《数控铣削技术》中职课件项目2 平面铣削及二维轨迹加工

1、目 录项目二 平面铣削及二维轨迹加工任务一 刀具的选用与工件的装夹任务二 平面铣削与对刀操作任务三 台灯模型的编程及加工一、数控铣削类刀具任务一 刀具的选用与工件的装夹1铣削类刀具的历史和发展数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件。中国早在公元前28前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期（公元前三世纪），由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯与现代的扁钻和锯已有些相似之处。任务一 刀具的选用与工件的装夹2铣削类刀具的种类及其作用（1）铣削类刀具的种

2、类按制造铣刀所用的材料可分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具、其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。按铣刀结构形式不同可分为以下五类：整体式：将刀具和刀柄制成一体。镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。减振式：当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部。特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。一、数控铣削类刀具任务一 刀具的选用与工件的装夹一、数控铣削类刀具按铣刀结构形式不同可分为面铣刀，又称端铣刀；立铣刀；键槽铣刀，如图所示。任务一 刀具的选用与工件的装夹一、数控铣削类刀具（2）铣削类刀具的作用

3、面铣刀的作用：面铣刀的圆周表面和端面都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金。主要用于零件的大表面加工和零件余量的去除。立铣刀的作用：立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。注意，因为立铣刀的端面中间有凹槽，所以不可以做轴向进给。键槽铣刀的作用：有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。任务一 刀具的选用与工件的装夹二、铣削类刀具刀柄的种类及其使用方法1数控机床常用刀柄的分类2数控机床常用刀柄的选

4、择（1）刀柄结构形式（2）选择应兼顾技术先进与经济合理的刀柄（3）刀具、刀柄的规格（4）强化工具系统管理工作任务一 刀具的选用与工件的装夹二、铣削类刀具刀柄的种类及其使用方法3数控机床刀柄的发展（1）特殊功能的刀柄近年来，加工中心上出现了一些特殊功能的刀柄，主要有以下类型： 增速刀柄（增速头）。 内冷却刀柄：该刀柄与芯部开有冷却液通道的麻花钻或深孔钻配合使用，利用特殊的供油系统，将高压切削液喷注到切削部位，实现良好的冷却与润滑作用，并排除切屑。 转角刀柄。任务一 刀具的选用与工件的装夹二、铣削类刀具刀柄的种类及其使用方法（2）新型高速切削刀柄其主要特点有以下几点： 采用锥面、端面过定位的结合形

5、式，能有效地提高工具系统的连接刚度，且重复定位精度高。 采用空心结构和缩短锥部长度，刀柄质量较轻，可缩短换刀移动距离，加快换刀速度，有利于实现高速自动换刀。 采用110锥度，锥柄较短，楔形效果好，有较强的抗弯能力，且能抑制因振动而产生的微量移位。 刀柄与主轴间由扩张爪锁紧，转速越高，扩张爪的离心力（扩张力）越大，锁紧力越大，具有良好的高速性能。 为提高刀具系统在高速状态下的动平衡精度，可在刀柄上安装自动校正动平衡装置。任务一 刀具的选用与工件的装夹三、平口钳的简介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。如图所示是平口

6、钳及其相关连接件。平口钳的工作原理：用扳手转动丝杠，通过丝杠螺母带动活动钳身移动，形成对工件的加紧与松开。任务一 刀具的选用与工件的装夹三、平口钳的简介任务二 平面铣削与对刀操作一、平面铣削的方法与铣削工艺在数控铣床上进行平面加工是指被加工件的加工表面平行于数控坐标轴。若被加工工件的加工表面与数控坐标轴夹有角度，这样的平面在数控加工中被定义为空间平面，属于三维加工。这里指的平面铣削是二维平面加工。任务二 平面铣削与对刀操作一、平面铣削的方法与铣削工艺1平面铣削的方法在各个方向上都成直线的面称为平面。平面是组成机械零件的基本表面之一，其质量是用平面度和表面粗糙度来衡量的。平面大部分是在数控铣床上

7、加工的，如图所示，在数控铣床上获得平面的方法有两种，即周铣与端铣。任务二 平面铣削与对刀操作一、平面铣削的方法与铣削工艺2平面铣削的进给路线铣削平面的宽度大于面铣刀时，一次进给不能完全加工，要进行多次进给，这就涉及进给路线。平面铣削进给路线的安排比较简单，一般有单向进给和往复进给两种方式。任务二 平面铣削与对刀操作二、长方体的铣削长方体有6个平面，如图所示。两两相对的平面互相平行，相邻的平面互相垂直。在加工中，为达到相应的平行度和垂直度，必须制订一个合理的加工方案。任务二 平面铣削与对刀操作二、长方体的铣削1加工长方体面1铣削工件面1约05mm深。2加工长方体面2拆卸工件去除工件毛刺，选择合适

8、的等高垫铁，让工件面1与平口钳的（X方向）固定钳口相结合夹紧约60mm，露出约30mm，稍夹紧后用百分表校正面1，Z方向的垂直度和X方向的平行度，锁紧平口钳夹紧工件。3加工长方体面3拆卸工件去除工件毛刺，选择合适的等高垫铁，让工件面1与平口钳的固定钳口相结合，面2垂直于钳口，稍夹紧后用百分表校正工件面1，X方向的平行度，面2，Z方向的垂直度，锁紧平口钳夹紧工件。任务二 平面铣削与对刀操作二、长方体的铣削4加工长方体面4拆卸工件去除工件毛刺，选择合适的等高垫铁，让工件面1与平口钳的固定面相结合，面2垂直于钳口，面3充分与等高垫铁接触，稍夹紧后用百分表校正工件面1，X方向的平行度，面2的垂直度，锁

9、紧平口钳夹紧工件。粗、精铣削工件面4，测量并控制尺寸。5加工长方体面5拆卸工件去除工件毛刺，选择合适的等高垫铁，让工件面1与平口钳的固定面相结合，面2充分与等高垫铁接触，面3、面4垂直于钳口，稍夹紧后用百分表校正工件面1，X方向的平行度，面3（或面4）Z方向的垂直度，锁紧平口钳夹紧工件。6加工长方体面6拆卸工件去除工件毛刺，选择合适的等高垫铁，让工件面2与平口钳的固定面相结合，面1充分与等高垫铁接触，面3、面4垂直于钳口，稍夹紧后用百分表校正工件面3（或面4）X方向的垂直度，Y方向的平行度，锁紧平口钳夹紧工件。任务二 平面铣削与对刀操作二、长方体的铣削任务二 平面铣削与对刀操作三、工件的对刀1

10、常用对刀工具（1）寻边器寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X、Y值，也可以测量工件的简单尺寸。任务二 平面铣削与对刀操作三、工件的对刀（2）Z轴设定仪Z轴设定仪主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z轴坐标，或者说是确定刀具在机床坐标系中的高度。任务二 平面铣削与对刀操作任务实施一、任务内容对90 mm90 mm30 mm的长方体工件进行对刀，并将数值输入到工件坐标系中。二、教学准备平口钳、T型螺栓、平口钳扳手、活头扳手、磁力表座、百分表、16 mm立铣刀、909030的长方体铝块。三、任务步骤Step1:将已经加工好的长方体装夹在平口钳中并夹紧，将光电式寻边器通过刀柄装到主轴

11、上。Step2:将机床工作方式置于“手轮”，倍率旋至“100”移动机床坐标轴，靠近工件。Step3:当寻边器距离工件较近距离时，将倍率旋至“10”，慢慢移动寻边器并靠近工件，直至灯亮，如图216所示。Step4:寻边器往-X方向移动，远离工件，将手轮倍率旋至“1”，再次接近工件，并使寻边器发亮。Step5:将相对坐标系里的X1清零。Step6:将寻边器往+Z方向移动，以相同方法靠近工件X的正方向，并记录下当前相对坐标系里的X2值。任务二 平面铣削与对刀操作任务实施任务二 平面铣削与对刀操作任务实施Step7:移动X轴，将相对坐标系中X轴的显示值为步骤中数值的二分之一时，机械坐标系中的X轴显示值

12、即为X轴的工件零点偏置值，将该数值输入到相应的工件坐标系中，如G54G59中。Step8:以相同方法对Y轴，将得到的数值输入到工件坐标系中。Step9:将机床工作方式旋至“手动”把寻边器拆下。Step10:装入16立铣刀，以便进行Z轴方向的对刀。Step11:将机床工作方式旋至“手轮”，移动刀具慢慢接近Z轴设定仪。Step12:当寻边器指针指向“0”，此时在工件坐标系中输入Z50测量，即可得到这把刀具的长度。Step13:对刀结束如图所示。Step14:铣削上表面至Z1处。任务二 平面铣削与对刀操作任务实施任务三 台灯模型的编程及加工一、程序的结构1. 程序的组成程序由程序名、程序体、程序结束

13、符组成。程序名由大写字母O和后面四位阿拉伯数字组成，如：O1256、O5678等，需要注意的是O9000以后的程序名尽量不要用，因为9000以后的程序一般都是出厂时已经存储好的，所以尽量避免与其发生冲突。程序体由程序段组成。程序段由若干个指令字组成，每一个指令字又是由地址符和数字组成。如：N10，G90，G54，G00，X100，Y100，Z100，S600，M03。程序结束符，如M02，M30，M99。任务三 台灯模型的编程及加工一、程序的结构2模态代码与非模态代码（1）模态代码模态代码是指某些指令在程序中一旦指定，则其功能一直有效，直到被同一组的其他代码功能所代替，如G00,G01,G02

14、,G03，G90,G91等。（2）非模态代码非模态代码是指某些指令的功能只在一个程序段中有效，如G04等。任务三 台灯模型的编程及加工二、准备功能G代码1.工件坐标系的选择G54G59G54G59是系统预定的6个工件坐标系，可任意选用，如图所示。如果要选用一个坐标系作为工件坐标系，则要先用对刀的方法找到编程零点，然后把这个点的坐标值输入到要选用的坐标系中。在程序执行时，就可以调用此坐标系。这里可以通过点击机床坐标系之后，然后又出现工件坐标系的过程,来说明两者的关系。任务三 台灯模型的编程及加工二、准备功能G代码2.G01直线插补（1）指令格式G90/G91G01X_Y_Z_F_；（2）参数说明

15、G90：绝对编程方式，在此方式下X、Y、Z后面的数值是点在坐标系下真实的数值。G91：相对编程方式，在此方式下X、Y、Z后面的数值是轨迹的终点相对于起点的增量值。X_Y_Z_：线段终点的位置。F：进给速度。任务三 台灯模型的编程及加工二、准备功能G代码任务三 台灯模型的编程及加工二、准备功能G代码3.G00快速点定位（1）指令格式G90/G91G00X_Y_Z_;（2）参数说明X_Y_Z_：直线终点的位置。4.G02/G03圆弧顺/逆时针插补（1）指令格式任务三 台灯模型的编程及加工二、准备功能G代码（2）参数说明G17：圆弧插补平面在XY面。G18：圆弧插补平面在XZ面。G19：圆弧插补平面

16、在YZ面。G02：顺时针圆弧插补。G03：逆时针圆弧插补。X_Y_Z_：圆弧终点的位置。F：进给速度。R：圆弧半径。I,J,K：圆弧圆心相对于圆弧起点的增量。（3）G02/G03的判别方法小贴士任务三 台灯模型的编程及加工二、准备功能G代码二、准备功能G代码任务三 台灯模型的编程及加工5.公英制单位选择指令G21与G20G21是公制单位输入设置指令。在此模式下，位置坐标、工件坐标系、刀具补偿值和进给速度值均为毫米。G20是英制单位输入设置指令。在此模式下，位置坐标、工件坐标系、刀具补偿值和进给速度值均为英寸。任务三 台灯模型的编程及加工三、辅助功能M代码常用的M代码有：M00,M01，M03，

17、M04,M05，M06，M08，M09，M02,M30等。任务三 台灯模型的编程及加工四、主轴功能S、进给功能F和刀具功能T1主轴功能S主轴功能S控制主轴转速，由地址符S和其后的数字组成。其后数字表示机床主轴的转速，单位为r/min。格式：S_S是模态指令，S功能只有在主轴转速可调节时有效。例如：S600M03，表示主轴以600r/min的转速顺时针旋转。任务三 台灯模型的编程及加工四、主轴功能S、进给功能F和刀具功能T2进给功能F进给功能由地址符F和其后的数字组成。其后数字表示工件被加工时刀具相对于工件的合成进给速度，F的单位取决于G94（mm/min）或G95（mm/rev）。F是模态指令

18、，在G01、G02或G03方式下，一直有效，直到被新的F值取代；在G00和G60方式下，快速定位的速度是各运动轴的最高速度，与F值无关。例如：G94G01X100F1000，表示刀具运动速度为1000mm/min。3刀具功能TT代码是表示刀具号。格式：T_任务三 台灯模型的编程及加工任务实施一、任务内容加工如图所示的二维轨迹。其中各点坐标。二、教学准备平口钳、T型螺栓、平口钳扳手、活头扳手、磁力表座、百分表、8立铣刀、909030的长方体铝块。三、加工准备1选择刀具面铣刀63与键槽铣刀8。2走刀路线的确定987451234。用刀具中心轨迹来编程，切除材料。3工艺文件编写任务实施任务三 台灯模型的编程及加工任务三 台灯模型的编程及加工任务实施任务三 台灯模型的编程及加工任务实施四、任务步骤Step1:程序单。面铣刀铣削平面用手动完成。键槽铣刀铣削二维轨迹程序见表。任务三 台灯模型的编程及加工任务实施Step2:程序输入。按下面板“PROG”，输入程序名O1，按下“INSERT”。在新的程序名下面输入以上程序。按复位键“RESET”，使光标回复到程序头。任务三 台灯模型的编程及加工任务实施St