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1、数控铣削编程的工艺基础,程序编制人员在进行工艺分析时，需借助机床说明书、编程手册、切削用 量表、标准工具和夹具手册等资料，根据被加工工件的材料、轮廓形状、 加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工 序所用刀具，夹具和切削用量等。,3.1.1数控铣削加工零件图样的分析,1、零件图的尺寸标注应适应数控加工的特点,2 零件图样尺寸的正确标注由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）应明确；各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。,(a) 同基准标注 (b) 分散标注,3.1.2 数控
2、铣削加工零件工艺性分析,1、在加工同一表面时，应按粗加工_半精加工_精加工的次序完成。对整个零件的加工 也可以按先粗加工，后半精加工，最后精加工的次序进行。2、当设计基准和孔加工的位置精度与机床的定位精度和重复定位精度相接近时，可 采用按同一尺寸基准进行集中加工的原则，这样可以解决多个工位设计尺寸基准的加工 精度问题。3、对于复合加工(既有铣削又有镗孔)的零件，可以先铣后镗。 .因为铣削的切削力大，工件易变形，采用先铣后镗孔 的方法，可使工件有一段时间的恢复，减少变形对精 度的影响。相反，如果先镗孔再进行铣削，会在孔口 处产生毛刺、飞边，从而影响孔的精度。 如对于图3.1所示零件，应先铣阶梯面
3、， 后铰20的6个孔。,4、在孔类零件加工时，刀具在XY平面内的运动路线，主要考虑：（1）定位要迅速（2）定位要准确，,5、加工中如果受重复定位误差影响较大时，必须一次定好位，按顺序连续换刀加工， 完成同轴孔的加工，然后再加工其他坐标位置的孔，以提高孔系的同轴度。6、应采取相同工位集中加工的方法，尽量就近加工，以缩短刀具的移动距离， 减少空运行时间。7、按刀具划分工步。在不影响精度的前提下，为了减少换刀次数、空行程时间、 不重要的定位误差等，要尽可能用同一把刀完成同一个工位的加工。 8、在一次装夹中要尽可能完成较多表面的加工。,3.1.3数控刀具的选用,图3-7 钻铣常用刀具构成,数 控 加
4、工 刀 具,（）从结构上,（）从制造所采用的材料上,（）从切削工艺上,（）特殊型刀具,（）从结构上,整体式,镶嵌式,减振式,内冷式,特殊型式,焊接式 机夹式,可转位 不转位,复合刀具、 可逆攻螺纹刀具,（）从制造所采用的材料上,高速钢刀具,硬质合金刀具,陶瓷刀具,立方氮化硼刀具,金刚石刀具,车削刀具,钻削刀具,镗削刀具,铣削刀具,外圆、内孔、外螺纹、 内螺纹，切槽、切端面、 切端面环槽、切断,小孔、短孔、深孔、 攻螺纹、铰孔,面铣、立铣、模具铣、 三面刃铣 、键槽铣刀 、 鼓形铣刀 、成形铣刀,从结构上,从加工工艺要求上,整体式镗刀柄、 模块式镗刀柄、 镗头,粗镗刀、 精镗刀,（）从切削工艺上
5、,（4）特殊型刀具,带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、可逆式(自动反向)攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类,（5）其他成形铣刀,图3.3（b）过中心四刃立铣刀,图 3.5 圆柱球头铣刀图样,3.1.4 切削用量的选择,从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确 定进给速度，最后确定切削速度。,背吃刀量p为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。,侧吃刀量e为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。,2切削用量的确定,切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。,粗加工时，考虑经
6、济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，通常选择较小的背吃刀量和进给量，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。,具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。,主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度c(m/min)选取。,式中：vc切削速度，由刀具的耐用度决定；D工件或刀具直径(mm)。主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中。,切削用量,背吃刀量ap与进给量 f 影响 因为切削面积 AD ap f ，所以背吃刀量ap与进给量 f 的增大都将增大切削面积。切削面积的增大将使变形力和
7、摩擦力增大，切削力也将增大，但两者对切削力影响不同。 由于进给量 f 的增大会减小切削层的变形，所以背吃刀量ap对切削力的影响比进给量f大。 在生产中，如机床消耗功率相等，为提高生产效率，一般采用提高进给量而不是背吃刀量的措施。,铣刀每齿进给量参考值,3.1.5 数控机床常用夹具及装夹方式,通用夹具,（1）机用虎钳,（2） 三爪卡盘,1、夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。 2、夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工。 3、夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。 4对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形。,平口钳可选附件,（3）直接在数控铣床工
8、作台上安装,图 3.11 压紧点的选择,（4）利用角铁和V形铁装夹工件,图 3.12 角铁装夹工件,图 3.13 V铁装夹工件,（5）组合夹具装夹工件,新型数控夹具体,3.1.6 数控加工工艺路线的设计,数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的综合， 应用于整个数控加工工艺过程。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员 .,1、数控加工工艺内容的选择（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容； （2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕,2、工序的划分,划分方法 ： （1）
9、按安装次数划分工序 （2）按所用刀具划分工序 （3）按粗、精加工划分工序 （4）按加工部位划分工序,3、 加工顺序的安排,（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧， 中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑； （2）先进行外形加工，后进行内腔加工。 （3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加 工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与改变装夹次数；,4、 数控加工工序与普通工序的衔接 概念：普通工序是指常规的加工工序、热处理工序和检验等辅助工序。 例如是否预留加工余量，留多少、定位基准的要求、零件的热处理等,辅助工序的安排检验工序是主要的辅助工序 需要检验的地方 其它辅
10、助工序有：,每道工序由操作者自行检验,在粗加工之后，精加工之前，零件转换车间时,重要工序之后,表面强化,去毛刺,倒棱,清洗,防锈,3.2 平面轮廓零件的加工,3.2.1刀位点的概念 端铣刀、立铣刀和钻头来说，是指它们的底面中心 对于球头铣刀，是指球头球心 现在许多CAM软件也将球头铣刀的刀尖作为刀位点来计算刀具轨迹 对于圆弧车刀，刀位点在圆弧圆心上； 对于尖头车刀和镗刀，刀位点在刀尖 对于线切割来说，刀位点则是电极丝轴心,3.2.1 刀具半径补偿,1、零件的加工程序一般是按零件轮廓和工艺要求的进给路线编制的,而数控机床在加工过程中所控制的是刀具中心的运动轨迹. 2、不同的刀具,其几何参数也不相
11、同.刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具半径。 3、加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹,这样才能加工出符合要求的零件.为避免计算刀具轨迹，可直接用零件轮廓尺寸编程 4、用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿、可进行粗精加工。5、刀补运算就是完成这种转换的程序.,图 3.18 刀具改变程序不变,图3.19 利用刀补进行粗精加工,刀具半径补偿指令G40 刀具半径补偿注销指令； G41 刀具半径左补（左偏）指令； G42 刀具半径右补（右偏）指令。沿着刀具运动前进方向看，刀具在工件轮廓的左边为左补（或左偏），用G41 反之用G4
12、2。,图 3.20 G41与G42 的判断,建立刀补指令格式： G17 G01（G00）G41(G42) X_ Y_ D# G18 G01（G00）G41(G42) X_ Z_ D# G19 G01（G00）G41(G42) Y_ Z_ D# 撤消刀补指令格式： G01（G00） G40 X_ Y_ Z_,4、刀具半径补偿的过程： 如图3-21所示 编程走刀路线O-A-B-C-D-A_O 实际刀具轨迹线O_P1_P2_P3_P4_P5_O 1、刀具补偿的建立阶段刀具由起刀点（位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近） 以进给速度接近工件的一段过程，如图3-21所示，O-P1段为建
13、立刀补段 2、刀具补偿进行阶段 刀具补偿量参与刀具轨迹进行的阶段，如图P1-P2-P3-P4-P5轮廓加工的过程。 3、刀具补偿取消阶段 刀具撤离工件，回到退刀点，取消刀具半径补偿。与建立刀具半径补偿过程相似， 退刀点也应位于零件轮廓之外，可与起刀点相同，也可以不同。如图3.21所示 P5-O段。,图 3.21 刀补过程图,3.2.1 刀具的长度补偿,使用刀具长度补偿功能，可以在当实际使用刀具与编程时估计的刀具长度有出入时，或刀具磨损后刀具长度变短时，不需重新改动程序或重新进行对刀调整，仅只需改变刀具数据库中刀具长度补偿量即可。,刀具长度补偿指令有G43、G44和G49三个，其使用格式如下：G
14、43(G44)G00(G01)Z H 刀具长度正补偿G43、负补偿G44 G49 G00(G01)Z 取消刀具长度补偿,格式中，Z值是属于G00或G01的程序指令值，同样有G90和G91两种编程方式。,H为刀长补偿号，它后面的两位数字是刀具补偿寄存器的地址号，如H01是指01号寄存器，在该寄存器中存放刀具长度的补偿值。刀长补偿号可用H00H99来指定。,执行G43时，Z实际值 = Z指令值 + (H xx),执行G44时，Z实际值 = Z指令值 (H xx),刀长补偿数据的设定如图3-28所示，将多把刀具中最长或最短的刀具作为基准刀具，用Z向设定器对刀。,图3-28 基准刀对刀时刀长补偿的设定
15、,在保持机床坐标值不变(刀座等高) 的情况下，若分别测得各刀具到工件基 准面的距离为A、B、C，以A为基准设 定工件坐标系， 则H01=0，H02=AB，H03=AC。,图3-29 刀座对刀时刀长补偿的设定,轻工职业技术学院,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 是程序开始时刀具的初始位置所在的Z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 一般高于安全平面 2返回平面是指程序结束时，刀具尖点(不是刀具中心)所在的Z平面 一般与起始平面重合 3进刀平面刀具以高速(G00)下刀至要切到材料时变成以进刀速度下刀，以免撞刀，此速度转折点的位置即
16、为进刀平面 4退刀平面零件(或零件区域)加工结束后，刀具以切削进给速度离开工件表面一段距离(510mm)后转为以高速返回安全平面，此转折位置即为退刀平面 5安全平面 是指当一个曲面切削完毕后，刀具沿刀轴方向返回运动一段距离后，刀尖所在的Z平面。它一般被定义在高出被加工零件最高点1050mm左右的某个位置上,3.2.4 几个平面概念,3.2.4 刀具的下刀方式与进退刀方式,1、刀具的下刀方式指的是Z轴方向下刀方式如图3.26所示。,图 3.26 刀具的下刀方式,2、刀具的进退刀方式在铣削加工中是非常重要的，二维轮廓的铣削加工常见 的进退刀方式有垂直进退刀、侧向进退刀和圆弧进退刀,垂直进退刀 侧向进退刀 圆弧进退刀 图 3.27 刀具在XY平面内的进退到方式,
