第4章 数控铣床程序编制
数控铣床是机床设备中应用超级普遍的加工机床，它能够进行平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，还可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。加工中心、柔性制造单元等都是在数控铣床的基础上产生和进展起来的。
数控铣床程序编制的基础
数控铣床具有丰硕的加工功能和较宽的加工工艺范围，面对的工艺性问题也较多。在开始编制铣削加工程序前，必然要认真分析数控铣削加工工艺性，把握铣削加工工艺装备的特点，以保证充分发挥数控铣床的加工功能。
4.1.1数控铣床的要紧功能
各类类型数控铣床所配置的数控系统尽管各有不同，但各类数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其要紧功能大体相同。
一、 点位操纵功能
此功能能够实现对彼此位置精度要求很高的孔系加工。
二、 持续轮廓操纵功能
此功能能够实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。
3、 刀具半径补偿功能
此功能能够依照零件图样的标注尺寸来编程，而没必要考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。
4、 刀具长度补偿功能
此功能能够自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。
五、 比例及镜像加工功能 比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，若是一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就能够够通过镜像加工来实现。
六、 旋转功能
该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。
7、 子程序挪用功能
有些零件需要在不同的位置上重复加工一样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复挪用，就能够够完成对该零件的加工。
八、 宏程序功能
该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。
4.1.2数控铣床的加工工艺范围
《数控编程技术》教案 第四章 第1页 共17
第4章 数控编程常用指令
【教学目标】 通过本章节的教学：使学生掌握数控编程常用指令准备功能G代码，辅助功能M代码及主轴功能S、进给功能F、刀具功能T代码的使用格式，各代码所表述的意义以及在编程的过程中要注意的事项。
【教学重点】 G代码、M代码、F、S、T功能代码的使用格式
【教学难点】 G代码的使用格式及意义
【教学时数】 理论10学时
【课程类型】 理论课程
【教学方法】 理论联系实际，讲、例、练三结合
【教学内容】
4.1 概述
1、数控编程常用的指令代码主要有准备功能G代码，辅助功能M代码及主轴功能S、进给功能F、刀具功能T代码。
2、G代码分为模态代码和非模态代码。
模态代码除了在本程序段有效外，在后续程序段也起作用，直到出现同组的另一个代码时才失效。
非模态代码只在本程序段有效，如G04，其功能仅在所出现的程序段内才有作用。
3、M功能也有模态和非模态两种形式。另外，M功能还可以分为前作用M功能和后作用M功能。前作用M功能是在程序段中编制的轴运动之前执行，后作用M功能是在程序段中编制的轴运动之后执行。
表4.1为我国JB3208-1983准备功能G代码。 《数控编程技术》教案 第四章 第2页 共17
表4.2为我国JB3208-1983辅助功能M代码。
4.2 与坐标和坐标系有关的指令
4.2.1 工件坐标系设定指令
G92指令用来设定刀具在工件坐标系中的坐标值，属于模态指令，其设定值在重新设定之前一致有效。
程序段格式为：G92 X Y Z
X、Y、Z为刀位点在工件坐标系中的初始位置。例如：
G92 X25.0 Z350.0；设定工件坐标系为X1O1Z1；
G92 X25.0 Z10.0；设定工件坐标系为X2O2Z2。
以上两程序段所设定的工件坐标系如图4.1所示。工件坐标系建立以后，程序内所有用绝对值指定的坐标值，均为这个坐标系中的坐标值。
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基本一致。
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。加工中心特别适合于箱体类零件和孔系的加工。加工工艺范围如图所示。
图1 铣削加工 图2 钻削加工 图3 螺纹加工
图4 镗削加工
加工中心特别适合单件、中小批量的生产，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，经多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
1.数控铣床（加工中心）可用绝对值编程或增量值（相对坐标）编程，分别用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
加工中心对刀具的基本要求是：
良好的切削性能 能承受高速切削和强力切削并且性能稳定；
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；
配备完善的工具系统 满足多刀连续加工的要求。
复习思考题4
1．加工中心可分为哪几类？其主要特点有哪些？
加工中心按结构布局可以分为以下三类：
（1）立式加工中心 其主轴轴线垂直于水平面。为了解决垂直方向运动时重力平衡的问题，一般是由主轴箱沿立柱上下运动来实现的，主轴箱的重量通过立柱中空腔内的配重使其平衡。大型立式数控铣床则往往采用龙门架移动式，龙门架沿床身做纵向运动。三坐标立式数控铣床占有相当的比重，一般可进行三坐标联动加工。还有部分机床的主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的一个或两个轴做数控摆角运动，完成四坐标和五坐标数控立铣加工。
（2）卧式加工中心 其主轴轴线平行于水平面，垂直方向的运动一般也是由主轴箱升降来实现的。为了扩大加工范围，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四、五坐标加工。利用万能数控转盘，可以将工件上不同角度的加工面调整成加工位置，从而省去很多专用夹具或专用角度成型铣刀。带有数控转盘的卧式数控铣床利于对工件进行“四面加工”。
2．箱体上直径小于30mm的孔一般采用什么加工方法？ 直径小于30mm的孔可以不铸出毛坯孔，全部加工都在加工中心上完成。可分为“锪平端面—打中心孔—钻—扩—孔端倒角—铰”等工步。有同轴度要求的小孔（<30mm），须采用“锪平端面—打中心孔—钻—半精镗—孔端倒角—精镗（或铰）”等工步来完成。
3．数控铣和加工中心的工序划分原则是什么？
（1）工序集中原则。
（2）先粗后精原则。
（3）基准先行原则。
（4）先面后孔原则。
4．数控铣和加工中心的工序划分方法有哪些？
（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适于加工内容不多的零件，加工完成后就能达到待检状态。
（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工多个表面，但会导致程序太长。程序长度会受到系统内存容量、机床连续工作时间（一个零件在一个工作班内应该加工完毕）、查错和检索等的限制。因程序不宜太长，一道工序的内容也不宜太多。
