数控铣床编程入门知识
模块二数控铳床编程入门知识
本课题可以引领你进入数控铣床编程的大门，本课题学习数控铣床编程基础，其目的是在学习数控编程前对数控编程有一个总体的了解和把握，对数控程序的结构建立起基本的印象。通过本课题的学习，你可以轻松的掌握数控铣床加工工艺的分析方法，数控铣削加工工艺的实质，就是在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，对数控铣削的加工方法、装夹方式、切削加工进给路线、刀具选择以及切削用量等工艺容进行正确而合理的选择。
学习目标 ..... ........................................................ ?
j 知识目标：?了解数控编程的内容、结构和基础知识。
I ?掌握数控铣床坐标系与运动方向的规定与建立。
T能力目标：?数控铣床加工工艺知识的综合应用。
一、数控铣床加工工艺入门知识
数控铣削加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据加工实践，数控铣削加工工艺分析所要解决的主要问题大致可归纳为以下几个方面。
（一）选择并确定数控铣削加工部位及工序容
在选择数控铣削加工容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。主要选择的加工容有：
1.工件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓，2-50所示的正弦曲线。
2.已给出数学模型的空间曲面,如图2-51所示的球面
°---------- \ ---------- %
3.形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位;
3.用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的外凹槽；如图
Y
Y=SIN(X)
图2-50 Y=SIN(X)曲线图2-51 球面
4.以尺寸协调的高精度孔和面；
5.能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；
6.用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工容。
（二）零件图样的工艺性分析
根据数控铣削加工的特点，对零件图样进行工艺性分析时，应主要分析与考虑以下一些问题。
1.零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，各图形几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）应明确，各种几何元素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或者影响工序安排的封闭尺寸等。例如，零件在用同一把铣刀、同一个刀具半径补偿值编程加工时，由于零件轮廓各处尺寸公差带不同，如在图2-52中，就很难同时保证各处尺寸
在尺寸公差围。这时一般采取的方法是：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，改为对称公差，采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工，对图2-52
中括号的尺寸，其公差带均作了相应改变，计算与编程时用括号尺寸来进行。
图2-52零件尺寸公差带的调整
2.统一壁圆弧的尺寸
加工轮廓上壁圆弧的尺寸往往限制刀具的尺寸
(1 )壁转接圆弧半径R
如图2-53所示，当工件的被加工轮廓高度H较小，壁转接圆弧半径R较大时，则可采用刀具切削刃长度L较小，直径D较大的铣刀加工。这样，底面A的走刀次数较少，表面质量较好，因此，工艺
性较好。反之如图2-54，铣削工艺性则较差。
通常，当RV0.2H时，则属工艺性较差。
图2-53 R较大时2-54 R较小时
(2 )壁与底面转接圆弧半径r
如图2-55，铣刀直径D 一定时，工件的壁与底面转接圆弧半径r越小，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r也越大，铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力越强, 因而，铣削工艺性越好。反之，工艺性越差，如图2-56所示。
当底面铣削面积大，转接圆弧半径r也较大时，只能先用一把r较小的铣刀加工，再用符合要求r 的刀具加工，分两次完成切削。
总之，一个零件上壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性，影响着加工能力、加工质量和
换刀次数等。因此，转接圆弧半径尺寸大小要力求合理，半径尺寸尽可能一致，至少要力求半径尺寸分组靠拢，以改善铣削工艺性。
（三）保证基准统一的原则
有些工件需要在铣削完一面后，再重新安装铣削另一面，由于数控铣削时，不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀，因此，最好采用统一基准定位，即力求设计基准、工艺基准和编程基准统
一。
这样做可以减少基准不重合产生的
误差和数控编程中的计算量，并且能
有效的减少装夹次数。
（四）分析零件的变形情况
铣削工件在加工时的变形，将影响加工质量。这时，可采用常规方法如粗、精加工分开及对称去余量法等，也可采用热处理的方法，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理等。加工薄板时，切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度难以保证，这时，应考虑合适的工件装夹方式。
动脑筋：能否提出合适的工件装夹方式呢？
总之，加工工艺取决于产品零件的结构形状，尺寸和技术要求等。在表2-1中给出了改进零件结构提高工艺性的一些实例
表2-1改进零件结构提高工艺性
（五）零件的加工路线
在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀 具从对刀点开始运动起，直至结束加工所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返 回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次 考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。
下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线。 1. 铣削轮廓表面
在图2-57铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮 廓加工通常采用的加工路线为：
（1） 从起刀点下刀到下刀点；
（2） 沿切向切入工件； （3） 轮廓切削；
（4） 刀具向上抬刀，退离工件; （5） 返回起刀点。
图2-57轮廓铳削
表2-1改进零件结构提高工艺性（续表）
在加工和 不加工表 面间加入 过渡
减少加工劳
动量
改进零件
几何形状
斜面筋代替
阶梯筋，节约
材料
轮廓切削
切入点
2.寻求最短走刀路线
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的容，也反映出工步顺序，走刀路线是编写程序的依据之一0
如加工图2-58 (a)所示的孔系。图2-58 (b)的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工圈孔，若改用图2-58 (c)图的走刀路线，可减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。
(a)钻削示例件(b)常规进给路线(c)最短进给路线
图2-58最短走刀路线的设计
3.顺铣和逆铣对加工影响
在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力F X的方向与进给运动V f方向相反，顺铣时切削力F的水平分力F X的方向与进给运动V f的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。
如图2-59 (a)所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓，图2-59 (b)所示为采用逆铣切
削方式精铣型腔轮廓,图2-59 (c)所示为顺、逆铣时的切削区域
（a）顺铳（b）逆铳（c）切入和退刀区
图2-59顺铳和逆铳切削方式