数控铣床编程与操作项目教程 第4版 课件 项目四　轮廓加工 任务三　平面内轮廓加工

[学习目标]1.知识目标①了解回参考点指令和回固定点指令；②掌握平面内轮廓加工进给路线的制定方法；③掌握平面内轮廓加工刀具及合理切削用量的选择。

2.技能目标①会用CAD软件查找基点坐标；②会进行平面内轮廓加工；③会进行平面内轮廓尺寸控制。

任务三

平面内轮廓加工图4－22图4－23[知识学习]

一、编程指令

1.回参考点指令

（1）指令功能参考点是机床上的一个固定点，用该指令可以使刀具非常方便地移动到该位置。

（2）指令格式见表。发那科系统西门子系统G28IP_；IP是指定中间点位置的指令例：N1G28X40Y0；中间点（X40，Y0）

N2G28Y60；中间点（X40，Y60）G74；占独立程序段例：N20G74；回机床参考点

（3）指令使用说明1）用G28（G74）指令回参考点的各轴速度贮存在机床数据中（快速）。2）使用回参考点指令前，为安全起见应取消刀具半径补偿和长度补偿。3）发那科系统与西门子系统回参考点指令不同，发那科系统须指定中间点坐标，刀具经中间点回到参考点；西门子系统不需跟X、Y、Z值，直接回机床参考点。4）返回参考点指令为程序段有效指令。5）西门子系统回参考点程序写成：G74X30Y10；程序段后X、Y下编程数值不识别。

2.返回固定点指令（1）功能指刀具自动返回到机床上某一指定的固定点，如换刀点。

（2）指令格式见表4-21。

表4-21发那科系统与西门子系统回固定点指令格式发那科系统西门子系统G29IP_；IP是指从参考点返回目标点的指令例：N2G28X40Y60；

目标点坐标（X40，Y60）G75；占独立程序段，固定点的位置固定的存贮在机床数据中例：N40G75；回固定点

（3）指令使用说明1）发那科系统与西门子系统指令、含义各不相同。2）返回固定点指令为程序段有效指令。3）返回固定点指令之后的程序段中原先的G0、G1、G2、G3…将再次生效。4）西门子系统回固定点程序写成：G75X30Y10；程序段后X、Y下编程数值不识别。

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4-22。（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。（3）刃具选择：铣内轮廓刀具半径必须小于内轮廓最小圆弧半径，否则将无法加工出内轮廓圆弧。本任务内轮廓最小圆弧轮廓半径为R6，故所选铣刀直径不得大于Ø12，此处选用直径为Ø10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。铣刀材料用普通高速钢

表4-22工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX4-3-1种类序号名称规格精度单位数量工具1平口钳QH135个12扳手把13平行垫铁副14塑胶榔头个1量具1游标卡尺0～150mm0.02把12深度游标卡尺0～200mm0.02把13百分表及表座0～10mm0.01个14粗糙度样板N0～N112级副1刃具1键槽铣刀Ø10个12立铣刀Ø10个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线

1）切入、切出方式选择铣削封闭内轮廓表面时，刀具无法沿轮廓线的延长线方向切入、切出。只有沿法线方向切入、切出或圆弧切入、切出。本任务选择法线方向切入和切出，并切入、切出点选在零件轮廓两几何要素的交点上。

2）铣削方向的确定铣刀沿内轮廓逆时针方向铣削时，铣刀旋转方向与工件进给运动方向一致为顺铣，如图4-24所示。铣刀沿内轮廓顺时针方向铣削时，铣刀旋转方向与工件进给运动方向相反为逆铣，如图4-25所示。一般尽可能采用顺铣。图4-24图4-253）进给路线内轮廓的进给路线有行切、环切和综合切削三种切削方法，综合切削法是先行切后环切。

行切与环切进给路线都能切净内轮廓中的全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时能尽量减少重复进给的搭接量。不同点是行切法的进给路线比环切法短，但行切法在每两次进给的起点与终点间留下残留面积图4-26图4-27环切法获得的表面粗糙度要好于行切法，但环切法需要逐次向外扩展轮廓线，刀位点计算复杂、刀具路径长。

加工中可结合行切、环切的优点，采用综合切削法；先用行切法去除中间部分余量，最后用环切法加工内轮廓表面，既可缩短进刀路线，又能获得较好的表面质量。本任务选择环切法并由里向外加工，加工中行距取刀具直径的50～90%左右，加工路线见图4-27。刀具由1→2→3→4→5→6→3→7→8→9→10→7→1的顺序按环切方式进行加工，刀具从点3运行至点7时建立刀具半径补偿，加工结束时刀具从点7运行至点1过程中取消刀具半径补偿。（2）合理切削用量的选择加工材料为硬铝，切削力较小，铣削深度除留0.3mm精加工余量，其余一刀切完；切削速度可选较高，垂直进给速度较小，具体见表。刀具工作内容F(mm/min)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精铣内轮廓7012003.参考程序编制（1）工件坐标系建立本任务工件坐标系建立在工件几何中心上，Z零点设置在工件上表面。（2）基点坐标计算本任务不仅要计算基点7、8、9、10、11、12、13、14等坐标还要计算环切余量时1、2、3、4、5、6点坐标，其中1、2、3、4、5、6、9、10、11、12坐标不易计算，可采用CAD软件查找点坐标的方法，基点坐标(X,Y)基点坐标(X,Y)1（-10，10）8（-20，-30）2（-10，-10）9（20，-30）3（-17，-17）10（22.308，-18.462）4（-1.716，-17）11（22.308，18.462）5（-1.716，17）12（20，30）6（-17，17）13（-20，30）7（-30，-20）14（-30，20）在二维CAD软件上找查基点坐标：如AutoCAD或CAXA电子图板中画出内轮廓图形（注意工件坐标系与CAD软件坐标系一致，坐标原点重合），然后把鼠标放置在各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各点坐标。（3）参考程序

主程序：发那科系统程序名“O0430”；西门子系统程序名“XX0430.MPF”程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）动作说明N5G90G49G40G80G40G90设置初始参数N10G54M3S1000T01G54M3S1000T01D1设置加工参数N20G0G43X10Y10Z5H01G0X-10Y10Z5空间快速移动至1点上方N30G1Z-2.7F50G1Z-2.7F50下刀N40M98P0043L43调用子程序，粗加工轮廓N50G0Z100G0Z100抬刀N60M5M5主轴停N70M0M0程序停，换精铣刀具N80M3S1200T02M3S1200T02D1主轴正转1200转N90G0G43X0Y10Z5H02G0X0Y10Z5空间快速移动X0Y10处N100G1X-10Z-3F50G1X-10Z-3F50螺旋下刀至1点N110M98P0043L43调用子程序，精加工轮廓N120G0Z100G0Z100抬刀N130M2M2程序结束子程序：发那科系统子程序名“O0043”；西门子系统程序名“L43.SPF”程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）动作说明N10G1X-10Y-10F70G1X-10Y-10F70从1点直线加工至2点N20X-17Y-17X-17Y-17直线加工至3点N30X-1.716X-1.716直线加工至4点N40G2Y17R35G2Y17CR=35圆弧加工至5点N50G1X-17G1X-17直线加工至6点N60Y-17Y-17直线加工至3点N70G41X-30Y-20D1G41X-30Y-20建立半径补偿至7点N80G3X-20Y-30R10G3X-20Y-30CR=10圆弧加工至8点N90G1X20G1X20直线加工至9点N100G3X22.308Y-18.462R6G3X22.308Y-18.462CR=6圆弧加工至10点N110G2Y18.462R20G2Y18.462CR=20圆弧加工至11点N120G3X20Y30R6G3X20Y30CR=6圆弧加工至12点N130G1X-20G1X-20直线加工至13N140G3X-30Y20R10G3X-30Y20CR=10圆弧加工至14N150G1Y-20G1Y-20直线加工至7N160G40X-10Y10G40X-10Y10移动至1点并取消刀补N170M99M17子程序结束[资料链接]

型腔类零件下刀方法：加工型腔类零件在垂直进给时切削条件差，轴向抗力大，切削较为困难。一般根据具体情况采用以下几种方法进行加工：①用钻头在铣刀下刀位置预钻一个孔，铣刀在预钻孔位置下刀进行型腔的铣削，此方法对铣刀种类没有要求，下刀速度不用降低，但需增加一把钻头，也增加了换刀和钻孔时间。②用键槽铣刀（或有端面刃的立铣刀）直接垂直下刀进给，再进行型腔铣削，此方法下刀速度不能过快，否则会产生振动，损坏切削刃。③使用X/Y和Z方向的线性坡走切削下刀，达到轴向深度后再进行型腔铣削，此方法适宜加工宽度较窄的型腔。④螺旋下刀，铣刀在下刀过程中沿螺旋线路径下刀，它产生的轴向力小，工件加工质量高，对铣刀种类也没什么要求，是最佳下刀方式。[任务实施]

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后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并校正；工件按要求装夹在平口钳上。

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夹在铣刀刀柄中。

二、对刀操作

1.X、Y方向对刀

X、Y方向采用试切法对刀，方法同前任务。

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、空运行及仿真按前面任务要求进行空运行及仿真

四、零件自动加工及尺寸控制加工时先用Ø10键槽铣刀进行粗加工，后用Ø10立铣刀进行精加工。因粗、精加工轮廓子程序相同，故粗加工轮廓时把机床中刀具半径补偿值设置为5.3mm，轮廓留0.3mm精加工余量，深度方向留0.3mm精加工余量，由程序控制。用立铣刀精加工时机床中刀具半径补偿值先设置为5.2mm，运行完精加工程序后，根据轮廓实测尺寸再修改机床中刀具半径补偿值，然后重新运行精加工程序，以保证轮廓尺寸符合图纸要求，具体做法如下：若第一次运行精加工程序后，若用游标卡尺测得内轮廓60±0.1实际尺寸为59.45mm，比图纸要求尺寸还小0.45～0.65mm，单边小0.225～0.325mm（取中间值0.275mm），则机床中半径补偿值修改为5.2-0.275=4.925m；然后重新运行精加工程序进行精加工，即可保证轮廓尺寸符合图纸尺寸要求。深度尺寸也用类似方法进行控制，通过设置长度补偿值（或长度磨损值）第一次精加工程序运行后，测量轮廓实际深度尺寸，再修改长度补偿值（或长度磨损值），然后重新运行精加工程序以保证深度尺寸。表4-27平面内轮廓加工评分表序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分1职业素养文明、礼仪5

2安全、纪律10

3行为习惯5

4工作态度5

5团队合作5

6制定工艺1．选择装夹与定位方式2．选择刀具3．选择加工路径4．选择合理切削用量5

7程序编制1．编程坐标系选择正确2．指令使用与程序格式正确3．基点坐标正确10

六、加工结束，拆下工件，清理机床。8机床操作1．开机前检查、开机、回参考点