数控铣床编程模块3-内轮廓零件加工

3.1内轮廓零件加工工艺数控铣床常用夹具内轮廓铣削加工工艺一、内轮廓零件铣削加工工艺1.内轮廓加工方法2.

型腔铣削刀具的选择3.型腔铣削用量4.内轮廓加工工艺分析举例内轮廓加工方法1方法一垂直切深进刀方式（1）深度方向刀具切入方法键槽铣刀

采用垂直切深进刀时，须选择切削刃过中心的键槽铣刀进行加工，由于采用这种进刀方式切削时，刀具中心切削速度为零，因此，应选用较低的切削进给速度。方法二先采用键槽铣刀(或钻头)垂直进刀，预钻起始孔后，再换平底立铣刀加工型腔。

在工艺孔中进刀方式（1）深度方向刀具切入方法（1）深度方向刀具切入方法方法三斜线式进刀方式

该方式能有效的避免分层切削刀具中心处切削速度过低的缺点，改善了刀具的切削条件，提高了切削效率，广泛应用于大尺寸的内轮廓粗加工.立铣刀斜线下刀（1）深度方向刀具切入方法方法三斜线式进刀方式①斜线下刀的角度斜线下刀的刀轨与工件上表面的夹角的极限（如右图所示）的计算公式为：进一步考虑到斜线下刀为往返切削运动下刀角度应调整为：（1）深度方向刀具切入方法方法三斜线式进刀方式②斜线下刀的切削长度由右图所示，切削行程必须大于等于d，即端刃移动轨迹必须覆盖整个切削区，端刃的切削区域必须相接或重叠。（1）深度方向刀具切入方法方法四螺旋进刀方式

即在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿螺旋线以渐进的方式切入工件，直到下一层的高度，然后正式切削。以螺旋下刀方式铣削型腔时，可使切削过程稳定，能有效避免轴向垂直受力所造成的震动螺旋下刀（1）深度方向刀具切入方法方法四螺旋进刀方式①最小螺旋半径的选择刀具的最小螺旋半径应大于刀具中心孔的半径。螺旋半径小于刀具中心孔的螺旋轨迹图（1）深度方向刀具切入方法方法四螺旋进刀方式②最大螺旋半径刀具最大螺旋半径不能超过刀具半径值。螺旋半径大于刀具半径时的螺旋轨迹图圆形型腔粗加工刀路设计（2）水平方向刀路设计（2）水平方向刀路设计矩形型腔粗加工刀路设计环绕切削刀路

平行刀路粗加工和环绕半精加工特点：效率高，精度差特点：精度高，效率低特点：效率和精度兼顾（2）水平方向刀路设计精加工刀路设计铣削内圆加工路径

矩形型腔加工路径精加工刀路设计型腔铣削刀具的选择2适合型腔铣削的刀具有：

键槽铣刀

牛鼻刀

平底立铣刀

球头刀

1精铣型腔时，其刀具半径一定小于型腔零件最小曲率半径，刀具半径一般取内轮廓最小曲率半径的0.8～0.9倍，粗加工时，在不干涉内轮廓的前提下，尽量选取直径较大的刀具。刀具使用需注意的问题2

在刀具切削刃（螺旋槽长度）满足最大深度的前提下，尽量缩短刀具伸出的长度，立铣刀的长度越长，抗弯强度减小，受力弯曲程度大，会影响加工质量，并容易产生振动，加速切削刃的磨损。3当刀具在一个连续的轮廓上切削时使用一次刀具半径补偿，刀具在另一个连续的轮廓上切削时应重新使用一次刀具半径补偿，以避免过切或留下多余的凸台。刀具使用需注意的问题型腔铣削用量3粗加工时粗加工时，为了得到较高的切削效率，选择较大的切削用量，但刀具的切削深度与宽度应与加工条件（机床、工件、装夹、刀具）相适应。实际应用中，一般让Z方向的吃刀深度不超过刀具的半径；直径较小的立铣刀，切削深度一般不超过刀具直径的1/3。切削宽度与刀具直径大小成正比，与切削深度成反比，一般切削宽度取0.6～0.9刀具直径。值得注意的是：型腔粗加工开始第一刀，刀具为全刃切削，切削力大，切削条件差，应适当减小进给量和切削速度。型腔铣削用量3精加工

精加工时，为了保证加工质量，就避免工艺系统受力变形和减小震动，精加工切深应小，数控机床的精加工余量可略小于普通机床，一般在深度、宽度方向留0.2～0.5mm余量进行精加工。精加工时，进给量大小主要受表面粗糙度要求限制，切削速度大小主要取决于刀具耐用度。内轮廓加工工艺分析举例4以下图所示矩形型腔为例进行讨论。内轮廓加工工艺分析举例4（1）刀具选择粗加工：φ8的键槽铣刀精加工：φ6的键槽铣刀内轮廓加工工艺分析举例4（2）加工方法及余量分析粗加工时，刀具运动采用平行切削路线，半精加工采用环绕切削。半精加工余量：0.5精加工余量：0.5Z形刀路粗加工

环绕刀路半精加工内轮廓加工工艺分析举例4（3）切入方法及切入点切入点内轮廓加工工艺分析举例4（4）Z形刀路间距值型腔粗加工中的间距就是刀具切入材料的宽度。刀路间距通常为刀具直径的70%～90%左右,相邻两刀应有一定的重叠部分。Y向以Z形刀路间距Q为单位进行N次数进给，最终型腔粗加工区域被切除，则有：Q×N=38-2×4=30Y向以Z形刀路间距为单位的进给次数是5，Z形刀路间距为Q，则有：Q×5=(38-2×4)得：Q=6mm。间距6mm为Ф8的立铣刀直径的75%，对于Ф8的立铣刀来说比较合适。内轮廓加工工艺分析举例4（5）Z形刀路切削长度粗加工时Z形刀路的X向进给增量为：53-2×4＝45（6）精加工刀具路径二、数控铣床常用夹具1.通用铣削夹具2.

专用夹具3.组合夹具通用铣削夹具1（1）机用平口钳（又称虎钳）机械式平口钳液压式平口钳

平口钳属于通用可调夹具，同时也可以作为组合夹具的一部分，适用于尺寸较小的方形工件的装夹。由于其具有通用性强、夹紧快速、操作简单、定位精度较高等特点，因此被广泛应用。通用铣削夹具1（2）螺钉压板

对于较大或四周不规则的工件，无法采用平口钳或其他夹具装夹时，可用压板通过T形螺栓、螺母、垫铁将工件压紧在工作台面上通用铣削夹具1（3）铣床用卡盘当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪卡盘装夹，对于非回转零件可采用四爪卡盘装夹，在使用时，用T形槽螺栓将卡盘固定在机床工作台上即可。通用铣削夹具1（4）分度头许多机械零件，如花键、离合器、齿轮等零件在加工中心上加工时，常采用分度头分度的方法来等分每一个齿槽，从而加工出合格的零件。分度头是数控铣床或普通铣床的主要部件数控分度头

数控分度头的应用通用铣削夹具1（5）分度工作台分度工作台只能完成分度运动，不能实现圆周进给，它是按照数控系统的指令，在需要分度时将工作台连同工件回转一定的角度，分度时也可以采用手动分度，分度工作台一般只能回转规定的角度（如90°、60°和45°等）。通用铣削夹具1（6）数控回转工作台

数控回转工作台的主要作用是根据数控装置发出的指令脉冲信号，完成圆周进给运动，进行各种圆弧加工或曲面加工，也可以进行分度工作。数控回转工作台可以使数控铣床增加一个或两个回转坐标，通过数控系统实现四坐标或五坐标联动，可有效地扩大工艺范围，加工更为复杂的工件。通用铣削夹具1（7）电永磁夹具

常规机床夹具的定位元件和夹紧元件占用空间较大，而电永磁夹具没有这些占用空间的元件，因此与常规机床夹具相比，电永磁夹具的装夹范围更大，这有利于充分利用数控机床的工作台和工作行程，有利于提高数控机床的综合加工效能。专用夹具2连杆加工专用夹具该夹具靠工作台T形槽和夹具体上定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固。

专用夹具是专为某个零件的某道工序设计的。其特点是结构紧凑、操作迅速方便。但这类夹具的设计和制造的工作量大、周期长、投资大，只有在大批量生产中才能充分发挥它的经济效益。组合夹具3

组合夹具所示是由一套预先制造好的标准元件组装而成的专用夹具。它具有专用夹具的优点，用完后可拆卸存放，从而缩短了生产准备周期，减少了加工成本。因此，组合夹具既适用于单件及中、小批量生产，又适用于大批量生产。孔系组合夹具组装示意图孔系组合夹具的应用3.2内轮廓零件编程子程序的嵌套子程序的调用子程序的定义子程序的格式子程序的应用在编制加工程序时，有时会出现有规律、重复出现的程序段。将程序中重复的程序段单独抽出，并按一定的格式单独命名，称为子程序。

子程序的应用1

子程序的格式2O0l00；……N10G91G01Z-2.0F100；......N80G9lG28Z0；N90M99；相同都是完整的程序，包括程序名、程序段、程序结束指令不同程序结束指令不同主程序：M02或M30子程序：M99格式一:

M98P×××××××；子程序名调用次数例:

M98P50010表示调用子程序O00105次例:

M98P510表示调用子程序O5101次思考？调用子程序O5105次怎么写？M98P50510

子程序的调用3格式二:

M98P××××L×××；子程序名调用次数例:

M98P100L5例:

M98P100表示调用子程序O1005次表示调用子程序O1001次子程序的执行过程可表示为：主程序子程序：O1234;O0200;N10……；N20M98P0200；......N30…...；

M99；O0200；O0300;N60M98P20300；......

............

M99；N100M30；

子程序的嵌套4为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套；FANUC系统可实现子程序4级嵌套。

子程序的应用51.实现零件的分层切削2.多个相同轮廓的加工3.实现程序的优化加工中心的程序往往包含有许多独立的工序，编程时，把每一个独立的工序编成一个子程序，主程序只有换刀和调用子程序的命令，从而实现优化程序的目的。例1加工如图所示的零件，采用Φ16的立铣刀，刀具最大的被吃刀量为5mm。

子程序的应用5O1000；G91G01Z-5.0F100；G90G41G01X-30.0D01F100；

Y15.0；G02X-20.0Y25.0R10；G01X20.0；G02X30.0Y15.0R10；G01Y-15.0；G01X20.0Y-25.0；X-40.0；G40Y-40.0；M99；O0001；G90G94G40G21G17；G54G00X-40.0Y-40.0；M03S1000；G43Z100.0H01；Z20.0；G01Z0.0F50；M98P21000；G00Z50.0；M30；主程序子程序例2：加工如图所示的外轮廓零件，三角形凸台高度为5,编写该外形轮廓的

精加工程序。a)实例平面图b)子程序轨迹图同平面多轮廓子程序加工实例O0001；G90G94G40G21G17G54G00X0Y-10.0Z20.0；M03S1000；G43Z100H01；G01Z-5.0F50；M98P21234;G90G00Z50.0；M30；主程序子程序O1234；G91G42G01Y20.0D01F100；X40.0X-15.0Y30.0；X-15.0Y-30.0；G40X-10.0Y-20.0；X50.0；M99；注意主程序与子程序间绝对坐标与增量坐标模式代码的变换刀具半径补偿模式中程序不能在主程序和子程序中分支执行使用子程序注意事项

使用子程序应注意的问题：O2（子程序）

G91……；

……；

M99；