【正文】 子。按照一般習(xí)慣，總是先加工均布于同一圓周上的8個(gè)孔，再加工另一圓周上的孔，如圖136左圖所示。但是對(duì)點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床而言，要求定位精度高，定位過(guò)程盡可能快，因此這類機(jī)應(yīng)按空程最短來(lái)安排走刀路線，如圖136右圖所示，以節(jié)省時(shí)間。 圖 136 切削用量的確定合理選擇切削用量對(duì)于發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的最佳效益有著至關(guān)重要的關(guān)系。選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書、刀具說(shuō)明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。1．切削深度t其也稱背吃刀量，在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。2．切削寬度L在編程中切削寬度稱為步距，一般切削寬度L與刀具直徑D成正比，與切削深度成反比。在粗加工中，步距取得大有利于提高加工效率。在使用平底刀進(jìn)行切削時(shí)，一般L的取值范圍為：L=（～）D。而使用圓鼻刀進(jìn)行加工，刀具直徑應(yīng)扣除刀尖的圓角部分，即d=D2r，（D為刀具直徑，r為刀尖圓角半徑），而L可以取得（～）d。而在使用球頭刀進(jìn)行精加工時(shí)，步距的確定應(yīng)首先考慮所能達(dá)到的精度和表面粗糙度。3．切削線速度Vc也稱單齒切削量，單位為m/min。提高Vc值也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施，但Vc與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故Vc的選擇主要取決于刀具耐用度。一般好的刀具供應(yīng)商都會(huì)在其手冊(cè)或者刀具說(shuō)明書中提供刀具的切削速度推薦參數(shù)Vc。另外，切削速度Vc值還要根據(jù)工件的材料硬度來(lái)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，Vc可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，Vc可選200m/min以上。4．主軸轉(zhuǎn)速n主軸轉(zhuǎn)速的單位是r/min，一般根據(jù)切削速度Vc來(lái)選定。計(jì)算公式為：其中，Dc為刀具直徑（mm）。在使用球頭刀時(shí)要作一些調(diào)整，球頭銑刀的計(jì)算直徑Deff要小于銑刀直徑Dc，故其實(shí)際轉(zhuǎn)速不應(yīng)按銑刀直徑Dc計(jì)算，而應(yīng)按計(jì)算直徑Deff計(jì)算。 數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)，可在加工過(guò)程中根據(jù)實(shí)際加工情況對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。5．進(jìn)給速度Vf 進(jìn)給速度是指機(jī)床工作臺(tái)在作插位時(shí)的進(jìn)給速度，Vf的單位為mm/min。Vf應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。Vf的增加也可以提高生產(chǎn)效率，但是刀具的耐用度也會(huì)降低。加工表面粗糙度要求低時(shí)，Vf可選擇得大些。進(jìn)給速度可以按下面公式進(jìn)行計(jì)算：其中：Vf表示工作臺(tái)進(jìn)給量，單位為mm/min；n表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分；z表示刀具齒數(shù)，單位為齒；fz表示進(jìn)給量，單位為mm/齒；fz值由刀具供應(yīng)商提供。在數(shù)控編程中，還應(yīng)考慮在不同情形下選擇不同的進(jìn)給速度。如在初始切削進(jìn)刀時(shí)，特別是Z軸下刀時(shí)，因?yàn)檫M(jìn)行端銑，受力較大，同時(shí)考慮程序的安全性問(wèn)題，所以應(yīng)以相對(duì)較慢的速度進(jìn)給。另外在Z軸方向的進(jìn)給由高往低走時(shí)，產(chǎn)生端切削，可以設(shè)置不同的進(jìn)給速度。在切削過(guò)程中，有的平面?zhèn)认蜻M(jìn)刀，可能產(chǎn)生全刀切削即刀具的周邊都要切削，切削條件相對(duì)較惡劣，可以設(shè)置較低的進(jìn)給速度。在加工過(guò)程中，Vf也可通過(guò)機(jī)床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。在實(shí)際的加工過(guò)程中，可能對(duì)各個(gè)切削用量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如使用較高的進(jìn)給速度進(jìn)行加工，雖然刀具的壽命有所降低，但節(jié)省了加工時(shí)間，反而能有更好的效益。對(duì)于加工中不斷產(chǎn)生的變化，數(shù)控加工中的切削用量選擇在很大程度上依賴于編程人員的經(jīng)驗(yàn)，因此，編程人員必須熟悉刀具的使用和切削用量的確定原則，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，從而保證零件的加工質(zhì)量和效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。 對(duì)刀點(diǎn)的選擇在加工時(shí)，工件可以在機(jī)床加工尺寸范圍內(nèi)任意安裝，要正確執(zhí)行加工程序，必須確定工件在機(jī)床坐標(biāo)系的確切位置。對(duì)刀點(diǎn)是工件在機(jī)床上定位裝夾后，設(shè)置在工件坐標(biāo)系中，用于確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系空間位置關(guān)系的參考點(diǎn)。選擇對(duì)刀點(diǎn)時(shí)要考慮到找正容易，編程方便，對(duì)刀誤差小，加工時(shí)檢查方便、可靠。對(duì)刀點(diǎn)的設(shè)置沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定，可以設(shè)置在工件上，也可以設(shè)置在夾具上，但在編程坐標(biāo)系中必須有確定的位置，如圖137所示的X1和Y1。對(duì)刀點(diǎn)既可以與編程原點(diǎn)重合，也可以不重合，主要取決于加工精度和對(duì)刀的方便性。當(dāng)對(duì)刀點(diǎn)與編程原點(diǎn)重合時(shí)，X1=0，Y1=0。對(duì)刀點(diǎn)要盡可能選擇在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或者工藝基準(zhǔn)上，這樣就能保證零件的精度要求。例如，零件上孔的中心點(diǎn)或兩條相互垂直的輪廓邊的交點(diǎn)可以作為對(duì)刀點(diǎn)，有時(shí)零件上沒(méi)有合適的部位，可以加工出工藝孔來(lái)對(duì)刀。圖 137確定對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置的操作稱為對(duì)刀。對(duì)刀是數(shù)控機(jī)床操作中非常關(guān)鍵的一項(xiàng)工作，對(duì)刀的準(zhǔn)確程度將直接影響零件加工的位置精度。生產(chǎn)中常用的對(duì)刀工具有百分表、中心規(guī)和尋邊器等，對(duì)刀操作一定要仔細(xì)，對(duì)刀方法一定要與零件的加工精度相適應(yīng)。無(wú)論采用哪種工具，都是使數(shù)控銑床主軸中心與對(duì)刀點(diǎn)重合，確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。 高度與安全高度起止高度指進(jìn)退刀的初始高度。在程序開始時(shí)，刀具將先到這一高度，同時(shí)在程序結(jié)束后，刀具也將退回到這一高度。起止高度就大于或等于安全高度，安全高度也稱為提刀高度，是為了避免刀具碰撞工件而設(shè)定的高度（Z值）。安全高度是在銑削過(guò)程中，刀具需要轉(zhuǎn)移位置時(shí)將退到這一高度再進(jìn)行G00插補(bǔ)到下一進(jìn)刀位置，此值一般情況下應(yīng)大于零件的最大高度（即高于零件的最高表面）。慢速下刀相對(duì)距離通常為相對(duì)值，刀具以G00快速下刀到指定位置，然后以接近速度下刀到加工位置。如果不設(shè)定該值，刀具以G00的速度直接下刀到加工位置。若該位置又在工件內(nèi)或工件上，且采用垂直下刀方式，則極不安全。即使是空的位置下刀，使用該值也可以使機(jī)床有緩沖過(guò)程，確保下刀所到位置的準(zhǔn)確性，但是該值也不宜取得太大，因?yàn)橄碌恫迦胨俣韧容^慢，太長(zhǎng)的慢速下刀距離將影響加工效率。在加工過(guò)程中，當(dāng)?shù)毒咝枰趦牲c(diǎn)間移動(dòng)而不切削時(shí)，是否要提刀到安全平面呢？當(dāng)設(shè)定為抬刀時(shí)，刀具將先提高到安全平面，再在安全平面上移動(dòng)；否則將直接在兩點(diǎn)間移動(dòng)而不提刀。直接移動(dòng)可以節(jié)省抬刀時(shí)間，但是必須要注意安全，在移動(dòng)路徑中不能有凸出的部位，特別注意在編程中，當(dāng)分區(qū)域選擇加工曲面并分區(qū)加工時(shí)，中間沒(méi)有選擇的部分是否有高于刀具移動(dòng)路線的部分。在粗加工時(shí)，對(duì)較大面積的加工通常建議使用抬刀，以便在加工時(shí)可以暫停，對(duì)刀具進(jìn)行檢查。而在精加工時(shí)，常使用不抬刀以加快加工速度，特別是像角落部分的加工，抬刀將造成加工時(shí)間大幅延長(zhǎng)。在孔加工循環(huán)中，使用G98將抬刀到安全高度進(jìn)行轉(zhuǎn)移，而使用G99就將直接移動(dòng)，不抬刀到安全高度，如圖138所示。圖 138 刀具半徑補(bǔ)償和長(zhǎng)度補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行輪廓加工時(shí)，由于刀具有一定的半徑（如銑刀半徑），因此在加工時(shí)，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡必須偏離零件實(shí)際輪廓一個(gè)刀具半徑值，否則加工出的零件盡寸與實(shí)際需要的尺寸將相差一個(gè)刀具半徑值或者一個(gè)刀具直徑值。此外，在零件加工時(shí)，有時(shí)還需要考慮加工余量和刀具磨損等因素的影響。因此，刀具軌跡并不是零件的實(shí)際輪廓，在內(nèi)輪廓加工時(shí)，刀具中心向零件內(nèi)偏離一個(gè)刀具半徑值；在外輪廓加工時(shí)，刀具中心向零件外偏離一個(gè)刀具半徑值。若還要留加工余量，則偏離的值還要加上此預(yù)留量。考慮刀具磨損因素的，則偏離的值還要減去磨損量。在手工編程使用平底刀或圓側(cè)向切削時(shí)，必須加上刀具半徑補(bǔ)償值，此值可以在機(jī)床上設(shè)定。程序中調(diào)用刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶顬镚41/G42 D_。使用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行編程時(shí)，其刀位計(jì)算時(shí)已經(jīng)自動(dòng)加進(jìn)了補(bǔ)償值，所以無(wú)須在程序中添加。根據(jù)加工情況，有時(shí)不僅需要對(duì)刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償，還要對(duì)刀具長(zhǎng)度進(jìn)行補(bǔ)償。如銑刀用過(guò)一段時(shí)間以后，由于磨損，長(zhǎng)度也會(huì)變短，這時(shí)就需要進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償。銑刀的長(zhǎng)度補(bǔ)償與控制點(diǎn)有關(guān)。一般用一把標(biāo)準(zhǔn)刀具的刀頭作為控制點(diǎn)，則該刀具稱為零長(zhǎng)度刀具。如果加工時(shí)更換刀具，則需要進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償。長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)闹档扔谒鶕Q刀具與零長(zhǎng)度刀具的長(zhǎng)度差。另外，當(dāng)把刀具長(zhǎng)度的測(cè)量基準(zhǔn)面作為控制點(diǎn)，則刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償始終存在。無(wú)論用哪一把刀具都要進(jìn)行刀具的絕對(duì)長(zhǎng)度補(bǔ)償。程序中調(diào)用長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)闹噶顬镚43 H_。G43是刀具長(zhǎng)度正補(bǔ)償，H_是選用刀具在數(shù)控機(jī)床中的編號(hào)，可使用G49取消刀具半徑長(zhǎng)度補(bǔ)償。刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償值也可以在設(shè)置機(jī)床工作坐標(biāo)系時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。在加工中心機(jī)床上刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)氖褂茫话闶菍⒌毒唛L(zhǎng)度數(shù)據(jù)輸入到機(jī)床的刀具數(shù)據(jù)表中，當(dāng)機(jī)床調(diào)用刀具時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)度的補(bǔ)償。 順銑與逆銑沿著刀具的進(jìn)給方向看，如果工件位于銑刀進(jìn)給方向的右側(cè)，那么進(jìn)給方向稱為順時(shí)針。反之，當(dāng)工件位于銑刀進(jìn)給方向的左側(cè)時(shí)，進(jìn)給方向定義為逆時(shí)針。如果銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相同，稱為順銑，如圖139左圖所示；銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相反，稱為逆銑，如圖139右圖所示。逆銑時(shí)，切削由薄變厚，刀齒從已加工表面切入，對(duì)銑刀的使用有利。逆銑時(shí)，當(dāng)銑刀刀齒接觸工件后不能馬上切入金屬層，而是在工件表面滑動(dòng)一小段距離，在滑動(dòng)過(guò)程中，由于強(qiáng)烈的磨擦，就會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，同時(shí)在待加工表面易形成硬化層，降低了刀具的耐用度，影響工件表面光潔度，給切削帶來(lái)不利。另外，逆銑時(shí)，由于刀齒由下往上（或由內(nèi)往外）切削。順銑時(shí)，刀齒開始和工件接觸時(shí)切削厚度最大，且從表面硬質(zhì)層開始切入，刀齒受很大的沖擊負(fù)荷，銑刀變鈍較快，但刀齒切入過(guò)程中沒(méi)有滑移現(xiàn)象。順銑的功率消耗要比逆銑時(shí)小，在同等切削條件下，順銑功率消耗要低5%～15%，同時(shí)順銑也更加有利于排屑。一般應(yīng)盡量采用順銑法加工，以提高被加工零件表面的光潔度（降低粗糙度），保證尺寸精度。但是在切削面上有硬質(zhì)層、積渣、工件表面凹凸不平較顯著時(shí)，如加工鍛造毛坯，應(yīng)采用逆銑法。圖 139 冷卻液開關(guān)在切削加工中加注冷卻液，為降低切削溫度，斷屑與排屑起到了很好的作用，但也存在著許多弊端。例如，維持一個(gè)大型的冷卻液系統(tǒng)需花費(fèi)很多資金。它需要定期添加防腐劑，更換冷卻液等，并花去許多輔助時(shí)間。加之由于冷卻液中的有害物質(zhì)，對(duì)工人的健康造成危害，也使冷卻液使用受到限制。干切削加工就是要在沒(méi)有切削液的條件下創(chuàng)造具有與濕切相同或相近的切削條件。用于干切削的刀具須合理選擇刀具材料及涂層，設(shè)計(jì)合理的刀具幾何參數(shù)，大部分可轉(zhuǎn)換刀具均可使用干切削。冷卻液開關(guān)在數(shù)控編程中可以自動(dòng)設(shè)定，對(duì)自動(dòng)換刀的數(shù)控加工中心，可以按需要開啟冷卻液。對(duì)于一般的數(shù)控銑或者使用人工換刀進(jìn)行加工的，應(yīng)該關(guān)閉冷卻液開關(guān)。因?yàn)橥ǔＴ诔绦虺跏茧A段，程序錯(cuò)誤或者校調(diào)錯(cuò)誤等會(huì)暴露出來(lái)，加工有一定的危險(xiǎn)性，需要機(jī)床操作人員觀察以確保安全，同時(shí)保持機(jī)床及周邊環(huán)境整潔。冷卻液開關(guān)由機(jī)床操作人員確認(rèn)程序沒(méi)錯(cuò)誤，可以正常加工時(shí)，打開機(jī)床控制面板上的冷卻液開關(guān)。 拐角控制拐角是在切削過(guò)程中遇到拐角時(shí)的處理方式，有圓角和尖角兩種處理方法，這主要對(duì)于機(jī)床及刀具有意義，對(duì)零件的加工結(jié)果不影響。尖角處理時(shí)，刀具從輪廓的一邊到另一邊的過(guò)程中，以直線的方式過(guò)濾，適合于大于90176。的角。圓弧方式處理時(shí)，刀具從輪廓的一邊到另一邊的過(guò)程中，以圓弧的方式過(guò)濾，適合于小于或等于90176。的角。采用圓弧過(guò)濾可以避免機(jī)床進(jìn)給方向的急劇變化。在處理有加工留量的角落時(shí)，某些系統(tǒng)軟件會(huì)將補(bǔ)正后的加輪廓線做成角落圓角，即有以下三種方式處理。（1）角落圓角：如圖140左圖所示，處理成工件外部輪廓及刀具路徑都是圓角。（2）角落尖角：如圖140中圖所示，處理成工件外部輪廓為尖角，而刀具路徑為圓角。（3）路徑尖角：如圖140右圖所示，處理成工件外部輪廓及刀具路徑都是尖角。圖 140 輪廓控制在數(shù)控編程中，不少時(shí)候需要通過(guò)輪廓來(lái)限制加工范圍，而某些刀軌形中，輪廓是必不可少的因素，缺少輪廓將無(wú)法生成刀路軌跡。輪廓線需要設(shè)定其偏置補(bǔ)償?shù)姆较颍瑢?duì)于封閉的輪廓線會(huì)有3種參數(shù)選擇，即刀具是在輪廓上、輪廓內(nèi)或輪廓外。（1）刀具在輪廓上（ON），刀具中心線與輪廓線相重合，即不考慮補(bǔ)償。（2）刀具在輪廓內(nèi)（Inside），是刀具中心不到輪廓上，而刀具的側(cè)邊到輪廓上，即相差一個(gè)刀具半徑。（3）刀具在輪廓外（Outside），刀具中心越過(guò)輪廓線，超過(guò)輪廓線一個(gè)刀具半徑。特別注意，當(dāng)輪廓是一個(gè)島嶼時(shí)，其輪廓內(nèi)外指的是外輪廓與島嶼之間的區(qū)域，而非一般概念上的“內(nèi)”。如圖141左圖所示，輪廓線不作偏移，刀具輪廓及島嶼均為IN。圖141右圖所示為外輪廓為ON，而島嶼為OUT。圖 141對(duì)于開放的輪廓線也有3種參數(shù)選擇，即刀具是在輪廓上、輪廓左或輪廓右。輪廓的左邊或右邊是相對(duì)于刀具的前進(jìn)方向而言。 區(qū)域加工順序?qū)τ谟卸鄠€(gè)凸臺(tái)或者凹槽的零件做等高切削時(shí)形成不連續(xù)的加工區(qū)域，其加工順序可有兩種選擇。（1）層優(yōu)先：層優(yōu)先時(shí)生成的刀路軌跡是將這一層即同一高度內(nèi)的所有內(nèi)外型加工完以后，再加工下一層，也就是所有被加工面在某一層（相同的Z值）加工完以后，再下降到下一層。刀具會(huì)在不同的加工區(qū)域之間跳來(lái)跳去。（2）區(qū)域優(yōu)先：則在加工凸臺(tái)或者凹槽時(shí)，先將這部分的形狀加工完成，再跳到其他部分。也就是一個(gè)區(qū)域一個(gè)區(qū)域進(jìn)行加工，將某一連續(xù)的區(qū)域加工完成后，再加工另一個(gè)邊續(xù)的區(qū)域。層優(yōu)先的特點(diǎn)是各個(gè)凸臺(tái)或者凹槽最后獲得的加工尺寸一致，但是其表面光潔度不如區(qū)域優(yōu)先加工，同時(shí)其不斷抬刀也將消耗一定的時(shí)間。在粗加工，一般使用區(qū)域優(yōu)先；精加工對(duì)各個(gè)凸臺(tái)或者凹槽的尺寸一致性要求較高時(shí)，應(yīng)采用層優(yōu)先。 數(shù)控編程的誤差控制加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀及相互位置）與理想幾何參數(shù)符合的程度（分別為尺寸精度、形狀精度及相互位置精度）。其符合程度越高，精度愈高。反之，兩者之間的差異即為加工誤差。如圖142所示，加工后的實(shí)際型面與理論型面之間存在著一定的誤差。所謂“理想幾何參數(shù)”是一個(gè)相對(duì)的概念，對(duì)尺寸而言其配合性能是以兩個(gè)配合件的平均尺寸造成的間隙或過(guò)盈考慮的，故一般即以給定幾何參數(shù)的中間值代替。如軸的直徑尺寸標(biāo)注為φ100 0 mm， mm。而對(duì)