数控铣床加工中心加工工艺编程与操作-轮廓、型腔类零件加工
最新数控铣床加工中心编程与技能训练精品教学资料模块三 轮廓与型腔的加工
模块三轮廓与型腔的加工教学目标知识目标1.掌握工件坐标系的建立；2.用铣削刀具补偿指令进行编程加工；3.用子程序进行编程加工；4.熟悉掌握型腔铣削的工艺分析及程序编制。
能力目标1.能灵活运用半径补偿的加工程序；2.能熟练使用数控铣床仿真软件；3.能完成轮廓铣削仿真加工。
教学重点与难点重点：半径补偿指令格式；型腔铣削的刀具选用；切削用量选择；刀路设计。
难点：半径补偿指令运用刀具选择加工方法及余量分析教学方法宏观：项目教学法微观：角色扮演、讲授法、演示法、实际操作等。
教学中教师注意引导学生，注意观察学生工作过程的细节问题。
学时、教具学时：10学时媒体：数控铣床、VNUC仿真软件、教材、参考资料引入：回顾：平面选择指令、圆弧编程指令【预备知识】一、轮廓铣削常用编程指令（一）刀具半径补偿指令1.刀具半径补偿功能在编制数控铣床轮廓铣削加工程序时，为了编程方便，通常将数控刀具假想成一个点（刀位点），认为刀位点与编程轨迹重合。
但实际上由于刀具存在一定的直径，使刀具中心轨迹与零件轮廓不重合，如图3.1所示。
这样，编程时就必须依据刀具半径和零件轮廓计算刀具中心轨迹，再依据刀具中心轨迹完成编程，但如果人工完成这些计算将给手工编程带来很多的不便，甚至当计算量较大时，也容易产生计算错误。
为了解决这个加工与编程之间的矛盾，数控系统为我们提供了刀具半径补偿功能。
数控系统的刀具半径补偿功能就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统完成，编程员假设刀具半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则存放在一个刀具半径偏置寄存器中。
在加工过程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工。
2.刀位点刀位点是代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点。
常用刀具的刀位点如图3.2所示。
（二）刀具半径补偿指令1.刀具半径补偿指令格式（1）建立刀具半径补偿指令格式指令格式：图3.2 刀位点图3.1刀具半径补偿式中：G17～G19─坐标平面选择指令。
数控铣床加工中心编程与操作讲义(PPT 34张)
数控铣床/加工中心常用刀具
【知识准备】
（二）数控铣床/加工中心加工平面常用刀具
整体式面铣刀
【知识准备】
（二）数控铣床/加工中心加工平面常用刀具
硬质合金整体焊接式面铣刀
【知识准备】
（二）数控铣床/加工中心加工平面常用刀具
硬质合金可转位式面铣刀
1－刀垫 2－轴向支撑块 3－可转位刀片
【知识准备】
三、任务实施
（一）工艺分析 （二）编写加工程序 （三）数控加工
1.安装刀具与装夹工 件 2.数控程序的输入与 校验 3.数控自动运行操作 (1）程序校验 (2）自动运行操作过 程
【任务实施】
1）在系统控制面板下，按下“自动加工F1” 按键，进入程序运行子菜单；
2）在程序运行子菜单下，可以自动运行零件程序。
【技能目标】
1
熟悉平面铣削工艺特点
2
学会一般平面铣削工艺设计编程
3
具有加工平面的实践能力
二、知识准备
（一）数控铣床/加工中心用铣平面夹具
（a）
（b）
（c）
（d）
a) 螺旋夹紧式通用平口钳 b)液压式正弦规平口钳 b) c) 气动式精密平口钳 d) 液式压精密平口钳
【知识准备】
（二）数控铣床/加工中心加工平面常用刀具
（三）平面铣削工艺
周边铣削
【知识准备】
（三）平面铣削工艺
端面铣削
【知识准备】
（三）平面铣削工艺
水平面加工
【知识准备】
（三）平面铣削工艺
50 10 φ10
10 40 7
67
行切法铣削平面
2
【知识准备】
（四）数控编程规则
1.小数点编程 2.米、英制编程 G21/G20 3.平面选择指令 G17/G18/G19 4.绝对值/增量值编程 G90/G91 (1)绝值编程G90 (2）增量值编程G91
数控铣床编程模块3 内轮廓零件加工
4 内轮廓加工工艺分析举例 （3）切入方法及切入点
切入点
4 内轮廓加工工艺分析举例
（4）Z形刀路间距值
型腔粗加工中的间距就是刀具切入材料的宽度。刀路间距通常为刀具直径的70%～ 90%左右,相邻两刀应有一定的重叠部分。
Y向以Z形刀路间距Q为单位进行N 次数进给，最终型腔粗加工区域被 切除，则有：Q×N=38-2×4=30
立铣刀斜线下刀
（1）深度方向刀具切入方法
方法三 斜线式进刀方式
①斜线下刀的角度
斜线下刀的刀轨与工件上表面的 夹角的极限（如右图所示）的计算公 式为：
arctan(h / d )
进一步考虑到斜线下刀为往返切削运 动下刀角度应调整为：
arctan(h / 2d)
（1）深度方向刀具切入方法
动，加速切削刃的磨损。
使
用 需 注
当刀具在一个连续的轮廓上切削时使用一次刀具半径补偿，
3
刀具在另一个连续的轮廓上切削时应重新使用一次刀具半 径补偿，以避免过切或留下多余的凸台。
意
的
问
题3 Biblioteka 腔铣削用量粗加工时，为了得到较高的切削效率，选择较大的
粗
切削用量，但刀具的切削深度与宽度应与加工条件 （机床、工件、装夹、刀具）相适应。
3 型腔铣削用量
精加工时，为了保证加工质量，就避免工艺系统
受力变形和减小震动，精加工切深应小，数控机床
精
的精加工余量可略小于普通机床，一般在深度、宽
加 工
度方向留0.2～0.5mm余量进行精加工。精加工时， 进给量大小主要受表面粗糙度要求限制，切削速度 大小主要取决于刀具耐用度。
4 内轮廓加工工艺分析举例
1 通用铣削夹具
数控铣床编程模块3 内轮廓零件加工
1 通用铣削夹具
（2）螺钉压板
对于较大或四周不规则的工件，无法采用平口钳或其他夹具装夹 时，可用压板通过T形螺栓、螺母、垫铁将工件压紧在工作台面上
1 通用铣削夹具
（3）铣床用卡盘
当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪卡盘装夹，对 于非回转零件可采用四爪卡盘装夹，在使用时，用T形槽螺栓将卡盘固 定在机床工作台上即可。
二、数控铣床常用夹具
1.通用铣削夹具 2. 专用夹具 3.组合夹具
1 通用铣削夹具
（1）机用平口钳（又称虎钳）
机械式平口钳
液压式平口钳
平口钳属于通用可调夹具，同时也可以作为组合夹具的一部分，适
用于尺寸较小的方形工件的装夹。由于其具有通用性强、夹紧快速、 操作简单、定位精度较高等特点，因此被广泛应用。
例: M98 P510
表示调用子程序O510 1次
思考？
调用子程序O510 5次怎么写？ M98 P50510
格式二: M98 P×××× L×××； 子程序名
调用次数
例: M98 P100 L5 表示调用子程序O100 5次
例: M98 P100
表示调用子程序O100 1次
子程序的执行过程可表示为：
立铣刀斜线下刀
（1）深度方向刀具切入方法
方法三 斜线式进刀方式
①斜线下刀的角度
斜线下刀的刀轨工件上表面的 夹角的极限（如右图所示）的计算公 式为：
arctan(h / d )
进一步考虑到斜线下刀为往返切削运 动下刀角度应调整为：
arctan(h / 2d)
（1）深度方向刀具切入方法
4 内轮廓加工工艺分析举例 （3）切入方法及切入点
切入点
4 内轮廓加工工艺分析举例
数控铣削(加工中心)编程
第7章数控铣削〔加工中心〕编程7.1 数控铣削(加工中心)编程概述加工中心(Machining Center)是具有刀库，能够自动换刀的镗铣类机床。
加工中心除自动换刀之外与数控铣床底子一致。
一、数控铣床〔加工中心〕的加工特点加工中心是一种工艺范围较广的数控加工机床，能实现三轴或三轴以上的联动控制，进行铣削〔平面、轮廓、三维复杂型面〕、镗削、钻削和螺纹加工。
加工中心出格适合于箱体类零件和孔系的加工。
加工工艺范围如下列图。
图1 铣削加工图2 钻削加工图3 螺纹加工图4 镗削加工加工中心出格适合单件、中小批量的出产，其加工对象主要是形状复杂、、工序较多、精度要求高，一般机床难以加工或需使用多种类型的通用机床、刀具和夹具，经屡次装夹和调整才能完成加工的零件。
二、数控铣床〔加工中心〕的编程特点〔加工中心〕可用绝对值编程或增量值〔相对坐标〕编程，别离用G90/G91指定。
2.手工编程只能用于简单编程，对复杂的编程广泛采用CAM自动编程。
三、数控铣床〔加工中心〕的选择加工中心分立式、卧式和复合；三轴或多轴。
最常见的是三轴立式加工中心。
立式加工中心的主轴垂直于工作台，主要适用于加工板材类、壳体类零件，形状复杂的平面或立体零件、以及模具的内、外型腔等，应用范围广泛。
卧式加工中心的主轴轴线与工作台台面平行，它的工作台大多为由伺服电动机控制的数控回转台，在工件一次装夹中，通过工作台旋转可实现多个加工面的加工，适用于加工箱体、泵体、壳体等零件加工。
复合加工中心主要是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90°改变角度，因而可在工件一次装夹中实现五个面的加工。
四、数控铣床〔加工中心〕刀具加工中心对刀具的底子要求是：✓良好的切削性能能承受高速切削和强力切削而且性能不变；✓较高的精度刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度；✓配备完善的东西系统满足多刀持续加工的要求。
加工中心的刀具主要有：立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀〔牛鼻刀〕、钻头、镗刀等。
数控铣床加工中心加工工艺编程与操作孔槽类工件加工
任务1 钻孔加工
FANUC孔加工固定循环指令一览表
G代码 G73 G74 G76 G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88 G89
加工动作 间歇进给 切削进给 切削进给
— 切削进给 切削进给 间歇进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给 切削进给
孔底动作 —
G90 G41 G01 X-29. （1）完成该任务的刀具选择并填写数控加工刀具卡片 4、G89常用于阶梯孔的加工 a）双刃镗刀 b）浮动镗刀 （3）刚度差、槽较深应分层 当G51. 3、坐标系镜像指令的应用 1、G73、G83均属于深孔粗加工，只适合钻孔加工。
任务1 钻孔加工 相关知识：
1、孔加工方法选择及常见孔加工刀具 2、孔加工路线及余量的确定 3、钻孔加工固定循环指令
思考图示工件用所学指令如何加工？
式及动作区别。 G43 G00 Z200.
1、孔加工方法选择及常见孔加工刀具
真加工中程序程序图形模拟调试的方法。6、掌握钻孔实际 加工时的注意事项。 铰刀属于孔的精加工的一种刀具，主要用于已经预钻孔的加工，铰刀的种类有很多，其中常见的机用铰刀 。
任务1 钻孔加工
1、孔加工方法选择及常见孔加工刀具
序号 1 2 3 4 5 6 7
8
加工方案
钻 钻—铰 钻—粗铰（扩）—精铰 钻—扩 钻—扩—铰 钻—扩—粗铰—精铰 粗镗(扩孔) 粗镗(扩孔) —半精镗(精扩)
精度等级 11～13
9 7～8
11 8～9
7 11～13
8～9
9
粗镗(扩) —半精镗(精扩) —精 镗
图5-23
任务1 钻孔加工
通过G73、G83动作分析，得到如下结论:
《UG数控加工编程平面铣和型腔铣》教案模板
避让几何Avoidance:控制刀具切 入工件之前或离开工件之后的刀 具运动
切削用量：Feeds and Speeds 用来设定或自动计算切削用量。
机床控制：机床控制用于重新定义刀 具轴，指定在刀具路径中是否允许用 圆弧或B样条输出及其他控制机床辅 助功能的命令及刀具补偿功能。
刀具路径：用于控制刀轨的不同运动 的显示颜色及方式。
W
太好 •认知率不高
•以邮局为服务终端，服务 网络覆盖面广
•可靠性与速度不及私营公 司
•私营速递公司多以大公司 为主要客户
•香港近年经济不太景气， 外部环境不利
ห้องสมุดไป่ตู้
O •中小机构、个人的需求得 T •速递业竞争对手林立，正
不到满足，是个被忽视的
面冲突可能招致报复
市场
制订行动计划
制定计划的基本思路是：发挥优势因素，克服弱点因素，利用机会因素，化
沿零件走刀Follow Part：根据所有指定 的零件几何产生一系列同心线，来来创 建切削刀具路径。
有孤岛的型腔域，最好使用跟随零 件走刀方法，尽量不要用沿切削区 域走刀方法。
摆线切削方式Trochoidal ：可防止刀具 一次整体切入，保持切削余量均匀。
轮廓走刀Profile：沿切削轮廓创建一条 或指定数目的刀具切削径。
固定轴铣：精加工
4、切削方法 平面铣与型腔铣操作中的切削方法(Cut Method)，用于确定加工切 削区域的刀具路径模式与走刀方式。
往复式走刀：Zig-Zag
单向走刀：Zig-Zag
单向沿轮廓走刀Zig With Contour
沿切削区域走刀：Follow Periphery 是沿切削区域轮廓产生一系列同心线， 来创建切削刀具路径。
习题册参考答案-《数控铣床加工中心编程与操作(华中系统)(第二版)习题册》-A02-3934
全国技工院校数控加工类专业通用（中级技能层级）数控铣床加工中心编程与操作（华中系统）（第二版）习题册答案中国劳动社会保障出版社第一章数控铣床/加工中心编程基础知识第一节数控铣床/加工中心概述一、填空题（将正确答案填写在横线上）1. 铣削加工镗削加工2. 立式卧式立卧两用3. 水平水平4. 刀库多工序5．卧式立式6．变斜角7．曲面8. 刀库刀具自动交换9. 数控装置伺服系统10. 中枢11. 控制运算器12. 驱动执行13. 进给主轴14. 斗笠圆盘链条15. 气动润滑二、判断题（正确的，在括号内打√；错误的，在括号内打×）1. ×2. ×3. √4. ×5. √6. √7. ×8. √9. √10. √三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）1. B2. C3. D四、简答题答案略第二节数控铣床/加工中心的坐标系一、填空题（将正确答案填写在横线上）1. 刀具工件2. 右手笛卡儿直角3. X Y Z4. A B C5. 刀具工件6. 正7. Z8. Z9. 右手笛卡儿10.A11．正12. 机床13. 限位开关14. 工件15.刀位点16. 底面中心钻尖球心刀尖17. 对刀程序起点18. 工件机床19. X、Y Z20. Z 高度二、判断题（正确的，在括号内打√；错误的，在括号内打×）1. ×2. √3. ×4. ×5. ×6. √7. √8. ×9. √10. ×11. √12. √13. √14. √15. √16. √17. ×18. ×三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）1. B2. D3. C4. C5. D6. A7. B8. C9. C10. D四、名词解释答案略。
五、简答题答案略。
第三节数控编程的基本知识一、填空题（将正确答案填写在横线上）1.几何形状2.手工编程自动编程3.手工4.自动5.程序校验6.字母数字和小数点符号7.字符字符组8.次序89.N10.G G11.续效失效12.地址数字13.毫米英寸度14.F 进给速度15.G94 G9516.S m/min r/min17.G96 G9718.刀具号T19.辅助M20.正反停止21.T M0622.喷雾开关23.M98 M9924.程序号二、判断题（正确的，在括号内打√；错误的，在括号内打×）1.√2.×3.√4.×5.√6.√7.√8.√9.√10.×11.×12.×13.√14.×15.√16.√17.√18.√19.√20.√三、选择题（将正确答案的序号填写在括号内）1.A2.D3.B4.B5.C6.A7.B9.C10.C11.B12.B13.C14.C15.D16.A17.A18.D19.A20.A21.D22.C23.D24.C25.C26.B四、名词解释答案略。
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任务1 平面加工
2）G53--选择机床坐标系 编程格式：G53 G90 X- Y- Z- ； G53指令使刀具快速定位到机床 坐标系中的指定位置上，式中X、Y、 Z后的值为机床坐标系中的坐标值， 其尺寸均为负值，例：G53 G90 X100. Y-100. Z-20.； 则执行后刀具在机床坐标系中的 位置如图所示。
（2）刀心轨迹与工件边缘重合——刀齿冲击大，易蹦刃 （3）刀心轨迹在工件边缘外——冲击大，易破损或产生缺口 （4）刀心轨迹在工件边缘与中心线间——最合适
注意：刀心在工件内时铣刀直径选择要适当，避免全齿切削。
任务1 平面加工
5、平面铣削用量
粗加工：刚性、功率、效率
精加工：精度
6、大平面铣削时的走刀路线
单向多次粗加工 单向多次精加工 双向多次粗加工 双向多次精加工
任务1 平面加工
7、程序初始化指令详解 （1）绝对尺寸指令G90和增量尺寸指令G91
1）绝对编程G90 （默认值）（模态指令）
坐标值以原点作为基准，表示刀具终点的绝对坐标。
2）增量编程G91 （模态指令）
坐标值以刀具起点作为基准，表示刀具终点相对于刀 具起点坐标值的增量值。
任务1 平面加工
任务1 平面加工
任务1 平面加工
（2）坐标平面选择指令G17、G18、G19
作用：选择圆弧插补平面和刀具补偿平面。
格式：
G17——选择XOY平面
Y
G17(XY平面)
G18——选择XOZ平面
G19(YZ平面)
G19——选择YOZ平面
X O
G18(ZX平面) Z
任务1 平面加工
（3）加工坐标系的建立
任务1 平面加工
3） G54、G55、G56、G57、G58、G59选择1～6号加工坐 标系
这些指令可以分别用来选择相应的加工坐标系。 编程格式：G54 G90；
G00 （G01） X- Y- Z- （F-） ； 该指令执行后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的工 件加工坐标系中的位置。1～6号工件加工坐标系是通过 CRT/MDI方式设置的。
任务1 平面加工
注意事项：
①G92由程序定坐标系，G54～G59是由面板参数设定坐标 系。
②G92、G53、G54～G59只能选择坐标原点位置，不能使 机床运动。
③G92断电后不记忆，G53、G54～G59断电后仍保持记忆。 ④G92与刀具当前位置有关，操作麻烦，定位误差较大， 一般将刀尖移动到合适位置后用指令G92 X0 Y0 Z0;设定刀具 当前位置为工件原点。 ⑤G92与G54～G59是否同组？可否相互齿——用于精加工 密齿——用于薄壁铸铁
任务1 平面加工
4、平面铣削的路线设计
a）对称铣削 b）刀具中心在工件边缘 c）刀具中心在工件之外 d）刀心在中心线与边线间
任务1 平面加工
4、平面铣削的路线设计
（1）刀心轨迹与工件中心线重合——一边顺，一边逆，振动 大
任务1 平面加工
相关知识：
1、平面铣削的内容要求
分析平面铣削加工的内容应考虑：加工平 面区域大小，加工面相对基准面的位置；加工 平面的表面粗糙度要求，加工面相对基准面的 定位尺寸精度，平行度，垂直度等要求
任务1 平面加工
2、平面铣削方法
端铣——立铣刀、端铣刀
周铣——圆柱铣刀 端铣优缺点: （1）平面度好 （2）刚性好，振动小 （3）齿数多，平稳 （4）主刃切削，副刃修光，铣刀使用寿命较长且Ra小 （5）台阶面铣削时效率高
任务1 平面加工
（4）公英制转换指令
G21公制编程单位mm G20英制编程单位in（inch的缩写，1in=25.4mm）
任务1 平面加工
8、与插补有关的指令详解
（1）快速点定位G00（模态指令） 作用：控制刀具以点位控制方式从刀具所设在点快速移
动到指定点。
格式：G00 X-Y- Z-；
项目二：平面、轮廓类工件加工
项目二 平面轮廓类工件加工
项目描述 任务1 平面加工 任务2 刻字加工 任务3 外轮廓加工 任务4 内轮廓加工 综合任务 拓展训练
项目二 轮廓型腔类零件加工
项目描述
如图2-0-1所示工件包含平面、凸台、型腔、刻字等， 是一个常见的平面轮廓类工件。加工时，需要掌握刀具 直径选择、切削用量确定、分层切削、刀具干涉、工件 装夹及校正、尺寸测量、顺逆铣、内外轮廓的切入切出 等工艺知识，掌握半径补偿、刀补设定、直线圆弧插补、 工件坐标系设定等编程知识，掌握仿真模拟、机床实操 加工等基本操作。下面通过平面加工、刻字加工、外轮 廓加工、内轮廓加工等4个具体任务的解析与实践，为实 施本项目提供所必需的理论知识和实操经验，并在综合 任务中完成轮廓、型腔类工件的加工。
任务1 平面加工
3、平面铣削刀具及选用
（1）类型选择
直柄
粗齿：（3-4）
立铣：中心无切削刃 结构 锥柄 齿数 细齿：（5-8）
套式
密齿：10-20（多套式）
面铣：一般为硬质合金可转位机夹式铣刀
任务1 平面加工
3、平面铣削刀具及选用
（2）直径选择 刀宽=材料宽度×1.3～1.6 面铣时避免全齿切削
任务1 平面加工
任务目标：
1、了解平面铣削加工的内容、方法及要求。 2、掌握大平面、台阶面铣削时刀具选择、走刀路线、 铣削用量确定等相关工艺知识。 3、掌握常用初始化指令、直线插补指令、返参等指 令的格式及应用。 4、掌握仿真软件中程序的输入、编辑、调试及手动 操作。 5、掌握实际加工中平面铣削的技巧及注意事项。
任务1 平面加工
2、平面铣削方法
一般情况下，铣平面时，端铣的生产效率和铣削 质量都比周铣高，所以平面铣削应尽量选用端铣方法。 一般大面积的平面铣削使用面铣刀，在小面积平面铣 削时也可使用立铣刀端铣。
任务1 平面加工
3、平面铣削刀具及选用
主要有圆柱形铣刀、端铣刀、三面刃铣刀、立铣刀等多 种，一般大面积的平面铣削使用面铣刀，在小面积平面铣削 也可使用立铣刀端铣。