正版新书]数控铣床编程与操作(第2版)宋凤敏,时培刚,宋祥玲

项目一 数控铣床概述
任务一 数控铣床的结构和功能概述
一、数控铣床的功能特点
二、数控铣削编程基础
三、数控铣削编程方法及步骤
任务二 数控铣床的日常维护
一、数控铣床的操作规程
二、数控铣床的日常维护
三、数控铣床常见故障诊断
任务三 数控铣床的基本操作
一、数控铣床的操作面板
二、数控铣床的启动和停止
三、机床回参考点
四、手动操作
五、MDI操作
六、程序编程与管理
七、FANUCOi标准铣床面板仿真操作
习题

项目二 用FANUC数控铣床加工
平面类零件
任务一 平面零件的数控铣削
一、任务导入
二、任务分析
三、相关理论知识
四、任务实施
五、零件检测
六、常见问题
七、思考问题
八、扩展任务
任务二 外轮廓零件的数控铣削
一、任务导入
二、任务分析
三、相关理论知识
四、任务实施
五、零件检测
六、常见问题
七、思考问题
八、扩展任务
任务三 内轮廓零件的数控铣削
一、任务导入
二、任务分析
三、相关理论知识
四、任务实施
五、零件检测
六、常见问题
七、思考问题
八、扩展任务
习题

项目三 利用坐标变换功能加工腔、槽类零件
任务一 利用缩放功能铣削零件
一、任务导入
二、任务分析
三、相关理论知识
四、任务实施
五、零件检测
六、常见问题
七、思考问题
八、扩展任务
任务二 利用镜像功能铣削零件
一、任务导入
二、任务分析
三、相关理论知识
四、任务实施
五、零件检测
六、常见问题
七、思考问题
八、扩展任务
任务三 利用旋转功能铣削零件
一、任务导入
二、任务分析
三、相关理论知识
四、任务实施
五、零件检测
六、常见问题
七、思考问题
八、扩展任务
习题
……

项目四 数控铣床加工孔类零件
项目五 复杂轮廓零件编程与加工（用户宏程序的运用）
项目六 典型零件的数控铣削

附录
参考文献

项目二 用FANUC数控铣床加工平面类零件

　　平面类零件是指加工平面与水平面平行或与水平面垂直的零件，以及加工平面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。平面铣适用于平面区域、平面内外轮廓和台阶面的加工。它通过逐层切削工件来创建刀具路径，可用于零件的粗、精加工，尤其适用于需大量切除材料的场合，如图2-1所示。

图2-1 铣削平面类零件

任务一 平面零件的数控铣削
一、任务导入
　　某生产厂家，需加工一批模板类零件，其材料为45钢，如图2-2所示。

图2-2 模板类零件
二、任务分析
1．分析加工方案
　　(1) 装夹工件时选用何种夹具，如何进行装夹？
　　(2) 根据各尺寸和加工精度选择合理的加工方法，确定加工工艺路线并选择相应的刀具，填写表2-1。
表2-1 平面类零件加工方案
加工内容
加工方法
选用刀具/mm



　　
2．选择合适的切削用量
　　确定加工方案和刀具后，要选择合适的刀具切削参数，填写表2-2。
表2-2 刀具切削参数选用表
刀具编号
刀具参数
主轴转速/(r/min)
进给率/(mm/min)
切削深度/mm





　　
3．确定工件坐标系
　　依据简化编程、便于加工的原则，确定工件的坐标系原点。
三、相关理论知识
1．常见铣削刀具
　　1) 铣刀类型选择
　　铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。铣较大平面时，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图2-3所示。

图2-3 面铣刀
　　面铣刀直径的选择依据：主要是根据工件宽度选择，同时要考虑机床的功率、刀具的位置和刀齿与工件的接触形式等，也可将机床主轴直径作为选取的依据，面铣刀直径可按D=1.5d(d为主轴直径)选取。一般来说，面铣刀的直径应比侧吃刀量大20%～50%。
　　45°面铣刀为一般加工首选，背向力大，约等于进给力。加工薄壁零件时，工件会发生挠曲导致加工精度下降。切削铸铁时，有利于防止工件边缘产生崩落。
　　90°面铣刀适用于薄壁零件、装夹较差的零件和要求90°准确成形的场合，进给力等于切削力，进给抗力大，易振动，要求机床具有较大的功率和刚性。
　　2) 刀柄及其附件
　　刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具。刀柄的选用要和机床的主轴孔相对应，并且已经标准化和系列化，如图2-4所示。
2．认识常用夹具——机用虎钳
　　1) 机用虎钳的用途
　　机用虎钳又名平口钳，是一种通用夹具，常用于安装小型工件。它是铣床、钻床的随机附件。将其固定在机床工作台上，用来夹持工件进行切削加工。
　　2) 机用虎钳的工作原理
　　用扳手转动丝杠，通过丝杠螺母带动活动钳身移动，形成对工件的夹紧与松开。


图2-4 刀柄
　　3) 机用虎钳的构造
　　机用虎钳的装配结构是可拆卸的螺纹连接和销连接；活动钳身的直线运动是由螺旋运动转变的；工作表面是螺旋副、导轨副及间隙配合的轴和孔的摩擦面，如图2-5所示。

图2-5 机用虎钳
　　4) 机用虎钳中装夹工件的注意事项
　　(1) 工件的被加工面必须高出钳口，否则就要用平行垫铁垫高工件，如图2-6所示。
　　(2) 为了能装夹得牢固，防止刨削时工件松动，必须把比较平整的平面贴紧在垫铁和钳口上。要使工件贴紧在垫铁上，应该一面夹紧，一面用手锤轻击工件的上表面，光洁的平面要用铜棒进行敲击以防止敲伤光洁表面。
　　(3) 为了不使钳口损坏和保护已加工表面，夹紧工件时在钳口处垫上铜片。用手挪动垫铁以检查夹紧程度，如有松动，说明工件与垫铁之间贴合不好，应该松开平口钳重新夹紧。
　　(4) 刚性不足的，工件需要支实，以免夹紧力使工件变形。

图2-6 工件安装
3．编程指令
　　有关坐标和坐标系的指令如下。
　　1) G92——工件坐标系设定
　　指令格式：G92 X_Y_Z_;
　　X、Y、Z为当前刀位点在工件坐标系中的坐标。
　　G92指令通过设定刀具起点相对于要建立的工件坐标原点的位置建立坐标系。此坐标系一旦建立起来，后续的绝对值指令坐标位置都是此工件坐标系中的坐标值。
　　G92设定工件坐标系，如图2-7所示。例如，G92 XX2 YY2 ZZ2将工件原点设定到距刀具起始点距离分别为-X2，-Y2，-Z2的位置。
　　2) G54～G59——工件坐标系选择
　　G54～G59是系统预置的6个坐标系，可根据需要选用，如图2-8所示。其注意事项如下。

图2-7 G92设置坐标系 图2-8 G54～G59 6个坐标系
　　(1) 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号工件的加工坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。
　　(2) G54～G59预置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。
　　(3) 使用该组指令前，必须先回参考点。
　　(4) G54～G59为模态指令，可相互注销。
　　3) G53——选择机床坐标系
　　指令格式：G53 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，式中X、Y、Z后的值为机床坐标系中的坐标值。例如“G53 X-100.0Y-100.0Z-20.0;”，无论刀具处于哪个坐标系下都会转到机床坐标系下(-100,-100,-20)点处。
　　G53为非模态指令，只在当前程序段有效。
　　4) G52——局部坐标系设定
　　指令格式：G52 X_Y_Z_;
　　其中，X、Y、Z后的值为局部原点相对工件原点的坐标值。
　　例2-1 如图2-9所示为几个坐标系指令在A→B→C→D行走路线中的应用。

图2-9 各坐标系互相转换
　　参考程序如表2-3所示。
　　5) G00——快速定位指令
　　指令格式：G00 X_Y_Z_;
　　其中，X、Y、Z为快速定位终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标，在G91时为终点相对于起点的位移量。
注意：G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。
　　6) G01——直线进给指令
　　指令格式：G01 X_Y_Z_F_;
　　其中，X、Y、Z为终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标，在G91时为终点相对于起点的位移量。G01指令使刀具从当前位置以联动的方式，使用程序段中F指令规定的合成进给速度，按合成的直线轨迹移动到程序段所指定的终点。
注意：① G01和F都是模态代码，如果后续的程序段不改变加工的线型和进给速度，可以不再书写这些代码。
② G01可由G00、G02、G03或G33功能注销。
　　例2-2 如图2-10所示，刀具在(50,10)位置以100mm/min的进给速度沿直线运动到(10,50)的位置。

图2-10 直线刀路
　　以绝对方式编写程序段：
　　
G90 G01 X10.0 Y50.0 F100;
　　
　　以增量方式编写程序段：
　　
G91 G01 X-40.0 Y40.0 F100;
　　7) G90——绝对值编程
　　　　G91——增量值编程
　　格式：G90 G00/G01 X_ Y_ Z_;
G91 G00/G01 X_ Y_ Z_;
注意：在铣床编程中，增量编程不能用U、W，如果用就表示U轴、W轴。
　　例2-3 如图2-11所示，刀具由原点按顺序向1、2、3点移动时分别用G90、G91指令编程，如表2-4所示。

图2-11 走刀路线
注意：铣床中X坐标不再是直径值。
　　8) 坐标平面选择
　　坐标平面选择指令G17、G18、G19如图2-12所示。
　　指令格式：
　　G17——选择XY平面；
　　G18——选择ZX平面；
　　G19——选择YZ平面；
　　坐标平面选择指令用来选择圆弧插补平面和刀具补偿平面。G17、G18、G19为模态功能，可相互注销，G17为默认值。
　　9) 参考点控制指令
　　(1) G28——自动返回参考点。
　　指令格式：G28 X_Y_Z_;
　　其中，X、Y、Z为指定的中间点位置，如图2-13所示。执行G28指令时，各轴先以G00的速度快移到程序指令的中间点位置，然后自动返回参考点。X、Y和Z经常分开来用。先用“G28 Z_”指令提刀并回Z轴参考点位置，然后再用“G28 X_Y_”指令回到X、Y方向的参考点。X、Y、Z在用G90编程时为指定中间点在工件坐标系中的坐标；在用G91编程时为指定中间点相对于起点的位移量。

图2-13 返回参考点和从参考点返回路线
　　G28指令使用前要求机床在通电后必须(手动)返回过一次参考点，且必须预先取消刀具补偿，G28为非模态指令。
　　(2) G29——自动从参考点返回。
　　指令格式：G29 X_Y_Z_;
　　其中，X、Y、Z为指令的定位终点位置。该命令使被指令X、Y、Z轴以快速定位进给速度从参考点经由中间点运动到指令位置，中间点的位置由G28或G30指令确定。一般地，该指令用在G28或G30之后，被指定X、Y、Z轴位于参考点或第二参考点的时候。同样如图2-13所示，即从R→B→C，X、Y、Z为C点坐标。X、Y、Z在用G90编程时为C点在工件坐标系中的坐标；在用G91编程时为C点相对于中间点B点的位移量。
　　(3) G30——自动返回第二、三、四参考点。
　　指令格式：G30 Pn X_Y_Z_;
　　n=2、3、4，表示选择第二、三、四参考点，若不写则表示选择第二参考点。当自动换刀(ATC)位置不在G28指令的参考点上时，通常用G30指令。返回参考点后，相应轴的参考点返回指示灯亮。
　　10) G20、G21、G22——尺寸单位选择
　　指令格式：尺寸输入制式
　　(1) G20——英制。对于直线运动的坐标轴，以英寸为单位；对于旋转运动的坐标轴，以度为单位。
　　(2) G21——公制。对于直线运动的坐标轴，以毫米为单位；对于旋转运动的坐标轴，以度为单位。
　　(3) G22——脉冲当量。表示移动轴脉冲当量或旋转轴脉冲当量。
注意：G20、G21和G22代码必须在程序开头坐标系设定之前用单独的程序段指令或通过系统参数设定，程序运行中途不能切换。

本书是《数控铣床编程与操作》的第2版，融理论教学、实践操作、企业项目为一体，是职业技术院校数控、机电、模具等机电系列同类专业的实用型教材。内容从面向企业开展数控加工方向技术服务和职工培训，为“中国制造2025”工程培养高级技能人才的职业需要出发，根据数控铣床编程与操作生产应用型人才今后的发展方向，结合中、高级数控铣削操作考试大纲要求进行修订。本次修订着重体现对学生运用工艺制定、手工编程及软件编程加工，分析和解决典型零件的数控铣削的基本能力培养，突出课程的基本要求和人才培养的实用性；在内容上做了部分取舍，对于一些不适用或错误的图表进行了更换，部分任务有较大改动，如项目六的软件编程部分更新成UG NX 8.0支持的内容。
　　本书具有以下特点：
　　(1) 采用项目导向任务驱动式编写模式。通过本书的学习，学生能学会制定零件的数控铣削加工工艺路线，学会编制数控铣削加工程序，并能熟练操作数控铣床加工相应零件。
　　(2) 理论与实践紧密结合。本书倡导先进的教学理念，以技能训练为主线、相关知识为支撑，较好地处理了理论教学与技能训练的关系，编程理论阐述简洁明了，机床操作结合典型数控系统，突出实践教学特色。
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　《数控铣床编程与操作（第2版）》是根据教育.关于数控技能型紧缺人才的培养指导思想，即基于工作过程、突出技能培养的精神而编写的。
　　《数控铣床编程与操作（第2版）》以FANUC Oi系统为主，全面系统地介绍了数控铣床编程与操作知识，共设立了六个项目，包括数控铣床概述、面类零件数控铣削、腔和槽类零件数控铣削、孔类零件数控铣削、用宏程序加工复杂零件及典型零件的数控铣削软件编程与加工。
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　　依据职业岗位的需要，选择并组织教材内容。
　　以就业为导向，以能力为本位，突出实践性，以提高学生的职业能力。
　　项目案例丰富，且源于实际。