第一節 數控銑削的零件加工工藝分析
數控銑床是機床設備中應用非常廣泛的加工機床，它可以進行平麵銑削、平麵型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上複雜型麵銑削，還可進行鑽削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性製造單元等都是在數控銑床的基礎上產生和發展起來的。本章以配置華中 “世紀星”數控係統（HNC-21M）的銑床為例，介紹編程的一些標準和規範。
本章主要學習目標是：掌握數控銑削加工工藝編製方法及數控銑床編程基本指令的用法；學會數控銑床刀具補償功能、簡化編程指令以及孔加工循環指令的用法及應用；掌握數控銑床宏程序的編製，使學生掌握編寫數控銑削程序的方法和技能並能熟練編寫較複雜零件的程序。
數控銑削加工的工藝設計是在普通銑削加工工藝設計的基礎上，考慮和利用數控銑床的特點，充分發揮其優勢。關鍵在於合理安排工藝路線，協調數控銑削工序與其他工序之間的關係，確定數控銑削工序的內容和步驟，並為程序編製準備必要的條件。
一、數控銑床的加工對象
數控銑削主要包括平麵銑削和輪廓銑削，還可以對零件進行鑽、擴、鉸、鏜、锪加工及攻螺紋等。主要適用於下列幾類零件的加工。
1.平麵類零件
平麵類零件是指加工麵平行、垂直於水平麵或加工麵與水平麵的夾角為定角的零件，這類零件的特點是，各個加工表麵是平麵，或展開為平麵。三個零件都屬於平麵類零件，其中的曲線輪廓麵M和正圓台麵N，展開後均為平麵。
2.變斜角類零件
加工麵與水平麵的夾角呈連續變化的零件稱為變斜角類零件。飛機上的一種變斜角梁緣條，該零件在第②肋至第⑤肋的斜角α從3°10′均勻變化至2°32′，從第⑤肋至第⑨肋再均勻變化至1°20′，最後到第肋又均勻變化至0°。變斜角類零件的變斜角加工麵不能展開為平麵，但在加工中，加工麵與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。加工變斜角類零件最好采用四坐標和五坐標數控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，也可在三坐標數控銑床上進行二軸半控製的近似加工。
3.曲麵類零件
加工麵為空間曲麵的零件稱為曲麵類零件。曲麵類零件的加工麵不僅不能展開為平麵，而且它的加工麵與銑刀始終為點接觸。加工曲麵類零件一般采用三坐標數控銑床。加工曲麵類零件的刀具一般使用球頭刀具，因為其他刀具加工曲麵時更容易產生幹涉而過切鄰近表麵。加工立體曲麵類零件一般使用三坐標數控銑床，采用以下兩種加工方法。
（1）行切加工法采用三坐標數控銑床進行二軸半坐標控製加工，即行切加工法。球頭銑刀沿XY平麵的曲線進行直線插補加工，當一段曲線加工完後，沿X方向進給ΔX再加工相鄰的另一曲線，如此依次用平麵曲線來逼近整個曲麵。相鄰兩曲線間的距離ΔX應根據表麵粗糙度的要求及球頭銑刀的半徑選取。球頭銑刀的球半徑應盡可能選得大一些，以增加刀具剛度，提高散熱性，降低表麵粗糙度值。加工凹圓弧時的銑刀球頭半徑必須小於被加工曲麵的最小曲率半徑。
（2）三坐標聯動加工采用三坐標數控銑床三軸聯動加工，即進行空間直線插補。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐標聯動的方法加工。這時，數控銑床用X、Y、Z三坐標聯動的空間直線插補，實現球麵加工。
4.箱體類零件
箱體類零件一般是指具有一個以上孔係，內部有不定型腔或空腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件。箱體類零件一般都需要進行多工位孔係、輪廓及平麵加工，公差要求較高，特別是形位公差要求較為嚴格，通常要經過銑、鑽、擴、鏜、鉸、锪、攻螺紋等加工工序，需要刀具較多，在普通機床上加工難度大，工裝套數多，費用高，加工周期長，需多次裝夾、找正，手工測量次數多，加工時必須頻繁地更換刀具，工藝難以製定，更重要的是精度難以保證。這類零件在數控銑床尤其是加工中心上加工，一次裝夾可完成普通機床60%～95%的工序內容，零件各項精度一致性好，質量穩定，同時節省費用，縮短生產周期。
二、數控銑床加工工藝分析
數控銑削的加工工藝分析是編程前的重要準備工作。由於數控銑床是按照程序來工作的，因此對零件加工中所有的要求都要體現在加工中，如加工順序、加工路線、切削用量、加工餘量、刀具的尺寸及是否需要切削液等都要預先確定好並編入程序中。根據加工實踐，數控銑削加工工藝分析所要解決的主要問題大致可歸納為產品的零件圖樣分析、零件結構工藝性分析與零件毛坯的工藝性分析等內容。
1.零件圖的工藝分析
首先應熟悉零件在產品中的作用、位置、裝配關係和工作條件，搞清楚各項技術要求對零件裝配質量和使用性能的影響，找出主要的關鍵的技術要求，然後對零件圖樣進行分析。
（1）尺寸標注方法分析零件圖上尺寸標注方法應適應數控加工的特點，在數控加工零件圖上，應以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便於編程又有利於設計基準、工藝基準、測量基準和編程原點的統一。由於零件設計人員一般在尺寸標注中較多地考慮裝配等使用方麵特性，而不得不采用局部分散的標注方法，這樣就給工序安排和數控加工帶來諸多不便。由於數控加工精度和重複定位精度都很高，不會因產生較大的累積誤差而破壞零件的使用特性，因此，可將局部的分散標注方法改為同一基準標注或直接給出坐標尺寸的標注方法。
（2）零件圖的完整性與正確性分析構成零件輪廓的幾何元素（點、線、麵）條件（如相切、相交、垂直和平行）是數控編程的重要依據。手工編程時要計算構成零件輪廓的每一個節點坐標；自動編程時要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義，如果某一條件不充分，則無法計算零件輪廓的節點坐標和表達零件輪廓的幾何元素，導致無法進行編程，因此圖紙應當完整地表達構成零件輪廓的幾何元素。
（3）零件技術要求分析零件的技術要求主要是指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表麵粗糙度及熱處理等。這些要求在保證零件使用性能的前提下，應經濟合理。過高的精度和表麵粗糙度要求會使工藝過程複雜、加工困難、成本提高。
（4）零件材料分析在滿足零件功能的前提下，應選用廉價、切削性能好的材料。而且，應首選國產材料，不要輕易選用貴重或緊缺的材料。
2.零件的結構工藝性分析
零件的結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下製造的可行性和經濟性。良好的結構工藝性，可以使零件加工容易、節省工時和材料。而較差的零件結構工藝性，會使加工困難、浪費工時和材料，有時甚至無法加工。因此，零件各加工部位的結構工藝性應符合數控加工的特點。
（1）工件的內腔與外形應盡量采用統一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具的規格和換刀的次數，方便編程和提高數控機床加工效率。
（2）工件內槽及緣板間的過渡圓角半徑不應過小過渡圓角半徑反映了刀具直徑的大小，刀具直徑和被加工工件輪廓的深度之比與刀具的剛度有關，當R＜0.2H時（H為被加工工件輪廓麵的深度），則判定該工件該部位的加工工藝性較差；當R＞0.2H時，則刀具的當量剛度較好，工件的加工質量能得到保證。
（3）銑工件的槽底平麵時，槽底圓角半徑r不宜過大，銑削工件底平麵時，槽底的圓角半徑r越大，銑刀端刃銑削平麵的能力槽底平麵圓弧對加工工藝的影響就越差，銑刀與銑削平麵接觸的最大直徑d=D-2r （D為銑刀直徑），當D一定時，r越大，銑刀端刃銑削平麵的麵積越小，加工平麵的能力就越差、效率越低、工藝性也越差。當r大到一定程度時，甚至必須用球頭銑刀加工，這是應該盡量避免的。
此外，還應分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證，有沒有引起矛盾的多餘尺寸或影響加工安排的封閉尺寸等。
（4）保證基準統一的原則有些工件需要在銑完一麵後再重新安裝銑削另一麵，由於數控銑削時不能使用通用銑床加工時常用的試切方法來接刀，往往會因為工件的重新安裝而接不好刀。這時，最好采用統一基準定位，因此零件上應有合適的孔作為定位基準孔。如果零件上沒有基準孔，也可以專門設置工藝孔作為定位基準，如在毛坯上增加工藝凸台或在後繼工序要銑去的餘量上設置基準孔。
（5）分析零件的變形情況數控銑削工件在加工時的變形，不僅影響加工質量，而且當變形較大時，將使加工不能繼續進行下去。這時就應當考慮采取一些必要的工藝措施進行預防，如：對鋼件進行調質處理，對鑄鋁件進行退火處理，對不能用熱處理方法解決的，也可考慮粗、精加工及對稱去餘量等常規方法。此外，還要分析加工後的變形問題，采取什麼工藝措施來解決。
3.零件毛坯的工藝性分析
進行零件銑削加工時，由於加工過程的自動化，使餘量的大小、如何定位裝夾等問題在設計毛坯時就要仔細考慮好；否則，如果毛坯不適合數控銑削，加工將很難進行下去。根據經驗，下列幾方麵應作為毛坯工藝性分析的要點：
（1）毛坯應有充分、穩定的加工餘量。
（2）分析毛坯在裝夾定位方麵的適應性。應考慮毛坯在加工時的裝夾定位方麵的可靠性與方便性，以便使數控銑床在一次安裝中加工出更多的待加工麵。主要是考慮要不要另外增加裝夾餘量或工藝凸台來定位與夾緊，什麼地方可以製出工藝孔或要不要另外準備工藝凸耳來特製工藝孔。該工件缺少定位用的基準孔，用其他方法很難保證工件的定位精度，如果在圖示位置增加4個工藝凸台，在凸台上製出定位基準孔，這一問題就能得到圓滿解決。對於增加的工藝凸耳或凸台，可以在它們完成作用後通過補加工去掉。
（3）分析毛坯的餘量大小及均勻性主要考慮在加工時是否要分層切削，分幾層切削，也要分析加工中與加工後的變形程度，考慮是否應采取預防性措施與補救措施。如對於熱軋的中、厚鋁板，經淬火時效後很容易在加工中與加工後變形，最好采用經預拉伸處理後的淬火板坯。
三、刀具選擇
1.對刀具的基本要求
（1）銑刀的剛性要好這既是為滿足提高生產率而采用大切削用量的需要，又是為適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點。
（2）銑刀的使用壽命要高當一把銑刀加工的內容很多時，如果刀具很快磨損而不耐用，這不僅會影響零件的加工質量，還會增加換刀與對刀的次數，而導致零件表麵留下接刀痕，降低零件的表麵質量，並且增加輔助勞動時間。
總之，根據被加工材料的切削性能及加工餘量，選擇剛性好、使用壽命高的銑刀，是充分發揮數控銑床的生產效率和獲得滿意的加工質量的前提。
2.刀具的種類與選擇
（1）刀具的種類在介紹了幾種常用的刀具類型，其中的端銑刀主要用來銑削較大的平麵，立銑刀類主要用於加工平麵和溝槽的側麵，鑽頭和鏜刀主要用於孔的加工，成型銑刀大多用來加工各種形狀的內腔、溝槽，球頭銑刀適用於加工空間曲麵和平麵間的轉角圓弧。
（2）刀具選擇的注意事項
1）在平麵銑削時，應選用不重磨硬質合金端銑刀或立銑刀一般在銑削時，盡量采用二次走刀加工，第一次走刀最好用端銑刀粗銑，沿工件表麵連續走刀，選好每次走刀寬度和銑刀直徑，使接刀痕不影響精切走刀精度，在加工餘量大又不均勻時，銑刀直徑要選小些；反之，選大些，在精加工時銑刀直徑要選大些，最好能包容整個加工麵。
2）立銑刀和鑲硬質合金刀片的端銑刀主要用於加工凸台、凹槽和箱口麵為了在軸向進給時易於吃刀，要采用端齒特殊刃磨的銑刀；為了減少振動，可采用非等距三齒或四齒銑刀；為了加強銑刀強度，應加大錐形刀心，變化槽深；為了提高槽寬的加工精度，減少銑刀的種類，在加工時可采用直徑比槽寬小的銑刀先銑槽的中間部分，然後用刀具半徑補償功能銑槽的兩邊。
3）加工曲麵和變斜角輪廓外形時常用球頭刀、環形刀、鼓形刀和錐形刀等在加工曲麵時球頭刀的應用最普遍，但是越接近球頭刀的底部，切削條件就越差，因此近來有用環形刀（包括平底刀）代替球頭刀的趨勢。鼓形刀和錐形刀都是用來加工變斜角零件的，這是單件或小批量生產中取代四坐標或五坐標機床的一種變通措施。鼓形刀的缺點是刃磨困難，切削條件差，而且不適應於加工內腔表麵；錐形刀則刃磨容易，切削條件好，加工效率高，工件表麵質量也較好，但是加工變斜角零件的靈活性小；當工件的斜角變化範圍較大時，這時需要中途分階段換刀，這樣留下的切削殘痕多，增大了手工銼修量。
4）孔加工刀具的選用
① 數控機床孔加工一般不用鑽頭，因為鑽頭的剛度和切削條件差，選用鑽頭直徑D應滿足L／D≤5（L為鑽孔深度）的條件。
② 鑽孔前先用中心鑽定位，保證孔加工的定位精度。
③ 精鉸孔可選用浮動鉸刀，鉸孔前孔口要倒角。
④ 鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削，以平衡徑向力，減少鏜削振動。
⑤ 盡量選擇較粗和較短的刀杆，以減少切削振動。
四、夾具的選擇
1.工件的安裝
工件的安裝應考慮以下幾個方麵。
（1）力求符合設計基準、工藝基準、安裝基準與工件坐標係基準統一的原則。
（2）減少裝夾次數，盡可能做到在一次裝夾後能加工全部待加工表麵。
（3）盡可能采用專用夾具，減少占機裝夾與調整的時間。
2.夾具的選擇
根據數控機床的加工特點，協調夾具坐標係、機床坐標係和工件坐標係三者的關係，此外還要考慮以下幾個方麵。
（1）在小批量加工零件時，盡量采用組合夾具、可調式夾具以及其他通用夾具。
（2）成批生產考慮采用專用夾具，力求裝卸方便。
（3）夾具的定位及夾緊機構元件不能影響刀具的走刀運動。
（4）裝卸零件要方便可靠，成批生產可采用氣動夾具、液壓夾具和多工位夾具。
3.常用夾具的種類
（1）通用銑削夾具有通用螺釘壓板、平口鉗和三爪卡盤等。
① 螺釘壓板利用T形槽螺栓和壓板將工件固定在機床工作台上即可。裝夾工件時，需根據工件裝夾精度要求，用百分表等找正工件。
② 機用平口鉗（又稱虎鉗）形狀比較規則的零件銑削時常用平口鉗裝夾，方便靈活，適應性廣。當加工一般精度零件和夾緊力較小時，常用機械式平口鉗，靠絲杠和螺母的相對運動來夾緊工件；當加工精度要求較高或夾緊力較大時，可采用較高精度的液壓式平口鉗，壓力油從油路6進入油缸後，推動活塞4移動，活塞拉動鉗口向右移動夾緊工件。
平口鉗在數控銑床工作台上安裝時，要控製鉗口與X或Y軸的平行度，零件夾緊時要注意控製工件變形和一端鉗口上翹。
③ 銑床用卡盤當需要在數控銑床上加工回轉體零件時，可以采用三爪卡盤裝夾。對於非回轉體零件可采用四爪卡盤裝夾。銑床用卡盤使用T形槽螺栓將卡盤固定在機床工作台上即可。
（2）專用銑削夾具專用銑削夾具是特別為某一項或類似的幾項工件設計製造的夾具，一般在產量較大時采用。其結構固定，僅適用於一個具體零件的具體工序，這類夾具設計應力求簡化，目的是使製造時間盡量縮短。
（3）多工位夾具可以同時裝夾多個工件，可減少換刀次數，以便於一麵加工，一麵裝卸工件，有利於縮短輔助加工時間，提高生產率，較適合中小批量生產。
（4）氣動或液壓夾具適合生產批量較大，采用其他夾具又特別費工、費力的場合，能減輕工人勞動強度和提高生產率，但此類夾具結構較複雜，造價往往很高，而且製造周期較長。
五、數控銑床進給路線的確定
進給路線是刀具在整個加工工序中相對於工件的運動軌跡，它不但包括工步的內容，還反映出工步的順序。進給路線的確定是工藝分析中一項極為重要的工作，它是編寫程序的依據。
在確定進給路線時，要考慮零件的被加工表麵的精度、表麵質量、表麵形狀，零件的材料、切削餘量，機床的類型、剛度、精度以及刀具的剛性等。還要考慮被加工表麵與夾具的空間關係，以防碰撞。合理的進給路線應是能保證零件的加工精度、表麵質量的要求，盡量做到數值計算簡單、程序段少、編程量少，進給路線短、空行程少的高效路線。
1.順銑和逆銑的選擇
銑削有順銑和逆銑兩種方式。當工件表麵無硬皮，機床進給機構無間隙時，應選用順銑，按照順銑安排進給路線。因為采用順銑加工後，零件已加工表麵質量好，刀齒磨損小。精銑時，應盡量采用順銑。當工件表麵有硬皮，機床的進給機構有間隙時，應選用逆銑，按照逆銑安排進給路線。因為逆銑時，刀齒是從已加工表麵切入，不會崩刀；機床進給機構的間隙不會引起振動和爬行。
2.保證零件的加工精度和表麵粗糙度要求
（1）當銑削平麵零件外輪廓時，一般采用立銑刀側刃切削。立銑刀側刃銑削平麵零件外輪廓時避免沿零件外輪廓的法向切入和切出，應沿著外輪廓曲線的切向延長線切入或切出，這樣可避免刀具在切入或切出時產生的刀刃切痕，保證零件曲麵的平滑過渡。
（2）銑削封閉的內輪廓表麵時，若內輪廓外延，則應沿切線方向切入、切出。若內輪廓曲線不允許外延，刀具隻能沿內輪廓曲線的法向切入、切出，此時刀具的切入、切出點應盡量選在內輪廓曲線兩幾何元素的交點處。當內部幾何元素相切無交點時，為防止刀具施加刀偏時在輪廓拐角處留下凹口，刀具切入、切出點應遠離拐角。
（3）當用圓弧插補方式銑削外整圓時，要安排刀具從切向進入圓周銑削加工，當整圓加工完畢後，不要在切點處直接退刀，而讓刀具多運動一段距離，最好沿切線方向，以免取消刀具補償時，刀具與工件表麵相碰撞，造成工件報廢。銑削內圓弧時，也要遵守從切向切入的原則，安排切入、切出過渡圓弧，若刀具從工件坐標原點出發，其加工路線為1→2→3→4→5，這樣，可提高內孔表麵的加工精度和質量。
（4）對於孔位置精度要求較高的零件，在精鏜孔係時，鏜孔路線一定要注意各孔的定位方向一致，即采用單向趨近定位點的方法，以避免傳動係統反向間隙誤差或測量係統的誤差對定位精度的影響。例如孔係加工路線，在加工孔Ⅳ時X方向的反向間隙將會影響Ⅲ、Ⅳ兩孔的孔距精度；如果改為加工路線，可使各孔的定位方向一致，從而提高了孔距精度。
（5）銑削曲麵時，常用球頭刀采用“行切法”進行加工。所謂行切法是指刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間的距離是按零件加工精度的要求確定。對於邊界敞開的曲麵加工，可采用兩種加工路線。對於發動機大葉片，當采用加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋麵的形成，可以準確保證母線的直線度。當采用圖2-20（b）的加工方案時，符合這類零件數據給出情況，便於加工後檢驗，葉形的準確度高，但程序較多。由於曲麵零件的邊界是敞開的，沒有其他表麵限製，所以曲麵邊界可以延伸，球頭刀應由邊界外開始加工。
3.應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率
正確選擇鑽孔加工路線的例子。通常先加工均布於同一圓周上的八個孔，再加工另一圓周上的孔。但是對點位控製的數控機床而言，要求定位精度高，定位過程盡可能快，因此這類機床應按空行程最短來安排走刀路線，以節省加工時間，提高效率。
4.最終輪廓一次走刀完成
為保證工件輪廓表麵加工後的粗糙度要求，最終輪廓應安排在最後一次走刀中連續加工出來。用行切方式加工內腔的走刀路線，這種走刀能切除內腔中的全部餘量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達不到要求的表麵粗糙度。所以如采用走刀路線，先用行切法，最後沿周向環切一刀，光整輪廓表麵，能獲得較好的效果。也是一種較好的走刀路線方式。
5.選擇使工件在加工後變形小的路線
對於橫截麵積小的細長零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最後尺寸或對稱去除餘量法安排走刀路線。安排工步時，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。
此外，輪廓加工中應避免進給停頓。因為加工過程中的切削力會使工藝係統產生彈性變形並處於相對平衡的狀態，進給停頓時，切削力突然減小，會改變係統的平衡狀態，刀具會在進給停頓處的零件輪廓上留下刻痕。為提高工件表麵的精度和減小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工餘量一般以0.2～0.5mm為宜，而且精銑時宜采用順銑，以減小零件被加工表麵粗糙度的值。
六、數控銑床切削用量的選擇
切削用量的選擇應保證零件加工精度和表麵粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；並充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。數控銑粗、精加工時切削用量的選擇原則如下：
粗加工時切削用量的選擇原則——首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據機床動力和剛性的限製條件等，選取盡可能大的進給量；最後根據刀具耐用度確定最佳的切削速度。
精加工時切削用量的選擇原則——首先根據粗加工後的餘量確定背吃刀量；其次根據已加工表麵的粗糙度要求，選取較小的進給量；最後在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。
1.背吃刀量（端銑）或側吃刀量（圓周銑）的選擇
背吃刀量ap為平行於銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時ap為切削層深度；而圓周銑時，ap為被加工表麵的寬度。側吃刀量ae為垂直於銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時ae為被加工表麵的寬度，而圓周銑時為切削層的深度。
背吃刀量或側吃刀量的選取主要由加工餘量和對表麵質量的要求決定。①在工件表麵粗糙度值要求較大時，如果圓周銑削的加工餘量小於5mm，端銑的加工餘量小於6mm，則粗銑一次進給就可以達到要求。但在餘量較大，工藝係統剛性較差或機床動力不足時，可多分幾次進給完成。②在工件表麵粗糙度值要求較小時，可分粗銑和半精銑兩步進行。粗銑時背吃刀量或側吃刀量選取同前。粗銑後留0.5～1.0mm的餘量，在半精銑時切除。③在工件表麵粗糙度值要求很小時，可分粗銑、半精銑和精銑三步進行。半精銑時背吃刀量或側吃刀量取1.5～2mm；精銑時圓周銑側吃刀量取0.3～0.5mm，端銑背吃刀量0.5～1.0mm。
2.進給量f和進給速度vf的選擇
進給量f和進給速度vf的選擇應根據零件的表麵粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，參考有關切削用量手冊選取。切削時的進給速度還應與主軸轉速和切削深度等切削用量相適應，不能顧此失彼。工件剛性差或刀具強度低時，應取小值。加工精度和圓柱銑刀銑削
麵粗糙度要求較高時，進給量應選得小些，但不能選得過小，過小的進給量反而會使表麵粗糙度增大。輪廓加工中，選擇進給量時還應注意輪廓拐角處的“超程”和“欠程”問題。用圓柱銑刀銑削圖示輪廓表麵時，銑刀由A向B運動，進給速度較高時，由於慣性在拐角B處可能出現超程現象，拐角處的金屬被多切去一些。為此要選擇變化的進給量，即在接近拐角處應當適當降低進給量，過拐角後再逐漸升高，以保證加工精度。另外，在切削過程中，切削力的作用，使機床、工件和刀具的工藝係統產生變形，從而使刀具產生滯後，在拐角處會產生欠程現象。采用增加減速程序段或暫停程序的方法，可以減少由此產生的欠程現象。
3.切削速度的選擇
主軸轉速應根據允許的切削速度和刀具直徑來選擇。
七、確定對刀點與換刀點
（1）對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準點。對刀點可以設在零件上、夾具上或機床上，但必須與零件的定位基準有已知的準確關係。當對刀精度要求較高時，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。對於以孔定位的零件，可以取孔的中心作為對刀點。
（2）刀位點是指確定刀具位置的基準點。如平頭立銑刀的刀位點一般為端麵中心；球頭銑刀的刀位點取為球心；鑽頭為鑽尖。
（3）換刀點應根據工序內容來做安排，為了防止換刀時刀具碰傷工件，換刀點往往設在距離零件較遠的地方。對刀時應使對刀點與刀位點重合。
八、典型零件的加工工藝分析
平麵凸輪零件是數控銑削加工中常見的零件之一，其輪廓曲線組成不外乎直線—圓弧、圓弧—圓弧、圓弧—非曲線及非圓曲線等幾種。所用數控機床多為兩軸以上聯動的數控銑床，加工工藝過程也大同小異。下麵以平麵槽形凸輪為例，分析其數控銑削加工工藝，其外部輪廓尺寸已經由前道工序加工完畢，本工序的主要任務是加工槽與孔。該零件材料為HT200。
1.零件圖工藝分析
零件材料為鑄鐵，其切削加工工藝性能較好。凸輪槽的內外輪廓由直線和圓弧組成，凸輪槽的側麵與Φ盞20+0.0210mm和Φ盞12+0.0180mm兩內孔表麵粗糙度要求較高，為Ra1.6mm。凸輪槽的內外輪廓麵、Φ盞20+0.0210mm孔與底麵有垂直度要求。
由上述分析可知，凸輪槽內外輪廓麵及Φ盞20+0.0210mm、Φ盞12+0.0180mm兩孔的加工應分粗、精兩個加工階段進行，以保證表麵粗糙度要求。對於垂直度要求，隻要提高裝夾精度和裝夾剛度，使麵與銑刀、鑽頭軸線垂直即可滿足。
2.確定裝夾方案
一般大型凸輪可用等高墊塊墊在工作台上，然後用壓板螺栓在凸輪的孔上壓緊。外輪廓平麵盤型凸輪的墊塊要小於凸輪的輪廓尺寸，不與銑刀發生幹涉。對於小型凸輪，一般用心軸定位，壓緊即可。
根據平麵槽形凸輪的結構特點，采用“一麵兩孔”定位。用一塊120mm×120mm×40mm的墊塊，在墊塊上分別精鏜Φ盞20mm及Φ盞12mm兩個定位銷安裝孔，孔距為35mm，墊塊平麵度為0.04mm。加工前先固定墊塊，使兩定位銷孔的中心連線與機床的X軸平行，墊塊的平麵要保證和工作台平行，並用百分表檢查。
加工Φ盞20+0.0210mm及Φ盞12+0.0180mm兩孔時，以底麵A定位，采用雙螺母壓緊，提高裝夾剛度，防止銑削時因螺母鬆動引起的振動。加工凸輪槽內外輪廓時，采用“一麵兩孔”方式定位，即以底麵A和Φ盞20+0.0210mm及Φ盞12+0.0180mm兩個孔為定位基準。
3.確定加工順序及進給路線
加工順序的擬訂按照基麵先行的原則和先粗後精的原則確定。因此，應先加工用作定位基準的Φ盞20+0.0210mm及Φ盞12+0.0180mm兩個孔，然後加工凸輪槽內外輪廓表麵。為保證加工精度，粗、精加工應分開，其中Φ盞20+0.0210mm及Φ盞12+0.0180mm兩個孔的加工采用鑽孔—粗鉸—精鉸方案。
進給路線包括平麵內進給和深度進給兩部分。平麵內進給時，對外凸輪廓從切線方向切入，對內凹輪廓從過渡圓弧切入。為使凸輪槽表麵具有較好的表麵質量，采用順銑方式銑削，對外凸輪廓按順時針方向銑削，對內凹輪廓按逆時針方向銑削。即為銑刀在水平麵內的切入進給路線。在兩軸聯動的數控銑床上，對銑削平麵槽形凸輪，深度進給有兩種方法：一種是在XZ（或YZ）平麵內來回銑削逐漸進刀到既定深度；另一種方法是先打工藝孔，然後從工藝孔進刀到既定深度。
4.刀具的選擇
銑刀材料和幾何參數主要根據零件材料切削加工性、工件表麵幾何形狀和尺寸大小選擇；切削用量則根據零件材料特點、刀具性能及加工精度要求確定。通常為提高切削效率，要盡量選用大直徑的銑刀；側吃刀量取刀具直徑的1／3～2／3，被吃刀量應大於冷硬層厚度；切削速度和進給速度應通過實驗來選取效率和刀具壽命的綜合最佳值。精銑時切削速度應高些。
根據零件結構特點，銑削凸輪內、外輪廓時，銑刀直徑受槽寬限製，取Φ盞6mm。粗加工選用Φ盞6mm高速鋼立銑刀，精加工選用Φ盞6mm硬質合金立銑刀。
5.切削用量的選擇
凸輪槽內、外輪廓精加工時留0.1mm銑削餘量，精鉸Φ盞20+0.0210mm、Φ盞12+0.0180mm兩個孔時留0.1mm鉸削餘量。選擇主軸轉速與進給速度時，先查切削手冊，確定切削速度與每齒進給量，然後計算出進給速度與主軸轉速（計算過程從略）。
6.填寫數控加工工藝卡
將各工步的加工內容、所用刀具和切削用量填入平麵槽形凸輪數控加工工序卡片中。
第二節數控銑床的編程基礎
以華中世紀星（HNC-21/22M）數控係統為例來說明數控銑床程序編製的有關指令及方法。
一、編程指令簡介
（一）G功能指令
準備功能G代碼是建立坐標平麵、坐標係偏置、刀具與工件相對運動軌跡（插補功能），以及刀具補償等多種加工操作方式的指令。範圍為G00～G99。各G代碼指令的功能如表2-5所示。
G代碼分為兩類，一類G代碼僅在被指定的程序段中有效，稱為非模態G代碼，例如G04等；另一類稱為模態代碼，一經指定，一直有效，直到被新的模態G代碼取代，如G00、G01等。同一組的G代碼，在一個程序段中，隻能有一個被指定，如果同組的幾個G代碼同時出現在一個程序段中，那麼最後輸入的那個G代碼有效。在固定循環中，如遇有01組的G代碼時，固定循環將被自動撤銷，相反01組的G代碼卻不受固定循環影響。
（二）輔助功能M指令
輔助功能Ｍ指令，由地址字M後跟一至兩位數字組成，如M00～M99。主要用來設定數控機床電控裝置單純的開／關動作，以及控製加工程序的執行走向。現將常用的M指令的用法介紹如下。
1.程序停止運行指令M00
在完成程序段的其他指令後，使主軸回轉、進給運動、冷卻液等均停止。因為在加工過程中往往需要停機檢查、測量工件尺寸，或者手工換刀、手動變速等，變可是使用該指令。程序停止後，再按下啟動按鈕，可以繼續執行程序。
2.計劃停止指令M01
M01與M00相似，但與M00指令不同的是，必須預先將操作麵板上的選擇停止開關處於計劃停止狀態時，M01才起作用。該指令主要用於加工工件的抽樣檢查。
3.程序結束指令M02
該指令用於程序的最後一段。表示工件已加工完畢，機床運動均停止，並使數控係統處於複位狀態。
4.主軸控製指令M03、M04、M05
M03、M04和M05的功能分別為控製主軸的順時針方向轉動、逆時針方向轉動和停止。M05在該程序段其他指令執行完畢後才執行停止。
5.換刀指令M06
自動換刀是由“機械手-刀庫”來實現的（如加工中心），換刀過程分為換刀和選刀兩類動作，換刀用M06，選刀用T功能字。例如M06 T01。
手動換刀指令M06用來顯示待換刀號。對顯示換刀號的數控機床，換刀是用手動實現的。程序中應安排計劃停止指令M01，且安置換刀點，手動換刀後再啟動機床開始工作。
6.冷卻液控製指令M07、M08、M09
M07表示打開2號冷卻液，M08表示打開1號冷卻液，M09用於關閉冷卻液。
7.M30——程序停止
使用M30時，除表示執行M02指令的內容外，程序光標還返回到程序的第一語句，準備下一個工件的加工。
（三）F、S、T功能
1.進給功能F
F 指令表示工件被加工時刀具相對於工件的合成進給速度，F 的單位取決於G94（每分鍾進給量mm/min）或G95（每轉進給量mm/r）。當工作在G01，G02 或G03 方式下，編程的F 一直有效，直到被新的F值所取代，而工作在G00、G60 方式下，快速定位的速度是各軸的最高速度，由CNC參數設定，與所編F 無關。借助操作麵板上的倍率按鍵，F 可在一定範圍內進行倍率修調。當執行攻絲循環G84、GT4 時，倍率開關失效，進給倍率固定在100％。
2.主軸功能S
主軸功能S 控製主軸轉速，其後的數值表示主軸速度，單位為轉/每分鍾（r/min）。S 是模態指令，S 功能隻有在主軸速度可調節時有效。S所編程的主軸轉速可以借助機床控製麵板上的主軸倍率開關進行修調。
例如，S1300，表示主軸轉速是1300r/min。
3.刀具功能T
Ｔ是刀具功能字，後跟兩位數字指示更換刀具的編號和刀補值。
指令格式：T××××
如T0101，前一個01指的是選用01號刀，第二個01指的是調入01號刀補值。又如T0100，則是用01號刀，且取消刀補。
二、數控銑床基本編程指令的用法與應用
（一）工件坐標係的設定與選擇
在數控機床的加工過程中，刀具在機床行程範圍內的位置由坐標確定，那麼坐標係的設定是編程計算的第一步，應根據不同的加工要求和編程的方便性進行恰當的選擇。常用的坐標係有機床坐標係，工件坐標係和局部坐標係三類。
工件坐標係是編程時使用的坐標係，又稱為編程坐標係。程序中的坐標值均以此坐標係為依據。為了編程方便，一般將編程坐標係設在工件上，並將坐標原點設在圖樣的設計、工藝基準處，所以編程坐標係又稱工件坐標係，其坐標原點又稱工件零點或編程零點。按照零件圖紙編製程序時，其編程原點即為刀具開始運動的起刀點。在刀具開始運動之前應確定工件坐標係在機床坐標係的位置，這個過程由G92、G54～G59等指令設定。