《數(shù)控銑床加工中心加工工藝與編程（第二版）》 課件 模塊1、2　數(shù)控機床程序編制與操作基礎、零件輪廓的銑削加工

模塊一數(shù)控機床程序編制與操作基礎任務一認識數(shù)控機床及其操作面板任務二數(shù)控機床的手動操作數(shù)控加工程序輸入與編輯任務三1任務一認識數(shù)控機床及其操作面板2知識點◎數(shù)控機床的分類與組成?！驍?shù)控機床操作面板上各功能按鈕的含義與用途。技能點◎正確使用數(shù)控機床操作面板各功能按鈕。3一、任務描述掌握如圖所示FANUC0i系統(tǒng)加工中心操作面板各按鈕的功能，并對每一功能進行標注。4FANUC0i系統(tǒng)加工中心操作面板二、任務分析該任務是數(shù)控機床操作的首要任務，為了完成該項任務，必須了解數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)、操作面板各功能按鈕等方面的知識。由于數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床生產廠家眾多，即使是同一種數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床操作面板也不盡相同。因此，在本任務的學習過程中，應盡可能進行現(xiàn)場參觀，加強感性認識，做到舉一反三、融會貫通。5三、知識鏈接1．認識數(shù)控機床（1）數(shù)控機床的分類數(shù)控機床是指采用數(shù)字控制技術按給定的運行軌跡進行自動加工的機電一體化加工設備。按照機床主軸的方向分類，數(shù)控機床可分為臥式數(shù)控機床（主軸位于水平方向）和立式數(shù)控機床（主軸位于鉛垂方向）。按照加工用途分類，數(shù)控機床主要有以下幾種類型。61）數(shù)控銑床。用于完成銑削加工或鏜削加工的數(shù)控機床稱為數(shù)控銑床。2）加工中心。通常所說的加工中心是指帶有刀庫（帶有回轉刀架的數(shù)控車床除外）和刀具自動交換裝置（AutomaticToolChanger，即ATC）的數(shù)控機床。7立式數(shù)控銑床臥式加工中心3）數(shù)控車床。數(shù)控車床是用于完成車削加工的數(shù)控機床。通常情況下也將以車削加工為主并輔以銑削加工的數(shù)控車削中心歸類為數(shù)控車床。8經濟型臥式數(shù)控車床4）數(shù)控鉆床。數(shù)控鉆床主要用于完成鉆孔、攻螺紋等加工，有時也可完成簡單的銑削加工。數(shù)控鉆床是一種采用點位控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，即控制刀具從一點到另一點的位置，而不控制刀具運行軌跡。9立式數(shù)控鉆床5）數(shù)控電火花成形機床。數(shù)控電火花成形機床（即電脈沖機床）是一種特種加工機床，它利用兩個不同極性的電極在絕緣液體中產生的電腐蝕來對工件進行加工，以達到一定形狀、尺寸和表面粗糙度要求，對于形狀復雜的模具及難加工材料的加工有其特殊優(yōu)勢。10數(shù)控電火花成形機床6）數(shù)控線切割機床。數(shù)控線切割機床如圖所示，其工作原理與數(shù)控電火花成形機床相同，但其電極是電極絲（鉬絲、銅絲等）和工件。7）其他數(shù)控機床。數(shù)控機床除以上幾種常見類型外，還有數(shù)控磨床、數(shù)控沖床、數(shù)控激光加工機床、數(shù)控超聲波加工機床等多種。11數(shù)控線切割機床（2）數(shù)控機床的組成數(shù)控機床由機床主體、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)三大部分構成。如圖所示為某立式加工中心的組成。12某立式加工中心的組成1—工作臺2—刀庫3—換刀裝置4—伺服電動機5—主軸6—導軌7—床身8—數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床主體部分主要由床身、主軸、工作臺、導軌、刀庫、換刀裝置等組成。數(shù)控系統(tǒng)由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置等組成，其作用是接收加工程序等各種外來信息，并經處理和分配后向伺服系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行命令。伺服系統(tǒng)位于數(shù)控裝置與機床主體之間，主要由伺服電動機、伺服電路等組成，它的作用是根據數(shù)控裝置的輸出信號，經放大轉換后驅動伺服電動機，帶動機床運動部件按約定的速度和位置運動。13（3）數(shù)控銑床/加工中心數(shù)控系統(tǒng)介紹1）FANUC數(shù)控系統(tǒng)。FANUC數(shù)控系統(tǒng)由日本公司開發(fā)研制，該數(shù)控系統(tǒng)在我國應用廣泛。2）SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)。SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)由德國公司開發(fā)研制，該數(shù)控系統(tǒng)在我國的應用也相當普遍。目前，我國市場上常用的SIEMENS系統(tǒng)有SIEMENS840D/C、SIEMENS810T/M、SIEMENS802D/C/S等型號。除SIEMENS802S系統(tǒng)采用步進電動機驅動外，其他型號系統(tǒng)均采用伺服電動機驅動。1415SIEMENS802D數(shù)控系統(tǒng)銑床操作面板3）國產數(shù)控系統(tǒng)。自20世紀80年代初開始，我國數(shù)控系統(tǒng)研制與生產得到了飛速發(fā)展。4）其他系統(tǒng)。除了以上三類主流數(shù)控系統(tǒng)外，國內使用較多的數(shù)控系統(tǒng)還有日本三菱數(shù)控系統(tǒng)、法國施耐德數(shù)控系統(tǒng)和美國A-B數(shù)控系統(tǒng)等。2．數(shù)控系統(tǒng)操作面板功能介紹數(shù)控機床的生產廠家眾多，同一數(shù)控系統(tǒng)機床的操作面板也各不相同，但由于數(shù)控系統(tǒng)的功能相同，因此操作方法基本相同。（1）機床操作面板按鈕及其功能介紹1）電源開關①機床總電源開關。機床總電源開關如圖所示，一般位于機床的背面。使用機床時，必須首先將總電源開關扳到“ON”位置。16機床總電源開關②機床電源開。按下如圖所示按鈕“POWERON”，向機床潤滑、冷卻系統(tǒng)機械部分供電。③機床電源關閉。按下如圖所示按鈕“POWEROFF”，機床電源關閉。④數(shù)控系統(tǒng)電源開。按下如圖所示按鈕“NCON”，向機床數(shù)控系統(tǒng)部分供電。17系統(tǒng)電源開關2）緊急停止按鈕及機床報警指示燈①緊急停止按鈕。當出現(xiàn)緊急情況時，按下緊急停止按鈕“E-STOP”，機床及數(shù)控系統(tǒng)裝置處于急停狀態(tài)，此時在CRT顯示器上出現(xiàn)“EMG”字樣，機床報警指示燈亮。②機床報警指示燈。當機床出現(xiàn)各種報警時該指示燈變亮，報警消除后該指示燈即熄滅。183）模式選擇按鈕。如圖所示，模式選擇按鈕共有八個，用以選擇機床操作的模式。這類按鈕均為單選按鈕，即只能選擇其中的一個。①自動執(zhí)行（AUTO）。按下此按鈕后，可自動執(zhí)行程序。在這種模式下，按下如圖所示的按鈕之一，數(shù)控機床又有以下六種不同的運行形式。19模式選擇按鈕自動模式下的運行形式選擇按鈕20自動模式下的運行形式②編輯（EDIT）。按下此按鈕，可以對儲存在內存中的程序數(shù)據進行編輯操作。③手動數(shù)據輸入（MDI）。在此狀態(tài)下，可以輸入單一的命令或幾段命令并立即按下循環(huán)啟動按鈕使機床執(zhí)行動作，以滿足工作需要。④在線加工（DNC）。在此狀態(tài)下，可以實現(xiàn)自動加工程序的在線加工。通過計算機與數(shù)控系統(tǒng)的連接，可以使機床直接執(zhí)行計算機等外部輸入/輸出設備中存儲的程序。21⑤手動返回參考點（REF）。在此狀態(tài)下，可以執(zhí)行返回參考點的操作，當相應軸返回參考點后，對應軸的返回參考點指示燈變亮，如圖所示。⑥手動連續(xù)進給（JOG）。手動連續(xù)進給有兩種形式，即手動切削連續(xù)進給和手動快速進給。22返回參考點指示燈⑦增量進給（INC）。增量進給操作時，先選擇進給軸，再選擇增量步長，按下方向選擇按鈕，刀具向相應方向移動一定距離。當選擇“×1”增量步長時，表示每按一次方向選擇按鈕，刀具移動距離為0.001mm。同樣，選擇“×1000”則表示每按一次方向選擇按鈕，刀具移動距離為1mm。23軸選擇按鈕和方向選擇按鈕快速進給速度和增量步長選擇按鈕⑧手輪進給操作（HANDLE）。在手輪進給方式中，可以通過旋轉掛在機床上的手搖脈沖發(fā)生器使刀具進行增量移動，如圖所示。手搖脈沖發(fā)生器每旋轉一個刻度時刀具的移動量與增量進給的移動量相同，因此在搖動手搖脈沖發(fā)生器前要選擇好增量步長。旋轉手搖脈沖發(fā)生器時，順時針方向為刀具正方向進給，逆時針方向為刀具負方向進給。24手搖脈沖發(fā)生器4）循環(huán)執(zhí)行按鈕①循環(huán)啟動（CYCLESTART）。在自動運行狀態(tài)下按下循環(huán)啟動按鈕，機床自動運行程序。②循環(huán)停止（CYCLESTOP）。在自動運行狀態(tài)下按下該按鈕，程序運行及刀具運動將處于暫停狀態(tài)，其他指令如主軸轉速、冷卻狀態(tài)等保持不變。再次按下循環(huán)啟動按鈕，機床重新進入自動運行狀態(tài)。③單段運行（SINGLEBLOCK）。當按下單段運行按鈕時，每按下一次循環(huán)啟動按鈕，機床將執(zhí)行一段程序后暫停；再次按下循環(huán)啟動按鈕，機床再次執(zhí)行一段程序后暫停，如此重復。25循環(huán)執(zhí)行按鈕5）主軸功能按鈕①主軸正轉（CW）。在“HANDLE”模式或“JOG”模式下，按下該按鈕，主軸將順時針轉動。②主軸反轉（CCW）。在“HANDLE”模式或“JOG”模式下，按下該按鈕，主軸將逆時針轉動。③主軸停轉（STOP）。在“HANDLE”模式或“JOG”模式下，按下該按鈕，主軸將停止轉動。26主軸正轉、反轉及停轉功能按鈕④主軸轉速倍率調整。在主軸旋轉過程中，可以通過主軸轉速倍率調整旋鈕對主軸轉速進行50%～120%的調速。同樣，在程序執(zhí)行過程中，也可對程序中指定的轉速進行調節(jié)。⑤主軸高擋、主軸低擋。有些型號的機床，設置了主軸高擋、主軸低擋按鈕，如圖所示。按下該按鈕后，將執(zhí)行主軸轉速高、低擋的切換。27主軸轉速倍率調整旋鈕主軸高擋、主軸低擋按鈕6）其他功能①程序保護開關（PROG-PROTECT）。如圖所示，當該旋鈕處于“ON”位置時，即使在“EDIT”狀態(tài)下也不能對數(shù)控加工程序進行編輯操作。只有當該旋鈕處于“OFF”位置時，并在“EDIT”狀態(tài)下才能對數(shù)控加工程序進行編輯操作。28程序保護開關②超程解除按鈕。當機床出現(xiàn)超程報警時，按下該按鈕不要松開，可使超程軸的限位擋塊松開，然后用手搖脈沖發(fā)生器反向移動該軸，可使超程報警解除。29超程解除按鈕7）用戶自定義按鈕①冷卻潤滑。機床水冷。按下該按鈕，切削液打開，可對工件及刀具進行冷卻。再次按下該按鈕，切削液關閉。機床氣冷。按下該按鈕，冷卻氣體打開，可對工件及刀具進行冷卻。再次按下該按鈕，冷卻氣體關閉。潤滑點動。按下該按鈕，將對機床進行點動潤滑一次。30用戶自定義按鈕②刀具的松開與夾緊。刀具的松開與夾緊按鈕，用于手動換刀過程中的裝刀與卸刀。③機床照明。按下此按鈕，機床照明燈亮。④排屑正轉、排屑反轉。按下此按鈕，啟動排屑電動機對機床進行自動排屑操作。31（2）MDI功能鍵及其功能介紹下圖中各MDI功能鍵及其功能見下表。32FANUC0i系統(tǒng)加工中心操作面板33MDI功能鍵及其功能34MDI功能鍵及其功能（3）CRT顯示器下的軟鍵功能在CRT顯示器下有一排軟鍵，這一排軟鍵的功能根據CRT顯示器中對應的提示來指定。任務二數(shù)控機床的手動操作35知識點◎數(shù)控機床坐標系的建立方法?！驍?shù)控機床手動對刀的方法。◎用G54指令設定工件坐標系的方法?！驍?shù)控機床安全操作規(guī)程。技能點◎數(shù)控機床開、關機操作，手動回參考點操作?！蚴州嗊M給操作和手動進給操作?！驅Φ恫僮骷霸O定工件坐標系操作?！蚴謩鱼娤骷庸げ僮?。36一、任務描述通過手動操作方式加工如圖所示工件的槽（工件的裝夾與找正由教師完成），毛坯材料為蠟塊。37數(shù)控機床手動操作任務圖二、任務分析為了完成該項任務，需掌握建立機床坐標系、工件坐標系等理論知識和數(shù)控機床開關機、回參考點、對刀等操作技能，同時應了解數(shù)控機床安全操作規(guī)程?！咎崾尽坑捎谥行⌒蛿?shù)控銑床工作臺在XY平面內移動方向與坐標軸的方向相反，因此，在手動進給前一定要判斷好刀具的移動方向及手搖脈沖發(fā)生器的旋向，不可采用“試一試”的方法進給。38三、知識鏈接1．機床坐標系和工件坐標系（1）機床坐標系1）機床坐標系的定義。在數(shù)控機床上加工工件，機床動作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令來控制的。為了確定機床的運動方向和移動距離，就要在機床上建立一個坐標系，這個坐標系就稱為機床坐標系，也稱為標準坐標系。2）機床坐標系中的規(guī)定。數(shù)控銑床的加工動作主要分刀具動作和工件動作兩部分。因此，在確定機床坐標系時，永遠假定刀具相對于靜止的工件而運動。393）機床坐標系的確定。40立式銑床機床坐標系臥式銑床機床坐標系（2）機床原點、機床參考點1）機床原點。機床原點（也稱為機床零點）是機床上設置的一個固定點，用以確定機床坐標系的原點。它在機床裝配、調試時就已設置好，一般情況下不允許用戶進行更改。機床原點又是數(shù)控機床加工運動的基準參考點。數(shù)控銑床的機床原點一般設在刀具遠離工件的極限點處，即坐標軸正方向的極限點處。412）機床參考點。對于大多數(shù)數(shù)控機床，開機第一步總是首先進行返回機床參考點（即機床回零）操作。開機回參考點的目的就是建立機床坐標系，并確定機床坐標系的原點。該坐標系一經建立，只要機床不斷電，將永遠保持不變，并且不能通過編程對它進行修改。機床參考點是數(shù)控機床上一個特殊位置的點。機床參考點與機床原點的距離由系統(tǒng)參數(shù)設定，如果其值為零，表示機床參考點和機床原點重合；如果其值不為零，則機床開機回零后顯示的機床坐標系的坐標值即是系統(tǒng)參數(shù)中設定的距離值。42（3）工件坐標系、工件原點1）工件坐標系。機床坐標系的建立保證了刀具在機床上的正確運動。由于加工程序的編制通常是針對某一工件的圖樣進行的，因此為了便于尺寸計算、檢查，加工程序的坐標系原點一般都與零件圖樣的尺寸基準相一致。這種針對某一工件，根據零件圖樣建立的坐標系稱為工件坐標系（也稱為編程坐標系）。2）工件原點。工件原點也稱為編程原點，該點是指工件裝夾完成后，選擇工件上的某一點作為編程或工件加工的原點。433）工件坐標系原點的設定。工件坐標系原點通常通過零點偏置的方法來進行設定，其設定過程為：選擇裝夾后工件的工件坐標系原點，找出該點在機床坐標系中的絕對坐標值，將這些值通過機床操作面板輸入機床偏置存儲器參數(shù)（這種參數(shù)有G54～G59共計六個）中，從而將機床坐標系原點偏移至工件坐標系原點。找出工件坐標系在機床坐標系中位置的過程稱為對刀。44工件坐標系原點設定2．數(shù)控機床安全操作規(guī)程（1）操作前的安全準備1）加工零件前，一定要先檢查機床是否運行正常。2）在操作機床前，仔細檢查輸入的數(shù)據，以免引起誤操作。3）確保指定的進給速度與操作所要求的進給速度相適應。4）當使用刀具補償時，仔細檢查補償方向與補償量。5）數(shù)控系統(tǒng)與可編程控制器參數(shù)都是機床廠設置的，通常不需要修改，如果必須修改參數(shù)，在修改前應確保對參數(shù)有深入、全面的了解。6）機床通電后，數(shù)控系統(tǒng)裝置尚未出現(xiàn)位置顯示或報警畫面前，不要碰MDI面板上的任何鍵。MDI面板上的有些鍵專門用于維護和特殊操作，在開機的同時按下這些鍵，可能使機床數(shù)據丟失等。45（2）操作過程中的安全操作1）手動操作。當手動操作機床時，要確定刀具和工件的當前位置并保證正確指定了運動軸、方向和進給速度。2）手動返回參考點。機床通電后，應先執(zhí)行手動返回參考點操作。否則，機床的運動將不可預料。3）手輪進給。在手輪進給時，一定要選擇正確的手輪進給倍率，過大的手輪進給倍率容易使刀具或機床損壞。4）確認工件坐標系。手動干預、機床鎖住或鏡像操作都可能移動工件坐標系，用程序控制機床前要先確認工件坐標系。5）空運行。通常應使用機床空運行來確認機床運行的正確性。46（3）與編程相關的安全操作1）坐標系的設定。如果沒有設置正確的坐標系，盡管指令是正確的，機床可能并不按操作者想象的動作運動。2）公、英制的轉換。在編程過程中，一定要注意公、英制的轉換，使用的單位制式一定要與機床當前使用的單位制式相同。3）回轉軸的功能。當編制極坐標插補或在法線（垂直）方向控制程序時，要特別注意旋轉軸的轉速不能過高。4）刀具補償功能。在補償功能模式下，發(fā)出基于機床坐標系的運動命令或返回參考點命令，補償就會暫時取消，這可能會導致機床產生預想不到的運動。47任務三數(shù)控加工程序輸入與編輯48知識點◎數(shù)控編程的定義、分類、步驟、特點與要求?！驍?shù)控編程常用功能指令。◎數(shù)控加工程序與程序段格式?！驍?shù)控加工程序手工輸入與編輯方法。◎數(shù)控加工程序在數(shù)控機床上的校驗方法。技能點◎數(shù)控加工程序的手工輸入與編輯。◎數(shù)控加工程序校驗與數(shù)控機床圖形顯示功能操作。49一、任務描述將下列數(shù)控銑床加工程序手工輸入數(shù)控裝置，并進行程序校驗。50二、任務分析數(shù)控加工中，每一任務都涉及程序的輸入與編輯。要完成該項任務，需掌握數(shù)控編程、數(shù)控程序及程序段格式、數(shù)控系統(tǒng)常用功能等理論知識以及數(shù)控加工程序的編輯、校驗等操作技能。本任務的教學重點是數(shù)控加工程序的輸入。如果學校有數(shù)控仿真設備，本任務的操作可在數(shù)控仿真設備上完成。51三、知識鏈接1．數(shù)控編程（1）數(shù)控編程的定義為了使數(shù)控機床能根據零件加工的要求進行動作，必須將這些要求以機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的指令形式告知數(shù)控系統(tǒng)，這種數(shù)控系統(tǒng)可以識別的指令稱為程序，制作程序的過程稱為數(shù)控編程。52數(shù)控編程的過程不僅指編寫數(shù)控加工指令代碼的過程，它包括從零件分析到編寫加工指令代碼，再到制成控制介質以及完成程序校核的全過程。在編程時首先要進行零件加工工藝分析，確定加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具運行軌跡、位移量、切削用量（切削速度、進給量、背吃刀量）以及各項輔助功能（換刀、主軸正反轉、切削液開關等）；然后根據數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼和程序格式編寫數(shù)控加工程序單；再把數(shù)控加工程序單中的內容記錄在控制介質（如移動存儲器、硬盤）上，檢查無誤后采用手工輸入方式或計算機傳輸方式輸入數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，用來控制機床加工零件。53（2）數(shù)控編程的分類數(shù)控編程可分為手工編程和自動編程兩種方式。1）手工編程。手工編程是指編制加工程序的全過程，即圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、編寫數(shù)控加工程序單、制作控制介質、程序校驗等都由手工來完成。2）自動編程。自動編程是指用計算機編制數(shù)控加工程序的過程。54（3）手工編程的步驟手工編程的步驟如圖所示。1）分析零件圖樣。主要進行零件輪廓分析，零件尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度、技術要求分析，以及零件材料、熱處理等要求分析。55手工編程的步驟2）確定加工工藝。選擇加工方案，確定加工路線，選擇定位與夾緊方式，選擇刀具，選擇各項切削參數(shù)，選擇對刀點、換刀點等。3）數(shù)值計算。選擇編程坐標系原點，對零件輪廓上各基點或節(jié)點進行準確的數(shù)值計算，為編寫數(shù)控加工程序單做好準備。4）編寫數(shù)控加工程序單。根據數(shù)控機床規(guī)定的指令及程序格式編寫數(shù)控加工程序單。5）制作控制介質。簡單的數(shù)控加工程序可直接通過鍵盤手工輸入。當需要自動輸入加工程序時，必須預先制作控制介質，采用計算機傳輸進行自動輸入。6）校驗程序。加工程序必須經過校驗并確認無誤后才能使用。56（4）數(shù)控銑床/加工中心編程特點1）為了方便編程中的數(shù)值計算，在數(shù)控銑床/加工中心編程中廣泛采用刀具半徑補償方式來進行編程。2）為適應數(shù)控銑床/加工中心的加工需要，對于常見的鏜孔、鉆孔切削加工動作，可以通過采用數(shù)控系統(tǒng)本身具備的固定循環(huán)功能來實現(xiàn)，以簡化編程。3）大多數(shù)數(shù)控銑床與加工中心都具備鏡像加工、比例縮放等特殊編程功能以及極坐標編程功能，以提高編程效率，簡化程序。574）根據加工批量的大小，決定加工中心采用自動換刀還是手動換刀。對于單件或很小批量的工件加工，一般采用手動換刀；而對于批量大于10件且刀具更換頻繁的工件加工，一般采用自動換刀。5）數(shù)控銑床與加工中心廣泛采用子程序編程的方法。編程時盡量將不同工序內容的程序分別安排到不同的子程序中，以便于對每一獨立的工序進行單獨的調試，也便于因加工順序不合理而重新調整加工程序。主程序主要用于完成換刀及子程序的調用等工作。582．數(shù)控加工程序的格式每一種數(shù)控系統(tǒng)，根據系統(tǒng)本身的特點與編程的需要，都規(guī)定有一定的程序格式。因此，編程人員必須嚴格按照機床（系統(tǒng)）說明書規(guī)定的格式進行編程。各數(shù)控系統(tǒng)程序的基本格式是相同的。（1）程序的組成一個完整的程序由程序號、程序內容和程序結束組成，如下所示。591）程序號（又稱為程序名）。每一個存儲在系統(tǒng)存儲器中的程序都需要指定一個代號以相互區(qū)別，這種用于區(qū)別加工程序的代號稱為程序號。因為程序號是加工程序開始部分的識別標記，所以同一數(shù)控系統(tǒng)中的程序號不能重復。2）程序內容。程序內容是整個加工程序的核心，它由許多程序段組成，每個程序段由一個或多個指令字構成，它表示數(shù)控機床除程序結束外的全部動作。3）程序結束。程序結束由程序結束指令構成，它必須寫在程序的最后。60（2）程序段的組成1）程序段的基本格式。程序段格式是指在一個程序段中，字、字符、數(shù)據的排列、書寫方式和順序。2）程序段號與程序段結束。程序段由程序段號N××開始，以程序段結束標記“CR”（或“LF”）結束，實際使用時，常用符號“；”或“*”表示“CR”（或“LF”），本書中一律以符號“；”表示程序段結束。613）程序的斜杠跳躍。有時在程序段的前面編有“/”符號，該符號稱為斜杠跳躍符號，該程序段稱為可跳躍程序段。4）程序段注釋。為了方便檢查、閱讀數(shù)控加工程序，在許多數(shù)控系統(tǒng)中允許對程序段進行注釋，注釋可以作為對操作者的提示顯示在CRT顯示器上，但注釋對機床動作沒有絲毫影響。FANUC系統(tǒng)的程序注釋用“（）”括起來，而且必須放在程序段的最后，不允許將注釋插在地址符和數(shù)字之間。如以下程序段所示：623．數(shù)控系統(tǒng)常用功能（1）準備功能準備功能又稱G功能或G指令，是數(shù)控機床完成某些準備動作的指令。從G00～G99雖有100種G指令，但并不是每種指令都有實際意義，有些指令在國際標準（ISO）及我國相關標準中并沒有指定功能，即“不指定”，這些指令主要用于將來修改其標準時指定新的功能。還有一些指令，即使在修改標準時也永不指定其功能，即“永不指定”，這些指令可由機床設計者根據需要自行規(guī)定其功能，但必須在機床的出廠說明書中予以說明。63（2）輔助功能輔助功能又稱M功能或M指令。它由地址符M和后面的兩位數(shù)字組成，從M00～M99共100種。輔助功能主要控制機床或系統(tǒng)的各種輔助動作，如機床或系統(tǒng)的電源開、關，切削液的開、關，主軸的正轉、反轉、停轉，以及程序的結束等。因數(shù)控系統(tǒng)及機床生產廠家的不同，其G或M指令的功能也不盡相同，甚至有些指令與ISO標準指令的含義也不相同。因此，一方面迫切希望對數(shù)控指令的使用貫徹標準化；另一方面在進行數(shù)控編程時，一定要嚴格按照機床說明書的規(guī)定進行。64（3）其他功能1）坐標功能。坐標功能字（又稱尺寸功能字）用來設定機床各坐標的位移量。2）刀具功能。刀具功能是指系統(tǒng)進行選（轉）刀或換刀的功能指令，也稱為T功能。刀具功能用地址符T及后面的一組數(shù)字表示。①T4位數(shù)法。4位數(shù)的前2位數(shù)用于指定刀具號，后2位數(shù)用于指定刀具補償存儲器號。②T2位數(shù)法。該指令僅指定了刀具號，刀具補償存儲器號則由其他指令（如D或H指令）指定。653）進給功能。用來指定刀具相對于工件運動速度的功能稱為進給功能，由地址符F和其后面的數(shù)字組成。根據加工的需要，進給功能分為每分鐘進給和每轉進給兩種，并以其對應的功能字進行轉換。①每分鐘進給。直線運動的單位為mm/min。數(shù)控銑床的每分鐘進給通過G94指令來指定，其值為大于零的常數(shù)。②每轉進給。在加工公制螺紋過程中，常使用每轉進給來指定進給速度（該進給速度即表示螺紋的螺距或導程），其單位為mm/r，通過G95指令來指定。664）主軸功能。用以控制主軸轉速的功能稱為主軸功能，亦稱為S功能，由地址符S及其后面的一組數(shù)字組成。根據加工的需要，主軸轉速分為轉速n和恒線速度v兩種。①轉速n。轉速n的單位是r/min，用G97指令來指定，其值為大于零的常數(shù)。②恒線速度v。在加工某些非圓柱體表面時，為了保證工件的表面質量，主軸需要滿足其線速度恒定不變的要求而自動實時調整轉速，這種速度稱為恒線速度。恒線速度的單位為m/min，用G96指令來指定。③主軸的啟、停。在程序中，主軸的正轉、反轉、停轉由M03、M04、M05指令進行控制。其中，M03表示主軸正轉，M04表示主軸反轉，M05表示主軸停轉。67（4）常用功能指令的屬性1）指令分組。所謂指令分組，就是將系統(tǒng)中不能同時執(zhí)行的指令分為一組，并以編號區(qū)別。2）模態(tài)/非模態(tài)指令。模態(tài)指令（又稱為續(xù)效指令）表示該指令在某個程序段中一經指定，在接下來的程序段中將持續(xù)有效，直到出現(xiàn)同組的另一個指令時該指令才失效，如常用的G00、G01、G02、G03及F、S、T等指令。3）開機默認指令。為了避免編程人員遺漏指令，數(shù)控系統(tǒng)對每一組的指令，都選取其中的一個作為開機默認指令，此指令在開機或系統(tǒng)復位時可以自動生效。68謝謝Thanks69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。◎數(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：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，再根據加工方案選擇合適的數(shù)控機床。2）裝夾工件。根據工件的加工要求，選擇合理的定位基準，并根據工件批量、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。根據工件的加工要求，對工件進行編程，并經初步校驗后將程序通過控制介質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，并通過質量分析找出誤差產生的原因，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、產品質量一致性好、生產率高、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。根據數(shù)控加工的特點并綜合考慮數(shù)控加工的經濟效益，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、小批量生產的零件或新產品試制的零件。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，其生產率和經濟性無明顯改善，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、加工精度要求較高的中小批量零件和新產品試制中的零件等。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，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中間點返回到參考點，中間點的位置由該指令后的X

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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所有內容均已完成，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（俗稱正轉），M04指令用于主軸逆時針方向旋轉（俗稱反轉），主軸停轉用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)定為子程序調用指令，調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?！蛲廨喞娤鞯毒咧R。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。◎分析工件表面粗糙度及其影響因素?！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)控機床根據實際使用的刀具尺寸自動調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用同一個程序對零件進行粗、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、硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。其中，高速鋼、硬質合金和涂層硬質合金在數(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，對提高生產率、改善表面質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——銑刀的轉速，r/min。銑削速度在銑床上是以主軸的轉速來調整的，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選擇，并根據實際情況進行試切后加以調整。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。2）每轉進給量f。銑刀每轉一轉與工件的相對位移（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??！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量分析，找出產生誤差的原因。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的區(qū)別。子程序和主程序在程序號及程序內容方面基本相同，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）子程序的調用在FANUC系統(tǒng)中，子程序的調用可通過輔助功能代碼M98指令進行，且在調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，可以讓子程序調用另一個子程序，這一功能稱為子程序的嵌套。當主程序調用子程序時，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，則程序將返回到主程序的開頭并繼續(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。而對于一些內圓和外圓等回轉體表面，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、切削熱的產生，進而影響加工精度和加工表面質量；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）經驗估算法。此方法是憑工藝人員的實踐經驗估算精加工余量。為避免因余量不足而產生廢品，所估余量一般偏大，僅用于單件、小批量生產。2）查表修正法。將工廠生產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，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，裝夾工件時無須調整或稍加調整即可，主要用于單件、小批量生產。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，只有在大批量生產中才能充分發(fā)揮其經濟價值。1443）成組夾具。成組夾具是隨著成組加工技術的發(fā)展而產生的。它是根據成組加工工藝，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，又適用于大批量生產。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零件精度等級、零件結構特點、產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，