数控铣床编程与操作项目教程 第4版 课件 项目五　凹槽加工 任务二　直沟槽、圆弧槽加工

[学习目标]1.知识目标①掌握坐标系偏转指令及使用；②了解镜向加工指令；③撑握直沟槽、圆弧槽加工工艺制定方法。

2.技能目标①会进行直沟槽、圆弧槽加工；②会进行直沟槽、圆弧槽尺寸测量及精度控制。任务二

直沟槽、圆弧槽加工加工任务：图5－8零件图图5－9三维立体图

[知识学习]

一、编程指令

1.坐标系偏转指令（1）指令功能将坐标系偏转一个角度，使刀具在偏转后的坐标系中运行。（2）指令格式

坐标系偏转指令格式见下表。系

统指令格式指令含义发那科系统G17G18G68α_β_R_G19在选定平面内以某点为旋转中心旋转R角度，α_β_为相应的X、Y、Z中的两个绝对坐标作为旋转中心。G69取消坐标系旋转。西门子系统G17G18ROTRPL=

；

G19可编程的坐标系偏转，取消以前的偏置和偏转，RPL后指定的是偏转角度。G17G18AROTRPL=

；

G19附加的可编程的坐标系偏转，RPL后指定的是偏转角度。ROT（或TRANS）取消坐标系偏置及偏转。

（3）指令使用说明1）G17、G18、G19是坐标系所在的平面，立式铣床（加工中心）是指G17平面。2）式中R（RPL）为偏转角度，在不同平面内偏转角度正方向的规定见图5-10（逆时针为正，顺时针为负）。图5－103）发那科系统中没有指定“α_β_”时，则G68程序段的刀具位置为旋转中心。4）发那科系统中当程序未编制“R_”值时，则参数5410中的值被认为是旋转的角度。5）发那科系统取消坐标系旋转指令G69可以编写在其他指令的程序段中，而西门子系统中取消坐标系偏置及偏转指令TRAMS（ROT）必须单设一段程序。6）西门子系统ROT指令偏转时会取消以前的偏移和偏转即始终相对于原坐标系偏转；AROT指令使用时，如果已经有一个TRANS、ROT或AROT指令生效，则在AROT指令下编程的坐标轴旋转会附加在以前的偏移和偏转上。例：加工如图5-2-4图形，在工件坐标系XOY中，A、B、C、D、E等基点坐标不易求解，用坐标轴偏转指令把工件坐标系偏转35°至X’O’Y’，在X’O’Y’当前坐标系中基点坐标便很容易求出，编程也方便，程序见表5-11。

图5-11程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）程序说明N5G90G40G80G69G40G90设置初始状态。N10G0G54X0Y0Z5M3S1000T01G0G54X0Y0Z5M3S1000T01刀具在工件坐标系中移动到X0Y0Z5处。N20G68

X24Y17R35TRANS

X24Y17工件坐标系偏转到X’O’Y’坐标系位置。N25

AROTRPL=35N30G0Y-7.5X0G0Y-7.5X0刀具移动到当前坐标系Y-7.5X0处即A点。N40G1Z-2F50G1Z-2F50下刀。N50Y7.5Y7.5刀具直线加工到B点。N60X13.5；X13.5；刀具直线加工到C点。N70G3X30Y0R18G3X30Y0CR=18刀具圆弧插补到D点。N80G1X20Y-7.5G1X20Y-7.5刀具直线加工到E点。N90X0X0刀具直线加工到A点。N100G0Z5G0Z5抬刀。N110G69TRANS取消坐标系偏转。N120G0X0Y0G0X0Y0刀具移动到工件坐标系X0Y0处。2.镜向加工指令

（1）指令功能镜向功能可以实现对称零件的加工。

（2）指令格式镜向功能指令格式见表5-15。系统指令格式指令含义发那科系统G51.1X­＿Y＿Z＿；设置可编程的镜像。G50.1；取消可编程的镜像。西门子828D系统MIRRORX0Y0Z0；可编程的镜像功能，清除所有偏移、偏转、镜像指令。AMIRRORX0Y0Z0；可编程的镜像功能，附加于当前指令。MIRROR；不带数值，清除所有偏移、偏转、镜像指令。图5-12表5-2-4发那科系统与西门子（828D）系统示例程序段号发那科系统西门子（828D）系统程序说明N10G17G17选择XY平面。N20M98P0020L20调用子程序加工原件。N30G51.1X0MIRRORX0沿X轴方向镜向。N40M98P0020L20调用子程序加工左边形状。N50G51.1Y0MIRRORY0沿Y轴方向镜向。N60M98P0020L20调用子程序加工下边形状。N70G51.1X0Y0MIRRORX0Y0沿X、Y轴方向同时镜向。N80M98P0020L20调用子程序加工左下角形状。N90G50.1MIRROR取消镜向。（3）镜像指令使用说明1）使用镜像功能后，G02和G03，G42和G43指令被互换。2）在可编程镜像方式中，与返回参考点有关指令和改变坐标系指令（G54～G59）等有关代码不准指定。3）发那科系统还可通过机床面板实现镜像功能，如果指定可编程镜像功能，同时又用CNC外部开关或CNC设置生成镜像时，则可编程镜像功能首先执行。4）发那科系统用G51.1可指定镜像的对称点和对称轴，而用G50.1仅指定镜像对称轴，不指定对称点。5）西门子802D、828D、840D以上系统才有镜像指令功能且MIRROR/AMIRROR指令要求占一个独立程序段。

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。

（2）量具选择：槽宽尺寸用游标卡尺测量，槽深尺寸用深度游标卡尺测量。

（3）刃具选择：刀具直径选择主要应考虑槽拐角圆弧半径值大小、槽宽等因素，本任务最小圆弧轮廓半径R5，槽宽最小为8mm，所选铣刀直径应小于等于Ø8，此处选Ø6；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。表5-17工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX5-2-1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Ø6

个12立铣刀Ø6

个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线①粗加工四个斜槽。②粗加工三个圆弧槽。③精加工四个斜槽。④精加工三个圆弧槽。（2）合理切削用量选择刀具工作内容f(mm/min)n(r/min)高速钢键槽铣刀粗铣（T1）垂直进给深度方向留0.3mm精加工余量401000表面直线进给轮廓留0.3mm精加工余量601000表面圆弧进给轮廓留0.3mm精加工余量601000高速钢立铣刀精铣（T2）垂直进给401200表面直线进给501200表面圆弧进给5012003.参考程序编制

（1）工件坐标系建立工件坐标系建立在工件几何中心上与设计基准重合。斜槽、圆弧槽子程序坐标系仍然建立在工件坐标系上，即局部坐标系与工件坐标系一致，见图5-13所示。

（2）基点坐标见表5-19所示。图5-13基点坐标(x,y)A(15.193,40)B(40,2.79)C(40,17.212)D(24.807,40)E

（18，0）F

（-12，30）G

（-12，20）H

（8,0）（3）参考程序主程序：发那科程序名“O0520”；西门子程序名“XX0520.MPF”程序段号程序内容(发那科系统)程序内容(西门子828D系统)程序说明N5G40G90G69G80G49G40G90设置初始状态N10G54M3S1000T01G54M3S1000T01D01设置粗加工参数N20M98P0010L10调用斜槽粗加工子程序N30G51.1X0MIRRORX0沿X轴方向镜像N40M98P0010L10调用斜槽粗加工子程序N50G51.1Y0MIRRORY0沿Y轴方向镜像N60M98P0010L10调用斜槽粗加工子程序N70G51.1X0Y0MIRRORX0Y0沿X、Ｙ轴方向镜像N80M98P0010L10调用斜槽粗加工子程序N90G50.1MIRROR取消镜像功能N100M98P0020L20调用圆弧槽粗加工子程序N110G68X0Y0R120ROTRPL=120坐标轴偏转１２０度N120M98P0020L20调用圆弧槽粗加工子程序N130G68X0Y0R240ROTRPL=240坐标轴偏转２４０度N140M98P0020L20调用圆弧槽粗加工子程序N150M5M5主轴停N160M0M0程序停N170M3S1200T02M3S1200T02D02设置精加工参数N180M98P0100L100调用斜槽精加工子程序N190G51.1X0MIRRORX0沿X轴方向镜像N200M98P0100L100调用斜槽精加工子程序N210G51.1Y0MIRRORY0沿Y轴方向镜像N220M98P0100L100调用斜槽精加工子程序N230G51.1X0Y0MIRRORX0Y0沿X、Ｙ轴方向镜像N240M98P0100L100调用斜槽精加工子程序N250G50.1MIRROR取消镜像功能N260M98P0200L200调用圆弧槽精加工子程序N270G68X0Y0R120ROTRPL=120坐标轴偏转１２０度N280M98P0200L200调用圆弧槽精加工子程序N290G68X0Y0R240ROTRPL=240坐标轴偏转２４０度N300M98P0200L200调用圆弧槽精加工子程序N310G69ROT取消坐标轴偏转N320G0Z100G0Z100抬刀N330M30M30程序结束斜槽粗加工子程序名：发那科系统“O0010”；

西门子系统“L10．SPF”。程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子828D系统）程序说明N10G0G43X30Y45Z5H01G0X30Y45Z5刀具移动到X30Y45处N20G1Z-1.7F40G1Z-1.7F40下刀N30G41X15.193Y40D01F60G41X15.193Y40F60建立刀具半径补偿到AN40X40Y2.79X40Y2.79加工直槽一侧到B点N50G40X45Y6.91G40X45Y6.91取消刀补N60G41X40Y17.212D01G41X40Y17.212建立刀具半径补偿到CN70X24.807Y40X24.807Y40加工直槽另一侧到D点N80G40X30Y45G40X30Y45取消刀补N90G0Z5G0Z5抬刀N100M99M17子程序结束圆弧槽粗加工子程序名：发那科系统“O0020”；

西门子系统“L20．SPF”。程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子828D系统）程序说明N10G0G43X13Y3Z5H01G0X13Y3Z5刀具移动到X13Y3N20G1Z-1.7F40G1Z-1.7F40下刀N30G41X8Y0D01F60G41X8Y0F60建立半径左补偿至H点N40G3X18Y0R5G3X18Y0CR=5圆弧加工至E点N50G3X-12Y30R30G3X-12Y30CR=30圆弧加工至F点N60G3X-12Y20R5G3X-12Y20CR=5圆弧加工至G点N70G3X8Y0R20G3X8Y0CR=20圆弧加工至H点N80G1G40X13Y3G1G40X13Y3取消刀具半径补偿N90G0Z5G0Z5抬刀N100M99M17子程序结束斜槽精加工子程序名：发那科系统“O0100”；西门子系统“L100．SPF”。程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子828D系统）程序说明N10G0G43X30Y45Z5H02G0X30Y45Z5刀具移动到X30Y45处N20G1Z-2F40G1Z-2F40下刀N30G41X15.193Y40D02F50G41X15.193Y40F50建立刀具半径补偿到AN40X40Y2.79X40Y2.79加工直槽一侧到B点N50G40X45Y6.91G40X45Y6.91取消刀补N60G41X40Y17.212D02G41X40Y17.212建立刀具半径补偿到CN70X24.807Y40X24.807Y40加工直槽另一侧到D点N80G40X30Y45G40X30Y45取消刀补N90G0Z5G0Z5抬刀N100M99M17子程序结束

圆弧槽精加工子程序名：发那科系统“O0200”；西门子系统“L200．SPF”程序段号程序内容（法拉克系统）程序内容（西门子828D系统）程序说明N10G0G43X13Y3Z5H02G0X13Y3Z5刀具移动到X13Y3处N20G1Z-2F40G1Z-2F40下刀N30G41X8Y0D02F50G41X8Y0F50建立半径左补偿至H点N40G3X18Y0R5G3X18Y0CR=5圆弧加工至E点N50G3X-12Y30R30G3X-12Y30CR=30圆弧加工至F点N60G3X-12Y20R5G3X-12Y20CR=5圆弧加工至G点N70G3X8Y0R20G3X8Y0CR=20圆弧加工至H点N80G1G40X13Y3G1G40X13Y3取消刀具半径补偿N90G0Z5G0Z5抬刀N100M99M17子程序结束[资料链接]

当前坐标系：数控机床编程与加工中涉及多种坐标系，有机床坐标系、工件坐标系、局部坐标系等。每段程序中刀具工作在哪个坐标系，该坐标系一般又称为当前坐标系。

当不用任何坐标系偏移、偏转指令时，刀具将工作在机床坐标系中，机床坐标系为当前坐标系；

当用G54、G55等可设定的零点偏置指令，把机床坐标系偏置到工件坐标系上时，刀具将工作在工件坐标系中，此时工件坐标系为当前坐标系；

用可编程的零点偏置（G52/TRANS）或偏转（G68/ROT）指令,把工件坐标系零点偏置（或偏转）到局部坐标系上，则刀具将工作在局部坐标系中，此时局部坐标系成为当前坐标系。

[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：将程序通过面板输入数控系统。

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。

5.刀具装夹：共采用两把铣刀，一把直径为6mm粗加工键槽铣刀，一把为6mm精加工立铣刀（可垂直下刀）或精加工键槽铣刀，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。

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。

三、空运行及仿真按前面任务方法进行空运行及仿真

四、零件自动加工及精度控制粗加工时，精加工余量由设置刀具半径补偿修值控制。用Ø6键槽铣刀粗铣时，机床中刀具半径补偿值T01D01输入3.3mm，轮廓留0.3mm精加工余量，深度方向通过设定Z坐标值为-1.7，深度方向留0.3mm精加工余量。精加工时根据加工测量结果修调刀具半径补偿值来控制轮廓尺寸。如把精铣刀T02D02半径补偿值设置为3.1，运行精加工程序，若测得直槽宽度8±0.05实际尺寸为7.74，比图纸尺寸小0.31～0.21mm，取中间值0.26mm，单边小0.13mm，则把T02D02半径补偿值修改为3.1-0.13=2.97mm，重新运行精加工程序即可。深度尺寸也根据加工测量结果逐步修调长度磨损，以达到尺寸要求。

五、零件检测与评分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