数控铣床编程与操作项目教程_教学课件_朱明松 王翔模块四 课题四

1 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： 2 学习目标 1.知识目标 掌握轮廓综合加工工艺制定方法； 了解相同形状内、外轮廓的编程方法。 2.技能目标 掌握轮廓综合加工方法； 会进行相同形状内、外轮廓的加工； 进一步掌握轮廓尺寸控制方法。 课题4 轮廓综合加工 3 4 知识学习 一、编程知识 使用刀具半径补偿指令时，当机床中刀具半径参数值为正，刀具沿工件外轮廓运行 ；刀具半径参数值为负，刀具将沿工件内侧运行。图4-4-3（1）所示为机床中 刀具半径参数值为正时刀具中心轨迹；图4-4-3(2)所示为机床中刀具半径参数 值为负值刀具中心轨迹，此时G41、G42指令互换；用此方法可加工凹、凸配 合形状零件或相同形状的内、外轮廓（如薄壁件），且它们之间的间隙（厚度 ）可通过调节半径参数值大小来控制。 图4-4-3 5 二、加工工艺分析 1.工、量、刃具选择 （1）工具选择：工件采用平口钳装夹，试切法对刀，其它工具见表4-4-1。 （2）量具选择：轮廓尺寸用游标卡尺测量，深度尺寸用深度游标卡尺测量，表面 质量用粗糙度样板检测，角度尺寸用万能角度尺测量，另用百分表校正平口钳及工 件上表面。具体规格、参数见表4-4-1。 （3）刃具选择：本课题有内轮廓还有外轮廓，刀具直径选择不仅考虑内轮廓最小 圆弧轮廓半径，还需考虑两轮廓最小间距，内轮廓最小圆弧半径为R10；上、下凸台 与中间轮廓最小间距为15，右侧半圆台与中间轮廓最小间距为15，故加工中间内轮 廓可选用直径为16铣刀；加工外轮廓及上、下凸台，右侧半圆台铣刀直径则不能 大于16，此处选12铣刀。此处为减少刀具数量，统一用12铣刀。粗加工用键槽 铣刀铣削，精加工用能垂直下刀的立铣刀或用键槽铣刀替代。加工材料为硬铝，铣 刀材料用普通高速钢铣刀即可，具体规格、参数见表4-4-1。 6 表4-4-1综合轮廓加工工、量、刃具清单 工、量、刃具清 单 图 号 SKX4 -4-1 种 类 序 号 名称 规 格 精 度 单 位 数 量 工 具 1平口 钳 QH1 35 个1 2扳手把1 3平行 垫铁 副1 4塑胶 榔头 个1 量 具 1 游标 卡尺 0 150 mm 0.0 2 把1 2 深度 游标 卡尺 0 200 mm 0.0 2 把1 3万能 角度 尺 0 3600 2把1 4 百分 表及 表座 0 10m m 0.0 1 个1 5粗糙 度样 板 N0 N1 12 级 副1 刃 具 1键槽 铣刀 12个1 2立铣 刀 12个1 7 2.加工工艺方案 （1）加工工艺路线制定 既有外轮廓又有内轮廓时一般应先加工内轮廓，中间内、外轮廓形状相同可用同一 程序，通过设置机床刀具半径补偿值正、负数值来加工，见图4-4-4。 内轮廓无法沿轮廓切线延长线方向切入、切出，只能沿法向（或圆弧）切入、切出 ，此处沿法线方向切入、切出，刀具由O运行至1时建立刀具半径补偿，然后沿着下 列次序运行：图4-4-4 123456789101112131O，在刀具由1运行至O点时取 消刀具半径补偿。 外轮廓沿切线延长线方向切入、切出，路线： 141512345678910 11121311617，在切入前建立刀具半径补偿，切出后取消刀具半径补偿 。 其它轮廓路线为：1718192021；1422232425；2627。 8 图4-4-4 （2）合理切削用量选择 加工材料为硬铝，粗铣 铣削深度除留0.3mm精铣 余量，其余一刀切完。切 削速度可较高，进给速度 5080mm/min ,具体见表 4-4-2。 9 表4-4-2粗、精铣削用量 刀具 工作内容 F(mm/m in) n(r/min) 高速钢键 槽铣刀 （T1） 垂直进给 深度留0.3mm精加工余 量 501000 粗铣内、外轮廓 轮廓留0.3mm精加工余 量 701000 高速钢立 铣刀 （T2） 垂直进给501200 精铣内、外轮廓601200 10 3.参考程序编制 （1）工件坐标系建立 根据工件坐标系建立原则，本课题工件坐标系建立在工件几何中心上较为适宜 ，Z零点设在工件上表面。 （2）基点坐标计算 本课题圆弧过渡较多，基点坐标不易计算，仍采用CAD软件查找坐标方法。在 CAD软件如AutoCAD或CAXA电子图板中画出工件轮廓图形（注意工件坐标系 与CAD软件坐标系一致，原点重合），然后把鼠标放置在各基点上可通过软件 屏幕下方显示出该点坐标或用软件查询工具查找出各点坐标，见表4-4-3(具体查 找时只需查找点1、2、3、4、5、6、7、17、18、19、20即可，其余点成Y轴对 称)。 11 表4-4-3基点坐标 基点 坐标 (X,Y) 基点 坐标 (X,Y) 1（-32.5， 0） 13 （-25， -7.5） 2（-25， 7.5） 18 （-40， 25） 3（-15.877 ，7.5） 19 （- 20.207 ，25） 4（1.443 ，17.5） 20 （- 11.547 ，30） 5（6.005 ，25.401 ） 21 （-5.774 ，40） 6 （18.995 ，17.901 ） 22 （-40， -25） 7 （14.434 ，10） 23 （- 20.207 ，-25） 8 （14.434 ，-10） 24 （- 11.547 ，-30） 9 （18.995 ，-17.901 ） 25 （-5.774 ，-40） 10（6.005 ，-25.401 ） 26 （40，- 10） 11（1.443 ，-17.5） 27 （40， 10） 12 （-15.877 ，-7.5） 12 （3）参考程序 主程序：法那克系统程序名“O0440”；西门子系统程序名“XX440.MPF” 程 序 段 号 程序内 容 （法那 克系统 ） 程序内容 （西门子系统 ） 动作说明 N5G40 G49 G90 G80 G40 G90设置初始状态 N1 0 G54 M3 S1000 T01 G54 M3 S1000 T01 D1 设置加工参数， D1=6.3 N2 0 G0 G43 X0 Y0 Z5 H01 G0 X0 Y0 Z5快速运动至原点 上方 N3 0 G1 Z- 2.7 F50 G1 Z-2.7 F50 下刀深2.7mm N4 0 G42 X- 32.5 Y0 D1 G42 X-32.5 Y0 建立刀具半径补 偿 N5 0 M98 P0010 L10 调用子程序粗加 工内轮廓 N6 0 G1 G40 X0 Y0 G1 G40 X0 Y0取消刀具半径补 偿 N7 0 G0 Z5G0 Z5抬刀 N8 0 X-55 Y -16 X-55 Y-16 刀具空间移动至 14点 N9 0 G1 Z- 2.7 F50 G1 Z-2.7 F50下刀 N1 00 G41 X- 32.5 Y- 10 D3 G41 X-32.5 Y- 10 D3 D3值为-9.3变为 外轮廓 13 N1 10 G1 Y0G1 Y0延长线切入加工 至1点 N1 20 M98 P0010 L10调用子程序加工 外轮廓 N1 30 G1 X- 32.5 Y7.5 G1 X-32.5 Y7.5切线方向切出至 16点 N1 40 G40 X- 60 Y16 G40 X-60 Y16取消刀具半径补 偿 N1 50 G42 X- 40 Y25 D1 F70 G42 X-40 Y25 F70 D1 建立刀具半径补 偿至18 N1 60 G1 X- 20.207 Y25 G1 X-20.207 Y25 直线加工至19点 N1 70 G3 X- 11.547 Y30 R10 G3X- 11.547Y30CR=1 0 圆弧加工至20点 N1 80 G1 X- 5.774 Y40 G1 X-5.774 Y40 直线加工至21点 N1 90 G40 X2 Y46 G40 X2 Y46 取消刀具半径补 偿 N2 00 G0 Z5G0 Z5抬刀 N2 10 X-55 Y- 16 X-55 Y-16刀具空间移动至 14点 N2 20 G1 Z- 2.7 F50 G1 Z-2.7 F50下刀 N2 30 G41 X- 45 Y-25 D1 F70 G41 X-45 Y-25 F70 D1 建立刀具半径补 偿至22 14 N2 40 X- 20.207 Y-25 X-20.207 Y-25 直线加工至23点 N2 50 G3 X- 11.547 Y-30 R10 G3X-11.547Y- 30CR=10 圆弧加工至24点 N2 60 G1 X- 5.774 Y -40 G1 X-5.774 Y- 40 直线加工至25点 N2 70 G40 X2 Y46 G40 X2 Y-46 取消刀具半径补 偿 N2 80 G0 Z5G0 Z5 抬刀 N2 90 G41 X50 Y- 10 D1 G41 X50 Y-10 D1 加工右侧半圆凸 台 N3 00 G1 Z- 2.7 F50 G1 Z-2.7 F50 N3 10 X40 Y- 10 F70 X40 Y-10 F70 N3 20 G2 X40 Y10 R10 G2 X40 Y10 CR=10 N3 30 G1 Y15 G1 Y15 N3 40 G0 Z5G0 Z5抬刀 N3 50 G40 X0 Y0 Z100 G40 X0 Y0 Z100 取消刀补 15 N4 20 M98 P0010 L10 调用子程序精加 工内轮廓 N4 30 G1 G40 X0 Y0 G1 G40 X0 Y0取消刀具半径补 偿 N4 40 G0 Z5G0 Z5抬刀 N4 50 X-55 Y -16 X-55 Y-16刀具空间移动 N4 60 G1 Z-3 F50 G1 Z-3 F50下刀 N4 70 G41 X- 32.5 Y- 10 D4 G41 X-32.5 Y- 10 D4 D4值为-9变为 外轮廓 N4 80 G1 Y0G1 Y0延长线切入外 轮廓 N4 90 M98 P0010 L10调用环形轮廓 子程序 N5 00 G1 X- 32.5 Y7.5 G1 X-32.5 Y7.5切线方向切出 N5 10 G40 X- 60 Y16 G40 X-60 Y16取消刀具半径补 偿 N5 20 G42 X- 40 Y25 D1 F60 G42 X-40 Y25 F60 建立刀具半径补 偿至18 N5 30 G1 X- 20.207 Y25 G1 X-20.207 Y25 直线加工至19点 16 N5 40 G3 X- 11.547 Y30 R10 G3X- 11.547Y30 CR=10 圆弧加工至20点 N5 50 G1 X- 5.774 Y40 G1 X-5.774 Y40 直线加工至21点 N5 60 G40 X2 Y46 G40 X2 Y46 取消刀具半径补 偿 N5 70 G0 Z5G0 Z5抬刀 N5 80 X-55 Y-16X-55 Y-16刀具空间移动至 14点 N5 90 G1 Z-3 F50 G1 Z-3 F50 下刀 N6 00 G41 X-45 Y-25 D2 F60 G41 X-45 Y-25 F60 D2 建立刀具半径补 偿至22 N6 10 X-20.207 Y-25 X-20.207 Y -25 直线加工至23点 N6 20 G3 X- 11.547 Y- 30 R10 G3X- 11.547Y- 30CR=10 圆弧加工至24点 N6 30 G1 X- 5.774 Y-40 G1 X-5.774 Y-40 直线加工至25点 N6 40 G40 X2 Y- 46 G40 X2 Y- 46 取消刀具半径补 偿 N6 50 G0 Z5G0 Z5抬刀 N6 60 G41 X50 Y -10 D2 G41 X50 Y -10 建立刀具半径补 偿 17 N6 70 G1 Z-3 F50 G1 Z-3 F50精加工右侧半圆 凸台 N6 80 X40 Y- 10 F60 X40 Y-10 F60 N6 90 G2 X40 Y10 R10 G2 X40 Y10 CR=10 N7 00 G1 Y15 G1 Y15 N7 10 G0 Z5G0 Z5抬刀 N7 20 G40 G49 X0 Y0 Z100 G40 X0 Y0 Z100 取消刀具补偿 N7 30 M02M02程序结束 18 环形轮廓子程序：法那克系统子程序名“O0010”；西门子系统子程序名“L10.SPF”。 程 序 段 号 程序内 容 （法那 克系统 ） 程序内容 （西门子系统） 动作说明 N1 0 G2 X-25 Y7.5 R7.5 F70 G2 X-25 Y7.5 CR=7.5 F70 圆弧加工至2点 N2 0 G1 X- 15.877 G1 X-15.877直线加工至3点 N3 0 G3 X1.443 Y17.5 R15 G3 X1.443 Y17.5 CR=15 圆弧加工至4点 N4 0 G1 X6.005 Y25.401 G1 X6.005 Y25.401 直线加工至5点 N5 0 G2X18. 995Y17. 901R7.5 G2X18.995Y17.90 1CR=7.5 圆弧加工至6点 N6 0 G1 X14.434 Y10 G1 X14.434 Y10直线加工至7点 N7 0 G3 X14.434 Y-10 R15 G3 X14.434 Y-10 CR=15 圆弧加工至8点 N8 0 G1 X18.995 Y- 17.901 G1 X18.995 Y- 17.901 直线加工至9点 N9 0 G2X6.0 05Y- 25.401R 7.5 G2X6.005Y- 25.401CR=7.5 圆弧加工至10 点 19 N1 00 G1 X1.443 Y-17.5 G1 X1.443 Y-17.5 直线加工至11 点 N1 10 G3 X- 15.877 Y-7.5 R15 G3 X-15.877 Y-7.5 CR=15 圆弧加工至12 点 N1 20 G1 X- 25 Y- 7.5 G1 X-25 Y-7.5直线加工至13 点 N1 30 G2 X- 32.5 Y0 R7.5 G2 X-32.5 Y0 CR=7.5 圆弧加工至1点 N1 40 M99M17子程序结束 注：加工环形内、外轮廓可通过调用不同刀具半径补偿号实现， 本课题粗加工刀具半径补偿值为D1=6.3，D3=-9.3，精加工刀具半径补偿值为D2=6，D4=-9。 20 技能训练 一、加工准备 1.检查毛坯尺寸。 2.开机、回参考点。 3.程序输入：把编写好的程序或经仿真的数控程序输入数控系统。 4.工件装夹：平口钳装夹在铣床工作台上，用百分表校正；工件装夹在平口钳上， 底部用垫块垫起，伸出钳口510mm并校平上表面。 5.刀具装夹：共采用两把铣刀，一把粗加工键槽铣刀，一把为精加工立铣刀，通过 弹簧夹头把铣刀装入铣刀刀柄中。根据加工情况分别把粗、精加工铣刀柄装入 铣床主轴（加工中心则把粗、精铣刀全部装入刀库中）。 21 二、对刀操作 1.X、Y方向对刀 X、Y方向采用试切法对刀，将机床坐标系原点偏置到工件坐标系原点上，通过对刀 操作得到X、Y偏置值输入到G54中，G54中Z坐标输入0。 2.Z方向对刀 依次安装粗、精加工铣刀，测量每把刀的刀位点从参考点到工件上表面的Z数据输 入到相应的刀具长度补偿号中，加工时调用。 三、空运行及仿真 法那克系统：设置好机床中刀具半径补偿值，把基础坐标系中Z方向值变为+50，打 开程序，选择MEM工作模式，按下空运行按钮，按循环启动按钮，观察程序运行情 况；或用机床锁住功能进行空运行，空运行结束后，使空运行按钮复位。 西门子系统：设置好机床中刀具半径补偿值，设置空运行和程序测试有效，打开程 序，选择AUTO（自动加工）模式，按下数控