任务描述
通过完成本任务，了解数控铣削加工工艺的制订流程，掌握华中HNC-22M型铣削数控系统的基本操作方法，理解G00/G01指令的意义，并掌握其使用方法。工艺制订
一、图样分析
平面加工零件图如图1-1所示。
平面加工毛坯图如图1-2所示，毛坯已经由铣床加工至规定尺寸。
图1-1 平面加工零件图
图1-2 平面加工毛坯图
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图样分析的基本内容与目的
标题栏信息：名称一般情况下用于说明零件的用途；材料决定加工刀具的材质；数量基本能体现生产组织形式。
技术要求：一般来说是对图样中没有明确说明的事项的补充，如热处理、表面处理、未注表面粗糙度等。
图样基本信息：零件长、宽、高的最大尺寸，看是否超出机床的加工范围；毛坯外形、待加工部位及要求，明确加工部位及加工具体公差要求，进而确定定位基准，选择夹具、刀具尺寸、量检具等。
二、装夹方案的确定
（一）定位基准的选择
选择与被加工表面相对的表面，即零件下表面为定位基准。
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定位基准选择的基本原则
1）应保证定位基准的稳定性和可靠性，以确保工件表面之间的位置精度。
2）力求与设计基准重合，也就是尽可能从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准，以减小因基准不重合而引起的误差。
3）应使实现定位基准的夹具结构尽量简单，工件装卸和夹紧方便。
（二）夹具的选择
夹具名称及规格：机用虎钳，6in或8in。
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机用虎钳简介
机用虎钳是一种机床通用附件，配合工作台使用，对加工过程中的工件起固定、夹紧和定位作用，如图1-3所示。机用虎钳是刨床、铣床、钻床、磨床、插床的主要夹具，广泛用于铣床、钻床上进行的各种平面、沟槽、角度等的加工。
图1-3 机用虎钳
三、刀具选择
（一）刀具名称及规格
1）面铣刀，ϕ63mm。
2）面铣刀，ϕ125mm。
（二）刀具类型及材质
机夹刀具，YT15刀片。
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面铣刀简介
刀体质量轻，容屑空间大，排屑流畅，切削轻快，通用性好。其主切削刃分布在铣刀的圆柱面或圆锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。
面铣刀主要用于加工较大的平面，如图1-4a所示。当连续铣削平面时，粗铣时面铣刀的直径要小一点，精铣时面铣刀的直径要大一些，最好能包容待加工表面的整个宽度。
45°面铣刀的主偏角为45°，适用于各种面铣加工、倒角加工及过渡面加工等；90°面铣刀适用于台阶面和方肩侧壁的铣削，由于进给力很小，特别适合薄壁件的面铣，同时也可以用于一些开槽加工，如图1-4b所示；R型面铣刀切削刃强度高，随背吃刀量不同，其主偏角和切屑负载均会变化，且切屑很薄，适用于耐热合金及对敞开平面的加工，如螺旋插补铣、坡走铣和曲面铣，如图1-4c所示。
图1-4 面铣刀
a）45°面铣刀 b）90°面铣刀 c）R型面铣刀
四、量、检具的选择
（一）量具名称及规格
1）游标卡尺，0～100mm/0.01mm。
2）游标高度尺，0～100mm/0.01mm。
（二）检具名称及规格
1）粗糙度样板，Ra3.2μm平铣样块、Ra6.3μm平铣样块。
2）平台，600mm×800mm/1级或2级。
3）百分表，0～10mm/0.01mm。
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平行度检验方法——打表法
对于相对位置的上、下平面间的平行度，当表面的边长或直径不太大时，可以放在平台上用千分表、百分表、测微计等指示计进行测量，测量数值即为检验结果，这种方法称作打表法。打表法是生产中常用的检验方法之一，还可以用来测量平面度、垂直度、跳动等。
五、加工路线的选择
（一）粗加工路线的选择
1.进刀路线的选择
刀具在工件上方安全高度快速到达工件右外侧靠下沿处，快速下降至工件上表面上方5mm处，然后以工进方式下降至工件上表面下方2mm处。
2.切削路线的选择
按照图1-5所示路线进行切削加工。
采用这种走刀方式，在加工过程中顺铣和逆铣交替进行，所以加工表面质量较差，但走刀路线较短，减少了走刀时间，这种方式适用于产品的粗加工。
图1-5 大平面粗加工走刀路线
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确定走刀路线的一般原则
1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。
2）方便数值计算，减少编程工作量。
3）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。
4）尽量减少程序段数。
3.退刀路线的选择
刀具在切出点快速抬刀至安全高度。
（二）精加工路线的选择
1.进刀路线的选择
刀具在工件上方安全高度快速到达工件右外侧靠下沿处，快速下降至工件上表面上方5mm处，然后以工进方式下降至工件上表面下方0.5mm处。
2.切削路线的选择
按照图1-6所示路线进行切削加工。
采用这种走刀方式进行加工，走刀路线较长，但加工表面质量稳定，适用于产品的精加工。
3.退刀路线的选择
刀具在切出点快速抬刀至安全高度。
图1-6 大平面精加工走刀路线
六、切削用量的选择
（1）粗加工 选择ϕ63mm面铣刀，主轴转速为500r/min，背吃刀量为2mm，进给速度为80mm/min。
（2）精加工 选择ϕ125mm面铣刀，主轴转速为600r/min，背吃刀量为0.5mm，进给速度为100mm/min。
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切削用量的选择
切削用量的选择包括主轴转速、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量等参数的选取。
铣削加工的进给量是指刀具每旋转一周，工件与刀具沿进给方向上的相对位移量，其单位是mm/r。
进给速度是单位时间内工件与铣刀在进给方向上的相对位移量，其单位是mm/min。
切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具寿命的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高、加工成本最低。
七、工艺文件的填写
1.数控加工工序卡片（表1-1）
表1-1 数控加工工序卡片
2.数控加工工件安装和原点设定卡片（表1-2）
表1-2 数控加工工件安装和原点设定卡片
3.数控加工刀具卡片
（1）数控加工刀具卡片（表1-3和表1-4）
表1-3 数控加工刀具卡片（一）
表1-4 数控加工刀具卡片（二）
（2）数控加工刀具调整卡片 如果在加工中需要使用机夹刀具等，还需填写刀具调整卡片，见表1-5和表1-6。
表1-5 数控加工刀具调整卡片（一）
表1-6 数控加工刀具调整卡片（二）
（续）
4.数控加工走刀路线图（表1-7和表1-8）
表1-7 数控加工走刀路线图（一）
表1-8 数控加工走刀路线图（二）
程序编制
一、参考程序
1.粗加工程序清单（表1-9）
表1-9 粗加工程序清单
2.精加工程序清单（表1-10）
表1-10 精加工程序清单
二、指令详解
（一）工件坐标系选择指令G54～G59
指令格式：G54/G55/G56/G57/G58/G59。(www.xing528.com)
说明：选择系统预设的某一工件坐标系。
G54～G59是系统预设的6个工件坐标系，如图1-7所示，可以根据需要任意选用。这6个工件坐标系的原点在机床坐标系中的值（工件零点偏置值）可用MDI（手动数据输入）方式输入到数控系统（CNC）中，系统自动记忆。工件坐标系一旦选定，后续程序段中采用绝对值编程时的指令值均为此工件坐标系下的坐标值。G54～G59为模态指令，可相互注销，G54为默认值。
图1-7 工件坐标系的选择
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模态指令
模态指令又称模态功能、续效功能，是指该指令一经使用，直到同组的其他指令出现前，在其后的程序段中即使不书写也一直有效的指令。同组的模态指令可相互取消功能。不具有续效功能的指令称为非模态指令。
例1-1 如图1-8所示，使用工件坐标系编程，要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。
其程序如下：
N30 G54 G00 X50.0 Y40.0；
N40 G58；
N50 G00 X35.0 Y50.0；
图1-8 工件坐标系的选择例图
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数控加工指令分类
（1）G功能 准备功能，又称G指令，具体指令代码的分组情况及意义参见附录G代码一览表。G功能多为模态指令，后文中只对非模态指令单独说明，未说明均为模态指令。
（2）M功能 辅助功能，又称M指令，由字母M和其后两位数字组成，数字范围从00～99。
（3）S功能 主轴功能，又称S指令，用来控制主轴转速。
（4）T功能 刀具功能，又称T指令，用来选择加工刀具。
（5）F功能 进给功能，又称F指令，用来指定进给速度。
（6）X、Y、Z功能 尺寸字功能，与G功能配合使用，分别指定X、Y、Z轴目标点（或中间点）坐标。
（二）绝对编程指令G90/相对编程指令G91
指令格式：G90/G91；
说明：使用G90指令编程时，每个目标点的编程值是该点在工件坐标系下的绝对坐标值；G91指令又称增量编程指令，使用G91指令编程时，每个目标点的编程值是该点相对于刀具当前点的位移增量，其值为刀具沿各坐标轴移动的有向距离。
例1-2 如图1-9所示，刀具当前停留在工件坐标系原点，使用绝对和相对编程指令G90/G91编程，要求刀具由原点按A→B→C的顺序移动。
（1）绝对编程方式的程序如下
（2）相对编程方式的程序如下
（三）进给功能F指令
指令格式：F—；
图1-9 绝对编程方式和相对编程方式例图
说明：F功能是模态指令，用来指定刀具沿切削方向的进给速度（又称进给率），单位为mm/min或mm/r，其单位由F指令后的数字决定。F后数字为整数时，单位为mm/min。例如F200是指刀具沿进给方向每分钟前进200mm；F后数字为带小数点的数字时，单位为mm/r，例如F0.3是指主轴每转一圈，刀具沿进给方向前进0.3mm。
注意事项：机床加工时刀具实际进给速度受进给修调倍率影响，其实际值为指令数值乘以倍率。
（四）主轴功能S指令
指令格式：S—；
说明：S指令为模态指令，用来指定主轴转速，其后的数值表示主轴的转速，单位为r/min。
注意事项：机床加工时主轴实际转速受主轴修调倍率影响，实际转速为指令数值乘以倍率。
（五）主轴正转指令M03
指令格式：M03 S—；
式中 S——主轴转速，单位为r/min。
说明：M03为模态指令，当从Z轴正向向反向看时，如果主轴顺时针方向转动则为正转，反之为反转。
例1-3 “M03 S500；”程序段的含义。
当机床执行到这一程序段时，机床主轴会以500r/min的转速顺时针方向旋转。
与主轴正转指令同组的模态指令还有主轴反转指令M04和主轴停转指令M05。
1.M04指令格式
M04 S_；
式中 S——主轴转速，单位为r/min。
说明：铣床主轴反转只在攻反螺纹（左旋螺纹）、正螺纹（右旋螺纹）加工退刀、反镗等特殊情况下使用，通常由固定循环功能直接指定，不需编程人员用M04指定。
注意事项：用铣刀进行加工时不允许使用M04指令。
2.M05指令格式
M05；
说明：M05指令通常用于加工结束或加工中途暂停测量工件时。
（六）切削液开关指令
1.切削液开M07/M08
指令格式：M07/M08；
说明：M07为1号切削液开启指令，M08为2号切削液开启指令。
2.切削液关指令M09
指令格式：M09；
说明：数控机床执行该指令后关闭所有管路的切削液。
（七）快速定位指令G00
指令格式：G00 X_ Y_ Z_；
式中 X、Y、Z——用来指定快速定位目标点坐标。
说明：数控机床在执行G00指令时，刀具相对于工件以各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指定的定位目标点。各轴预先设定的速度由机床参数对各轴分别设定，不能用F规定，但可由面板上的快速修调旋钮修调。
注意事项：数控机床在执行G00指令时，各被控轴分别以机床被设定的最快速度向目标点移动，不能保证各轴同时到达终点，因而联动直线轴的合成轨迹不一定是直线。操作者必须格外小心，以免刀具与工件发生碰撞。常用的方法是先将Z轴移动到安全高度，再执行X轴、Y轴动作。
（八）直线插补指令G01
指令格式：G01X_ Y_ Z_ F_；
式中 X、Y、Z——用来指定直线插补终点坐标。
F——合成进给速度。
数控机床在执行G01指令时，刀具以联动的方式，按F指令指定的合成速度，从当前位置按线性路线移动到程序段指定的目标点。
注意：铣削加工中大多采用联动、单动的方式进行加工，有些特殊加工情况也可以采用Z轴与X轴或Y轴联动方式，但很少采用三轴联动，尤其在粗加工或者进给速度快的情况下，采用三轴联动极易导致打刀等加工事故的发生。
例1-4 如图1-10所示，使用G01指令编程，要求从点A线性进给到点B，此时的进给路线是A→B的直线。
绝对编程方式：G01 X130.0 Y80.0 F100；
相对编程方式：G01 X100.0 Y50.0 F100；
注意：G00与G01是同组模态代码，组号为01。
（九）程序结束指令M02
指令格式：M02；
说明：M02为非模态指令。数控机床在执行该指令时，机床的主轴停转、进给停止、切削液全部关闭，加工结束，若要再次执行该程序，需重新调用该程序。
另外有一条具有结束程序功能的指令——程序结束指令M30。
指令格式：M30；
说明：M30指令在执行时其基本功能与M02指令相同，即机床的主轴停转、进给停止、切削液全部关闭，加工结束；只是M30指令还兼有控制返回到零件程序头的作用，使用M30结束程序后，若要再次执行该程序，不需重新调用该程序，只需再次按下操作面板上的“循环启动”键即可。
图1-10 G01指令走刀路线图
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1.数控编程
数控编程是把零件的图形尺寸、工艺过程、切削参数、机床的运动以及刀具的位移等内容，按照机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。
2.编程内容与步骤
即为分析零件图、确定机床、制订加工工艺方案、数值计算、编写加工程序清单和首件试切。
模拟校验
华中HNC-22M型铣削数控系统模拟软件界面如图1-11所示。
图1-11 华中HNC-22M型铣削数控系统模拟软件界面
该软件只能用键盘操作，不支持鼠标单击方式。
以下对于该软件操作方法的讲解中，□表示按下某一功能键盘，□×n表示连续按下该键n次，▶表示下一步操作，“”表示输入内容，←、→、↑、↓表示按下相应的光标移动控制键，↙表示输入回车符号。
一、对刀参数设定
F3▶F3▶“X-1↙”▶“Y-2↙”▶“Z-3↙”▶F10×2。
二、程序输入
F2▶F2▶F2▶“（程序号）↙”▶“（程序）”▶F4▶F10×2。
三、加工参数输入
本程序不需设置加工参数。
四、程序模拟校验
F1▶F1▶“（通过调整↑、↓选择要加工的程序号）↙”▶“Ctrl+↙”。
五、程序调整
如果加工轨迹模拟路线与加工走刀路线不一致，要及时修改程序；如果模拟加工路线有缺陷，应适当调整加工工艺或程序。
强化训练
一、讨论题
1）由于本车间库房内暂时没有ϕ63mm的面铣刀，但是有ϕ50mm、ϕ80mm、ϕ100mm的面铣刀，你会选择哪种规格的刀具进行粗加工？请说明理由。
2）加工图1-1所示零件，也可以选用同一把刀具先进行粗加工后进行精加工，试分析这与选用两把不同规格刀具分别进行粗加工和精加工相比，各有什么优缺点？
二、练习题
1）请将如下程序输入HNC-22M型铣削数控系统，并调试程序，进行模拟校验。
2）请画出题1）中零件的走刀路线图，并标明各点坐标。
3）已知刀具当前停留在坐标轴原点上，请在下面坐标纸上描出程序O1182刀具运行轨迹，明确本程序走刀路线。
要求：快速定位指令走刀路线用虚线表示，直线插补指令走刀路线用实线表示，每段走刀路线需用箭头标注走刀方向。
图1-12 题3图
4）请编制图1-13所示图形的加工程序。
图1-13 踢足球图
评价及反思
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