项目四-复合类工件加工教学教材

1、项目四-复合类工件加工 项目描述项目四复合类零件加工 如图4-0-1所示工件包含内外轮廓、薄壁件、岛屿、孔槽、曲面等，是一个典型的复合类工件。加工时，需要掌握薄壁件、曲面、岛屿等加工的复杂工艺知识；掌握宏程序、坐标系平移、比例缩放、可编程镜像等编程指令；重点培养综合分析、加工的能力。通过薄壁类工件加工、曲面类工件加工、岛屿类工件加工等3个具体任务的解析与实践，为实施本项目提供所必需的理论知识和实操经验，并在综合任务中完成复合类工件的加工。 任务目标：任务目标：任务1 薄壁类工件加工1、了解表面质量对零件使用性能的影响。2、理解薄壁类工件的工艺特点。3、理解加工阶段的划分原则及目的。4、掌握铣削

2、加工顺序的安排原则。5、掌握比例缩放的指令格式及应用。6、掌握薄壁工件实际铣削时的注意事项。 1、薄壁件的工艺特点、薄壁件的工艺特点 相关知识：相关知识：2、加工阶段的划分加工阶段的划分 3、加工顺序的安排加工顺序的安排 任务1 薄壁类工件加工4、表面质量对工件使用性能的影响、表面质量对工件使用性能的影响 5、比例缩放功能指令、比例缩放功能指令G50、G51 1、薄壁件的工艺特点、薄壁件的工艺特点 任务1 薄壁类工件加工 所谓薄壁工件是指壁高与壁厚之比大于10的工件，我们称之为薄壁工件。一般具有加工精度高、刚性差、易变形等特点。提高薄壁工件加工精度和效率的措施如下；（1）切削力的大小与切削用量

3、密切相关。（2）背吃刀量和进给量同时增大，切削力也增大，变形也大，对铣削薄壁工件极为不利。（3）通常，我们可以采用高速铣削来加工。（4）在编辑程序时尽量采用顺铣，在安排刀具走刀路线时，刀具尽量平滑的切入切出工件，保证切削平稳，防止因切削力的突变，而造成刀具的偏斜，甚至造成刀具的折断或崩刃。 2、加工阶段的划分、加工阶段的划分 任务1 薄壁类工件加工 对重要的工件，为了保证加工质量和合理地使用设备，工件的加工过程可划分为四个阶段，即粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和精密加工（包括光整加工）阶段。（1）加工阶段的性质：1）粗加工的主要目标是提高生产率。2）半精加工的任务是使主要表面达到一定的精

4、度并留有一定的精加工余量。3）精加工阶段其任务是全面保证工件的尺寸精度及表面粗糙度等加工要求。4）精密加工主要用于加工精度和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗糙度Ra0.4m以下）的工件，其主要目标是进一步提高尺寸精度，减小表面粗糙度，精密加工对位置精度影响不大。注意：注意：并非所有零件的加工都要经过四个加工阶段。因此，加工阶段的划分不应绝对化，应根据零件的质量要求、结构特点、毛坯情况和生产纲领灵活掌握。 2、加工阶段的划分、加工阶段的划分 任务1 薄壁类工件加工（2）划分加工阶段的目的 ：1）保证加工质量。2）合理使用设备。3）便于及时发现毛坯缺陷。4）便于组织生产。 3、加工顺序的安

5、排：、加工顺序的安排：任务1 薄壁类工件加工（1）基面先行原则。（2）先粗后精原则。（3）先主后次原则。（4）先面后孔原则 注意：注意：加工顺序（又称工序）通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序。本书主要介绍切削加工工序。通常在数铣、加工中心上安排加工顺序的原则一般有以下几个： 4、表面质量对工件使用性能的影响、表面质量对工件使用性能的影响 ：任务1 薄壁类工件加工（1）对零件耐磨性的影响。（2）对零件疲劳强度的影响。（3）对零件配合性质的影响。 5、比例缩放功能指令、比例缩放功能指令G50、G51 ：任务1 薄壁类工件加工图形是按其他图形固定比例系数进行放大或缩小 。（2）比例缩放的两个

6、要素： （1）加工对象（3）编程格式： 缩放中心位置缩放中心位置各坐标轴缩放比例各坐标轴缩放比例格式一格式一： G51 I_ J_ K_ P_ ; （等比例缩放）（等比例缩放） I、J、K参数有两个含义，第一，选择进行比例缩放的坐标轴，I代表X轴，J代表Y轴，K代表Z轴。第二，指定比例缩放的中心，若省略I、J、K则G51按刀具当前位置为缩放中心。 P参数为比例缩放系数，不能用小数点表示，如P2000为放大两倍。 任务1 薄壁类工件加工格式二：格式二： G51 X_ Y_ Z_ P_ ; （等比例缩放）（等比例缩放） XYZ中参数和格式一中IJK参数作用相同，系统不同，书写格式不同而已。格式三：

7、格式三： G51 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ ;（不等比例缩放）（不等比例缩放） X,Y,Z用于指定比例缩放的中心，I,J,K用于指定不同坐标方向上的缩放比例。 G50 取消缩放比例取消缩放比例（4）例题讲解：如图所示，将外轮廓轨迹ABCD以原点为中心在XY平面内进行等比例缩放，缩放比例为2，台高2mm。 任务1 薄壁类工件加工O0001;G90 G54 G17 G40 G49;M03 S800;G00 X-80. Y80.;(S)G43 G00 Z200. H01;G00 Z10.;G01 Z-2. F100;G51 X0. Y0. P2000;G41 G01 X-20. Y20.

8、D01;X20.;Y-20.;X-20.;Y20.;G40 X-80. Y80.;G50;G01 Z10.;G49 G00 Z200.;M30;（4）例题讲解：将图示轮廓ABCD以（-40，-20）为中心，在XY平面内进行不等比例缩放，X向缩放比例为1.5，Y向缩放比例为2，试编加工程序。 任务1 薄壁类工件加工注：图中黑色轮廓为图形原轮廓。 红色轮廓为以（-40，-20）放大后的轮廓。 黄色轮廓为以A点放大后的轮廓。 蓝色轮廓为以O点放大后的轮廓。O0001；G00 X50. Y-50.;G01 Z-5. F100;G51 X-40. Y-20. I1.5 J2.0 ;(以-40，-20为中

9、心在xy平面进行不等比例缩放)G41 G01 X20. Y-10. D01;G40 X50. Y-50.;G50;（取消缩放）（5）比例缩放注意事项 ：任务1 薄壁类工件加工1）刀具半径补偿:写在缩放程序段内，且比例缩放对于刀具半径补偿值DXX、刀具长度补偿HXX及工件坐标系零点偏移值无效，对固定循环中Q与d值无效。Z轴缩放可由机床参数设定禁止。2）比例缩放中的圆弧插补:等比例缩放时圆弧半径也缩放相同比例，不同比例缩放时圆弧半径根据I、J中较大值进行缩放。此时圆弧与直线可能由相切变为相交3）比例缩放简化形式G51，当省略X、Y既缩放中心时，缩放中心为刀具刀位点，当省略P既缩放系数时，缩放比例由

10、机床参数定，一般为1.4）在缩放状态下不能用返参指令和坐标系设定的相关指令。如G27-G29，G53-G59，G92等。5）缩放编程时要注意起刀点的位置设置。避免过切和欠切。6）缩放程序通常和子程序连用。且编程思路是先编写一个子程序，在主程序中调用，且调用前进行比例缩放。7）比例缩放时会将误差同时缩放，因此比例缩放要慎用。1、工艺分析 该工件结构较简单，壁厚较薄，加工时宜振动，影响精度；图纸尺寸标注清晰，各个结构的定型定位尺寸齐全；表面粗糙度要求一般，壁厚和深度要求较高，因此要分开粗精加工，同时还要考虑Z向下刀和分层切削，以及切入切出路线选择，整个工件呈方形，选用平口钳装夹，用立式铣床加工。（

11、1）刀具选择如下表所示：任务实施：任务实施：任务1 薄壁类工件加工工件名称工件图号序号刀具号刀具规格名称数量刀长/mm加工内容刀具材料1T0180mm面铣刀1120铣端面至工件尺寸硬质合金2T0216mm键槽铣刀190铣削内、外轮廓高速钢 （2）数控加工路线安排任务1 薄壁类工件加工1）铣削工件外轮廓，应在工件外设置下刀点下刀。刀具轨迹为a-b-c-d-e-f-b-g-p，如图所示。2）采用分层加工内轮廓，刀具轨迹为a-b-c-d-e-f-b-g-p，如图所示。 （3）切削用量、工序卡片如下表所示：任务1 薄壁类工件加工工件名称工件图号4-1-1夹具名称机用虎钳工序名称工艺要求使用设备1备料1

12、00mm100mm31mm方料一块材料45钢主轴转速n（r/min）进给速度f（mm/min）切削深度ap（mm）2加工中心工步工步内容刀具号1铣端面（MDI或手动方式）T016508012粗加工外轮廓T0280010023粗加工内轮廓T0280010024精加工外轮廓T0210008025精加工内轮廓T0210008023检验 2、程序编制 任务1 薄壁类工件加工O0001;（主）G90G54G21G00X-65.Y0Z10.;M3S800;G01Z0F80;M98P50002;G90G00Z20.;X-24.Y0;G01Z0;M98P50003;G90G00Z20.;M30; O0002;

13、（外轮廓）G91G01Z-2.F50;G90G41G01X-55.Y-10.D01;G03X-45.Y0R10.;G02X-15.Y30.R30.;G01X15.;G02Y-30.R30.;G01X-15.;G02X-45.Y0.R30.;G03X-55.Y10.R10.;G40G1X-65.Y0;M99; O0003;（内轮廓）G91G01Z-2.F50;G90G41G01X-34.Y10.D01;G03X-44.Y0R10.;G03X-15.Y-29.R29.;G01X15.;G03Y29.R29.;G01X-15.;G03X-44.Y0R29.;G03X-34.Y-10.R10.;G40

14、G1X-24.Y0;M99; 3、仿真加工 4、实操加工 （1）薄壁类工件加工时要采用先粗后精的加工方式。（2）精加工型腔时选用高速加工。（3）加工方式从内到外，可以减少提刀，提升铣削效率。（4）刀具选择要好，避免刀具出现扎刀、抗刀现象的等导致薄壁变形的现象。任务1 薄壁类工件加工薄壁类工件加工技巧任务评价：任务评价：任务1 薄壁类工件加工0 .0 5010.05010姓名图号4-1-1开工时间班级小组结束时间序号名称检测项目配分评分标准测量结果得分ITRa1薄壁90、60、R303010超差不得分1010超差不得分2深度1010超差不得分合计100 任务目标：任务目标：1、了解曲面、非圆曲线

15、类工件的工艺特点及加工方法。2、掌握曲面类工件加工刀具的选择及注意事项。3、掌握宏程序的基本原理、格式及应用。4、掌握曲面类工件实际加工的注意事项。 任务2曲面类零件加工 1、曲面、非圆曲线类工件的加工方法 相关知识：相关知识：2、曲面类工件加工用刀具选择3、FANUC系统B类宏程序应用 任务2曲面类零件加工 1、曲面、非圆曲线类工件的加工方法 1）规则公式曲面（如球面、椭球面等）数控铣削加工时，多采用球头铣刀，以“环切法”进行两轴半或三轴联动加工。编程方法选用手工宏程序编程或自动编程。 2）不规则曲面数控铣削加工时，通常采用“行切法”（如图所示）或“环切法”等多种切削方法进行三轴（四轴或五轴

16、）联动加工。编程方法宜选用自动编程。任务2曲面类零件加工（1）曲面类工件加工方法的选择 注意：注意：曲面采用行切法加工时，会在工件表面留有较大的残留面积，影响了表面加工质量。减小行切法残留面积的方法是减小行距。 目前大多数数控系统还不具备非圆曲线的插补功能，因此，加工这些非圆曲线时，通常采用直线段或圆弧线段拟合的方法进行。常用的手工编程拟合计算方法有等间距法、等插补段法和三点定圆法等。任务2曲面类零件加工（2）非圆曲线类工件加工方法的选择 非圆曲线节点的等间距拟合非圆曲线节点的等间距拟合 2、曲面类工件加工用刀具选择 曲面类零件加工通常选用球头铣刀，球头铣刀的端面不是平面，而是带切削刃的球面，

17、刀体形状有圆柱形球头铣刀和圆锥形球头铣刀，一般小曲面加工采用整体式球头铣刀如图4-2-4所示。球头铣刀主要用于模具产品的曲面加工，在加工曲面时，一般采用三坐标联动，铣削时不仅能沿铣刀轴向作进给运动，也能沿铣刀径向作进给运动，而且球头与工件接触往往为一点，这样，该铣刀在数控铣床的控制下，就能加工出各种复杂的成形表面。其运动形式具有多样性，可根据刀具性能和曲面特点进行选择和设计。任务2曲面类零件加工 3、 FANUC系统B类宏程序应用 在数控加工编程时，虽然子程序对编制相同加工操作的程序非常有用，但用户宏程序由于允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同加工操作的程序更方便、更容易。可将

18、相同加工操作编为通用程序，如型腔加工宏程序和固定加工循环宏程序。使用时加工程序可用一条简单指令调出用户宏程序，和调用子程序完全一样。 任务2曲面类零件加工（1）加工对象非圆曲线，规则曲面，尺寸规律变化的系列产品的零件。 （2）宏程序简介 1 1）变量的表示）变量的表示#i#i#表达式表达式 2 2）变量的引用）变量的引用 #1#1 - - #1（变量号i=0,1,2,3,4） 例：#8、#110、#1100 表达式必须用括号括起来 例：#1#212例：F#10当#10=20时，F20被指令。 X- #20当#20=100.时，X-100.被指令。 G#130当#130=2时，G2被指令。任务2

19、曲面类零件加工（3）宏程序用变量 变量号变量类型功能#0空该变量值总为空#1#33局部变量只能用在宏程序中存储数据，例如，运算结果。当断电时局部变量被初始化为空。调用宏程序时，自变量对局部变量赋值。 #100#199 操作型#500#999 保持型公共变量在不同的宏程序中的意义相同。当断电时，变量#100#199初始化为空。变量#500#999的数据保存，即使断电也不丢失。 #1000系统变量固定用途的变量任务2曲面类零件加工3）变量的类型和功能变量的类型和功能1 1） 宏程序调用指令宏程序调用指令格式：格式：G65 P_ L_ G65 P_ L_ ；式中：式中：P P宏程序号；宏程序号； L

20、 L重复调用次数（重复调用次数（1 19999，1次时次时L可省略）；可省略）； 用以对宏程序中的局部变量赋值。用以对宏程序中的局部变量赋值。 自变量赋值是由地址及数值构成。自变量赋值是由地址及数值构成。 任务2曲面类零件加工（4）宏程序调用 自变量赋值自变量赋值使用除去G、L、N、O、P以外的其他字母作为 地址。 自变量赋值自变量赋值可使用A、B、C每个字母一次，I、J、K每个字 母十 次作为地址。一般用于传递诸如三维坐标值的变量。2） 自变量赋值自变量赋值直接赋值 在程序中采用赋值号(=)对变量直接赋值，注意赋值号左边不可以是表达式。例:#2=20；#1=#2+50；引数赋值 当调用宏程序

21、时，必须对宏程序中的变量进行初始化，方法是在调用指令中给出各变量的初始值，通过对应的引数向宏程序内传递。引数与宏程序内变量的对应关系有两种即： 任务2曲面类零件加工地址变量号地址变量号地址变量号A#1I#4T#20B#2J#5U#21C#3K#6V#22D#7M#13W#23E#8Q#17X#24F#9R#18Y#25H#11S#19Z#26注： 任何自变量前必须指定G65。 不需要指定的地址可以省略，对应的省略地址的局部变量设为空。 地址不需要按字母顺序指定，但I、J、K需要按字母顺序指定。如：G65 B A D J K 是正确的，但G65 B A D K J 是不正确的。任务2曲面类零件加

22、工自变量赋值自变量赋值地址变量号地址变量号地址变量号A#1I4#13I8#25B#2J4#14J8#26C#3K4#15K8#27I1#4I5#16I9#28J1#5J5#17J9#29K1#6K5#18K9#30I2#7I6#19I10#31J2#8J6#20J10#32K2#9K6#21K10#33I3#10I7#22J3#11J7#23K3#12K7#24注： 任何自变量前必须指定G65； I、J、K的下标用于确定自变量指定顺序，在编程中不写。如：G65 A1.0 I2.3I4.5P1000；表示#1=1.0、#4=2.3、#7=4.5。任务2曲面类零件加工自变量赋值自变量赋值1） 算术

23、和逻辑运算运算的优先顺序：函数；乘除、逻辑与；加减、逻辑或、逻辑异或。可以用 来改变顺序。任务2曲面类零件加工（5）变量的运算和控制指令变量的运算和控制指令 例：例：#1=#2+#3*SIN#4 1、2、3表示运算次序表示运算次序123任务2曲面类零件加工2） 运算次序运算次序 例：例：#1=SIN #2 + #3 * #4 + #5 * #6 1、2、3、4、5表示运算次序12435可以用 来改变顺序任务2曲面类零件加工 无条件转移无条件转移（GOTO语句）语句）格式：GOTO n；式中：n顺序号（19999），可用变量表示。举例：GOTO 1； GOTO #10；任务2曲面类零件加工3）

24、控制指令控制指令 条件转移条件转移（IF语句）语句）格式：IF 条件式条件式 GOTO n；条件式：运算符运算符 在条件转移和循环宏程序中，经常要使用在条件转移和循环宏程序中，经常要使用“条件表达式条件表达式”，条件表达式必须包含运算符。运算符在两个变量中间或变量和常条件表达式必须包含运算符。运算符在两个变量中间或变量和常量中间，并且用量中间，并且用“ ”封闭。表达式可以替代变量。条件表达式封闭。表达式可以替代变量。条件表达式中的运算符见表。中的运算符见表。任务2曲面类零件加工序号序号运算符运算符含义含义备注备注1EQ等于（等于（=）2NE不等于（不等于（）3GT大于（）大于（）4GE大于等于

25、（大于等于（）5LT小于（）小于（）6LE小于等于（小于等于（）任务2曲面类零件加工 循环循环（WHILE语句）语句）格式：WHILE 条件式 DO m； END m；式中：m循环执行范围的识别号，只能是1、 2和3，否则系统报警注意：DOEND循环能够按需要使用多次，即 循环嵌套。 任务2曲面类零件加工DOEND循环嵌套：循环嵌套：WHILE 条件式1 DO 1； WHILE 条件式2 DO 2； WHILE 条件式3 DO 3； END 3； END 2 END 1； 循环嵌套循环嵌套 在编制较复杂的宏程序时，往往采用循环嵌套，但一定要注意嵌套规则和要求。任务2曲面类零件加工4 4）B B

26、类宏程序编程注意事项类宏程序编程注意事项任务2曲面类零件加工 标号（标号（1、2、3）可以根据要求多次使用）可以根据要求多次使用 W HILE DO 1 ； END1； W HILE DO 1 ； END1； 任务2曲面类零件加工 DODO的范围不能交叉的范围不能交叉 W HILEW HILE DO 1 DO 1 ； W HILE W HILE DO 2 DO 2 ； END1 END1； END2 END2； DODO循环可以嵌套循环可以嵌套3 3次次 WHILEWHILE DO 1 DO 1 ； W HILE W HILE DO 2 DO 2 ； W HILE W HILE DO 3 DO

27、 3 ； END3 END3； END2 END2； END1 END1； 任务2曲面类零件加工 控制可以转到循环外边控制可以转到循环外边 W HILEW HILE DO 1 DO 1 ； IF IFGOTO n GOTO n ； END1 END1； Nn Nn ； 任务2曲面类零件加工 转移不能进入循环区内转移不能进入循环区内 IFIFGOTO n GOTO n ； W HILE W HILE DO 1 DO 1 ； Nn Nn ； END1 END1； 任务2曲面类零件加工【例例1】如图所示的圆环点阵孔群中各孔的加工，我们曾经用如图所示的圆环点阵孔群中各孔的加工，我们曾经用A类宏程序类宏

28、程序解决过这类问题，这里再试用解决过这类问题，这里再试用B类宏程序方法来解决问题：类宏程序方法来解决问题：任务2曲面类零件加工（6）宏程序应用举例）宏程序应用举例任务2曲面类零件加工宏程序中将用到下列变量：1第一个孔的起始角度A，在主程序中用对应的文字变量A赋值；3孔加工固定循环中R平面值C，在主程序中用对应的文字变量C赋值；9孔加工的进给量值F，在主程序中用对应的文字变量F赋值；11要加工孔的孔数H，在主程序中用对应的文字变量H赋值；18加工孔所处的圆环半径值R，在主程序中用对应的文字变量R赋值；26孔深坐标值Z，在主程序中用对应的文字变量Z赋值；30基准点，即圆环形中心的X坐标值XO；31

29、基准点，即圆环形中心的Y坐标值YO；32当前加工孔的序号i；33当前加工第i孔的角度；100已加工孔的数量；101当前加工孔的X坐标值，初值设置为圆环形中心的X坐标值XO；102当前加工孔的Y坐标值，初值设置为圆环形中心的Y坐标值YO。 任务2曲面类零件加工O8000；N801030=101；（基准点保存）N8020 31=102；（基准点保存）N8030 32=1.； （计数值置1）N8040 WHILE 32 LE ABS11 DO1； （进入孔加工循环体）N8050 33=1+360321./11； （计算第i孔的角度）N80601013018COS33；（计算第i孔的X坐标值）N807

30、01023118SIN33； （计算第i孔的Y坐标值）N8080G90 G81 G98 X101 Y102 Z26 R3 F9； （钻削第i孔）N809032321.；（计数器对孔序号i计数累加）N81001001001.；（计算已加工孔数）N8110 END1； （孔加工循环体结束）N8120 #101=#30；（返回X坐标初值X）N8130 #102=#31；（返回Y坐标初值Y）M99；（宏程序结束）在主程序中调用上述宏程序的调用格式为：G65 P8000 A- C-F- H- R- Z-；上述程序段中各文字变量后的值均应按零件图样中给定值来赋值。【例例2】铣削内半球体：铣削内半球体：用同

31、一程序以及用不同半径的刀具加工不同半径的内球体，编制宏程序。O7400；G90 G54 G17 G00 X0 Y0；G43 Z5 H01 M08；M03 S900；G65 P9800 A35 B6 D5；G00 Z5 M09；G91 G28 Z0；M30；任务2曲面类零件加工O9800；#101 = #1；#102 = #2；#103 = #1 #2；#104 = #7；G00 X#103 ；G01 Z0 F120；WHILE #104 LE 90 DO 1；#110 = #103 *COS#104；#120 = #103 *SIN#104；G01 X#110 Z#120 F80 ；G02 I

32、#110；#104 = #104 + #7；END 1；M99；任务2曲面类零件加工【例例3】铣削椭圆：铣削椭圆：用同一程序以及用不同半径的刀具加工不同半径的椭圆体，编制宏程序。任务2曲面类零件加工任务2曲面类零件加工O2;(标准方程)G54 G90 G17 G40 G80;G00 X-50. Y-30.;M3 S800;G0 Z2.;G1 Z-10. F80;G1 G41 X-30. Y-10. D02 F100;#1=30.;#2=-30.;WHILE#2LE#1 DO1;#3=5/6*SQRT900-#2*#2;G1 X#2 Y#3;#2=#2+0.2;END1;#1=-30.;#2=3

33、0.;WHILE#2GE#1 DO2;#3=-0.83333*SQRT900-#2*#2;G1 X#2 Y#3;#2=#2-0.2;END2;G1 G40 X-50. Y30.;G0 Z100;M30;O2；(参数方程)G91 G28 Z0;T02 M6;G54 G90 G17 G40 G80 G0 Z100;X50 Y0;G43 H2 Z30;M3 S2000;G0 Z2;G1 Z-5 F70;#1=0;WHILE#1LE360DO1;#2=COS#1*40;#3=SIN#1*30;G1 G41 X#2 Y#3 D2 F300;#1=#1+1;END1;G1 G40 X50 Y0;G0 Z1

34、00;M30;【练习练习】粗加工铣削半个标准外椭圆面加工：粗加工铣削半个标准外椭圆面加工：用同一程序以及用不同半径的刀具加工X、Y、Z方向不同半轴长，编制宏程序。外椭圆球面自上而外椭圆球面自上而下等高体积粗加工下等高体积粗加工(平底立铣刀平底立铣刀) 任务2曲面类零件加工 1、工艺分析 该工件结构较简单，为一个凸圆球的加工，图纸尺寸标注清晰，各个结构的定型定位尺寸齐全，且球体高等尺寸公差要求较为严格，表面粗糙度较高，考虑到球头刀的特点，因此切削用量选择不能太大，且先开粗，工件外形规则宜选用平口钳装夹，采用立式铣床加工。（1）刀具选择如下表所示：任务实施：任务实施：任务2曲面类零件加工工件名称工

35、件图号序号刀具号刀具规格名称数量刀长/mm加工内容刀具材料1T0180mm面铣刀1120铣端面至工件尺寸硬质合金2T0216mm键槽铣刀190铣削圆球高速钢 （2）数控加工路线安排：具轨迹为a-a，b-b，n-n，如图所示。任务2曲面类零件加工 （3）切削用量、工序卡片选择如下表所示：任务2曲面类零件加工工件名称工件图号4-2-1夹具名称机用虎钳工序名称工艺要求使用设备1备料100mm100mm31mm方料一块材料45钢主轴转速n（r/min）进给速度f（mm/min）切削深度ap（mm）2加工中心工步工步内容刀具号1铣端面（MDI或手动方式）T016508012粗加工圆柱T028001003

36、精加工圆球T021000803检验 2、程序编制 任务2曲面类零件加工O0001;G90G94G21G40G54F100;M03S800;G00X0Y0;G00Z5.;G01Z0.;#1=90;WHILE#1GE0DO1;#2=-20-20*SIN#1; #3=20*COS#1+8; G1 X#3 F100;G1 Z#2 F100;G90 G2 I-#3 F200 ;#1=#1-1;END1;G00 Z10. F200;M30; 3、仿真加工：4、实操加工：（1）球面是典型宏程序工件的一种，加工过程中应注意程序编制、宏程序的应用。（2）若球中心不在工件坐标系原点，可用G52 X- Y-指令建立

37、局部坐标系。球轴线和坐标轴不重合时可用G68 X- Y- R-指令进行坐标系的旋转。若轮廓的加工余量较大时，可用子程序编写工件轮廓的加工程序，而主程序每刀采用不同的半径补偿调用子程序进行切削加工。（3）用宏程序中的参数编程进行编写程序，即“角度值编程”，表示用已知的圆参数方程作为条件变量（应变量），设定角度为自变量，随着角度的每次递增，就形成圆圆周上的某一点，走完一个圈，是360产生圆所有的轮廓点。典型宏程序类类工件加工技巧 ：任务2曲面类零件加工任务评价：任务评价：任务2曲面类零件加工0.05020姓名图号4-2-1开工时间班级小组结束时间序号名称检测项目配分评分标准测量结果得分ITRa1外

38、形SR204040超差不得分2深度1010超差不得分合计100 任务目标：任务目标：1、了解岛屿类工件的工艺特点。2、掌握粗精加工时切削液的合理选择。3、掌握复杂工件余量的去除方法。4、掌握岛屿类工件实际加工的注意事项。 任务3岛屿类工件加工 1、岛屿类工件的工艺特点 相关知识：相关知识：2、粗精加工时切削液的合理选择任务3岛屿类工件加工 1、岛屿类工件的工艺特点 带岛屿的工件加工，实际上就是内、外轮廓的混合加工，需要特别注意的是加工过程中刀具走刀路线的设计，一定要注意刀具移动过程中的干涉，还有就是岛屿的清根加工，要注意刀具的选择。任务3岛屿类工件加工 2、粗精加工时切削液的合理选择 用高速钢

39、刀具粗加工时，以水溶液冷却，主要降低切削温度；精加工时采用中、低速加工，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命。用硬质合金刀具粗加工时，采用低浓度的乳化液或水溶液，必须连续地、充分地浇铸；精加工时采用的切削液与粗加工时基本相同，但应适当提高其润滑性能。在铣削过程中充分使用切削液不仅减小了切削力，刀具的寿命也得到了延长，工件表面粗糙度值也降低了，同时工件不受切削热的影响而使其加工尺寸和几何精度发生变化，保证了工件的加工质量。任务3岛屿类工件加工 1、工艺分析 该工件结构复杂，有薄壁和岛屿，加工时注意刀具直径选择及走刀路线干涉，图纸尺寸标注清晰，

40、各个结构的定型定位尺寸齐全，高度尺寸公差要求较为严格，表面粗糙度较高，加工时粗精分开，工件外形规则宜选用平口钳装夹，采用立式铣床加工。（1）刀具选择如下表所示：任务实施：任务实施：任务3岛屿类工件加工工件名称工件图号4-3-1序号刀具号刀具规格名称数量刀长/mm加工内容刀具材料1T0180mm面铣刀1120铣端面硬质合金2T0216mm立铣刀190加工外轮廓高速钢3T036mm键槽铣刀150加工内轮廓及岛屿高速钢 （2）数控加工路线安排：刀具轨迹为p-a-b-c-d-e-f-b-g-p，如图所示。 任务3岛屿类工件加工其他刀具轨迹参考前面任务。 （3）切削用量、工序卡片选择如下表所示：任务3岛

41、屿类工件加工工件名称工件图号4-3-1夹具名称机用虎钳工序名称工艺要求使用设备1备料100mm100mm31mm方料一块材料45钢主轴转速n（r/min）进给速度f（mm/min切削深度ap（mm）2加工中心工步工步内容刀具号1铣端面（MDI或手动方式T016508012粗加工外轮廓T0280010023粗加工内轮廓T0380010024粗加工岛屿T0380010025精加工外轮廓T0210008026精加工内轮廓T0310008027精加工岛屿T0310008023检验2、程序编制 任务3岛屿类工件加工O0002；G91G01Z-2.F50；G90G42G01X11.Y6.D01；G02X1

42、7.Y0R6.；G01Y-10.；G03X22.R2.5；G01Y10.；G03X17.R2.5；G01Y0；G02X11.Y-6.R6.；G40G01X5.Y0；M99；O0001；G90 G94 G21 G40 G54 F100；M03 S800；G00X5.Y0.Z10.；G01Z0；M98P50002；G90G00Z10.；G68X0Y0R90.；G00X5.Y0.；G01Z0；M98P50002；G90G00Z10.；G68X0Y0R180.；G00X5.Y0.； G01Z0；M98P50002；G90G00Z10.；G68X0Y0R270. ；G00X5.Y0.；G01Z0；M98

43、P50002；G90G00Z20.；G69；M30； 3、仿真加工：4、实操加工：（1）岛屿类工件加工注意各个岛屿之间的位置关系，刀具轨迹要避开岛屿，避免产生干涉现象。（2）岛屿类工件加工注意各个岛屿之间的余料问题，必须清除干净，避免产生未清根现象。（3）刀具选择要合理，要考虑干涉现象，也要考虑清根现象。岛屿类工件加工技巧 ：任务3岛屿类工件加工任务评价：任务评价：任务3岛屿类工件加工1 00 .0 5姓名图号4-3-1开工时间班级小组结束时间序号名称检测项目配分评分标准测量结果得分ITRa1外形9060、11010超差不得分25、5、34、R2.5、R303030超差不得分2深度1010超差

44、不得分合计100综合任务任务目标：任务目标： 该综合任务包含内外轮廓、薄壁件、岛屿、孔槽、曲面等加工，加工时要注意加工工艺的设计以及加工路线的安排，根据所学知识，小组合作完成该任务工艺设计及程序编制，仿真无误后，实操加工。综合任务任务实施：任务实施： 1、工艺分析（1）完成该任务的刀具选择并填写数控加工刀具卡片 工件名称工件图号刀具号刀具名称刀具规格加工内容刀尖半径刀尖方位号备注T01T02T03T04教师审核签名：综合任务（2）完成该任务的加工工艺拟定并填写数控加工工艺卡片 工件名称工件图号使用设备夹具名称工序号名称工步号工步内容刀具号主轴转速n（r/min）进给速度f（mm/r）切削深度a

45、p（mm）备注教师审核签名：综合任务2程序编制编制该任务的加工程序。3仿真及实操加工按照所编制程序、工序完成仿真及实操加工。综合任务任务评价：任务评价：0.050100.05050.050100 . 0 5012x 60.024R3、30、30、10、姓名图号4-4-1开工时间班级小组结束时间序号名称检测项目配分评分标准测量结果得分ITRa1岛屿105超差不得分2曲面SR1055超差不得分3槽4R3、10、30105超差不得分455超差不得分5薄壁70、90、R7、R81010超差不得分61010超差不得分7孔55超差不得分合计100综合任务任务评价：任务评价：任务2-5-1姓名小组评价项目评

46、价内容分值自评得分过程评价40分学习态度对任务主题有探究兴趣，认真对待、积极参与。6组织合作组织严密，分工明确，组员团结合作、配合默契.6工作方式在工作中制订了有效的工作计划，能完成任务，能解决实际问题。8工作能力能充分收集利用有价值信息，正确运用所学知识完成任务，并善于反思和创新提出较好的解决问题的办法。6工作成效能按时完成任务且速度快，质量较高，并能据任务结果提出有意义的建议，扩大实践成果。8安全操作遵守安全操作规范，保持工作环境干净卫生。6结果评价60分工件尺寸精度得分根据任务尺寸精度评分表各项要求进行评分60总分100个人自评小组评价教师评价 完成如图所示孔槽类工件的加工，加工完成后检

47、验工件是否符合要求。拓展训练剖面通孔一、自动换刀指令补充知识 加工中心常用编程指令 换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换换刀装置的用途是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。整的部件。自动换刀装置的形式自动换刀装置的形式回转刀架：回转刀架：车削中心车削中心带刀库的自动换刀装置带刀库的自动换刀装置（应用广泛）（应用广泛）鼓轮式刀库：鼓轮式刀库：结构简单、紧凑、应用广结构简单、紧凑、应用广链式刀库：刀库链式刀库：刀库容量大容量大刀库形式刀库形式1、加工中心自动换刀装置补充知识 加工中心常用编程指令a）b）c）d

48、）链条链轮刀座导轨张紧板链式刀库链式刀库鼓轮式刀库鼓轮式刀库的几种形式的几种形式a.径向取刀径向取刀b.轴向取刀轴向取刀c.径向布置径向布置d.角度布置角度布置2、刀库形式补充知识 加工中心常用编程指令 自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。当执行到 Txx 指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面换刀做好准备；当执行到 M06 指令时即开始自动换刀，把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴上。 3、换刀过程补充知识 加工中心常用编程指令（2）选刀）选刀 T xx顺序选刀方式顺序选刀方式:任意选方方式：任意选方方式：多用多用（3）换刀）换刀 M0

49、6机械手换刀机械手换刀刀库刀库主轴运动换刀主轴运动换刀（1）返回参考点）返回参考点 G91 G28 Z0.;3、换刀过程补充知识 加工中心常用编程指令油缸刀库换刀机械手主轴（b）（a）（c）（d）（1）主轴箱回参考点，主轴准停。）主轴箱回参考点，主轴准停。（2）机械手抓刀）机械手抓刀（主轴上和刀库上）（主轴上和刀库上）（3）取刀：）取刀： 活塞杆推动机械手下行。活塞杆推动机械手下行。（4）交换刀具位置：）交换刀具位置：机械手回转机械手回转180。（5）装刀：）装刀：活塞杆上行，将更换后的刀具装入主活塞杆上行，将更换后的刀具装入主轴和刀库。轴和刀库。4、机械手换刀动作过程补充知识 加工中心常用编

50、程指令5、刀库移动-主轴升降式换刀过程补充知识 加工中心常用编程指令（1）分度：）分度：将刀盘上接收刀具的空刀座转到换刀所将刀盘上接收刀具的空刀座转到换刀所需的预定位置。需的预定位置。（2） 接刀：接刀：活塞杆推出，将空刀座送至主轴下方，活塞杆推出，将空刀座送至主轴下方，并卡住刀柄定位槽。并卡住刀柄定位槽。（3）卸刀：）卸刀：主轴松刀，铣头上移至参考点。主轴松刀，铣头上移至参考点。（4） 再分度再分度：再次分度回转，将预选刀具转到主轴：再次分度回转，将预选刀具转到主轴正下方。正下方。（5）: 装刀：装刀：铣头下移，主轴抓刀，活塞杆缩回，铣头下移，主轴抓刀，活塞杆缩回，刀盘复位。刀盘复位。6、刀

51、库移动-主轴升降式换刀过程补充知识 加工中心常用编程指令7、加工中心换刀指令应用补充知识 加工中心常用编程指令O0001G90 G40 G49 G94 G54;M05;G91 G28 Z0.;M06 T01;（10MM钻头长100）G90 G00 X20. Y80.;M03 S800;G43 G00 Z5. H01;G01 Z-18.F100 ;G04 P3000;G01 Z5.;M05;G91 G28 Z0.;M06 T02;（14MM钻头长160）M03 S800;G90 G00 X80. Y50.;G43 G00 Z5. H02;G01 Z-20.;G04 P3000;G01 Z5.;M

52、05;G91 G28 Z0.;M06 T03;（12MM钻头长80）G90 G00 X50. Y20.;M03 S800;G43 G00 Z5. H03;G01 Z-35.;G01 Z5.;G91 G28 Z0.;M05;M30; 7、加工中心换刀指令应用补充知识 加工中心常用编程指令二、局部坐标系指令局部坐标系指令补充知识 加工中心常用编程指令 在工件坐标系中编程时，对某些图形若再用一个坐在工件坐标系中编程时，对某些图形若再用一个坐标系描述则更简单，这就可用到局部坐标系。标系描述则更简单，这就可用到局部坐标系。1、G52局部坐标系应用补充知识 加工中心常用编程指令 格式：格式：G52 X_Y_Z_; X、Y、Z：局部坐标系原点在工件坐标：局部坐标系原点在工件坐标系中的坐标，即新原点在老坐标系中系中的坐标，即新原点在老坐标系中的位置（的位置（G54-G59对刀时的坐标对刀时的坐标系）。系）。 G52 X0