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cold1999
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1.5数控加工的工艺处理
1.5 数控加工的工艺处理
数控加工工艺处理的主要内容有：
（1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。
（2）分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。
（3）设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具、刀具的选择、切削用量的确定等。
（4）调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。
（5）分配数控加工中的容差。
（6）处理数控机床上部分工艺指令。
1.5.1 数控加工零件及加工方法的选定
一般来说，数控机床最适合加工具有如下特点的零件
（1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件，短期急需的零件。
（2）轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。
（3）用普通机床加工较困难或无法加工（需昂贵的工艺装备）的零件。
（4）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同样精度所用的加工方法很多，因而实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如对IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。一般地，数控车床适合于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔，立式数控铣床适合于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等，卧式数控铣床则适合于加工箱体、泵体、壳体类零件，多坐标联动的加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。
零件上比较精确表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需的加工方法。表1-1列出了钻、镗、铰等几种加工方法所能达到的精度等级及其工序，可供参考。
表1-1 H13～H7孔加工方式（孔深/孔径 ≤5）
孔的精度 孔 的 毛 坯 性 质
在实体材料上加工孔 预先铸出或热冲出的孔
H13,H12 一次钻孔 用扩孔钻钻孔或镗刀镗孔
H11 孔径≤10：一次钻孔
孔径> 10～30：钻孔及扩孔
孔径> 30～80：钻、扩或钻、扩、镗 孔径≤80：粗扩、精扩
或用镗刀粗镗、精镗
或根据余量一次镗孔或扩孔
H10
H9 孔径≤10：钻孔及铰孔
孔径> 10～30：钻孔、扩孔及铰孔
孔径> 30～80：钻、扩或钻、镗、铰（或镗） 孔径≤80
用镗刀粗镗（一次或二次，根据余量而定），铰孔（或精镗）
H8
H7 孔径≤10：钻孔、扩孔、铰孔
孔径> 10～30：钻孔及扩孔及一、二次铰孔
孔径> 30～80：钻、扩或钻、扩、镗 孔径≤80 用镗刀粗镗（一次或二次，根据余量而定）及半精镗，精镗或精铰
1.5.2 加工工序的划分
根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能，则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，这就是对零件的加工工序进行划分。
1．按零件装夹定位方式与加工部位划分
由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时其定位方式各有差异，一般加工外形时，以内形定位；加工内形时则以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。如图1-21所示的片状凸轮，按定位方式可分为两道工序，第一道工序可在普通机床上进行，以外圆表面和B平面定位，加工端面A和f22H7的内孔，然后再加工端面B和f4H7的工艺孔；第二道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在数控铣上铣削凸轮外表面曲线。
图1-21 凸轮零件
先铣平面后，经一段时间释放残余变形，然后再加工孔，可保证加工出高精度的孔。所以，应先加工平面，定位面，再加工孔；先加工形状简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工低精度部位，再加工高精度部位。一般地，为提高机床寿命，保证精度、降低成本，通常把粗加工特别是零件的基准面、定位面在普通机床上加工。
2．按粗、精加工方式划分
图1-22 车削加工的零件
根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工，此时可用不同的机床或不同的刀具顺次同步进行加工。对单个零件要先粗加工、半精加工，而后精加工。或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，最后再进行精加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面粗、精加工完毕后，再加工零件的其它表面，否则可能会在对新的表面进行大切削量加工过程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面变形 。如图1-22所示车削零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。
3．按所用刀具划分工序
为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再换另一把刀具加工其它部位。在专用数控机床和加工中心上常采用此法。
1.5.3 工件的安装与夹具的选择
1．定位装夹的基本原则
在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则与普通机床相同。也要合理选择定位基准和夹紧方案。为提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：
（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。
（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
（3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。
2．选择夹具的基本原则
数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点：
（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。当达到一定批量生产时才考虑用专用夹具，并力求结构简单。
（2）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。
（3）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工。即夹具要开敞，其定位夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。
此外，为提高数控加工的效率，在成批生产中，还可采用多位、多件夹具。例如在数控铣床或立式加工中心的工作台上，可安装一块与工作台大小一样的平板，既可用它作为大工件的基础板，也可作多个中小工件的公共基础板，依次加工并排装夹的多个中小工件。
1.5.4 对刀点与换刀点的确定
在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩视为一个点，那就是“刀位点”，它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。一般来说，立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀刀位点为球心；镗刀、车刀刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。
图1-23 对刀点与换刀点
对刀操作就是要测定出在程序起点处刀具刀位点（即对刀点，也称起刀点）相对于机床原点以及工件原点的坐标位置。如图1-23所示，对刀点相对于机床原点为（X0，Y0），相对于工件原点为（X1，Y1），据此便可明确地表示出机床坐标系、工件坐标系和对刀点之间的位置关系。
数控机床对刀时常采用千分表、对刀测头或对刀瞄准仪进行找正对刀，具有很高的对刀精度。对有原点预置功能的CNC系统，设定好后，数控系统即将原点坐标存贮起来。即使你不小心移动了刀具的相对位置，也可很方便地令其返回到起刀点处。有的还可分别对刀后，一次预置多个原点，调用相应部位的零件加工程序时，其原点自动变换。在编程时，应正确地选择“对刀点”的位置。其大致选择原则是：
（１）便于数学处理和简化程序编制；
（２）在机床上找正容易，加工中便于检查；
（３）引起的加工误差小。
对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，常将对刀点既作为程序的起点，也作为程序的终点。
换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件及其其它部件为准。如在铣床上，常以机床参考点为换刀点；在加工中心上，以换刀机械手的固定位置点为换刀点，在车床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。选取的这些点，都是便于计算的相对固定点。
1.5.5 加工路线的确定
加工路线是指刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向。其主要确定原则如下：
（1）加工方式、路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度。如铣削轮廓时，应尽量采用顺铣方式，可减少机床的“颤振”，提高加工质量。
（2）尽量减少进、退刀时间和其它辅助时间，尽量使加工路线最短。
（a） （b）
图1-24 点位加工路线
（3）进、退刀位置应选在不大重要的位置，并且使刀具尽量沿切线方向进、退刀，避免采用法向进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。
对点位控制机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线无关紧要。因此，这类机床应按空程最短来安排加工路线。但对孔位精度要求较高的孔系加工，还应注意在安排孔加工顺序时，防止将机床坐标轴的反向间隙带入而影响孔位精度。如图1-24所示零件，若按（a）图所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，Y方向反向间隙会使定位误差增加，影响5、6孔与其它孔的位置精度。按（b）图路线，加工完4孔后往上多移动一段距离到P点，然后再折回来加工5、6孔，使方向一致，可避免引入反向间隙。
图1-25 90°主偏刀车外圆的情况
对于车削，可考虑将毛坯件上过多的余量，特别是含铸、锻硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车加工时，则要注意程序的灵活安排。可用一些子程序（或粗车循环）对余量过多的部位先作一定的切削加工。在安排粗车路线时，应让每次切削所留的余量相等。如图1-25所示若以90°主偏刀分层车外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e（e可取0.05mm）。这样就可防止主切削刃在每次切削终点处受到瞬时重负荷的冲击。当刀具的主偏角大于但仍接近90°时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。
铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，应对刀具的切入和切出程序精心设计。如图1-26（a）所示，铣削外表面轮廓时，铣刀的切入、切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出零件表面，而不应法向直接切入零件，引入点选在尖点处较妥。如图1-26（b）所示，铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿法线方向切入和切出或加引入引出弧改向，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。但是，在法向切入切出时，还应避免产生过切的可能性。
对于槽形铣削，若为通槽，可采用行切法来回铣切，走刀换向在工件外部进行，如图1-27（a）所示。若为封闭凹槽，可有图示（b）、（c）、（d）三种走刀方案。图（b）为行切法，图（c）为环切法，图（d）为先用行切法，最后用环切法一刀光整轮廓表面。这三种方案中，（b）图方案最差，（d）图方案最好。如图1-28所示，若封闭凹槽内还有形状凸起的岛屿，则以保证每次走刀路线与轮廓的交点数不超过两个为原则，按图（a）方式将岛屿两侧视为两个内槽分别进行切削，最后用环切方式对整个槽形内外轮廓精切一刀。若按图（b）方式，来回地从一侧顺次铣切到另一侧，必然会因频繁地抬刀和下刀而增加工时。如图（c）所示，当岛屿间形成的槽缝小于刀具直径，则必然将槽分隔成几个区域，若以最短工时考虑，可将各区视为一个独立的槽，先后完成粗、精加工后再去加工另一个槽区。若以预防加工变形考虑，则应在所有的区域完成粗铣后，再统一对所有的区域先后进行精铣。
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cold1999
时间 09-06 08:36
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Re: 1.5数控加工的工艺处理
对于曲面铣削，常用球头铣刀采用“行切法”进行加工。如图1-29所示大叶片类零件，当采用图1-29（a）所示沿纵向来回切削的加工路线时，每次沿母线方向加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用图1-29（b）所示沿横向来回切削的加工路线时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后的检验，叶形准确度高，但程序较多。对边界敞开的曲面，球头刀可由边界外开始加工。曲面加工若用两坐标联动的三坐标铣床，则采用任意两轴联动插补，第三轴作单独的周期性进刀的“两维半”联动加工方法，如图1-30（a）。此时刀具中心轨迹为等距曲面与行切面的交线，是一条平面曲线，编程计算比较简单，但由于球头刀与曲面切削点的位置随曲率而不断改变，故切削刃形成的轨迹则是空间曲线，曲面上有较明显的扭曲的残留沟纹。因此这种方法常用于曲率变化不大及精度要求不高的粗加工中。若用三坐标联动插补的行切加工方法，如图1-30（b）所示，切削刃形成的轨迹为曲面与行切面的交线即平面曲线，但此时刀具中心轨迹则是一空间曲线，其编程计算较为复杂，且要求机床必需具备三轴联动功能。有些空间曲面零件的曲面形成较为复杂，即使采用三轴联动的机床，其编程加工亦很复杂。但根据其曲面形成规律，旋转变动一下坐标方向后其轨迹曲线则比较简单，如图1-30（c），据此可采用能进行相应调整的四坐标或五坐标联动的数控机床进行加工控制，以获得较高的加工质量。当然，这种刀具中心轨迹必需依赖自动编程软件来进行计算。
图1-29 大叶片加工 图1-30 空间曲面的加工
1.5.6 刀具与切削用量的选择
1．刀具的选择
选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。数控加工不仅要求刀具的精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
由于数控加工一般不用钻模，钻孔刚度较差。所以要求孔的高径比应不大于5，钻头两主刀刃应刃磨得对称以减少侧向力。钻孔前应用大直径钻头先锪一个内锥坑或顶窝，作为钻头切入时的定心锥面，同时也作为孔口的倒角。钻大孔时，可采用刚度较大的硬质合金扁钻，钻浅孔时宜用硬质合金的浅孔钻，以提高效率和质量。用加工中心铰孔可达IT7～IT9级精度，表面粗糙度Ra1.6～0.8mm。铰前要求小于Ra6.3mm。精铰可采用浮动铰刀，但铰前孔口要倒角。铰刀两刀刃对称度要控制在0.02～0.05mm之内。镗孔则是悬臂加工，应采用对称的两刃或两刃以上的镗刀头进行切削，以平衡径向力，减轻镗削振动。振动大时可采用减振镗杆。对阶梯孔的镗削加工采用组合镗刀，以提高镗削效率。精镗宜采用微调镗刀。
数控车兼作粗精车削，粗车时要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。刀片的选择是根据零件的材料种类、硬度、加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条件来决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速度和刀片型号。具体选择可参考相关切削用量手册。
图1-31 铣刀类型及其尺寸关系
铣削加工选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的立铣刀或玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形刀。在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件。若加镶齿盘铣刀，适用于在五坐标联动的数控机床上加工一些球面，其效率比用球头铣刀高近十倍，并可获得好的加工精度，如图1-31所示。常用立铣刀具的有关参数，可按下述经验数据选取。
(1) 刀具半径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径r ，一般取r =（0.8～0.9）r。
(2) 零件的加工高度H =（1/4～1/6）r，以保证刀具有足够的刚度。
(3) 对深槽孔，选取l = H+（5～10）mm。l为刀具切削部分长度，H为零件高度
(4) 加工外形及通槽时，选取l =H+re+（5～10）mm。re为刀尖转角半径。
(5) 粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D粗可按下式计算
D粗 = 2 x + D
式中 D ------ 轮廓的最小凹圆角半径
d ------- 圆角邻边夹角等分线上的精加工余量
d1 ----- 精加工余量
j ------ 圆角两邻边的最小夹角
(6) 加工肋时，刀具直径为D =（5～10）b （b 为肋的厚度）。
在加工中心上，各种刀具分别安装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀工作。因此必须有一套连接普通刀具的接杆，以便使钻、镗、扩、铰、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。作为编程人员应了解机床上所用刀杆的结构尺寸以及调整方法，调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其柄部有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两类，共包括16种不同用途的刀具。
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cold1999
时间 09-06 08:36
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Re: 1.5数控加工的工艺处理
2．切削用量的确定
切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，通常选择较小的背吃刀量和进给量，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
（1）背吃刀量aP （mm），亦称切削深度。主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切除余量，以便提高生产效率。精加工时，则应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取（0.2～0.5）mm。
（2）主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度nc（m/min）选取。
n =
式中 nc ----- 切削速度，由刀具的耐用度决定；
D ------ 工件或刀具直径（mm）。
主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中。
（3）进给量（进给速度）f（mm/min或 mm/r）是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。
当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度（进给量）应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。粗加工时，为缩短切削时间，一般进给量就取得大些。工件材料较软时，可选用较大的进给量，反之，应选较小的进给量。
车、铣、钻等加工方式下的切削用量可参考表1-2、1-3、1-4、1-5选取。
实际上现代数控机床的操作面板上一般都有主轴转速和进给速度等修调（倍率）开关，可在加工过程中人工随时调整修正，有较大的灵活性。
表1-2 数控车削用量推荐表
工件材料 加工方式 背吃刀量mm 切削速度m/min 进给量 mm/r 刀具材料
粗加工 5 ～ 7 60 ～ 80 0.2 ～ 0.4 YT类
碳素钢 粗加工 2 ～ 3 80 ～ 120 0.2 ～ 0.4
精加工 0.2 ～ 0.3 120～ 150 0.1 ～ 0.2
车螺纹 70 ～ 100 导程
sb>600MPa 钻中心孔 500～800 r/min W18Cr4V
钻 孔 ～ 30 0.1 ～ 0.2
切断（宽度< 5mm) 70 ～110 0.1 ～ 0.2 YT类
合金钢 粗加工 2 ~3 50 ～ 80 0.2 ～ 0.4 YT类
sb=1470MPa 精加工 0.1 ~ 0.15 60 ～ 100 0.1 ～ 0.2
切断（宽度< 5mm) 40 ～ 70 0.1 ～ 0.2
铸 铁 粗加工 2 ~ 3 50 ～ 70 0.2 ～ 0.4
200HBS 精加工 0.1 ~ 0.15 70 ～ 100 0.1 ～ 0.2 YG类
以 下 切断（宽度< 5mm) 50 ～ 70 0.1 ～ 0.2
粗加工 2 ~ 3 600 ～ 1000 0.2 ～ 0.4
铝 精加工 0.2 ~ 0.3 800 ～ 1200 0.1 ～ 0.2 YG类
切断（宽度< 5mm) 600 ～ 1000 0.1 ～ 0.2
粗加工 2 ~ 4 400 ～ 500 0.2 ～ 0.4
黄铜 精加工 0.1 ~ 0.15 450 ～ 600 0.1 ～ 0.2 YG类
切断（宽度< 5mm) 400 ～ 500 0.1 ～ 0.2
表1-3 铣刀的切削速度 （m / min）
工 件 铣 刀 材 料
材 料 碳素钢 高速钢 超高速钢 Stellite YT YG
铝 75~150 150~300 240~460 300~600
黄铜 12~25 20~50 45~75 100~180
青铜（硬） 10~20 20~40 30~50 60~130
青铜（最硬） 10~15 15~20 40~60
铸铁（软） 10~12 15~25 18~35 28~40 75~100
铸铁（硬） 10~15 10~20 18~28 45~60
铸铁（冷硬） 10~15 12~28 30~60
可锻铸铁 10~15 20~30 25~40 35~45 75~110
铜（软） 10~14 18~28 20~30 45~75
铜（中） 10~15 15~25 18~28 40~60
铜（硬） 10~15 12~20 30~45
表1-4 铣刀进给量 （mm / 每齿）
工件材料 圆柱
铣刀 面铣刀 立铣刀 杆铣刀 成形铣刀 高速钢
嵌齿铣刀 硬质合金
嵌齿铣刀
铸铁 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1
软(中硬)钢 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.09
硬钢 0.15 0.15 0.06 0.04 0.03 0.2 0.08
镍铬钢 0.1 0.1 0.05 0.02 0.02 0.15 0.06
高镍铬钢 0.1 0.1 0.04 0.02 0.02 0.1 0.05
可锻铸铁 0.2 0.15 0.07 0.05 0.04 0.3 0.09
铸铁 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.08
青铜 0.15 0.15 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1
黄铜 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.21
铝 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.1
Al-Si合金 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.18 0.08
Mg-Al-Zn合金 0.1 0.1 0.07 0.04 0.03 0.15 0.08
Al-Cu-Mg合金
Al-Cu-Si 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.1
表1-5 高速钢钻头的切削用量 （v：m / mm，f：mm / r）
工件
材料 sb
（MPa） 钻头直径 （mm）
2~5 6~11 12~18 19~25 26~50
v f v f v f v f v f
钢 <490 20~25 0.1 20~25 0.2 30~35 0.2 30~35 0.3 25~30 0.4
490~686 20~25 0.1 20~25 0.2 20~25 0.2 25~30 0.2 25 0.2
686~882 15~18 0.05 15~18 0.1 15~18 0.2 18~22 0.3 15~20 0.35
882~1078 10~14 0.05 10~14 0.1 12~18 0.15 16~20 0.2 14~16 0.3
铸 118~176 25~30 0.1 30~40 0.2 25~30 0.35 20 0.6 20 1.0
铁 176~294 15~18 0.1 14~18 0.15 16~20 0.2 16~ 0.3 16~18 0.4
黄铜 软 <50 0.05 <50 0.15 <50 0.3 <50 0.45 <50 --
青铜 软 <35 0.05 <35 0.1 <35 0.2 <35 0.35 <35 --
1.6 数控加工的工艺指令和工艺文件
1.6.1 程序中常用的工艺指令
1．准备功能G指令
G指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。它由字母G及其后面的二位数字组成，从G00～G99共有100种代码。这些代码中虽然有些常用的准备功能代码的定义几乎是固定的，但也有很多代码其含义及应用格式对不同的机床系统有着不同的定义，因此编程使用前必须熟悉了解所用机床的使用说明书或编程手册。常用G指令代码见表1-6。
表1-6 常用G指令代码
代码 组 意义 代码 组 意义 代码 组 意义
G00 aa 快速点定位 G20 b 英制单位 G80 固定循环取消
G01 直线插补 G21 公制单位 G81 e 固 定
G02 顺圆插补 G27 回参考点检查 ～G89 循 环
G03 逆圆插补 G28 g 回参考点 G90 i 绝对坐标编程
G32 螺 纹 G29 参考点返回 G91 增量坐标编程
～G33 切 削 G40 刀补取消 G92 00 预置寄存
G04 00 暂停延时 G41 d 左刀补
G17 XY平面选择 G42 右刀补
G18 c ZX平面选择 G54 f 零 点
G19 YZ平面选择 ～G59 偏 置
注：组别为“00”的属非模态代码。其余为模态代码，同组可相互取代。
2．辅助功能M指令
M指令也是由字母M和两位数字组成。该指令与控制系统插补器运算无关，一般书写在程序段的后面，是加工过程中对一些辅助器件进行操作控制用的工艺性指令。例如，机床主轴的启动、停止、变换；冷却液的开关；刀具的更换；部件的夹紧或松开等；在从M00～M99的100种代码中，同样也有些因机床系统而异的代码，也有相当一部分代码是不指定的。常用M指令代码见表1-7。
表1-7 常用M指令代码
代码 作用
时间 组
别 意义 代 码 作用
时间 组
别 意义 代 码 作用
时间 组
别 意义
M00 ★ 00 程序暂停 M06 00 自动换刀 M19 ★ 主轴准停
M01 ★ 00 条件暂停 M07 ＃ 开切削液1 M30 ★ 00 程序结束并返回
M02 ★ 00 程序结束 M08 ＃ b 开切削液2 M60 ★ 00 更换工件
M03 ＃ 主轴正转 M09 ★ 关切削液 M98 00 子程序调用
M04 ＃ a 主轴反转 M10 夹 紧 M99 00 子程序返回
M05 ★ 主轴停转 M11 c 松 开
注：1、组别为“00”的属非模态代码。其余为模态代码，同组可相互取代。
2、作用时间为“★”号者表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用，“＃”号者则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。
3．F、S、T指令
F指令为进给速度指令，是表示刀具向工件进给的相对速度，单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关（如车螺纹）时，单位为mm/r。进给速度一般有如下两种表示方法。
代码法：即F后跟的二位数字并不直接表示进给速度的大小，而是机床进给速度序列的代号，可以是算术级数，也可以是几何级数。
直接指定法：即F后跟的数字就是进给速度的大小。如F100表示进给速度是100mm/min。这种方法较为直观，目前大多数数控机床都采用此方法。
S指令为主轴转速指令，用来指定主轴的转速，单位为r/min。同样也可有代码法和直接指定法两种表示方法。
T指令为刀具指令，在加工中心机床中，该指令用以自动换刀时选择所需的刀具。在车床中，常为T后跟4位数，前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号，在铣镗床中T后常跟两位数，用于表示刀具号，刀补号则用H代码或D代码表示。
在上述这些工艺指令代码中，有相当一部分属于模态代码（又称续效代码），这种代码一经在一个程序段中指定，便保持有效到被以后的程序段中出现同组类的另一代码所替代。在某一程序段中一经应用某一模态代码，如果其后续的程序段中还有相同功能的操作，且没有出现过同组类代码时，则在后续的程序段中可以不再指令和书写这一功能代码。比如接连几段直线的加工，可在第一段直线加工时用G01指令，后续几段直线就不需再书写G01指令，直到遇到G02圆弧加工指令或G00快速空走等指令。
另一部分非模态代码功能只对当前程序段有效，如果下一程序段还需要使用此功能则还需要重新书写。
上述F、S指令和部分G、M指令代码都属于模态代码。
1.6.2 数控加工的工艺文件
图1-32 座架零件图样
数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收的依据，也是操作者要遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产做了技术上的必要工艺资料积累和储备。目前数控加工工艺文件尚未制定国家统一标准，各企业一般都根据本单位的特点制定了一些必要的工艺文件，主要包括数控加工工序卡、数控刀具调整单、机床调整单、零件加工程序单等。现以图1-32所示零件加工为例作简单介绍，以供参考。
１．数控加工工件安装和零点设定卡片
它应表示出数控加工零件定位方法和夹紧方法，并应标明工件零点设定位置和坐标方向、使用的夹具名称和编号等。假设上图座架零件的下台阶面已在其它机床上加工出，现需要在数控机床上一次装夹后加工剩下的表面和各个孔，采用通用台钳作为夹具，其工件装夹及零点设定卡如表1-8所示。
表1- 8 工件安装和零点设定卡片
零件图号 WD-9901 数控加工工件安装和零点设定卡 工 序 号
零件名称 座 架 装夹次数
2 台 钳
编 制 审 核 批 准 第 页 1 紧定螺栓
共 页 序 号 夹具名称 夹具图号
2．工序卡
由编程员根据图纸和加工任务书编制数控加工工艺和作业内容，并反映使用的辅具、刃具和切削参数、切削液等，工序卡中应按已确定的工步顺序填写。如果在数控机床上只加工零件的一个工步时，也可不填写工序卡。不同的数控机床，其工序卡也有差别。
上述座架零件在数控机床上的加工安排是：先用端面铣刀铣出上表面，再用立铣刀铣四周侧面及A、B工作面，最后用钻头分别钻6个小孔和两个大孔。填写工序卡如表1-9所示。
3．数控刀具调整单
数控刀具调整单主要包括数控刀具卡片和数控刀具明细表（简称刀具表）两部分。
数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上，事先调整好刀具直径和长度。刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等，它是组装刀具和调整刀具的依据。其格式如表1-10所示。
零件图号 WD-9901 数控刀具卡片 使用设备
刀具名称 立铣刀 ZJK7532-1
刀具编号 T02 换刀方式 手 动 程序编号
刀
具
组
成 序号 编 号 刀具名称 规 格 数 量 备 注
1 vfd.17550 x 4 拉 钉
2 GB1106-85 刀 柄
3 铣 刀 0 X 80 1 切削液：柴油
4
备 注
编 制 审 核 批 准 共 页 第 页
表1-10 数控刀具卡片
数控刀具明细表是调刀人员调整刀具输入的主要依据。其格式如表1-11 所示。
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