六-数控铣削和加工中心的加工工艺与编程

第一节数控铣削和加工中心的加工工艺第六章数控铣削和加工中心的加工工艺与编程第二节数控铣床和加工中心的程序编制基本要求1.数控铣削和加工中心加工的机床的类型2.制订典型零件的数控铣削和加工中心加工工艺3.数控铣床及加工中心程序的编制第一节数控铣削和加工中心的加工工艺数控铣削和加工中心的主要加工对象数控铣削和加工中心的加工工艺分析数控铣削和加工中心加工工艺的设计一、数控铣削和加工中心的主要加工对象（一）数控铣削加工的主要对象1．平面类零件2．变斜角类零件3．曲面类零件（二）加工中心加工的主要对象1．既有平面又有孔系的零件（1）箱体类零件一般都需进行孔系、轮廓、平面的多工位加工，精度要求较高，工艺复杂，加工周期长，成本高，精度不易保证。（2）盘、套、板类零件带有键槽，端面上有平面曲面和孔系，径向也常分布一些径向孔。2．结构形状复杂、普通机床难加工的零件（2）整体叶轮类加工难点，通道狭窄，刀具很容易与加工表面和邻近曲面产生干涉（1）凸轮类各种曲线的盘形凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮和端面凸轮（3）模具类锻压模具、铸造模具、注塑模具及橡胶模具

3．外形不规则的异形零件大多要点、线、面多工位混合加工，刚性较差，夹紧及切削变形难以控制，加工精度也难以保证，通常采取工序分散的原则加工，需用工装较多，周期较长。4．加工精度要求较高的中小批量零件针对加工中心加工精度高、尺寸稳定的特点，对加工精度要求较高的中小批量零件。5．加工周期性重复投产的零件某些产品的市场需求具有周期性和季节性，采用加工中心首件试切完成后，程序和相关生产信息可保留下来，供以后反复使用，产品下次再投产时只要很少的准备时间就可开始生产，使生产周期大大缩短。6．新产品试制中的零件新产品在定型之前，选择加工中心试制，可省去许多用通用机床加工所需的试制工装。二、数控铣削和加工中心的加工工艺分析（一）数控铣削的加工工艺分析1．零件图样尺寸的正确标注加工程序以坐标点来编制，构成零件轮廓的几何元素的相互关系应明确，各种几何要素的条件要充分，无封闭尺寸等。2．保证获得要求的加工精度检查零件的加工要求是否可以得到保证。特别注意过薄的底板与肋板的厚度公差，由于加工时产生的切削拉力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，薄板的厚度尺寸公差难以得到保证，表面粗糙度也将增大。3．零件的结构工艺性分析1）工件的内腔与外形的几何类型和尺寸应尽量统一，减少刀具规格和换刀次数，方便编程和提高数控机床加工效率。2）工件内槽的圆角半径R不应过小。3）工件槽底圆角半径r不宜过大。4）应采用统一的基准定位。在数控铣削加工中若没有统一的定位基准，则会因工件的二次装夹而造成加工后两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象。如果没有基准孔，则应专门设置工艺孔作为定位基准，若无法制出工艺孔，最起码也要用精加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。（二）加工中心的加工工艺分析任务：分析零件图的完整性、正确性和技术要求，分析零件的结构工艺性和定位基准等。1．零件的结构工艺性分析

1）切削加工量要小；

2）光孔和螺纹孔的尺寸规格尽可能少；

3）尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。

4）加工表面应具有加工的方便性和可行性。

5）结构应具有足够的刚性。2．定位基准的选择

1）选择设计基准作为定位基准；

2）一次装夹；

3）定位基准的选择要考虑完成尽可能多的加工内容。

4）设计基准与定位基准确实难以重合时，应确定该零件设计基准的设计功能，确保加工精度。三、数控铣削和加工中心加工工艺的设计（一）加工方案的选择1．平面加工方法的选择在数控铣床和加工中心上加工平面主要采用端铣刀和立铣刀加工。经粗铣的平面，尺寸精度可达IT12～14（指两平面之间的尺寸），表面粗糙度Ra值可达12.5～25μm；经粗、精铣的平面，尺寸精度可达IT7～9，表面粗糙度Ra值可达1.6～3.2μm。2．平面轮廓加工方法的选择平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。3．固定斜角平面加工方法的选择固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面。当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；当零件尺寸很大，斜面斜度又较小时，常用行切法加工，但加工后，会在加工面上留下残留面积，需要用钳修方法加以清除。a）b）c）d）4．变斜角面加工方法的选择（1）曲率变化小，选用X、Y、Z和A四坐标联动的数控铣床，采用立铣刀以插补方式摆角加工。（2）曲率变化大，用四坐标联动加工难以满足加工要求，最好用X、Y、Z、A和B（或C转轴）的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工。（3）采用三坐标数控铣床两坐标联动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工。5．曲面轮廓加工方法的选择（1）对曲率变化不大和精度要求不高的曲面的精加工。（2）对曲率变化较大和精度要求较高的曲面的精加工。（3）对像叶轮、螺旋桨这样的零件，因其叶片形状复杂，刀具容易与相邻表面发生干涉，常用五坐标联动加工。6．孔加工钻削、扩削、铰削和镗削等。大直径孔可采用圆弧插补方式进行铣削加工。（1）直径大于φ30mm的已铸出或锻出毛坯孔的孔加工：粗镗→半精镗→孔口倒角→精镗加工方案，孔径较大的可采用立铣刀粗铣→精铣（2）直径小于φ30mm的无毛坯孔的孔：锪平端面→打中心孔→钻→扩→孔口倒角→铰；有同轴度要求：锪平端面→打中心孔→钻→半精镗→孔口倒角→精镗（或铰）7．螺纹加工直径在M6～M20mm之间的螺纹，采用攻螺纹方法加工。直径在M6mm以下的螺纹，完成底孔加工，通过其他手段攻螺纹。直径在M20mm以上的螺纹，采用镗刀片镗削加工。（二）工序的划分为了减少工件加工中的周转时间，提高数控铣床的利用率，保证加工精度要求，在数控铣削工序划分的时候，应尽量使工序集中。当数控铣床的数量比较多，同时有相应的设备技术措施保证工件的定位精度时，为了更合理地均匀机床的负荷，协调生产组织，也可以将加工内容适当分散。加工中心主要从精度和效率两方面考虑，通常按工序集中原则划分加工工序。数控铣削和加工中心工序划分的具体方法可参照第三章第四节中的内容。（三）加工顺序的安排遵循一般工艺原则：“基准先行，先粗后精，先主后次，先面后孔”。此外，使用多把刀具还应考虑：（1）减少换刀次数，节省辅助时间。（2）每道工序尽量减少刀具的空行程移动量，按最短路线安排加工表面的加工顺序。“粗铣大平面—粗镗孔、半精镗孔—立铣刀加工—加工中心孔—钻孔—攻螺纹—平面和孔精加工（精铣、铰、镗等）”（四）加工路线的确定1．铣削外轮廓的加工路线铣削平面零件外轮廓，一般采用立铣刀侧刃进行切削。刀具切入零件时，应沿切削起始点延伸线或切线方向逐渐切入零件，以免在零件的轮廓上切入处产生刻痕，以保证零件表面平滑过渡。刀具离开零件时，也应沿切削终点延伸线或切线方向逐渐切离零件。2．铣削内轮廓的加工路线铣削封闭的内轮廓表面时，因内轮廓曲线不允许外延，此时刀具可以沿一过渡圆弧切入和切出零件轮廓，可提高内轮廓表面的加工精度和质量。3．铣削型腔的加工路线型腔是指以封闭曲线为边界的平底凹槽。加工采用平底立铣刀，且刀具圆角半径应符合型腔的图纸要求。加工型腔三种加工路线方案：行切法、环切法、行切法。行切法和环切法的共同点：不留死角，不伤轮廓，减少重复走刀的搭接量。不同点：行切法加工路线比环切法短，行切法表面粗糙度较差，环切法需要逐次向外扩展轮廓线，刀位点计算稍复杂。4．铣削曲面的加工路线加工工艺复杂，合理选择的加工路线。

5．减少刀具空行程的加工路线尽量缩短加工路线，减少刀具空行程的时间，以节省加工时间，提高生产效率。6．位置精度要求高的孔加工路线对点位控制机床，只要求定位精度高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线无关紧要。因此，这类机床应按空行程最短来安排加工路线。但对位置精度要求较高的孔系加工，在安排孔加工顺序时，还应注意各孔定位方向的一致，即采用单向趋近定位的方法，以避免将机床进给机构的反向间隙带入而影响孔的位置精度。7．完工轮廓的连续切削加工路线在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，为保证零件轮廓表面加工后的粗糙度要求，零件的最终轮廓应安排一次走刀连续加工而成。最后一次走刀加工时，尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿，以免因切削力变化而造成弹性变形，致使光滑轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。8．孔加工时刀具在Z向的加工路线刀具在Z向的加工路线分为快速移动路线和工作进给路线。9．铣削加工时刀具在Z向的加工路线铣削加工时刀具在Z向快速移动进给常采用下列加工路线。1）铣削开口不通槽2）铣削封闭槽3）铣削轮廓及通槽（五）夹具的选择在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性。。常用的数控铣削加工夹具：（1）万能组合夹具。适合于小批量生产。（2）专用铣削夹具。（3）多工位夹具。优点：同时装夹多个工件，可减少换刀次数，能实现边加工边装卸工件。适用于中批量生产。（4）气动或液压夹具。结构复杂、造价较高、制造周期较长，适用于生产批量较大、不宜采用其他夹具的工件。除了上述几种夹具外，数控铣削加工中也经常采用平口虎钳、分度头和三爪自定心卡盘等通用夹具。（六）刀具的选择刀具组成：工具柄部、装夹部分和各种加工刀具。1．工具柄部采用7：24圆锥柄结构。不会自锁，换刀方便，有较高的定心精度和较高的刚度。①在不带刀库的工具柄部；②在带刀库的工具柄部，2．工具系统与刀具柄相连接的刀具装夹部分是用来装夹铣刀、镗刀、钻头、扩铰刀及丝锥等加工刀具的。由于在加工中心上要适应多种形式零件不同部位的加工，故刀具装夹部分的结构、形式、尺寸也是多种多样的。能够装夹多种加工刀具的标准化、系列化和通用化的装夹机构序列产品称为工具系统。工具系统可分为整体式结构和模块式结构两大类。（1）整体式结构。整体式结构的镗铣类工具系统中，每把工具的锥柄与夹持刀具的工作部分连成一体。优点是结构简单，使用方便、可靠，更换迅速等。缺点是所用的刀柄规格品种和数量较多，给生产、使用和管理带来不便。代码代码的意义代码代码的意义代码代码的意义J装接长刀柄用锥柄KJ用于装扩\铰刀TF浮动镗刀Q弹簧夹头BS倍速夹头TK可调镗刀KH7:24锥柄快换夹头H倒锪端面刀X用于装铣削刀具Z(J)用于装钻夹头(莫氏锥度加注J)T镗孔刀具XS装三面刃铣刀MW装无扁尾莫氏锥柄刀具TZ直角镗刀XM装面铣刀M装扁尾莫氏锥柄刀具TQW倾斜式微调镗刀XDZ装直角端铣刀G攻螺纹夹头TQC倾斜式粗镗刀XD装端铣刀C切内槽工具TZC直角形粗镗刀TSG82工具系统的代码和意义

（2）模块式结构。模块式结构把工具的柄部和装夹工作部分分开，制成各种系列化的模块，然后经过不同规格的中间模块，组装成一套不同用途、不同规格的模块式工具。这样既方便了制造，也便于使用和保管，大大减少了用户的工具储备。目前，模块式工具系统已成为数控加工刀具发展的方向。3．加工刀具及其选择孔加工刀具包括：麻花钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀及丝锥等。孔加工刀具的尺寸包括直径尺寸和长度尺寸。孔加工刀具的直径尺寸一般根据被加工孔直径确定。在加工中心上，刀具长度一般是指主轴端面到刀尖的距离，其选择原则是：在满足各个部位加工要求的前提下，尽可能减小刀具长度，以提高工艺系统刚性。（1）钻头直径D应满足L/D≤5（L为钻孔深度）的条件。对钻孔深度与直径比大于5倍以上的深孔，采用固定循环程序，多次自动进退，以利冷却和排屑。（2）钻孔前先用中心钻钻一中心孔或用一直径较大的短钻头划窝引正，然后钻孔，这样，既可解决钻孔引正问题，还可以代替孔口倒角。（3）镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削，以平衡径向力，减少镗削振动。（七）切削用量的选择铣削加工切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量，为保证刀具的寿命，铣削用量的选择方法是：先选取背吃刀量和侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。1．背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时，ap为切削层深度；而圆周铣时，ap为被加工表面的宽度。侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时，ae为被加工表面的宽度；而圆周铣时，ae为切削层深度。背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定。（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra=12.5～25μm时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，则粗铣一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。（2）在工件表面粗糙度值要求为Ra=3.2～12.5μm时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.5～1.0mm余量，在半精铣时切除。（3）在工件表面粗糙度值要求为Ra=0.8～3.2μm时，可分粗铣、半精铣和精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5～2mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5mm，面铣刀背吃刀量取0.5～1mm。2．进给速度铣削加工的进给量是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量；进给速度是单位时间内工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量。进给速度vf（mm/min）与刀具转速n（r/min）、刀具齿数Z及每齿进给量fZ（mm/z）的关系为vf=fn=ZfZn每齿进给量的选取主要取决于零件的表面粗糙度、加工精度、刀具及工件材料等因素。工件刚性差或刀具强度低时，应取小值。3．切削速度根据已选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取。

（八）顺铣和逆铣的选择铣削有顺铣和逆铣两种方式。逆铣：铣刀切入工件时切削速度方向与工件的进给方向相反；顺铣：铣刀切出工件时切削速度方向与工件的进给方向相同。逆铣时，切削厚度从零逐渐增大，刀齿从已加工表面切入，使刀齿容易磨损，使零件已加工表面质量下降。逆铣时，铣削平稳。顺铣时，刀齿切入过程中没有滑移现象，零件表面粗糙度值较小，但刀齿受很大的冲击负荷，铣刀变钝较快，同时，顺铣时，进给丝杠螺母副的轴向间隙会造成工作台带动丝杠窜动使工作台进给不均匀。当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，选用顺铣。精铣时，尤其是铝镁合金、钛合金或耐热合金时，应采用顺铣。当工件表面有硬皮，机床进给机构有间隙时，选用逆铣。第二节数控铣床和加工中心的程序编制一、数控铣床和加工中心的编程要点实例1

加工如图所示的板，零件尺寸为100mm×100mm×20mm，材料为铝材。假设选择尺寸约为105mm×105mm×25mm的毛坯来加工。（一）零件图分析两次装夹。（二）确定工件的装夹方式采用虎钳进行装夹（三）确定数控加工刀具及加工工序卡数控加工工序卡

零件名称板数量（件）1日期2006年1月零件材料铝尺寸单位mm工作者零件规格100×100×20备注工序名称工艺要求1下料105×105×25板料一块2数控铣工步工步内容刀具号刀具类型刀具直径/mm主轴转速/r．min-1进给速度/mm．min-11铣上表面T01面铣刀φ8018508002铣周边轮廓T02键槽铣刀φ2012505003翻转零件定位夹紧找正4数控铣工步工步内容刀具号刀具类型刀具直径/mm主轴转速/r．min-1进给速度/mm．min-11铣下表面T01面铣刀φ801850800%100；程序号N010G54；工件坐标系设定N020T01；调用1号刀N030M06；刀具停在换刀点N040M03S1850F800；主轴正转N050G00X145Y15；横向快进至进刀点N060Z5；垂直快进至工件上表面进刀点N070G01Z0M08；直线插补下刀，打开切削液N080X-45；横向进给第一刀，切削上表面N090G00Z5N100X145Y85；垂直抬刀；再定位N110G01Z0；直线插补下刀N120X-45N130Z5M09N135G00Z100；横向进给第二刀，切削上表面；抬刀，关闭切削液；快速抬刀N140M05N150T02N160M06N170S1250M03F500N180G00X-15Y-15N190Z5N200G01Z-20M08N210X-10N220Y110N230X110N240Y-10N250X-15N260Z5M09N270G00Z100N280M30；主轴停转

；调用2号刀；将2号刀抓到主轴上，停在换刀点；主轴正转；横向快进至进刀点；垂直快进至工件上表面进刀点；直线插补下刀，

打开切削液；横向进给第一刀，预备切削左侧轮廓面；纵向进给第一刀，切削左侧轮廓面；横向进给第二刀，切削后侧轮廓面；纵向进给第二刀，切削右侧轮廓面；横向进给第三刀，切削前侧轮廓面；抬刀，关闭冷却液；快速退刀；程序结束，机床复位由于零件的形状各种各样，所以不可能按同样的方法设计每一个程序，但下面这些过程在大多数情况下是适用的。（1）准备工件图（2）指定加工顺序（3）建立加工流程表（4）用编程语言翻译加工工序（5）各工序全都组合在一个程序中。按照本实例中的加工流程，程序一般格式如下：1．准备程序段（1）程序号；（2）工件编程坐标系建立；（3）刀具数据；（4）主轴旋转方向与转速；（5）快速定位。2．加工程序段3．结束程序段（1）刀具快速回退，G00Z100；（2）主轴停转，M05；（3）程序结束，M30。二、通常出现在NC程序开头的指令1．零点偏置（也称零补偿）指令G54～G57调用：G54或G55或G56或G57解释：调用，可设定零点偏置。功能：使工件零点与基本坐标系原点相联系，将工件零点平移到X、Y、Z所规定的坐标处。补充提示：G54～G57一般写在程序开头，可以用机床数据设定，在操作员控制面板或通用接口，将对刀得到的零点偏置数值输入到机床内部控制零点偏置的表中以备调用；G54一般是机床的默认状态，当程序中没有该指令语句时，机床也会直接调用G54中的坐标值；G54为独立程序段，通常本段不得出现其他指令，G54以后的程序段将执行G54建立的新坐标系；G54本身并非移动指令，只是具备记忆坐标偏置的功能。2．绝对/增量尺寸指令G90/G91调用：G90或G91解释：G90为绝对尺寸，尺寸参考有效坐标系原点；G91为增量尺寸，尺寸参考靠近的末点。功能：G90/G91指令用于指定坐标系作接近设定点运动。补充提示：G90一般为机床默认状态，在本程序中被省略，两个指令都是模态的。编程示例：…N50G90N60G00X0Y0Z10N70G01X30Y30N80Z-5N90X110Y75N100Z10N110M30…N50G90N60G00X0Y0Z10N70G91G01X30Y30N80Z-15N85X80Y45N90Z15N95G90N100M303．公/英制测量，G70/G71调用：G70或G71解释：G70为英制测量，G71为公制测量。功能：根据生产图中的尺寸，可以交替使用公、英制测量，编制工件的几何尺寸。补充提示：在国内，G71一般为机床默认状态，也可以用机床数据设定，在本程序中被省略；所有其它参数，如进给率、刀具补偿或零点偏置都按机床数据指定的测量制解释。4．选择工作平面，G17～G19调用：G17或G18或G19解释：G17选择X/Y平面为工作平面，G18选择Z/X平面为工作平面，选择Y/Z平面为工作平面，见表6-4所示。功能：对工作平面的说明，指定在该平面上加工轮廓；对刀具半径补偿的平面、补偿的横进给方向、循环插补的平面等功能起作用，即当使用上述功能时，要对工作平面进行说明。补充提示：建议在程序的开头处指定工作平面；G17（X/Y平面）往往是系统默认设定值，有必要指明控制器的工作平面，以便校正刀具长度和补偿。平面选择/G功能代码坐标平面/工作平面进给轴/刀具轴G17X/Y平面ZG18Z/X平面YG19Y/Z平面X⑴图⑵图⑶图三、控制主轴的指令1．刀具调用T编程格式：T＿M06解释：T，调用刀；“＿”刀具或加工所用刀具的刀库位置，刀/刀库位置号为1，2，…；M06，换刀。功能：编制T字，直接换刀或选择刀库位置操作发生；M06手动和自动换刀指令，不包括刀具选择，可以自动关闭冷却液和主轴。补充提示：随着刀具的调用，刀库在换刀位置定位，真正换刀用M06启动；相应用D号存储的刀具长度补偿值（见后面“刀具补偿”内容）必须激活；工作平面应随刀具调用编程，从而保证了长度补偿分配给校正轴。2．进给率F编程格式：G94或G95；F＿解释：G94，按mm/min或inch/min或degrees/min计量的进给率；G95，按mm/rev或inch/rev计量的进给率；F＿，按G94，G95指定的单位计的进给值。功能：可使用以上指令对参与加工过程的各轴，在NC程序中设定进给率；路径进给一般由参与运动的所有几何轴的各速度成份组成，参考点为铣刀中心点或车刀刃。补充提示：进给F的测量单位，可用G94或G95指令指定，同时依照机床数据中的系统设定值，输入按毫米或英寸计。进给参数不受G70/G71的影响。路径轴进给用地址F规定，每个NC程序段可编制一个F值，进给F只对路径轴起作用并一直有效，直到新进给率编程为止。这些指令都是模态的。3．主轴速度S编程格式：S＿解释：主轴速度S。功能：规定的速度S适合用于标准主轴。补充提示：通常称T、F、S为在G（准备功能）代码和M（辅助功能）代码之外的其他功能代码；均为模态指令。四、M功能（辅助功能代码）编程格式：M＿，“＿”值为整数。功能：可用M功能激活机床上转换操作这样的功能，例如：“冷却液通ON/断OFF”。永久性功能已经由控制器制造商分派给某些M功能M00：编程停止。M05：主轴停止。M01：任意停止。M19：主轴定向停止。M02：主程序结束。M06：换刀。M30：程序结束。M07：2号冷却液开。M17：子程序结束。M08：1号冷却液开。M03：主轴右转。M09：冷却液关。M04：主轴左转。

五、编制路径指令1．快速移动G00编程格式：G00X＿Y＿Z＿或G00AP=＿RP=＿；解释：X、Y、Z笛卡尔坐标端点，也可以采用极坐标，AP=极坐标端点，就极角而言；RP=极坐标端点，就极半径而言。功能：可利用快速横向运动，快速固定刀具位置，快速靠近启动位置或换刀点，退回刀具等。2．直线插补G01编程格式：G01X＿Y＿Z＿F＿或G01AP=＿RP=＿F＿解释：X、Y、Z笛卡儿坐标端点，与G00类似，同样可以采用极坐标，AP=极坐标端点，就极角而言；RP=极坐标端点，就极半径而言，F进给率按毫米/分钟（mm/min）执行。功能：刀具沿着与空间任何取向的轴并列的直线移动。直线插补能够加工三维面、槽等。刀具按F速率进给，沿直线从当前起点向编程终点移动。3．圆弧插补G02/G03编程格式：有多种格式如下：G02/G03X＿Y＿Z＿I＿J＿K＿；

G02/G03X＿Y＿Z＿CR=＿；G02/G03AP=＿RP=＿；

G02/G03AR=＿I＿J＿K＿；

G02/G03AR=＿X＿Y＿Z＿；编程示例1，IJK格式：G02/G03X＿Y＿I＿J＿（G17：X/Y平面上加工）；G02/G03X＿Z＿I＿K＿（G18：X/Z平面上加工）；G02/G03Y＿Z＿J＿K＿（G19：Y/Z平面上加工）；N085G90；N090G00X+55Y+35Z+2；N095G01Z-5；N100G02X+95Y+75I+30J+10；编程示例2，CR=格式：G02/G03X＿Y＿CR=＿（G17：X/Y平面上加工）；G02/G03X＿Z＿CR=＿（G18：X/Z平面上加工）；G02/G03Y＿Z＿CR=＿（G19：Y/Z平面上加工）；N085G90；N090G00X-55Y0Z+2；N095G01Z-5；N100G02X0Y40CR=40；或者N100G02X0Y40CR=-40；实例2

加工如图板状零件，最大外形尺寸150mm×100mm×20mm，材料为铝材。假设选择尺寸约为155mm×105mm×25mm的毛坯来加工。（一）零件图分析（二）确定工件的装夹方式（三）确定数控加工刀具及加工工序卡零件名称板状零件数量（件）1日期零件材料铝尺寸单位mm工作者零件规格150×100×20备注工序名称工艺要求1下料155×105×25板料一块2数控铣工步工步内容刀具号刀具类型刀具直径/mm主轴转速/r．min-1进给速度/mm．min-11铣上表面T01面铣刀φ8018508002铣周边轮廓T02键槽铣刀φ2012505003粗铣凸台轮廓T02D1键槽铣刀φ2011505004精铣凸台轮廓T02D2键槽铣刀φ201250500（四）编写工程序%200N005G54N010T01N015M06N020M03S1850F800N025G00X-50Y15N030Z5N035G01Z0M08N040X200N045Y85N050X-50N055G00Z100M09N060T02N065M06N070M03S1250F500N075G00X-20Y-20N080Z5N085G01Z-20M08N090G41X0F500N095Y100N100X150N105Y0N110X0N115G40X-20N120G00Z10M09N135S1150F500N140G00X-20Y-20N145Z5N150G01Z-5M08N155G41D1G01X0Y0N160X28.084Y10.264N165X10.787Y57.787N170G02X13.735Y72.954CR=15N175G01X29.405Y90.357N180G02X48.327Y88.955CR=12N185G03X82.321Y90CR=20N190G02X90.981Y95CR=10N195G01X135Y95N200G02X140.67Y60.938CR=25N205G03X140.67Y44.063CR=15N210G02X120Y5CR=25N215G01X100.981Y5N220G02X92.321Y20CR=10N225G03X57.679Y20CR=-20N230G02X49.019Y5CR=10N235G01X35.602Y5N240G02X28.084Y10.264CR=8N245G01X10.787Y57.787N250G40G01X-20N255G00Z10M09N260S1250F500重复N140～N255N265M05N270M30六、刀具补偿对刀具的控制是以刀架参考点为基准的，零件加工程序给出零件轮廓轨迹，但实际上加工是要用刀具的尖点来实现的，这样需要在刀架的参考点与加工刀具的刀尖之间进行位置偏置，数控系统的刀具补偿就可以解决这个问题。刀架的参考点与加工刀具的刀尖之间的位置偏置分别在刀具的轴向和径向，即长度方向和半径方向1．长度补偿刀具长度补偿值确定了所用刀具之间的长度差别。通过对刀仪、对刀块等仪器和工具，或者使用塞尺等方法测出刀架参考点到刀刃的间距，如果刀具磨损了，可以将磨损值一起输入到刀具长度补偿存储器中，以备调用。2．半径补偿在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的半径，刀具中心的运动轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓。轮廓和刀具轨迹是不一致的，铣刀或刀尖中心必须在与轮廓等距的路径上移动。3．刀具半径补偿指令G40，G41，G42编程格式：G00（G01）G41（G42）X＿Y＿Z＿；或G41（G42）G00（G01）X＿Y＿Z＿；G40G00（G01）X＿Y＿Z＿；编程示例：……N10G0Z100……；退至换刀点N20G17T01M06N30G00X0Y0Z1S300D1N40G01Z-7F500N50G41X20Y20N60Y40N70X40Y70N80X80Y50N90Y20N100X20N110G40G00X0Y0Z100N115M30；换刀；调用刀具补偿值，选择长度补偿；刀具进给下刀；激活刀具半径补偿，刀具在轮廓左边工作；铣轮廓；撤销补偿，同时退刀；程序结束（1）刀具半径补偿由补偿开始、补偿进行、补偿撤销三个步骤组成，要注意补偿开始点和撤消点的位置，本示例中均为点（X0，Y0），通常补偿开始点与第一个补偿点（或撤消点与最后一个补偿点）间的距离大于刀具半径，以保证补偿的正常进行，并且不会损伤到加工的轮廓。为了保证轮廓在补偿开始和撤销处的加工完好，刀具半径补偿开始与撤销时常增加一段刀具路径，一段直线或一段圆弧，使补偿在刀具进入加工轮廓前就已经建立，刀具能够切向切入轮廓，不会在轮廓上留下进退刀痕。（2）通常刀具半径补偿不从圆弧开始，即刀具半径补偿指令后一般跟直线插补或快速进给指令，如G41G01/G00……。（3）选择刀具时要注意刀具的半径必须小于轮廓最小凹圆弧的半径。（4）G41/G42是模态的，需要确定工作面，控制器根据平面信息进行检测，以确定补偿的轴向。如果加工在X/Y平面进行，那么刀具半径补偿在X/Y平面进行，刀具长度补偿在Z向进行。4．刀具补偿号D编程格式：D＿；解释：D为刀具补偿号，“＿”为整数，从1～9，D0表示无补偿有效，带不同刀具补偿块的1-9号刀尖可以配置给专门的刀具。调用D时，专用刀尖的刀具长度补偿被激活。D0编程时，刀具补偿无效。如果无D字编程，机床数据系统设定的值对换刀有效。功能：刀具补偿号配置给刀具。T1D1D2D3···D9T2D1T3D1T4D1D2D3

T5D1D2···D1D3T…D1D2（4）补偿号D在补偿方式中可以更换，修改的刀具半径，从新D号编程的那个块中有效激活。编程示例：N10T01N11G00X…Z………N50T04D2……N70G00Z…D1；刀1和相关的D1激活；刀具长度补偿在这里被计算……；从T04装入刀具4，D2激活……；刀4的D1激活，补偿改变，只更换刀尖七、暂停编程格式：G04F＿或G04S＿（用一个单独的NC程序段编程）；解释：G04表示激活暂停指令，F＿表示停留时间按时间单位秒计，S＿表示停留时间按刀具所转圈数计。功能：可用G04中断两个NC程序段。编程示例：……N10G01F200Z-5S300M03N20G04F3N30X40Y10N40G04S30N50X………；进给F，主轴速度S（秒）；停留时间3秒；停留30转，主轴转速为300相当于r/min，相当于停留6秒；进给率和主轴速度继续有效八、子程序1．子程序的结构L200.SPFN10G00X…Y…Z…N20…………N80M17；子程序名；；；；；子程序结束子程序内容2．子程序的调用任何主程序中都可以调用和执行子程序，子程序可以嵌套子程序，从主程序最多可调用11个嵌套子程序。例如：主程序%28调用子程序L123，循环执行5次结束，用P5表示循环数；字程序L123又调用嵌套子程序L124，循环执行9次结束，用P9表示循环数；主程序结束。实例3加工板状零件，零件尺寸为100mm×80mm×20mm，材料为铝材。假设零件为半成品，100mm×80mm×20mm的外形尺寸已经加工到位，只是要加工四个形状一样的凸台，凸台高度为5mm（一）零件图分析该零件有四个形状一样的轮廓，可以采用子程序编程，为了实现在不同位置上子程序的调用，子程序需采用相对坐标值编程。（二）确定工件的装夹方式本案例采用虎钳装夹，零件表面高出虎钳上表面＞5mm；设定工件上表面的对称中心为编程零点。（三）确定数控加工刀具及加工工序卡根据零件形状特点，选用φ10mm的键槽铣刀进行加工。零件名称板数量（件）1日期零件材料铝尺寸单位mm工作者零件规格100×80×20备注工序名称工艺要求1下料100×80×20半成品板料一块2数控铣工步工步内容刀具号刀具类型刀具直径/mm主轴转速/r．min-1进给速度/mm．min-11铣凸台轮廓T01键槽铣刀φ102100500（四）编写程序%300N010G90G54N020T01N030M06N040S2100M03F500N050G00X0Y0Z5N060L1N070G00X-50Y0N080L1N090G00X-50Y-40Z5N100L1N110G00X0Y-40Z5N120L1N130G01Z-5N140X-10Y-10……N250G00Z100N260M30L1N005G91N015G01Z-10M08N025G41X5Y5N035Y30N045X20N055G02X5Y-5CR=5N065G03X10Y-10CR=10N075G02X5Y-5CR=5N085G01Y-10N095X-40N105Z10M09N115G40X-5Y-5N125G90X0Y0N135M17九、帧指令帧是几何表达式的习惯用语，用来描述坐标系的平移或旋转这样的运算法则，可以将当前坐标系向目标坐标系转化。通常，针对一个具体指定的工件，NC程序中的位置数据就是当前工件坐标系中的坐标值，它描述了工件的几何形状，并且工件坐标系常常使用笛卡儿坐标系。但有时在一个程序中，却需要对原有工件坐标系进行重新定位、旋转或镜像等，帧指令可以实现这些操作。帧主要由以下运算法则组成，如图所示：平移：TRANS，ATRANS；旋转：ROT，AROT；刻度：SCALE，ASCALE；镜像：MIRROR，AMIRROR。1．可编程零点偏置TRANS/ATRANS编程格式：TRANSX＿Y＿Z＿/ATRANSX＿Y＿Z＿；TRANAS（无轴参数）取消可编程零点偏置，适合所有轴。功能：TRANS/ATRANS可用于编制规定轴方向所有路径轴和定位轴的平移（转换），这样可以利用不同的零点进行加工。例如：在不同的工件位置进行重复加工的过程。编程示例L2N005G90N015G41X5Y5N025G01Z-5M08N035Y35N045X25N055G02X30Y30CR=5N065G03X40Y20CR=10N075G02X45Y15CR=5N085G01Y5N095X5N105Z5M09N115G40X0Y0N125M17%301N010G90G54N020T01N030M06N040S2100M03F500N050G00X0Y0Z5N060L2N070TRANSX-50Y0N080L2N090TRANSX-50Y-40N100L2N110TRANSX0Y-40N120L2N130TRANSN140G00X0Y0N150G01Z-5N160X-10Y-10……N270G00Z100N280M30如果采用相对平移功能，相关程序段修改如下：N010G90G54……N050G00X0Y0Z5N060L2N070ATRANSX-50N080L2N090ATRANSY-40N100L2N110ATRANSY-40N120L2N130TRANS

……N280M30；工件坐标系设定……；快速定位；调用子程序一次；坐标系相对平移；调用子程序二次；坐标系相对平移；调用子程序三次；坐标系相对平移；调用子程序四次；取消可编程零点偏置……；程序结束2．可编程转动ROT/AROT编程格式：ROTX＿Y＿Z＿/AROTX＿Y＿Z＿；ROTRPL=＿/AROTRPL=＿；ROT（无参数）取消可编程转动。功能：可用ROT/AROT绕着每个几何轴X、Y、Z或通过选择工作面G17至G19上的RPL角，旋转工件坐标系。这样允许在一次设定中加工若干斜面、工件侧面以及被旋转的形状相同的轮廓。编程示例%302N010G90G54N020T01N030M06N040S2100M03F500N050G00X0Y0Z5N060L2N070TRANSX0Y-40N075L2N080TRANSX-50Y-40N090AROTRPL=8N095L2N100TRANSX-50Y0N110AROTRPL=8N120L2N130TRANSN135ROTN140G00X0Y0N150G01Z-5N160X-10Y-10……N270G00Z100N280M303．可编程比例系数SCALE/ASCALE编程格式：SCALEX＿Y＿Z＿/ASCALEX＿Y＿Z＿；SCALE（无参数）取消比例功能。功能：SCALE/ASCALE可以改变形状尺寸，可以用不同尺寸编制相同的几何形状。编程示例%303N010G90G54N020T01N030M06N040S2100M03F500N050G00X0Y0Z5N060TRANSX5Y5N070ASCALEX2Y2N075L2N080TRANSX25Y15N090AROTRPL=30N095L2N100TRANSN110ROTN120SCALE……N270G00Z100N280M304．可编程镜像功能MIRROR/AMIRROR编程格式：MIRRORX0Y0Z0/AMIRRORX0Y0Z0；MIRROR（无参数）取消镜像。功能：MIRROR/AMIRROR可用来加工镜像对称的工件形状。编程示例%304N010G90G54N020T01N030M06N040S2100M03F500N050G00X0Y0Z5N060L2N070MIRRORX0N075L2N080MIRRORX0Y0N090L2N095AMIRRORX0N100L2N110MIRROR……N270G00Z100N280M30十、循环循环是工艺子程序，使用循环指令可以实现某一个确定的加工过程。每种数控系统都有各自提供的钻削、铣削以及车削的各种标准循环，其基本原理大体相同，只在指令形式上有所不同。钻削加工主要有钻孔、攻丝、镗孔、铰孔等加工方式。钻削加工特点，刀具一般不能在刀具的径向进给，只是沿刀轴方向进给；在执行各种钻削加工时，控制刀具运动位置的几何参数基本相同。1．SINUMERIK840D/810D/FM-NC数控系统中的钻削循环。（1）简单孔（定中心）钻削CYCLE81编程格式：CYCLE81（RTP，RFP，SDIS，DP，DPR）；功能：实现简单钻孔加工。使刀具先快速定位至孔位上方进刀点处；再以编程的主轴转速和进给速度钻削，直到输入的孔底深度；然后快速退刀至退刀平面，完成简单钻孔循环动作。编程示例N010G90G54N020T01N030M06N040S2300M03F230N050G00X40Y120Z110N060CYCLE81（110，100，2，35）N070Y30N080CYCLE81（110，100，

，35）N090X90N100CYCLE81（110，100，2，

，65）N110M30（2）盲孔钻削CYCLE82编程格式：CYCLE82(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,DTB)（3）深孔钻削CYCLE83编程格式：CYCLE83(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,FDEP,FDPR,DAM,DTB,DTS,FRF,VARI,_AXN,_MDEP,_VRT,_DTD,_DIS1)；（4）攻丝CYCLE84(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,DTB,SDAC,MPIT,PIT,POSS,SST,SST1)（5）铰孔CYCLE85(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,DTB,FFR,RFF)（6）镗孔CYCLE86(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,DTB,SDIR,RPA,RPO,RPAP,POSS)（7）镗孔CYCLE87(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,SDIR)（8）镗孔CYCLE88(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,DTB,SDIR)（9）镗孔CYCLE89(RTP,RFP,SDIS,DP,DPR,DTB)2．DECKELMAHODMC63V型加工中心中提供的钻削循环该加工中心数控系统提供的钻削循环与其他数控系统的类似，是采用G代码编制的。描述加工过程的各种几何参数和工艺参数是采用R参数来定义。英文中文A=startingplaneR00=dwellatstartpointR01=1stdrillingdepth(incremental)R02=referenceplane/retractionplane(absolute)R03=finaldrillingdepth(absolute)R04=dwellatdrillingdepth(sec)R05=amountofdigression(incremental)R06=incrementaltravelatactivated2ndfeedrateR07=2ndfeedrateandspindlespeedinG84(enterpercentage)R08=3rdfeedrate(enterpercentage)R09=leadofthreadR10=additionalretractionplaneR11=variableintermediatepositionR12=sizeofthreada=residualdrillingdepthA=开始平面R00=在开始点停留R01=第一次的钻孔深度(相对量)R02=退刀平面(绝对值)R03=最终的孔加工深度(绝对值)R04=在孔深度处暂停(秒)R05=递减量(相对值)R06=激活第二种进给速度时的相对距离R07=第二种进给速度和主轴转速(输入百分比)R08=第三种进给速度(输入百分比)R09=螺距R10=附加的退刀平面（安全平面）R11=中间位置变量R12=螺纹尺寸a=残留钻孔深度（1）简单钻孔、定中心G81（Centeringandsimpledrillingoperations）编程格式N05G90G54N10T01N15……N20G00X…Y…Z…N25R2=5R3=-20R10=15N30G81N35X20Y20N40X40Y40N50G80N55M30（2）钻削盲孔、锪孔G82（spotfacing,boring）编程格式N05G90G54N10T01N15……N20G0X…Y…Z…N25R2=5R3=-10R4=0.5R6=5R7=80R10=15N30G82N35X20Y20N50G80N55M30（3）钻削深孔G83（deepdrilling），排屑方式编程格式N05G90G54N10T01N15……N20G00X…Y…Z…N25R0=0R1=6R2=2R3=-30R4=0.5R5=6R10=6R11=2N30G83N35X20Y20N50G80N55M30（4）攻丝G84（tapping）编程格式N05G90G54N10T01N15……N20G00X…Y…Z…N25R2=2R3=-30R4=0.5R7=100R9=1.25R10=6R12=0N30G84N35X20Y20N50G80N55M30（5）钻削深孔G85（Boring），断屑方式编程格式N05G90G54N10T01N15……N20G00X…Y…Z…N25R1=8R2=2R3=-22R4=0.5R10=6R11=2N30G85N35X20Y20N50G80N55M30（6）镗孔G86（single-tip/two-tipboringbars）适用于单刃和双刃的镗刀编程格式N05G90G54N10T01N15……N20G00X…Y…Z…N25R2=2R3=-45R6=7R7=70R10=6N30G86N35X20Y20N50G80N55M30（7）镗孔G87（single-tipboringbars）仅适用于单刃镗刀编程格式N05G90G54N10T01N15……N20G00X…Y…Z…N25R2=5R3=-35R10=15N30G87N35X20Y20N50G80N55M30（8）用户自定义钻削循环G88

这里给用户提供了自行定义钻削循环的可能，用户可以根据特定的孔加工需要编写子程序L88,然后用G88调用。（9）铰孔G89（Counterboring）编程格式：N05G90G54N10T01N15……N20G00X…Y…Z…N25R2=5R3=-20R4=0.5R6=5R7=80R8=150R10=15N30G87N35X20Y20N50G80N55M30实例4加工如图板状零件，零件尺寸为100mm×100mm×20mm，材料为铝材。假设零件为半成品，100mm×100mm×20mm的外形尺寸已经加工到位。（一）零件图分析（二）确定工件的装夹方式（三）确定数控加工刀具及加工工序卡零件名称板数量（件）1日期零件材料铝尺寸单位mm工作者零件规格100×100×20备注工序名称工艺要求1下料100×100×20半成品板料一块2数控铣工步工步内容刀具号刀具类型刀具直径/mm主轴转速/r．min-1进给速度/mm．min-11铣阶梯面T01面铣刀φ8018508002钻孔中心T02中心钻φ830003003钻φ6孔T03钻头φ623002304锪φ10孔T04键槽铣刀φ1021002505钻φ8孔T05钻头φ81900210（四）编写程序%400N005G54N010T01N015M06N020M03S1850F800N025G00X150Y-10N030Z5N035G01Z-5N040X-10N045Y150N050G00Z100N055T02N060M06N065M03S3000F300N070G00X85Y45N075Z5N080R02=2R03=-2R10=5N085G81N090L11N095L12N100G80N105R02=2R03=-7R10=5N110G81N115L10N120G80N125G00Z100N130T03N135M06N140M03S2300F230N145G00X85Y45N150Z5N155R02=2R03=-14R04=0.5R06=3R07=70R10=5N160G82N165L11N170G80N175R0=0R01=4R02=2R03=-25R04=0.5R05=4R10=5R11=1N180G83N185L10N190G80N195G00Z100N200T04N205M06N206M03S2100F250N210G00X15Y85N215Z5N220R02=2R03=-8R04=0.5R06=3R07=70R10=5N225G82N230X15Y85N235Y45N240G80N245G0Z100N250T05N255M06N260M03S1900F210N265G00X80Y65N270Z5N275R01=5R02=2R03=-25R04=0.5R10=5R11=1N280G85N285L12N290G80N295G00Z100N300M30L10N010X15Y85N015Y65N020Y45N025Y15N030X25N035X35N040X45N045X55N050X65N055X75N060X85N065M17L11N010X85Y45N015X45N020Y85N025X85N030M17L12N165X80Y65N170X72.5Y52.01N175X57.5Y52.01N180X50Y65N185X57.5Y77.99N190X72.5Y77.99N195M17实例5加工如图板状零件，零件尺寸为180mm×108mm×25mm，材料为铝材。假设零件为半成品，180mm×108mm×25mm的外形尺寸已经加工到位。（一）零件图分析（二）确定工件的装夹方式（三）确定数控加工刀具及加工工序卡零件名称板数量（件）1日期零件材料铝尺寸单位mm工作者零件规格180×108×25备注工序名称工艺要求1下料180×108×25半成品板料一块2数控铣工步工步内容刀具号刀具类型刀具直径/mm主轴转速/r．min-1进给速度/mm．min-11铣键槽T1键槽铣刀φ1021002502钻φ9通孔T2钻头φ917502103钻φ8孔T3钻头φ819002104锪φ15孔T4键槽铣刀φ1515005405钻φ5孔T5钻头φ526002356攻丝M6T6丝锥M615001500（四）编写程序SL0T-1.MPFN010G54N015T01N020M06N025M03S2100F250N030G00X0Y0Z10N035LOT-3N040MIRRORY0N045LOT-3N046MIRRORN047G00Z100N050T02N055M06N060M03S1750F210N065R02=5R03=-30R10=10N070G81N075X48Y-44N080X132N085Y44N090X48N095G80N100M05N105T03N110M06N115M03S1900F210N120R02=5R03=-30R10=10N125G81N130X10Y0N135X170N140G80N145M05N150T04N155M06N160M03S1500F540N165R02=5R03=-9R04=0.5R06=1R07=80R10=10N170G82N175X48Y-44N180X132N185Y44N190X48N195G80N200M05N205T05