1.1　任务引入

平面体零件如图9-1所示，切深为1mm，试编写其加工程序。

1.2　工艺知识

1.平面铣削常用的装夹方法 铣削加工是平面、键槽、齿轮以及各种成形面的常用加工方法。在铣床上加工工件时，一般采用以下几种装夹方法，如图9-2所示。

（1）直接装夹在铣床工作台上：大型工件常直接装夹在工作台上，用螺柱、压板压紧，如图9-2a所示。这种方法需要用百分表、划针等工具找正加工面和铣刀的相对位置。

（2）用机床用平口虎钳装夹工件：如图9-2b所示，对于形状简单的中、小型工件，一般可装夹在机床用平口虎钳中，使用时需要保证虎钳在机床上的正确位置。

（3）用分度头装夹工件：对于需要分度的工件，一般可直接装夹在分度头上，如图9-2c所示。另外，不需要分度的工件用分度头装夹加工也很方便。

（4）用V形架装夹工件：这种方法一般适用于轴类零件，如图9-2d所示，除了具有较好的对中性以外，还可承受较大的切削力。

用专用夹具装夹工件，定位准确、夹紧方便，效率高，一般适用于大批量生产。

2.铣削方式 数控铣削根据刀具旋转方向可分为顺铣和逆铣，图9-3是顺铣与逆铣的工作示意图。当刀齿的旋转方向与工件的进给方向相同时为顺铣，当刀齿的旋转方向与工件的进给方向相反时为逆铣。

顺铣时，刀齿的切削量由大变小，使刀齿易于切入工件，刀齿的磨损较小，可以提高刀具寿命。铣刀在切削时对工件有一个垂直分力F_v，将工件压在工作台上，可以减少工件的振动，提高加工表面质量。由于工作台进给丝杆与螺母之间存在间隙，顺铣时铣刀对工件的水平分力F_h与工件进给方向一致，容易使进给丝杆与螺母之间的工作面发生脱离，工作台产生窜动，进给量发生突变，造成啃刀现象，严重时造成刀具或机床损坏。当铣削加工余量较小，对工件表面加工质量要求高，机床具有进给丝杆与螺母消除间隙机构时，可采用顺铣加工方法。

逆铣时，刀齿的切削量由小变大，刀齿切入工件时有一段滑行挤压过程，使刀齿的磨损较大，同时也使已加工表面的粗糙度增大。铣刀在切削时对工件的垂直分力Fv是向上的，使工件产生上抬趋势，造成周期性振动，影响表面加工质量。逆铣时铣刀对工件的水平分力Fh与工件进给方向相反，使进给丝杆与螺母相互压紧，工作台不会发生窜动现象。当铣削加工余量较大，对工件表面加工质量要求不高时，一般都采用逆铣加工方法。

1.3　编程指令

1.M、F、S功能

（1）辅助功能M代码：由地址符M及其后面的1～2位数字组成，主要用于控制零件加工程序的走向以及机床各种辅助功能的开关动作，具体功能见表9-1。

表9-1 M代码及功能

注：由于生产数控机床的厂家很多，每个厂家使用的M功能不完全相同，因此对于某台数控机床必须根据其说明书进行编程。

（2）主轴功能S代码：用于控制主轴的转速，单位为r/min，如S500表示主轴转速为500r/min。

（3）进给功能F代码：指定刀具的进给速度，该速度的上限值由系统参数设定。若程序中编写的进给速度超出限制范围，实际进给速度即为上限值。

F代码的单位通常有mm/min和mm/r两种，分别由G94和G95来指定。例如，“G94F100”表示进给速度为100mm/min。

2.准备功能G代码 G代码有模态和非模态两种形式。模态G代码是一组可相互注销的G代码。这些功能代码一旦被执行，就一直有效，直到被同一组的G代码注销为止。非模态G代码只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销。

G代码由地址符G和后面的2位数字组成，从G00～G99共100种。G代码主要用于规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿等多种加工操作。华中数控系统的G代码及其功能，见表9-2。

表9-2 华中数控系统HNC—21M的G代码及其功能

注：标*的G代码是数控系统启动后默认的初始状态。

（1）绝对值编程指令G90与相对值编程指令G91：G90指令表示每个编程值是相对于程序原点的，G91指令表示每个编程值是相对于前一位置而言的。

例9-1 如图9-4所示，使用G90、G91指令编程，控制刀具由1点移动到2点。

解 运用G90、G91指令分别编程如下：

N10 G90 X40 Y45；

N20 G91 X20 Y30；

（2）工件坐标系设定指令G92：其输入格式如下：

G92X_Y_Z_；

说明：

1）X_、Y_、Z_表示当前刀位点D在工件坐标系中的坐标，该点通常被称为对刀点，如图9-5所示。

2）一旦执行G92指令建立坐标系，后序的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。

3）G92指令的后面必须跟坐标地址符，因此必须由单独的一个程序段指定。

4）执行此指令并不会产生机械位移，只是让系统内部用新的坐标值取代旧的坐标值，从而建立新的坐标系。

5）执行此指令前必须保证刀位点与程序起点（对刀点）符合。(www.daowen.com)

6）该指令为非模态指令。

（3）工件坐标系选择指令G54～G59：其输入格式如下：

G54 G90 G00（G01）X_Y_Z_；

执行该指令后，所有坐标值指定的坐标尺寸都是选定的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。

说明：

1）G54～G59指令指定的坐标系是系统预置的六个坐标系，可根据需要选用。

2）G54～G59指令建立的工件坐标原点是相对于机床原点的，在程序运行前已设定好，在程序运行中是无法重置的。

3）执行G54～G59指令建立的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值可用MDI方式输入，系统自动记忆。

4）使用该组指令前必须回参考点。

5）G54～G59指令为模态指令，可相互注销。

G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件坐标系的，但在使用时有区别：G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这个加工原点在机床坐标系中的位置是随着当前刀具的位置改变的；G54～G59指令是在加工前设定坐标系的，是通过确定工件坐标系的原点在机床坐标系的位置来建立坐标系的，用G54～G59指令建立的坐标系与刀具的初始位置无关，因此G54～G59指令在批量加工中广泛使用。另外，在使用G54～G59指令建立坐标系后就不必再使用G92指令，否则G54～G59指令建立的坐标系就会被G92指令建立的坐标系替换。

（4）快速定位指令G00：其输入格式如下：

G00X_Y_Z_；

其中，X_、Y_、Z_为快速定位终点坐标，在含G90指令的程序段中为快速定位终点在工件坐标系中的坐标，在含G91指令的程序段中为快速定位终点相对于起点的位移量。

说明：

1）在执行G00指令后，刀具相对于工件从当前位置以各轴预先设定的快速移动进给速度移动到程序段所指定的下一个定位点。

2）G00指令中的快速移动速度由机床参数对各轴分别设定，不能用程序指定。由于各轴以各自速度移动，不能保证各轴同时到达终点，因此联动直线轴的合成轨迹并不总是直线。例如程序段“G90G00X300.0Y150.0”，设刀具起点在工件零点，在执行该程序段后刀具轨迹如图9-6所示。

3）快速移动速度可由面板上的快速修调旋钮修正。

4）G00指令一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。

5）G00指令为模态功能，可由G01、G02、G03或G33指令注销。

（5）直线进给指令G01：G01指令的功能是在坐标平面内切削任意斜率的直线轮廓，刀具移动速度由进给功能指令F设定。当执行G01指令时，在程序中必须出现F指令，其输入格式如下：

G01X_Y_Z_F_；

其中，X_、Y_、Z_表示终点坐标，在含G90指令的程序段中表示终点在工件坐标系中的坐标，在含G91指令的程序段中表示终点相对于起点的位移量。

例9-2 如图9-7所示，使用G90、G91、G01指令编程，控制刀具由A点移到B点。

解 运用G90、G91、G01指令分别编程如下：

N10 G90 G01 X90 Y45 F800；

N20 G91 G01 X70 Y30 F800；

1.4　任务实施

1.刀具和加工工序的确定 见表9-3、表9-4。

表9-3 数控加工刀具卡

表9-4 数控加工工序卡

2.装夹方案的确定 平面体零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。

3.参考程序的编制 在100mm×200mm的平面体零件中心建立工件坐标系，Z轴原点设在顶面上。

采用粗加工方式即可达到平面体零件所要求的表面精度。具体加工路线如图9-1b所示。编制图9-1所示零件的加工程序如表9-5所示。

表9-5 平面体零件数控加工参考程序

续表