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1、摘 要在数控铣削加工与编程中，刀具半径补偿以及新工艺思路的巧妙应用往往可以简化很多典型问题、甚至可以解决很多工程实例中的难题。职业技术学校数控专业的首要任务是培养素质高、能力强的应用型数控技能人才。本文结合近几年来数控技能竞赛的出题特点和数控铣削编程与加工的典型课题分析，做了一些加工观念的论述。关键词：数控铣削加工 刀具半径补偿 应用 分析AbstractIn CNC milling and programming, tool radius compensation, and the ingenious application of new technology ideas can often
2、 simplify a lot of typical problems, and even many of the works can solve the problem instances. NC vocational schools is to train the primary task of professional high quality application capability NC skilled personnel. In this paper, the competition in recent years, the topic and numerical skills
3、, characteristics and processing of CNC milling programming and analysis of a typical subject, do some processing concepts discussed.Key words: CNC Milling Tool radius compensation Applications Analysis第1章 数控轮廓铣削加工零件的工艺性分析随着现代数控加工技术的飞跃发展，引领了各行各业不断的提高，推动着社会物质文明和精神文明不断的进步。现代数控加工技术将机械制造技术、微电子技术和计算机技术等有
4、机地结合在一起，使传统的机械制造方法和生产方式发生了深刻的、革命性的变化。数控机床在机械制造业中已经得到了日益广泛的应用，因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足社会生产中对机械产品的结构、性能、精度、效率等提出的较高要求。因此，作为年轻一代学习数控技术的我们，要掌握这门技术、灵活应用这门技术，让它更好的服务于社会、服务于人类。1.1零件工艺分析1.1.1零件分析分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。1.1.2检查零件的
5、尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度等在现有加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。1.1.3在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱，是否可以统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。1.4分析零件上是否有可以利用的工艺基准，对于一般加工精度要求，可以利用零件上现有的一些基准面或基准孔，或者专门在零件上加工出工艺基准。当零件的加工精度要求很高时，必须采用先进的统一基准定位装夹系统才能保证加工要求。1.5分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能
6、，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。1.6当零件上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。1.7分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。1.2零件毛坯的工艺性分析在对零件图进行工艺性分析后，还应结合数控铣削的特点，对所用毛坯（常为板料、铸件自由锻及模锻件）进行工艺性分析，否
7、则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去；甚至会造成前功尽弃的后果。方面的教训在实际工作中也不少见的，应引起充分重视。1.2.1毛坯的加工余量是否充分，批量生产时的毛坏余量是否稳定毛坯主要指锻、铸件，因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量多少不等，铸造时也会因沙型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不等。此外，锻、铸后，毛坯的翘曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。在通用铣削工艺中，对上述情况常常采用划线时串位借料的方法来解决。但是在采用数控铣削时，次定位将决定工件的“命运”，加工过程的自动化很难照顾到何处余量不足的问题。因此，除板料外，不管是锻件、铸件
8、还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点应该引起特别重视。在这种情况下，如果已确定或准备采用数控铣削，就应事先对毛坯的设计进行必要更改或在设计时就加以充分考虑，即在零件图纸注明的非加工面处也增加适当余量。1.2.2分析毛坯在安装定位方面的适应性主要是考虑毛坯在加工时的安装定位方面的可靠性与方便性，以便充分发挥数控铣削在一次安装中加工出许多待加工面。主要是考虑要不要另外增加装夹余量或工艺凸台来定位与夹紧，什么地方可以制出工艺孔或要不要另外准备工艺凸耳来特制工艺孔。值得注意的是，对某些看上去很难定位安装的或缺
9、少定位基准孔与定位面的工件，只要在毛坯上想想办法，就迎刃而解了。如图1-1所示工件，加工上下腹板与内外轮廓时因缺少定位安装面造成装夹困准，但只要在上下两筋上分别增加两个工艺台就可以较好地解决该工件的装夹困难问题。图1-1 加工工件再如图1-2所示，该工件缺少定位用的基准孔，用其他方法很难保工件定位精度，如果在图示位置增加两个工艺凸耳，在凸耳上制出走位基准孔，这一问题就能得到圆满的解决。对于增加的工艺凸台或凸耳，可以在它们完成定位安裴使命后通过补加工去掉。图1-2 1.2.3分析毛坯的余量大小及均匀性主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削，也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预
10、防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉伸处理后的淬火板坯1、毛坯应有充分、稳定的加工余量数控铣削零件毛坯的工艺性分析-铣削摘要：在对零件图进行工艺性分析后，还应结合数控铣削的特点，对所用毛坯（常为板料、铸件自由锻及模锻件）进行工艺性分析，否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去；甚至会造成前功尽弃的后果。这方面的教训在实际工作中也是不少见的，应引起充分重视。根据经验，下 行业拐点初显 哈锅四轮驱动定三分天下科技自主创新使陕西企业核心竞争力大幅提升电力设备制造业：后劲十足陕西安徽五年投入500亿元建电网钢价“抬头”市场回暖值得期待
11、废铜烂铁经加工成市场上抢手货从2006中国数控机床展看行业发展优和势兼备 2005年我国纺织机械产量同比上升了23安阳鑫盛机床新品受关注桂林机床入选05年“最具成长性企业” 齐二机床集团广纳社会英才八百余求职者现场新型数控机床 全国展会上受青睐自主创新赢得尊重沈阳机床“B计划”挑战零沈阳机床自主技术创新称雄中国数控机床展中国数控机床展览会在上海开幕沈阳机床夺得国产数控机床“春燕奖”“十一五”开局不凡，机床公司喜获“春燕奖”激发创意实现想象-西门子参加CCMT取得圆满。2、分析毛坯的装夹适应性（1）工件装夹的概念工件在开始加工前，首先必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位
12、。为了使定位好的工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，还需将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。（2）工件装夹的方式1）直接找正装夹此法是用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。2）划线找正装夹此法是先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加工线，然后将工件装上机床，按照划好的线找正工件在机床上的装夹位置。这种装夹方法生产率低，精度低，且对工人技术水平要求高，一般用于单件小批生产中加工复杂而笨重的零件，或毛坯尺寸公差大而无法直
13、接用夹具装夹的场合。3）用夹具装夹夹具是按照被加工工序要求专门设计的，夹具上的定位元件能使工件相对于机床与刀具迅速占有正确位置，不需找正就能保证工件的装夹定位精度，用夹具装夹生产率高，定位精度高，但需要设计、制造专用夹具，广泛用于成批及大量生产。（3）获得加工精度的方法机械加工是为了使工件获得一定的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面质量要求。机械加工中获得这些精度的主要方法有：1）获得尺寸精度的方法（1）试切法该法是通过试切测量调整再试切，反复进行，直至达到要求的加工尺寸。试切法生产效率低，加工精度取决于工人的技术水平，但有可能获得较高精度，且不需复杂的装置。主要用于单件小批生产。（2）调整法
14、调整法是先按要求的尺寸调整好刀具相对于工件的位置，并在一批零件的加工过程中始终保持这个位置不变，以获得规定的加工尺寸。调整法比试切法加工精度的保持性好，且具有较高的生产率，对操作工人要求不高，但对调整工要求较高，在成批及大量生产中广泛应用。（3）定尺寸刀具法该法是用具有一定尺寸精度的刀具来保证工件的加工尺寸的。如钻头、扩孔钻、铰刀、拉刀、槽铣刀等。这种方法具有较高的生产率，加工精度主要取决于刀具的精度及刀具与工件的位置精度。为了消除刀具与工件位置精度对加工精度的影响，可采用将刀具与机床主轴浮动联接的方法来解决。（4）自动控制法这种方法是将测量装置、进给装置和控制系统组成一个自动加工系统。加工过
15、程中由自动测量装置测量工件的加工尺寸，并与所要求的尺寸进行比较后发出信号，信号通过转换、放大后控制机床或刀具作相应调整，直到达到规定的加工尺寸要求，加工自动停止。早期的自动控制法多采用机械液压控制系统，近年来，由于数控技术的发展，数控机床得到广泛的应用。在数控机床上，加工尺寸的获得，由预先编好的程序自动控制，使工件获得规定的加工精度更为方便。特别是计算机数字控制（CNC），更为发展计算机辅助制造（CAM）奠定了基础。2获得形状精度的方法（1）轨迹法这种加工方法是利用刀尖运动的轨迹来形成被加工表面的形状的。普通的车削、铣削、刨削和磨削等均属于刀尖轨迹法。用这种方法得到的形状精度主要取决于成形运动
16、的精度。（2）成形法成形法是利用成形刀具的几何形状来代替机床的某些成形运动而获得加工表面形状的。如成形车削、铣削、磨削等。成形法所获得的形状精度主要取决于刀刃的形状。（3）展成法利用刀具和工件作展成运动所形成的包络面来得到加工表面的形状，如滚齿、插齿、磨齿、滚花键等均属展成法。这种方法所获得的形状精度主要取决于刀刃的形状精度和展成运动精度等。3获得位置精度方法机械加工中，被加工表面对其他表面位置精度的获得，主要取决工件的装夹。前述的三种工件装夹方式（直接找正、划线找正、用夹具装夹），即是三种获得位置精度的方法，这里不再赘述。2.3分析毛坯的余量大小及均匀性3.数控铣削加工工艺路线的拟订3.1平
17、面加工方法的选择：主要采用端铣刀和立铣刀加工；当零件表面粗糙度要求较高时，采用顺铣；当零件表层有硬化皮时，采用逆铣。3.2平面轮廓加工方法的选择：通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工，切向进刀、切向退刀。3.3固定斜角平面加工方法的选择：斜垫板垫平后加工或机床主轴摆角加工。3.4变斜角面加工方法的选择：对曲率变化较小的变斜角面，选用x、y、z和A四轴联动加工；对曲率变化较大的变斜角面，最好用x、y、z、A和B（或C转轴）五轴联动加工；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，加工后的残留面积用钳修方法清除3.5 曲面轮廓加工方法的选择：立体
18、曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状以及精度要求采用不同的铣削加工方法，如两轴半、三轴、四轴及五轴等联动加工。4.工序的划分4.1当加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数，缩短辅助时间，可以将一把刀具所加工的内容安排在一个工序（或工步）中。4.2按照工件加工表面的性质和要求，将粗加工、精加工分为依次进行的不同工序（或工步）。先进行所有表面的粗加工，然后再进行所有表面的精加工。一般情况下，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，尽量工序集中。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，为了更合理的均匀机床的负荷，协调
19、生产组织，也可以将加工内容适当分散。第二章 加工顺序的安排通常按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工外形、内腔，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位。1加工路线的确定 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。刀具切入工件时，应避免沿零件外廓的法向切入，而应沿外廓曲线延长线的切向切入，以避免在切入处产生刀具的刻痕而影响表面质量，保证零件外廓曲线平滑过渡。同理，在切离工件时，也应避免在工件的轮廓处直接退刀，而应该沿零件轮廓延长线的切向逐渐切离工件。 铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入切出。若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿内轮廓曲
20、线的法向切入切出，此时刀具的切入切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处。 对于孔位置精度要求较高的零件，在精镗孔系时，镗孔路线一定要注意各孔的定位方向一致，即采用单向趋近定位点的方法，以避免传动系统反向间隙误差或测量系统的误差对定位精度的影响。 应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。（1）铣削平面类零件的进给路线 铣削平面类零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心设计。 铣削外表面轮廓时，图1所示，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以避免加工表面产生划痕
21、，保证零件轮廓光滑。铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入切出。若内轮廓曲线不允许外延（见图2），则刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。当内部几何元素相切无交点时（见图3），为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口（见图3（a），刀具切入切出点应远离拐角（见图3（b）。图4所示为圆弧插补方式铣削外整圆时的走刀路线。当整圆加工完毕时，不要在切点处2退刀，而应让刀具沿切线方向多运动一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰，造成工件报废。铣削内圆弧时也要遵循从切向切入的原则，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线（见图5所示），
22、这样可以提高内孔表面的加工精度和加工质量。（2）铣削曲面类零件的加工路线 在机械加工中，常会遇到各种曲面类零件，如模具、叶片螺旋桨等。由于这类零件型面复杂，需用多坐标联动加工，因此多采用数控铣床、数控加工中心进行加工。 直纹面加工 对于边界敞开的直纹曲面，加工时常采用球头刀进行“行切法”加工，即刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，行间距按零件加工精度要求而确定，如图6所示的发动机大叶片，可采用两种加工路线。采用图6（a）的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用图6（b）所示的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工
23、后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其它表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。曲面轮廓加工 立体曲面加工应根据曲面形状、刀具形状以及精度要求采用不同的铣削方法。 两坐标联动的三坐标行切法加工X、Y、Z三轴中任意二轴作联动插补，第三轴做单独的周期进刀，称为二轴半坐标联动。如图7所示，将X向分成若干段，圆头铣刀沿YZ面所截的曲线进行铣削，每段加工完成进给X，再加工另一相邻曲线，如此依次切削即可加工整个曲面。在行切法中，要根据轮廓表面粗糙度的要求及刀头不干涉相邻表面的原则选取X。行切法加工中通常采用球头铣刀。球头铣刀的刀头半径应选得大些，有利于散热
24、，但刀头半径不应大于曲面的最小曲率半径。用球头铣刀加工曲面时，总是用刀心轨迹的数据进行编程。图8为二轴半坐标加工的刀心轨迹与切削点轨迹示意图。ABCD为被加工曲面，Pyz平面为平行于YZ坐标面的一个行切面，其刀心轨迹O1O2为曲面ABCD的等距面IJKL与平面Pyz的交线，显然O1O2是一条平面曲线。在此情况下，曲面的曲率变化会导致球头刀与曲面切削点的位置改变，因此切削点的连线ab是一条空间曲线，从而在曲面上形成扭曲的残留沟纹。由于二轴半坐标加工的刀心轨迹为平面曲线，故编程计算比较简单，数控逻辑装置也不复杂，常在曲率变化不大及精度要求不高的粗加工中使用。三坐标联动加工 X、Y、Z三轴可同时插补
25、联动。用三坐标联动加工曲面时，通常也用行切方法。如图9所示，Pyz平面为平行于yz坐标面的一个行切面，它与曲面的交线为ab，若要求ab为一条平面曲线，则应使球头刀与曲面的切削点总是处于平面曲线ab上（即沿ab切削），以获得规则的残留沟纹。显然，这时的刀心轨迹O1O2不在Pyz平面上，而是一条空间曲面（实际是空间折线），因此需要X、Y、Z三轴联动。三轴联动加工常用于复杂空间曲面的精确加工（如精密锻模），但编程计算较为复杂，所用机床的数控装置还必须具备三轴联动功能。四坐标加工 如图10所示工件，侧面为直纹扭曲面。若在三坐标联动的机床上用圆头铣刀按行切法加工时，不但生产效率低，而且表面粗糙度大。为此
26、，采用圆柱铣刀周边切削，并用四坐标铣床加工。即除三个直角坐标运动外，为保证刀具与工件型面在全长始终贴合，刀具还应绕O1（或O2）作摆角运动。由于摆角运动导致直角坐标（图中Y轴）需作附加运动，所以其编程计算较为复杂。五坐标加工 螺旋桨是五坐标加工的典型零件之一，其叶片的形状和加工原理如图11所示。在半径为R1的圆柱面上与叶面的交线AB为螺旋线的一部分，螺旋升角为i，叶片的径向叶型线（轴向割线）EF的倾角为后倾角。螺旋线AB用极坐标加工方法，并且以折线段逼近。逼近段mn是由C坐标旋转与Z坐标位移Z的合成。当AB加工完成后，刀具径向位移X（改变R1），再加工相邻的另一条叶型线，依次加工即可形成整个叶
27、面。由于叶面的曲率半径较大，所以常采用面铣刀加工，以提高生产率并简化程序。因此为保证铣刀端面始终与曲面贴合，铣刀还应作由坐标A和坐标B形成的1 和1的摆角运动。在摆角的同时，还应作直角坐标的附加运动，以保证铣刀端面始终位于编程值所规定的位置上，即在切削成形点，铣刀端平面与被切曲面相切，铣刀轴心线与曲面该点的法线一致，所以需要五坐标加工。这种加工的编程计算相当复杂，一般采用自动编程。 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。4.2.4数控铣削加工工序的设计4.2.4.1夹具的选择要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。选择夹具时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能
28、把零件上所有要加工表面都加工出来。4.2刀具的选择（1）对刀具的基本要求 铣刀刚性要好目的：一是满足为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。 铣刀的耐用度要高当一把铣刀加工的内容很多时，如果刀具磨损较快，不仅会影响零件的表面质量和加工精度，而且会增加换刀与对刀次数，从而导致零件加工表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低零件的表面质量。另外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择与排屑性能等也非常重要。（2）常用铣刀的种类 面铣刀：可转位面铣刀的直径已经标准化，采用公比1.25的标准直径系列：16、20、25、32、40、50、63、80、100、12
29、5、160、200、250、315、400、500、630mm，参见GB534285。 立铣刀：普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给。 模具铣刀：分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种。 键槽铣刀：可以轴向进给。 鼓形铣刀：加工固定角度斜面。R越小，鼓形刀所能加工的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越查差。这种刀具的特点是刃磨困难，切削条件差，而且不适于加工有底的轮廓表面。 成形铣刀：渐开线齿面、燕尾槽和T形槽等。（3）铣刀的选择 面铣刀主要参数的选择应根据侧吃刀量ae选择适当的铣刀直径。粗齿铣刀用于粗铣钢件；粗铣铸件断续表面和平稳铣削钢件时，选用细齿铣刀。
30、密齿铣刀用于加工薄壁铸件。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择；ao=512；硬质合金面铣刀的刃倾角常取lS=515。主偏角kr在4590范围内选取。 立铣刀主要参数的选择刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取R=（0.80.9） 。6.2.4.3切削用量的选择包括主轴转速（切削速度）、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。（1）背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）的选择主要由加工余量和对表面质量的要求决定：Ra12.525mm时，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。 Ra3.212.5mm时，分粗铣和半精铣两步进行。 Ra0
31、.83.2mm时，分粗铣、半精铣、精铣三步进行。（2）进给量f（mm/r）与进给速度vf（mm/min）的选择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，查切削用量手册选取。（3）切削速度vC（m/min）的选择根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度计算切削速度。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阅有关切削用量手册选取。根据刀具直径和切削速度，计算刀具转速。6.2.5数控铣削加工中的装刀与对刀技术图6-33对刀点的选择为了保证零件的加工精度要求，对刀点应尽可能选在零件的设计基准或工艺基准上。如以零件上孔的中心点或两条相互垂直的轮廓边的交点作为对刀点较为合适
32、，但应根据加工精度对这些孔或轮廓面提出相应的精度要求，并在对刀之前准备好。有时零件上没有合适的部位，也可以加工出工艺孔用来对刀。确定对刀点在机床坐标系中位置的操作称为对刀。对刀的准确程度将直接影响零件加工的位置精度，因此，对刀是数控机床操作中的一项重要且关键的工作。对刀操作一定要仔细，对刀方法一定要与零件的加工精度要求相适应，生产中常使用百分表、中心规及寻边器等工具。无论采用哪种工具，都是使数控铣床主轴中心与对刀点重合，利用机床的坐标显示确定对刀点在机床坐标系中的位置，从而确定工件坐标系在机床坐标系中的位置。简单地说，对刀就是告诉机床工件装夹在机床工作台的什么地方。（2）对刀方法图6-35对刀
33、方法对刀过程的操作方法如下（XK5025/4数控铣床，FANUC 0MD系统）： 方式选择开关置“回零”位置； 手动按“+Z”键，Z轴回零； 手动按“+X”键，X轴回零； 手动按“+Y”键，Y轴回零；此时，CRT上显示各轴坐标均为0。 X轴对刀，记录机械坐标X的显示值（假设为-220.000）； Y轴对刀，记录机械坐标Y的显示值（假设为-120.000）； Z轴对刀，记录机械坐标Z的显示值（假设为-50.000）； 根据所用刀具的尺寸（假定为f20）及上述对刀数据，建立工件坐标系，有两种方法：a. 执行G92 X-210 Y-110 Z-50指令，建立工件坐标系；b. 将工件坐标系的原点坐标（
34、-210，-110，-50）输入到G54寄存器，然后在MDI方式下执行G54指令。一、圆孔的加工：如图1（下页）所示，对于此类的圆孔，孔径尺寸不大不小（一般指2040）、孔深不是太深（一般不超过20mm）、精度要求也不是太高（一般指IT7级）。在数控铣床上可直接用一把立铣刀完成。工艺及编程分析：1、刀具的选择：对于此类的圆孔，工件材料若为45#钢调质处理，可选一把硬质合金立铣刀，刀具的直径要根据孔的直径来确定。刀具直径太小，那么刀具走一整圆下来可能中间还有一定的残料铣不到，刀具直径太大，可能刀具在这图 个小范围内连刀补都建不起来。假定孔径为D、刀具直径为d、它们之间的关系应是： D/3 d D
35、/2分析计算后发现可以在12和14中选一种，刀具直径越大、铣削效率当然就越高，所以最终确定选14的三刃立铣刀。2、由于数控铣床良好的机械性能，特别是滚珠丝杆采用双螺母调隙，不存在反向窜刀的现象，从提高刀具耐用度和降低加工表面粗糙度的角度考虑，一般优先采用顺铣。按传统的铣削工艺，加工内腔需先钻一个工艺孔、再扩孔，那么，钻孔、换刀、建坐标系（主要是Z轴长度设定）、编程等会浪费一定的时间，我们可以以“少吃走快”的方法，即每次慢下刀0.5mm左右、主轴转速尽量高、走刀速度尽量快 （此时的切削要素主要由刀具性能决定），这样以来刀具主要是受高转速下的离心力，切削力的影响已经不大。而且加工的铁屑均为颗粒状，
36、加上冷却液的冲刷可以带走大量的切削热、降低切削温度。该方法下切削加工的时间并没有增加、反而省去了大部分的辅助工作时间。3、编程路径的确定：如图2所示图2如图2（a）所示刀具编程路径图，注意一定要采用圆弧过度的切向切入和切出法，过度圆弧的半径r必须大于刀具的半径、且小于圆孔的半径，否则刀具路径就不是我们想要的那样。选择r=8mm，刀具实际的中心轨迹就如图2（b）所示。4、粗精加工的安排和程序处理：把图2（a）所示的刀具路径编在一个子程序里、每次慢下刀0.5mm、子程序连续调用24次、刀补值设定为7.2、即可完成粗加工；精加工只需调用一次子程序、一次下刀到孔底、走刀量减小5倍、刀补值设定为理论值、
37、其它不变、即可完成精加工。5、参考加工程序：（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）粗加工程序：%0001程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐标系，程序初始化N2M03 S2500主轴正转，转速2500r/minN3G00 X0 Y0 Z10 M07快速定位，打开切削液N4G01 Z0 F300定位到切削起点N5M98 P1000 L24调用24次子程序N6G01 Z10 F300加工完成抬刀N7G00 Z100 M09抬刀至安全位置，关闭切削液N8M30主程序完并复位N9%1000子程序名N10G91 G01 Z-0.5 F50增量慢下刀0.5mmN11G90
38、G01 G41 X8 Y-8 D01 F1000绝对编程，建立左刀补（刀补值7.2mm）N12G03 X16 Y0 R8圆弧过度切向切入N13I-16 J0铣削整圆N14X8 Y8 R8圆弧过度切向切出N15G01 G40 X0 Y0取消刀补，回到下刀起点N16M99子程序完（精加工时只需将N5中“L24”删掉，N10中改为“Z-12”,刀补值改成理论值即可）。由此例可见，通过巧妙应用刀具半径补偿、选择合理的刀具、制定最优化的刀具路径和新工艺“少吃走快”的大胆应用，就能快速、高效、准确地加工出类似的孔类零件。二、内外壁的加工图3如图3所示，要在一个平面上铣出一条封闭的沟槽，槽宽有精度要求。在数
39、控铣床上也可用一把立铣刀完成。通过图形和工艺分析应选一把12硬质合金三刃立铣刀，加工思路也应该是“少吃走快”。现在关键的问题是图素较复杂，各节点计算难度大。按常规的编程思路就要把内外壁轮廓上各点坐标先计算出来，再把加工内壁编写一个程序、加工外壁编写一个程序，然后分别加工。显而易见，在竞赛类的场合或急需时这种方法非常浪费时间。能不能通过巧妙地应用刀具半径补偿，使工作量大减、节约时间，又能合理地加工出类似的合格工件呢？我们只需按尺寸标注计算出图4中所示内壁上A、B、C、D、E、F、G、H各点坐标值（其实只有B、C、F、G四点中任意一点需计算），确定下刀点为O点，按图4所示轨迹建立刀补编写一个程序即
40、可。图4 当加工内壁时，把刀补值设为刀具的实际半径，此时走出的轮廓就如图5（a）所示；加工外壁时，刀补值设为（槽宽刀具半径），此时走出的轮廓就如图5（b）所示。图5采用此方法加工内外壁的特点就是只需编写一个程序，通过不断修改刀补值来完成内外壁的粗精加工。需要注意的是精加工内壁时采用的是顺铣，精加工外壁时采用的是逆铣，所以加工过程中还需要合理调整切削加工参数，以获得最好的加工效果。参考加工程序：（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）粗加工程序：%0001程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐标系，程序初始化N2M03 S3000主轴正转，转速3000r/minN3G
41、00 X-47.5 Y0 Z10 M07快速定位，打开切削液N4G01 Z0 F300定位到切削起点N5M98 P1000 L10调用10次子程序N6G01 Z10 F300加工完成抬刀N7G00 X0 Y0 Z100 M09抬刀至安全位置，关闭切削液N8M30主程序完并复位N9%1000子程序名N10G91 G01 Z-0.5 F50增量慢下刀0.5mmN11G90 G01 G41 X-40 Y10 D01 F1000绝对编程，建立左刀补N12G02 X-24 Y18 R10AB圆弧进给N13G03 X24 R40BC圆弧进给N14G02 X40 Y10 R10CD圆弧进给N15G01 Y-
42、10DE直线进给N16G02 X24 Y-18 R10EF圆弧进给N17G03 X-24 R40FG圆弧进给N18G02 X-40 Y-10 R10GH圆弧进给N19G01 Y10HA直线进给N20G01 G40 X-47.5 Y0取消刀补，回到下刀起点N21M99子程序完（需要注意的是粗加工内外壁设置刀补值要把精加工余量考虑进去，而且内壁是在刀补值上加上余量、外壁是在刀补值上减去余量，想想为什么？）类似这种内外壁加工、薄壁加工、阴阳模加工等，都是根据图纸尺寸标注只计算一条轮廓上的节点，巧妙设置下刀起点，正确加入刀补指令，合理设置刀补值及切削参数来完成工件的加工。三、轮廓周边倒圆角的加工提起轮
43、廓周边倒圆角的加工大家可能感到疑惑，这跟刀具半径补偿的应用有关系吗？轮廓周边倒圆角那属于曲面加工，应该用CAM软件自动生成加工程序，这样既方便又准确。当然笔者不否认CAM软件的强大功能。当你看了下面这个用设置刀具半径补偿手工编写宏程序在轮廓周边倒圆角的例子之后，一定颇有感慨。图6如图6所示，两圆两边用直线相切连接形成一个封闭轮廓，要在此轮廓周边倒半径为6mm的圆角。这种轮廓若用CAM软件自动生成加工程序，需要把三维图形画出来，按照曲面加工的思路来进行。用过CAM软件的人就应该知道，如果真的是非常复杂的曲面用手工编程无法完成的情况下，那当然没有选择。CAM软件生成的曲面加工程序往往要走上好几个小
44、时（甚至数十个小时），所以像图6这样的例子我们就千万不要选择CAM软件加工。图7手工编程、建立刀补、编写宏程序，是最佳思路。我们只需要计算出图7所示A、B、C、D、E几个节点坐标， 分两步走。 第一步：选择一把稍大一点的硬质合金三刃立铣刀，按图7所示选择一个下刀点，建立刀补编写轮廓二维加工程序。注意粗精加工的切削参数选用和刀补值的设置。以最快最准的速度加 工出二维轮廓。可见只要刀具性能好，此道工序用不了多长时间。第二步：加工周边圆角。曲面加工，选择球头铣刀要比平底立铣刀好的多。编辑宏程序的思路是先选择一个合适的剖切平面，在平面上做数学模型分析，推导出相关参数的计算程式，再结合空间几何概念，建立
45、循环语句。通过该例分析，我们还是按轮廓建立刀补编程，根据每一层面上刀补的偏置值不同，循序渐进，一层一层把圆角铣出来。图8如图8分析所示，我们选择8硬质合金球头铣刀（当然不一定要选8，根据实际情况选择，不同规格刀具导致某些参数不同），很明显，在铣削的第一层上，刀位点在工件坐标系下的Z轴高度是6，按照图形轮廓，此时的刀补值为4（即刀具半径值）；在铣削的最后一层上，刀位点在工件坐标系下的Z轴高度是4，按照图形轮廓，此时的刀位点向轮廓里面偏置了一个圆角半径量（即刀补值为6）。我们把第一层到最后一层看成一个从0到90的圆弧，刀位点在任意一点上对应的角度为1，那么，对应的1角度下的当前Z轴高度4和当前刀补
46、值101就可以通过函数关系式表达出来。祥见参考加工程序：（注：按华中世纪星系统编程，切削参数仅供参考）加工程序：%0001程序名N1G54 G90 G40 G17 G94 建立工件坐标系，程序初始化N2M03 S3000主轴正转，转速3000r/minN3G00 X-35 Y-20 Z10 M07快速定位，打开切削液N4G01 Z-6 F300定位到切削起点N5#1=0设置初始角度N6#2=90PI/180设置终止角度N7#3=2PI/180设置每层步距角度N8WHILE #1 LE #2循环判别N9#4=10SIN#1-6计算Z轴当前高度N10#101=10COS#1-6计算当前刀具半径补偿值N11G01 Z#4 F300Z轴抬刀N12G01 G41 X-30 Y0 D#101 F1500加入刀补OA直线进给N13G02 X6 Y29.4 R30AB圆弧进给N14G01 X54 Y9.6 BC直线进给N15G02 Y-9.6 R20CD圆弧进给N16G01 X6 Y-29.4DE直线进给N17G02 X-30 Y0 R30EA圆弧进给N18G01 G40 X-35 Y-20AO返回起点并取消刀补N19#1=#1+#3当前角度位置增量步进
