【正文】 第4章 數(shù)控銑床程序編制 數(shù)控銑床是機(jī)床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機(jī)床，它可以進(jìn)行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復(fù)雜型面銑削，還可進(jìn)行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的?！　? 數(shù)控銑床具有豐富的加工功能和較寬的加工工藝范圍，面對的工藝性問題也較多。在開始編制銑削加工程序前，一定要仔細(xì)分析數(shù)控銑削加工工藝性，掌握銑削加工工藝裝備的特點(diǎn)，以保證充分發(fā)揮數(shù)控銑床的加工功能。 　　各種類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數(shù)控系統(tǒng)的功能，除一些特殊功能不盡相同外，其主要功能基本相同。 點(diǎn)位控制功能　　此功能可以實(shí)現(xiàn)對相互位置精度要求很高的孔系加工。 連續(xù)輪廓控制功能　　此功能可以實(shí)現(xiàn)直線、圓弧的插補(bǔ)功能及非圓曲線的加工。 刀具半徑補(bǔ)償功能　　此功能可以根據(jù)零件圖樣的標(biāo)注尺寸來編程，而不必考慮所用刀具的實(shí)際半徑尺寸，從而減少編程時(shí)的復(fù)雜數(shù)值計(jì)算。 刀具長度補(bǔ)償功能　　此功能可以自動補(bǔ)償?shù)毒叩拈L短，以適應(yīng)加工中對刀具長度尺寸調(diào)整的要求。 比例及鏡像加工功能　　比例功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標(biāo)值來執(zhí)行。鏡像加工又稱軸對稱加工，如果一個零件的形狀關(guān)于坐標(biāo)軸對稱，那么只要編出一個或兩個象限的程序，而其余象限的輪廓就可以通過鏡像加工來實(shí)現(xiàn)。 旋轉(zhuǎn)功能　　該功能可將編好的加工程序在加工平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度來執(zhí)行。 子程序調(diào)用功能　　有些零件需要在不同的位置上重復(fù)加工同樣的輪廓形狀，將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序，在需要的位置上重復(fù)調(diào)用，就可以完成對該零件的加工。 宏程序功能　　該功能可用一個總指令代表實(shí)現(xiàn)某一功能的一系列指令，并能對變量進(jìn)行運(yùn)算，使程序更具靈活性和方便性?！　°娤骷庸な菣C(jī)械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、锪加工及螺紋加工等。數(shù)控銑削主要適合于下列幾類零件的加工。平面類零件 　　平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面?！　?。其中，曲線輪廓面a垂直于水平面，可采用圓柱立銑刀加工。凸臺側(cè)面b與水平面成一定角度，這類加工面可以采用專用的角度成型銑刀來加工。對于斜面c，當(dāng)工件尺寸不大時(shí)，可用斜板墊平后加工；當(dāng)工件尺寸很大，斜面坡度又較小時(shí)，也常用行切加工法加工，這時(shí)會在加工面上留下進(jìn)刀時(shí)的刀鋒殘留痕跡，要用鉗修方法加以清除。a)輪廓面A b)輪廓面B c)輪廓面C　平面類零件 直紋曲面類零件 　　直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。，當(dāng)直紋曲面從截面(1)至截面(2)變化時(shí)，其與水平面間的夾角從3176。1039。均勻變化為2176。3239。，從截面(2)到截面(3)時(shí)，又均勻變化為1176。2039。，最后到截面(4)，斜角均勻變化為0176。直紋曲面類零件的加工面不能展開為平面?！　‘?dāng)采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工直紋曲面類零件時(shí)，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。這類零件也可在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上采用行切加工法實(shí)現(xiàn)近似加工?！≈奔y曲面 立體曲面類零件 加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。這類零件的加工面不能展成平面，一般使用球頭銑刀切削，加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸，若采用其它刀具加工，易于產(chǎn)生干涉而銑傷鄰近表面。加工立體曲面類零件一般使用三坐標(biāo)數(shù)控銑床，采用以下兩種加工方法。(1) 行切加工法采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行二軸半坐標(biāo)控制加工，即行切加工法。，球頭銑刀沿XY平面的曲線進(jìn)行直線插補(bǔ)加工，當(dāng)一段曲線加工完后，沿X方向進(jìn)給ΔX再加工相鄰的另一曲線，如此依次用平面曲線來逼近整個曲面。相鄰兩曲線間的距離ΔX應(yīng)根據(jù)表面粗糙度的要求及球頭銑刀的半徑選取。球頭銑刀的球半徑應(yīng)盡可能選得大一些，以增加刀具剛度，提高散熱性，降低表面粗糙度值。加工凹圓弧時(shí)的銑刀球頭半徑必須小于被加工曲面的最小曲率半徑。 　行切加工法(2) 三坐標(biāo)聯(lián)動加工采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床三軸聯(lián)動加工，即進(jìn)行空間直線插補(bǔ)。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐標(biāo)聯(lián)動的方法加工。這時(shí)，數(shù)控銑床用X、Y、Z三坐標(biāo)聯(lián)動的空間直線插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)球面加工?！∪鴺?biāo)聯(lián)動加工　　　數(shù)控銑床的工藝裝備較多，這里主要分析夾具和刀具。 夾具　　數(shù)控機(jī)床主要用于加工形狀復(fù)雜的零件，但所使用夾具的結(jié)構(gòu)往往并不復(fù)雜，數(shù)控銑床夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。對單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機(jī)床工作臺面上通過調(diào)整實(shí)現(xiàn)定位與夾緊，然后通過加工坐標(biāo)系的設(shè)定來確定零件的位置?！　τ幸欢ㄅ康牧慵碚f，可選用結(jié)構(gòu)較簡單的夾具。例如。其中，兩個定位銷5與定位塊4組成一面兩銷的六點(diǎn)定位，壓板6與夾緊螺母7實(shí)現(xiàn)夾緊。圖中：1凸輪零件，2夾具體，3圓柱定位銷，4定位塊，5菱形定位銷，6壓板，7夾緊螺母。 凸輪零件圖 凸輪夾具 刀具　　數(shù)控銑床上所采用的刀具要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具?！? 常見刀具（1）銑刀類型選擇　　被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù).1） 加工曲面類零件時(shí)，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀,。 加工曲面類銑刀2） 銑較大平面時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀。 加工大平面銑刀3） 銑小平面或臺階面時(shí)一般采用通用銑刀。 加工臺階面銑刀4） 銑鍵槽時(shí)，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀。 加工槽類銑刀5）孔加工時(shí)，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀具。鉆頭鏜刀 孔加工刀具（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇　　銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。由于刀片在刀體上有多種定位與夾緊方式，刀片定位元件的結(jié)構(gòu)又有不同類型，因此銑刀的結(jié)構(gòu)形式有多種，分類方法也較多。選用時(shí)，主要可根據(jù)刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)和立裝結(jié)構(gòu)兩大類。1)平裝結(jié)構(gòu)(刀片徑向排列) 平裝結(jié)構(gòu)銑刀平裝結(jié)構(gòu)銑刀（）的刀體結(jié)構(gòu)工藝性好，容易加工，并可采用無孔刀片(刀片價(jià)格較低，可重磨)。由于需要夾緊元件，刀片的一部分被覆蓋，容屑空間較小，且在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工。 2)立裝結(jié)構(gòu)(刀片切向排列) 立裝結(jié)構(gòu)銑刀　　立裝結(jié)構(gòu)銑刀（）的刀片只用一個螺釘固定在刀槽上，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)位方便。雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需用五坐標(biāo)加工中心進(jìn)行加工。由于刀片采用切削力夾緊，夾緊力隨切削力的增大而增大，因此可省去夾緊元件，增大了容屑空間。由于刀片切向安裝，在切削力方向的硬質(zhì)合金截面較大，因而可進(jìn)行大切深、大走刀量切削，這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。(3)銑刀角度的選擇　　銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。各種角度中最主要的是主偏角和 主偏角a)徑向前角 b)軸向前角 前角前角(制造廠的產(chǎn)品樣本中對刀具的主偏角和前角一般都有明確說明)。1)主偏角Kr　　主偏角為切削刃與切削平面的夾角。銑刀的主偏角有90176。、88176。、75176。、70176。、60176。、45176。等幾種。　　主偏角對徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能。銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也隨之減小。 　　90176。主偏角，在銑削帶凸肩的平面時(shí)選用，一般不用于單純的平面加工。該類刀具通用性好(即可加工臺階面，又可加工平面)，在單件、小批量加工中選用。由于該類刀具的徑向切削力等于切削力，進(jìn)給抗力大，易振動，因而要求機(jī)床具有較大功率和足夠的剛性。在加工帶凸肩的平面時(shí)，也可選用88176。主偏角的銑刀，較之90176。主偏角銑刀，其切削性能有一定改善?！　?0176。～75176。主偏角，適用于平面銑削的粗加工。由于徑向切削力明顯減小(特別是60176。時(shí))，其抗振性有較大改善，切削平穩(wěn)、輕快，在平面加工中應(yīng)優(yōu)先選用。75176。主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣；60176。主偏角銑刀主要用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工?！　?5176。主偏角，此類銑刀的徑向切削力大幅度減小，約等于軸向切削力，切削載荷分布在較長的切削刃上，具有很好的抗振性，適用于鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合。用該類刀具加工平面時(shí)，刀片破損率低，耐用度高；在加工鑄鐵件時(shí)，工件邊緣不易產(chǎn)生崩刃。 2)前角γ　　銑刀的前角可分解為徑向前角γf ( a)和軸向前角γp( b)，徑向前角γf主要影響切削功率；軸向前角γp則影響切屑的形成和軸向力的方向，當(dāng)γp為正值時(shí)切屑即飛離加工面。 常用的前角組合形式如下：　　雙負(fù)前角　雙負(fù)前角的銑刀通常均采用方形(或長方形)無后角的刀片，刀具切削刃多(一般為8個)，且強(qiáng)度高、抗沖擊性好，適用于鑄鋼、鑄鐵的粗加工。由于切屑收縮比大，需要較大的切削力，因此要求機(jī)床具有較大功率和較高剛性。由于軸向前角為負(fù)值，切屑不能自動流出，當(dāng)切削韌性材料時(shí)易出現(xiàn)積屑瘤和刀具振動。　　凡能采用雙負(fù)前角刀具加工時(shí)建議優(yōu)先選用雙負(fù)前角銑刀，以便充分利用和節(jié)省刀片。當(dāng)采用雙正前角銑刀產(chǎn)生崩刃(即沖擊載荷大)時(shí)，在機(jī)床允許的條件下亦應(yīng)優(yōu)先選用雙負(fù)前角銑刀。　　雙正前角　雙正前角銑刀采用帶有后角的刀片，這種銑刀楔角小，具有鋒利的切削刃。由于切屑收縮比小，所耗切削功率較小，切屑成螺旋狀排出，不易形成積屑瘤。這種銑刀最宜用于軟材料和不銹鋼、耐熱鋼等材料的切削加工。對于剛性差(如主軸懸伸較長的鏜銑床)、功率小的機(jī)床和加工焊接結(jié)構(gòu)件時(shí)，也應(yīng)優(yōu)先選用雙正前角銑刀。　　正負(fù)前角(軸向正前角、徑向負(fù)前角)　這種銑刀綜合了雙正前角和雙負(fù)前角銑刀的優(yōu)點(diǎn)，軸向正前角有利于切屑的形成和排出；徑向負(fù)前角可提高刀刃強(qiáng)度，改善抗沖擊性能。此種銑刀切削平穩(wěn)，排屑順利，金屬切除率高，適用于大余量銑削加工。WALTER公司的切向布齒重切削銑刀F2265就是采用軸向正前角、徑向負(fù)前角結(jié)構(gòu)的銑刀。(4)銑刀的齒數(shù)(齒距) 選擇　　銑刀齒數(shù)多，可提高生產(chǎn)效率，但受容屑空間、刀齒強(qiáng)度、機(jī)床功率及剛性等的限制，不同直徑的銑刀的齒數(shù)均有相應(yīng)規(guī)定。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。　　粗齒銑刀　適用于普通機(jī)床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當(dāng)機(jī)床功率較小時(shí)，為使切削穩(wěn)定，也常選用粗齒銑刀。　　中齒銑刀　系通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性?！　∶荦X銑刀　主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進(jìn)給速度切削加工。在專業(yè)化生產(chǎn)(如流水線加工)中，為充分利用設(shè)備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求，也常選用密齒銑刀(此時(shí)多為專用非標(biāo)銑刀)?！　榉乐构に囅到y(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn)，還有一種不等分齒距銑刀。如WALTER公司的NOVEX系列銑刀均采用了不等分齒距技術(shù)。在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。(5)銑刀直徑的選擇　　銑刀直徑的選用視產(chǎn)品及生產(chǎn)批量的不同差異較大，刀具直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸。1)平面銑刀　　選擇平面銑刀直徑時(shí)主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機(jī)床功率范圍之內(nèi)，也可將機(jī)床主軸直徑作為選取的依據(jù)。平面銑刀直徑可按D＝（d為主軸直徑）選取。在批量生產(chǎn)時(shí)。2）立銑刀　　立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機(jī)床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應(yīng)主要考慮機(jī)床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達(dá)到刀具的最低切削速度(60m/min)。3）槽銑刀　　槽銑刀的直徑和寬度應(yīng)根據(jù)加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機(jī)床允許的功率范圍之內(nèi)。（6）銑刀的最大切削深度　　不同系列的可轉(zhuǎn)位面銑刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，價(jià)格也越高，因此從節(jié)約費(fèi)用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時(shí)一般應(yīng)按加工的最大余量和刀具的最大切削深度選擇合適的規(guī)格。當(dāng)然，還需要考慮機(jī)床的額定功率和剛性應(yīng)能滿足刀具使用最大切削深度時(shí)的需要。（7）刀片牌號的選擇 合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號的主要依據(jù)是被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。一般選用銑刀時(shí)，可按刀具制造廠提供加工的材料及加工條件，來配備相應(yīng)牌號的硬質(zhì)合金刀片。　　由于各廠生產(chǎn)的同類用途硬質(zhì)合金的成份及性能各不相同，硬質(zhì)合金牌號的表示方法也不同，為方便用戶，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定，切削加工用硬質(zhì)合金按其排屑類型和被加工材料分為三大類：P類、M類和K類。根據(jù)被加工材料及適用的加工條件，每大類中又分為若干組，用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，每類中數(shù)字越大，其耐磨性越低、韌性越高?！　類合金(包括金屬陶瓷)用于加工產(chǎn)生長切屑的金屬材料，如鋼、鑄鋼、可鍛鑄鐵、不銹鋼、耐熱鋼等。其中，組號越大，則可選用越大的進(jìn)給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小。　　M類合金用于加工產(chǎn)生長切屑和短切屑的黑色金屬或有色金屬，如鋼、鑄鋼、奧氏體不銹鋼、耐熱鋼、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。其中，組號越大，則可選用越大的進(jìn)給量和切削深度，而切削速度則應(yīng)越小?！　類合金用于加工產(chǎn)生短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，如鑄鐵、鋁合金、銅合金、塑料、硬膠木等。其中，組號越大