数控铣床加工工艺(课件)和数控机床编程及加工

第四章数控铣床加工工艺第一节数控铣削加工的主要对象第二节数控铣削加工工艺的制订第三节数控铣床的编程基础第四节数控铣床的基本编程方法化学工业出版社第一节数控铣削加工的主要对象第四章数控铣床加工工艺数控铣床进行铣削加工主要是以零件的平面、曲面为主，还能加工孔、内圆柱面和螺纹面。它可以使各个加工表面的形状及位置获得很高的精度。一、平面类零件第四章数控铣床加工工艺如图4-1所示，零件的被加工表面平行、垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件，称为平面类零件。对于平面垂直于坐标轴的面，其加工方法与普通铣床的加工方法一样。对斜面的加工方法可采用：①将斜面垫平加工，这是在零件不大或夹具容易实现零件的加工情况下进行。第四章数控铣床加工工艺②用行切法加工，如图4-2所示，这样会留有行与行之间的残留余量，最后要由钳工修锉平整，飞机上的整体壁板零件经常用这个方法加工。③用五坐标数控铣床的主轴摆角后加工，不留残留余量，效果最好，如图4-3所示。对于斜面是正面台和斜肋板的表面，可采用成形铣刀加工；也可用五坐标数控铣床加工，但不经济。二、变斜角类零件第四章数控铣床加工工艺零件被加工表面与水平面夹角呈连续变化的零件，称为变斜角类零件。这类零件一般为飞机上的零部件，如飞机的大梁、桁架框等。以及与之相对应的检验夹具和装配支架上的零件。如图4-4所示为一种变斜角零件，该零件共分为三段，从第②肋到第⑤肋的斜角a由3°10′均匀变到2°32′，从第⑤肋到第⑨肋再均匀变为1°20′，从第⑨肋到第⑿肋均匀变为0°。第四章数控铣床加工工艺变斜角零件不能展开成为平面，在加工中被加工面与铣刀的圆周母线瞬间接触。用五坐标数控铣床进行主轴摆角加工，也可用三坐标数控铣床进行行切法加工。①对曲率变化较小的变斜角面，用x、y、z和A四坐标联动的数控铣床加工，如图4-5所示为用立铣刀直线插补方式加工的情况。②对曲率变化较大的变斜角面，用x、y、z和A、B五坐标联动的数控铣床加工，如图4-6所示。也可以用鼓形铣刀采用三坐标方式铣削加工，，所留刀痕用钳工修锉抛光去除，如图4-7所示。三、曲面类零件第四章数控铣床加工工艺零件被加工表面为空间曲面的零件，称为曲面类零件。曲面可以是公式曲面，如抛物面、双曲面等，也可以是列表曲面，如图4-8所示。曲面类零件的被加工表面不能展开为平面；铣削加工时，被加工表面与铣刀始终是点对点相接触。用三坐标数控铣床加工时，一般采用行切法用球头铣刀铣削加工，如图4-9所示。四、孔类零件第四章数控铣床加工工艺孔类零件上都有多组不同类型的孔，一般有通孔、盲孔、螺纹孔、台阶孔、深孔等。在数控铣床上加工的孔类零件，一般是孔的位置要求较高的零件，如圆周分布孔，行列均布孔等，如图4-10所示。其加工方法一般为钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、锪孔、攻螺纹等。第二节数控铣削加工工艺的制订一、零件的工艺分析（1）要彻底读懂图样第四章数控铣床加工工艺零件图样的尺寸是否标注全，有无漏、多尺寸的情况，有无封闭尺寸，尺寸的标注法是否方便编程，零件结构是否表示清楚了，视图是否完整，各几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确。（2）要分析透零件的加工工艺性研究零件的被加工表面是否适于数控铣床加工，被加工表面是否太厚，内转接圆弧R是否太小。如图4-11所示，当R＜0.2H（H为被加工内轮廓面的最大厚度）时，其加工工艺性不好。即刀具被迫采用小直径而使得其刚性太差，需采取多次分层切削加工。第四章数控铣床加工工艺一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性，影响加工能力、加工质量和换刀次数等。如图d=D-2r铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力越强，因而，铣削工艺性越好。图4－12零件槽底平面圆弧对加工工艺的影响（3）要研究分析零件的精度（4）要研究分析零件的刚性（5）要研究分析零件的定位基准（6）要研究分析零件的毛坯和材料第四章数控铣床加工工艺零件的精度（尺寸、形状、位置）是否能够保证，表面质量能否保证。根据精度、表面质量来决定是否采用粗铣，还是精铣，以及是否要多次进给。零件的厚度如果太单薄会引起加工变形。当加工薄壁零件时，若面积较大的零件，其加工后也易产生变形，很难保证精度，尤其是铝合金板。零件上如有统一的定位基准，便可保证在零件多次装夹后各加工表面之间的位置精度。其定位基准能保证零件定位稳定可靠，便没有基准不重合误差。材料是否具有较好的加工工艺性能，硬度、热处理状态是怎样的？毛坯的余量是否足够，是否均匀，毛坯的安装定位平面是否方便可靠。二、装夹方案的确定1．定位基准的选择第四章数控铣床加工工艺选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要数控铣削的平面或孔做定位基准。对薄板零件，选择的定位基准应有利于提高工件的刚性，以减少切削变形。定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。2．夹具的选择数控铣床可以加工形状复杂的零件，但在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床的工件装夹方法一样，所使用的夹具往往并不复杂，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。3．必须注意的问题第四章数控铣床加工工艺①工件的被加工表面必须充分暴露在外，夹紧元件与被加工表面间的距离要保持一定的安全距离。各夹紧元件应尽可能低，以防铣夹头或主轴套筒与之在加工过程中相碰撞。②夹具安装应保证工件的方位与工件坐标系一致，并且还要能协调零件定位面与数控铣床之间保持一定的坐标联系。③夹具的刚性和稳定性要好，尽量不采用更换压板（夹紧点）的设计。若必须更换时，要保证不破坏工件的定位。4．夹具选用原则第四章数控铣床加工工艺（1）在生产类型为批量较小或单件试制时，若零件复杂，应采用组合夹具。如图所示，它是由可重复使用的标准零件组成。若零件结构简单时，可采用通用夹具，如虎钳、压板等，如图所示。第四章数控铣床加工工艺（2）在生产类型为中批量或批量生产时，一般用专用夹具，其定位效率较高，且稳定可靠。（3）在生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具、机动夹具，如液压、气压夹具。三、刀具选择的基本要求（1）刀具的刚性要好第四章数控铣床加工工艺为提高生产率而采用大切削用量时，需要刚性好的刀具，刚性差的刀具在大切削用量时很容易断刀。要保证被加工表面的形状精度，用刚性差的刀具在大切削力的作用下，会产生变形而形成“让刀”，使加工的型面会出现斜面，如图4-15所示。当被加工表面各处余量不一样时，用普通铣床可多次进给解决问题，而数控铣床则要改变程序，而用刚性强的刀具就可一次加工，不必改变程序。（2）刀具的耐用度要高因为数控铣床靠程序控制精度，刀具若磨损很快，则尺寸精度、型面精度很难保证，故要用耐用度高的刀具。此外，刀具参数、几何角度、排屑性能等因素也要综合考虑。四、切削用量的选择第四章数控铣床加工工艺合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大，这在实际加工中往往是很难掌握的，必须要有丰富的实践经验才能够掌握好切削用量的选择。因此，在编程时只能根据一般情况，大致选择切削用量。在实际加工中，根据具体加工情况进行调整。五、进给路线的确定在确定进给路线时，要考虑零件的被加工表面的精度、表面质量、表面形状。零件材料的刚度、切削余量。机床的类型、刚度、精度以及刀具的刚度等等。要考虑被加工表面与夹具的空间关系，以防碰撞。合理的进给路线应能保证零件的加工精度、表面质量的要求。数值计算简单、程序段少、编程量小、进给路线短、空行程少的高效率路线。1．钻孔加工的进给路线第四章数控铣床加工工艺钻孔加工的进给路线，包括钻、扩、铰、攻螺纹、镗孔等孔的加工方法。这种进给路线包括两个方面：x、y方向和z方向。如图4-16所示，该零件要钻孔，则进给路线是参照普通钻床钻孔的动作设计的，按G81固定循环动作。①钻头（铰刀、镗刀、螺纹刀具）在x、y方向快速移动至孔的中心位置。②钻头快速下刀至工件表面上方3～5mm的距离。③钻头工作进给至指定深度。④钻头快速返回初始平面。⑤若加工多个孔则要考虑x、y方向的最短加工路线，如图2-56c所示。2．铣削平面轮廓的进给路线第四章数控铣床加工工艺（1）铣削外轮廓零件铣削外轮廓零件的路线分为z方向和x、y方向，要一一确定。x、y方向的确定，如图4-17所示。①在开始切削段和结束切削段要有切入、切出的路线，以避免产生刀痕，保证被加工表面的光滑。②应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段，这一点非常重要。它的目的是为了编程简单，可灵活使用不同直径的刀具，并利用刀具补偿值有效地控制尺寸精度。③在实际切削段，只要沿着实际轮廓编制程序段就行了。在进给方向上一般用顺铣，这是因为数控铣床的丝杠是滚珠丝杠，间隙极小甚至为零，不存在普通铣床上顺铣易损坏刀具的情况。顺铣加工的表面质量比逆铣要高，切削状态也好。第四章数控铣床加工工艺（2）铣削内轮廓零件铣削内轮廓零件的路线也同样分为z方向和x、y方向，但铣削内轮廓零件与铣削外轮廓零件的情况不同，不能从切线方向切入、切出。①开始切削段可用圆弧切入，结束切削段可用圆弧切出，以保证不留刀痕，如图18所示。若要求不高，也可用斜线切入、切出，如图4-19所示。圆弧的大小和斜线的长短视内轮廓零件的尺寸大小而定。第四章数控铣床加工工艺②应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段。③进给方向一般用顺铣，在确定路线时，要考虑刀具直径的大小，每段轮廓的长度必须大于刀具半径和刀具半径补偿值之和，否则机床将报警，防止过切，如图4-20所示。第四章数控铣床加工工艺（3）内、外轮廓零件z方向的确定如图4-21所示，铣刀快速进给至z＇，再工作进给至切削长度z＇＇。这个z＇值的确定很重要，设定的太高效率低，设定的太低，则快速下刀距离工件太近，容易出危险，很容易碰刀。铣削外轮廓零件时，落刀点要选在工件外，距离工件一定的距离L（L>r+k，r为刀具半径，k为余量），铣削内轮廓零件时，落刀点选在有空间下刀的地方，一般在内轮廓零件的中间，若没有空间的话，应先钻落刀孔。第四章数控铣床加工工艺（4）型腔加工这类零件是要去除中间的余量。如图2-58所示，在x、y方向从落刀点下刀后有三种情况：平行切法（进给路线最短，表面质量差）、环切法（进给路线最长，表面质量好。）、混合法（先平行切削再环切，进给路线较短，表面质量好。）。在z方向路线的确定，与加工内、外轮廓零件基本相同。环切法行切法行切+环切法3．曲面加工的进给路线第四章数控铣床加工工艺曲面加工的进给路线对于三坐标数控铣床来说比较简单，用球头铣刀采用行切法加工，如图2-72所示。行切法是指刀具与零件表面的切点轨迹是一行一行的，且行距根据加工精度要求来确定。若曲面比较复杂，则要用四坐标数控铣床、五坐标数控铣床加工。六、平面凸轮零件的数控铣削工艺第四章数控铣床加工工艺如图4-22所示，平面凸轮零件是平面轮廓零件加工的典型零件，它的轮廓是由圆弧与直线组成。1．零件工艺分析第四章数控铣床加工工艺零件图样的尺寸、视图都完整，表达清楚，几何关系明确；零件的结构工艺性也很好，无难以加工的结构。侧面与底面垂直，零件的厚度不厚，在垂直方向可一刀切削完成；零件的精度要求较高，R61±0.05，R64±0.05，R63.5±0.05，要采用粗铣—半精铣—精磨的工艺路线；用数控铣床只能完成半精加工，精加工需淬火后磨削完成；可用零件的大平面和两孔作定位基准；零件材料是CrWMn钢，淬火后硬度为HRC58～62。数控铣削工序完成半成品，为半精加工。已加工好孔和平面，经调质硬度为HRC22～26，切削加工性较好。2．夹具选择第四章数控铣床加工工艺根据零件被加工表面的情况，该零件需限制五个自由度，可采用一面二孔的定位方法，如图4-23所示。为了露出被加工表面，不能从周边压紧，而用螺钉、压板机构从中间压紧。这个夹具是一种专用夹具，凸轮批量较大时，用这个夹具可提高效率。3．刀具选择4．切削用量的选择加工该凸轮用立铣刀，直径可大可小，根据刚性好、耐用度高这样一个特点，选择Φ20高速钢立铣刀。其切削长度L=40mm，可以满足要求。数控铣床铣削凸轮的切削用量，可根据机床说明书选择确定。5．进给路线的确定第四章数控铣床加工工艺在x、y方向：①选开始切削点，确定A点为开始切削点，同时选定切入、切出点M、N在A点切线上。②根据A、M的位置，在其左下方距离大于刀具半径和余量处的P点，选作为落刀点。③对应于P点，在刀具切出后左上方的Q点，选作为抬刀点。④加工路线：P—M—A—B—C—D—E—F—G—H—I—A—N—Q，如图4-24所示。在z方向：快速下刀点z＇=5mm，切削深度z＇＇=－17mm，如图4-25所示。综合工艺分析情况，填写数控加工工序卡，见表4-1。第四章数控铣床加工工艺第三节数控铣床的编程基础一、数控铣床的程序编制功能第四章数控铣床加工工艺（1）插补目前，数控铣床都具有直线插补功能和圆弧插补功能。所谓插补就是数控系统在二点之间按照一定的计算方法，所计算出来的一些点，根据这些点的连线可以近似地逼近直线或圆弧，如图4-26所示。刀具沿两点之间的直线插补点的连线运动，称为直线插补。因为插补点非常密集，所以可以用这条连线近似作为直线运动。刀具沿圆弧插补点的连线运动，也可以近似作为圆弧运动。第四章数控铣床加工工艺（2）刀具补偿（3）镜象刀具补偿功能是数控铣床中一种非常重要的功能，其补偿的方法有刀具半径补偿和刀具长度补偿。镜象功能是数控铣床用作简化程序的一种功能，即零件的被加工表面结构对于x轴或y轴对称，就可将程序简化为一半或1/4。然后，另一半或3/4用镜象功能加工，如图4-27所示。另外，还有比例缩放功能，即可将程序按比例扩大或缩小。第四章数控铣床加工工艺（4）子程序子程序是数控铣床中简化程序编制的一个重要功能，它可将多次重复加工的内容，或者是递增（减）尺寸的内容，用一个程序编制好，在重复动作时，多次调用这个程序，这就是子程序。例如，多次分层加工的路线，多个排列成行的孔加工等，粗、精加工等。此外，子程序还可多重嵌套。（5）变量功能对于某些形状相似的结构，其尺寸参数不同时，可以用变量来编程，这样在主程序中给变量赋值，子程序中用变量代替坐标尺寸参数，这样可以更加简化程序编制。在数控铣床中，还有宏程序的功能，宏程序中就是用许多变量做参数的功能。第四章数控铣床加工工艺（6）坐标系的多种功能在设定工件坐标系时，可以设置成直角坐标，也可以设置成极坐标；可以让直角坐标平移，也可以让直角坐标旋转角度；还可以采用绝对坐标系和相对（增量）坐标系。程编人员可以根据零件的加工要求，选择最方便、最简单的坐标系，以便简化程序。（7）循环功能在数控铣床以一些固定动作运动时，可以用一些指令来代替这些动作，从而可以简化程序。如钻孔固定循环动作，铣型腔固定循环动作。二、SINUMERIK840C系统第四章数控铣床加工工艺2．M指令G指令被称为准备功能指令，其主要作用是控制机床的主要动作。如进给、移动、刀具补偿等。德国西门子（SIEMENS）的SINUMERIK840C系统的G指令功能，见表4-2。1．G指令M指令被称为辅助功能指令。其主要功能指控制机床的辅助功能，如主轴旋转、停止、冷却液开关等。德国西门子（SIEMENS）的SINUMERIK840C系统的M指令功能，见表4-3。3．五坐标闭环CNC系统该系统是五坐标的闭环CNC系统，可五坐标联动加工，即x、y、z或A、B、C的其中二个。该系统具有直线插补、圆弧插补及刀具补偿功能，坐标系符合右手定则。第四章数控铣床加工工艺5．主块格式N-G-x-y-z-D-S-F-M-H-LF其字符含义为：N-序号G-准备功能指令x、y、z-坐标D-刀具补偿功能S-主轴转速F-进给速度M-辅助功能指令H-辅助功能LF-程序段结束（机床上写为LF，为便于书写，用LF。在生产中输入程序时，LF表示为回车键，在程序中可以不写。）4．程序格式N05G-x-y-z-S-M-F-LF这条程序就是主块，用在第一条，起设置作用。N10G-x-…LF…三、常用的G指令功能和M指令功能（一）坐标系的设置与变换功能第四章数控铣床加工工艺G54、G55、G56、G57为设置工件坐标系指令。G58、G59为坐标系移动或旋转指令。G10、G11、G12、G13为极坐标下对应的G00、G01、G02、G03指令。G90、G91为绝对坐标与相对（增量）坐标指令。1．指令第四章数控铣床加工工艺2．程序格式（1）设置工件坐标系工件坐标系是根据工件的加工要求，为编制程序需要所设定在工件上的坐标系。其原点在工件上或在夹具的某一点上，由程编人员设定，其位置随工件和夹具在机床工作台上的安装位置而定，所以又叫浮动原点或编程原点，一般在程序开头设置。G54～G57是工件坐标系设置指令，如图4-28所示。第四章数控铣床加工工艺例如，N10G54G90G00x

yLF该程序段表示机床以G54为工件坐标系，其坐标系原点是由操作人员在控制面板上通过“工件坐标系设置”来确定。G55、G56、G57具有同样的功能，也就是说机床可以建立四个工件坐标系。当程序中有G54～G57指令中的任一个时，工件坐标系的原点就以机床中设置好的，并且与相对应的“工件坐标系设置值”中的原点为原点。第四章数控铣床加工工艺如图4-29所示，G54的设置值为：x-50，y-50，z-20，其原点就在O′点上。G55的设置值为：x-100，y-100，z-20，其原点就在O″点上。图中的G53是机床坐标系。第四章数控铣床加工工艺（2）坐标系移动G58、G59是坐标系原点平移指令，如图4-30所示。例如，N10G58x100y100LF该程序段是把坐标系原点平移到（100，100）的位置。用G59具有同样的功能。第四章数控铣床加工工艺（3）坐标系旋转G58、G59指令还具有坐标系旋转功能，如图4-31所示。例如，N10G58x100y100A30LF该程序段是把坐标系原点平移到（100，100）的位置，再逆时针旋转30°。用G59具有同样的功能。第四章数控铣床加工工艺（4）极坐标G10、G11、G12、G13为极坐标系工作的指令，如图4-32所示。例如，N10G10x50y30U100A60LF该程序段功能作用是以（50，30）点为中心，用U100表示极径为100，A60表示转角为60°，刀具快速移动到P（100，60）点。G10是在极坐标系工作下的快速点定位，同样G11、G12、G13也是极坐标系工作下的直线插补和圆弧插补指令。第四章数控铣床加工工艺（5）绝对坐标与相对（增量）坐标G90、G91分别为绝对坐标和相对（增量）坐标指令，如图4-33所示。例如，N10G90G00x30y90LFN15G01x100y20LF该程序段的作用是刀具以绝对坐标方式快速移动到（30，90）点，再直线进给到（100，20）点。而若用相对（增量）坐标方式，则N15程序段应为：N15G91G01x70y-70LF第四章数控铣床加工工艺（二）刀具运动指令1．指令G00-快速点定位G01-直线插补G02-顺时针圆弧插补，G03-逆时针圆弧插补。（三）刀具补偿第四章数控铣床加工工艺1．长度补偿指令格式D××-建立长度刀具补偿D0--取消长度刀具补偿程序格式N05G90G00G17D××z10LF…N60D0z10LF第四章数控铣床加工工艺其中，D××是长度补偿指令，它的作用是当机床进行z向动作时，其z值为程序上的z值加上刀具补偿号中输入的刀具补偿值。即z=z。+（D××），如图4-38所示。刀具补偿号中的刀具补偿值，由操作人员在控制面板上输入。例如，N10z100D01LF若D01=-50，则z实际=100+（-50）=50（三）刀具补偿第四章数控铣床加工工艺2．径向补偿指令格式G41-刀具左偏的径向刀具补偿G42-刀具右偏的径向刀具补偿G40-取消半径刀具补偿1）建立径向刀具补偿①NG01G41（G42）D××xyLF②NG41（G42）D××LFNG01x

yLF程序格式第四章数控铣床加工工艺第①种方式，刀具边直线进给边执行径向偏置的动作第②种方式，执行G41（G42）指令时刀具不动，当后续指令使刀具平移（x，y向）时，再执行径向偏置的动作。而径向偏置的动作就是刀具由起刀点（无偏置刀具补偿的位置）运动到切入点（有偏置刀具补偿的位置）。运动时，用G01指令，也可以用G00指令，但不能用G02、G03指令。刀具从起刀点运动到与切入点的轮廓的切线相垂直，且距切入点为径向刀具补偿值（D××）的位置，如图4-39所示。第四章数控铣床加工工艺2）取消径向刀具补偿①NG01G40xyLF②NG40LFNG01xyLF程序格式第①种方式，刀具边直线进给边执行取消径向偏置的动作。第②种方式，执行指令时与建立刀具补偿值时的运动路线刚好相反，执行G40指令时刀具不动，当后续指令使刀具平移（x，y向）时，再执行取消径向偏置的动作。而执行取消径向偏置的动作时，刀具由偏置刀具补偿位置（切出点）移向无偏置刀具补偿位置（退刀点、抬刀点）。同样，用G01指令，也可以用G00指令，但不能用G02、G03指令。刀具与切出点轮廓的切线相垂直，且距切出点为径向刀具补偿值的位置运动到退刀点或抬刀点，如图4-41所示。（四）固定循环功能第四章数控铣床加工工艺这个功能是对孔加工中各种动作的许多固定不变的顺序而设定的，将这些动作用钻（镗）孔的固定循环指令来代替，从而大大简化了程序。如图4-45所示，固定循环一般有①～⑥这样几个动作。①动作1-x、y轴快速移动定位，使刀具中心移到孔的中心位置。②动作2-快速进至R平面，刀具从初始位置快速进到R平面转换为工作进给，即切削进给。若刀具已在R平面，则不动。③动作3-刀具以工作进给速度进到z平面，深孔加工时可多次抬刀。④动作4-孔底动作，锪孔、镗孔时用。包括暂停、主轴准停、刀具移动等动作。⑤动作5-快速返回到R平面。⑥动作6-快速返回到初始平面。（1）固定循环动作第四章数控铣床加工工艺（2）固定循环动作的位置固定循环动作有初始平面、R平面和z平面这样几个位置。1）初始平面是刀具在快速下刀前设定的一个平面，它的高度必须是保证刀具安全的高度，钻完孔后刀具快速返回到初始平面。若刀具要继续钻孔，在平面上有障碍物时，必须返回初始平面，再平移钻孔，此时初始平面必须高于障碍物，如图4-46所示。第四章数控铣床加工工艺2）R平面是刀具快速进给与工作进给的转换位置。一般距工件表面2～5mm，R平面坐标值一定要给准、计算正确。否则，将会造成碰撞等严重事故。3）z平面为孔底位置，在加工盲孔时为孔的深度，通孔时为孔深加上附加长度，如钻尖的长度，螺纹刀具长度的1/3，镗孔为2～3mm等，以保证整个孔都加工到径向尺寸。第四章数控铣床加工工艺（3）固定循环指令固定循环动作被编成子程序，用G81～G89调用，也可以用L81～L89调用，见表4-4。(见书本）第四章数控铣床加工工艺（4）指令格式NG81（～G89）xyzRQPFLF…NG80LF1）G80～G89的格式其中：x、y-指定要加工孔的位置坐标。z-指定孔底平面坐标。R-R平面的位置坐标。 Q-G83方式中，每次进给的深度。P-刀具在孔底的暂停时间。F-刀具在工作进给时的速度。第四章数控铣床加工工艺指令格式NR2=R3=R10=L81LF…2）L81～L89的格式%L81N05G90G60G00zR2LFN10G01zR3LFN15G00zR10LFN20M17LF%在SINUMERIK840C系统中，还可以用L80～L89子程序的调用方式来进行固定循环动作。这种方式比较灵活，可根据需要用变量来设定相关参数。该格式中R2对应于G81中的R平面，R3对应于G81中的z平面，R10是刀具快退平面。L81的子程序为：（五）子程序的应用第四章数控铣床加工工艺

在数控加工中，有许多需多次重复的动作或进给路线，若按一般方法编写程序，则要重复编程的内容，程序将非常繁琐。因此，若要简化程序，就要使用子程序，它可以多次调用。子程序格式L××××P××××M17、M02、M30其中L××××为子程序号，可取范围1～9999。P××××为调用次数，可取范围1～9999次，若只调用一次，则P××××可以省略。子程序返回主程序指令第四章数控铣床加工工艺例如，如图4-47所示，这个零件是要钻四排孔，每一排孔都用同一子程序编制，这样就大大简化程序了。

主程序…N20G00x10y10L2023LFN25G00x30y10L2023LFN30x50y10L2023LF…子程序%2023N05G81z-10R3F20LFN10G91y10LFN15y10LFN20y10LFN25G90G80M17LF%第四章数控铣床加工工艺子程序嵌套子程序的嵌套就是子程序可以再调用子程序，SINUMERIK840C系统规定，最大嵌套深度为7级，如图4-48所示。第四章数控铣床加工工艺变量的应用SINUMERIK840C系统在子程序使用中，可以用变量，从而使程序简化。变量名R×××××变量的作用×××××范围为1～10019一是可以赋值二是可以计算一般是在主程序中赋值，在子程序中用变量表示。第四章数控铣床加工工艺例如，N05R1=100R2=R1+200R3=50LFN10G01xR1yR2FR3LF…G01x100y300F50LF等效于又例如，主程序…N05R1=-5R2=11LFN10L2023LFN15R1=-10LFN20L2023LFN25R2=12LFN30L2023LF…子程序%2023N05G01zR1F100LFN20G01G41x10y0DR2LFN30G03x10y0I-10J0LFN40G01G40x0LFN50M17LF%该段程序就是调用三次子程序，分别是粗铣内圆二次，每次切削深度为5mm，最后，再精铣一次（精铣径向刀具补偿号为D12，粗铣为D11）。第四章数控铣床加工工艺3）变量的计算变量可以进行加、减、乘、除、赋值、替换，为编程提供了许多方便。①赋值R1=100②替换R1=R2R1=-R2③加R1=R1+R2R1=R2+100④减R1=R1-R2R1=R2-100⑤乘R1=R1*R2R1=R1*100⑥除R1=R1/R2R1=R1/20⑦混合运算R1=R2+R4-R4*R5/R6这种混合运算的算法和一般算法不一样，它是按顺序从左到右算，而不是先乘除后加减。即第一步R1=R2第二步R1=R1+R4第三步R1=R1-R4第四步R1=R1*R5第五步R1=R1/R6第四章数控铣床加工工艺（六）镜像加工与比例缩放本功能可以使机床对于相应的零件进行按比例加工，从而简化程序。比例缩放适用于形状相似的零件。程序格式为：G51xyzP…G50其中，x、y、z为比例中心的坐标（绝对方式）；P为比例系数，比例范围～。第四章数控铣床加工工艺执行了该指令后，后面程序的坐标以比例中心为起始点，实际坐标相对于比例中心缩放P倍，各轴可以按不同比例来缩放。同时还有镜向功能，具体用法可阅读机床说明书。如图4-49所示，P1～P4点为原加工工件的图形，P1′～P4′为比例编程以后的图形。（七）转移加工第四章数控铣床加工工艺在某些数控铣床上，还有一种功能叫转移加工。1．跳转移加工指令G25程序格式:G25××××.××××.××循环次数跳转移加工结束程序段号跳转移加工开始程序段号第四章数控铣床加工工艺注意G25功能为执行跳转移加工后的下一段加工程序，即是跳转移加工结束程序段号的下一段。同时，在G25的程序段中，不得出现其它指令。例如，N10G25N0002023402N20G91x60y85F100N30x90N40G00x0y0N50M30%加工顺序：N10—N20—N30—N40—N20—N30—N40—N50第四章数控铣床加工工艺2．转移加工指令G26程序格式:G26××××.××××.××循环次数跳转移加工结束程序段号跳转移加工开始程序段号注意G26功能与G25功能的区别之处在于，当转移加工执行完毕后，下一条程序段为G26程序段的下一段。第四章数控铣床加工工艺例如:N10G26N0002023402N20G91x60y85F100N30x90N40G00x0y0N50M30%加工顺序：N10—N20—N30—N40—N50（八）M功能第四章数控铣床加工工艺注意SINUMERIK840C系统规定在同一条程序段中，最多可以有4个M指令。（九）进给速度F

G94-设置进给速度mm/min（默认值）G95-设置进给速度mm/rev（mm/r）例如，N10G01x100y100F100LF刀具以100mm/min速度进行直线进给（十）主轴转速S以转/分为单位来设置S10001000转/分（rpm）S200200转/分（rpm）第四节数控铣床的基本编程方法一、数控铣床程序编制的基本模式设置坐标刀具补偿进给开始刀具切削轨迹取消刀具补偿，退刀、抬刀，返回初始点，结束第四章数控铣床加工工艺目前，使用最多的数控铣床是三坐标（x、y、z）加工的立式数控铣床，其程序模式不管是平面轮廓零件，还是空间曲面零件，一般都由三部分组成，即“开始-加工--结束”。而四坐标、五坐标的数控铣床，其程序模式也基本相同，只不过多了转轴坐标（A轴或B、C轴），如图4-50所示。图4-50数控铣床程序编制的模式开始部分（设置部分）加工部分（切削部分）结束部分（取消部分）第四章数控铣床加工工艺（1）开始部分这部分程序大约是程序的前4～5条程序段，主要内容是：①建立工件坐标系，这是每个程序必须有的内容，一般用G54～G59、G92指令在第一条程序段里建立。②建立长度刀具补偿，在用多把刀具进行加工时，必须要建立长度刀具补偿。如果只用一把刀，可以建立长度刀具补偿也可以不建立长度刀具补偿，若不建立长度刀具补偿，在数控机床中刀具补偿设置中其刀具补偿值设为零即可。一般用D××指令在第二条程序段里建立。若用主块，则在第一条程序中建立。③建立径向刀具补偿，在加工平面轮廓零件时，需要建立径向刀具补偿。一般用G41、G42指令，在第三或第四条程序段中建立。④设定绝对或相对（增量）坐标，根据加工零件的需要，选择用绝对坐标还是相对（增量）坐标。用G90、G91指令在第一条程序段中设定，也可以根据需要在程序中随时设定。第四章数控铣床加工工艺⑤确定刀具在设置部分的运动路线，一般用G00指令平移至下刀点（第一条程序段），用G00或G01指令下刀至切削深度（第二、三条程序段），用G01指令开始切削（第四、五条程序段）。⑥设置切削用量和起动主轴，要设置转速和进给速度，才能起动主轴进行进给切削。用S、F设定转速和进给速度（第二、三条程序段），用M03、M08指令起动主轴并开冷却液（第二、三条程序段）。若用主块，则在第一条程序中建立。若是钻孔和去除余量程序，则没有“③建立径向刀具补偿”的内容。此外，运动路线也会有所变化。第四章数控铣床加工工艺（2）加工部分这部分主要是刀具的切削轨迹，是程序的主体部分。从程序的第五、六段（钻镗孔一般为第三段）到倒数的第四、五段。铣削时为G01、G02、G03指令和基点、节点的x、y、z坐标组成的进给轨迹。钻镗孔时为G81～G89指令和孔的x、y、z坐标组成孔加工的固定循环动作。这部分的主要工作量是基点、节点坐标的计算，简单的基点坐标可以手算，复杂的必须用计算机进行计算。第四章数控铣床加工工艺（3）结束部分这部分的主要作用是要取消长度刀具补偿和半径刀具补偿，主轴停止、抬刀、关冷却液。其内容为：①取消径向刀具补偿，在加工完毕后，要把径向刀具补偿的设置取消，以防止在后续加工时出现错误。用G40指令在倒数第三、四条程序段取消。②取消长度刀具补偿，为防止在后续加工时出现错误，同样要取消长度刀具补偿。用G49指令在倒数第二、三条程序段取消。③确定刀具在结束部分的运动路线，刀具在这部分主要是退刀。一般先切出、移出工件（倒数第三、四条程序段），抬刀至安全位置（倒数第二、三条程序段），平移到工件装卸位置（倒数第一、二条程序段）。④主轴停止、冷却液关闭，用M05停止主轴，M09关冷却液（倒数第三、四条程序段）。⑤程序结束，用M30在倒数第一条程序段结束程序。⑥另外，钻镗孔程序还要取消固定循环的动作。第四章数控铣床加工工艺例如，铣削轮廓零件的程序模式N10G54G90G00xy建立坐标系、绝对坐标、快速平移下刀点N20G43zDSM03建立长度刀具补偿、设转速、主轴起动N30G01zF1000M08下刀至切深、开冷却液N40G01G41（G42）xyDF建立径向刀具补偿N50xy开始切削工件…N160G01G40xyM09取消径向刀具补偿、关冷却液N170zF1000M05抬刀、主轴停N180G00G49z取消长度刀具补偿、刀具抬刀至安全位置N190xyM30刀具或工件移到装卸位置、程序结束开始部分用主块设置：N05G54G90G00SM03D××M08LFN10zLF…加工部分结束部分二、铣削轮廓类零件的加工程序1．铣削外轮廓零件的程序编制方法第四章数控铣床加工工艺如图4-22所示，根据表4-1的数控加工程序，要求铣削加工凸轮外轮廓。其编写的加工程序为：第四章数控铣床加工工艺%0001N05G54G90G00x-73.8y20LF设定坐标系、快速走到下刀点N10z100D01S300M03LF建立长度刀具补偿，主轴正转N15G01z-16F1000LF下刀至切削深度N20G41xy-20D02F100M08LF建立半径刀具补偿走到K点，开冷却液N25y0LF切入到A点N30G02xy9.97U63.8LF切削AI段N35G03xy25.05U175LF切削IH段N40G02xy59.18U61LF切削HG段N55G02xy19.60U46LF切削GF段N60G03xy0.03U21LF切削FE段N65G02xy-0.28U0.3LF切削ED段N70G02xy-63.76U64LF切削DC段N75G03xy-63.02U17.5LF切削CB段N80G02xy0U63.8LF切削BA段N85G01y20LF切出工件N90G40G01xy20F1000M09LF取消半径刀具补偿，关冷却液N95z100M05LF抬刀，主轴停N100G00D0z300LF取消长度刀具补偿，抬刀至安全位置N105y300LF平移至卸工件点N110M30LF结束%思考题与习题第四章数控铣床加工工艺4-1.数控铣削适用于哪些加工场合？4-2.被加工零件轮廓上的内转接圆弧尺寸是指哪些尺寸？为什么要尽量统一？4-3.在SINUMERIK840C系统中，G53与G54～G59的含义是什么？它们之间有什么关系？4-4.在SINUMERIK840C系统中，如果已在G53坐标系中设置了如下两个坐标系：G57：x=-40，y=-40，z=-20G58：x=-80，y=-80，z=-40试用坐标简图表示出来，并写出刀具中心从G53坐标系的原点运动到G57坐标系原点，再到G58坐标系原点的程序段。数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心