《數(shù)控銑床加工中心加工工藝與編程（第二版）》 課件模塊二　零件輪廓的銑削加工

模塊二零件輪廓的銑削加工任務一平面槽銑削加工任務二外輪廓銑削加工子程序的編程與外輪廓銑削加工任務三70組合件加工任務四任務一平面槽銑削加工71知識點◎數(shù)控加工內(nèi)容、特點、對象及數(shù)控編程規(guī)則?！驍?shù)控編程常用指令的含義?！驍?shù)控加工程序開始與程序結束的基本格式?！驍?shù)控編程方法。技能點◎數(shù)控刀具的安裝?！蚝唵瘟慵臄?shù)控銑床加工?！驍?shù)控機床的自動運行操作。72一、任務描述試在數(shù)控銑床上加工如圖所示平面槽（毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為80mm×92mm×30mm）。73平面槽銑削加工任務圖二、任務分析由于平面槽的輪廓軌跡即為刀具刀位點的運行軌跡。因此，在完成該任務的編程過程中，不采用刀具半徑補償功能，只用掌握數(shù)控編程規(guī)則、常用指令的指令格式等理論知識。此外，由于數(shù)控加工內(nèi)容不同，導致數(shù)控加工程序各不相同，但不同數(shù)控加工程序的程序開始與程序結束是基本相同的。因此，掌握程序開始與程序結束的基本格式，會給以后的編程帶來方便。在完成該任務的過程中，需掌握數(shù)控加工工藝知識和刀具安裝、機床自動運行等操作技能。74三、知識鏈接1．數(shù)控加工（1）數(shù)控加工的概念數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上自動加工零件的一種工藝手段。數(shù)控加工的實質(zhì)：數(shù)控機床按照事先編制好的加工程序并通過數(shù)字控制加工過程自動地對工件進行加工。75（2）數(shù)控加工的內(nèi)容一般來說，數(shù)控加工流程如圖所示，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容。76數(shù)控加工流程1）分析零件圖樣，確定加工方案。對所要加工零件的技術要求進行分析，選擇合適的加工方案，再根據(jù)加工方案選擇合適的數(shù)控機床。2）裝夾工件。根據(jù)工件的加工要求，選擇合理的定位基準，并根據(jù)工件批量、精度及加工成本選擇合適的夾具，完成工件的裝夾與找正。3）選擇并安裝刀具。根據(jù)工件的加工工藝性與結構工藝性，選擇合適的刀具材料與刀具種類，完成刀具的安裝與對刀，并將對刀所得參數(shù)正確設定在數(shù)控系統(tǒng)中。774）編制數(shù)控加工程序。根據(jù)工件的加工要求，對工件進行編程，并經(jīng)初步校驗后將程序通過控制介質(zhì)或手動方式輸入機床數(shù)控系統(tǒng)。5）試運行、試切削并校驗數(shù)控加工程序。對所輸入的程序進行試運行，并進行首件工件的試切削。試切削一方面用來對加工程序進行最后的校驗，另一方面用來校驗工件的加工精度。6）數(shù)控加工。當試切的首件工件經(jīng)檢驗合格并確認程序正確無誤后，便可進入數(shù)控加工階段。7）驗收工件。工件入庫前先進行檢驗，并通過質(zhì)量分析找出誤差產(chǎn)生的原因，得出糾正誤差的方法。78（3）數(shù)控加工的特點數(shù)控加工與普通機床加工相比，具有加工精度高、產(chǎn)品質(zhì)量一致性好、生產(chǎn)率高、加工范圍廣和有利于實現(xiàn)計算機輔助制造的優(yōu)點；缺點是初始投資大，加工成本高，首件加工編程、調(diào)試程序和試加工時間長。79（4）數(shù)控加工零件的選擇要求1）適合類。根據(jù)數(shù)控加工的特點并綜合考慮數(shù)控加工的經(jīng)濟效益，數(shù)控機床通常比較適宜加工具有以下特點的零件。①多品種、小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制的零件。②輪廓形狀復雜，對加工精度要求較高的零件。③用普通機床加工時需要有昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件。④需要多次改型的零件。⑤價格昂貴，加工中不允許報廢的關鍵零件。⑥需要短生產(chǎn)周期的急需零件。802）不適合類。采用數(shù)控機床加工以下幾類零件，其生產(chǎn)率和經(jīng)濟性無明顯改善，甚至可能得不償失，因此它們不適宜在數(shù)控機床上進行加工。①裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件。②加工余量極不穩(wěn)定的零件，主要針對無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標位置的數(shù)控機床。③必須用特定的工藝裝備協(xié)助加工的零件。81（5）數(shù)控加工對象1）數(shù)控銑床加工對象。根據(jù)數(shù)控銑床的特點，適合數(shù)控銑床加工的主要對象有以下幾類。82變斜角類零件平面類零件曲面類零件2）加工中心加工對象①既有平面又有孔系的零件。既有平面又有孔系的零件主要是指箱體類零件和盤、套、板類零件，如圖所示。83既有平面又有孔系的零件a）箱體類零件b）盤、套類零件②結構形狀復雜、普通機床難加工的零件。結構形狀復雜的零件是指主要表面由復雜曲線、曲面組成的零件。加工這類零件時，通常需采用加工中心進行多軸聯(lián)動加工。常見的典型零件有凸輪類零件、整體葉輪類零件和模具類零件等，如圖所示。84結構形狀復雜零件a）凸輪類零件b）整體葉輪類零件c）模具類零件③外形不規(guī)則的異形零件。異形零件是指支架、撥叉類外形不規(guī)則的零件，如圖所示。異形零件大多采用點、線、面多工位混合加工。對于這類零件，由于外形不規(guī)則，在普通機床上只能按照工序分散的原則加工，使用的工裝較多，加工周期較長；而利用加工中心點、線、面多工位混合加工，可以完成大部分甚至全部工序內(nèi)容。④其他類零件。加工中心除常用于加工以上特征的零件外，還較適宜加工周期性投產(chǎn)、加工精度要求較高的中小批量零件和新產(chǎn)品試制中的零件等。85異形零件2．數(shù)控編程規(guī)則（1）小數(shù)點編程數(shù)控編程時，數(shù)字單位（以公制為例）分為兩種，一種以毫米（mm）為單位，另一種以脈沖當量即機床的最小輸入單位為單位?，F(xiàn)在大多數(shù)機床的脈沖當量為0.001mm。（2）公、英制編程指令G21、G20坐標功能字是使用公制還是英制，多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)用準備功能字來選擇，如FANUC系統(tǒng)采用G21、G20指令來進行公、英制的切換，而SIEMENS系統(tǒng)和A-B系統(tǒng)則采用G71、G70指令來進行公、英制的切換。其中，G21指令或G71指令表示公制，而G20指令或G70指令表示英制。86（3）平面選擇指令G17、G18、G19當機床坐標系及工件坐標系確定后，對應地就確定了三個坐標平面，即XY平面、ZX平面和YZ平面，如圖所示。87平面選擇指令（4）絕對坐標與增量坐標指令G90、G911）絕對坐標指令。ISO代碼中，絕對坐標指令用G90來表示。程序中坐標功能字后面的坐標以原點作為基準，表示刀具終點的絕對坐標。2）增量坐標指令。ISO代碼中，增量坐標（也稱為相對坐標）指令用G91來表示。程序中坐標功能字后面的坐標以刀具起點作為基準，表示刀具終點相對于刀具起點坐標的增量。883．常用編程指令含義（1）快速點定位指令G00該指令控制刀具以點定位控制方式從刀具所在點快速定位到指定點。（2）直線插補指令G01G01指令是直線插補指令，它控制刀具在兩坐標或三坐標軸間以聯(lián)動插補的方式按指定的進給速度做任意斜率的直線運動。89（3）圓弧插補指令G02、G03圓弧插補指令的指令格式如下：G02表示順時針圓弧插補，G03表示逆時針圓弧插補。（4）暫停指令G04G04暫停指令可使刀具做短時間無進給加工或機床空運轉(zhuǎn)，從而減小加工表面的表面粗糙度值。因此，G04指令一般用于鏜平面、锪孔等的光整加工。90（5）返回參考點指令G27、G28、G29對于機床返回參考點動作，除可采用手動返回參考點操作外，還可以通過編程指令來自動實現(xiàn)。常見的與返回參考點相關的編程指令主要有G27、G28、G29，這三種指令均為非模態(tài)指令。1）返回參考點校驗指令G27。返回參考點校驗指令G27用于檢查刀具是否正確返回到程序中指定的參考點位置。執(zhí)行該指令時，如果刀具通過快速點定位指令G00正確定位到參考點上，則對應軸的返回參考點指示燈亮，否則機床系統(tǒng)將報警。912）自動返回參考點指令G28。執(zhí)行這條指令時，可以使刀具以點位方式經(jīng)中間點返回到參考點，中間點的位置由該指令后的X

Y

Z

決定。3）自動從參考點返回指令G29。執(zhí)行這條指令時，可以使刀具從參考點出發(fā)，經(jīng)過一個中間點到達這個指令后面X

Y

Z

坐標所指定的位置。G29指令所指定的中間點坐標與G28指令所指定的中間點坐標為同一坐標，因此，這條指令只能出現(xiàn)在G28指令的后面。92（6）工件坐標系零點偏移及取消指令G54～G59、G53通過對刀設定的工件坐標系，在編程時可通過工件坐標系零點偏移指令G54～G59在程序中得到體現(xiàn)。工件坐標系零點偏移指令可通過G53指令來取消。工件坐標系零點偏移指令取消后，程序中使用的坐標系為機床坐標系。通過對刀操作及對機床操作面板的操作，輸入不同的零點偏移數(shù)值，可以設定G54～G59共六個不同的工件坐標系。在編程及加工過程中，可以通過G54～G59指令對不同的工件坐標系進行選擇，如圖所示。9394工件坐標系零點偏移指令（7）M指令不同的機床生產(chǎn)廠家對部分M指令定義了不同的功能；但對于多數(shù)常用的M指令，在所有機床上都具有通用性，這些常用M指令見下表。95常用M指令1）M00指令。執(zhí)行M00指令后，機床所有動作均被切斷，以便進行手動操作，如精度的檢測等；重新按循環(huán)啟動按鈕后，再繼續(xù)執(zhí)行M00指令后面的程序。該指令常用于粗加工與精加工之間精度檢測時的暫停。2）M01指令。M01指令的執(zhí)行過程和M00相似，不同的是只有按下機床操作面板上的“選擇停止”開關后，該指令才有效，否則機床繼續(xù)執(zhí)行后面的程序。該指令常用于檢查工件的某些關鍵尺寸。3）M02指令。M02為程序結束指令，執(zhí)行該指令后表示本加工程序內(nèi)所有內(nèi)容均已完成，但程序結束后機床CRT顯示器上的執(zhí)行光標不返回程序開始段。964）M30指令。在老式的數(shù)控機床上，M30表示紙帶結束。5）M03、M04、M05指令。M03指令用于主軸順時針方向旋轉(zhuǎn)（俗稱正轉(zhuǎn)），M04指令用于主軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)（俗稱反轉(zhuǎn)），主軸停轉(zhuǎn)用M05指令表示。6）M06指令。M06為刀具交換指令。通過該指令可實現(xiàn)主軸上的刀具與刀庫中的刀具交換的動作。7）M08、M09指令。切削液開用M08指令表示，切削液關用M09指令表示。8）M98、M99指令。在FANUC系統(tǒng)中，M98規(guī)定為子程序調(diào)用指令，調(diào)用子程序結束后返回主程序時用M99指令。974．數(shù)控加工程序的開始與結束針對不同的數(shù)控系統(tǒng)，其程序開始和程序結束是相對固定的，包括一些機床信息，如機床回零、工件零點設定、主軸啟動、切削液開啟等功能。因此，數(shù)控加工程序的開始和結束可編寫成相對固定的格式。985．數(shù)控銑床/加工中心用刀柄系統(tǒng)（1）刀柄切削刀具通過刀柄與數(shù)控銑床/加工中心主軸連接，其強度、剛度、耐磨性、制造精度以及夾緊力等對加工有直接影響。刀柄及其尾部供主軸內(nèi)拉緊機構用的拉釘已實現(xiàn)標準化，使用的標準有國際標準（ISO）和中國、美國、德國、日本等國的國家標準。根據(jù)刀柄柄部形式及所采用國家標準的不同，我國使用的刀柄常分成BT、JT（帶機械手夾持槽）、ST（不帶機械手夾持槽）和CAT等幾種系列，這幾種系列的刀柄除局部槽的形狀不同外，其余結構基本相同。99數(shù)控銑床/加工中心刀柄一般采用7∶24錐面與主軸錐孔配合定位。根據(jù)錐柄大端直徑的不同，刀柄又分成40、45、50（個別的還有30和35）等幾種不同的錐度號，如BT/JT/ST50和BT/JT/ST40分別代表大端直徑為69.85mm和44.45mm的7∶24錐柄。數(shù)控銑床/加工中心常用刀柄的類型及其夾持刀具見下表。100101數(shù)控銑床/加工中心常用刀柄的類型及其夾持刀具102數(shù)控銑床/加工中心常用刀柄的類型及其夾持刀具103數(shù)控銑床/加工中心常用刀柄的類型及其夾持刀具（2）拉釘拉釘如圖所示，其尺寸也已標準化，國際標準化組織和國標規(guī)定了A型和B型兩種形式的拉釘，其中，A型拉釘用于不帶鋼球的拉緊裝置，B型拉釘用于帶鋼球的拉緊裝置。刀柄及拉釘?shù)木唧w尺寸可查閱有關標準。104拉釘（3）彈簧夾頭及中間模塊彈簧夾頭有兩種，即ER彈簧夾頭和KM彈簧夾頭。其中，ER彈簧夾頭的夾緊力較小，適用于切削力較小的場合；KM彈簧夾頭的夾緊力較大，適用于強力銑削。105彈簧夾頭a）ER彈簧夾頭b）KM彈簧夾頭6．手工編程中的數(shù)值計算（1）基點、節(jié)點的概念1）基點。一個零件的輪廓往往是由許多不同的幾何元素組成的，如線段、圓弧、二次曲線以及其他公式曲線等。106零件輪廓中的基點2）節(jié)點。當采用不具備非圓曲線插補功能的數(shù)控機床加工非圓曲線輪廓的零件時，在加工程序的編制過程中，常常需要用線段或圓弧近似代替非圓曲線，稱為擬合處理。擬合線段的交點或切點就稱為節(jié)點。107零件輪廓中的節(jié)點（2）基點計算方法1）列方程求解法?；c計算的主要內(nèi)容為線段和圓弧的端點、交點、切點的計算。2）三角函數(shù)計算法。三角函數(shù)計算法簡稱三角計算法，在手工編程中，是進行數(shù)學處理時應重點掌握的方法之一。3）CAD繪圖分析法。采用CAD繪圖分析法可以避免大量復雜的人工計算，操作方便，基點分析精度高，出錯概率低。108任務二外輪廓銑削加工109知識點◎刀具半徑補償及其編程方法。◎外輪廓銑削刀具知識。技能點◎采用刀具半徑補償方式編寫數(shù)控加工程序。◎選擇刀具及相應的銑削用量?！蚍治龉ぜ砻娲植诙燃捌溆绊懸蛩亍！蛟O定刀具半徑補償參數(shù)。110一、任務描述試編寫如圖所示工件外輪廓的加工程序，毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為100mm×80mm×30mm，在數(shù)控銑床上進行加工（工時定額3h）。111外輪廓銑削任務圖二、任務分析在進行該任務的編程時，由于工件輪廓的軌跡與刀具刀位點的軌跡不一致，因此需采用刀具半徑補償方式進行編程。為了保證加工質(zhì)量，在加工過程中需選用合適的刀具（包括刀具類型、刀具材料）、銑削用量及切削液。112三、知識鏈接1．刀具補償功能（1）概念及分類在數(shù)控編程過程中，為了編程方便，通常將數(shù)控刀具假想成一個點。在編程時一般不考慮刀具的長度與半徑，而只考慮刀位點與編程軌跡重合。在實際加工過程中，由于刀具半徑與刀具長度各不相同，在加工中勢必造成很大的加工誤差。因此，實際加工時必須通過刀具補償指令，使數(shù)控機床根據(jù)實際使用的刀具尺寸自動調(diào)整各坐標軸的移動量，確保實際輪廓和編程軌跡完全一致。數(shù)控機床的這種根據(jù)實際刀具尺寸自動改變坐標軸位置，使實際輪廓和編程軌跡完全一致的功能，稱為刀具補償功能。數(shù)控銑床的刀具補償功能分為刀具半徑補償功能和刀具長度補償功能。113（2）刀位點刀位點是指加工和編制程序時用于表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準點。車刀與鏜刀的刀位點通常為刀具的刀尖；麻花鉆的刀位點通常為鉆尖；立銑刀、面銑刀和鉸刀的刀位點為刀具底面的中心；球頭銑刀的刀位點為球頭中心，如圖所示。114數(shù)控刀具的刀位點（3）刀具半徑補償1）刀具半徑補償功能。在編制數(shù)控銑床外輪廓銑削加工程序時，一般以工件的輪廓尺寸作為刀具運行軌跡進行編程，而實際的刀具運行軌跡與工件輪廓間有一偏移量（即刀具半徑），在編程中通過刀具半徑補償功能來調(diào)整坐標軸移動量，可使刀具運行軌跡與工件輪廓一致。因此，運用刀具半徑補償功能來編程可以達到簡化編程的目的。根據(jù)刀具半徑補償在工件拐角處過渡方式的不同，刀具半徑補償通常分為B型刀具半徑補償和C型刀具半徑補償兩種。115B型刀具半徑補償在工件輪廓的拐角處采用圓弧過渡，這樣在外拐角處刀具切削刃始終與工件尖角接觸，刀具的刀尖始終處于切削狀態(tài)。C型刀具半徑補償采用了較為復雜的刀偏計算，計算出拐角處的交點，使刀具在工件輪廓拐角處采用了直線過渡的方式，從而徹底解決了B型刀具半徑補償存在的不足。116刀具半徑補償?shù)墓战沁^渡方式a）B型刀具半徑補償b）C型刀具半徑補償2）刀具半徑補償指令格式。G41為刀具半徑左補償指令，G42為刀具半徑右補償指令。G41指令與G42指令的判別方法是：處在補償平面外另一坐標軸的正向，沿刀具的移動方向看，當?shù)毒咛幵谇邢鬏喞淖髠葧r，稱為刀具半徑左補償；當?shù)毒咛幵诠ぜ挠覀葧r，稱為刀具半徑右補償。D值用于指定刀具偏置存儲器號。在地址符D所對應的偏置存儲器中存入相應的偏置值，其值通常為刀具半徑值。1173）刀具半徑補償過程。刀具半徑補償?shù)倪^程分三步，即刀補建立、刀補執(zhí)行和刀補取消。118刀具半徑補償過程①刀補建立。刀補建立是指刀具從起點接近工件時，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置值的過程。該過程的實現(xiàn)必須有G00或G01功能才有效。②刀補執(zhí)行。在G41指令或G42指令程序段后，程序進入補償模式，此時刀具中心與編程軌跡始終相距一個偏置值，直到刀具半徑補償取消。③刀補取消。刀具離開工件，刀具中心運行軌跡過渡到與編程軌跡重合的過程稱為刀補取消，如上圖中的EO段。1194）刀具半徑補償注意事項。在刀具半徑補償過程中要注意以下幾個方面的問題。①刀具半徑補償模式的建立與取消程序段只能在G00或G01移動指令模式下才有效。②為保證刀補建立與刀補取消時刀具與工件的安全，通常采用G01運動方式來建立或取消刀補。③為了便于計算坐標，可采用切向切入方式或法向切入方式來建立或取消刀補。④刀具半徑補償建立與取消程序段的起始位置與終點位置最好與補償方向在同一側，以防止在刀具半徑補償建立與取消過程中刀具產(chǎn)生過切現(xiàn)象。⑤在刀具半徑補償模式下，一般不允許存在連續(xù)兩段以上的非補償平面內(nèi)移動指令，否則刀具也會出現(xiàn)過切等危險動作。1205）刀具半徑補償?shù)膽?。刀具半徑補償功能除了可直接按輪廓編程、簡化編程工作外，在實際加工中還有許多其他方面的應用。①用同一個程序?qū)α慵M行粗、精加工。②用同一個程序加工同一公稱尺寸的凹、凸型面。1216）刀具半徑補償編程實例。例

如圖所示，選用φ16mm鍵槽銑刀在80mm×80mm×20mm的毛坯上加工60mm×60mm×5mm的外輪廓，試編寫數(shù)控加工程序。122刀具半徑補償編程實例a）平面圖b）實體圖與刀具運行軌跡數(shù)控加工程序如下：1232．數(shù)控銑床外輪廓銑削用刀具（1）數(shù)控銑床用刀具材料常用的數(shù)控刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。其中，高速鋼、硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金在數(shù)控銑削刀具中應用最廣。（2）常用外輪廓銑削刀具常用外輪廓銑削刀具主要有面銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、模具銑刀等。1243.銑削用量的合理選擇銑削用量包括銑削速度、進給量、銑削深度及銑削寬度等。合理選擇銑削用量，對提高生產(chǎn)率、改善表面質(zhì)量和加工精度都有著重要的作用。（1）銑削速度vc銑削速度是指在銑削過程中，銑刀的線速度。vc（m/min）的計算公式為：式中D——銑刀的直徑，mm；

n——銑刀的轉(zhuǎn)速，r/min。銑削速度在銑床上是以主軸的轉(zhuǎn)速來調(diào)整的，但對銑刀使用壽命等因素的影響是以銑削速度來考慮的。125銑削速度vc可在下表推薦的范圍內(nèi)選擇，并根據(jù)實際情況進行試切后加以調(diào)整。126銑削速度vc值的選擇（2）進給量銑刀是多刃刀具，因此，進給量有以下幾種不同的表達方式。1）每齒進給量fz。銑刀每轉(zhuǎn)過一個刀齒時在進給運動方向上相對于工件的位移量稱為每齒進給量（mm/z），它是選擇銑削進給速度的依據(jù)。2）每轉(zhuǎn)進給量f。銑刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)與工件的相對位移（mm/r）。3）進給速度vf。銑刀相對于工件的移動速度，即單位時間內(nèi)的進給量（mm/min）。127（3）銑削深度ap與銑削寬度ae銑削深度不同于車削時的背吃刀量，不是待加工表面與已加工表面的垂直距離，而是指平行于銑刀軸線測得的銑削層尺寸。銑削深度ap的選擇見下表。銑削寬度是指垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸。128銑削深度ap的選擇

mm4．切削液的選用（1）切削液的作用切削液的主要作用是潤滑、冷卻、清洗和防銹。由于各種切削液的性能不同，其在加工中所起的作用也各不相同。（2）切削液的種類切削液主要分為水基切削液和油基切削液兩類。水基切削液主要成分是水、化學合成水和乳化液，冷卻能力強。油基切削液主要成分是各種礦物油、動物油、植物油或由它們組成的復合油，并可添加各種添加劑，因此其潤滑性能突出。129（3）切削液的選擇粗加工或半精加工時，切削熱量大，因此，切削液的作用應以冷卻散熱為主。精加工時，為了獲得良好的已加工表面質(zhì)量，切削液的作用應以潤滑為主。（4）切削液的使用方法使用切削液普遍采用澆注法。對于深孔加工、難加工材料的加工以及高速或強力切削加工，應采用高壓冷卻法。切削時切削液工作壓力為1～10MPa，流量為50～150L/min。130任務三子程序的編程與外輪廓銑削加工131知識點◎子程序的概念、格式和編程方法?！蜉喞謱忧邢鞯姆椒ā！蚓庸び嗔康拇_定方法。◎數(shù)控銑床/加工中心常用夾具。技能點◎運用子程序編寫數(shù)控銑床加工程序?！蚬ぜ跈C用虎鉗中的裝夾與找正?！虺叽缇鹊臋z驗與誤差分析。132一、任務描述試編寫如圖所示工件（毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為80mm×80mm×35mm）的加工程序，并在數(shù)控銑床上進行加工。133運用子程序銑削加工外輪廓任務圖二、任務分析由于工件外形由四個不同的輪廓組成，且每個輪廓相互獨立，所以完成該任務的數(shù)控編程時，采用子程序編程較為合適。在編寫子程序時，要特別注意刀具半徑補償在子程序中的編程方法。為了保證該工件的加工質(zhì)量，加工前需選用合適的夾具進行裝夾并進行仔細找正，加工時應選用合適的精加工余量，加工后應及時進行質(zhì)量分析，找出產(chǎn)生誤差的原因。134三、知識鏈接1．編程中的子程序（1）子程序的定義機床的加工程序可以分為主程序和子程序兩種。所謂主程序是一個完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主體部分，它和被加工零件或加工要求一一對應，不同的零件或不同的加工要求，都只有唯一的主程序。135在編制加工程序時，有時會遇到一組程序段在一個程序中多次出現(xiàn)，或者在幾個程序中都要使用的情況，這組程序段就可以作為固定程序，并單獨加以命名，稱為子程序。子程序通常不可以作為獨立的加工程序使用，它只能被調(diào)用實現(xiàn)加工中的局部動作。子程序執(zhí)行結束后，能自動返回到調(diào)用它的主程序中。136（2）子程序的格式在大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)中，子程序和主程序并無本質(zhì)的區(qū)別。子程序和主程序在程序號及程序內(nèi)容方面基本相同，但結束標記不同。主程序用M02指令或M30指令表示主程序結束；子程序則用M99指令表示子程序結束，并實現(xiàn)自動返回主程序功能。（3）子程序的調(diào)用在FANUC系統(tǒng)中，子程序的調(diào)用可通過輔助功能代碼M98指令進行，且在調(diào)用格式中將子程序的程序號地址符改為P。137（4）子程序的嵌套為了進一步簡化程序，可以讓子程序調(diào)用另一個子程序，這一功能稱為子程序的嵌套。當主程序調(diào)用子程序時，該子程序被認為是一級子程序。系統(tǒng)不同，其子程序的嵌套級數(shù)也不相同，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)可實現(xiàn)子程序四級嵌套，如圖所示。138子程序的嵌套（5）子程序調(diào)用的特殊用法1）子程序返回到主程序某一程序段。如果在子程序返回程序段中加上Pn，則子程序在返回主程序時將返回到主程序中順序號為“n”的那個程序段。2）自動返回到程序頭。如果在主程序中執(zhí)行M99指令，則程序?qū)⒎祷氐街鞒绦虻拈_頭并繼續(xù)執(zhí)行程序。3）強制改變子程序重復執(zhí)行的次數(shù)。用“M99L××；”指令可強制改變子程序重復執(zhí)行的次數(shù)，其中，“L××”表示子程序調(diào)用的次數(shù)。139（6）子程序的應用1）零件的分層切削。當零件在某個方向上的總切削深度比較大時，可通過調(diào)用子程序采用分層切削的方式來編寫該輪廓的加工程序。2）同平面內(nèi)多個相同輪廓的加工。在數(shù)控編程時，只編寫其中一個輪廓的加工程序，然后用主程序調(diào)用。3）程序的優(yōu)化。加工中心加工工件時往往包含許多獨立的工序，編程時，可把每一個獨立的工序編成一個子程序，主程序只有換刀和調(diào)用子程序的命令，從而達到優(yōu)化程序的目的。（7）使用子程序的注意事項1）注意主程序與子程序間模式代碼的變換。2）在半徑補償模式中的程序不能被分支。1402．精加工余量的確定（1）精加工余量的概念精加工余量是指精加工過程中所切去的金屬層厚度。通常情況下，精加工余量由精加工一次切削去除。加工余量有單邊余量和雙邊余量之分。輪廓和平面的加工余量指單邊余量，它等于實際切削的金屬層厚度。而對于一些內(nèi)圓和外圓等回轉(zhuǎn)體表面，加工余量有時指雙邊余量，即以直徑方向計算，實際切削的金屬層厚度為加工余量的一半。141（2）影響精加工余量的因素精加工余量的大小對零件的最終加工質(zhì)量有直接影響。選取的精加工余量不能過大，也不能過小。余量過大會增加切削力、切削熱的產(chǎn)生，進而影響加工精度和加工表面質(zhì)量；余量過小則不能消除上一道工序（或工步）留下的各種誤差、表面缺陷和本工序的裝夾誤差，容易造成廢品。因此，應根據(jù)影響余量大小的因素合理地確定精加工余量。影響精加工余量大小的因素主要有兩個，即上一道工序（或工步）的各種誤差、表面缺陷和本工序的裝夾誤差。142（3）精加工余量的確定方法1）經(jīng)驗估算法。此方法是憑工藝人員的實踐經(jīng)驗估算精加工余量。為避免因余量不足而產(chǎn)生廢品，所估余量一般偏大，僅用于單件、小批量生產(chǎn)。2）查表修正法。將工廠生產(chǎn)實踐和試驗研究積累的有關精加工余量的資料制成表格，并匯編成手冊，確定精加工余量時，可先從手冊中查得所需數(shù)據(jù)，然后結合工廠的實際情況進行適當修正。這種方法目前應用廣泛。3）分析計算法。采用此方法確定精加工余量時，需運用計算公式和一定的試驗資料，對影響精加工余量的各種因素進行綜合分析和計算來確定精加工余量。用這種方法確定精加工余量比較經(jīng)濟合理，但必須有比較全面、可靠的試驗資料。1433．數(shù)控銑床夾具（1）機床夾具的分類1）通用夾具。車床上的卡盤、頂尖和數(shù)控銑床上的機用虎鉗、分度頭等均屬于通用夾具。這類夾具已實現(xiàn)了標準化。其特點是通用性強、結構簡單，裝夾工件時無須調(diào)整或稍加調(diào)整即可，主要用于單件、小批量生產(chǎn)。2）專用夾具。專用夾具是專為某個零件的某道工序設計的。其特點是結構緊湊、操作迅速且方便。但這類夾具設計和制造的工作量大、周期長、投資大，只有在大批量生產(chǎn)中才能充分發(fā)揮其經(jīng)濟價值。1443）成組夾具。成組夾具是隨著成組加工技術的發(fā)展而產(chǎn)生的。它是根據(jù)成組加工工藝，把工件按形狀、尺寸和工藝的共性分組，針對每組相近工件而專門設計的。其特點是使用對象明確、結構緊湊、調(diào)整方便。4）組合夾具。組合夾具是由一套預先制造好的標準元件組裝而成的專用夾具。它具有專用夾具的優(yōu)點，用完后可拆卸存放，從而縮短了生產(chǎn)準備周期，減少了加工成本。因此，組合夾具既適用于單件及中、小批量生產(chǎn)，又適用于大批量生產(chǎn)。145（2）數(shù)控銑床/加工中心常用夾具介紹1）機用虎鉗和壓板。機用虎鉗具有較好的通用性和經(jīng)濟性，適用于尺寸較小的方形工件的裝夾。常用的機用虎鉗如圖所示，一般采用機械螺旋式、氣動式或液壓式夾緊方式。146機用虎鉗2）卡盤和分度頭。如圖所示，卡盤根據(jù)卡爪的數(shù)量分為二爪卡盤、三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤和六爪卡盤等類型。3）夾具的選擇。數(shù)控銑床/加工中心上夾具的選擇要根據(jù)零件精度等級、零件結構特點、產(chǎn)品批量及機床精度等情況綜合考慮。選擇順序：首先考慮通用夾具，其次考慮組合夾具，最后考慮專用夾具和成組夾具。147壓板與T形螺母a）壓板b）T形螺母任務四組合件加工148知識點◎數(shù)控加工工藝分析方法?！驍?shù)控銑床加工零件結構工藝性分析方法?！蚪M合件工藝分析及編程方法?！驇缀尉扰c配合精度分析。技能點◎卡盤(三爪自定心卡盤、分度頭)的裝夾與找正?！蜻x擇合適的加工路線編制數(shù)控銑床加工程序。149一、任務描述試在數(shù)控銑床上加工如圖所示組合件，已知工件毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸件1為80mm×80mm×20mm，件2為φ60mm×30mm（工時定額5h）。150組合件加工a）件1與件2零件圖b）件1與件2裝配示意圖151組合件加工a）件1與件2零件圖b）件1與件2裝配示意圖二、任務分析件1為方形工件，采用平口鉗裝夾。件2為圓柱形工件，采用三爪自定心卡盤進行裝夾，加工過程中要注意工件需在三爪自定心卡盤上找正。此外，由于該組合件涉及內(nèi)、外輪廓的加工，在加工過程中要注意選擇合適的加工路線，并進行合理的結構工藝性分析。152三、知識鏈接1．數(shù)控加工工藝數(shù)控加工工藝是數(shù)控加工方法和數(shù)控加工過程的總稱。（1）數(shù)控加工工藝的基本特點1）工藝內(nèi)容明確而具體。數(shù)控加工工藝與普通加工工藝相比，在工藝文件的內(nèi)容和格式上都有很大的區(qū)別。許多在普通加工工藝中不必考慮而由操作人員在操作過程中靈活掌握并調(diào)整的問題（如工序內(nèi)工步的安排，對刀點、換刀點及加工路線的確定等），在編制數(shù)控加工工藝文件時必須詳細列出。1532）工藝要求準確而嚴密。數(shù)控機床雖然自動化程度高，但自適應性差，不能像普通加工時那樣可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題進行人為的調(diào)整。所以，數(shù)控加工的工藝文件必須保證加工過程中的每一細節(jié)準確無誤。3）工藝裝備先進。為了滿足數(shù)控加工高質(zhì)量、高效率和高柔性的要求，數(shù)控加工中廣泛采用先進的數(shù)控刀具、組合刀具等工藝裝備。4）工序集中。數(shù)控加工大多采用工序集中的原則來安排加工工序，從而縮短了生產(chǎn)周期，減少了設備投入，提高了經(jīng)濟效益。154（2）數(shù)控加工工藝分析的主要內(nèi)容1）選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件。2）分析被加工零件的圖樣，明確加工內(nèi)容和技術要求。3）確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。4）進行加工工序設計。5）編制數(shù)控