【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個孔，再加工另一圓周上的孔，如圖136左圖所示。但是對點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床而言，要求定位精度高，定位過程盡可能快，因此這類機(jī)應(yīng)按空程最短來安排走刀路線，如圖136右圖所示，以節(jié)省時間。 圖 136 切削用量的確定合理選擇切削用量對于發(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，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，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)床說明書、刀具說明書、切削用量手冊，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，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，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)商都會在其手冊或者刀具說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)工件的材料硬度來作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，Vc可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，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來選定。計(jì)算公式為：其中，Dc為刀具直徑（mm）。在使用球頭刀時要作一些調(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)，可在加工過程中根據(jù)實(shí)際加工情況對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。5．進(jìn)給速度Vf 進(jìn)給速度是指機(jī)床工作臺在作插位時的進(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降低。加工表面粗糙度要求低時，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，特別是Z軸下刀時，因?yàn)檫M(jìn)行端銑，受力較大，同時考慮程序的安全性問題，所以應(yīng)以相對較慢的速度進(jìn)給。另外在Z軸方向的進(jìn)給由高往低走時，產(chǎn)生端切削，可以設(shè)置不同的進(jìn)給速度。在切削過程中，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，切削條件相對較惡劣，可以設(shè)置較低的進(jìn)給速度。在加工過程中，Vf也可通過機(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)際的加工過程中，可能對各個切削用量參數(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)省了加工時間，反而能有更好的效益。對于加工中不斷產(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。 對刀點(diǎn)的選擇在加工時，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)。選擇對刀點(diǎn)時要考慮到找正容易，編程方便，對刀誤差小，加工時檢查方便、可靠。對刀點(diǎn)的設(shè)置沒有嚴(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刀的方便性。當(dāng)對刀點(diǎn)與編程原點(diǎn)重合時，X1=0，Y1=0。對刀點(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)可以作為對刀點(diǎn)，有時零件上沒有合適的部位，可以加工出工藝孔來對刀。圖 137確定對刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置的操作稱為對刀。對刀是數(shù)控機(jī)床操作中非常關(guān)鍵的一項(xiàng)工作，對刀的準(zhǔn)確程度將直接影響零件加工的位置精度。生產(chǎn)中常用的對刀工具有百分表、中心規(guī)和尋邊器等，對刀操作一定要仔細(xì)，對刀方法一定要與零件的加工精度相適應(yīng)。無論采用哪種工具，都是使數(shù)控銑床主軸中心與對刀點(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，刀具將先到這一高度，同時在程序結(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程中，刀具需要轉(zhuǎn)移位置時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）。慢速下刀相對距離通常為相對值，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，太長的慢速下刀距離將影響加工效率。在加工過程中，當(dāng)?shù)毒咝枰趦牲c(diǎn)間移動而不切削時，是否要提刀到安全平面呢？當(dāng)設(shè)定為抬刀時，刀具將先提高到安全平面，再在安全平面上移動；否則將直接在兩點(diǎn)間移動而不提刀。直接移動可以節(jié)省抬刀時間，但是必須要注意安全，在移動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，中間沒有選擇的部分是否有高于刀具移動路線的部分。在粗加工時，對較大面積的加工通常建議使用抬刀，以便在加工時可以暫停，對刀具進(jìn)行檢查。而在精加工時，常使用不抬刀以加快加工速度，特別是像角落部分的加工，抬刀將造成加工時間大幅延長。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，不抬刀到安全高度，如圖138所示。圖 138 刀具半徑補(bǔ)償和長度補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行輪廓加工時，由于刀具有一定的半徑（如銑刀半徑），因此在加工時，刀具中心的運(yùn)動軌跡必須偏離零件實(shí)際輪廓一個刀具半徑值，否則加工出的零件盡寸與實(shí)際需要的尺寸將相差一個刀具半徑值或者一個刀具直徑值。此外，在零件加工時，有時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，刀具中心向零件內(nèi)偏離一個刀具半徑值；在外輪廓加工時，刀具中心向零件外偏離一個刀具半徑值。若還要留加工余量，則偏離的值還要加上此預(yù)留量?？紤]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，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_。使用自動編程軟件進(jìn)行編程時，其刀位計(jì)算時已經(jīng)自動加進(jìn)了補(bǔ)償值，所以無須在程序中添加。根據(jù)加工情況，有時不僅需要對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償，還要對刀具長度進(jìn)行補(bǔ)償。如銑刀用過一段時間以后，由于磨損，長度也會變短，這時就需要進(jìn)行長度補(bǔ)償。銑刀的長度補(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)，則該刀具稱為零長度刀具。如果加工時更換刀具，則需要進(jìn)行長度補(bǔ)償。長度補(bǔ)償?shù)闹档扔谒鶕Q刀具與零長度刀具的長度差。另外，當(dāng)把刀具長度的測量基準(zhǔn)面作為控制點(diǎn)，則刀具長度補(bǔ)償始終存在。無論用哪一把刀具都要進(jìn)行刀具的絕對長度補(bǔ)償。程序中調(diào)用長度補(bǔ)償?shù)闹噶顬镚43 H_。G43是刀具長度正補(bǔ)償，H_是選用刀具在數(shù)控機(jī)床中的編號，可使用G49取消刀具半徑長度補(bǔ)償。刀具的長度補(bǔ)償值也可以在設(shè)置機(jī)床工作坐標(biāo)系時進(jìn)行補(bǔ)償。在加工中心機(jī)床上刀具長度補(bǔ)償?shù)氖褂?，一般是將刀具長度數(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，自動進(jìn)行長度的補(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)給方向稱為順時針。反之，當(dāng)工件位于銑刀進(jìn)給方向的左側(cè)時，進(jìn)給方向定義為逆時針。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，切削由薄變厚，刀齒從已加工表面切入，對銑刀的使用有利。逆銑時，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一小段距離，在滑動過程中，由于強(qiáng)烈的磨擦，就會產(chǎn)生大量的熱量，同時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，給切削帶來不利。另外，逆銑時，由于刀齒由下往上（或由內(nèi)往外）切削。順銑時，刀齒開始和工件接觸時切削厚度最大，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，但刀齒切入過程中沒有滑移現(xiàn)象。順銑的功率消耗要比逆銑時小，在同等切削條件下，順銑功率消耗要低5%～15%，同時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，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，并花去許多輔助時間。加之由于冷卻液中的有害物質(zhì)，對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)控編程中可以自動設(shè)定，對自動換刀的數(shù)控加工中心，可以按需要開啟冷卻液。對于一般的數(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，程序錯誤或者校調(diào)錯誤等會暴露出來，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)程序沒錯誤，可以正常加工時，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程中遇到拐角時的處理方式，有圓角和尖角兩種處理方法，這主要對于機(jī)床及刀具有意義，對零件的加工結(jié)果不影響。尖角處理時，刀具從輪廓的一邊到另一邊的過程中，以直線的方式過濾，適合于大于90176。的角。圓弧方式處理時，刀具從輪廓的一邊到另一邊的過程中，以圓弧的方式過濾，適合于小于或等于90176。的角。采用圓弧過濾可以避免機(jī)床進(jìn)給方向的急劇變化。在處理有加工留量的角落時，某些系統(tǒng)軟件會將補(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，不少時候需要通過輪廓來限制加工范圍，而某些刀軌形中，輪廓是必不可少的因素，缺少輪廓將無法生成刀路軌跡。輪廓線需要設(shè)定其偏置補(bǔ)償?shù)姆较?，對于封閉的輪廓線會有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，即相差一個刀具半徑。（3）刀具在輪廓外（Outside），刀具中心越過輪廓線，超過輪廓線一個刀具半徑。特別注意，當(dāng)輪廓是一個島嶼時，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于刀具的前進(jìn)方向而言。 區(qū)域加工順序?qū)τ谟卸鄠€凸臺或者凹槽的零件做等高切削時形成不連續(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。刀具會在不同的加工區(qū)域之間跳來跳去。（2）區(qū)域優(yōu)先：則在加工凸臺或者凹槽時，先將這部分的形狀加工完成，再跳到其他部分。也就是一個區(qū)域一個區(qū)域進(jìn)行加工，將某一連續(xù)的區(qū)域加工完成后，再加工另一個邊續(xù)的區(qū)域。層優(yōu)先的特點(diǎn)是各個凸臺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，同時其不斷抬刀也將消耗一定的時間。在粗加工，一般使用區(qū)域優(yōu)先；精加工對各個凸臺或者凹槽的尺寸一致性要求較高時，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)”是一個相對的概念，對尺寸而言其配合性能是以兩個配合件的平均尺寸造成的間隙或過盈考慮的，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