数控加工工艺及编程第4章习题答案

1、复习思考题4.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。为了扩大加工范围

2、，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”o.箱体上直径小于30的孔一般采用什么加工方法？直径小于 30的孔可以不铸出毛坯孔，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钱”30),须采用“物平端面一(或钱)”等工步来完成。等工步。有同轴度要求的小孔(打中心孔一钻一半精链一孔端倒角一精链.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)先粗后精原则。(3)基准

3、先行原则。(4)先面后孔原则。.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，再加工复

4、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。（ 7）先内形内腔加工，后外形加工。5数控铣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”的原则划分工步。先铣面可提高孔的加工

5、精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形，而先铣面后镗孔，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，如先镗孔后铣面，则铣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： （工件紧固程度）

6、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（或数控铣床）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

7、偿值，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500 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，再移动突然又出现偏心。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。（ 7）用记录的X 值加上一个寻边器圆柱半径值（） ，用记录的 Y值加上一个寻边器圆柱半径值（） ， （， ）就是主

8、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出寻边器的测量位置。（ 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。当出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 -358.700 。（ 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 o（ 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 10，则工件的长度为248.700 - （-358.700 ） -10=100 。（6）工件坐标系原点在机械坐标系中的X坐标为358.7+100/2+5303.7 ,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。数控铣床

10、和加工中心的坐标平面指令有哪些？G17、 G18、 G19加工中心的编程与数控铣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。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、 G44、 G49。指令格式为：G43 ；或 G43 ；G44 ；或 G44 ；G49;或 H00;G43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H00o.试用图解表示 G41

11、、G42、G43 G44的含义。刀具迸给方向补疝彩刀具回 转方向、进刀方向 工件左解刀具回转方向刀具进给方向G13G44（匕）21iL,J实除到达点程序中招定的点睚年中用足的产K UIG99控. G988 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，用制刀具返回到R点。. G15 G16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5: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

12、来指定极坐标半径；第二坐标轴地址用来指定极坐标角度，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（G50建立极坐标原点。16 G50、 G51 的作用是什么？如何使用？G51 为比例缩放功能生效，指令格式：G51；各轴按相同比例缩放G51 ； 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 、

13、K时不能带小数点，比例为 1 时，输入 1000 即可，通过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：G50 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： TOC o 1-5 h z G17X_Y_G18G68X_Z_；G19Y_Z_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，- 般逆时针为正角度。G69为关闭旋转功能。指令格式为：G69； 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

14、始。指令格式为：X_G51.1Y_；X_ Y_X、 Y 指令后面的坐标字指定对称轴或对称点。如果式中只给出一个坐标字，是以一个轴镜像；如果给出两个坐标字，是以一个点镜像。 例如，“G51.1 X50.; ” 是以 50 为轴的轴对称； “G51.1 X0 Y0;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：X_G50.1Y_；X_ Y_X、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。图 4-73工艺分析：该零件加工内容为型腔，

15、深 5,还有4个小20的沉 孔，深9。没有给出尺寸精度想、形位公差等技术要求，只需要编 写加工程序走出形状即可。工艺设计：在数控铳床利用平口钳夹紧， 刀具选择小18的3齿 硬质合金立铳刀。先粗加工型腔，然后精加工型腔和小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0.5余量。每齿进给量查表 4-3取0.05 ,铳削速度查表 4-2取60m,主轴转速由公式1000兀D 计算，取1050,进给速度计算后取157。主程序名设定工件坐标系快速下刀 , 启动主轴正转斜线下刀到 2斜线下刀到切削深度向下进给X轴方向去除余料Y正向进给X轴方向去除余料Y向进给去除左上角

16、部余料退刀去除 x 轴向余料去除右上角部余料退刀精加工时选择背吃刀量5。每齿进给量查表4-3 取 0.04 ，铣削 速度查表4-2取80m,主轴转速由公式1000兀D计算，取1415, 进给速度计算后取 170程序如下O4001;G54 G00 X0 Y0G00 Z203 S1050 ；G01 X20.5 Y0 Z-2 F100;20.5 5;Y-6 F157;X20.5;Y6;20.5;Y17;30 Y30;17 Y20.5X17;X30 Y30;X20.5 Y1717;X30 30;X17 20.5;17;30 30;20.5 17M98 P1001;G51.1 X0;M98 P1001;

17、G51.1 Y0;M98 P1001;G50.1 X0;M98 P1001;G50.1 Y0;M30;O1001;G00 X0 Y0 S1415;G01G41 X30 D01 F170 ;Y向进给去除右下角部余量料退刀除 X 向余料去除左下角部余料退刀调用子程序精加工右上角部分关于 Y 轴镜像调用子程序精加工左上角部分再关于 X 轴镜像调用子程序精加工左下角部分取消关于Y 轴镜像调用子程序精加工右下角部分取消关于X 轴镜像主程序结束子程序名（右上角部分）快速定位到原点,主轴转速1415建立刀具半径补偿，切削速度170G01 Y9.51;G02 X35.09 Y16.96 R8;G03 X16.

18、96 Y35.09 14;G02 X9.51 Y30 R8;G01 X0 Y30;G40 X0 Y0;G00 X30 Y30;G02 X31 Y0 9 1 J0 K5;沿Y轴进给走R8圆弧走R14圆弧走R8圆弧直线进给到终点取消刀具半径补偿快速定位到孔中心螺旋线下刀到孔深度G02 1 J0;G00 5;M99;走整圆加工孔抬刀到型腔的深度位置子程序结束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。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为小20的4齿高速钢立铳刀，用来加工外轮廓

19、； T02 选择小12高速钢键槽铳刀，铳两个型腔；T03选择小4麻花钻，用 来钻 3 个 8 深的孔。切削用量：T01切削深度为8,切削速度30m,每齿进给量取0.02, 计算得到切削速度为 480, 进给速度 40.T02切圆切削深度为2,切矩形型腔深度为5,切削速度30m,每齿进给量取 0.02 ，计算得到切削速度为 800, 进给速度 32.T03钻孔的进给量去0.08,钻削速度取20m,计算的主轴转速为1600 , 进给速度 128.加工程序如下：O4002；程序名G54 G00 30 30;设定工件坐标系，快速定位到下刀点T01 M06G43 8 H01;M03 S480;G41 G

20、01 X0 Y0 D01 F40;Y60;X30;G02 X70 Y60 R20;G01X100;Y20;G02 X80 Y0 R20;G01X12;X0 Y20;G40 30;换 1 号刀建立 1 号刀的长度补偿主轴正转，转速480建立刀具半径左补偿，Y 轴进给X 轴进给走 R20 圆弧走直线沿 Y 轴进给走 R20 圆弧沿 X 轴进给走倒角部分撤销刀具半径补偿刀具返回参考点绝对坐标方式换 2 号刀建立长度补偿主轴正转定位到矩形槽左下角下刀到槽深Y 向进给切槽X 向进给Y 向进给X 向进给抬刀快速定位到孔中心下刀到切深建立刀具半径补偿切削整圆撤销刀具半径补偿回参考点绝对坐标方式换 3 号刀建

21、立刀具长度补偿启动主轴正转钻孔 1钻孔 2钻孔 3回参考点G91 G28 Z0;G90;T02 M06;G43 Z5 H02;M03 S800；G01 X16 Y26 F100;G01 Z-5 F20;G01Y50 F32;X24;Y26;X16;G01 Z5 F100;G00 X50 Y60;G01 Z-2 F20;G01 G41 X65 D02 F32;G03 X65 Y60 30 J0;G40 X0 Y0;G91 G28 Z0;G90;T03 M06;G00 G43 Z30 H03;M03 S1600;G99 G73 X60 Y30 8 R3 Q2 F128;X80 Y20;G98 X8

22、0 Y40G91 G28 Z0;M30;程序结束21.编制如图4-75所示的零件的加工程序，设零件材料为中碳钢。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10,深度有1、2、3、4、5五种。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，刀具选择小 10高速钢麻 花钻。切削速度取25m,进给量取0.1 ,计算得到主轴转速为790, 进给速度为79mm编程原点在零件对称中心上表面处。程序如下：主程序:主程序名绝对值编程， 工件坐标系设定， 快速定位建立刀具长度补偿， 定位到初

23、始平面主轴正转调用子程序加工中间孔系局部坐标系原点设置在左上角位置调用子程序加工左上角孔系局部坐标系原点设置在左下角位置调用子程序加工左下角孔系局部坐标系原点设置在右下角位置调用子程序加工右下角孔系局部坐标系原点设置在右上角位置调用子程序加工右上角孔系取消局部坐标系O4003;G90 G54 G00 X0 Y0 Z100;G43 Z50 H01;M03 S790;M98 P1002;G52 40 Y40;M98 P1002;G52 40 40;M98 P1002;G52 X40 40;M98 P1002;G52 X40 Y40;M98 P1002;G52 X0 Y0;孔深度；每次切削进给的切深

24、度为G91 G28 Z0;M30;子程序O1002;G90 G99 G81 X0 Y20 1 R3F79;20 Y0 2;X20 Y0 3;X0 Y0 4;G98 X0 20 5;G80;M99;22 试说明G73 的执行过程。带断屑高速深孔加工循环(指令格式： G73；式中：X、 Y 指令后的数值孔位数据；Z 指令后的数值孔深度；Q指令后的数值返回参考点程序结束子程序名G81 钻孔，钻深1 孔，返回参考平面钻深2孔，返回参考平面钻深3孔，返回参考平面钻深4孔，返回参考平面钻深5孔，返回初始平面取消钻孔循环子程序结束G73)孔位数据；23;F指令后的数值一一切削进给速度。每次工作进给后快速退回

25、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屑.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:G74 G98 （或 G99;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）。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

26、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(G8)主轴正转U74G99)H点平面pU占绿主轴正转.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：G76;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 （X, Y）,再快速移至R点，弁开始进行精链切削，直至孔底主轴，定向停，快速止、让刀（链刀中心偏移一个 q值，使刀尖离开加工孔面）返回到R点（或初始点），主轴复位，重新启动，转入下一段。主轴正转初崎平面.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。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 6-小6的孔和