数控加工工艺与编程程俊兰习题答案

1、WOR幅式可编辑复习思考题41 .加工中心可分为哪几类？其主要特点有哪些？加工中心按结构布局可以分为以下三类：(1)立式加工中心其主轴轴线垂直于水平面。为了解决垂直方向运动时重力平衡的问题，一般是由主轴箱沿立柱上下运动来实现的，主轴箱的重量通过立柱中空腔内的配重使其平衡。大型立式数控铳床则往往采用龙门架移动式，龙门架沿床身做纵向运动。三坐标立式数控铳床占有相当的比重，一般可进行三坐标联动加工。还有部分机床的主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的一个或两个轴做数控摆角运动，完成四坐标和五坐标数控立铳加工。(2)卧式加工中心其主轴轴线平行于水平面，垂直方向的运动一般也是由主轴箱升降来实现的。为了扩大加工范

2、围，卧式数控铳床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四、五坐标加工。利用万能数控转盘，可以将工件上不同角度的加工面调整成加工位置，从而省去很多专用夹具或专用角度成型铳刀。带有数控转盘的卧式数控铳床利于对工件进行“四面加工”。2 .箱体上直径小于30mm勺孔一般采用什么加工方法？直径小于30mme勺孔可以不铸由毛坯孔，全部加工都在加工中心上完成。可分为“物平端面一打中心孔一钻一扩一孔端倒角一较”等工步。有同轴度要求的小孔(<30mm,须采用“钩平端面一打中心孔一钻一半精链一孔端倒角一精链(或较)”等工步来完成。3 .数控铳和加工中心的工序划分原则是什么？(1)工序集中原则。(2)先粗后

3、精原则。(3)基准先行原则。(4)先面后孔原则。4 .数控铳和加工中心的工序划分方法有哪些？(1)以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适于加工内容不多的零件，加工完成后就能达到待检状态。(2)以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工多个表面，但会导致程序太长。程序长度会受到系统内存容量、机床连续工作时间(一个零件在一个工作班内应该加工完毕)、查错和检索等的限制。因程序不宜太长，一道工序的内容也不宜太多。(3)以加工部位划分工序。对于加工内容很多的零件，按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，

4、再加工复杂的几何形状；先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位。(4)以粗、精加工划分工序。对于易发生变形的零件，为减小加工后的变形，一般先进行粗加工，后进行精加工，并将粗、精加工工序分开。(5)先主后次。即先加工主要表面，然后加工次要表面。(6)一次装夹进行多道加工工序时，则应考虑把对工件刚度削弱较小的工序安排在先，以减小加工变形。专业知识整理分享WOR幅式可编辑1 7)先内形内腔加工，后外形加工。5 .数控铳和加工中心的工步划分方法有哪些？(1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精分开进行。(2)对于既有面又有孔的零件，可以采用“先面后孔”的原则划

5、分工步。先铳面可提高孔的加工精度。因为铳削时切削力较大，工件易发生变形，而先铳面后链孔，则可使其变形有一段时间恢复，减少由于变形引起的对孔的精度的影响。反之，如先链孔后铳面，则铳削时极易在孔口产生飞边、毛刺，从而破坏孔的精度。(3)按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用刀具集中工步，以减少换刀次数，减少辅助时间，提高加工效率。(4)在一次安装中，尽可能完成所有能够加工的表面。6 .影响切削用量的因素有哪些？(1)机床：机床刚性、最大转速、进给速度等；(2)刀具：刀具长度、刃长、刀具刃口、刀具材料、刀具齿数、刀具直径等；(3)工件：毛坯材质、热处理性能等；(4)装夹方式：

6、(工件紧固程度)压板、台钳、托盘等；(5)冷却情况：油冷、气冷、水冷等。7 .如何用Z轴设定器确定刀具的长度？(1)组装和调整加工中使用的各种刀具。(2)校准Z轴设定器，用校准棒压在Z轴设定器的上面，调整表盘使指针指向刻度0。(3)将Z轴设定器放在Z向零点的平面上(一般为零件平面)。(4)将一把刀具装入加工中心(或数控铳床)主轴。(5)Z向移动主轴，使刀尖与Z轴设定器接触，使Z轴设定器指针指向刻度0(或是指示灯亮)，将该刀的刀号、长度、直径等参数输入系统(输入方法参考机床操作手册)。(6)将刀具装入刀库。(7)重复步骤(3)-(5),直至将所有刀具测量完毕。用这种方法即测量了各个刀具的长度补偿

7、值，又确定了Z轴的零点。8 .如何用机械式寻边进行X、Y的对刀？(1)将偏心式寻边器通过刀柄安装在主轴上。(2)启动主轴旋转，主轴转速一般为500r/min左右。(3)在X正方向手动移动工作台，使寻边器下部的圆柱与被加工零件上与X轴垂直的侧面接触。(4)进一步慢速移动工作台，边移动边观察，直至两段圆柱同心，再移动突然又由现偏心。(5)记录下数控系统显示器上显示的X值，此时主轴中心与零件被测量面的距离等于寻边器的半径。(6)用同样的方法进行Y正向移动测量，记录下Y值。专业知识整理分享WOR幅式可编辑(7)用记录的X值加上一个寻边器圆柱半径值(X+R),用记录的Y值加上一个寻边器圆柱半径值(Y+R

8、,(X+RY+R就是主轴中心移至零件一个角点上的坐标值，如果此点是工件原点，则将计算后的X值和Y值输入系统G54G59之一(如G54)所对应的寄存器中，将来在程序中可使用G54控制坐标系。9 .如何用光电式寻边器进行X、Y的对刀？(1)将工件通过夹具装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留由寻边器的测量位置。(2)将寻边器通过刀柄装在主轴上，手动Z轴使寻边器下降，钢球与测量杆的交线不要低于零件的上表面，且保证钢球的最大半径面低于零件的上表面。当由现误操作时可以保护测量杆不受损坏。(3)在X方向快速移动主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧，改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光

9、。记下此时测头在机械坐标系中的X坐标值，如-358.700o(4)抬起测头至工件上表面之上，快速移动主轴，让测头靠近工件右侧，改用微调操作，让测头慢慢接触到工件右侧，直到寻边器发光。记下此时测头在机械坐标系中的X坐标值，如-248.700。(5)两者差值再减去测头直径，即为工件长度。测头的直径一般为10mm则工件的长度为L=-248.700-(-358.700)-10=100mm(6)工件坐标系原点在机械坐标系中的X坐标为X=-358.7+100/2+5=-303.7,将此值输入到工件坐标系中(如G54)的X即可。(7)同样，工件坐标系原点在机械坐标系中的Y坐标也按上述步骤测定。10 .数控铳

10、床和加工中心的坐标平面指令有哪些？G17、G18G1911 .加工中心的编程与数控铳床的编程主要有何区别？加工中心带有刀库，可以实现自动换刀，所以加工中心的编程可以用指令M06来换刀，而数控铳床需要手动换刀。12 .刀具长度补偿有哪些指令？怎样使用？刀具长度补偿指令有G43>G44G49o指令格式为：G43ZH或G43HG44ZH或G44HG49;或H00G43表示长度正补偿，其含义是用H代码指定的刀具长度偏置号(存储在偏置存储器中)加到在程序中由指令指定的终点位置坐标值上；G44表示长度负补偿，其含义是从终点位置减去补偿值。G49是取消刀具长度补偿，等同于H00o13 .试用图解表示G

11、41、G42、G43G44的含义。专业知识整理分享WOR幅式可编辑刀具回转方向、1件左侧补偿量转方向刀具进给方向(a)左JU(b)右刀社14 .G98、G99的区别是什么？在钻孔固定循环中，使用G98控制刀具返回到初始点，用G99控制刀具返回到R点。15 .G15G16的作用是什么？如何使用？极坐标编程通常使用指令G15、G16进行。G15:撤销极坐标编程G16:极坐标编程生效极坐标编程时，编程指令的格式、代表的意义与所选择的加工平面有关，加工平面的选择仍然利用G17、G18、G19等平面选择指令进行。加工平面选定后，所选择平面的第一坐标轴地址用来指定极坐标半径；第二坐标轴地址用来指定极坐标角

12、度，极坐标的0方向为第一坐标轴的正方向。极坐标原点指定方式，可以将工件坐标系原点直接作为极坐标原点；也可以利用局部坐标系指令(G52)建立极坐标原点。16 .G5RG51的作用是什么？如何使用？G51为比例缩放功能生效，指令格式：G51XYZP_各轴按相同比例缩放专业知识整理分享WOR幅式可编辑G51XYZIJKj各种按不同比例缩放X、Y、Z指令用来确定缩放中心，P指令用来确定缩放比例，缩放比例的最小输入增量单位是0.001,如果省略X、Y和Z指令，则G51指令的刀具位置为缩放中心。I、J、K分别对应X、Y、Z轴的比例系数，本系统设定I、J、K时不能带小数点，比例为1时，输入1000即可，通过

13、对某一轴指令比例系数“-1”，可以利用比例缩放，实现镜像加工。G50为关闭缩放功能G51。指令格式：G5017 .G68、G69的作用是什么？如何使用？G68为图形旋转功能生效。指令格式：G17X_Y_',G18G68X_ZR【G19Y_Z*riF其中：X、Y、Z指令指定旋转中心，如果程序中不指定回转中心，则以坐标原点为旋转中心；R指令指定旋转角度，以度为单位，一般逆时针为正角度。G69为关闭旋转功能。指令格式为：G69;18 .G51.1、G50.1的作用是什么？如何使用？G51.1指令控制镜像功能开始。指令格式为：G51.1Y，XY,X、Y指令后面的坐标字指定对称轴或对称点。如果式

14、中只给由一个坐标字，是以一个轴镜像；如果给由两个坐标字，是以一个点镜像。例如，"G51.1X50.;”是以X=50为轴的轴对称；“G51.1X0Y0;”是以原点为点对称。镜像指令有效后，系统将程序段中的被镜像的坐标字自动处理，形成镜像值。G50.1指令被执行时，结束可编程镜像的功能。指令格式为：XG50.1YXYX、Y指令后面的坐标字指定取消镜像操作的坐标轴和坐标点。19 .编制如图4-73所示的零件的加工程序，设零件材料为中碳钢。专业知识整理分享WOR幅式可编辑图4-73工艺分析：该零件加工内容为型腔，深5mm还有4个巾20的沉孔，深9mm没有给由尺寸精度想、形位公差等技术要求，只

15、需要编写加工程序走由形状即可。工艺设计：在数控铳床利用平口钳夹紧，刀具选择巾18的3齿硬质合金立铳刀。先粗加工型腔，然后精加工型腔和巾20的沉孔。型腔采用斜线下刀，沉孔采用螺旋线下刀。粗加工时选择背吃刀量5,侧面留0.5mm余量。每齿进给量查表4-3取0.05mm,铳削速度查表4-2取60m/min,主轴转速由公式n=1000v/兀D计算，取1050,进给速度计算后取157。精加工时选择背吃刀量5。每齿进给量查表4-3取0.04mm,铳削速度查表4-2取80m/min,主轴转速由公式n=1000v/兀D计算，取1415,进给速度计算后取170o程序如下O4001;主程序名G54G00X0Y股定

16、工件坐标系G00Z2.M03S105Q快速下刀，启动主轴正转G01X20.5Y0Z-2F100;斜线下刀至UZ-2X-20.5Z-5;斜线下刀到切削深度Y-6F157;向下进给X20.5;X轴方向去除余料Y6;Y正向进给X-20.5;X轴方向去除余料Y17;Y向进给X-30Y30;去除左上角部余料X-17Y20.5退刀X17;去除x轴向余料X30Y30;去除右上角部余料专业知识整理分享WOR幅式可编辑X20.5Y17退刀Y-17;Y向进给X30Y-30;去除右下角部余量料X17Y-20.5;退刀X-17;除X向余料X-30Y-30;去除左下角部余料X-20.5Y-17退刀M98P1001;调用

17、子程序精加工右上角部分G51.1X0;关于Y轴镜像M98P1001;调用子程序精加工左上角部分G51.1Y0;再关于X轴镜像M98P1001;调用子程序精加工左下角部分G50.1X0;取消关于Y轴镜像M98P1001;调用子程序精加工右下角部分G50.1Y0;取消关于X轴镜像M30;主程序结束O1001;子程序名（右上角部分）G00X0Y0S1415快速定位到原点，主轴转速1415r/minG01G41X30D01F170建立刀具半径补偿，切削速度170mm/minG01Y9.51;沿Y轴进给G02X35.09Y16.96R8;走R8圆弧G03X16.96Y35.09R-14;走R14圆弧G0

18、2X9.51Y30R8;走R8圆弧G01X0Y30;直线进给到终点G40X0Y0;取消刀具半径补偿G00X30Y30快速定位到孔中心G02X31Y0Z-9I-1J0K5;螺旋线下刀到孔深度G02I-1J0;走整圆加工孔G00Z-5;抬刀到型腔的深度位置M99;子程序结束20 .编制如图4-74所示的零件的加工程序，设零件材料为中碳钢专业知识整理分享WOR幅式可编辑I件厚度15mm心JftOQOrI图4-74工艺分析与设计：该零件既有外轮廓加工，又有型腔和孔的加工。所用刀具数量较多，故选择立式加工中心，夹具选择平口钳。刀具选择：T01为巾20的4齿高速钢立铳刀，用来加工外轮廓；T02选择巾12高

19、速钢键槽铳刀，铳两个型腔；T03选择巾4麻花钻，用来钻3个8mm深的孔。切削用量：T01切削深度为8mm切削速度30m/min,每齿进给量取0.02,计算得到切削速度为480r/min,进给速度40mm/min.T02切圆切削深度为2,切矩形型腔深度为5,切削速度30m/min,每齿进给量取0.02,计算得到切削速度为800r/min,进给速度32mm/min.T03钻孔的进给量去0.08mm/r,钻削速度取20m/min,计算的主轴转速为1600r/min,进给速度128mm/min.加工程序如下：O4002;程序名G54G00X-30Y-30;设定工件坐标系，快速定位到下刀点T01M06换

20、1号刀G43Z-8H01;建立1号刀的长度补偿M03S480;主轴正转，转速480r/minG41G01X0Y0D01F40B立刀具半径左补偿，Y60;Y轴进给X30;X轴进给专业知识整理分享WOR幅式可编辑G02X70Y60R20走R20圆弧G01X100;走直线Y20;沿Y轴进给G02X80Y0R20走R20圆弧G01X12;沿X轴进给X0Y20;走倒角部分G40X-30;撤销刀具半径补偿G91G28Z0刀具返回参考点G90;绝对坐标方式T02M06;换2号刀G43Z5H02;建立长度补偿M03S80Q主轴正转G01X16Y26F100定位到矩形槽左下角G01Z-5F20;下刀到槽深G01

21、Y50F32;Y向进给切槽X24;X向进给Y26;Y向进给X16;X向进给G01Z5F100;抬刀G00X50Y60快速定位到孔中心G01Z-2F20;下刀到切深G01G41X65D02F32建立刀具半径补偿G03X65Y60I-30J0;切削整圆G40X0Y0撤销刀具半径补偿G91G28Z0;回参考点G90;绝对坐标方式专业知识整理分享WOR幅式可编辑T03M06;换3号刀G00G43Z30H03建立刀具长度补偿M03S1600;启动主轴正转G99G73X60Y30Z-8R3Q2F128占孑L1X80Y20;钻孔2G98X80Y40钻孔3G91G28Z0;回参考点M30;程序结束21.编制如

22、图4-75所示的零件的加工程序，设零件材料为中碳钢映JeI4。！eee©©-)00_ICM00图4-75工艺分析：本零件是钻孔，而且孔较多，深度不一样，但分布有规律。孔的直径都是10mm深度有1mm2mm3mm4mm5mmE种。用G81指令钻孔，五个孔的钻孔程序作为一个子程序。通过调用局部坐标系定位中心孔的位置。工艺设计：选用数控铳床，平口钳装夹，刀具选择巾10高速钢麻花钻。切削速度取25m/min,进给量取0.1mm/r,计算得到主轴转速为790r/min,进给速度为79mm/min。编程原点在零件对称中心上表面处。程序如下：主程序：O4003;主程序名专业知识整理分享W

23、OR幅式可编辑G90G54G00X0Y0Z10堂对值编程，工件坐标系设定，快速定位G43Z50H01;建立刀具长度补偿，定位到初始平面M03S790;主轴正转M98P1002;调用子程序加工中间孔系G52X-40Y40;局部坐标系原点设置在左上角位置M98P1002;调用子程序加工左上角孔系G52X-40Y-40;局部坐标系原点设置在左下角位置M98P1002;调用子程序加工左下角孔系G52X40Y-40;局部坐标系原点设置在右下角位置M98P1002;调用子程序加工右下角孔系G52X40Y40;局部坐标系原点设置在右上角位置M98P1002;调用子程序加工右上角孔系G52X0Y0;取消局部坐

24、标系G91G28Z0返回参考点M30;程序结束子程序O1002;子程序名G90G99G81X0Y20Z-1R3F79;G81占孔，钻深1mnfL,返回参考平面X-20Y0Z-2;钻深2mmFL,返回参考平面X20Y0Z-3;钻深3mm?L,返回参考平面X0Y0Z-4;钻深4mm?L,返回参考平面G98X0Y-20Z-5;钻深5mmfL,返回初始平面G80;取消钻孔循环M99;子程序结束22 .试说明G73的执行过程。带断屑高速深孔加工循环（G73）指令格式：G73XYZRQF式中：X、Y指令后的数值一一孔位数据；Z指令后的数值一一孔深度；Q指令后的数值一一每次切削进给的切深度为23mmF指令后

25、的数值一一切削进给速度。每次工作进给后快速退回一段距离d（断屑），d值由参数设定（参数5114）。孔深大于5倍直径孔的加工属于深孔加工，不利于排屑，故采用间段进给（分多次进给），该指令的动作示意图如下图所示，这种加工通过Z轴的间断进给可以比较容易地实现断屑与排专业知识整理分享WOR幅式可编辑23 .试说明G74的执行过程。用丝锥攻螺纹时可用攻丝循环功能，其编程格式如下：G74G98（或G99）XYZRPFK式中：X、Y指令后的数值一一孔位数据；Z指令后的数值一一螺纹深度；P指令后的数值一一孔底停留时间；F指令后的数值一一切削进给速度（螺纹导程X主轴转速）；K指令后的数值一一重复次数（一般为1次

26、）。G74用于攻左旋螺纹，在攻左旋螺纹前，先使主轴反转，再执行G74指令，刀具先快速定位至（X,Y）所指定的坐标位置，再快速定位到R点，接着以F指令所指定的进给速度攻螺纹至Z指令所指定的坐标位置后，主轴转换为正转且同时向Z轴正方向退回至R点，退至G74(G99)R点后主轴恢复原来的反转。指令动作示意图如下图所示。G74(G98)初始平面r9!主轴反转主轴正转主轴正转专业知识整理分享X,Y）,再快速移至R点，并开q值，使刀尖离开加工孔面），快速返回到R点（或初始点），主轴复位，重新启动，转入下一段。L轴正转f4点平面rW)BG7M即必主轴正转"支初始平面WOR幅式可编辑24 .试说明G76的执行过程。精链孔循环指令用于精密链孔加工，它可以通过主轴定向准停动作，进行让刀，从而消除退刀痕。指令格式：G76X_YZRQPFj式中：X、Y指令后的数值一一孔位数据;Z指令后的数值一一孔深度；Q指令后的数值一一孔底刀具径向退刀量；P指令后的数值一一孔底停留时间；F指令后的数值一一切削进给速度。动作过程如下图所示。刀具快速从初始点定位至坐标点（始进行精链切削，直至孔底主轴，定向停止、让刀（链刀中心偏移一个25 .编制如图4-76所示的零件的加工程序，设零件材料为中碳钢图4-76工艺分析与设计：根据图示，选择零件左下角点为程序零点。本例只需要加工孔系。有