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1、数控铣床工培训 第二次课,平面铣削（含粗精加工）及子程序,任务一 铣削工艺基础任务二 数控编程指令任务三 平面铣削（含粗精加工）任务四 子程序,数控铣削加工工艺的制定是编写数控加工程序的前提和基础，数控铣削加工工艺的制订包括零件图纸分析、工序的划分、数控铣床的选用，装夹方案的确定、刀具的选用、刀具路线的确定、切削参数的确定（上次课介绍过）等方面的工作。数控铣削加工工艺设计以及编程、操作加工过程如图所示。,数控铣削工艺设计与编程加工过程,一、铣削加工工艺性分析数控铣削加工工艺分析是在普通铣削加工工艺的基础上，结合数控加工的特点，对零件图、技术要求、结构工艺性等逐项进行分析，以便合理确定数控加工工
2、序的内容和步骤。（一）分析零件图纸1.整体分析零件图纸分析是合理制定加工方案的基础。在分析零件图纸时首先要明确所需加工的零件型面及相应的技术要求，以便于合理划分加工工序。除此之外，还要审查核实构成零件轮廓的几何元素条件是否充分（否则会影响必要的数值计算，此时需与零件设计者沟通确定）；分析并明确零件的设计基准，遵循基准重合原则确定零件的工艺基准，并确定零件的编程原点。,2.技术要求分析分析零件精度、表面粗糙度及其它各项技术要求是否明确；分析一次安装能否完成图样上有位置精度要求的加工表面；通过对技术要求分析合理选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。3.结构工艺性分析分析零件的尺寸、形状、结构是
3、否妨碍刀具运动，是否会产生加工干涉或加工不到的区域。分析零件图纸是否符合数控铣削加工的特点，例如零件的内腔与外形是否采用统一的几何类型和尺寸，内槽圆角半径不应太小，槽底圆角半径不要过大等。对不便装夹的工件，需考虑在毛坯上增设工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。,（二）合理划分工序，充分发挥数控铣床优势对比普通铣床，数控铣床具有加工精度高、自动化程度高、劳动强度低、柔性好等特点，为了充分发挥数控铣床的优势，需要在分析零件图纸的基础上合理地划分工序。对于余量大、毛坯有硬皮的粗加工一般选择普通铣削加工。除此之外还应考虑一下几点。1.普通铣床上无法加工的可选择数控铣床；2.普通铣床可以加工，但很难保证质量的
4、可选用数控铣床；3.普通铣床加工效率低，操作者劳动强度大，可选用数控铣床。,（三）设计加工工艺路线数控铣削加工具有工序相对集中的特点，以避免多次装夹造成误差，提高加工精度。在确定数控铣削加工工艺路线时必须结合零件的特点和实际情况，使数控铣削加工工序合理集中、衔接自然，才能更好地保证加工效率和加工质量。1.工序的划分工序就是一个或一组工人在同一工位对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程被称为工序，它是生产过程中最基本的组成单位。数控铣削加工为提高加工精度一般在零件的一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。数控铣削加工工序划分有以下几种方式,（1）按零件装夹次数划分工序就是以一次装夹完
5、成的那一部分工艺过程为一道工序，加工完成后就能达到待检状态。这种方法适用加工内容不多的工件，如图3-2所示的片状凸轮，按装夹次数可分为三道工序。第一道工序在车床上以毛坯的外圆表面和端面A定位加工端面B和22H7的内孔，第二道工序在车床上以外圆表面和端面B定位加工端面A和4H7的工艺孔，第三道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位（一面两孔），在数控铣床上铣削凸轮外轮廓面。,图按零件装夹次数划分工序,（2）按粗、精加工分开原则划分工序按粗、精加工分开原则划分工序，即粗加工中完成的那一部分工艺过程为第一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为第二道工序。这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工
6、分开的零件，如毛坯为铸件、焊接件或锻件的加工。通常在一次装夹中，不允许将零件某一部分表面粗、精加工完毕后再加工零件的其他表面。,（3）按刀具集中原则划分工序虽然有些零件可以在一次装夹过程中加工出多个部位，但为了减少换刀次数和刀具空程时间，可按刀具集中原则划分工序。即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，也就是在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出所有可加工部位。这种方法适用于工件的待加工表面较多、机床连续工作时间过长、加工程序的编制和检查难度较大等情况。在数控铣床、数控加工中心机床中常采用这种方法。（4）按加工部位划分工序即以完成相同型面加工的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多
7、而复杂的零件，可按其结构特点(如内形、外形、曲面和平面等)划分成多道工序。,2.工步的划分 工步是指加工表面和加工工具不变的情况下，连续完成的那一部分工序内容。工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步，工步划分应遵循以下几点。（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。（2）对于既有铣削平面又有镗孔的零件，应采用“先面后孔”的原则。（3）按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可按刀具集中划分工步，以减少换刀次数，提高加工
8、生产率。,3.零件的加工顺序加工顺序确定应根据零件的结构、装夹方式等情况遵循以下几个原则。（1）基面先行原则精基准表面应优先加工出来，以便为后续工序（或工步）提供精确地定位基准，减小定位误差。（2）先粗后精原则按照“粗加工半精加工精加工光整加工”确定加工顺序，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。（3）先主后次原则零件的主要表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，一般选择在主要表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。,（4）先面后孔原则对箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔，这样安排加工顺序，一方面用加工过的平面定位，
9、精度高、稳定可靠，另一方面是考虑零件加工过程中存在变形，“先孔后面”容易造成孔的位置精度和尺寸精度无法保证。（5）先近后远原则在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。,四）数控铣削加工工艺方案的制订制订数控铣削加工工艺方案包括工序（工步）内容的确定、数控设备的选用、装夹方案的确定、刀具、切削用量的选用、刀具路线的确定等方面的工作。1.数控设备的合理选用根据零件图纸分析确定的加工内容和技术要求，结合零件结构、尺寸等因素需合理选用数控设备，以适应加工需要和满足加工精度要求。在选用数控设备时应主要考虑以下几点。（1）数控设备的加工工艺范围；
10、（2）数控设备的技术规格（包括主轴功率、主轴功率、进给驱动力、各轴有效行程）；（3）数控设备的控制精度及实际运行状况；,2.装夹方案的确定装夹方案的确定影响数控铣削加工的效率和质量。确定数控铣削加工装夹方案时应遵循以下原则。（1）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，提高生产效率；（2）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用，在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响刀具路线(不能发生刀具、夹具干涉现象)。（4）尽量减少
11、装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。,3.加工方法的选择加工方法的选择要能保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度等级和表面粗糙度要求的加工方法很多，选择时要结合零件的结构、形状、尺寸和热处理等实际情况全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上较大的孔一般采用镗削，较小的孔宜选择铰削，而箱体上的孔不宜采用磨削。加工方法的选择还应结合现有的工艺条件以及生产效率和加工成本。常用加工方法的经济加工精度和表面粗糙度可查阅有关工艺手册。,4.数控铣削刀具的选择(上次课介绍过刀具)刀具的选择应考虑工件材质、加工轮廓类型
12、、机床允许的切削用量和刚性、刀具耐用度等因素。一般情况下应优先选用标准刀具(硬质合金可转位刀具)，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。按刀具种类选择（1）盘铣刀：一般采用在盘状刀体上机夹刀片或刀头组成，常用于较大平面的粗、精加工。（2）端铣刀：端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛用于零件轮廓及平面加工。（3）成型铣刀：成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状(如角度面、凹槽面等)，也适用于特形孔或台。（4）球头铣刀：适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的加工。（5）鼓形铣刀：主要用于对变斜角类零件的变
13、斜角面的近似加工。,按刀具材料选择1)可转位硬质合金铣刀，一般应用于平面铣削加工。2)高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，一般不用于加工毛坯面。3)立方氮化硼(CBN)刀片端铣刀或陶瓷刀片端铣刀，主要用于加工余量较小、表面粗糙度要求较低的工件加工。4)镶嵌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)镶嵌硬质合金玉米铣刀可以进行强力切削，用于毛坯表面和孔的粗加工。,5.刀具轨迹的设计刀具轨迹是数控加工过程中刀具刀位点相对工件的运动轨迹。刀具轨迹设计得是否合理可影响加工效率和加工质量，是数控铣削加工工艺方案制定的重要工作之一，设计刀具轨迹需注意以下几点。（1）应能保证零件的加工精度和
14、表面质量当铣削平面零件外轮廓时，刀具应沿外轮廓曲线延长线的切向切入，以避免在切入处产生刀痕而影响表面质量。同理，在刀具切离工件时，也应该沿零件轮廓延长线的切线方向切离工件。铣削封闭内轮廓表面时，若内轮廓空间允许，则应沿切线方向切入、切出。若内轮廓空间不足，无法做到切线切入、切出时刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入、切出，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。（2）应尽量缩短走刀路线，减少刀具空行程时间和切削进给时间，提高生产率。（3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。,6对刀点和换刀点的确定(上次课介绍过)所谓对刀点就是在数控机床上加工零件时，刀具相对工件运动的
15、起点。由于数控程序从该点开始执行，所以“对刀点”又称“起刀点”。对刀点选择的原则是：（1）在机床上容易找正；（2）便于数学处理和简化程序；（3）在加工中便于检查；（4）引起的加工误差小；对刀点可选在工件上，也可选在夹具上或机床上，但必须与工件的定位基准有一定的尺寸关系。如图中X0和Y0，这样才能确定工件坐标系与机床坐标系的关系。,对刀点与换刀点的设定,当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选择零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，以检验刀具“刀位点”与“对刀点”是否重合。为保证对刀精度，实际生产过程中常使用千分表、寻边器或对刀仪进行对刀。换
16、刀点是指机床进行换刀的位置。该点可以是任意的一点，也可以是固定的一点，但此点必须满足机床执行换刀指令时，刀具、夹具、工件等各部分不会发生任何干涉。因此换刀点通常设定在工件或夹具之外的安全高度和安全区域。,一个完整的零件加工程序就是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。是由若干程序段组成，每个程序段有若干个指令字组成，每个指令字又由字母、数字、符号组成。,一、程序的结构,任务二 数控编程指令,1.指令字的格式一个指令字是由地址符（指令字符）和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G代码）的数字数据组成的。2.程序段的格式,一、程序的结构,程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式
17、。程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法,3.程序的一般结构通常零件程序必须包括起始符和结束符。零件程序通常是按程序段的先后顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行。书写程序时，建议按升序书写程序段号。程序起始%（或O）符，%（或O）符后跟程序号。程序结束：M02或 M30。注释符:括号（）内或分号；后的内容为注释文字,一、程序的结构,准备功能由地址字M和其后一或二位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。M功能分为非模态M功能和模态M功能非模态M功能：只在其所在程序段中有效；模态M功能：这种M功能一旦出现在程序段中，它将保持有效，直到同组的其他M指令注销。M功
18、能还可分为前作用M代码和后作用M功能前作用M功能：在程序段编制的轴运动之前执行；后作用M功能：在程序段编制的轴运动之后执行；,二、辅助功能M代码,二、辅助功能M代码,表33 M代码及功能,表中的M00、M02、M30、M98、M99用于控制程序的走向，是CNC内部设定的辅助功能。其余M代码用于机床各种辅助功能的开关动作。,1.CNC内定辅助功能M00程序暂停，为非模态指令后作用M功能M02程序结束 后作用M功能M30程序结束并返回到零件程序头 后作用M功能2.设定的辅助功能主轴控制指令 M03、M04、M05 M06 换刀指令（数铣上没有）M08、M09 切削液打开、停止指令,二、辅助功能M代
19、码,1.主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，其后的数值表示主轴速度，单位为转每分钟（r/min）。S是模态指令，S功能只有在主轴转速可调节时有效。2.进给速度FF指令表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F 的单位取决于G94（每分钟进给量 mm/min）或 G95（每转进给量mm/r）。F为模态指令，其一旦出现在程序段中将一直保持有效，直到被新的 F 值所取代。机床在执行G00、G60指令时，机床以快速定位方式和速度控制各轴以系统规定的最高速度移动（也与机床操作面板中的快移倍率有关），与所F无关。,三、主轴功能S、进给功能F和刀具功能T,使用操作面板上的进给倍率按键，使得F值可在一定范
20、围调整。但是当数控程序执行攻螺纹循环 G84、螺纹切削 G33 时，进给倍率开关失效，进给倍率固定在 100。3.刀具功能TT代码用于选刀，后跟两位数，表示选择的刀具号。在加工中心上使用T 指令时该指令用于刀具选择。T 指令为非模态指令。,三、主轴功能S、进给功能F和刀具功能T,准备功能G指令由G后一或二位数字组成，主要用于控制刀具相对于工件的运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。见附表1 G功能分为非模态G功能和模态G功能非模态G功能：只能在所规定的程序段中有效，程序结束时被注销。模态G功能：一组可互相注销的G功能，这些功能一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的G
21、功能注销为止。模态G功能组中包含一个缺省G功能（附表1中标有），系统上电时将被初始化该功能。,四、准备功能G指令,1.有关单位设定尺寸单位选择G20、G21、G22指令格式：G20 英制输入制式；G21公制输入制式；G22脉冲当量输入制式；注意：这3个G代码必须在程序执行运动指令前设定指令。G20、G21、G22 不能在程序执行的中途切换。,四、准备功能G指令,2.进给速度单位的设定G94、G95指令格式：G94 F _ 每分钟进给，单位mm/min G95 F _ 每转进给，单位mm/min 二者的换算关系：分钟进给=转进给转速G94、G95为模态功能可相互注销，G94为缺省值。用机床操作面
22、板上的开关可以对进给速度应用倍率调节，倍率值为5到140%，间隔10。,四、准备功能G指令,3.有关编程方式的指令1）绝对值编程G90与增量值编程G91指令格式：G90绝对值编程方式，用于规定在该指令出现之后的程序段中所有坐标均为绝对坐标。G91增量值编程方式，用于规定在该指令出现之后的程序段中所有坐标均为增量坐标。G90、G91为模态功能可相互注销，G90为缺省值。G90、G91可用于同一程序段中，但要注意其顺序所造成的差异。,四、准备功能G指令,四、准备功能G指令,例：如图37所示使用G90、G91 编程，假定当前刀具中心点在X0、Y0，控制刀具按1、2、3的顺序移动。,图37 坐标点位,
23、程序如：绝对值编程：G90 G01X20 Y15 X40 Y45 X60 Y25增量值编程：G91G01 X20 Y15 X20 Y30 X20 Y-20,3）坐标平面选择 G17、G18、G19如图38所示（使用情景如刀具半径补偿指令等）格式：G17（G18、G19）说明：G17：用于指定XY 平面为插补、补偿平面；G18：用于指定ZX平面为插补、补偿平面；G19：用于指定YZ平面为插补、补偿平面。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为缺省值。,四、准备功能G指令,注意：移动指令与平面选择无关。该组指令选择进行圆弧插补和建立刀具半径补偿功能时，必须指定平面。,四、准备功能G指
24、令,如图38所示,4.进给控制指令 1）快速点定位G00指令格式：G00X _ Y _ Z 说明：X、Y、Z是刀具快速移动的目标点坐标。G00指令用于控制刀具从当前位置快速移动到目标点位置。G00指令中的快移速度由机床参数决定。G00指令一般在加工前快速定位或加工后快速退刀时使用，由于移动速度很快，所以不能用于切削。快移速度可由机床操作面板上的快速修调旋钮修调。,四、准备功能G指令,注意：数控程序在执行G00指令时，由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动轴的合成轨迹不一定是直线。编程人员在使用G00指令时必须格外注意，以避免刀具与工件、夹具发生碰撞。常见的用法是先控制刀具沿
25、Z轴移动到安全高度后再使用G00指令。,四、准备功能G指令,2）线性进给G01指令格式：G01X _ Y _ Z _ F。说明：1.X、Y、Z 直线插补的终点坐标。2.该指令用于控制刀具按照规定的进给速度以直线运动方式移动到目标点位置。G01是模态代码。,四、准备功能G指令,例如图39所示，使用G01编程：要求从A点线性进给到B点（此时的进给路线是从AB的直线。从A 到B 线性进给，绝对值编程：G90 G01 X90 Y45 F800；增量值编程：G91 G01 X70 Y30 F800。,四、准备功能G指令,图 39 G01编程,3）圆弧插补指令指令格式：,四、准备功能G指令,四、准备功能G
26、指令,图310 圆弧插补,说明：G02:顺时针圆弧插补指令，G03:逆时针圆弧插补指令。圆弧顺逆的判断：沿圆弧所在平面的垂直坐标的负方向看，刀具顺时针加工圆弧时需使用G02,沿圆弧所在平面的垂直坐标的负方向看，刀具逆时针加工圆弧时需使用G03。,四、准备功能G指令,说明：X、Y、Z为圆弧终点坐标值，绝对编程时为圆弧终点在工件坐标系中的坐标，增量编程时为圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标。I、J、K为圆心相对于圆弧起点的增量坐标，如图3-11所示。I、J、K的确定方法：沿圆弧起点向圆心做向量，该向量在X、Y、Z轴上的分向量分别为I、J、K（分向量与相应坐标轴正方向一致时，为正，反之为负）。R为圆弧
27、半径，当0圆弧圆心角180时，R为正值；当180圆弧圆心角360时R 为负值，R不能用于描述整圆。,图311 圆弧插补I、J、K的选择,四、准备功能G指令,例题：编写如图3-12所示圆弧a和b的加工程序：圆弧a：G91 G02 X30 Y30 R30 F300 G91 G02 X30 Y30 I30 J0 F300 G90 G02 X0 Y30 R30 F300 G90 G02 X0 Y30 I30 J0 F300圆弧b：G91 G02 X30 Y30 R-30 F300 G91 G02 X30 Y30 I0 J30 F300 G90 G02 X0 Y30 R-30 F300 G90 G02
28、X0 Y30 I0 J30 F300,四、准备功能G指令,图 312 圆弧编程,例如：编写图3-13所示整圆加工程序：从A点顺时针加工（前一程序段已经使刀具移动到圆弧起点的情况下）：G90 G02 X30 Y0 I-30 J0 F300G91 G02 X0 Y0 I-30 J0 F300 也可写成（G91 G02 I-30 F300）从B点逆时针：G90 G03 X0 Y-30 I0 J30 F300G91 G03 X0 Y0 I0 J30 F300 也可写成（G91 G03 J30 F300）,四、准备功能G指令,图 313 整园编程,注意：顺时针或逆时针是从垂直于圆弧所在平面的坐标轴正方向
29、向负方向看刀具的移动方向。整圆编程时不可以使用R只能用I、J、K。同时编入R与I、J、K时，R有效。,四、准备功能G指令,一、平面的铣削方法平面的铣削方法主要有圆周铣和端铣两种。圆周铣（简称周铣）是利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃来铣削。采用周铣时需选用立铣刀或机夹可转位立铣刀。端铣是利用分布在铣刀端面上的刀刃来铣削。采用端铣时需选用端铣刀。,任务三 平面铣削程序编制,圆周铣与端铣的比较：端铣刀的刀柄短，刚性好，且同时参与切削的刀齿数较多，振动小，铣削平面稳，效率高。端铣刀的直径较大，能一次铣出较宽的表面而不需要接刀。圆周铣时，受圆柱铣刀刀具尺寸的限制加工效率较低。端铣刀的刀片装夹方便、刚性好，适
30、宜进行高速铣削和强力铣削，可提高生产率和减少表面粗糙度。端铣刀每个刀齿所切下的切屑厚度变化较小，因此端铣时铣削力变化小。在相同背吃刀量、侧吃刀量、进给速度的条件下，圆周铣加工的表面比端铣加工的表面质量高。,二、影响平面切削质量的因素1.刀具的切入,平面铣削时，铣刀的切入角由刀具中心线相对于工件边缘的位置决定。如工件只需要一次切削应避免刀具中心线与工件中心线重合。这样容易引起震颤且加工质量较差。正确的进刀方式如下图316所示。如果铣刀在切削运动中，因为毛坯的尺寸原因有可能会空运行，再进入切削状态诸如毛坯形状和余量的多少都会改变切入角度，所以在切削过程中的切入和切出材料的方法只作为一种建议。,二、
31、影响平面切削质量的因素,a）在强度最大点切入（负切入角）,b）在强度最小点切入（正切入角,图316 切削切入角（W为切削宽度）,二、影响平面切削质量的因素,2.铣削方式的选择在铣削加工中，我们知道传统的铣削方式有四种：对称式铣削、非对称式铣削、逆铣方式、顺铣方式。1）对称式铣削：是指在铣削过程中刀具中心与工件中心线重合,a）非对称铣削 b）非对称铣削 c）对称铣削,图317 铣刀铣削状态,2）非对称式铣削：是指铣削过程中刀具中心偏离工件中心。3）顺铣：是指铣削时，铣刀切出工件时的切削速度方向与工件进给方向相同时，称为顺铣。4）逆铣是指铣削时，铣刀切入工件时的切削速度方向与工件进给方向相反时，称
32、为逆铣。,a）顺铣 b）逆铣,二、影响平面切削质量的因素,顺铣的特点：顺铣刀齿的切削厚度从最大逐渐递减到零，刀齿在工件表面上不存在打滑现象，这样刀齿不容易磨损，刀具耐用度比逆铣时高，加工硬化程度减轻，表面粗糙度降低。顺铣刀齿在不同位置的切削力是不等的，但在任一瞬时垂直铣削分力Fv方向始终向下将工件压向工作台，使垂直方向铣削较为平稳。由于纵向进给分力Ff与进给方向相同，当纵向进给分力Ff逐渐增大并大于工作台摩擦力时，将使工作台带动丝杠向左窜动，丝杠与螺母传动副右侧面出现间隙，造成工作台发生左右窜动和进给不均现象，易造成铣刀崩刃。在实际生产中采用顺铣必须消除丝杠螺母的间隙，否则，加工件易产生较大的
33、误差。一般普通铣削时，采用逆铣，数控铣削时，宜采用顺铣。而且，由于顺铣时刀齿一开始就切到工件的表面，因此在加工表面有硬皮的毛坯件时不宜选用顺铣。,学习情境3 平面铣削,任务三 平面铣削程序编制,逆铣的特点逆铣刀齿的切削厚度从零逐渐增大至最大值。刀齿在开始切入时，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在工件表面上打滑，滑行一段后才能切入工件，这样容易使刀齿磨损，加工面产生严重硬化层，表面粗糙度增大。此外，刀齿开始切入工件时，垂直铣削分力Fv方向向下，当瞬时接触角大于一定数值后，铣削分力Fv方向向上，在垂直方向易产生振动。铣床工作台的纵向进给运动一般由丝杠螺母副实现的，螺母固定不动，丝杠转动时，带动工作台
34、一起移动。由于切削速度方向与工件进给方向相反，既纵向进给分力Ff与进给方向相反，使丝杠与螺母间的传动面始终贴紧，工作台不会发生窜动，因此，铣削过程较平稳。,3.行间距的确定(重点),二、影响平面切削质量的因素,平面铣削过程中，行间距的数值一般不需要计算，其取值范围通常为大于刀具的半径值；小于刀具的直径值，行间距的取值较小，切削效率低；行间距的取值较大，则平面留有残余，平面达不到图纸要求；因此行间距的确定，在保证平面铣削精度的前提下，尽量选取较大的数值。,确定平面铣削工艺路线需注意的问题1.刀具应在工件轮廓以外的位置下刀至所需深度；2.表面质量要求高时，需对平面进行粗、精加工，在精加工时应选用顺
35、铣方式；3.背吃刀量一般选取刀具直径的70%-80%；,三、平面程序编制,单向多次平面铣削,双向多次平面铣削,被加工平面几何尺寸较大时可选用以下几种工艺路线。,三、平面程序编制,平行环切平面铣削,等距环切平面铣削,三、平面程序编制,对比以上四种铣削刀具轨迹，等距环切路线的铣削效率较高，切削过程中刀具始终处于顺铣方式，在平面铣削中应用较广泛。,三、平面程序编制,编程实例如图所示，毛坯为858585（mm）LY12材料，加工正六方体。,三、平面程序编制,1.加工工艺方案（1）加工设备：立式铣床XK713B（系统为华中HNC-21M）（2）刀具选择：16mm高速钢直柄立铣刀。（3）工艺路线：工艺路线
36、如图3-26所示。（4）夹具选用：机用虎钳，为了充分让工件的基准面和虎钳定位面紧密接触，还需选择直径为6mm的铜棒作为辅助夹具,三、平面程序编制,（5）切削用量的选择根据机床工艺系统刚性和电机功率并结合切削手册，我们选择切削速度=180m/min 刀具的每齿切削进给量=0.04mm/z，背吃刀量=0.7mm；侧吃刀量 D70%通过公式计算我们可得铣床主轴转速：,(r/min),切削进给量：,（mm/min）,（6）工件坐标系：工件原点确定在工件上表面对称中心。,三、平面程序编制,（7）节点计算建立工件坐标系零点为工件上表面的对称中心。如下图324所示节点坐标(1)X-34.Y-58.(8)X2
37、4.Y-24.(2)X-34.Y34.(9)X-14.Y-24.(3)X34.Y34.(10)X-14.Y14.(4)X34.Y-34.(11)X14.Y14.(5)X-24.Y-34.(12)X14.Y-14.(6)X-24.Y24.(13)X0 Y-14.(7)X24.Y24.(14)X0 Y0,节点坐标,三、平面程序编制,6.加工顺序（详看书75页）7.编制程序六方体的六个平面面积是相同的因此可以只编写一个平面程序。1）铣削平面以等距环切法，程序如下：O3101N1 G21（确定尺寸单位为mm）N2 G17 G40 G80 G94（选择XOY平面取消补偿，选择分钟进给）N3 M03 S3
38、500（指令主轴正转，转速为3500r/min）,三、平面程序编制,N4 G54 G90 G00 X-34 Y-58.Z100（选择G54坐标系，指令刀具在起始点 的安全高度）N5 Z50.M08（指令刀具在检测高度）N6 Z5.（指令刀具在参考高度）N7 G01 Z0 F200（刀具以指定速度到达控制高度）N8 Y34.F560（刀具以指定速度、直线插补方式到达位置2点位，同时G01是模态指令X方向没有发生变化因此可以省略。）N9 X34.（到达位置3）N10 Y-34.（到达位置4）N11 X-24.（到达位置5）N12 Y24.（到达位置6）,三、平面程序编制,N13 X24.（到达位置
39、7）N14 Y-24.（到达位置8）N15 X-14.（到达位置9）N16 Y14.（到达位置10）N17 X14.（到达位置11）N18 Y-14.（到达位置12）N19 X0（到达位置13）N20 Y0（到达位置14）N21 G00Z100.（快速退刀到安全高度）N22 X0Y100.(工作台移动到易按装方便拆卸的位置)N23 M30（结束程序）,三、平面程序编制,2)双向多次平面铣削方法 程序如下：O3102N1 G20（确定尺寸单位为mm）N2 G17 G40 G80 G94（选择XOY平面取消补偿，选择分钟进给）N3 M03 S3500（指令主轴正转，转速为3500r/min）N4
40、G54 G90 G00 X-35.Y-58.Z100（选择G54坐标系，指令刀具在起始点的安全高度）N5 Z50.M08（指令刀具在检测高度）N6 Z5.（指令刀具在参考高度）N7 G01 Z0 F200（刀具以指定速度到达控制高度）,三、平面程序编制,N8 Y35.F560（刀具以指定速度、直线插补方式到达位置2点位，同时G01是模态指令X方向没有发生变化因此可以省略。）N9 X-23.（到达位置3）N10 Y-35.（到达位置4）N11 X-11.（到达位置5）N12 Y35.（到达位置6）N13 X1.（到达位置7）N14 Y-35.（到达位置8）N15 X13.（到达位置9）N16 Y
41、35.（到达位置10）,三、平面程序编制,N17 X25.（到达位置11）N18 Y-35.（到达位置12）N19 X37.（到达位置13）N20 Y-58.（到达位置14）N21 G00Z100.（快速退刀到安全高度）N22 X0Y100.（工作台移动到易按装方便拆卸的位置）N23 M30（结束程序）8.程序校验9.加工运行,三、平面程序编制,10.平面的检验当工件加工每铣好一个平面后，应及时的进行检验，待加工表面合格后再继续加工。1）检验表面粗糙度 表面粗糙度一般都采用标准样板来比较。或者使用光学仪器和比较显微镜等仪器进行检测。2）检验不平度 在实际生产中，用刀口直尺来检验平面的不平度最为
42、普遍。检验方法如图所示。,任务四 子程序的应用,一、编写子程序的应用指令M98 M99指令格式：M98 P_L_；P：被调用的子程序号。L：重复调用次数，当不指定重复数据时，子程序只调用一次。M99 子程序结束并返回主程序,在编写加工程序时，经常会在程序中多次出现完全相同的程序内容，为了简化程序可以把这些重复的程序段抽出，并按照一定的格式编写成一个单独命名的程序，该程序称为子程序。编程人员可根据需要使用相应指令调用子程序。子程序执行结束后会自动返回主程序，继续执行主程序的后续程序。根据实际需要，子程序也可以调用另一个子程序，这称为子程序嵌套。主程序调用子程序的执行过程如图所示。,二.主程序与子
43、程序,二.主程序与子程序,主程序和子程序,二.主程序与子程序,1.子程序的应用（1）应用于加工零件上有若干处相同的轮廓。在这种情况下，我们只需编写一个轮廓加工程序作为子程序，然后用一个主程序重复调用该子程序，即可完成多个轮廓加工。（2）应用于刀具反复出现的具有相同轨迹的走刀路线的程序编制。（3）应用于机床预热、工作台交换等特殊情况。,二.主程序与子程序,2.子程序的应用特点（1）缩短程序长度，缩短编程时间，减少编程工作量；（2）减少程序错误，方便修改；（3）可同时使用绝对编程或相对编程方式。,二.主程序与子程序,3.子程序的格式在HNC-21M华中数控系统中，子程序需写在主程序之后，并且在子程
44、序开头须写明子程序号，作为调用入口地址。子程序用 M99结束，以控制执行完该子程序后返回主程序。子程序的格式如下：%*.M99,二.主程序与子程序,子程序的应用,运用子程序指令编写如图3-30平面的加工程序（平面尺寸：100mmX100mm，刀具：12直柄立铣刀）。,二.主程序与子程序,刀具在加工整个平面过程中，由图可知刀具从 ABCDE和EFGHI 的切削过程完全相同，可使用子程序简化平面程序。程序如下：O003N1 G21（确定尺寸单位为mm）N2 G17 G40 G80 G94（选择XOY平面取消补偿，选择分钟进给）N3 M03 S3500（指令主轴正转，转速为3500r/min）N4
45、G54 G90 G00 X-35.Y-50.Z100（选择G54坐标系，指令刀具在起始点的安全高度）N5 Z50.M08（指令刀具在检测高度）N6 Z5.（指令刀具在参考高度）,二.主程序与子程序,N7 G01 Z0 F200（刀具以指定速度到达起始点A点）N8 M98P0031L4（调用子程序O0031执行4次）N9 G90 G00 Z100.（以绝对坐标位置方式快速退刀到安全高度）N10 X0 Y100.(工作台移动到易按装方便拆卸的位置)N11 M30（程序结束）%0031N1 G91 G01 Y100.F560（以相对坐标的方式完成AB）N2 X10.（完成BC）N3 Y-100.（完成CD）N4 X11.（完成DE）N5 M99（子程序结束）,二.主程序与子程序,说明：1)调用指令可以重复地调用子程序，最多32767次。2）主程序可以调用多个子程序，最多64个，3）子程序可以由主程序调用，被调用的子程序也可以调用另一个子程序。当主程序调用子程序时它被认为是一级子程序，子程序调用可以嵌套8级，如图所示。,主程序调用子程序嵌套级数,THE ENDTHANK YOU,
