、如何定位裝夾等問題在設(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)經(jīng)驗，下列幾方面應(yīng)作為毛坯工藝性分析的要點：（1）毛坯應(yīng)有充分、穩(wěn)定的加工余量（2）分析毛坯在裝夾定位方面的適應(yīng)性（3）分析毛坯的余量大小及均勻性2023/9/21長春理工大學機電工程學院232023/9/21242023/9/21241.選擇并確定數(shù)控加工部位及工序內(nèi)容

在選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(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)學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓，如圖4-10所示的正弦曲線。2）已給出數(shù)學模型的空間曲面，如圖4-11所示的球面。3）形狀復(fù)雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難的部位。4）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。5）以尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔和面。6）能在一次安裝中順帶加工出來的簡單表面或形狀。7）用數(shù)控切削方式加工后，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。2023/9/21長春理工大學機電工程學院242023/9/21252023/9/2125（1）數(shù)控銑削的工藝性分析

1）零件圖樣的正確標注2）檢查加工范圍3）保證基準統(tǒng)一的原則4）盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸5）分析零件的變形情況6）注意加工內(nèi)容的銜接

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。在表4-1中給出了改進零件結(jié)構(gòu)提高工藝性的一些實例。2023/9/21長春理工大學機電工程學院252023/9/21262023/9/21261）零件圖樣的正確標注

由于加工程序是以準確的坐標點來編制的，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，各個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。尺寸、形位公差、表面粗糙度的標注和技術(shù)要求、零件材料應(yīng)填寫完整，并符合我國的國家標準。

同時，要特別注意，圖樣上應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的設(shè)計基準，從而簡化編程，保證零件的精度要求，如圖4-12所示中的零件圖樣。在圖4-12a中，A、B兩面均已在前面工序中加工完畢，在加工中心上只進行所有孔的加工。以A、B兩面定位時，由于高度方向沒有統(tǒng)一的設(shè)計基準，Φ48H7孔和上方兩個Φ25H7與B面的尺寸是間接保證的，欲保證32.5±0.1和52.5±0.04尺寸，須在上道工序中對105±0.1尺寸公差進行壓縮。若改為如圖4-12b所示標注尺寸，各孔位置尺寸都以A面為基準，基準統(tǒng)一，且工藝基準與設(shè)計基準重合，各尺寸都容易保證。2023/9/21長春理工大學機電工程學院262023/9/21272023/9/21272）檢查加工范圍

根據(jù)零件圖樣和數(shù)學模型分析零件的形狀、結(jié)構(gòu)及尺寸的特點，檢查零件上是否有妨礙刀具運動的部位，是否有產(chǎn)生加工干涉或加工不到的區(qū)域，零件的最大加工尺寸是否超過機床的工作范圍。2023/9/21長春理工大學機電工程學院272023/9/21282023/9/21283）保證基準統(tǒng)一的原則

有些工件需要在銑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法來接刀，往往會因為工件的重新安裝而產(chǎn)生接刀誤差。零件的加工精度很高時，如尺寸公差要求為0.005mm，零件因多次定位產(chǎn)生的定位誤差累積將導(dǎo)致零件加工報廢，這時就必須采用先進的統(tǒng)一基準定位的裝夾系統(tǒng)才能保證加工要求。一般可以利用零件上現(xiàn)有的一些基準面或基準孔作為基準，也可專門設(shè)置工藝基準，并在使用完后再去除。2023/9/21長春理工大學機電工程學院282023/9/21292023/9/21294）盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸

輪廓內(nèi)圓弧半徑R常常限制刀具的直徑。如圖4-13所示，如工件的被加工輪廓高度低，轉(zhuǎn)接圓弧半徑也大，可以采用較大直徑的銑刀來加工，加工其底板面時，進給次數(shù)也相應(yīng)減少，表面加工質(zhì)量也會好一些，因此工藝性較好；反之，數(shù)控銑削工藝性較差。一般來說，當R＜0.2H（被加工輪廓面的最大高度）時，可以判定為零件該部位的工藝性不好。2023/9/21長春理工大學機電工程學院292023/9/21302023/9/21304）盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸

銑削面的槽底面圓角或底板與肋板相交處的圓角半徑r（見圖4-14）越大，銑刀端刃銑削平面的能力越差，效率也越低。當銑刀半徑r大到一定程度時甚至必須用球頭銑刀加工，這是應(yīng)當避免的。因為銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D—2r(D為銑刀直徑)。當D越大而r越小時，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強，銑削工藝性當然也越好。有時，當銑削的底面面積較大，底部圓弧r也較大時，我們只能用兩把r不同的銑刀(一把刀的r小些，另一把刀的r符合零件圖樣的要求)分兩次進行切削。

在一個零件上的這種凹圓弧半徑在數(shù)值上的一致性問題對數(shù)控銑削的工藝性顯得相當重要。一般來說，即使不能尋求完全統(tǒng)一，也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀規(guī)格與換刀次數(shù)，并避免因頻繁換刀增加了工件加工面上的接刀階差而降低了表面質(zhì)量。2023/9/21長春理工大學機電工程學院302023/9/21312023/9/21315）分析零件的變形情況

數(shù)控銑削工件在加工時的變形，不僅影響加工質(zhì)量，而且當變形較大時，將使加工不能繼續(xù)進行下去。這時就應(yīng)當考慮采取必要的工藝措施進行預(yù)防，如對鋼件進行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁件進行退火處理。對不能用熱處理方法解決的，也可考慮粗、精加工及對稱去余量等常規(guī)方法。此外，還要分析加工后的變形問題，采取什么工藝措施來解決。2023/9/21長春理工大學機電工程學院312023/9/21322023/9/21326）注意加工內(nèi)容的銜接

當零件上的一部分內(nèi)容已加工完成，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，尤其時位置、尺寸關(guān)系。這些內(nèi)容之間在加工時如何銜接、協(xié)調(diào)，要采用適當?shù)姆绞交蚧鶞时ＷC加工要求。2023/9/21長春理工大學機電工程學院322023/9/21332023/9/2133表4-1提高工藝性2023/9/21長春理工大學機電工程學院332023/9/21342023/9/21342023/9/21長春理工大學機電工程學院342023/9/21352023/9/2135（2）加工中心的加工工藝分析

加工中心的加工工藝是以數(shù)控銑削的加工工藝為基礎(chǔ)的。同時，還應(yīng)特別注意以下幾點：1）首先分析零件結(jié)構(gòu)、加工內(nèi)容等是否適合加工中心加工

加工中心最適合加工形狀復(fù)雜，工序較多，要求較高，需用多種類型的通用機床、刀具和夾具，經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。2）減少、消除定位誤差，提高加工精度

通過減少工件的裝夾次數(shù)，清除因多次裝夾帶來的定位誤差，提高加工精度。當零件各加工部位的位置精度要求較高時，采用加工中心加工能在一次裝夾中將各個部位加工出來，避免了工件多次裝夾所帶來的定位誤差，既有利于保證各加工部位的位置精度要求，同時可減少裝卸工件的時間，節(jié)省大量的專用和通用工藝裝備，降低生產(chǎn)成本。3）多工序集中加工應(yīng)注意的問題

由于采用自動換刀和自動回轉(zhuǎn)工作臺進行多工位加工，要處理好刀具在換刀及加工時與工件、夾具甚至機床相關(guān)部位的干涉問題。若在加工中心上連續(xù)進行粗加工和精加工，夾具既要能適應(yīng)粗加工時的切削力大、高剛度、夾緊力大的要求，又要能適應(yīng)精加工時定位精度高、零件夾緊變形盡可能小的要求。由于較難在加工中設(shè)置支架等輔助裝置，應(yīng)盡量使用剛性好的刀具，并解決刀具的振動和穩(wěn)定性問題。另外，出于受刀庫、機械手的限制，刀具的直徑、長度、重量一般都不允許超過機床說明書所規(guī)定的范圍。2023/9/21長春理工大學機電工程學院352023/9/21362023/9/2136（1）毛坯應(yīng)有充分、穩(wěn)定的加工余量

毛坯主要指緞、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的不等。此外，除板料外，不管是鍛件、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時加工面與非加工面之間的尺寸，這一點應(yīng)該特別重視。在這種情況下，如果已確定或準備采用數(shù)控銑削，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?。一般板料和型材毛坯?～3mm的余量，鑄件、鍛件毛坯要留5～6mm的余量。如有可能，盡量使各個表面上的余量均勻。2023/9/21長春理工大學機電工程學院362023/9/21372023/9/2137（2）分析毛坯在裝夾定位方面的適應(yīng)性

應(yīng)考慮毛坯在加工時的裝夾定位方面的可靠性與方便性，以便使數(shù)控銑床在一次安裝中加工出更多的待加工面。主要是考慮要不要另外增加裝夾余量或工藝凸臺來定位與夾緊，什么地方可以制出工藝孔或要不要另外準備工藝凸耳來特制工藝孔。如圖4-15所示，該工件缺少定位用的基準孔，用其它方法很難保證工件的定位精度，如果在圖示位置增加四個工藝凸臺，在凸臺上制出定位基準孔，這一問題就能得以解決。對于增加的工藝凸耳或凸臺，可以在它們完成作用后通過補加工去掉。2023/9/21長春理工大學機電工程學院372023/9/21382023/9/2138（3）分析毛坯的余量大小及均勻性

主要考慮在加工時是否要分層切削，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。如對于熱軋的中、厚鋁板，經(jīng)淬火時效后很容易在加工中與加工后變形，最好采用經(jīng)預(yù)拉伸處理后的淬火板坯。2023/9/21長春理工大學機電工程學院382023/9/21392023/9/2139四、零件的加工工藝設(shè)計

加工工藝設(shè)計的關(guān)鍵是從現(xiàn)有加工條件出發(fā)，根據(jù)工件結(jié)構(gòu)形狀特點合理選擇定位基準，確定工件各個加工表面的加工順序，協(xié)調(diào)數(shù)控銑削工序和其它工序之間的關(guān)系，初步設(shè)計數(shù)控銑削加工工序以及考慮整個加工工藝方案的經(jīng)濟性等。1.機床加工能力2.切削性能3.孔系加工順序4.加工方案5.加工工序設(shè)計（1）數(shù)控銑削的加工工序

根據(jù)加工部位的性質(zhì)，刀具使用情況以及現(xiàn)有的加工條件，可將加工內(nèi)容安排在一個或幾個工序中。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，工序盡量集中。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)措施保證零件的定位精度，為了更合理的均勻機床負荷、協(xié)調(diào)生產(chǎn)組織，也可以將加工內(nèi)容適當分散。（2）加工中心的加工工序2023/9/21長春理工大學機電工程學院392023/9/21402023/9/21401.機床加工能力

一般主軸功率在5～7kW左右，最大切削進給速度為5～10m/min左右時，機床加工能力一般。若零件的加工余量較大而且不均勻時，數(shù)控銑削的效率就比較低。為充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢，可以與通用機床配合使用，由通用機床進行粗加工或半精加工。數(shù)控銑床主要進行精加工，在其間穿插安排熱處理及其它工序，這樣能夠得到較好的加工效果，加工成本也較低。這時要注意采用必要的措施保證數(shù)控銑削加工工序中的加工表面與普通加工工序中的加工表面之間的位置尺寸關(guān)系，一般可以采用同一基準進行協(xié)調(diào)，而即使這樣，由于多次安裝，仍然會有較大的累積定位誤差，所以必須確定這種方式是否滿足零件的位置精度要求。

當機床能夠進行高速加工、超硬加工，且數(shù)控系統(tǒng)功能豐富，可進行四或五坐標聯(lián)動時，加工能力很強，銑削能夠達到很高的效率。這時，為減少裝夾次數(shù)，可采用數(shù)控加工方式使粗加工、半精加工和精加工在一次裝夾中完成，并采用合理選擇切削參數(shù)、進行完全且充分冷卻等方法，來解決粗加工中產(chǎn)生的受力、受熱變形等問題。當采用高速加工技術(shù)及超硬加工的刀具時，精加工可以安排在最后工序進行，且精加工后不需要后續(xù)工序。2023/9/21長春理工大學機電工程學院402023/9/21412023/9/21412.切削性能

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)也將影響工序的前后順序。2023/9/21長春理工大學機電工程學院412023/9/21422023/9/21423.孔系加工順序

對位置精度要求較高的孔系加工，要特別注意安排孔的加工順序，安排不當，就有可能將傳動副的反向間隙帶入，直接影響位置精度。例如，安排如圖4-16a所示零件的孔系加工順序時，若按照圖4-16b所示路線加工時，由于5、6孔的定位方向與1、2、3、4孔在Y向的定位方向相反，Y方向的反向運行間隙會使定位誤差增加，從而影響5、6孔的位置精度。按圖4-16c所示路線，加工完4孔后向上多移動一段距離，然后再折回來加工6、5孔，這樣一來，5、6孔的定位方向與1、2孔的定位方向相同，可以避免Y方向的反向運行間隙的影響和引入，從而提高和保證5、6孔的位置精度。2023/9/21長春理工大學機電工程學院422023/9/21432023/9/21434.加工方案

針對數(shù)控銑床和加工中心的主要加工表面，一般可以采用如表4-2所示的加工方案。

加工中心在箱體零件的加工中，可參考以下加工方案：銑平面→粗鏜孔→半精鏜孔→打中心孔→鉆孔→鉸孔→攻螺紋→精鏜孔→精銑面等。2023/9/21長春理工大學機電工程學院43序號加工表面加工方案所使用的刀具1平面內(nèi)外輪廓粗銑→內(nèi)外輪廓方向分層半精銑→輪廓高度方向分層半精銑→內(nèi)外輪廓精銑整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀機夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀2空間曲面粗銑→曲面Z方向分層粗銑→曲面半精銑→曲面精銑整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀、球頭銑刀機夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀、球頭銑刀3孔定尺寸刀具加工麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、鏜刀銑削整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀機夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀4外螺紋螺紋銑刀銑削螺紋銑刀5內(nèi)螺紋攻螺紋絲錐螺紋銑刀銑削螺紋銑刀2023/9/21442023/9/2144（1）數(shù)控銑削的加工工序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）按照零件加工表面的性質(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。3）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，再加工精度要求高的部位。4）對于既要銑面又要鏜孔的零件，可以先銑面后鏜孔。銑削時，切削力較大，工件易發(fā)生變形。先銑面后鏜孔，使其有一段時間的恢復(fù)，可減少由變形對孔的精度的影響。反之，如果先鏜孔后銑面，則銑削時，必然在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，從而破壞孔的精度。因而，這種劃分工步的方法，可以提高孔的加工精度。5）應(yīng)盡量按就近位置加工，以縮短刀具移動距離，減少空運行時間。6）在一次定位裝夾中，盡可能完成所有能夠加工的表面。2023/9/21長春理工大學機電工程學院442023/9/21452023/9/2145（1）數(shù)控銑削的加工工序7）確定進給路線在數(shù)控加工中，刀具相對于零件運動的每一細節(jié)都應(yīng)在編程時確定。這時，除考慮零件輪廓、對刀點、換刀點及裝夾方便外，在采用圓柱銑刀的圓周刀齒進行周銑法銑削輪廓表面時，由于主軸系統(tǒng)和刀具的剛度變化，當沿法向切入工件時，會在切入處產(chǎn)生刀痕，所以應(yīng)避免，而應(yīng)像圖4-17所示，由零件輪廓曲線的延長線上切入零件的輪廓，以避免在加工表面產(chǎn)生痕跡。在切出時，也是如此，而且在刀具切入切出時，均應(yīng)考慮有一定的外延，以保證零件輪廓光滑過渡。2023/9/21長春理工大學機電工程學院452023/9/21462023/9/2146（1）數(shù)控銑削的加工工序

在銑削內(nèi)表面輪廓時，銑刀的切入點和切出點無法外延。此時銑刀可沿零件輪廓的法線方向切入、切出，并應(yīng)該盡量將切入、切出點選擇在零件輪廓的幾何元素交接處。圖4-18為加工零件凹槽輪廓的三種加工路線。圖a為行切法加工凹槽的加工工藝路線，圖b為環(huán)切法加工凹槽的加工工藝路線，圖c為先行切法后環(huán)切法加工凹槽的加工工藝路線。上述方案中，圖a方案最差，圖c方案最好。

在輪廓銑削加工中，應(yīng)該避免進給停頓。因為進給停頓時切削力減小，因此改變切削系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，使得刀具在進給停頓處的零件輪廓上留下痕跡，破壞零件軌跡曲線的平滑。2023/9/21長春理工大學機電工程學院462023/9/21472023/9/2147（1）數(shù)控銑削的加工工序

銑削加工曲面時，常使用球頭銑刀采用“行切法”進行加工。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，而行間距離是按照零件的加工精度要求確定的。銑削加工邊界敞開的曲面時，可以采用兩種加工工藝路線，如圖4-19所示。圖a為沿參數(shù)曲面的Y向采用行切；圖b為沿參數(shù)曲面的X向采用行切和環(huán)切。采用圖b加工方案的優(yōu)點在于：因為每次沿直線走刀，刀位點計算簡單，程序短小，而且加工過程符合直紋曲面的形成規(guī)律；采用圖a的加工方案的優(yōu)點在于：便于加工后的檢驗，零件曲面的準確度高，但程序較長。

確定數(shù)控銑削工藝走刀路線的總體原則是：在保證零件加工精度和表面粗糙度的前提下，盡量縮短加工路線，以提高生產(chǎn)效率。2023/9/21長春理工大學機電工程學院472023/9/21482023/9/2148（2）加工中心的加工工序

在遵循以上數(shù)控銑削工序設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，還應(yīng)注意以下幾點：1）加工尺寸精度要求較高時，考慮零件尺寸、精度、剛性和變形等因素，應(yīng)采取同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工次序完成的方法；加工的位置精度要求較高時，可采取全部加工表面按先粗加工，然后半精加工、精加工分開進行的方法。2）按所用刀具劃分工步時，當加工中心工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時間短，在不影響精度的前提下，為了減少換刀次數(shù)，減少空行程，減少不必要的定位誤差，可以采取刀具集中工序，即用同一把刀將零件上相同的部位都加工完，再換第二把刀繼續(xù)加工；對于同軸度要求很高的孔系，應(yīng)該在一次定位后，通過順序連續(xù)換刀，加工完成該同軸孔系的全部孔后，再加工其它坐標位置孔，即用刀具分散工序，以避免重復(fù)定位誤差，提高孔系同軸度。

在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)具體情況，綜合運用以上原則，從而制定出較完善、較合理的切削加工工藝。2023/9/21長春理工大學機電工程學院482023/9/21492023/9/2149五、起始平面、返回平面、進刀平面、退刀平面及安全平面的確定1．起始平面。是程序開始時刀具的初始位置所在的Z平面，如前所述，一般定義在被加工零件的最高點之上

50～100mm左右的某一位置上，一般高于安全平面。其對應(yīng)的高度稱為起始高度。在此平面上刀具以G00速度行進。2．返回平面。是指程序結(jié)束時，刀具尖點(不是刀具中心)所在的Z平面，它也定義在高出被加工表面最高點50～100mm左右的某個位置上，一般與起始平面重合。因此，刀具處于返回平面上時是非常安全的。其對應(yīng)的高度稱為返回高度。刀具在此平面上也以G00速度行進。3．進刀平面。刀具以高速(G00)下刀至要切到材料時變成以進刀速度下刀，以免撞刀，此速度轉(zhuǎn)折點的位置即為進刀平面，其高度為進刀高度，也有稱為接近高度的，其轉(zhuǎn)折速度稱為進刀速度或接近速度。此高度一般在加工面和安全平面之間，離加工面5～10mm(指刀尖點到加工面間的距離)，加工面為毛坯面時取大值，加工面為已加工面時取小值。4．退刀平面。零件(或零件區(qū)域)加工結(jié)束后，刀具以切削進給速度離開工件表面一段距離(5～10㎜）后轉(zhuǎn)為以高速返回安全平面，此轉(zhuǎn)折位置即為退刀平面，其高度為退刀高度。5．安全平面。是指當一個曲面切削完畢后，刀具沿刀軸方向返回運動一段距離后，刀尖所在的Z平面。它一般被定義在高出被加工零件最高點10～50mm左右的某個位置上，刀具處于安全平面時是安全的，在此平面上也以G00速度行進。這樣設(shè)定安全平面既能防止刀具碰傷工件，又能使非切削加工時間控制在一定的范圍內(nèi)。其對應(yīng)的高度稱為安全高度。刀具在一個位置加工完成后，退回至安全高度，然后沿安全高度移動到下一個位置再下刀進行另一個表面的加工。2023/9/21長春理工大學機電工程學院492023/9/21502023/9/2150六、切削方向、切削方式的確定

切削方向是指在切削加工時，刀具的運動方向；切削(走刀)方式是指生成刀具運動軌跡時，刀具運動軌跡的分布方式。這兩個概念在數(shù)控銑削工藝分析時是非常重要的，選擇是否合理會直接影響零件的加工精度和生產(chǎn)成本。

其選擇原則為：根據(jù)被加工零件表面的幾何形狀，在保證加工精度的前提下，使切削加工時間盡可能短。1．二維線框輪廓加工的的切削方向選擇

在制定零件輪廓的粗加工工藝時，考慮到零件表面的加工余量大，應(yīng)采用逆銑方法，以便減少機床的振動；而在制定零件輪廓的精加工工藝時，考慮到精加工的目的是保證零件的加工精度和表面粗糙度，應(yīng)采用順銑方法。同時應(yīng)注意防止刀具直接切入工件徑向，留下駐刀痕跡，影響被加工表面的粗糙度，應(yīng)沿零件輪廓的切線方向切入切出。2．三維曲面區(qū)域加工中的切削方向、走刀方式的選擇

在三維曲面區(qū)域加工的刀具運動軌跡生成技術(shù)中，可采用如下三種走刀方式：(1)往復(fù)型走刀方式、

(2)單方向走刀方式、

(3)環(huán)切走刀方式3．拐角過渡方式2023/9/21長春理工大學機電工程學院502023/9/21512023/9/2151(1)往復(fù)型走刀方式

刀具運動軌跡呈“己”字型分布。該走刀方式的持點是：在切削加工過程中順銑、逆銑交替進行，表面質(zhì)量較差但加工效率高，見圖4-20。2023/9/21長春理工大學機電工程學院512023/9/21522023/9/2152(2)單方向走刀方式

在切削加工過程中能保證順銑或逆銑的一致性，編程員可根據(jù)實際加工要求選擇順銑或逆銑一種走刀方式。由于該走刀方式在完成一條切削軌跡后，附加了一條非切削運動軌跡，因此，延長了機床的加工時間，見圖4-21。此兩種方式又稱行切走刀方式。2023/9/21長春理工大學機電工程學院522023/9/21532023/9/2153(3)環(huán)切走刀方式

該刀具運動軌跡是一組被加工曲面的等參數(shù)封閉曲線，它主要用于封閉環(huán)狀曲面的刀具運動軌跡的生成，見圖4-22。具體環(huán)切軌跡又分為等距環(huán)切、依外形環(huán)切、螺旋環(huán)切等，可以從外向內(nèi)外切，也可以從內(nèi)向外環(huán)切。2023/9/21長春理工大學機電工程學院532023/9/21542023/9/21543．拐角過渡方式

拐角過渡就是在切削過程中遇到拐角時的處理方式，一般為尖角和圓弧兩種過渡方式，如圖4-23所示。

尖角：刀具從輪廓的一邊到另一邊的過程中以直線的方式過渡。

圓?。旱毒邚妮喞囊贿叺搅怼叺倪^程中以圓弧的方式過渡。2023/9/21長春理工大學機電工程學院542023/9/21552023/9/2155第二節(jié)編程的基本方法一、FANUC0i-MB系統(tǒng)簡述

許多數(shù)控銑床和加工中心所配置的都是FANUC0i-MB數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特點是：軸控制功能強，其基本可控制軸數(shù)為X、Y、Z三軸，擴展后同時可控制軸數(shù)為四軸；可靠性高，編程容易，適用于高精度、高效率加工；操作、維護方便。FANUC0i-MB系統(tǒng)編程技術(shù)參數(shù)如下：（1）文字碼、（2）取值范圍

（3）控制軸數(shù)、（4）增量系統(tǒng)參數(shù)、（5）準備功能代碼、（6）輔助功能代碼二、基本編程指令的應(yīng)用三、固定循環(huán)功能四、加工中心換刀程序五、用戶宏功能六、編程時應(yīng)注意的問題2023/9/21長春理工大學機電工程學院552023/9/21562023/9/2156（1）文字碼2023/9/21長春理工大學機電工程學院56功

能文字碼含

義程序號O：ISO/:EIA表示程序代號程序段號N表示程序段代號準備機能G確定移動方式等準備功能坐標字XYZABC坐標軸移動指令R圓弧半徑IJK圓弧圓心坐標進給功能F表示進給速度主軸轉(zhuǎn)速功能S表示主軸轉(zhuǎn)速刀具功能T表示刀具號輔助功能M機床開-關(guān)控制等輔助功能偏移號H表示偏移代號暫停功能PX表示暫停時間子程序號及子程序調(diào)用次數(shù)P子程序號的標定及子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)設(shè)定參數(shù)PQR固定循環(huán)參數(shù)宏程序AB變量代號表4-3文字碼及其含義2023/9/21572023/9/2157（2）取值范圍2023/9/21長春理工大學機電工程學院57功

能地

址數(shù)據(jù)（米制）程序號O：ISO/:EIA1～9999程序段號N1～99999準備機能G0～99坐標字XYZIJK±99999.999mm每分鐘進給F1～240000mm/min主軸轉(zhuǎn)速功能S0～20000r/min刀具功能T0～99輔助功能M0～99暫停功能PX1～99999.999s子程序號及子程序調(diào)用次數(shù)P1～99991～9999偏移號H0～400第二輔助功能B0～99999刀具補償量±999.999mm間隙補償量±0.255mm表4-4取值范圍2023/9/21582023/9/2158（3）控制軸數(shù)

基本可控制軸數(shù)：3軸擴展后可控制軸數(shù)：4軸基本同時控制軸數(shù)：2軸擴展后同時控制軸數(shù)：4軸2023/9/21長春理工大學機電工程學院582023/9/21592023/9/2159（4）增量系統(tǒng)參數(shù)2023/9/2159增量制最小輸入增量制最小指令值最大行程0.001mm0.001mm99999.999mm0.0001in0.0001in9999.999in0.001°0.001°99999.999°表4-5增量系統(tǒng)參數(shù)2023/9/21602023/9/2160（5）準備功能代碼2023/9/2160G代碼組別功能G0001快速點定位G01直線插補（進給速度）G02圓弧/螺旋線插補（順圓）G03圓弧/螺旋線插補（逆圓）G0400暫停G1702選擇XY平面G18選擇ZX平面G19選擇YZ平面G2006用英制尺寸輸入G21用公制尺寸輸入G2800返回參考點G30返回第二參考點G31跳步功能G4007刀具半徑補償撤銷G41刀具半徑左偏補償G42刀具半徑右偏補償G4308刀具長度正補償G44刀具長度負補償G49刀具長度補償撤銷G5011比例功能撤銷G51比例功能2023/9/21612023/9/21612023/9/2161G代碼組別功能G5300選擇機床坐標系G5414選擇第一工件坐標系G55選擇第二工件坐標系G56選擇第三工件坐標系G57選擇第四工件坐標系G58選擇第五工件坐標系G59選擇第六工件坐標系G6512宏程序及宏程序調(diào)用指令G66宏程序模式調(diào)用指令G67宏程序模式調(diào)用取消G6816坐標旋轉(zhuǎn)指令G69坐標旋轉(zhuǎn)取消G7309深孔鉆削循環(huán)G74攻螺紋循環(huán)G80撤銷固定循環(huán)G81定點鉆孔循環(huán)G85鏜孔循環(huán)G86鏜孔循環(huán)G9003絕對方式編程G91增量方式編程G9200設(shè)定工件坐標系G9804在固定循環(huán)中，Z軸返回到起始點在固定循環(huán)中，Z軸返回R平面G992023/9/21622023/9/2162（6）輔助功能代碼2023/9/2162M代碼功能指令執(zhí)行類別M00程序停后指令代碼M01選擇停M02程序結(jié)束M30程序結(jié)束返回M03主軸正轉(zhuǎn)前指令代碼M04主軸反轉(zhuǎn)M05主軸停后指令代碼M08切削液開前指令代碼M09切削液關(guān)后指令代碼M13主軸正轉(zhuǎn)、切削液開前指令代碼M14主軸反轉(zhuǎn)、切削液關(guān)M17主軸停、切削液開后指令代碼M98調(diào)用子程序后指令代碼M99子程序結(jié)束后指令代碼注：前指令代碼是指該代碼在本程序段中被首先執(zhí)行，后指令代碼則相反。2023/9/21632023/9/2163二、基本編程指令的應(yīng)用FANUC0i-MB系統(tǒng)的編程指令是比較豐富的，這里主要介紹在加工中使用較多的一些基本指令。1.坐標系設(shè)定指令

坐標系的設(shè)定是編程計算的第一步，應(yīng)根據(jù)不同的加工要求和編程的方便性進行恰當?shù)倪x擇。（1）G92——設(shè)定加工坐標系

該指令將加工坐標系原點設(shè)定在相對于起刀點的某一空間點上。這一指令通常出現(xiàn)在程序的第一段，設(shè)定加工坐標系，也可用于在程序中重新設(shè)定加工坐標系。

指令格式：G92X～Y～Z～；G92指令執(zhí)行后，所有坐標字指定的坐標都是該加工坐標系中的位置。

例如，加工開始前，將刀具置于一個合適的開始點，執(zhí)行程序的第一段為：G92X20.Y10.Z10.；則建立了如圖4-18所示的加工坐標系。2023/9/21632023/9/21642023/9/2164（2）G53——選擇機床坐標

該指令使刀具快速定位到機床坐標系中的指定位置上。在XZ5032數(shù)控銑床上，機床坐標原點的位置時確定的，如第一章中的圖1-18所示。G53指令指定坐標字的坐標值為機床坐標系中的位置。

指令格式：G53G90X～Y～Z～；式中X、Y、Z——機床坐標系中的坐標值，其后尺寸字均為負值。

例：加工程序中出現(xiàn)下述程序段G53G90X-100.0Y-100.0Z-20.0；

則執(zhí)行后刀具在機床坐標系中的位置如圖4-19所示。2023/9/21642023/9/21652023/9/2165（3）G54、G55、G56、G57、G58、G59——選擇工件加工坐標系

這些指令可以分別用來選擇相應(yīng)的工件加工坐標系。

指令格式：G54（或G55～G59）

G90G00/G01X～Y～Z～（F）～；

該指令執(zhí)行后，所有坐標字指定的尺寸坐標都是選定的工件加工坐標系中的位置，這六個加工坐標系是通過CRT/MDI方式設(shè)定的。

若在工作臺上同時加工多個相同零件時，可以設(shè)定不同的程序零點，如下圖所示，可建立G54～G59六個加工坐標系。其坐標原點（程序零點）可設(shè)在便于編程的某一個固定點上，這樣建立的加工坐標系，在系統(tǒng)斷電后并不破壞，再次開機后仍有效，并與刀具的當前位置無關(guān)，只需按選擇的坐標系編程。2023/9/21652023/9/21662023/9/2166（3）G54、G55、G56、G57、G58、G59——選擇工件加工坐標系例：在圖4-20中，我們用CRT/MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定了兩個工件加工坐標系。用G54、G55

設(shè)置加工坐標系：G54G90X-50.0Y-50.0Z-10.0；G55G90X-100.0Y-100.0Z-20.0；

這時，建立了原點在O′的G54加工坐標系和原點在O″的G55加工坐標系。如果執(zhí)行下列程序段：N0010G53G90X0.0Y0.0Z0.0；N0020G54G01X50.0Y0.0Z0.0F100；N0030G55G01X100.0Y0.0Z0.0F100；

則刀尖點的運動軌跡如圖4-20中OAB所示。2023/9/21662023/9/21672023/9/2167（3）G54、G55、G56、G57、G58、G59——選擇工件加工坐標系G92指令與G54～G59指令都是用于設(shè)定工件加工坐標系的，但它們在使用中是有區(qū)別的：G92指令是通過程序來設(shè)定工件加工坐標系的，G92指令所設(shè)定的加工坐標系原點與當前刀具所在的位置有關(guān)，這一加工坐標系的原點在機床坐標系中的位置隨當前刀具的位置的不同而該變的。G54～G59指令是通過CRT/MDI在設(shè)置參數(shù)方式下設(shè)定工件加工坐標系的，一經(jīng)設(shè)定，加工坐標系原點在機床坐標系中的位置是不變的，G54～G59指令的所設(shè)定的工件坐標系原點與刀具的所在位置無關(guān)，除非再通過CRT/MDI方式更改。G92指令程序段只是設(shè)定加工坐標系，而不產(chǎn)生任何動作；G54～G59指令程序段則可以和G00、G01指令組合在選定的加工坐標系中進行位移。2023/9/21672023/9/21682023/9/2168（3）G54、G55、G56、G57、G58、G59——選擇工件加工坐標系

另外，在G54方式時，通過G92指令編程后，也可建立一個新的工件加工坐標系。如圖4-21所示，在G54方式時，當?shù)毒叨ㄎ挥赬OY坐標平面中的（200，160）點時，執(zhí)行程序段：G92X100.Y100.；

就有向量A偏移產(chǎn)生了一個新的工件坐標系X′OY′坐標平面。2023/9/21682023/9/21692023/9/21692.G00——快速運動指令G00是運動速度、運動軌跡均由系統(tǒng)已定的快速點定位運動。

指令格式：G00X～

Y～

Z～；

當采用絕對方式編程時，式中X、Y、Z輸入加工坐標系中定位點的坐標值；當采用增量方式編程時，式中X、Y、Z輸入當前點到定位點的增量距離。G00的運動速度可以由系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整，本系統(tǒng)最大速度為15m/min，它的運動軌跡在一個坐標平面內(nèi)是先按比例沿45°的斜線移動，再移動剩下的一個坐標方向上的直線距離。如果是要求移動一個空間距離，則先同時移動三個坐標，即空間位置的移動一般是先走一條空間的直線，再走一條平面斜線，最后沿剩下的一個坐標方向移動達到終點。3.G01——直線插補指令G01指令是按指定進給速度的直線運動。

指令格式：G01X～

Y～

Z～

F～；

當采用絕對方式編程時，式中X、Y、Z為加工坐標系中直線的終點坐標值；當采用增量方式編程時，式中X、Y、Z為當前點到直線終點的增量距離。F為進給速度，單位為mm/min。2023/9/21692023/9/21702023/9/21704.G02、G03——圓弧插補指令G02、G03是按指定進給速度的圓弧運動。指令格式：XY平面內(nèi)

ZX平面內(nèi)

ZY平面內(nèi)

當采用絕對方式編程時，式中X、Y、Z為加工坐標系中圓弧的終點坐標值；當采用增量方式編程時，式中X、Y、Z為圓弧起點到圓弧終點的增量距離。F為進給速度，單位為mm/min。

I、J、K為圓弧的圓心坐標，它們是圓弧起點到圓心點的增量距離，與G90和G91無關(guān)，如圖4-28所示。R為圓弧半徑。當圓弧所夾的圓心角α≤180°時，R值為正；當圓弧所夾圓心角α〉180°時，R值為負。

當采用圓弧插補指令編程時，要注意的是：1）假如漏編R，將被視為直線移動；2）程序中給出的F值與實際速度的誤差為±2%，這一速度是指沿運動軌跡切向方向的速度。2023/9/21702023/9/21712023/9/21715.G04——暫停指令

G04指令編入程序后，在G04指令后的一個程序段將按指定時間被延時執(zhí)行。

指令格式：G04X～

/P～；式中X、P——均為暫停時間，范圍為0.001～9999.999s。其中字母X后可用小數(shù)點編程；而字母P則不允許用小數(shù)點編程，其后數(shù)字1000表示1s。

例如，暫停時間為2.5s的程序為：G04X2.5；或G04P2500；2023/9/21712023/9/21722023/9/21726.G40、G41、G42——刀具半徑補償功能

使用G40、G41和G42刀具半徑補償指令，并將刀具半徑的數(shù)值用CRT/MDI的方式設(shè)定后，數(shù)控系統(tǒng)將按這一數(shù)值自動地計算出刀具中心軌跡，并按刀具中心軌跡運動。G41——刀具半徑左偏補償指令；G42——刀具半徑右偏補償指令；G40——刀具半徑補償撤消指令。

指令格式：G17G41/G42G01X～

Y～

H～；…G40G01X～

Y～；式中H——偏移代號。取值范圍H00～H99。其中H00的偏移量始終為0，H01～H99根據(jù)需要使用。其中存放刀具半徑值。

使用刀具半徑補償指令需注意的是：1）存放刀具半徑值的地址由H偏置代號指定，用CRT/MDI方式手動輸入。2）從無刀具補償狀態(tài)進入刀具補償狀態(tài)方式時，移動指令只能是G01或G00，不能使用G02和G03。3）在撤消刀具半徑補償時，移動指令也只能是G01或G00，而不能使用G02和G03。4）若H代碼中存放的偏移量為負值，那么G41與G42指令可以相互取代。2023/9/21722023/9/21732023/9/2173下面據(jù)一例子來說明刀具半徑補償指令在XK5032上的應(yīng)用。加工零件如圖4-29所示。

選擇零件編程原點在O點，刀具直徑為Φ12mm，銑削深度為5mm，主軸轉(zhuǎn)速為600r/min，進給速度為60mm/min，刀具偏移代號為H03，程序名為O0600，起刀點在（0，0，10）。程序如下：O0600；N10G92X0Y0Z10.；N20S600M03；N30G90G00X-55.Y-60.；N40G00Z-5.M08；N50G41G01X0Y0H03F60；N60G91G01X40.Y40.；N70G03X20.Y0I10.J0；N80G01X10.；N90G02X10.Y-10.I0J-10.；N100G01Y-30.；N110X-90.；N120G90G40G01X-55.Y-60.M09；N130G00Z10M05；N140G00X0Y0；N150M30；參數(shù)設(shè)置：H03=6。2023/9/21732023/9/21742023/9/21747.G43、G44、G49——刀具長度補償指令

G43、G44和G49指令能夠進行Z軸的刀具長度補償（刀具長度偏置）。偏置號的選擇用H代碼指定，這個偏置號與刀具半徑補償號一樣。G43是正方向偏置指令，G44是負方向偏置指令，取消偏置用G49。

指令格式：G43/G44G01Z～

H～；…G49G01Z～；

無論是采用絕對方式編程還是增量方式編程，對于存放在H中的數(shù)值，在G43時是加到Z軸坐標值中，在G44時是從原Z軸坐標值中減去，從而形成新的Z軸坐標值。例如，當運行下列程序時，刀具的運動情況如圖4-30所示。N10G92X0Y0Z30.；N20G90G01Z15.F100；N25G01X30.；N30G43G01Z15.H01；N35G01X60.；N40G43G01Z15.H02；N50G49G01Z30.；N60M30；設(shè)置參數(shù)，H01=-5，H02=5。2023/9/21742023/9/21752023/9/21758.子程序調(diào)用

編程時，為了簡化程序的編制，當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)用子程序的程序叫作主程序。在本系統(tǒng)中，一個子程序可以調(diào)用另一個子程序，嵌套深度為