数控资料-数控铣削编程的工艺基础
第3章 数控铣削编程基础
3.1.6坐标系 坐标系
为便于编程时描述机床的运动， 为便于编程时描述机床的运动，简化程序的编制方法及保证记录 数据的互换性。数控机床的坐标及方向均已标准化。各坐标轴及运动 数据的互换性。数控机床的坐标及方向均已标准化。 方向规定与原则如下： 方向规定与原则如下：
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第3章 数控铣削编程基础 章
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第3章 数控铣削编程基础 章
3.1.5程序段格式 程序段格式
程序段格式是程序的书写规则。常见的程序段格式有以下几种： 程序段格式是程序的书写规则。常见的程序段格式有以下几种： 1．字—地址程序段格式：目前最常用的程序段格式。 地址程序段格式： ． 地址程序段格式 目前最常用的程序段格式。 这种格式是以地址符开头后面跟随数字或符号组成的程序字， 这种格式是以地址符开头后面跟随数字或符号组成的程序字，每 个程序字根据地址来确定含义。 个程序字根据地址来确定含义。每个程序段根据所需完成的功能选择 相应的程序字，不需要的可以省略，程序字可以不按顺序排列。如 相应的程序字，不需要的可以省略，程序字可以不按顺序排列。 G01 X30 F100，采用字 地址形式编制的数控程序直观，便于检查， 地址形式编制的数控程序直观， ，采用字—地址形式编制的数控程序直观 便于检查， 数控铣床大都采用这种形式。 建议字—地址程序段中的程序字的顺序 数控铣床大都采用这种形式。 建议字 地址程序段中的程序字的顺序 按如下排列： 按如下排列： N＿G＿X＿Y＿Z＿F＿S＿T＿M＿ ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ ＿ 2．固定顺序段字形式 固定顺序段字格式的程序段中没有地址 ． 字的顺序和程序的长度是固定的，不能省略，如下所示： 符，字的顺序和程序的长度是固定的，不能省略，如下所示： 007 01 +03500 –12600 15 30 02 LF (N) (G) (X) (Y) （F） (S) (M) （回车符） 回车符） ） 这种格式的数控系统较简单，但程序太长、不直观，故应用较少。 这种格式的数控系统较简单，但程序太长、不直观，故应用较少。
数控编程及加工工艺基础
第1章数控编程及加工工艺基础数控（Numerical Control，NC）的定义是：用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。
数控加工是计算机辅助设计与制造技术中最能明显发挥效益的生产环节之一。
它不仅大大提高了具有复杂型面的产品的制造能力和制造效率，而且保证产品能达到极高的加工精度和加工质量。
数控加工技术集传统的机械制造、计算机、现代控制、传感检测、信息处理、光机电技术于一体，是现代机械制造技术的基础。
它的广泛应用，给机械制造业的生产方式及产品结构带来了深刻的变化。
数控技术的水平和普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
本章将主要介绍CAM数控编程的实现过程、数控加工的基本原理、数控机床以及数控程序等数控编程及加工工艺基础知识，以帮助读者快速掌握CATIA V5数控加工所必须首先掌握的基础知识。
1.1 数控编程的基本过程数控编程的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（Cutter Location，CL点）。
CATIA 提供了多种加工类型用于各种复杂零件的粗精加工，用户可以根据零件结构、加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。
对于不同的加工类型，CATIA V5的数控编程过程都需经过获取零件模型、加工工艺分析及规划、完善零件模型、设置加工参数、生成数控刀路、检验数控刀路和生成数控程序七个步骤。
其流程如图1-1所示。
（1）建立或者获取零件模型。
零件的CAD模型是数控编程的前提和基础，CATIA数控程序的编制必须有CAD模型作为加工对象。
CATIA是具有强大的CAD系统，用户可以通过模块之间的切换，在零件设计、曲面造型等模块中建立所需的零件CAD模型，完成后再切换到相应的数控加工模块中。
CATIA也具有健壮的数据转换接口，用户可以首先将其他CAD系统所建立的零件模型转换为公共的数据转换格式，如iges、step等，再导入CATIA中并得到零件模型。
获取零件模型的具体方法将在第2章中详细介绍。
数控铣削加工工艺与编程
数控铣削加工工艺与编程一、数控铣削主要加工对象数控铣削是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，还可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及攻螺纹等。
数控铣床有立式、卧式、龙门式三类，数控铣床加工工艺以普通铣床加工工艺为基础，数控加工中心从结构上看是带刀库的镗铣床，除铣削加工外，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及攻螺纹等，因此数控铣床与数控加工中心从工艺上看加工工艺类似，主要适用于下列几类零件的加工。
1、平面类零件平面类零件是指加工面平行、垂直于水平面或其加工面与水平面的夹角为定角的零件，这类零件的特点是，各个加工表面是平面，或展开为平面。
如图4-1所示的三个零件都属于平面类零件，其中的曲线轮廓面M和正圆台面N，展开后均为平面。
图4-1 平面类零件2、变斜角类零件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。
图4-2是飞机上的一种变斜角梁缘条，该零件在第②肋至第⑤肋的斜角α从3°10′均匀变12肋又均匀化为2°32′，从第⑤肋至第⑨肋再均匀变化为1°20′，最后到第○变化至0°。
变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。
加工变斜角类零件最好采用四坐标和五坐标数控铣床摆角加工，在没有上述机床时，也可在三坐标数控铣床上进行二轴半控制的近似加工。
图4-2 变斜角零件3、曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。
曲面类零件的加工面不仅不能展开为平面，而且它的加工面与铣刀始终为点接触。
加工曲面类零件一般采用三坐标数控铣床。
加工曲面类零件的刀具一般使用球头刀具，因为其他刀具加工曲面时更容易产生干涉而过切邻近表面。
加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用以下两种加工方法。
(1)行切加工法采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。
如图4-3所示，球头铣刀沿XY平面的曲线进行直线插补加工，当一段曲线加工完后，沿X方向进给ΔX再加工相邻的另一曲线，如此依次用平面曲线来逼近整个曲面。
数控铣削编程基础知识
为了提高加工效率和加工质量，可以采用分层铣削的方式，逐 步去除材料，同时需要合理规划刀具路径，避免过切和残留。
实例三：固定轴曲面轮廓铣削编程
固定轴曲面轮廓铣削编程用于加工曲面 零件，可以通过控制刀轴的角度和位置 ，实现复杂曲面的加工。
在编程过程中，需要定义曲面的几何形状和 加工参数，如切削深度、刀轴角度、进给速 度等。
曲面铣削编程需要考虑到曲面的曲 率变化和刀具的半径补偿，以避免 过切和残留，同时需要合理规划刀 具路径，提高加工效率和加工质量 。
05
CATALOGUE
数控铣削编程的优化与提高
提高编程效率的方法
熟练掌握编程语言
熟悉G代码和M代码，掌握常用指令和格式 ，减少编程错误和调试时间。
模块化编程
将常用的程序段编写成模块，通过主程序调 用，减少重复编写工作。
理解不同材料对切削速度、进给速度和切削深 度的要求。
材料热处理
了解材料热处理对切削加工的影响，如硬度、韧性等。
03
CATALOGUE
数控铣削编程的工艺流程
零件的工艺分析
01
零件图样分析
对零件图样进行详细解读，了解 零件的形状、尺寸、精度等要求 。
02
材料特性分析
03
加工工艺性分析
了解零件所使用的材料特性，如 硬度、韧性等，以选择合适的刀 具和加工参数。
优化程序结构
合理安排程序流程，减少不必要的计算和重 复操作，提高程序执行效率。
利用高级功能
利用数控系统的高级功能，如自动编程、图 形编程等，简化编程过程，提高效率。
优化刀具路径的策略
合理选择刀具
根据加工需求选择合适的刀具，包括 刀具材料、刀具几何参数等，以提高 加工效率和刀具寿命。
数控铣削编程基础知识
2．工件坐标系与工件坐标系原点
(1)工件坐标系
编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。
工件坐标系坐标轴的确定与机床坐标系坐标轴方向一致。
立式数控铣床的坐标方向为：
Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方 向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔 坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。
卧式升降台铣床的坐标方向为：
Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的 平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上。
ISO标准规定：
（1）不论机床的具体结构，一律看作是工件相对静止，刀具 运动。 （2）机床的直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z轴，再X轴， 最后按右手定则判定Y轴。
（3）增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴正方向
（4）机床主轴旋转运动的正方向是按照右手螺旋法则判定。
三、坐标轴运动方向的确定
1、Z坐标轴 （1）Z坐标轴的运动由传递切削力的主轴决定，与主轴平行的标准坐标 轴为Z坐标轴，其正方向为增加刀具和工件之间距离的方向。 （2）若机床没有主轴（龙门数控刨床），则Z坐标轴垂直与工件装夹面。 （3）若机床有几个主轴，可选择一个垂直与工件装夹面的主要轴为 主轴，并以它确定Z坐标轴。
铣刀旋转为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动。 可加工平面、台阶面、沟槽、成形面等，多刃切削效率高。
一、数控机床坐标系的作用
数控机床坐标系是为了确定工件在机床中的位置，机床运动部件特殊位置及 运动范围，即描述机床运动，产生数据信息而建立的几何坐标系。通过机床坐标 系的建立，可确定机床位置关系，获得所需的相关数据。
2、X坐标轴
第四章 数控铣削加工工艺设计基础
(2)采用粗、精加工分开和基准统一的原则,保证加工精度。 (3)充分考虑毛坯的工艺性：首先考虑毛坯要有足够的加工余量,采用合理装夹方式。 (4)轮廓底平面与侧面间的连接半径不要太大,避免多次换刀；侧面与侧面间的连接半径 不能太小,避免由于刀具半径太小而影响刀具强度和加工质量,尽量减少换刀次数。 工件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，例如,加工面转接处的凹圆弧半径、 同一轴上直径差不多的轴肩退刀槽的宽度应尽量统一尺寸,这样可以减少刀具的规格和换 刀的次数,方便编程和提高数控机床的加工效率。 (5)薄壁和沟槽类零件的加工：薄壁和沟槽在零件的几何图中只是局部形状。用铣削方 法,加工难度很大,因为此类形状加工工艺性差。在加工薄壁和沟槽时可以考虑如下方法。
1.对零件图进行数控加工工艺性分析
(1)零件图是数控铣削加工的根据,因此,必须保证零件图样尺寸的正确标注,保证图形各加 工要素之间的相互关系明确,各种几何要素的条件要充分,避免封闭尺寸等。 以同一基准引注尺寸或直接标注坐标尺寸的方法既便于编程,也便于尺寸之间的相互协调, 同时又保持了设计基准、工艺基准、测量基准与工件原点设置的一致性。零件设计人员往 往在尺寸标注中较多地考虑、装配等使用特性方面的问题,从而不得不采取局部分散的标 注方法,这样一来会给工序安排与数控加工带来诸多不便,宜将局部分散的标注方法改为统 一基准标注方法，如左下图和右下图所示。
第五章 数控铣削加工工艺设计基础
内容提要：
数控铣床编程的基本方法及典型零件 的工艺分析程序编制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 工件表面加工方法和加工方案
一般的零件都是由若干个典型表面组成。选择零件的加工方法和
加工方案，实质上是选择典型表面的加工方法和加工方案。 铣床是使用端铣刀作为主要切削刀具,能沿着至少两轴同时作 切削运动的一种机床。 数控铣床是在机械加工中应用极为广泛的一种机床。数控铣 床不仅能铣削平面、沟槽和曲面,还能加工复杂的型腔和凸台。数 控铣削加工包括平面的铣削加工、二维轮廓的铣削加工、平面型 腔的铣削加工、钻孔加工、扩孔加工、攻螺纹加工、箱体类零件 的加工以及三维复杂型面的铣削加工。 平面的加工方法有刨、铣和磨等方法。有些工件的端面也用 车的方法。 一般情况下，铣削的生产效率较高，在中批量以上生产中， 在较大的箱体平面加工中多用铣削加工平面。一般平面的加工方 法和加工方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度，见下。这 是生产实际中的统计资料，仅供参考。
数控编程及加工工艺基础
数控编程及加工工艺基础数控机床是目前机械加工领域中最先进、最高效的加工设备。
而为了实现数控机床的生产加工，数控编程及加工工艺基础显得十分重要。
本文将讨论数控编程的定义、数控编程的类型、编程流程与标准要求，以及数控加工工艺的基本要素、加工工艺评估与优化等内容。
一、数控编程1、定义数控编程是将所需零件的几何信息及加工工艺信息编写成一门“可执行”的程序，通过控制数控机床对工件进行自动化起铣、钻、切、砍等加工加工制造工艺。
数控编程能够根据用户需求进行灵活的生产，极大地提高生产自动化水平和生产效率。
2、数控编程的类型1）. 手动编程：手动编程是指通过人工输入代码并组合成一段与绘制图形相关的程序。
手动编程主要适用于小批量的加工和特殊加工。
这种编程方式的优点是可以根据加工的需要进行调整和优化，但其缺点是编写复杂、效率低下。
2）. CAD/CAM编程：CAD/CAM编程是指使用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）软件来自动编写程序。
使用CAD/CAM可以大大缩短编程周期和提高编程准确率和效率。
3、编程流程及标准要求编程流程包括工件分析、加工方案确定、编写、修改程序、校正程序，装置与检验等环节。
在编写数控程序时，需要遵循以下标准要求：1）编程规范：编写数控程序时通常需要遵循一些编程规范,比如编写规范、语法规范、命名规范、注释规范等，以便于程序编写与维护。
2）数学公式及算法：数控编程中要求使用精度高、运算速度快的数学公式、算法。
3）刀具半径补偿及插补算法：在编写数控程序时，要考虑到刀具半径的影响，根据刀具半径进行插补算法。
二、数控加工工艺1、基本要素1）刀具：刀具是数控加工中的关键因素之一。
刀具可以根据不同工艺要求进行选择，包括铣刀、钻头、砂轮等。
2）刀具检测：在数控加工中，为确保加工成品精度及质量，应对刀具进行严格检测，包括刀具尺寸、直线度、刃磨状态等。
3）夹具：夹具是固定工件的重要部分。
夹具具有刚性、稳定性及重复定位精度等要求。
典型零件的数控铣削加工工艺讲解材料
确定零件在机床上的定位基准，以保 证加工精度和稳定性。通常选择零件 的重要表面或孔作为定位基准。
加工方法选择及切削用量确定
加工方法选择
根据零件的加工要求和机床性能，选择合适的加工方法，如铣削、钻孔、镗孔等。
切削用量确定
根据零件材料、刀具类型和机床性能等因素，确定合适的切削速度、进给量和切削深度等切削用量。
80%
Mastercam
具有强大的CAD/CAM功能，支 持2D、3D图形设计，提供多种 加工策略，适用于复杂零件的加 工。
100%
UG NX
集CAD/CAM/CAE于一体的高端 软件，具有灵活的建模、高效的 编程和精确的仿真功能。
80%
PowerMILL
专注于五轴加工、高速切削和多 轴机床编程，提供全面的加工策 略和刀具路径优化。
数控铣床的常见故障包括机械故障、电气故障、液压故障等，需要针对
不同故障类型采取相应的排查和处理措施。
02 03
故障排查方法
通过观察设备运行状态、听取异常声响、检查故障代码等方式，及时发 现并定位故障点。同时，利用专业检测仪器对设备进行详细检测，以便 更准确地找出故障原因。
处理技巧
根据故障原因，采取相应的处理措施，如更换损坏部件、调整设备参数、 清洗油路等。在处理过程中，要注意安全，避免对设备造成二次损坏。
箱体类零件
箱体类零件概述
箱体类零件是指具有复杂内腔和外形结 构的零件，如机床床身、汽车发动机缸 体等。
VS
加工特点
箱体类零件的加工需要综合考虑零件的刚 性、热变形等因素，选择合适的切削参数 和刀具。同时，还需要采用先进的加工技 术和工艺方法，如高速切削、复合加工等 ，以提高加工效率和质量。
数控铣削加工工艺与编程
数控铣削加工工艺与编程一、数控铣削加工工艺数控铣削加工是一种以金属材料为对象，利用铣削刀具和高速旋转的主轴，在数控机床上进行精密的加工技术。
它相较于传统的手工铣削和普通铣床加工，具有更高的自动化程度、更高的精度和更大的生产效率。
同时，它可以实现对复杂曲面零件的加工，提高了产品精度和质量，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等行业。
数控铣削加工工艺的关键在于精确的编程和合理的刀具选择，这决定了加工的效率和产品质量。
首先，需要进行零件的CAD三维建模设计，然后通过CAM软件进行加工路线规划和工艺分析，最后生成NC代码并将其传输到数控机床上进行加工。
在加工的过程中，需要不断地根据实际情况调整刀具和参数，以保证加工的效果。
常用的刀具有铣刀、钻刀、车刀等，需要根据具体的加工要求选择合适的刀具和切削参数，以达到最佳的加工效果。
二、数控铣削加工编程数控铣削加工编程是利用计算机编写加工程序，以指导数控机床进行准确的零件加工。
在编程之前，需要进行零件CAD 设计和CAM工艺分析，确定加工路线和切削参数。
在编程的过程中，需要熟悉数控机床编程的语法和指令格式，掌握加工过程中常用的切削参数和刀具补偿等技巧。
编程的第一步是确定加工坐标系和切削速度。
加工坐标系是数控机床的工作坐标系，其坐标轴的方向和位置需要与零件CAD设计的坐标系一致，才能使零件加工的精度和效率最佳。
切削速度是在加工过程中刀具和工件的相对速度，需要根据刀具的刃口材料、硬度和工件材料进行调整，以达到最佳的加工效果。
其次，需要编写切削路径和刀具指令。
切削路径是指刀具在工件表面上的运动轨迹，要尽可能地减少切削时间和切削力，以保证零件表面的精度和质量。
刀具指令是指对刀具运动的详细描述，包括切削深度、切削速度、切削方向、回刀位置等。
最后，需要进行NC程序的调试和参数优化。
调试是指通过模拟运行和实物测试等手段，不断检查和调整程序的正确性和合理性，确保加工过程的稳定性和精度。
项目五数控铣削编程基础
项目五数控铣削编程基础任务描述：1.了解编程过程中要考虑的哪些加工因素。
2.了解数控程序的基本结构和组成。
3.初步了解数控指令的类型和总体使用规范。
4.掌握M 功能指令、T 功能指令、F 指令、S 指令的使用方法。
5.掌握工件坐标系的建立过程和使用的指令。
任务分析：了解编写数控加工程序需要具备的多种知识和能力。
（包括编程过程中要考虑的些加工因素、程序的基本结构和组成、数控指令的类型和总体使用规范、 M 功能指令、T 功能指令、F 指令、S 指令的使用方法、工件坐标系的建立过程和使用的指令）。
一、 数控铣削编程概述1.编程时要考虑：刀具轨迹：解决刀具从哪开始加工，从哪里结束加工，加工轨迹如何实现的问题。
刀具从何处下刀、走刀路线如何实现，从何处退刀，这些都是由轨迹控制类指令完成，如加工直线用G01，加工圆弧用G02/G03加工过程中哪里需要主轴转、主轴停，哪里需要冷却开、关，哪里需要换刀，这些都是加工的辅助动作控制，主要由辅助功能类指令完成加工中主轴转速、进给速度等则是切削参数的控制。
包括进给功能指令、主轴功能指令等。
2．编程的过程：二、 每一个数控程序都由程序号、程序段和程序结束等几部分组成。
1．1 程序段格式程序段2.指令功能字 尺寸字 3.段结束标志1.2下面是字地址程序段格式的某一加工程序。
O0001 /程序名，程序开始部分；（PETER SY —14—02—10） /注释部分：程序员、修订日期； N10 G17 G40 G80 G49；N20 G00 G90 G54 X70 Y50 M03 S1000； / 程序主题：程序内容部分；N30 G01 X65.03 Y43.79 F300 M08 N40 X68； … N200 M09； / 程序主题：程序内容部分；N210 M05；N220 M30； /程序结束；三、 数控指令分类与典型数控系统指令1.1指令分类1.2 准备功能：（G功能）G代码组别解释G代码组别解释*G0001定位（快速移动）G7309 高速深孔钻循环G01 直线进给G74左螺旋切削循环G02 顺时针切圆弧G76精镗孔循环G03 逆时针切圆弧*G80取消固定循环G04 00非模态暂停G81中心钻循环*G1702 XY面选择G82反镗孔循环G18 XY面选择G83深孔钻削循环G19 XY面选择G84右螺旋切削循环G2800 机床返回原点G85镗孔循环G30 机床返回第2原点G86镗孔循环*G4007 取消刀具直径偏移G87反向镗孔循环G41 刀具半径左偏移G88镗孔循环G42 刀具半径右偏移G89镗孔循环G4308 刀具长度+方向偏移*G9003 使用绝对值命令G44 刀具长度-刀具偏移G91使用相对值命令G49 取消刀具长度偏移G9200 设置工件坐标系G9405 每分进给G9810固定循环返回起始点G95 每转进给*G99返回固定循环R点1.3 辅助功能：（M功能）M代码表代码说明代码说明M00 程序停M07 雾状切削液开启M01 选择停止M08 切削液开启M02 程序结束(复位) M09 切削液关M03 主轴正转(CW) M30 程序结束(复位) 并回到开头M04 主轴反转(CCW) M98 子程序调用M05 主轴停M99 子程序结束M06 换刀1.4其他功能指令：1．刀具功能：T指令2．主轴功能：S指令3．进给功能：F指令四、常用指令编程要点1.1模态指令和非模态指令1.模态指令：2.非模态指令：1.2进给编程该指令使用时要注意以下几点：• F 值给定的速度是各进给坐标轴的合成线速度• F 值的单位分为：每分钟进给速度（mm/min ）和每转进给速度（mm/r ） • F 指令为模态指令• 切削实际进给速度还可以由操作面板上的进给倍率开关来控制1.3主轴运动与转速编程指令格式如下：1.4辅助功能编程1）程序控制类M 指令用于程序控制的M 代码有M00、M01、M02、M30、M98、M99 2）辅助动作类M 指令用于辅助动作的M 代码有M03、M04、M05、M06、M07、M081.5坐标系设定编程1）预定义工件坐标系（G54～G59）A. 功能B. 编程G54 第一可设定零点偏置 G55 第二可设定零点偏置 G56 第三可设定零点偏置 G57 第四可设定零点偏置 G58 第五可设定零点偏置 G59 第六可设定零点偏置G50*0 取消可设定零点偏置---模态有效G53 取消可设定零点偏置---程序段方式有效， 可编程的零点偏置也一起取消G1*53 如同G53，取消附加的基本框架 2）可编程工件坐标系（G92） A. 格式：（G90）G92 X___ Y____ Z____；坐标值：表示刀具在新建工件坐标系中的坐标值B. 功能：格式 举例S □□□□ 数字直接表示主轴转速单位为r/min S1500 表示主轴转速为1500r/min工件坐标原点设置。
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。
工件
铸铁 转速 进给速度 (r/min) (mm/min) 转速 (r/min)
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 重要工序 之后
（２）从制造所采用的材料上 ① 高 速 钢 刀 具 ② 硬 质 合 金 刀 具 ③ 陶 瓷 刀 具 ④ 立 方 氮 化 硼 刀 具 ⑤ 金 刚 石 刀 具
（ ３ ） 从 切 削 工 艺 上
①车削刀具 ②钻削刀具
外圆、内孔、外螺纹、 外圆、内孔、外螺纹、 内螺纹，切槽、切端面、 内螺纹，切槽、切端面、 切端面环槽、 切端面环槽、切断
程中中
攻攻弹弹刀弹攻攻
套套立立刀直攻攻
图3-7 钻铣常用刀具构成
（１）从结构上 数 控 加 工 刀 具 （２）从制造所采用的材料上 （３）从切削工艺上 （４）特殊型刀具
①整体式
焊接式
②镶嵌式 （１）从结构上 ③减振式 ④内冷式 ⑤特殊型式
数控铣削加工工艺与编程
数控铣削加工工艺与编程数控铣削加工工艺是先进的金属加工方法之一，它通过计算机编程控制铣床进行精密切削工作，以生产出高精度、高质量的金属零部件。
本文主要讨论数控铣削加工工艺和编程相关的知识和技术。
一、数控铣削加工工艺1. 铣削加工工艺过程数控铣削加工工艺过程包括以下几个步骤：① 选择合适的材料和刀具，将工件和刀具夹紧在铣床上。
② 根据需要进行加工参数的预设和测试。
③ 设计刀具路径和切削参数，编写数控程序。
④ 启动数控系统，进行自动加工工作。
⑤ 完成后卸下零部件，进行质量检测和加工效果评估。
2. 铣床加工的切削参数数控铣床加工需要根据不同的材料、刀具和工件大小等要素，确定合适的切削参数。
常见的切削参数包括：① 切削速度：铣削加工时，刀具在工件表面移动时的速度，通常用米/分钟、英尺/分钟、英寸/分钟等单位表示。
② 进给速度：工件表面切割定量移动的速度，通常用每个齿口的距离表示，例如每分钟5毫米或每分钟0.2英寸。
③ 切削深度：刀具与工件表面之间的垂直距离，通常用米或英寸表示。
④ 切削角度：刀具与工件表面之间的斜角度数。
⑤ 切削力：在切削过程中对工件的力量，常用牛顿或磅表示。
3. 铣削加工的梳理方法铣削切削过程会产生切屑，不同的方法可以梳理它们以避免对加工造成影响。
常见的梳理方法包括：① 顺向梳理：切屑在与铣削方向平行的方向上梳理。
② 逆向梳理：切屑沿与铣削方向相反的方向梳理。
③ 中央梳理：将切削方向改为靠近工件中心的位置，即在工件的两侧同时进行铣削加工，将切削屑梳理到中央位置进行清理。
二、数控铣削加工编程1. 编程语言和软件数控铣削加工编程需要使用特定的编程语言和软件，如G代码和CAM软件。
G代码是用于数控铣削加工的标准指令语言，它包含了控制铣床加工参数和运动轴的指令。
CAM软件是一种计算机辅助制造软件，可以帮助设计师进行实体建模、刀路规划、程序生成等工作。
2. 数控铣削加工编程过程数控铣削加工编程过程需要遵循以下几个步骤：① 设计零部件，确定加工路径和切削参数。
第5章数控铣削加工工艺与编程
第5章数控铣削加工工艺与编程本章知识点（技能点）：1．熟悉数控铣床组成、结构、加工特点、加工对象2．熟悉数控铣削工艺基本知识3．熟悉FANUC铣削系统加工程序编制的基本知识4．学会平面、外轮廓、槽、型腔等结构铣削工艺、编程知识5．熟悉数控铣削加工工艺设计及编程综合应用先导案例：如图5-9-1为凸轮槽零件，零件毛坯为铸件，材料HT200。
加工结构：平面A、B、C，23mm深的半圆槽，外轮廓，凸轮槽，配合孔φ45 H8以及孔的宽度为12±0.021键槽。
现对零件加工工艺规程进行设计，对重要的数控加工工序进行工艺设计和编程。
完成上述任务，要求工艺人员能熟练对零件铣削加工内容和要求进行分析；熟悉各种铣削结构的加工工艺和编程特点；熟悉数控铣削加工设备，并能够选用合适CNC铣床、铣削刀具、夹具；能设计合理的铣削加工过程；能合理设计具体工步的刀具路线和切削用量等；能熟练编写数控铣削工序卡、数控铣削程序。
第五章，我们将通过九节内容的教学，学习数控铣削加工设备知识、数控铣削的工艺设计知识、数控铣削编程应用知识。
5．1 数控铣床及其加工对象数控铣床，也称作数控铣削机床，和镗铣加工中心不同是，它没有刀库及自动换刀装置。
小型数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，额定功率通常不是很高，其工作台宽度多在400mm 以下；规格较大的数控铣床，例如工作台宽度在500mm 以上的，其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性加工单元。
数控铣床能被CNC 控制的坐标进给运动多为三坐标。
其中能两轴联动的机床，也称两轴半机床，即在X 、Y 、Z 三个坐标轴中，任意两轴可以联动，一般情况下，两轴半控制的数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。
三坐标联动的数控铣床能进行X 、Y 、Z 三个坐标轴联动加工，可以加工空间曲面，目前以三坐标数控立式铣床为发展方向。
对于有特殊要求的数控铣床，还可以加一个数控分度头或数控回转工作台，即回转的A 坐标或C 坐标，这种四坐标的数控铣床可用来加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。
数控铣削加工工艺基础
数控铣削加工工艺基础一、数控铣床加工的内容和工艺特点数控铣床除具有普通铣床所具有的功能外，由于控制方式实现数控化自动控制加工过程，同时与加工中心相比，数控铣床除了缺少自动换刀功能以及刀库外，其他方面均与加工中心类似，主要用于加工平面和曲面轮廓的零件进行铣削加工，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。
同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。
1．一般下列加工内容常采用数控铣削加工1）工件上的圆弧曲线轮廓内、外形的加工，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等轮廓，通过插补功能和宏程程序能实现较高精度的形状拟合。
2）由数学模型给出的三维空间曲线。
3）形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的零件部位。
4）用通用铣床加工时难以观察，测量和控制进给的内、外凹槽。
5）以尺寸协调的高精度孔与面。
6）能在一次安装中一起铣削出来的简单表面或形状。
7）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般加工内容。
2．而下列加工内容不宜采用数控铣削加工1）简单的粗加工面及需要长时间占机人工调整的粗加工内容。
2）毛坯上加工余量不充分或不太稳定的部位。
3）必须按专用工装协调的加工内容，如标准样件、协调平板、模胎。
3.数控铣床加工工艺的特点数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点：１）对零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。
２）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。
３）能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件，如在卧式铣床上可方便地对箱体类零件进行钻孔、铰孔、扩孔、镗孔、攻螺纹、铣削端面、挖槽等多道工序的加工。
４）加工精度高、加工质量稳定可靠。
５）生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。
有利于生产管理自动化。
６）生产效率高。
一般可省去划线、中间检验等工作，可省去复杂的工装，减少对零件的安装、调整等工作。
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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.
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。
带柄自紧夹头、 强力弹簧夹头刀柄、 （4）特殊型刀具 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
图3.3（b）过中心四刃立铣刀 图 3.5 圆柱球头铣刀图样
（5）其他成形铣刀
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。
（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）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；
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 3.13 V铁装夹工件
图 3.12 角铁装夹工件
（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；
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
弹弹簧簧 夹夹头头刀 刀柄 柄
立 立铣铣 刀刀柄 柄 直直柄柄 工工具具接接柄 柄
带 带扁扁 尾 尾 莫莫氏氏 孔孔刀刀柄 柄
间时
其它辅助工序有：
表面强化
清洗
去毛刺
热处理工序的安排
消除组织的不均匀， 细化晶粒，改善金 属的加工性能
①退火与正火 目的
②时效处理
目的
③调质
目的
④淬火 、渗碳淬火和渗氮
提高零件的 硬度和耐磨 性
目的
消除内应 力、减少 工件变形
消除内应力、改善加 工性能并能获得较好 的综合力学性能
3.2 平面轮廓零件的加工
工件
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： G43(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
拉拉 钉钉 刀刀 柄柄
机机 用用铰铰刀 刀 钻钻头头 立立铣铣刀 刀
攻攻丝丝夹 头夹 头 丝丝锥锥
倾倾斜斜型 型 镗 镗刀刀 杆杆 直直 角角型型 镗 镗刀刀杆杆 楔型型镗镗刀 杆刀 杆
接接柄柄镗 杆镗 杆
钻钻 夹夹头头刀 柄刀 柄
中轴线
攻攻丝 夹丝头夹刀头柄 组刀合柄 组 合
套 式套立 铣式刀立具 铣组 合刀 具 组 合
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.
图3-7 钻铣常用刀具构成
（１）从结构上
数
控
（２）从制造所采用的材料上
加
工
刀
（３）从切削工艺上
具
（４）特殊型刀具
（１）从结构上
①整体式 ②镶嵌式
焊接式
可转位 不转位
机夹式
③减振式
④内冷式
⑤特殊型式
复合刀具、 可逆攻螺纹刀具
（２）从制造所采用的材料上
①②③ ④⑤
高硬陶 立金
பைடு நூலகம்
速质瓷 方刚
钢合刀 氮石
(Hxx)值
实际到达点
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)
切削用量
背吃刀量ap与进给量 f 影响 因削为 面切 积削 。切面削积面AD积＝的a增p 大f ，将所使以变背形吃力刀和量摩a擦p与力进增给大量，切f 的削增力大也都将将增增大大，切但
两者对切削力影响不同。
由响于 比进 进给 给量 量ff大的。增大会减小切削层的变形，所以背吃刀量ap对切削力的影
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。
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。
n 1000 vC πD
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。
3、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。
工件
刀具直径 刀槽 (mm) 数
8
2
10
2
12
2
14
2
16
2
铸铁
转速 进给速度
(r/min) (mm/min)
切削速 每齿进给 度 量(mm/齿)
( m/min)
1100
115
28
0.05
900
110
28
0.06
770
105
29
0.07
660
100
29
0.07
600
94
30
0.08
铝
转速
进给速度
(r/min) (mm/min)
切削速度 每齿进给量 ( m/min) (mm/齿)
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
重要工序 之后
每道工序由操 作者自行检验
防锈
倒棱
在粗加工之后， 精加工之前， 零件转换车
图 3.20 G41与G42 的判断
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。
背吃刀量αp为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。 侧吃刀量αe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。
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， 后铰φ20的6个孔。