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數(shù)控加工工藝與編程,漯河職業(yè)技術學院機電系 數(shù)控教研室,單元18 數(shù)控銑床加工實例,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,（1）零件圖的分析 該工件材料為45號鋼，切削性能較好，孔直徑尺寸精度不高，可以一次完成鉆削加工?？椎奈恢脹]有特別要求，可以按照圖紙的基本尺寸進行編程。環(huán)形分布的孔為盲孔，當鉆到孔底部時應使刀具在孔底停留一段時間，由于孔的深度較深，應使刀具在鉆削過程中適當退刀以利于排出切屑。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,（2）加工方案及刀具選擇 工件上要加工的孔共28個，先鉆削環(huán)形分布的8個孔，鉆完第l個孔后刀具退到孔上方1 mm處，再快速定位到第2個孔上方，鉆削第2個孔，直到8個孔全鉆完。然后將刀具快速定位到右上方第1個孔的上方，鉆完一個孔后刀具退到這個孔上方l mm處，再快速定位到第2個孔上方，鉆到第2個孔，直到20個孔全鉆完。鉆削用的刀具選擇￠4 mm的高速麻花鉆。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,（3）零件的裝夾及夾具的選擇 工件毛坯在工作臺上的安裝方式主要根據(jù)工件毛坯的尺寸和形狀、生產(chǎn)批量的大小等因素來決定，一般大批量生產(chǎn)時考慮使用專用夾具，小批量或單件生產(chǎn)時使用通用夾具如平口鉗等，如果毛坯尺寸較大也可以直接裝夾在工作臺上。本例中的毛坯外形方正，可以考慮使用平口鉗裝夾，同時在毛坯下方的適當位置放置墊塊，防止鉆削通孔時將平口鉗鉆壞。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,（4）刀具和切削用量的選擇 影響切削用量的因素很多，工件的材料和硬度、加工的精度要求、刀具的材料和耐用度、是否使用切削液等都直接影響到切削用量的大小。在數(shù)控程序中，決定用量的參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速S和進給速度F，主軸轉(zhuǎn)速S、進給速度F值的選擇與在普通機床上加工時的值相似，可以通過計算的方法得到，也可查閱金屬切削工藝手冊，或根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)給定。本例S設為1000 r/min 。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,工件坐標系的確定 工件坐標系確定得是否合適，對編程和加工是否方便有著十分重要的影響。一般將工件坐標系的原點選在工件的一個重要基準點上，如果要加工部分的形狀關于某一點對稱，則一般將對稱點設為工件坐標系的原點，如果工件的尺寸在圖紙上是以坐標來標注的，則一般以圖紙上的零點作為工件坐標系的原點。本例將工件的上表面中心作為工件坐標系的原點。,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,參考程序 % 01001 N10 G90 G49 G80； 安全保護指令 N20 G92 X100 Y100 Z100 ； 設定工件坐標系 N30 G00 X18 Y0 ； 刀具定位到第1個孔的上方 N40 S1000 M03 ； 主軸正轉(zhuǎn) N50 G43 H01 Z10 M08 ； 刀具定位到初始平面，開切削液 N60 G99 G82 Z-10 R1 P1000 F40 ； 鉆第1個孔 N70 X12.728 ； 鉆第2個孔 N80 X0 Y18 ； 依次在其它位置鉆孔 N90 X-12.728 Y12.728 ； N100 X-18 Y0 ； N110 X-12.728 Y-12.728 ；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,N120 X0 Y-18 ； N130 G98 X12.728 Y-12.728 ； 鉆孔結(jié)束后返回初始平面 N140 G80 ； 第1次鉆孔循環(huán)結(jié)束 N150 G99 G73 X40 Y40 Z-22 R-4 Q4 F40 ； 第2次循環(huán)的第1個孔 N160 X30 ； 鉆第2個孔 N170 X20 ； 依次在其它位置鉆孔 N180 X10 ； N190 X0 ； N200 X-10 ； N210 X-20 ；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,N220 X-30 ； N230 X-40 ； N240 Y0 ； N250 Y-40 ； N260 X-30 ； N270 X-20 ； N280 X-10 ； N290 X0 ； N300 X10 ； N310 X20 ；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,N320 X30 ； N330 X40 ； N340 G98 Y0 ； 鉆孔結(jié)束后返回初始平面 N350 G80 M09 ； 第2次鉆孔循環(huán)結(jié)束，關切削液 N360 M05 ； 主軸停止轉(zhuǎn)動 N370 G00 G49 Z100 ； 刀具退到程序起點 M380 X100 Y100 ； N600 M30 ； 程序結(jié)束,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——鉆孔類零件,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,（1）零件圖的分析 工件毛坯為￠85mm 30mm的圓柱件，材料為硬鋁，加工其上部輪廓后形成如圖所示的凸臺。加工部分凸臺的精度不高，可以按照圖紙的基本尺寸進行編程，一次銑削完成。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,（2）加工方案及刀具選擇 由于凸臺的高度是5 mm ，工件輪廓外的切削余量不均勻，根據(jù)計算，選用￠10 mm的圓柱形直柄銑刀可通過一次銑削成形凸臺輪廓。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,（3）零件的裝夾及夾具的選擇 本例工件毛坯的外形是圓柱形，為使工件定位和裝夾準確可靠，選擇兩塊V形塊和平口鉗來進行裝夾。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,（4）刀具和切削用量的選擇 綜合分析工件的材料和硬度、加工的精度要求、刀具的材料和耐用度、使用切削液等因素，主軸轉(zhuǎn)速S設為800 r/min ，切削用量F設為40 mm/min 。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,工件坐標系的確定 工件坐標系原點確定得是否合適，對編程時節(jié)點坐標值的計算有著十分重要的作用。如果工件坐標系確定后，輪廓上的某些點的坐標值計算較麻煩，而將坐標系旋轉(zhuǎn)一定角度后計算較簡單時，可以使用坐標系旋轉(zhuǎn)指令，但在同一個連續(xù)的輪輪廓上，一般不宜將輪廓分割后使用坐標系旋轉(zhuǎn)，以增加程序的直觀性和可讀性。 圓形工件一般將工件坐標系的原點選在圓心上，由于本例的加工輪廓關于圓心和X軸有一定的對稱性，所以將工件的上表面中心作為工件坐標系的原點。 根據(jù)計算，圖中輪廓上各點的坐標分別是：A (27.5 ，21.651 )；B(5，34.641 )；C (-32.5，12.990 )；D (-32.5，-12.990 )；E (5. -34.641 )；F (27.5， -21.651 )。,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,參考程序 編制輪廓加工程序時，不但要選擇合理的切入、切出點和切入、切出方向，還要考慮輪廓的公差帶范圍，盡可能使用公稱尺寸來編程，而將尺寸偏差使用刀具半徑補償來調(diào)節(jié)，但如果輪廓上不同尺寸的公差帶不在輪廓的同一側(cè)，就應根據(jù)標注的尺寸公差選擇準確合理的編程輪廓。切削液的開、關指令可不編入程序，在切削過程中根據(jù)需要用手動的方式打開或關閉切削液。,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,參考程序 % 03003 N10 G90 G40 G49； 安全保護指令 N20 G55 G00 X50 Y20 S800 M03； 快速定位到第2工件坐標系 N30 G43 H01 Z-5； N40 G01 G42 D02 X27.5 Y21.651 F40； 建立刀具補償，切向輪廓上第1點(A點) N50 X5 Y34.641； 切向輪廓上B點 N60 G03 X-32.5 Y12.990 R25； C點 N70 G01 Y-12.990； D點 N80 G03 X5 Y-34.641 R25； E點,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,N90 G01 X27.5 Y-21.651； F點 N100 G03 Y21.651 R25； 切到A點，輪廓封閉 N110 G01 G40 X30 Y40； 取消刀具半徑補償 N120 G00 G49 Z30； N130 M05； N140 G91 G28 Z0； N150 G90； N160 M30；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——平面輪廓類零件,挖槽加工是輪廓加工的擴展，它既要保證輪廓邊界，又要將輪廓內(nèi)(或外)的多余材料銑掉，根據(jù)圖紙的要求不同，挖槽加工通常有如圖所示的幾種形式。其中圖a為銑削一個封閉區(qū)域內(nèi)的材料。圖b為在銑削一個封閉區(qū)域內(nèi)的材料的同時，要留下中間的凸臺( 一般稱為島嶼 )。圖c為由于島嶼和外輪廓邊界的距離小于刀具直徑，使加工的槽形成了兩個區(qū)域。圖d為要銑削凸臺輪廓外的所有材料。,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,注意： 1.根據(jù)以上特征和要求，對于挖槽的編程和加工要選擇合適的刀具直徑，刀具直徑太小將影響加工效率，刀具直徑太大可能使某些轉(zhuǎn)角處難以切削，或由于島嶼的存在形成不必要的區(qū)域。 2.由于圓柱形銑刀垂直切削時受力情況不好，因此要選擇合適的刀具類型，一般可選擇雙刃的鍵槽銑刀，并注意下刀時的方式，可選擇斜向下刀或螺旋形下刀，以改善下刀切削時的刀具受力情況。 3.當?shù)毒咴谝粋€連續(xù)的輪廓上切削時使用一次刀具半徑補償，刀具在另一個連續(xù)的輪廓上切削時應重新使用一次刀具半徑補償，以避免造成過切現(xiàn)象或留下多余的凸臺。 4.切削如圖(b )所示的形狀時，不能用圖紙上所示的外輪廓作為邊界，因為將這個輪廓作邊界時角上的部分材料可能銑削不掉。,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,（1）零件圖的分析 工件毛坯為100 mm80 mm25 mm的長方體零件，材料為45號鋼，要加工成形中間的環(huán)形槽。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,（2）加工方案及刀具選擇 根據(jù)零件圖分析，要加工的部位是一個環(huán)形槽，中間的凸臺作為槽的島嶼，外輪廓轉(zhuǎn)角處的半徑是R4，槽較窄處的寬度是10 mm，所以選用直徑￠6mm的直柄鍵槽銑刀較合適。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,（3）零件的裝夾及夾具的選擇 工件安裝時可直接用平口鉗來裝夾。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,（4）切削用量的選擇 切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速S設為500r/min ，切削用量F設為Z方向20mm/min ，XY方向40mm/min,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,工件坐標系的確定 本例中的槽呈前后、左右對稱狀，故工件坐標系的原點設定在工件中心的上表面，將使輪廓上節(jié)點的坐標計算比較方便。根據(jù)計算，輪廓上有關點的坐標如下： A(23.647，18.642)； B(20.494，20)； C(-20.494，20)； D(-23.647，18.642)； E(-23.647，-18.642)； F(-20.494，-20)， G(20.494，-20)； H(23.647，-18.642)； I(11.18，10)； J(-11.18，10)； K(-11.18，-10)； L(11.18，-10)。,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 由于加工的區(qū)域是一個封閉的環(huán)形槽，所以刀具下刀時應選擇在槽的上方往下切入，切入到槽底后使用刀具半徑補償按環(huán)形銑削的方式分別切削槽的外輪廓，再將槽中間左右兩處沒有銑削的余量銑掉，然后退回刀具。,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 % 04004 N10 G00 G40 G49 G90； 安全保護指令 N20 G92 X150 Y100 Z100； N30 G00 X22 Y10； 刀具定位到下刀點上方 N40 G43 H01 Z5； N50 S500 M03； N60 G01 Z-5 F20； 在槽中間切入到槽底 N70 G41 X23.647 Y18.462 D02 F40； 切向外輪廓A點，建立刀具半徑補償 N80 G03 X20.494 Y20 R4； 切削AB弧,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 N90 G01 X-20.494； 切削BC線 N100 G03 X-23.647 Y18.642 R4； 切削CD弧 N110 Y-18.462 R30； 切削DE弧 N120 X-20.494 Y-20 R4； 切削EF弧 N130 G01 X20.494； 切削FG線 N140 G03 X23.647 Y-18.642 R4； 切削GH弧 N150 Y18.462 R30； 切削HA孤 N160 G01 G40 X17 Y15； 切向槽內(nèi)點，取消外輪廓刀具半徑補償,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 N170 G01 G42 X11.180 Y10 D02； 切向內(nèi)輪廓I點，建立刀具半徑補償 N180 X-11.180； 切削IJ線 N190 G03 Y-10 R15； 切削JK弧 N200 G01 X11.180； 切削KL線 N210 G03 Y10 R15； 切削LI弧 N220 G01 G40 X17 Y15； 取消刀具半徑補償 N230 G02 Y-15 R22.5； 銑槽右側(cè)的剩余余量 N240 G00 Z1； 退刀到參考平面,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 N250 X-17 Y-15； 定位到左側(cè)槽上方 N260 G01 Z-5 F20； 切入 N270 G02 Y15 R22.5 F40； 銑槽左側(cè)的剩余余量 N280 G00 G49 Z30； 退刀 N290 M05； N300 G91 G28 Z0； 返回機床零點 N310 G28 X0 Y0； N320 G90； N330 M30；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 對于封閉的槽，如果因為槽的形狀和尺寸等因素，使刀具難于在下刀到槽底后再使用刀具半徑補償?shù)姆绞角邢虿鄣耐廨喞騼?nèi)輪廓，可先在槽的上方使用刀具半徑補償使刀具定位到加工的輪廓，然后在垂直下刀到槽底進行切削，需要注意的是，不能在刀具進行Z方向移動時建立或取消刀具半徑補償，并且在建立刀具半徑補償?shù)某绦蚨蔚暮竺?，沒有xy平面內(nèi)移動指令的程序段不能超過兩個。,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 % 01005 N10 G00 G40 G90； N20 G92 X150 Y100 Z100； N30 G00 X0 Y0； N40 S500 M03； N50 G40 X23.647 Y18.462 D02； 建立刀具半徑補償，定位到外輪廓A點上方 N60 G01 G43 H01 Z-5 F20； 下刀 N70 G03 X20.494 Y20 R4 F40； 開始切削輪廓 N80 G01 X-20.494；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 N90 G03 X-23.647 Y18.642 R4； N100 Y-18.462 R30； N110 X-20.494 Y-20 R4； N120 G01 X20.494； N130 G03 X23.647 Y-18.462 R4； N140 Y18.462 R30； 輪廓切削結(jié)束 N150 G00 Z1； 退刀 N160 G40 Y0； 取消外輪廓刀具半徑補償 N170 G42 X11.180 Y10 D02； 建立內(nèi)輪廓刀具半徑補償 N180 G01 G43 H01 Z-5 F20； 下刀,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 N190 X-11.180 F40； 開始切削輪廓 N200 G03 Y-10 R15； N210 G01 X11.180； N220 G03 Y10 R15； 輪廓切削結(jié)束 N230 G00 Z1； 退刀 N240 G40 X17 Y15； 取消內(nèi)輪廓刀具半徑補償 N250 G01 G43 H01 Z-5 F20； N260 G02 Y-15 R22.5 F40； 銑槽右側(cè)的剩余余量 N270 G00 Z1；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,參考程序 N280 X-17 Y-15； N290 G01 Z-5 F20； N300 G02 Y15 R22.5 F40； 銑槽左側(cè)的剩余余量 N310 G00 G49 Z30； N320 M05； N330 G91 G28 Z0； N340 G28 X0 Y0； N350 G90； N360 M30；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——挖槽類零件,在加工過程中如果有完全相同的部分，可以將這相同的部分編成子程序，通過調(diào)用子程序來實現(xiàn)相同的部分加工。編子程序時要注意子程序的完整性和獨立性，如果在其它工件上有和它完全相同的部分，這個子程序也可以被其它主程序調(diào)用。,數(shù)控銑床加工實例——子程序,數(shù)控銑床加工實例——子程序,工件材料為45號鋼，加工圖中的矩形槽及其底部的圓孔。要加工的槽共有10個，其中每一排的5個槽的形狀完全一樣，仔細分析可知，第1排的槽和第2排的槽其形狀和尺寸完全一樣，只是旋轉(zhuǎn)的角度不同，可以考慮使用坐標系旋轉(zhuǎn)指令，這樣還能使矩形槽輪廓的點的坐標值計算方便。關于挖槽的其它考慮因素與上例類似。 由于矩形槽四角的過渡圓弧半徑為R5mm，槽底部的圓孔直徑為￠10mm；故選擇直徑為￠8mm的直柄鍵槽銑刀。主軸轉(zhuǎn)速S選擇800 r/min ，進給速度F選擇：Z方向為20mm/min ，XY方向為40mm/min。,工藝分析及處理,數(shù)控銑床加工實例——子程序,一般在主程序中使用絕對坐標編程，可方便直觀地確定每一個加工部分的具體位置，而在子程序中使用增量式編程，避免多次調(diào)用子程序出現(xiàn)的坐標干涉。也可使用G92指令在子程序中重新定義工件坐標系。從圖中可以看出，加工的槽的位置呈前后、左右對稱狀，故工件坐標系的原點定在工件中心的上表面，將使加工的輪廓槽在整個工件上的位置很直觀。 由于10個矩形槽的形狀和尺寸完全一樣，只是旋轉(zhuǎn)的角度不同，為了輪廓上節(jié)點坐標的計算方便和簡化編程，用子程序來完成水平形狀的矩形槽的切削，在主程序中通過旋轉(zhuǎn)坐標系后分別調(diào)用子程序。在計算輪廓的節(jié)點坐標時，使用其公稱尺寸來計算，它的公差在刀具半徑補償中和刀具實際尺寸一并考慮。,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 （1）主程序 06001 N010 G90 G69 G40 G49； N020 G54 G00 X-60 Y20； 進入第1工件坐標系，定位到左上方槽的中心 N030 G00 G43 H01 Z3； N040 S800 M03； N050 G68 R45； 坐標系旋轉(zhuǎn)45 N060 M98 P6002； 調(diào)用子程序 N070 G69 G00 X-30； 取消坐標系旋轉(zhuǎn)，定位到第2個槽的中心,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 N080 G68 R45； 坐標系旋轉(zhuǎn)45 N090 M98 P6002； 調(diào)用子程序 N100 G69 G00 X0； 定位到第3個槽的中心 N110 G68 R45； 坐標系旋轉(zhuǎn)45 N120 M98 P6002； 調(diào)用子程序 N130 G69 G00 X30； 定位到第4個槽的中心 N140 G68 R45； N150 M98 P6002； N160 G69 G00 X60； 定位到第5個槽的中心,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 N170 G68 R45： N180 M98 P6002： N190 G69 G00 Y-20； 定位到第2排右面第1個槽的中心 N200 G68 R-45； 坐標系旋轉(zhuǎn)-45 N210 M98 P6002； 調(diào)用子程序 N220 G69 G00 X30； 定位到第2排右面第2個槽的中心 N230 G68 R-45； N240 M98 P6002； N250 G69 G00 X0； 定位到第2排右面第3個槽的中心,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 N260 G68 R-45； N270 M98 P6002； N280 G69 G00 X-30； 定位到第2排右面第4個槽的中心 N290 G68 R-45； N300 M98 P6002； N310 G69 G00 X-60； 定位到最后5個槽的中心 N320 G68 R-45； N330 M98 P6002； N340 G69； 取消坐標系旋轉(zhuǎn),程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 N350 G00 G49 Z50； 退刀 N360 M05； N370 G91 G28 Z0； N380 G28 X0 Y0； N390 G90； N400 M30；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 （2）子程序 P 06002： N10 G91 G01 Z-9 F20； 切入到矩形槽底 N20 G01 G41 X-10 Y7.5 D02 F40； 切向矩形輪廓第1點并建立刀具半徑補償 N30 G03 X-5 Y-5 R5； 逆時針切削矩形輪廓 N40 G01 Y-5； N50 G03 X5 Y-5 R5； N60 G01 X20； N70 G03 X5 Y5 R5；,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 N80 G01 Y5； N90 G03 X-5 Y5 R5； N100 G01 X-20； N110 G40 X10 Y-7.5； 矩形輪廓切削結(jié)束，返回矩形中心，取消刀具半徑補償 N120 G01 Z-5 F20； 切入到矩形槽中間的圓孔的底部 N130 G01 G41 X-5 F40； 切向圓周輪廓并建立刀具半徑補償 N140 G03 I5 J0； 切削整圓,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,參考程序 N150 G01 G40 X5； 圓周切削結(jié)束，返回圓心，取消刀具半徑補償 N160 G00 Z14； 刀具退出 N170 G90； N180 M99：； 返回主程序,程序編制,數(shù)控銑床加工實例——子程序,