数控车铣编程与加工技术工作手册 课件全套 王丹 认识数控车削加工 -螺纹编程指令

数控车铣加工技术数控加工过程数控机床的分类数控机床组成数控机床的组成与分类数控加工基本过程零件图纸零件数控编程工艺制订数控加工图纸数控编程工艺制订数控加工基本过程数控加工基本过程手工编程零件图样加工工艺编程代码加工程序程序校验零件加工零件检测·零件图样加工工艺三维建模加工轨迹后处理零件加工零件检测自动编程数控机床基本组成部分输入输出装置数控装置机床本体伺服系统反馈装置数控机床基本组成部分输入输出装置数控机床基本组成部分数控装置数控机床基本组成部分伺服系统电机支承丝杠螺母伺服进给系统数控机床基本组成部分机床本体滑动导轨主轴刀架床身丝杆尾座数控机床基本组成部分检测反馈装置光栅脉冲编码器数控机床分类FANUC数控系统按数控系统分类SIEMENS数控系统华中数控系统广州数控系统武汉华中数控有限公司华中数控是国产中、高档数控系统研究和产业化基地，国产数控系统行业首家上市公司。公司坚持以数控系统技术为核心，面向数控机床、工业机器人、新能源汽车三个应用领域的“一核三军”发展战略，致力于助力中国关键核心技术弥补短板，打造中国顶尖、世界领先的数控技术和智能装备企业。近年来，华中数控集聚力量进行原创引领性科技攻关，在攻克高档数控系统“卡脖子”的核心技术方面实现重大突破，在五轴联动、高速高精、多轴多通道等高档数控系统的多项关键技术上取得重大成果：华中8型数控系统已实现近15万台的配套应用；华中9型智能数控系统是世界首台搭载AI芯片的新一代人工智能数控系统，助力机床行业实现数控机床从数字化向智能化发展，入选“2019年中国智能制造十大科技进展”。在北京中国国际机床展上，华中数控发布五轴数控系统产品包，实现了五轴加工技术的数字化、网络化、智能化融合，在11项关键功能上达到国际最先进五轴数控系统标准。该产品的面市，标志着我国在高端制造领域国产数控系统自主可控性能又向前迈出一大步。数控机床分类按加工方式分类金属切削类数控机床金属成型类数控机床特种加工类数控机床数控机床分类金属切削类数控机床数控车床

数控铣床/加工中心

数控五轴加工中心数控机床分类金属成型类数控机床数控剪板折弯机

数控弯管机数控机床分类特种加工类数控机床数控电火花加工机床

数控激光切割机数控机床分类按控制方式分类开环控制数控机床闭环控制数控机床半闭环控制数控机床数控机床分类开环控制数控机床：不带位置检测反馈装置，采用步进电动机进行驱动。数控机床分类闭环控制数控机床：工作台上安装了位置检测反馈系统，用以检测机床工作台的实际移动位置，并与数控装置的指令位置进行比较，对差值进行控制，使其误差减小。数控机床分类半闭环控制数控机床：半闭环控制数控机床将检测元件与伺服电动机或丝杠同轴安装，由于半闭环的环路内不包括滚珠丝杠螺母副及工作台，所以具有比较稳定的控制特性，调试比较方便数控加工过程数控机床的分类数控机床组成数控机床的组成与分类数控车铣加工技术吉林电子信息职业技术学院数控铣床简介数控铣床加工对象数控铣床类型认识数控铣床数控铣床简介数控铣床是主要以铣削方式进行零件加工的一种数控机床，同时还兼有钻削、镗削、铰削、螺纹加工等功能。数控铣床和加工中心的主要区别是：数控铣床没有刀库和自动换刀装置，而加工中心则是带有刀库并具有自动换刀功能的数控铣床。数控铣床数控加工中心数控铣床和加工中心在数控机床中所占的比例最大，广泛应用在一般机械加工和模具制造中。数控铣床的类型按机床结构特点及主轴布置形式分类：立式数控铣床卧式数控铣床龙门式数控铣床多轴数控铣床数控铣床的类型立式数控铣床：立式数控铣床的主轴轴线垂直于机床工作台。其结构形式多为固定立柱，工作台为长方形。一般工作台不升降，主轴箱做上下运动。立式数控铣床一般具有X、Y、Z三个直线运动的坐标轴，适合加工盘、套、板类零件，也可以采取附加数控转盘等措施来扩大它的功能及加工范围，进一步提高生产效率。立式数控铣床操作方便，工件装夹方便，加工时便于观察，但受立柱高度及换刀装置的限制，不能加工太高的零件，在加工型腔或下凹的型面时，切屑不易排出，严重时会损坏刀具，破坏已加工表面，影响加工的顺利进行。数控铣床的类型卧式数控铣床：卧式数控铣床/加工中心的主轴轴线平行于水平面，如图所示。其通常配有自动分度的回转工作台，以扩大加工范围和扩充功能。卧式数控铣床一般具有3～5个坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标。工件一次装夹后，完成除安装面和顶面以外的其余四个侧面的加工。因此，卧式数控铣床最适合加工箱体类零件。卧式数控铣床的主轴与机床工作台平行，与立式数控铣床相比较，其排屑顺畅，有利于加工，但加工时不便于观察。数控铣床的类型龙门式数控铣床龙门式数控铣床具有双立柱结构，主轴多为垂直设置，如图所示，这种结构形式进一步增强了机床的刚性，数控装置的功能也较齐全，能够一机多用，尤其适合加工大型工件或形状复杂的工件，如大型汽车覆盖件模具零件、汽轮机配件等。数控铣床的类型多轴数控铣床联动轴数在三轴以上的数控机床称多轴数控机床。常见的多轴数控铣床有四轴四联动、五轴四联动、五轴五联动等类型，如图所示。在多轴数控铣床上，工件一次安装后，能实现除安装面以外的其余五个面的加工，零件加工精度进一步提高。数控铣削加工的主要类型数控铣削加工的主要类型：平面类零件曲面类零件变斜角类零件孔类零件数控铣削加工的主要对象平面类零件加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件。这类零件的被加工表面是平面或可以展开成平面。目前，在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。其数控铣削相对比较简单，一般用两坐标联动就可以加工出来。数控铣削加工的主要对象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。采用三坐标数控铣床加工时，一般用球头铣刀采用行切法铣削加工。当曲面较复杂、通道较窄、会伤及相邻表面及需刀具摆动时，要采用四坐标或五坐标联动铣床加工。2．曲面类零件数控铣削加工的主要对象加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。一般采用自动编程中叶轮模块来完成。3．变斜角类零件变斜角零件不能展成平面，在加工中被加工面与铣刀的圆周母线瞬间接触。多采四轴、五轴数控加工完成。四坐标数控铣床加工变斜角五坐标数控铣床加工变斜角数控铣削加工的主要对象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。其加工方法一般为钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、锪孔、攻螺纹等。4.孔类零件数控铣床简介数控铣床加工对象数控铣床类型认识数控铣床数控车铣加工技术吉林电子信息职业技术学院圆弧插补指令代码圆弧插补方向判别圆弧插补指令格式圆弧插补编程指令圆弧插补指令应用圆弧插补指令代码1.指令功能使刀具按给定进给速度沿圆弧方向进行切削加工。2.指令代码顺时针圆弧插补指令代码：G02（或G2）逆时针圆弧插补指令代码：G03（或G3）圆弧插补方向判别顺时针、逆时针判别方法：从不在圆弧平面的坐标轴正方向往负方向看，顺时针用G02，逆时针用G03。在使用G02或G03指令之前，要正确判别刀具在加工零件时是按顺时针路径作圆弧插补运动，还是按逆时针路径作圆弧插补运动。

！数控车床的刀架分为前置式和后置式，其G02和G03的方向正好相反。刀架后置式数控车床，在ZX平面内插补圆弧，其第三轴Y轴的正方向朝外，应从外向里看ZX插补平面，顺时针插补用G02，逆时针插补用G03。刀架前置式数控车床，在ZX平面内插补圆弧，其第三轴Y轴的正方向朝里，应从里向外看ZX插补平面，顺时针插补用G02，逆时针插补用G03。圆弧插补方向判别YY圆弧插补指令格式1数控车削加工系统FANUC格式说明1）X、Z为圆弧终点绝对坐标值，U、W为圆弧终点的相对坐标值2）R是圆弧半径两轴联动数控车床基本上是在ZX平面内插补圆弧，一般将G18设置为初始代码，开机默认有效。（1）圆弧半径格式圆弧插补指令格式1数控车削加工系统FANUC格式说明1）X、Z为圆弧终点绝对坐标值，U、W为圆弧终点的相对坐标值2）插补参数I、K分别是圆弧起点至圆心的矢量在X、Z方向的分量，即I=X圆心一X起点，K=Z圆心一Z起点，I、K值若为零，可省略不写3）I始终为半径值（2）插补参数格式三轴联动数控铣床基本上是在XY平面内插补圆弧，一般将G17设置为初始代码，开机默认有效。系统FANUC格式说明1）G90时X、Y为圆弧终点绝对坐标值，G91时X、Y为圆弧终点相对坐标值2）R是圆弧半径，当0°＜圆心角a＜180°时，圆弧半径R取正值；当180°≤圆心角a＜360°时，圆弧半径R取负值。当a=360°即整圆时不能用圆弧半径编程2数控铣削加工圆弧插补指令格式（1）圆弧半径格式图中R2取正、R1取负系统FANUC格式说明1）G90时X、Y为圆弧终点绝对坐标值，G91时X、Y为圆弧终点相对坐标值2）插补参数I、J分别是圆弧起点至圆心的矢量在X、Y方向的分量，即I=X圆心一X起点，J=Y圆心一Y起点，与G90或G91无关。I、J值若为零，可省略不写3）I、J可编制任意大小的圆弧程序2数控铣削加工圆弧插补指令格式（2）插补参数格式整圆只能用插补参数格式编程！

！圆弧插补指令应用车削实例：圆弧半径格式：绝对坐标

G02X60Z-30R12F0.2相对坐标

G02

U24

W-12R12

F0.2插补参数格式：绝对坐标

G02X60Z-30I12

K0F0.2相对坐标

G02

U24

W-12I12

K0F0.2圆弧起点A(36,-18)圆弧终点B(60,-30)圆心C(60,-18)圆弧插补指令应用铣削实例：圆弧半径格式：圆弧aG90G02X0Y30.R30.F100G91G02X30.Y30.R30.F100圆弧bG90G02X0Y30.R−30.F100G91G02X30.Y30.R−30.F100插补参数格式：圆弧aG90G02X0Y30.I30.J0.F100G91G02X30.Y30.I30.J0.F100圆弧bG90G02X0Y30.I0J30.F100G91G02X30.Y30.I0J30.F100圆弧起点(-30,0)圆弧终点(0,30)圆弧半径R30圆弧a圆心(0,0)圆弧b圆心(-30,30)01圆弧插补指令代码圆弧插补编程指令02圆弧插补方向判别03圆弧插补指令格式04圆弧插补指令应用数控车铣加工技术吉林电子信息职业技术学院轴向粗车固定循环G71指令功能轴向粗车固定循环G71指令格式轴向粗车固定循环G71指令编程要点轴向车削固定循环指令轴向精车固定循环G70指令格式G71、G70指令应用轴向粗车固定循环G71指令功能G71外圆、内孔粗加工循环指令用于圆柱毛坯多次走刀粗车外圆用于圆筒毛坯多次走刀粗车内孔实现多次平行于Z向粗车加工零件轮廓需符合X向、Z向同时单调增大或减少轴向粗车固定循环G71指令格式指令格式:G00X（a）Z（b）;循环起点AG71U（△d）R（e）;G71P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）F

S

T

;粗加工N（ns）...;...N（nf）...;

精加工轮廓轴向粗车固定循环G71指令格式G00X（a）Z（b）;G71U（△d）R（e）;G71P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）F

S

T

;

循环起点坐标，a为直径值X向背吃刀量（层厚），半径值，无正负号X向退刀量，半径值，无正负号，小于△d精车轨迹起始段段号X方向精车余量，带正负号的直径值，车外圆时为正，镗孔时为负精车轨迹结束段段号Z方向精车余量，带正负号，为正时，表示沿着-Z方向加工；为负时，表示沿着+Z方向加工粗加工的进给速度、主轴转速、刀具轴向粗车固定循环G71指令格式G71粗车外圆加工走刀路线刀具从循环起点C开始，快速退至D点，退刀量由△w和△u/2决定;快速沿X方向进刀△d深度,按照G01切削加工，然后按照45°方向快速退刀，X方向退刀量为e，再沿Z方向快速退刀，第一次切削加工结束;进行平行于精加工表面的半精加工，刀具沿精加工表面分别留△w和△u/2的加工余量;轴向粗车固定循环G71指令格式G71粗车外圆加工走刀路线沿X方向进行第二次切削加工，进刀量为e+△d,如此循环直至粗车结束;半精加工完成后，刀具快速退至循环起点C,结束粗车循环所有动作。轴向粗车固定循环G71指令编程要点适用G71轮廓外形的确定零件轮廓需符合X向、Z向同时单调增大或减少√×轴向粗车固定循环G71指令编程要点循环起点的确定G71粗车循环起点的确定主要考虑毛坯的尺寸。X向一般选择在毛坯轮廓径向外1-2mm，不宜太远，以减少空行程；也不宜太近，避免第一刀吃刀量过大。Z向选择在端面右侧2-5mm处即可。如加工零件毛坯直径为50mm,工件坐标系原点在右端面与轴线交点处,则循环起点坐标可选为X52,Z2。φ50

循环起点（X52，Z2）精加工余量正负号的确定轴向粗车固定循环G71指令编程要点a后置刀架

b前置刀架无论是前置刀架还是后置刀架，精加工从右向左，Z向精加工余量均为正值。外圆粗车循环时，X向精加工余量均为正值；内孔粗车循环时，X向精加工余量均为负值；粗车循环FST的确定轴向粗车固定循环G71指令编程要点G71U（△d）R（e）;G71P（ns）Q（nf）U（△u）W（△w）F

S

T

;

（1）这里的F、S、T值对粗加工有效，而在程序段段号“ns”和“nf”之间的所有F、S、T值在粗加工循环时无效;（2）F、S、T值在指令中也可以不加以指定，这时就是沿用前面程序段中的F、S、T值。精加工轨迹首段程序的编写轴向粗车固定循环G71指令编程要点精加工轨迹第一个程序段即顺序号为“ns”的程序段必须沿着X向移动，不能出现Z轴的运动指令，否则会出现程序报警。且只能是G00或G01。G00X52Z6S800M03；G71U1.5R0.5；G71P10Q60U0.5W0.05F0.2；N10G00X20；N20Z3；N30G01Z-15；......G00X52Z6S800M03；G71U1.5R0.5；G71P10Q60U0.5W0.05F0.2；N10G00X20

Z3；N30G01Z-15；......正确错误1.ns至nf程序段中不能调用子程序；2.G71循环时不能进行刀尖半径补偿，但在“ns”至“nf”程序段中可以含有G41、G42指令，对工件精车轨迹进行刀尖半径补偿。精加工ns-nf段编写要求轴向粗车固定循环G71指令编程要点轴向精车固定循环G70指令格式当用G71指令粗车工件后，用G70指令执行精车循环，切除精加工余量。1.指令格式G70P（ns）Q（nf）；ns——精加工轮廓的起始段段号；nf——精加工轮廓的结束段段号。2.指令说明（1）ns至nf程序段中指定的F，S，T对精车有效；如ns至nf程序段中未指定，粗车循环中指定的F，S，T有效。（2）执行G70循环结束后刀具返回循环起点。（3）G70指令用在粗车循环之后，不能单独使用。G71、G70指令应用O0358；N10T0101

N20S800M03；N30G00X46Z6；N40G71U1.5R0.5；N50G71P60Q140U0.5W0.05F0.2；N60G00G42X20；N70Z3S1000；N80G01Z-15

F0.1；N90X30Z-30；N100Z-40；N110X40W-5；N120W-10；N130X52W-11；N140G00

G40

X54W-2；N150G70P60Q140；N160G00X100Z100；N170M05N180M30精加工首段（ns段），仅有X向移动，且建立右补偿编程实例01轴向粗车固定循环G71指令功能轴向车削固定循环指令02轴向粗车固定循环G71指令格式03轴向粗车固定循环G71编程要点04轴向精车固定循环G70指令格式05G71、G70指令应用数控车铣加工技术数控铣床常用刀具数控铣床的刀柄系统了解数控铣床刀具数控铣床常用的几种刀具a）面铣刀b）立铣刀c）键槽铣刀d）球头刀e）锥柄麻花钻f）直柄麻花钻数控刀具材料（1）高速钢（HSS）高速钢工艺性好，锻造、加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状较复杂的刀具。高速钢适用于制造切削速度一般的刀具，其刃口强度和韧性好，抗振性强。对于刚性较差的机床，采用高速钢铣刀，仍能顺利切削。与硬质合金材料相比，高速钢有硬度较低、热硬性和耐磨性较差等缺点。（2）硬质合金硬质合金硬度高，热硬性好，耐磨性好，切削时可选用比高速钢高4～7倍的切削速度，刀具寿命延长5～80倍，且常温硬度高，切削刃锋利不易磨损，可切削50HRC左右的硬质材料；但抗弯强度低，冲击韧性差，脆性大，难以制成形状复杂的整体刀具，因此常制成不同形状的刀片，采用焊接、黏接、机械夹持等方法安装在刀体上使用。刀具的选用通常根据加工表面的形状和尺寸选择刀具的种类及尺寸。面铣刀加工较大的平面凸台、凹槽和平面曲线轮廓高速钢立铣刀高速钢立铣刀不能加工毛坯面，因为毛坯面的硬化层和夹沙会使刀具很快磨损；硬质合金立铣刀可以加工毛坯面加工空间曲面、模具型腔等多选用模具铣刀或鼓形铣刀加工空间曲面、模具型腔等多选用模具铣刀或鼓形铣刀加工各种圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等可选成形铣刀。刀具的选用铣刀的选择应遵循以下原则：（1）根据工件加工表面的特点和尺寸选择铣刀类型。（2）根据工件材料和加工要求选择刀具材料和尺寸。（3）根据加工条件选择刀柄。数控铣床的刀柄系统数控铣床的刀柄系统主要由三部分组成，即刀柄、拉钉和夹头(或中间模块)。1.刀柄数控铣床使用的刀具通过刀柄和拉钉与机床主轴相连，刀柄夹持铣刀，通过拉钉紧固在主轴上，进而传递转速和转矩。a）立铣刀

b）夹紧螺母c）弹簧夹头d）刀柄e）拉钉数控铣床的刀柄系统（1）弹簧夹头刀柄弹簧夹头刀柄用于装夹各种直柄立铣刀、键槽铣刀、麻花钻、丝锥等。弹簧夹头刀柄常用的是BT40和BT50系列刀柄，刀具通过弹簧夹头与数控刀柄链接。弹簧夹头有两种，即ER弹簧夹头和KM弹簧夹头。a）ER弹簧夹头及刀柄b）KM弹簧夹头及刀柄数控铣床的刀柄系统拉钉拧紧在刀柄的尾部，用于在主轴中拉紧刀柄，如图所示，拉钉的尺寸目前已标准化。2.拉钉数控铣床的刀柄系统刀具除了可以通过弹簧夹头与数控刀柄链接外，还有些刀具是使用中间模块与刀柄进行连接的。例如，镗刀、丝锥与刀柄的连接就经常使用中间模块，如图所示。通过中间模块的使用，可提高刀柄的通用性能。3.夹头或中间模块刀具安装辅具刀具的装夹常用的刀具安装辅件有锁刀座、专用扳手等。锁刀座是用于铣刀在刀柄中装卸的装置，如图所示。刀柄装入刀具时，一般把刀柄放在锁刀座上，锁刀座上的键对准刀柄上的键槽，使刀柄无法转动，然后用月牙扳手（如图所示）锁紧螺母。锁刀座图月牙扳手数控铣床常用刀具数控铣刀的装夹数控铣床的刀柄系统了解数控铣床刀具数控车铣加工技术数控机床的概念数控机床的发展历程数控机床的发展趋势

认识数控加工数控机床的概念数控机床又称CNC（ComputerNumericalControl）机床，是由电子计算机或专用电子计算装置对数字化的信息进行处理而实现自动控制的机床。数控机床的发展历程数控机床的发展历程数控机床的产生：1952年研制成功世界上第一台数控机床——三坐标立式铣床。数控机床的发展概况第一阶段数控阶段(1952-1970年)数控机床的发展第二阶段计算机数控阶段(1970年至今)数控机床的发展历程第一阶段数控阶段(1952-1970年)数控机床的发展历程第二阶段计算机数控阶段(1970年至今)第一代数控1952-1959电子管元件第二代数控:1959-1964晶体管电路第三代数控:1965-1970小、中规模集成电路第四代数控:1970-1974采用大规模集成电路第五代数控:1974-1990微处理器第六代数控:1990年以后个人计算机数控机床的发展历程我国数控机床的发展我国第一台数控机床于1958年，由清华大学研制最早的样机。1966年我国诞生了第一台用直线——圆弧插补的晶体管数控系统。1970年初研制成功集成电路数控系统！中国第一台数控机床1958年，北京第一机床厂与清华大学合作，试制出中国第一台数控机床——X53K1三坐标数控机床。这台数控机床的诞生，填补了中国在数控机床领域的空白。金日成万岁？没错，就是这五个字，这是中国人的数控设备第一次在世界面前发威。而这一台型号为X53K1的数控机床也是亚洲第一台数控设备。1958年秋天，当朝鲜劳动党主席金日成在周恩来总理的陪同下兴致勃勃的来到清华大学的车间参观时，等候多时的师生们热烈的欢迎了这位异国客人：没有用鲜花，没有用掌声，而是聚精会神的操作着一台结构复杂的机床，加工着什么。不一会儿，一块刻有“金日成万岁”五个字的钢板被递到了金日成的手里，他立刻饶有兴致的接过来，抚摸着，询问着。随后，又一块写着“毛主席万岁”的钢板被递到了周恩来总理的手中。金日成主席对这一先进的技术赞不绝口。立刻题词留念。这台完成了刻字的设备就是我国第一台数控机床：X53K1。由清华大学和北京第一机床厂联合研制。上面的这个故事，是这种设备第一次公开的表演。跟如今先进的加工设备相比，上面那一台设备显得极尽简陋：只能实现三个坐标的联动，控制设备采用的是直线插补电子管系统，装入控制柜后体积足足有10台电视机那么大。传动系统为最简单的步进电机伺服系统，在现在的新型数控机床上基本上被淘汰了。但是不管怎么说，这次研制成功，算是完成了中国机械工业史上一次伟大的飞跃。从此，我国的机械加工从依靠手艺向依靠技术转变。数控机床的发展历程我国数控机床的发展近几年，中国的数控机床制造企业也是在致力研究高端数控加工设备。武汉华中数控机床有限公司就是其一。摇篮式五轴立式加工中心GL8-V门型立式五轴加工中心数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势高速度化高精度化多功能化小型化系统化数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势高精度化高速度化高速度化多功能化高效化

请思考并说一说数控技术对国家工业、国防、民生的重要作用数控机床的概念数控机床的发展历程数控机床的发展趋势

1.1认识数控加工单元三数控车削基本加工工艺

一、数控车床的主要加工对象1.轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件2．精度要求高的回转体零件3．带特殊螺纹的回转体零件4．淬硬工件的加工5．异形轴的加工二、数控车削加工工艺分析（一）数控车床加工零件的工艺性分析1.零件图样分析（1）尺寸标注方法分析如图所示为将零件设计时采用的局部分散标注(图上部的轴向尺寸)换算为以编程原点为基准的坐标标注尺寸(图下部的尺寸)示例。

3-1局部分散标注与坐标式标注零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准,可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸,以简化编程计算。如图3-2所示的圆弧与斜线的关系要求为相切，但经计算后却为相交关系，而非相切。又如图3-3所示，图样上给定几何条件自相矛盾，其给出的各段长度之和不等于其总长。（2）零件轮廓的几何要素分析

图3-2几何要素缺陷示例一图3-3几何要素缺陷示例二（3）精度及技术要求分析①分析精度及各项技术要求是否齐全，是否合理。②分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求③找出图样上有较高位置精度要求的表面④对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。

2.零件结构工艺性分析图3-4结构工艺性示例零件对加工方法的适应性,指所设计的零件结构应便于加工成形。（二）数控车削工艺路线的拟定1.工序的划分在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，应在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。一般应根据零件的结构形状不同，选择外圆、端面或内孔、端面装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程原点的统一的原则划分工序。1．按安装次数划分工序例如图3-5的轴承内圈，第一道工序采用图3-5(a)所示的以大端面和大外径定位装夹的方案，将滚道、小端面及内孔等安排在依次安装下车出。

图3-5轴承内圈精车加工方案第二道工序采用图3-5(b)所示的以内孔和小端面装夹方案，车削大外圆和大端面及倒角。

图3-5轴承内圈精车加工方案2．按粗、精加工划分工序如图3-6所示的轴承内圈就因其加工精度要求较高而按粗、精加工划分工序。又如图3-7(a)所示手柄零件，该零件加工所用坯料为Φ32mm，批量生产，加工时用一台数控车床。工序的划分及装夹方式如下：

图3-7手柄加工示意图工序1：如图3-7(b),车出Φ12mm和Φ20mm两圆柱面→圆锥面(粗车掉R42mm圆弧的部分余量)→转刀后按总长要求留下加工余量切断。工序2：(见图3-7(c))车削包络SR7mm球面的30°圆锥面→对全部圆弧表面半精车(留少量的精车余量)→换精车刀将全部圆弧表面一刀精车成型。图3-7手柄加工示意图 2加工顺序的确定1.先粗后精2.先近后远

图3-8先粗后精图3-9先近后远3．内外交叉对既有内表面(内型、腔)，又有外表面需加工的回转体零件，安排加工顺序时，应先进行外、内表面粗加工，后进行外、内表面精加工。切不可将零件上一部分表面(外表面或内表面)加工完毕后，再加工其他表面(内表面或外表面)。4．基面先行最短的空行程路线3进给路线的确定

1．巧用起刀点（a）起点与对刀点重合(b)起点与对刀点分离图3-10巧用起刀点2．巧设换(转)刀点

为了考虑换(转)刀的方便和安全，有时将转刀点也设置在离坯件较远的位置处(如图3-10中的A点)，那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图3-10(b)中的B点位置上(因工件已去掉一定的余量)，则可缩短空行程距离，但换刀过程中一定不能发生碰撞。3．合理安排“回零”路线在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短或者为零，这样即可满足进给路线为最短的要求。另外，在选择返回对刀点指令时，在不发生加工干涉现象的前提下，宜尽量采用X、Z坐标轴双向同时“回零”指令，该指令功能的“回零”路线是最短的。1．完工轮廓的连续切削进给路线2．各部位精度要求不一致的精加工进给路线3.精加工进给路线第三单元数控铣削加工基础

数控铣削加工工艺和数控车削一样，也是做好数控铣削的基础，只有明确了工艺才能确定出好的加工方案和优良的加工参数。它是使产品的精度和效率得以提高的有力保障。

3.2数控铣削加工工艺分析3.2.1零件图工艺性分析1．零件图及其结构工艺性分析(1)零件图样尺寸及公差带分析(2)零件的形状、结构及尺寸的特点分析(3)加工公差等级分析(4)内壁圆弧尺寸的大小和一致性(5)零件材料和热处理要求分析(6)零件已加工状态分析2．定位基准要统一3．分析零件的变形情况4．零件毛坯的工艺性分析(1)毛坯应有充分稳定的加工余量(2)分析毛坯的装夹适应性(3)分析毛坯的余量大小及均匀性3.2.2数控铣削工艺路线的拟定3.2.2.1加工方法的选择1.内孔表面加工方法的选择2.平面加工方法的选择3.平面轮廓加工方法的选择4.固定斜角平面加工方法的选择

5.变斜角面加工方法的选择图3-1四、五坐标数控铣床加工零件变斜角面a)四坐标联动b)五坐标联动

图3-2用鼓形铣刀分层铣削变斜角6.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粗加工，常用两轴半坐标的行切法加工.（2）对曲率变化较大和精度要求较高的曲面的精加工，常用X、Y、Z三坐标联动插补的行切法加工.（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干涉，常用五坐标联动加工.

3.2.2.2起刀、进刀和退刀的工艺问题1．程序起始点、返回点和切入点（进刀点）、切出点（退刀点）的确定（1）起始（刀）点、返回点确定原则在同一个程序中起刀点和返回点最好相同，如果一个零件的加工需要几把刀具来完成，那么这几把刀起始点和返回点也最好完全相同，以使操作方便。（2）切入点（进刀点）、切出点（退刀点）的确定原则

切入点选择的原则是：即在进刀或切削曲面的过程中，要使刀具不受损坏。一般来说，对粗加工而言，选择曲面内的最高角点作为曲面的切入点（初始切削点），因为该点的切削余量较小，进刀时不易损坏刀具。对精加工而言，选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为曲面的切入点。因为在该点处，刀具所受的弯矩较小，不易折断刀具。切出点选择的原则是：主要考虑曲面能连续完整地加工及曲面与曲面加工间的非切削加工时间尽可能短，换刀方便，以提高机床的有效工作时间。对被加工曲面为开放型曲面，选择其中一个角点作为切出点；若被加工曲面为封闭型曲面，则只有曲面的一个角点为切出点，自动编程时系统一般自动确定。

2.进刀、退刀方式及进刀、退刀路线的确定

进刀、退刀方式有如下几种：方式1：沿坐标轴的Z轴方向直接进行进刀、退刀该方式是数控加工中最常用的进、退刀方式。其优点是定义简单；缺点是在工件表面进刀、退刀处会留下驻刀痕迹，影响工件表面的加工质量。在铣削平面轮廓零件时，应避免在零件垂直表面的方向进刀、退刀。方式2：沿给定的矢量方向进行进刀或退刀该方式要先定义一个矢量方向来确定刀具进刀和退刀运动的方向。特点与方式1类似。方式3：沿曲面的切矢方向以直线进刀或退刀该方式是从被加工曲面的切矢方向切入或切出工件表面。其优点是在工件表面的进、退刀处，不会留下驻刀痕迹，工件表面的加工质量高图3-2外圆铣削的进、退刀方式方式4：沿曲面的法矢方向进刀或退刀该方式是以被加工曲面切入点或切出点的法矢量方向切入或切出工件表面。特点与方式1类似。方式5：沿圆弧段方向进刀或退刀如图3-3所示用立铣刀铣削内圆轮廓零件时，以圆弧段的运动方式切入或切出工件表面，引入、引出线为圆弧，并且该圆弧使刀具与曲面相切。该方式必须首先定义切入或切出圆弧段。3-3立铣刀铣削内圆轮廓进退刀方式6：沿螺旋线或斜线进刀方式

即在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿螺旋线或斜线以渐进的方式切入工件，直到下一层的高度，然后开始正式切削。对于加工精度要求很高的型面加工来说，应选择沿曲面的切矢方向或沿圆弧方向进刀、退刀方式，这样不会在工件的进、退刀处留下驻刀痕迹而影响工件的表面加工质量。

3.起始平面、返回平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定（1）起始平面与返回平面一般定义在被加工零件的最高点之上50～100mm左右的某一位置上（2）安全平面一般被定义在高出被加工零件最高点10～50mm左右的某个位置上（3）进刀平面与退刀平面3.2.2.3逆铣、顺铣及切削方向、切削方式的确定1.逆铣、顺铣的确定所谓逆铣（见图3-4a）是指主轴正转，刀具为右旋铣刀时，铣刀的旋转方向和工件的进给运动方向相反时的铣削方式，相同时称为顺铣（见图3-4b）。

图3-4逆铣和顺铣逆铣时，刀具从工件已加工表面切入，刀齿的切削厚度从零逐渐增大，使刀具与工件之间产生强烈的摩擦，刀具容易磨损，不利于提高刀具的耐用度，并使工件已加工表面粗糙度增大，同时逆铣有一个上抬工件的分力，容易使工件振动和松动，需较大的夹紧力。顺铣时，刀具从工件待加工表面切入，刀齿的切削厚度从最大开始逐渐减小，有利于提高刀具的耐用度，并使工件已加工表面粗糙度降低；同时顺铣有一个垂直方向的分力始终压向工件，有利于增加工件夹持稳定性。精铣或零件材料为铝镁合金、钛合金和耐热合金时，应尽量采用顺铣2.切削（进给）和切削方向方式的确定（1）进给方式的选择1）单向进给方式由于该进给方式在完成一条切削轨迹后，附加了非切削运动轨迹，因此，延长了机床的加工时间。

图3-5单向进给方式进给轨迹

2）往复进给方式图3-6往复进给方式进给轨迹3）环切进给方式图3-7环切进给方式进给轨迹图3-8所示为加工凹槽的三种进给方式，图a为行切法，图为b环切法，图c为先行切后环切的方法。三种进给方式中，a图表面质量最差，但效率高，b图表面质量高，但效率最低，c图进给方式最好。图3-8凹槽加工进给方式

4）拐角过渡方式

拐角过渡方式就是在切削过程中遇到拐角时的处理方式，一般为尖角和圆弧两种过渡方法，如图3-9所示。图3-9拐角过渡方式进给轨迹（2）二维线框轮廓加工中的切削方向选择1）确定XY平面内的进给路线。孔加工时，刀具在XY平面内的运动属点位运动，确定进给路线时，主要考虑：①定位迅速图3-10最短进给路线设计实例

②定位准确定位迅速和定位准确有时两者难以同时满足这时应抓主要矛盾，若按最短进给路线进给能保证定位精度，则取最短进给路线，反之，应取能保证定位准确的进给路线。图3-11准确定位进给路线设计实例2）确定Z向（轴向）的进给路线刀具在Z向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。刀具先从起始平面快速运动到距工件加工表面一定距离的R平面（距工件加工表面一切入距离的平面）上，然后按工作进给速度运动进行加工。图3-12a所示为加工单个孔时刀具的进给路线。图3-12刀具Z向进给路线设计实例

4.3切削用量的选择影响切削用量的因素如下：1.机床如果机床的热稳定性好，热变形小，可适当加大切削用量。

2.刀具刀具材料是影响切削用量的重要因素。表3-1是常用刀具材料的性能比较。刀具材料切削速度耐磨性硬度硬度随温度变化高速钢最低最差最低最大硬质合金低差低大陶瓷刀片中中中中金刚石高好高小表3-1是常用刀具材料的性能比较较高的切削速度、较小的背吃刀量和进给量，可以获得较好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、较小的背吃刀量和进给量可以得到较高的加工精度。3.切削液切削液同时具有冷却和润滑作用，带走切削过程产生的切削热，降低工件、刀具、夹具和机床的温升，减少刀具与工件的摩擦和磨损，提高刀具寿命和工件表面加工质量。使用切削液后，通常可以提高切削用量。铣削加工的切削用量包括切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是，先选择背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。（1）背吃刀量ap或侧吃刀量ae

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；而圆周铣削时，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为被加工表面宽度；而圆周铣削时，ae为切削层深度，如图3-13所示。图3-13铣削加工的切削用量1)当工件表面粗糙度值要求为Ra=12.5～25µm时，如果圆周铣削加工余量小于5mm，端面铣削加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次进给完成。2)当工件表面粗糙度值要求为Ra=3.2～12.5µm时，应分为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)当工件表面粗糙度值要求为Ra=0.8～3.2µm时，应分为粗铣、半精铣、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。进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取；或通过选取每齿进给量fz，再根据公式f=zfz(z为铣刀齿数)计算；工件材料强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。

(3)切削速度vc(m／min)

铣削的切削速度vc与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是，当fz、ap、ae和z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。3.4数控铣削加工刀具的选择

3.4.1平面数控铣削加工刀具的选择铣刀的种类1．面铣刀面铣刀主要以端齿为主加工各种平面，如图3-14所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。由于面铣刀的直径一般较大，为Φ50～Φ500mm，故多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。图3-14面铣刀面铣刀齿数对铣削生产率和加工质量有直接影响，齿数越多，同时工作齿数也多，生产率高，铣削过程平稳，加工质量好。可转位面铣刀的齿数根据直径不同可分为粗齿、细齿、密齿三种。粗齿铣刀主要用于粗加工；细齿铣刀用于平稳条件下的铣削加工；密齿铣刀的每齿进给量较小，主要用于薄壁铸铁的加工。2．立铣刀

立铣刀是数控铣削加工中用得最多的一种铣刀，其结构如图3-15所示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。主要用于加工凸轮、台阶面、凹槽和箱口面。立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃上的齿为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。图3-15立铣刀

3．键槽铣刀键槽铣刀如图3-16所示，它有两个刀齿；圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至心，既象立铣刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径D=2～22mm，锥柄键槽铣刀直径D=14～50mm。图3-16键槽铣刀3.4.1.2铣刀参数的选择标准可转位面铣刀直径为Φ16～Φ630mm。面铣刀几何参数的选择要根据工件的材料、刀具材料及加工性质的不同来确定。由于铣削时有冲击，故前角数值一般比车刀略小，尤其是硬质合金面铣刀，前角要更小些。铣削强度和硬度高的材料可选用负前角。1．面铣刀主要参数的选择面铣刀的磨损主要发生在后刀面上，因此适当加大后角，可减少铣刀磨损。常取αo=5°～12°，工件材料软取大值，工件材料硬取小值；粗齿铣刀取小值，细齿铣刀取大值。铣削时冲击力大，为了保护刀尖，硬质合金面铣刀的倾角常取λs=-5°～-15°。只有在铣削强度低的材料时，取λs=5°。主偏角кr在45°～90°范围内选取，铣削铸铁常用45°，铣削一般钢材常用75°，铣削带凸肩的平面或薄壁零件时要用90°，铣削带凸肩的平面时，凸肩的高度受到刀具长度的限制。工件材料刀具材料钢铸铁黄铜、青铜铝合金高速钢10o～20o5o～15o10o25o～30o硬质合金-15o～15o-5o～5o4o～6o15o表3-2面铣刀的前角

2．立铣刀主要参数的选择（1）用立铣刀粗铣零件轮廓面时，铣刀直径要大些，以提高效率，但粗铣带有内凹表面的轮廓面时，铣刀直径不能过大，以防给粗加工造成困难。

（2）用立铣刀精铣带有内凹表面的轮廓面时，刀具半径R刀应小于零件内凹轮廓面处的最小曲率半径Rmin，一般取R刀=（0.8～0.9）Rmin。（3）零件加工面的高度H≤(4～6)R，以保证刀具有足够的刚度,R为零件轮廓的内转角圆弧半径。一般将D/l≥0.4～0.5作为检验铣刀刚性的条件。（D为铣刀直径，H为零件加工面的高度，l为刀具切削部分长度）（4）对不通孔（深槽），选取l=H+（5～10）mm。（5）加工外形及通槽时，选取l=H+r+(5～10)mm（r为铣刀端刃底圆角半径）。（6）加工肋时，刀具直径为D=(5～10)b（b为肋的厚度）。立铣刀几何参数的选择要根据工件材料和铣刀直径选取，立铣刀前、后角都为正值，特别提示：选用铣刀时应注意的问题1．在数控机床上铣削平面时，应尽量采用可转位式硬质合金刀片面铣刀。当连续切削时，粗铣刀直径要小些，以减小切削扭矩，精铣刀直径要大一些，最好能包容待加工表面的整个宽度。加工余量大且加工表面又不均匀时，刀具直径要选得小一些，否则，当粗加工时会因接刀刀痕过深而影响加工质量。2．高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，会加速刀具的磨损。3．加工余量较小，并且要求表面粗糙度较低时，应采用立方氮化硼（CBN）刀片面铣刀或陶瓷刀片面铣刀。4．镶硬质合金立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。5．镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。6．加工精度要求较高的凹槽时，可采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具的半径补偿功能铣削槽的两边，直到达到精度要求为止。7．加工封闭的键槽选择键槽铣刀。

4.4.2曲面数控铣削加工刀具的选择4.4.2.1曲面数控铣削加工中常用铣刀的种类曲面数控铣削加工中常用的铣刀种类有模具铣刀、鼓形铣刀、球头铣刀、环形铣刀等，个别时候还需要用到盘形铣刀。下面重点介绍模具铣刀和鼓形铣刀。1．模具铣刀一种由立铣刀变化发展而来的模具铣刀，主要用于加工模具型腔或凸凹模成形表面及空间曲面。可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角α／2为3°、5°、7°、10°）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。图3-17所示为高速钢制造的模具铣刀，图3-18所示为用硬质合金制造的模具铣刀。图3-17高速钢模具铣刀图3-18硬质合金模具铣刀

2．鼓形铣刀图3-19所示是一种典型的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。(a)球头铣刀(b)环形铣刀(c)鼓形铣刀(d)锥形铣刀(e)盘形铣刀3.4.2.2铣刀类型的选择曲面数控铣削加工常采用球头铣刀（见图3-19a），但加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形铣刀（见图3-19b）。加工空间曲面、模具型腔或凸凹模成形表面等多选用模具铣刀。在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀（见图3-19d)来加工飞机上一些直纹曲面类零件；加镶齿立铣刀，适用于在五坐标联动的数控机床上加工一些球面，其效率比用球头铣刀高近十倍，并可获得好的加工精度。3.4.3钻、扩、铰孔加工刀具的选择1．钻孔刀具及其选择。钻孔刀具较多，有普通麻花钻、可转位浅孔钻、喷吸钻及扁钻等。应根据工件材料、加工尺寸及加工质量要求等合理选用。在数控镗铣床上钻孔，普通麻花钻应用最广泛，尤其是加工Φ30mm以下的孔时，以麻花钻为主。麻花钻有高速钢和硬质合金两种。钻削直径在Φ20mm～Φ60mm、孔的深径比小于等于3的中等浅孔时，可选用图4-45所示的可转位浅孔钻，这种钻头具有刀片可集中刃磨，刀杆刚度高，允许切削速度高，切削效率高及加工精度高等特点，最适合于箱体零件的钻孔加工。对深径比大于5而小于100的深孔，由于加工中散热差，排屑困难，钻杆刚性差，易使刀具损坏和引起孔的轴线偏斜，影响加工精度和生产率，故应选用深孔刀具加工。

喷吸钻（见图3-20）是一种效率高、加工质量好的新型的内排屑深孔钻头，适用于加工深径比不超过100，直径一般在Φ65mm～Φ180mm的深孔，孔的精度可达IT10～IT7级，表面粗糙度可达Ra3.2～0.8μｍ，孔直线度为0.1／1000。钻削大直径孔时，还可采用刚性较好的硬质合金扁钻。

图3-20喷吸钻工作原理1—工件2—钻套3—外管4—喷嘴5—内管6—钻头

2．扩孔刀具及其选择扩孔多采用扩孔钻，也有用立铣刀或镗刀扩孔。扩孔钻可用来扩大孔径，提高孔加工精度。它可用于孔的半精加工或最终加工。用扩孔钻扩孔精度可达IT11～IT10，表面粗糙度可达Ra6.3～3.2μｍ。扩孔钻与麻花钻相似，但齿数较多，一般为3～4个齿。扩孔钻加工余量小，主切削刃较短，无需延伸到中心，无横刃，加之齿数较多，所以导向性好，切削过程平稳。

另外扩孔钻容屑槽浅，刀体的强度和刚性好，可选择较大的切削用量。总之扩孔钻的加工质量和效率均比麻花钻高。扩孔钻（见图3-21）按切削部分的材料来分有高速钢和硬质合金两种。当扩孔直径在Φ20mm～Φ60mm之间时，且机床刚性好，功率大，可选用硬质合金机夹可转位式扩孔钻，图3-21扩孔钻

3．铰孔刀具及其选择铰孔是用铰刀对已经粗加工的孔进行精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。铰孔只能提高孔的尺寸精度、形状精度和减小表面粗糙度值，而不能提高孔的位置精度。因此，对于精度要求高的孔，在铰削前应先进行减少和消除位置误差的预加工，才能保证铰孔质量。数控镗铣床上使用的铰刀多是通用标准铰刀，其铰孔加工精度一般可达IT9～IT8级，表面粗糙度可达Ra1.6～0.8μｍ。标准铰刀有4～12齿。铰刀的齿数除了与铰刀直径有关外，主要根据加工精度的要求选择。在加工中心上铰孔时，除使用普通的标准铰刀以外，还常采用机夹硬质合金刀片的单刃铰刀。这种铰刀寿命长，半径上的铰削余量可达10μｍ以下，铰孔的精度可达IT7～IT5，表面粗糙度可达Ra0.7μｍ，对于有内冷却通道的单刃铰刀，允许切削速度可达80m／min。对于铰削精度为IT7～IT6级，表面粗糙度为Ra1.6～0.8μｍ的大直径通孔时，可选用专为加工中心设计的浮动铰刀。浮动铰刀加工精度稳定，寿命比高速钢铰刀高8～10倍，且具有直径调整的连续性，因而一把铰刀可当几把使用，修复后可调复原尺寸。这样既节省刀具材料，又可保证铰刀精度。

4.4.4镗孔加工刀具的选择镗孔是数控镗铣床上的主要加工内容之一，它能精确地保证孔系的尺寸精度和形位精度，并纠正上道工序的误差。在数控镗铣床上进行镗孔加工通常是采用悬臂方式，因此要求镗刀有足够的刚性和较好的精度。镗孔加工精度一般可达IT7～IT6，表面粗糙度为Ra6.3～0.8μｍ。为适应不同的切削条件，镗刀有多种类型。按镗刀的切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。单刃镗刀大多制成可调结构。图3-22a、b和c所示分别是用于镗削通孔、阶梯孔和盲孔的单刃镗刀。单刃镗刀刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减少径向力。只能用于单件小批生产。但单刃镗刀结构简单，适应性较广，粗、精加工都适用，因而应用广泛。

图3-22单刃镗刀a)通孔镗刀b)阶梯孔镗刀c)盲孔镗刀1—调节螺钉2—紧固螺钉双刃镗刀就是镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削，可以消除径向力对镗杆的影响，工件孔径尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证，且调整方便，与单刃镗刀相比，每转进给量可提高一倍左右，且加工中不易产生振动，切削效率高。图3-23所示为近年来广泛使用的双刃机夹镗刀，其刀片更换方便，不需重磨，易于调整，镗孔的精度较高。在精镗孔中，目前较多地选用精镗微调镗刀。这种镗刀的径向尺寸可以在一定范围内进行微调，且调节方便，精度高，其结构如图3-25所示。图3-24双刃机夹镗刀图3-25精镗微调镗刀1—刀片2—镗刀杆3—导向块4—螺钉5—螺母6—刀块

数控车床的基本操作与编程

数控车床的基本操作主要是指能熟练利用操作面板上的功能键和手轮等对机床进行位置调整、对刀和程序的编辑、修改与保存。这一项工作是我们利用数控机床进行编程、加工的基础，是我们必须要掌握的基本技能。数控车床的编程知识，我们分了基本编程指令、循环编程指令、螺纹编程、子程序、宏程序五个知识点，主要讲解轴类、套类、盘类和综合零件与配合件的编程与加工，让读者能较全面地掌握数控车削编程。1．回参考点操作2．手摇操作3.1数控车床的基本操作3.1.1数控车床的位置调整图3-1MPG手持单元3.1.2刀具装夹与对刀1．刀具装夹（1）转塔刀架(或电动刀架)的刀具及其装夹图3-2刀具配置图（2）快换刀夹图3-3圆柱柄车刀快换刀夹（3）模块式车削工具及其装夹图3-4模块式车削结构图3-5模块式车削工具连接部分2．数控车削的对刀

（1）对刀的概念调整每把刀的刀尖位置，使刀架转位后，每把刀的刀尖位置都重合在同一点，这一过程称为数控车床的对刀。对刀一般分为手动对刀和自动对刀两大类。目前，绝大多数的数控车床采用手动对刀，其基本方法有定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法和试切对刀法。在前3种手动对刀方法中，均因可能受到手动和目测等多种误差的影响，对刀精度十分有限，往往通过试切对刀，以得到更加准确和可靠的结果。1）刀位点刀位点是刀具的基准点，一般是刀具上的一点。尖形车刀的刀位点为假想刀尖点，圆形车刀的刀位点为圆弧中心，数控系统控制刀具的运动轨迹，就是控制刀位点的运动轨迹。2）起刀点起刀点是刀具相对工件运动的起点，即加工程序开始时刀尖点的起始位置，经常也将它作为加工程序运行的终点。3）对刀点与对刀对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以建立工件坐标系。4）对刀基准点对刀时确定对刀点的位置所依据的基准。该基准可以是点、线或面。对刀基准点一般设置在工件上（定位基准或测量基准）、夹具上（夹具元件设置的起始点）或机床上。图3-6为工件坐标系原点、刀位点、起刀点、对刀点、对刀基准点与对刀参考点之间的关系示意图。O为工件坐标系原点，O1为对刀基准点，A为对刀点，也是起刀点和终刀点。图3-6有关对刀点的关系它是代表刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内位置的参考点，即CRT显示的机床坐标中坐标值的点，也叫做刀架中心或刀具参考点，参见图2-42中的B点。可以利用此坐标值进行对刀操作。数控加工中回参考点时应该使刀架中心与机床参考点重合。5）对刀参考点6）换刀点数控加工程序中指定用于换刀的位置点。在数控加工中，需要经常换刀，所以在加工程序中要设置换刀点。换刀点的位置应该避免与工件、夹具和机床发生干涉。普通数控车床的换刀点由编程指定，通常将其与对刀点重合。车削中心的换刀点一般为一固定点。不能将换刀点与对刀点混为一谈。对刀操作图3-7数控车床的对刀操作3.2.1数控车床的编程方式3.2数控车削编程与加工数控车床编程时，可采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。1．绝对值编程用地址X、Z进行编程(X为直径值)。有的数控系统用G90指令可以指定绝对值编程。2．增量值编程采用增量值编程时，用地址U、W代替X、Z进行编程。3.混合编程绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法叫混合编程。编程时也必须先设定编程原点。3.2.2数控车床基本编程指令1．G90——绝对坐标编程指令格式：G90说明：该指令表示程序段中的运动坐标数字为绝对坐标值，即从编程原点开始的坐标值。2．G91——增量坐标编程指令格式：G91说明：该指令表示程序段中的运动坐标数字为增量坐标值，即刀具运动的终点相对于起点坐标值的增量。3．G50——工件坐标系设定编程时，首先应该确定工件原点并用G50指令设定工件坐标系。车削加工工件原点一般设置在工件右端面或左端面与主轴轴线的交点上。格式：G50X＿Z＿；其中：X、Z值分别为刀尖（刀位点）起始点相对工件原点的X向和Z向坐标，注意X应为直径值。4．G00——快速点定位指令格式：G00X（U）＿Z（W）＿；特别提示：（1）G00指令使刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到目标点。（2）它只是快速定位，一般不能用于加工，且无运动轨迹要求，常见G00运动轨迹如图3-9所示，从A到B应是折线AEB。因为快速定位时，机床以设定的进给速度同时沿X、Z轴移动，然后再到达目标点。所以使用G00指令时要注意刀具是否和工件及夹具发生干涉，忽略这一点，就容易发生碰撞，而在快速状态下的碰撞就更加危险了。图3-9车削G00轨迹（3）G00指令是模态代码，其中X（U），Z（W）是目标点的坐标，当用绝对坐标编程时，其数值为工件坐标系中点的坐标（X，Z）。当用增量坐标编程时，其数值为刀具当前点与目标点的坐标增量（U，W）。（4）使用G00指令时，目标点不能直接选在工件上，一般要离开工件表面1～2mm。（5）G00的速度由系统参数指定，不能用F来控制速度，但可以用面板速度倍率旋钮进行调节。5．G01——直线插补指令格式：G01X（U）＿Z（W）＿F＿；特别提示：（1）G01指令使刀具从当前点出发，在两坐标间以插补联动方式按指定的进给速度直线移动到目标点。G01指令是模态指令。（2）进给速度由F指定。F指令也是模态指令，它可以用G00指令取消，如果在G01程序段之前没有F指令，当前程序段G01中没有F指令，则机床不运动或者按最低速度运行。因此，G01程序中必须含有F指令。例:工件如图3-10所示，刀尖从A点直线移动到B点，完成车外圆、车槽、车倒角的操作。（a）车外圆（b）车槽（c）车倒角6.G02/G03——圆弧插补格式：G02/G03X（U）＿Z（W）＿I＿K＿F＿；或G02/G03X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；特别提示：（1）G02：顺时针圆弧插补；G03逆时针圆弧插补。车床上圆弧顺逆方向可按图3-12所示的方向判断，沿垂直于圆弧所在的平面（XOZ面）的坐标轴向负方向（－Y轴）看去，刀具相对于工件转动方向顺时针运动为G02，逆时针运动为G03。图3-12车圆弧的顺、逆方向（2）采用绝对坐标编程时，圆弧终点坐标为工件坐标系中的坐标值，用X、Z表示，当用增量坐标编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的坐标增量值，用U、W表示。（4）当用半径R指定圆心位置时（它不能与I、K同时使用），由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧路径，为区别二者，规定圆心角α≤180°时，用“+R”表示，正号可省略；当圆心角α>180°时用“－R”表示。用圆弧半径指定圆心位置时，不能进行整圆插补。7．自动倒角及倒圆（1）自动倒角①由Z轴向X轴倒角如图3-13（a）所示，编程指令格式为：G01Z（W）＿I＿F＿；说明：Z、W分别为图中b点的绝对值和增量坐标；I的正负取决于倒角方向，当向X轴正方向倒角时，I为正值，反之取负值。图3-13自动倒角如图3-13（b）所示，编程指令格式为：G01X（U）＿K＿F＿；说明：X、U分别为图中b点绝对值和增量坐标；K的正负决于倒角方向，当向Z轴正方向倒角时，K为正值，反之取负值，如图3-13（b）所示。②由X轴向Z轴倒角（2）自动倒圆G01指令除了作直线切削外，还可作自动倒圆加工。①由Z轴向X轴倒圆如图3-14（a）所示，编程指令格式为：G01Z（W）＿R＿F＿；说明：Z、W分别为图中b点的绝对值和增量坐标；R的正负取决于倒圆方向，当向X轴正方向倒圆时，R为正值，反之取负值，如图3-14（a）所示。图3-14自动倒圆（a）（b）例如：刀具按如图3-15所示的走刀路线进行加工，已知进给量为0.15mm/r，切削线速度为180m/min，主轴最高转速为2000r/min，试编程。8．G04——程序暂停格式：G04X＿（U＿或P＿）说明：其中X、U的单位（s），P为暂停时间（ms）。注意在用地址P表示暂停时间时不能用小数点表示法。例如，若要暂停4秒钟，则可写成如下几种格式：G04X4；或：G04U4；或：G04P4000；9．G27——返回参考点检查格式：G27X(U)__Z(W)__；该指令的用法如下：当执行加工完成一次循环，在程序结束前，执行G27指令，则刀具将以快速定位（G00）移动方式自动返回机床参考点，如果刀具到达参考点位置，则操作面板上的参考点返回指示灯会亮；若工件原点位置在某一轴向有误差，则该轴对应的指示灯不亮，且系统将自动停止执行程序，发出报警提示。G28指令的功能是使刀具从当前位置以快速定位（G00）移动方式，以过中间点回到参考点。格式：G28X（U）＿Z（W）＿；说明：X、Z是刀具经过中间点的绝对值坐标；U、W为刀具经过的中间点相对起点的增量坐标。10.G28——自动返回参考点如图3-16所示，若刀具从当前位置经过中间点（30，15）返回参考点，则可用指令：G28X30.0Z15.0；11.G29——从参考点返回此指令的功能是使刀具由机床参考点经过中间点到达目标点。格式：G29X＿Z＿；其中X、Z后面的数值是指刀具的目标点坐标。这里经过的中间点就是G28指令所指定的中间点，故刀具可经过这一安全路径到达欲切削加工的目标点位置。所以用G29指令之前，必须先用G28指令，否则G29不知道中间点位置，而发生错误。例如：刀具按图3-18所示的走刀路线进行加工，已知进给量为0.25mm/r，切削线速度为150mm/min，试编程。3.2.3.1简单车削循环1．G90——轴向切削循环指令（1）圆柱切削循环格式：G90X（U）＿Z（W）＿F＿；说明：X、Z是圆柱面切削终点坐标，U、W是圆柱面切削终点相对于循环起点增量坐标，其刀具路径如图3-19所示。3.2.3循环指令的运用当刀具在A点（循环起点）定位后，执行G90循环指令，则刀具由A以快速定位至B点，再以指定的进给量切削到C点（切削终点），再车削到D点，最后以快速定位回到A点完成一个循环切削。注意：使用循环切削指令，刀具必须先定位至循环起点，再执行循环切削指令，且完成一个循环切削后，刀具仍回到此循环起点。图3-19轴向切削循环

图3-20车削外圆格式：G90X（U）＿Z（W）＿R＿F＿；说明：X（U）、Z（W）含义与圆柱切削循环指令相同；R是指切削终点P3至起点P2的向量值（以半径值表示），若锥面起点坐标大于终点坐标时，该值为正，反之为负。其刀具轨迹如图3-21所示。（2）圆锥切削循环图3-21圆锥切削循环图3-22圆锥切削2．G94——径向切削循环指令