平面类零件加工分析及手工编程
【摘要】平面类零件是加工中经常遇到的典型零件，在加工平面
类零件时要选择机床、夹具、刀具及量具，还要合理选择机床转速、进给率及切削用量并分析加工工艺。正确的程序，将保证工件的顺利加工，利用立式加工中心对材料进行铣削加工，使毛坯材料达到图纸的要求。
【关键词】 工艺分析 参数设定 手工编程 指令应用
一、工艺分析
图形如图1：
图1
图形的技术要求如下： 1.锐角倒钝约0.2mm; 2.表面不得磕碰划伤； 3.未注公差按IT14标准执行； 图中点坐标如下： 1（25.821，32）
2（35.125，25.667） 3（-25，-5.858） 4（-21.667，-10.572） 5（-15.572，-16.667） 6（-10.858，-20）
7（-39.752，4.444） 8（-35.777，8） 9（-33.496，8） 10（-27.531，11.918） 11（-24.087，17.884）
1. 备料
原毛坯规格是100×100×22mm, 材料是45#钢。 用φ80的盘刀直接将毛坯铣成90×90mm, 因为没有特别的尺寸要求，更为了方便装夹。
2. 根据图形确定加工要素
（1）加工设备：法那克数控系统立式加工中心 （2）加工刀具：φ80盘铣刀 φ10立铣刀 中心钻 φ8.5和φ9.8的钻头 φ10H7的铰刀
（3）切削用量：如下表所示
（4）夹具选用：采用平口钳装夹零件
3. 填写工序卡
4. 加工步骤
（1）将工件装夹好后进行对刀，确定工件坐标系 （2）进行程序编辑
（3）校检程序的正确性，进行加工，为了调面之后装夹方便，所以因先加工第一个图形。
二、程序编辑
1. 外轮廓加工
用φ80的盘铣刀铣过面之后，换φ10的平底铣刀，输入程序就可以铣削外轮廓，程序如下
O0001
G54 G40 G90 M3 S650 G0 X0 Y55 Z5 G01 Z-3 F100 G41 D01 G01 Y32 X25.821
G02 X35.125 Y25.667 R10 Y-25.667 R70 分析如下
X25.821 Y-32 R10 G01 X-25.821
G02 X-35.125 Y-25.667 R10 X-25.821 Y32 G01 X0 G40 G01 Y55 G0 Z100 M30
（1）G54是坐标系代号，G40取消刀具补偿，G90是绝对方式编程，G01是直线插补，G02是圆弧插补（顺铣）在加工外轮廓的时候，采用顺铣的方式可以提高刀具寿命和工件质量。
（2）G41建立刀具左补偿
刀具半径左补偿是加工中经常使用的指令，我们可以通过左手定这则来巧妙的判断，假设人在刀具上行走，左手的方向就是刀具补偿的方向，铣销时用的是φ10mm 的铣刀，所以刀具
补偿值取5mm, 另外还可以通过改变刀补来实现对零件的精加工，保证零件的尺寸达到图纸上的要求。
（3）由于外轮廓的加工深度是6mm, 而高速钢刀具不能一次性加工，所以分开加工，当第一次加工完成以后将程序中的Z-3改为Z-6在进行一次加工，就可以达到零件尺寸要求。
2. 内轮廓加工：
外轮廓加工完后继续用φ10的平底铣刀对内轮廓进行开粗，程序如下 O0002
G54 G40 G90 M3 S650 G0 X0 Y0 Z10 G01 Z-4 F50
G41 D01 G01 X25 F100 Y5.858
G03 X21.667 Y10.572 R5 G02 X15.572 Y16.667 R5 G03 X10.858 Y20R5 G01 X-10.858
G01 Y-5.858
G03 X-21.667 Y-10.572 R5 G02 X-15.572 Y-16.667 R10 G03 X-10.858 Y-20 R5 G01 X10.858
G03 X15.572 Y-16.667 R5 G02 X21.667 Y-10.572 R10 G03 X25 Y-5.858 R5 G01 Y0 G40 G01 X0
G03 X-15.572 Y16.667 R5 G0 Z100 G02 X-21.667 Y10.572 R10 M30 G03 X-25 Y5.858 R5
分析如下
G03是圆弧插补（逆铣）在铣削内轮廓时，采用逆铣同样
可以起到保护刀具延长使用寿命和提高工件质量。
3. 中间圆孔的加工
中间的圆要铣通，由于刀具刚性不足一次只能下几个毫米，而平凡的更改程序中的深度又比较麻烦，所以可以用宏程序使通圆一次性加工完成，程序如下
O0003
G54 G40 G90 M3 S600 G0 X0 Y0 Z5 #1=-7
N10 G01 Z[#1] F50 分析如下
（1）宏程序是在程序中设定某一个参数为变量，对参数进行不断的累加使它到达某一值之后才停止加工，如上述程序中将深度Z 设为变量#1，当第一个圆加工完后自动进行累加，一直累加到 小于或等于-22时才停止加工。
（2）设#1=-7就是第一刀下7mm, 因为上面的内轮廓将工件已经铣掉4mm ，所以第一刀实际上铣3mm 。
（3）将#1累加值与-22作比较是因为当#1累加5次以后是-18，如果将-22改为-20程序就不加工了还有2mm 没铣通，所以设成-22正好在铣一刀将圆铣通，也没有多走空刀。
（4）将φ25mm 的圆在第一面铣通是为了在第二面对加工之前的对刀有一精基准，保证加工精度，使第一面和第二面的坐标原点偏心值达到最小。
G41 D01 G01 X12.5 F100
G03 I-12.5 J0 G40 G01 X0 #1=#1-3
IF[#1GE-22]GOTO10 G0 Z100 M30
4. 轮廓精加工
当上述轮廓都加工完成以后可以用手动的方式或利用改
变刀补方法去除废料，在进行换刀用一把新的φ10的铣刀对所有轮廓进行精加工，将轮廓实际尺寸加工到图纸的要求。
5. 通孔的加工
通孔的加工需要用到中心钻、φ8.5、φ9.8的钻头和φ10H7的铰刀，首先用中心钻定心，在用φ8.5的钻头钻孔，然后用φ9.8的钻头扩孔，最后用φ10H7的铰刀进行铰孔，钻孔程序如下
O0006
G54G40G90M3S400 G0X0Y0Z10
G81X36Y-36Z-10R10F50 X-36Y36 G0Z100 Y100 M30 分析如下
（1）用中心钻定心时，只需在MDI 态下编辑通孔的中心点坐标，如X36Y-36，然后执行, 用手摇轮将中心钻在工件上点一个小点即可。
（2）G81是钻孔固定环指令，在钻孔时以G01的速度钻孔以G0的速度抬刀，φ8.5和φ9.8的中心钻都用G81进行操作。
（3）在铰孔时将程序中的G81改为G85，转速S400、进给率F50该为S100和F30，用G85指令铰孔时铰刀以G01速度铰孔和抬刀，可以将孔壁的光亮度提高数倍以及保证孔的精度。
（4）在更换钻头和铰刀进行加工之前一定要对Z 轴进行对
刀，否则就有可能撞刀。
6. 调面之后的外轮廓加工
调面之后的外轮廓是由六段相同图形组成的，为了使操作方便可以在程序中编一段图形的程序，然后运用旋转指令将整个轮廓加工出来，程序如下：
O0007（主程序） G54 G40 G90 M3 S600 G0 X-55 Y-17.884 Z5 G01 Z-3 F100 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-60 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-120 M98P0008
O0008（子程序） G41 D01 G01 X-27.531 Y11.918
G03 X-33.496 Y-8R6.5 G01 X-35.777
G02 X-39.752 Y-4.444R4 G02 Y4.444R40 G02 X-35.777 Y8R4 分析如下
（1）由于刀具的刚度原因所以6mm 的深度分为两刀铣，
G68 X0 Y0 R-180 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-240 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-270 M98 P0008 G69 G0 Z100 M30
G01 X-33.496
G03 X-27.531 Y11.918 R6.5
G02 X-24.087 Y17.884 R30 G40 X-30 M99
当程序走完第一变之后，将程序中的Z-3该为Z-6将程序在重新走以遍。
（2）G68是建立旋转，G69是取消旋转，运用旋转指令可以更好、更简单的将工件加工出来。
（3）M98是调用子程序，当加工的一个轮廓中有相同的的外形，就可以运用M98调用子程序来加工，只要编辑一个子程序然后再主程序中调用就可以完成加工。
7. 调面之后内轮廓的加工
用粗加工用的φ10的铣刀继续加工，程序如下 O0009
G54 G90 G40 M3 S600 G68 X0 Y0 R20 G0 X0 Y0 Z5 G1 Z-3 F50 G1 Y0
G41 D01 G01 X20 F100 Y10
G03 X15 Y15 R5 G01 X-15 G03 X-20 Y10 R5 G01 Y-10
G03 X-15 Y-15 R5 G01 X15
G03 X20 Y-10 R5 G01 Y0
G40 G01 X0 G0 Z100 M30
8. 调面之后轮廓精加工
将多余的废料去除以后，用第一面轮廓精加工时用的φ10的铣刀对调面之后加工的轮廓进行精加工，使之达到图纸的要求。
9. 零件加工完成
到此整个轮廓已加工完成，实体图如下
三、结束语
随着加工技术的不断发展，充分了解加工工艺和适当的使用手工编程，不仅可以提高加工效率，而且能提高产品的质量，降低劳动者的劳动强度，使企业获得更大的效益，因此，学好加工工艺分析和手工编程能更好的适应社会的需求。
参考文献
2.. 《机械加工工艺基础》长沙中南大学出版社 周增文 主编 2007.0
平面类零件加工分析及手工编程
【摘要】平面类零件是加工中经常遇到的典型零件，在加工平面
类零件时要选择机床、夹具、刀具及量具，还要合理选择机床转速、进给率及切削用量并分析加工工艺。正确的程序，将保证工件的顺利加工，利用立式加工中心对材料进行铣削加工，使毛坯材料达到图纸的要求。
【关键词】 工艺分析 参数设定 手工编程 指令应用
一、工艺分析
图形如图1：
图1
图形的技术要求如下： 1.锐角倒钝约0.2mm; 2.表面不得磕碰划伤； 3.未注公差按IT14标准执行； 图中点坐标如下： 1（25.821，32）
2（35.125，25.667） 3（-25，-5.858） 4（-21.667，-10.572） 5（-15.572，-16.667） 6（-10.858，-20）
7（-39.752，4.444） 8（-35.777，8） 9（-33.496，8） 10（-27.531，11.918） 11（-24.087，17.884）
1. 备料
原毛坯规格是100×100×22mm, 材料是45#钢。 用φ80的盘刀直接将毛坯铣成90×90mm, 因为没有特别的尺寸要求，更为了方便装夹。
2. 根据图形确定加工要素
（1）加工设备：法那克数控系统立式加工中心 （2）加工刀具：φ80盘铣刀 φ10立铣刀 中心钻 φ8.5和φ9.8的钻头 φ10H7的铰刀
（3）切削用量：如下表所示
（4）夹具选用：采用平口钳装夹零件
3. 填写工序卡
4. 加工步骤
（1）将工件装夹好后进行对刀，确定工件坐标系 （2）进行程序编辑
（3）校检程序的正确性，进行加工，为了调面之后装夹方便，所以因先加工第一个图形。
二、程序编辑
1. 外轮廓加工
用φ80的盘铣刀铣过面之后，换φ10的平底铣刀，输入程序就可以铣削外轮廓，程序如下
O0001
G54 G40 G90 M3 S650 G0 X0 Y55 Z5 G01 Z-3 F100 G41 D01 G01 Y32 X25.821
G02 X35.125 Y25.667 R10 Y-25.667 R70 分析如下
X25.821 Y-32 R10 G01 X-25.821
G02 X-35.125 Y-25.667 R10 X-25.821 Y32 G01 X0 G40 G01 Y55 G0 Z100 M30
（1）G54是坐标系代号，G40取消刀具补偿，G90是绝对方式编程，G01是直线插补，G02是圆弧插补（顺铣）在加工外轮廓的时候，采用顺铣的方式可以提高刀具寿命和工件质量。
（2）G41建立刀具左补偿
刀具半径左补偿是加工中经常使用的指令，我们可以通过左手定这则来巧妙的判断，假设人在刀具上行走，左手的方向就是刀具补偿的方向，铣销时用的是φ10mm 的铣刀，所以刀具
补偿值取5mm, 另外还可以通过改变刀补来实现对零件的精加工，保证零件的尺寸达到图纸上的要求。
（3）由于外轮廓的加工深度是6mm, 而高速钢刀具不能一次性加工，所以分开加工，当第一次加工完成以后将程序中的Z-3改为Z-6在进行一次加工，就可以达到零件尺寸要求。
2. 内轮廓加工：
外轮廓加工完后继续用φ10的平底铣刀对内轮廓进行开粗，程序如下 O0002
G54 G40 G90 M3 S650 G0 X0 Y0 Z10 G01 Z-4 F50
G41 D01 G01 X25 F100 Y5.858
G03 X21.667 Y10.572 R5 G02 X15.572 Y16.667 R5 G03 X10.858 Y20R5 G01 X-10.858
G01 Y-5.858
G03 X-21.667 Y-10.572 R5 G02 X-15.572 Y-16.667 R10 G03 X-10.858 Y-20 R5 G01 X10.858
G03 X15.572 Y-16.667 R5 G02 X21.667 Y-10.572 R10 G03 X25 Y-5.858 R5 G01 Y0 G40 G01 X0
G03 X-15.572 Y16.667 R5 G0 Z100 G02 X-21.667 Y10.572 R10 M30 G03 X-25 Y5.858 R5
分析如下
G03是圆弧插补（逆铣）在铣削内轮廓时，采用逆铣同样
可以起到保护刀具延长使用寿命和提高工件质量。
3. 中间圆孔的加工
中间的圆要铣通，由于刀具刚性不足一次只能下几个毫米，而平凡的更改程序中的深度又比较麻烦，所以可以用宏程序使通圆一次性加工完成，程序如下
O0003
G54 G40 G90 M3 S600 G0 X0 Y0 Z5 #1=-7
N10 G01 Z[#1] F50 分析如下
（1）宏程序是在程序中设定某一个参数为变量，对参数进行不断的累加使它到达某一值之后才停止加工，如上述程序中将深度Z 设为变量#1，当第一个圆加工完后自动进行累加，一直累加到 小于或等于-22时才停止加工。
（2）设#1=-7就是第一刀下7mm, 因为上面的内轮廓将工件已经铣掉4mm ，所以第一刀实际上铣3mm 。
（3）将#1累加值与-22作比较是因为当#1累加5次以后是-18，如果将-22改为-20程序就不加工了还有2mm 没铣通，所以设成-22正好在铣一刀将圆铣通，也没有多走空刀。
（4）将φ25mm 的圆在第一面铣通是为了在第二面对加工之前的对刀有一精基准，保证加工精度，使第一面和第二面的坐标原点偏心值达到最小。
G41 D01 G01 X12.5 F100
G03 I-12.5 J0 G40 G01 X0 #1=#1-3
IF[#1GE-22]GOTO10 G0 Z100 M30
4. 轮廓精加工
当上述轮廓都加工完成以后可以用手动的方式或利用改
变刀补方法去除废料，在进行换刀用一把新的φ10的铣刀对所有轮廓进行精加工，将轮廓实际尺寸加工到图纸的要求。
5. 通孔的加工
通孔的加工需要用到中心钻、φ8.5、φ9.8的钻头和φ10H7的铰刀，首先用中心钻定心，在用φ8.5的钻头钻孔，然后用φ9.8的钻头扩孔，最后用φ10H7的铰刀进行铰孔，钻孔程序如下
O0006
G54G40G90M3S400 G0X0Y0Z10
G81X36Y-36Z-10R10F50 X-36Y36 G0Z100 Y100 M30 分析如下
（1）用中心钻定心时，只需在MDI 态下编辑通孔的中心点坐标，如X36Y-36，然后执行, 用手摇轮将中心钻在工件上点一个小点即可。
（2）G81是钻孔固定环指令，在钻孔时以G01的速度钻孔以G0的速度抬刀，φ8.5和φ9.8的中心钻都用G81进行操作。
（3）在铰孔时将程序中的G81改为G85，转速S400、进给率F50该为S100和F30，用G85指令铰孔时铰刀以G01速度铰孔和抬刀，可以将孔壁的光亮度提高数倍以及保证孔的精度。
（4）在更换钻头和铰刀进行加工之前一定要对Z 轴进行对
刀，否则就有可能撞刀。
6. 调面之后的外轮廓加工
调面之后的外轮廓是由六段相同图形组成的，为了使操作方便可以在程序中编一段图形的程序，然后运用旋转指令将整个轮廓加工出来，程序如下：
O0007（主程序） G54 G40 G90 M3 S600 G0 X-55 Y-17.884 Z5 G01 Z-3 F100 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-60 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-120 M98P0008
O0008（子程序） G41 D01 G01 X-27.531 Y11.918
G03 X-33.496 Y-8R6.5 G01 X-35.777
G02 X-39.752 Y-4.444R4 G02 Y4.444R40 G02 X-35.777 Y8R4 分析如下
（1）由于刀具的刚度原因所以6mm 的深度分为两刀铣，
G68 X0 Y0 R-180 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-240 M98 P0008 G68 X0 Y0 R-270 M98 P0008 G69 G0 Z100 M30
G01 X-33.496
G03 X-27.531 Y11.918 R6.5
G02 X-24.087 Y17.884 R30 G40 X-30 M99
当程序走完第一变之后，将程序中的Z-3该为Z-6将程序在重新走以遍。
（2）G68是建立旋转，G69是取消旋转，运用旋转指令可以更好、更简单的将工件加工出来。
（3）M98是调用子程序，当加工的一个轮廓中有相同的的外形，就可以运用M98调用子程序来加工，只要编辑一个子程序然后再主程序中调用就可以完成加工。
7. 调面之后内轮廓的加工
用粗加工用的φ10的铣刀继续加工，程序如下 O0009
G54 G90 G40 M3 S600 G68 X0 Y0 R20 G0 X0 Y0 Z5 G1 Z-3 F50 G1 Y0
G41 D01 G01 X20 F100 Y10
G03 X15 Y15 R5 G01 X-15 G03 X-20 Y10 R5 G01 Y-10
G03 X-15 Y-15 R5 G01 X15
G03 X20 Y-10 R5 G01 Y0
G40 G01 X0 G0 Z100 M30
8. 调面之后轮廓精加工
将多余的废料去除以后，用第一面轮廓精加工时用的φ10的铣刀对调面之后加工的轮廓进行精加工，使之达到图纸的要求。
9. 零件加工完成
到此整个轮廓已加工完成，实体图如下
三、结束语
随着加工技术的不断发展，充分了解加工工艺和适当的使用手工编程，不仅可以提高加工效率，而且能提高产品的质量，降低劳动者的劳动强度，使企业获得更大的效益，因此，学好加工工艺分析和手工编程能更好的适应社会的需求。
参考文献
2.. 《机械加工工艺基础》长沙中南大学出版社 周增文 主编 2007.0