数控机床编程与操作ppt课件第4章数控铣削加工编程技术.ppt

第第4 4章章 数控铣削编程数控铣削编程n一、教学基本要求一、教学基本要求n1 1了解数控铣削加工编程技术；了解数控铣削加工编程技术；n2 2熟悉数控铣床的编程基础熟悉数控铣床的编程基础 ；n3 3掌握数控铣床基本编程；掌握数控铣床基本编程；n二、教学提示二、教学提示n1 1教学重点：数控铣床基本编程。教学重点：数控铣床基本编程。n2 2教学难点：数控铣床基本编程。教学难点：数控铣床基本编程。n3 3教教学学手手段段和和方方法法：课课堂堂讲讲授授结结合合上上机机、机机床床操操作作与与实验。实验。n三、教学内容三、教学内容 数控铣床和加工中心可加工各种平面及曲数控铣床和加工中心可加工各种平面及曲面轮廓的复杂型面零件。面轮廓的复杂型面零件。本章介绍数控铣削的编程方法。本章介绍数控铣削的编程方法。数控铣床的分类n立式铣床 立立式式铣铣床床数控铣床的分类卧卧式式铣铣床床数控铣床的分类立立卧卧两两用用数控铣床的分类龙龙门门式式数控铣床的功能平面类零件平面类零件 数控铣床的功能变变斜斜角角类类零零件件的的加加工工数控铣床的功能曲面曲面类零类零件的件的加工加工4.1 数控铣削编程特点及坐标数控铣削编程特点及坐标4.1.1 数控铣削编程特点数控铣削编程特点 各种平面及曲面轮廓的零件，例如凸轮、模具、叶各种平面及曲面轮廓的零件，例如凸轮、模具、叶片、螺旋桨等，由于其型面复杂，需要多坐标联动加工，片、螺旋桨等，由于其型面复杂，需要多坐标联动加工，因此多采用数控铣床、加工中心进行加工。因此多采用数控铣床、加工中心进行加工。1 1平面轮廓的加工平面轮廓的加工 这类零件的表面多由直线和圆弧或各种曲线构成，图这类零件的表面多由直线和圆弧或各种曲线构成，图4-14-1为由直线和圆弧构为由直线和圆弧构成的平面轮廓，工件轮廓为成的平面轮廓，工件轮廓为ABCDEAABCDEA，采用刀具半径为采用刀具半径为r r的圆柱铣刀沿周向加工，的圆柱铣刀沿周向加工，虚线为刀具中心的运动轨迹。虚线为刀具中心的运动轨迹。当机床具备刀具补偿（当机床具备刀具补偿（G41G41，G42G42）功能，且能跨象限编程时，可按轮廓功能，且能跨象限编程时，可按轮廓ABAB、BCBC、CDCD、EAEA划分程序段。划分程序段。当机床不具备当机床不具备G41G41，G42G42功能时，则按刀心轨迹功能时，则按刀心轨迹A AB B、B BC C、C CD D、D DE E、E EA A划分程序段，并按虚线所示的坐标值编程。划分程序段，并按虚线所示的坐标值编程。当机床不具备自动跨象限功能时，需按象限划分圆弧程序段，使程序段的当机床不具备自动跨象限功能时，需按象限划分圆弧程序段，使程序段的数目相应增加。为保证加工面光滑，增加了外延数目相应增加。为保证加工面光滑，增加了外延PAPA，切出外延切出外延A AK K，让刀具让刀具沿沿KLKL及及LPLP返回程序起点。在编程时应尽量避免切入和进给中途停顿，以防止在返回程序起点。在编程时应尽量避免切入和进给中途停顿，以防止在零件表面留下划痕。零件表面留下划痕。图图4-1 4-1 平面轮廓铣削平面轮廓铣削 对平面轮廓为任意曲线的加工，对平面轮廓为任意曲线的加工，需要采用直线段或圆弧段逼近的方需要采用直线段或圆弧段逼近的方法进行法进行“节点节点”计算，并按节点划计算，并按节点划分程序段。分程序段。2 2曲面轮廓的加工曲面轮廓的加工 立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状（球状、柱状、端立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状（球状、柱状、端齿）以及精度要求采用不同的铣削方法，如二轴半、三轴、四轴、齿）以及精度要求采用不同的铣削方法，如二轴半、三轴、四轴、五轴等插补联动加工。五轴等插补联动加工。(1)(1)二轴联动的三轴行切法加工二轴联动的三轴行切法加工 X X，Y Y，Z Z三轴中任意两轴作联动插补，第三轴作单独的周期进三轴中任意两轴作联动插补，第三轴作单独的周期进刀，称为两轴半联动。如图刀，称为两轴半联动。如图4-24-2所示，将所示，将X X向分成若干段，圆头铣刀向分成若干段，圆头铣刀沿沿YZYZ面所截的曲线进行铣削，每一段加工完后进给面所截的曲线进行铣削，每一段加工完后进给XX，再加工另再加工另一相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面。一相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面。在行切法中，要根据轮廓表面粗在行切法中，要根据轮廓表面粗糙度的要求及刀头不干涉相邻表面的糙度的要求及刀头不干涉相邻表面的原则选取原则选取XX。行切法加工中通常采行切法加工中通常采用球头铣刀（亦称指状铣刀）。球头用球头铣刀（亦称指状铣刀）。球头铣刀的刀头半径应选得大些，有利于铣刀的刀头半径应选得大些，有利于散热，但刀头半径不应大于曲面的最散热，但刀头半径不应大于曲面的最小曲率半径。小曲率半径。图图4-2 4-2 曲面行切法曲面行切法 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4-34-3为二轴半坐标加工的刀心轨迹与切削点轨迹示意图。为二轴半坐标加工的刀心轨迹与切削点轨迹示意图。ABCDABCD为被为被加工曲面，加工曲面，P P平面为平行于平面为平行于YZYZ坐标面的一个行切面，其刀心轨迹坐标面的一个行切面，其刀心轨迹O O1 1O O2 2为曲面为曲面ABCDABCD的等距面的等距面IJKLIJKL与行切面与行切面P PYZYZ的交线，显然的交线，显然O O1 1O O2 2是一条平面是一条平面曲线。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，因此位置改变，因此切削点的连线必是一条空间曲线，从而在曲面上形切削点的连线必是一条空间曲线，从而在曲面上形成扭曲的残留沟纹。成扭曲的残留沟纹。由于二轴半坐标加工的刀心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，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常在曲率变化不大及精度要求不高的粗加工中使用。高的粗加工中使用。图4-3 二轴半坐标加工(2)(2)三轴联动加工三轴联动加工 X X，Y Y，Z Z三轴可以同时插补联动。用三轴联动加工曲面时，通常三轴可以同时插补联动。用三轴联动加工曲面时，通常也用行切方法。如图也用行切方法。如图4-44-4所示，所示，P P平面为平行于平面为平行于YZYZ坐标面的一个行切坐标面的一个行切面，它与曲面的交线为面，它与曲面的交线为abab，若要求若要求abab为一条平面曲线，则应使球头为一条平面曲线，则应使球头刀与曲面的切削点总是处在平面曲线刀与曲面的切削点总是处在平面曲线abab上（即沿上（即沿abab切削），切削），以获得以获得规则的残留沟纹。规则的残留沟纹。显然，这时的刀心轨迹显然，这时的刀心轨迹O O1 1O O2 2不在不在P PYZYZ平面上，而是平面上，而是一条空间曲线（实际上是空间折线），因此需要一条空间曲线（实际上是空间折线），因此需要X X，Y Y，Z Z三轴联动。三轴联动。三轴联动加工常用于复三轴联动加工常用于复杂空间曲面的精确加工（精杂空间曲面的精确加工（精密锻模），但编程计算较为密锻模），但编程计算较为复杂，所用机床的数控装置复杂，所用机床的数控装置还必须具备三轴联动功能。还必须具备三轴联动功能。图4-4 三坐标加工(3)(3)四轴加工四轴加工 如图如图4-44-4所示的工件，侧面为直纹扭曲面。若在三坐标联动的机所示的工件，侧面为直纹扭曲面。若在三坐标联动的机床上用球头铣刀按行切法加工时，不但生产效率低，而且表面粗糙床上用球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，采用圆柱铣刀周边切削，并用四轴控制铣床加工。即度大。为此，采用圆柱铣刀周边切削，并用四轴控制铣床加工。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，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，刀具还应绕刀具还应绕O O1 1（或（或O O2 2）作摆角联动。由于摆角运动导致直角坐标作摆角联动。由于摆角运动导致直角坐标（图中（图中Y Y轴）需作附加运动，所以其编程计算较为复杂。轴）需作附加运动，所以其编程计算较为复杂。(4)(4)五轴加工五轴加工 螺旋桨叶片是五轴加工的典型零件之一，其叶片的形状和加工螺旋桨叶片是五轴加工的典型零件之一，其叶片的形状和加工原理如图原理如图4-54-5所示。所示。图图4-5 4-5 五坐标加工五坐标加工 在半径为在半径为RiRi的圆柱面上与叶面的交线的圆柱面上与叶面的交线ABAB为螺旋线的一部分，为螺旋线的一部分，螺旋角为螺旋角为ii，叶片的径向叶型线（轴向割线）叶片的径向叶型线（轴向割线）EFEF的倾角的倾角为后倾为后倾角，螺旋线角，螺旋线ABAB用极坐标加工方法，并且以折线段逼近。逼近段用极坐标加工方法，并且以折线段逼近。逼近段mnmn是由是由C C坐标旋转坐标旋转与与Z Z坐标位移坐标位移ZZ的合成。当的合成。当ABAB加工完后，刀具加工完后，刀具径向位移径向位移XX（改变改变RiRi），），再加工相邻的另一条叶型线，依次加工再加工相邻的另一条叶型线，依次加工即可形成整个叶面。由于叶面的曲率半径较大，所以常采用端面即可形成整个叶面。由于叶面的曲率半径较大，所以常采用端面铣刀加工，以提高生产率并简化程序。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 A和坐标和坐标B B形成的形成的1 1和和1 1的摆角运动。在摆角的同时，还应作直角的摆角运动。在摆角的同时，还应作直角坐标的附加运动，以确保铣刀端面中心始终位于编程值所规定的坐标的附加运动，以确保铣刀端面中心始终位于编程值所规定的位置上，所以需要五坐标加工。位置上，所以需要五坐标加工。3 3数控铣床的编程特点数控铣床的编程特点 数控铣床可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过二轴半控数控铣床可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过二轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件，由以上分析可知，数控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件，由以上分析可知，数控铣床加工编程具有如下特点：铣床加工编程具有如下特点：(1)(1)首先应进行合理的工艺分析。首先应进行合理的工艺分析。由于零件加工的工序多，在一次装卡下，要完成粗加工、半精由于零件加工的工序多，在一次装卡下，要完成粗加工、半精加工和精加工，周密合理地安排各工序的加工顺序，有利于提高加加工和精加工，周密合理地安排各工序的加工顺序，有利于提高加工精度和生产效率。工精度和生产效率。(2)(2)尽量按刀具集中法安排加工工序，减少换刀次数。尽量按刀具集中法安排加工工序，减少换刀次数。(3)(3)合理设计进、退刀辅助程序段，选择换刀点的位置，是保证合理设计进、退刀辅助程序段，选择换刀点的位置，是保证加工正常进行，提高零件加工精度的重要环节。加工正常进行，提高零件加工精度的重要环节。(4)(4)对于编好的程序，必须进行认真检查，并于加工前进行试运对于编好的程序，必须进行认真检查，并于加工前进行试运行，以减少程序出错率。行，以减少程序出错率。7.1.2 坐标系与原点坐标系与原点1 1机床坐标系机床坐标系 数控铣床用于加工工件的平面、内外轮廓、孔、攻螺纹等工序，数控铣床用于加工工件的平面、内外轮廓、孔、攻螺纹等工序，并可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过两轴半控制、三轴或并可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过两轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件。多轴联动来加工空间曲面零件。数控铣床坐标系以数控铣床主轴轴线方向为数控铣床坐标系以数控铣床主轴轴线方向为Z Z轴，刀具远离工件轴，刀具远离工件的方向为的方向为Z Z轴正方向。轴正方向。X X轴位于与工件安装面相平行的水平面内，对于卧式铣床，人面轴位于与工件安装面相平行的水平面内，对于卧式铣床，人面对机床主轴，左侧方向为对机床主轴，左侧方向为X X轴正方向；对于立式铣床，人面对机床轴正方向；对于立式铣床，人面对机床主轴，右侧方向为主轴，右侧方向为X X轴正方向。轴正方向。Y Y轴方向则根据轴方向则根据X X，Z Z轴按右手笛卡儿直角坐标系来确定。轴按右手笛卡儿直角坐标系来确定。2 2工件坐标系工件坐标系 工件坐标系是由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。工件坐标系是由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。在选择数控铣床工件坐标系原点（工件原点）的位置时应注意：在选择数控铣床工件坐标系原点（工件原点）的位置时应注意：(1)(1)工件原点应选在零件图的尺工件原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误；算，并减少错误；(2)(2)工件原点尽量选在精度较高工件原点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的工件表面，以提高被加工零件的加工精度；的加工精度；(3)(3)对于对称的零件，工件原点对于对称的零件，工件原点可设在对称中心上；可设在对称中心上；(4)(4)对于一般零件，工件原点设对于一般零件，工件原点设在工件外轮廓的某一角上；在工件外轮廓的某一角上；(5)Z(5)Z轴方向上的零点，一般设轴方向上的零点，一般设在工件上表面。在工件上表面。机床坐标系与工件坐标系的关系机床坐标系与工件坐标系的关系如图如图4-64-6所示。所示。图图4-6 4-6 机床坐标系与机床坐标系与工件坐标系的关系工件坐标系的关系3 3机床原点机床原点 机床原点是机床坐标系的原点，其在制造机床时已经被确定下机床原点是机床坐标系的原点，其在制造机床时已经被确定下来，并且原则上是不可改变的。机床坐标系就是以该点为原点建立来，并且原则上是不可改变的。机床坐标系就是以该点为原点建立的。的。4 4编程原点编程原点 一般情况下，编程原点即编程人员在计算坐标值时的起点，编一般情况下，编程原点即编程人员在计算坐标值时的起点，编程人员在编制程序的时候不考虑工件在机床上的安装位置，它只是程人员在编制程序的时候不考虑工件在机床上的安装位置，它只是根据零件的特点及尺寸来编程，因此，对于一般零件而言，工件原根据零件的特点及尺寸来编程，因此，对于一般零件而言，工件原点即为编程原点。点即为编程原点。5 5机床参考点机床参考点 机床参考点是由机床制造厂家人为定义的点，机床参考点与机床参考点是由机床制造厂家人为定义的点，机床参考点与机床原点之间的坐标位置关系是固定的，并被存放在数控系统的机床原点之间的坐标位置关系是固定的，并被存放在数控系统的相应机床数据中，一般是不允许改变的，仅在特殊情况下可通过相应机床数据中，一般是不允许改变的，仅在特殊情况下可通过变动机床参考点的限位开关位置来变动其位置；但同时必须能准变动机床参考点的限位开关位置来变动其位置；但同时必须能准确测量出机床参考点相对机床原点的几何尺寸距离并存入数控系确测量出机床参考点相对机床原点的几何尺寸距离并存入数控系统的相应机床数据中，才能保证原设计的机床坐标系不被破坏。统的相应机床数据中，才能保证原设计的机床坐标系不被破坏。每次启动数控铣床后，机床坐标系的三个坐标轴依次移动到每次启动数控铣床后，机床坐标系的三个坐标轴依次移动到数控铣床正方向的一个极限位置，该位置就是机床参考点。数控铣床正方向的一个极限位置，该位置就是机床参考点。机床参考点的作用就是在每次数控机床启动时，通过操作机机床参考点的作用就是在每次数控机床启动时，通过操作机床，执行机床回参考点的运动，使数控系统的坐标系与机床坐标床，执行机床回参考点的运动，使数控系统的坐标系与机床坐标系相一致。系相一致。目前，数控机床在运行自动加工功能前都必须先执行返回机目前，数控机床在运行自动加工功能前都必须先执行返回机床参考点的操作。床参考点的操作。4.24.2数控铣削工艺数控铣削工艺4.2.14.2.1选择并确定数控铣削加工部位及工序内容选择并确定数控铣削加工部位及工序内容 1.1.一般下列加工内容常采用数控铣削加工：一般下列加工内容常采用数控铣削加工：(1)(1)工工件件上上的的曲曲线线轮轮廓廓内内、外外形形，特特别别是是由由数数学学表表达达式式给给出出的的非非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。(2)(2)已给出数学模型的空间曲线。已给出数学模型的空间曲线。(3)(3)形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。(4)(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。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)(5)以尺寸协调的高精度孔或面。以尺寸协调的高精度孔或面。(6)(6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。(7)(7)采采用用数数控控铣铣削削能能成成倍倍提提高高生生产产率率，大大大大减减轻轻体体力力劳劳动动的的一一般般加工内容。加工内容。2.2.下列加工内容建议不采用数控铣削加工：下列加工内容建议不采用数控铣削加工：(1)(1)需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容。需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容。(2)(2)必必须须按按专专用用工工装装协协调调的的加加工工内内容容(如如标标准准样样件件、协协调调平平板板、模胎等模胎等)。(3)(3)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。(4)(4)简单的粗加工面。简单的粗加工面。(5)(5)必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。接圆弧部位。4.2.24.2.2零件图的工艺性分析零件图的工艺性分析1.1.零件图的工艺性分析零件图的工艺性分析零件图工艺性分析应包括以下内容：零件图工艺性分析应包括以下内容：(1)(1)图纸尺寸的标注是否方便编程。图纸尺寸的标注是否方便编程。(2)(2)构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充分。构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充分。(3)(3)各几何元素的相互关系各几何元素的相互关系(如相切、相交、垂直和平行等如相切、相交、垂直和平行等)是否明确。是否明确。(4)(4)有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸。有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸。(5)(5)零件所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证。零件所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证。(6)(6)当当面面积积较较大大的的薄薄板板厚厚度度小小于于3 3时时，很很难难保保证证尺尺寸寸精精度度。内内槽槽及及缘缘板板之之间间的的内内转接圆弧是否过小。转接圆弧是否过小。如图如图4-74-7所示，如工件的被加工轮廓高所示，如工件的被加工轮廓高度低，转接圆弧半径大，可以采用较大直度低，转接圆弧半径大，可以采用较大直径的铣刀来加工，加工其腹板面时，走刀径的铣刀来加工，加工其腹板面时，走刀次数也相应减少，表面加工质量也会好一次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因此工艺性较好，反之亦然。一般而些，因此工艺性较好，反之亦然。一般而言，言，R0.2HR0.2H（H H为被加工轮廓的最大高度）为被加工轮廓的最大高度）时，可以判定为零件该部位工艺性不好。时，可以判定为零件该部位工艺性不好。图图4-7 4-7 缘板高度及内孔转接圆弧对零件铣削工艺性的影响缘板高度及内孔转接圆弧对零件铣削工艺性的影响(8)(8)零零件件上上有有无无统统一一基基准准以以保保证证两两次次装装夹夹加加工工后后其其相相对对位位置置的的正正确性确性?（9 9）零零件件铣铣削削面面的的槽槽底底圆圆角角或或腹腹板板与与缘缘板板相相交交处处的的圆圆角角半半径径r r是是否太大否太大?如如图图4-84-8所所示示，当当r r越越大大，铣铣刀刀端端刃刃铣铣削削平平面面的的能能力力越越差差，效效率率也也越越低低，当当r r大大到到一一定定程程度度时时甚甚至至必必须须用用球球头头刀刀加加工工，这这是是应应当当尽尽量避免的。量避免的。图图4-8 4-8 零件底面圆弧对铣削工艺性的影响零件底面圆弧对铣削工艺性的影响 (7)(7)零件图中各加工面的凹圆弧零件图中各加工面的凹圆弧(R(R或或r)r)是否过于零乱，是否可以是否过于零乱，是否可以统一？即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分统一？即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，尽量减少铣刀规格和换刀次数。组靠拢，达到局部统一，尽量减少铣刀规格和换刀次数。(10)(10)分析零件的形状及原材料的热处理状态，哪些部位最易变形。分析零件的形状及原材料的热处理状态，哪些部位最易变形。可以采用哪些工艺措施进行预防。加工后的变形问题采用什么工可以采用哪些工艺措施进行预防。加工后的变形问题采用什么工艺措施来解决。艺措施来解决。2 2零件毛坯的工艺性分析零件毛坯的工艺性分析 (1)(1)毛坯的加工余量是否充分，批量生毛坯的加工余量是否充分，批量生产时产时的毛坯余量是否的毛坯余量是否稳稳定定 毛毛坯坯主主要要指指锻锻、铸铸件件，因因模模锻锻时时的的久久压压量量与与允允许许的的错错模模量量会会造造成成余余量量多多少少不不等等，铸铸造造时时也也会会因因沙沙型型误误差差、收收缩缩量量及及金金属属液液体体的的流流动动性性差差不不能能充充满满型型腔腔等等造造成成余余量量不不等等。另另外外，锻锻、铸铸后后毛毛坯坯的的翘翘曲曲与与扭扭曲曲变变形形量量的的不不同同也也会会造造成成加加工工余余量量不不充充分分、不不稳稳定定。在在数数控控铣铣削削中中，除除板板料料外外，不不管管是是锻锻件件、铸铸件件还还是是型型材材，只只要要准准备备采采用用数数控控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。(2)(2)分析毛坯在安装定位方面的适分析毛坯在安装定位方面的适应应性性 主主要要考考虑虑毛毛坯坯在在加加工工时时的的安安装装定定位位方方面面的的可可靠靠性性与与方方便便性性，以以便便充充分分发发挥挥数数控控铣铣削削在在一一次次安安装装中中加加工工出出许许多多待待加加工工面面。考考虑虑要要不不要要另另外外增增加加装装夹夹余余量量或或工工艺艺凸凸台台来来定定位位与与夹夹紧紧。什什么么地地方方可可以以制制出出工艺孔或要不要另外准备工艺凸耳来特制工艺孔。工艺孔或要不要另外准备工艺凸耳来特制工艺孔。(3)(3)分析毛坯的余量大小及均匀性分析毛坯的余量大小及均匀性 主主要要是是考考虑虑在在加加工工时时要要不不要要分分层层切切削削，分分几几层层切切削削，分分析析加加工工中中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如图所示，铣刀由如图所示，铣刀由A A向向B B运动，运动，当进给速度较高时，由于惯性作当进给速度较高时，由于惯性作用，在拐角处的金属可能出现用，在拐角处的金属可能出现“超程超程”现象，即将拐角处的金属现象，即将拐角处的金属多切去一些。若为向外凸起的表多切去一些。若为向外凸起的表面，面，B B处会有部分金属未被切除，处会有部分金属未被切除，使轮廓表面产生误差。解决的办使轮廓表面产生误差。解决的办法是，在编程时，在接近拐角前法是，在编程时，在接近拐角前适当地降低进给速度，过拐角后适当地降低进给速度，过拐角后再逐渐增速。即将再逐渐增速。即将ABAB分成两段在分成两段在AAAA段使用正常的进给速度，到段使用正常的进给速度，到AA处开始减速，过处开始减速，过BB后再逐步后再逐步恢复到正常进给速度，从而减少恢复到正常进给速度，从而减少超程量。超程量。图 超程误差与控制4.2.3走刀路线的确定走刀路线的确定1.1.走刀路线：是数控加工中刀具刀位点相对工件运动的轨迹及方走刀路线：是数控加工中刀具刀位点相对工件运动的轨迹及方向。向。走刀路线既包括了工步的内容，也反映出工步安排的顺序，走刀路线既包括了工步的内容，也反映出工步安排的顺序，是编写程序的重要依据。因此，要合理地选择走刀路线。是编写程序的重要依据。因此，要合理地选择走刀路线。在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的走在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可以给程序编制带来许多的方便。刀路线画上去，这样可以给程序编制带来许多的方便。2.2.影响走刀路线选择的主要因素有：影响走刀路线选择的主要因素有：被被加加工工工工件件的的材材料料、余余量量、刚刚度度、加加工工精精度度要要求求、表表面面粗粗糙糙度度要求；要求；机床的类型、刚度、精度；机床的类型、刚度、精度；夹具的刚度；夹具的刚度；刀具的状态、刚度、耐用度等。刀具的状态、刚度、耐用度等。选选择择走走刀刀路路线线时时要要充充分分考考虑虑这这些些因因素素，以以便便选选择择最最合合理理的的走走刀刀路线。路线。合合理理的的走走刀刀路路线线:是是指指能能保保证证零零件件加加工工精精度度、表表面面粗粗糙糙度度要要求求，数数值值计计算算简简单单，程程序序段段少少，编编程程量量小小，走走刀刀路路线线最最短短，空空程程最最少少的的高效率路线。高效率路线。3.3.各种控制方式的走刀路线各种控制方式的走刀路线:(1)(1)点位控制数控机床的走刀路线点位控制数控机床的走刀路线:包括在包括在XYXY平面上的走刀路线和平面上的走刀路线和Z Z向的走刀路线。向的走刀路线。欲欲使使刀刀具具在在XYXY平平面面上上的的走走刀刀路路线线最最短短，必必须须保保证证各各定定位位点点间间的路线的总长最短。的路线的总长最短。如如图图4-94-9所所示示点点群群零零件件图图4-9(a)4-9(a)的的加加工工，经经计计算算发发现现图图4-9(c)4-9(c)所所示走刀路线总长较图示走刀路线总长较图4-9(b)4-9(b)为短。为短。a)b)c)a)b)c)图图4-9 4-9 最短走刀路线设计最短走刀路线设计a)a)点群零件点群零件 b)b)较短走刀路线较短走刀路线 c)c)最短走刀路线最短走刀路线 a)b)a)b)图图4-10 4-10 引入量引入量Z Z和超越量和超越量ZZ 欲使刀具在欲使刀具在Z Z向向(即刀具即刀具轴向轴向)的走刀路线最短，需要严的走刀路线最短，需要严格控制刀具相对于工件在格控制刀具相对于工件在Z Z向的向的引入量引入量Z Z和超越量和超越量Z(Z(见图见图4-10)4-10)。引入量引入量Z Z的经验数据为：的经验数据为：在已加工面上钻、镗、铰在已加工面上钻、镗、铰孔：孔：Z=1mm-3mmZ=1mm-3mm 在毛面上钻、镗、铰孔：在毛面上钻、镗、铰孔：Z=4mm-6mmZ=4mm-6mm 攻丝：攻丝：Z=5mm-10mmZ=5mm-10mm 铣削：铣削：Z=5mm-10mmZ=5mm-10mm 超越量超越量ZZ仅在加工通孔仅在加工通孔时才存在，其大小可通过简单时才存在，其大小可通过简单计算确定。计算确定。对对于于点点位位控控制制机机床床，一一般般要要求求定定位位精精度度高高，定定位位过过程程尽尽可可能能地快。为此，人们常常同时采用两种方法予以满足。地快。为此，人们常常同时采用两种方法予以满足。一一种种是是单单向向趋趋向向定定位位点点的的方方法法(见见图图4-11)4-11)，这这种种方方法法可可以以避避免免传传动系统误差和测量系统某些误差动系统误差和测量系统某些误差(如间隙如间隙)对定位精度的影响。对定位精度的影响。在在孔孔加加工工中中，除除了了空空行行程程尽尽量量最最短短之之外外，在在镗镗孔孔中中，孔孔系系之之间间往往往往还还要要有有较较高高的的位位置置精精度度。因因此此安安排排镗镗孔孔路路线线，要要安安排排各各孔孔的的定定位位方方向向一一致致，即即单单向向趋趋向向定定位位点点，以以免免传传动动系系统统的的误误差差或或测测量量系系统统误差对定位精度产生影响。误差对定位精度产生影响。a)b)a)b)图图4-11 4-11 单向趋向定位点单向趋向定位点 a)a)正向移动正向移动 b)b)反向移动反向移动 c)d)c)d)图图4-11 4-11 单向趋向定位点的方式单向趋向定位点的方式c)c)正向移动加工正向移动加工 d)d)反向移动加工反向移动加工 图图4-11c)4-11c)所示的加工路线中，在加工孔所示的加工路线中，在加工孔IVIV时，时，X X方向的反向方向的反向间隙将影响与孔间隙将影响与孔IIIIII之间的孔距精度，而图之间的孔距精度，而图4-11d)4-11d)所示的加工路所示的加工路线中，可使各孔的定位方向一致，从而提高孔距精度。线中，可使各孔的定位方向一致，从而提高孔距精度。另另一一种种是是分分级级降降速速趋趋近近定定位位点点的的方方法法，这这种种方方法法的的特特点点是是刀刀具具移移动动的的大大部部分分行行程程用用快快速速移移动动，接接近近定定位位点点的的小小部部分分行行程程用用低低速速度度移移动动。这这种种方方法法既既可可加加速速定定位位过过程程，又又可可以以减减小小惯惯性性作作用用，保保证证定定位精度。图位精度。图4-12(a)4-12(a)和和(b)(b)表示出了分级降速趋向定位点的两种方式。表示出了分级降速趋向定位点的两种方式。a)b)a)b)图图4-12 4-12 分级降速趋向定位点分级降速趋向定位点 (2)(2)轮廓控制数控机床走刀路线轮廓控制数控机床走刀路线 对对于于轮轮廓廓控控制制数数控控机机床床，最最短短走走刀刀路路线线是是以以保保证证零零件件加加工工精精度度和和表表面面粗粗糙糙度度要要求求为为前前提提的的。因因此此，在在选选择择走走刀刀路路线线时时，一一般般应应保保证零件的最终轮廓是连续加工获得的。证零件的最终轮廓是连续加工获得的。图图4-134-13是是一一个个铣铣凹凹槽槽的的例例子子，图图4-13(a)4-13(a)所所示示走走刀刀路路线线最最短短，加加工工表表面面粗粗糙糙度度最最差差：图图4-13(b)4-13(b)所所示示走走刀刀路路线线最最长长；图图4-13(c)4-13(c)所所示走刀路线方案最佳。示走刀路线方案最佳。a)b)c)a)b)c)图图4-13 4-13 铣凹槽的三种走刀路线铣凹槽的三种走刀路线 （3 3）在在数数控控铣铣床床上上加加工工零零件件，为为获获得得较较低低的的表表面面粗粗糙糙度度和和较较高高的的加工精度，还应注意以下几点：加工精度，还应注意以下几点：合理设计切入、切出程序段合理设计切入、切出程序段 对对于于平平面面轮轮廓廓，一一般般是是利利用用立立铣铣刀刀周周刃刃进进行行切切削削的的，为为了了避避免免在在轮轮廓廓的的切切入入和和切切出出处处留留下下刃刃痕痕，刀刀具具应应沿沿零零件件轮轮廓廓的的延延长长线线切切向向切入和切出切入和切出(见图见图4-14)4-14)。若若受受结结构构、尺尺寸寸等等限限制制，平平面面轮轮廓廓内内形形不不允允许许沿沿其其切切向向切切入入切切出出时时，则则应应沿沿零零件件轮轮廓廓的的法法向向切切入入和和切切出出，而而切切入入、切切出出点点要要尽尽可可能选用零件轮廓相邻两几何元素的交点。能选用零件轮廓相邻两几何元素的交点。避免在切削过程中进给停顿避免在切削过程中进给停顿 否否则则会会在在轮轮廓廓表表面面留留下下刀刀痕痕；若若在在被被加加工工表表面面范范围围内内垂垂直直下下刀刀和和抬抬刀刀，也也会会划划伤伤表表面面。如如用用立立铣铣刀刀周周齿齿铣铣削削平平面面轮轮廓廓，就就应应避避免免在铣削表面范围内沿刀具轴线下刀和抬刀。在铣削表面范围内沿刀具轴线下刀和抬刀。采用多次走刀和顺铣加工采用多次走刀和顺铣加工 因为在相同的切削条件下，顺铣能获得较低的表面粗糙度。因为在相同的切削条件下，顺铣能获得较低的表面粗糙度。图图4-14 4-14 切入切出方式切入切出方式 选择工件在加工后变形小的走刀路线。选择工件在加工后变形小的走刀路线。对对横横截截面面积积小小的的细细长长零零件件或或薄薄板板零零件件，应应采采用用多多次次走走刀刀加加工工达达到最后尺寸；或采用对称去余量法安排走刀路线。到最后尺寸；或采用对称去余量法安排走刀路线。铣削曲面时，常用球头刀采用铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法行切法”进行加工。进行加工。所所谓谓行行切切法法：是是指指刀刀具具与与零零件件轮轮廓廓的的切切点点轨轨迹迹是是一一行行一一行行的的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定的。而行间的距离是按零件加工精度的要求确定的。a)b)a)b)图图4-15 4-15 曲面加工的加工路线曲面加工的加工路线 对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线，如图对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线，如图4-154-15所所示。对发动机大叶片，当采用图示。对发动机大叶片，当采用图4-15(a)4-15(a)的加工方案时，每次沿直的加工方案时，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。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。当采用图可以准确保证母线的直线度。当采用图4-15(b)4-15(b)所示的加工方案时，所示的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，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，没有其他表面限制，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。总之，确定走刀路线的原则是，在保证零件加工精度和表面粗总之，确定走刀路线的原则是，在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。糙度的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。（4 4）编编制制数数控控铣铣削削程程序时应注意的问题序时应注意的问题在在编编制制数数控控铣铣削削程程序序时时，除除了了要要求求计计算算准准确确，程程序序代代码码及及编编制制格格式式无无误误外外，还还有有一一些些问问题题需需要要特特别别注注意意，这这里里列列举举几几个个常常被被忽忽略的问题供参考。略的问题供参考。零零件件尺尺寸寸公公差差对对编编程的影响程的影响 如如图图所所示示，由由于于零零件件轮轮廓廓各各处处尺尺寸寸公公差差带带不不同同，如如用用同同一一把把铣铣刀刀、同同一一个个刀刀具具半半径径补补偿偿值值编编程程加加工工，就就很很难难保保证证各各处处尺尺寸寸在在公公差范围之内。差范围之内。图图 零件尺寸公差对编程的影响零件尺寸公差对编程的影响解决这一问题的有效方法有两种：解决这一问题的有效方法有两种：一种是兼顾各处尺寸公差，在编程计算时，改变轮廓尺寸并移一种是兼顾各处尺寸公差，在编程计算时，改变轮廓尺寸并移动公差带，采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工，动公差带，采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工，如图中如图中的括号内尺寸，其公差带均作了相应改变，计算与编程时用括号内的括号内尺寸，其公差带均作了相应改变，计算与编程时用括号内尺寸来进行；尺寸来进行；另一种方法是仍以图纸中的名义尺寸计算和编程，用同一把刀另一种方法是仍以图纸中的名义尺寸计算和编程，用同一把刀加工，在不同加工部位编入不同的刀具号，加工时赋予不同的刀具加工，在不同加工部位编入不同的刀具号，加工时赋予不同的刀具补偿值，但这样做，操作者会感到很麻烦，而且在圆弧与直线、圆补偿值，但这样做，操作者会感到很麻烦，而且在圆弧与直线、圆弧与圆弧相切处也不容易办到。弧与圆弧相切处也不容易办到。此此外外，还还有有一一些些封封闭闭尺尺寸寸(见见图图)，为为了了同同时时保保证证这这三三个个孔孔的的孔孔间间距距公公差差，直直接接按按名名义义尺尺寸寸编编程程是是不不行行的的，在在编编程程时时必必须须通通过过尺尺寸寸链链的的计计算算，对对原原孔孔位位尺尺寸寸进进行行适适当当调调整整，保保证证加加工工后后的的孔孔距距尺尺寸寸符符合合公公差差要要求求。实实际际生生产产中中有有许许多多与与此此相相类类似似情情况况，编编程