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 任务四　环形槽及环形凸台加工

[学习目标]1．知识目标①掌握极坐标指令及其指令格式。②会用极坐标指令编写零件数控加工程序。③了解西门子系统轮廓加工循环指令及应用。

任务四

环形槽及环形凸台加工2．技能目标①会进行环形槽加工。②会进行环形槽尺寸测量及精度控制。③会进行一般凸台加工及精度控制。加工任务[知识学习]

一、编程指令1．极坐标指令（1）指令功能工件上尺寸以到一个固定点（极点）的距离和角度设定时，直角坐标系中计算基点坐标困难且不精确，而采用极坐标系，计算基点坐标容易，编程方便。（2）指令格式

表5-4-1发那科系统与西门子系统极坐标指令格式系

统指令格式指令含义发那科系统G16；G00/G01IP

；极坐标开始指令，以工件坐标系原点作为极坐标极点，若程序中采用坐标系偏移（偏转）指令后，则以偏移（偏转）后的坐标系原点作为极坐标极点IP构成极坐标指令的轴地址和指令值：平面的第一轴：指定极坐标的半径（如G17平面中X轴）平面的第二轴：指定极坐标的极角（如G17平面中Y轴）G15；极坐标取消指令系

统指令格式指令含义西门子系统RP=极坐标半径，某点到极点的距离AP=极角，某点和极点连线与横坐标轴的夹角G110X_Y_；G110RP=AP=；极点定义，以刀具当前位置为基准设置极点，可用直角坐标或极坐标进行定义极点位置G111X_Y_；G11RP=AP=；极点定义，以当前工件坐标系的原点为基准设置极点，可用直角坐标或极坐标进行定义极点位置G112X_Y_；G112RP=AP=；极点定义，以最后有效的极点为基准设置极点，可用直角坐标或极坐标进行定义极点位置（3）指令使用说明

1）使用极坐标系时需用G17、G18、G19指令选择所在平面，立式铣床是指G17平面。2）极坐标系中同样可以运行G00、G01、G02、G03等坐标轴移动指令，西门子系统只能插补圆心与极点重合的圆弧，指令格式为G02/G03RP=AP=；发那科系统可以插补圆心不在极点的圆弧，指令格式为G02/G03X_Y_R_；（其中X为终点极坐标半径，Y为极角，R为圆弧半径）。3）在绝对坐标指令/增量坐标指令（G90/G91）下都可以指定极坐标半径和极角。4）极角是指该点和极点的连线与所在平面中的横坐标轴（第一轴）之间的夹角（如G17平面中X轴，G18平面中Z轴，G19平面中的Y轴），且逆时针方向为正，顺时针方向为负。5）西门子系统如果不定义极点，则以当前工件坐标系原点为极点。例：加工如图5-24所示OAB图形，在工件坐标系XOY中，A、B等基点坐标计算困难且不精确，而采用极坐标编程，基点坐标便很容易求出，编程也方便图5-24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N10G54G90M3S1000G54G90M3S1000设置坐标系和主轴转速N20G01X0Y0F100G01X0Y0F100刀具加工至工件坐标系中原点位置N30G17G90G16G17G90选择XOY平面，绝对坐标，发那科系统建立极坐标系N40G01X42Y22G01RP=42AP=22极坐标系中直线加工到A点N45

G111X11.658Y28.206西门子系统设置极点到圆弧圆心位置N50G03X60Y75R30G03RP=30AP=82.585极坐标系中圆弧加工到B点N55G15

发那科系统取消极坐标系N60G01X0Y0G01X0Y0直角坐标系中直线加工到O点N70……

2.西门子轨迹铣削循环CYCLE72西门子轨迹铣削循环CYCLE72可以铣削任意编程的轮廓，加工方向任意，且不强制轮廓是闭合的。指令格式CYCLE72(“CON”，RP，Z0，SC，Z1，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，，R1，L1，R2，L2，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方

软键，再按屏幕右侧

软键，出现轨迹铣削窗口，移动光标，按提示输入参数值，最后按

软键完成参数输入加工图例（轨迹铣削窗口）参数含义CON：轮廓子程序名PL：加工平面，通过选择/转换键

切换RP：返回平面，单位：mmZ0：参考点Z坐标，单位：mmSC：安全距离（相对于参考点的高度，输入时不带正负号）单位：mmZ1：腔的深度（绝对值或相对于Z0的深度）单位：mmDZ：最大进刀深度，单位：mmUXY：边缘精加工余量，单位：mmUZ：底部精加工余量，单位：mm参数含义F：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了轴向方式逼近时提供）R1：逼近半径（仅适用于四分之一、半圆或直线逼近模式）L1：逼近长度（仅适用于直线逼近模式）R2：回退半径（仅适用于四分之一圆或半圆回退模式）L2：回退长度（仅适用于直线回退模式）FS：倒角的斜边宽度（仅选择倒角时提供）ZFS：刀尖下刀深度（仅选择倒角时提供）使用说明（1）调用循环前，刀具可处于任意位置，但需保证刀具从该位置到循环起点不发生碰撞（2）调用循环前应设置刀具半径值，若加工内轮廓时应小于内轮廓拐角半径（3）加工性质有：▽（粗加工1）、▽▽▽（精加工2）和chamfer（倒角5）三种（4）加工方向有向前和回退两种（5）刀具半径补偿有左补偿（41）、右补偿（42）和无补偿（40）三种（6）进刀方式（平面逼近模式）有直线、四分之一圆、半圆和垂直四种（7）逼近方案有轴方式和三维（仅适用于四分之一圆、半圆和直线逼近模式）两种（8）退刀方式（平面回退模式）有直线、四分之一圆和半圆三种（9）回退方案有轴方式和三维（仅适用于四分之一圆、半圆和直线逼近模式）两种例：试用西门子轮廓循环（CYCLE72）指令加工图5-22第一象限凸台轮廓，参考程序见表5-43所示。段号西门子（828D）系统程序说明N10G17G90M03S1000T01初始化N20G00X0Y0Z50刀具运行至起始点位置N30CYCLE72（“L40”，10，0，3，-5，3，0.3，0.3，100，50，211，42，12，4，100，12，4，……）调用轮廓加工循环，设置循环参数N40G00X0Y0Z200刀具退回N50M30程序结束轮廓子程序名L40.SPF，程序内容见表5-4-5。段号西门子（828D）系统程序说明N10G01RP=17.5AP=15直线加工至极坐标半径为17.5，极角为15°位置N20G01RP=22.5AP=15RND=3直线加工至极坐标半径为22.5，极角为15°位置且倒圆角N30G03RP=22.5AP=75RND=3圆弧加工至极坐标半径为22.5，极角为75°位置且倒圆角N40G01RP=12.5AP=75RND=3直线加工至极坐标半径为12.5，极角为75°位置且倒圆角N50G02RP=12.5AP=15RND=3圆弧加工至极坐标半径为12.5，极角为15°位置且倒圆角N60G01RP=17.5AP=15直线加工至极坐标系半径为17.5，极角为15°位置N70RET子程序结束

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。（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，圆角用圆弧样板检测，角度用万能角度量角尺测量，三个凸台内沿所在圆弧直径φ25用芯棒测量，外沿所在圆弧直径φ45也可通过φ25芯棒间接测量。（3）刃具选择加工三个凸台选用直径为φ10键槽铣刀和立铣刀；加工圆周槽，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R3，槽宽最小为6mm，所选铣刀直径应小于等于φ6，此处选φ5；工、量、刃具清单图号SKX5-4-1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表5-44工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX5-4-1种类序号名称规格精度单位数量量具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1

圆弧样板R3

副1

万能角度量角尺0～320°2′把1

芯棒φ25H8只14粗糙度样板N0～N112级副1刃具1键槽铣刀φ10

个12键槽铣刀φ5

个13立铣刀φ10

个14立铣刀φ5

个1

2.加工工艺方案（1）加工工艺路线①粗加工三个凸台（外轮廓）表面。②粗加工四个圆周槽。③精加工三个凸台（外轮廓）表面。④精加工四个圆周槽。中间三个凸台编一个子程序（粗、精加工各编写一子程序进行加工），结合坐标轴偏转指令调用三次子程序加工。四个圆周槽编写一个子程序，然后用镜像功能或坐标系偏转指令加工其余三个，粗、精加工分别编子程序。（2）合理切削用量选择表5-45粗、精铣削用量刀具工作内容f/(mm/min)n/(r/min)φ10键槽铣刀（T1）粗铣凸台轮廓801000φ5键槽铣刀（T2）粗铣环形槽垂直进给，深度方向留0.3mm精加工余量401200粗铣环形槽表面进给轮廓留0.3mm精加工余量601200φ10立铣刀（T3）精铣凸台轮廓501200φ5立铣刀（T4）精铣环形槽垂直进给401500精铣环形槽表面进给501500

三、参考程序编制

1.工件坐标系建立（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。三个凸台及圆周槽都是以角度和到工件几何中心距离（半径）标注尺寸，故采用极坐标编程比较方便；用子程序将凸台与圆周槽各编一个，其余凸台与圆周槽采用坐标系偏转指令或镜像指令后调用子程序进行加工。

3.参考程序主程序（发那科系统程序名“O0540”；西门子系统程序名“XX0540.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N5G40G90G69G17G49G40G90G17设置初始状态N10G54M3S1000T01G54M3S1000T01D1设置粗加工参数N20M98P0010L10调用凸台粗加工子程序N30G68X0Y0R120ROTRPL=120坐标轴偏转120°N40M98P0010L10调用凸台粗加工子程序N50G68X0Y0R240ROTRPL=240坐标轴偏转240°N60M98P0010L10调用凸台粗加工子程序N70G00X0Y0Z200G00X0Y0Z200刀具Z方向退回N80M05M05M00主轴停N90M00ROT程序停程序段号程序内容(发那科系统)程序内容(西门子828D系统)程序说明N100M3S1200T02M3S1200T02D1换2号刀具，主轴转速1200r/minN110M98P0020L20调用圆周槽粗加工子程序N120G68X0Y0R90AROTRPL=90坐标轴偏转90°，西门子系统此处不能用ROTRPL=90N130M98P0020L20调用圆周槽粗加工子程序N140G68X0Y0R180AROTRPL=90坐标轴偏转180°，西门子系统此处不能用ROTRPL=180N150M98P0020L20调用圆周槽粗加工子程序N160G68X0Y0R270AROTRPL=90坐标轴再偏转90°，西门子系统不能用ROTRPL=270N170M98P0020L20调用圆周槽粗加工子程序N180G00X0Y0Z200G00X0Y0Z200刀具Z方向退回N190M5M5主轴停N200M0M0程序停程序段号程序内容(发那科系统)程序内容(西门子828D系统)程序说明N210M3S1200T03M3S1200T03D1设置精加工参数，选3号刀具N220M98P0100L100调用凸台精加工子程序N230G68X0Y0R120ROTRPL=120坐标轴偏转120°N240M98P0100L100调用凸台精加工子程序N250G68X0Y0R240ROTRPL=240坐标轴偏转240°N260M98P0100L100调用凸台精加工子程序N270G00X0Y0Z200G00X0Y0Z200刀具Z方向退回N280M05M05主轴停N290M00M00程序停程序段号程序内容(发那科系统)程序内容(西门子828D系统)程序说明N300M3S1500T04M3S1500T04D1设置精加工参数，选4号刀具N310M98P0200L200调用圆周槽精加工子程序N320G68X0Y0R90AROTRPL=90坐标轴偏转90°，西门子系统此处不能用ROTN330M98P0200L200调用圆周槽精加工子程序N340G68X0Y0R180AROTRPL=90坐标轴偏转180°，西门子系统此处不能用ROTN350M98P0200L200调用圆周槽精加工子程序N360G68X0Y0R270AROTRPL=90坐标轴偏转270°，西门子系统此处不能用ROTN370M98P0200L200调用圆周槽精加工子程序N380G00X0Y0Z200G00X0Y0Z200刀具Z方向退回N390M30M30程序结束环形槽粗加工子程序（发那科程序名“O0020”；西门子程序名“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N10G00G43X20Y0Z5H01G00X20Y0Z5刀具移动到X20Y0Z5位置N15G16

发那科系统极坐标开始N20G41X35.5Y-30D01G41RP=35.5AP=-30建立半径左补偿（极坐标）N30G01Z-7.7F40G01Z-7.7F40下刀N40G03X35.5Y30R35.5F60G03RP=35.5AP=30F60圆弧加工（极坐标，极点在工件坐标系原点）N45

G112RP=32.5AP=30西门子系统将定义极点N50G03X29.5Y30R3G03RP=3AP=-150圆弧加工（极坐标）N55

G112RP=32.5AP=-150西门子系统将极点定义到R29.5圆弧圆心上N60G02X29.5Y-30R29.5G02RP=29.5AP=-30圆弧加工（极坐标）N65

G112RP=32.5AP=-30西门子系统将极点定义到R3圆弧圆心上N70G03X35.5Y-30R3G03RP=3AP=-30圆弧加工（极坐标）N75G15G112RP=32.5AP=150极点回工件坐标系原点N80G00Z5G00Z5抬刀N90G40X20Y0G40X20Y0取消刀具半径补偿N100M99RET子程序结束凸台精加工子程序（发那科系统程序名“O0100”；西门子系统程序名“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N10G00G43X50Y0Z5H01G00X50Y0Z5刀具移动到X50Y0Z5处N20G00Z-3G00Z-3下刀N25G16

发那科系统极坐标开始N30G01G41X17.5Y15D01F50G01G41RP=17.5AP=15F50建立刀具半径补偿（极坐标）N40G01X12.5Y15，R3G01RP=12.5AP=15RND=3轮廓加工（极坐标）N50G03X12.5Y75R12.5，R3G03RP=12.5AP=75RND=3轮廓加工（极坐标）N60G01X22.5Y75，R3G01RP=22.5AP=75RND=3轮廓加工（极坐标）N70G02X22.5Y15R22.5，R3G02RP=22.5AP=15RND=3轮廓加工（极坐标）N80G01X17.5Y15G01RP=17.5AP=15轮廓加工（极坐标）N90G40X45Y0G01G40RP=45AP=0取消刀具半径补偿（极坐标）N95G15

发那科系统取消极坐标N100G00Z5G00Z5抬刀N110M99RET子程序结束环形槽精加工子程序（发那科系统程序名“O0200”；西门子系统程序“L200．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N10G00G43X20Y0Z5H01G00X20Y0Z5刀具移动到X20Y0Z5位置N15G16

发那科系统极坐标开始N20G41X35.5Y-30D01G41RP=35.5AP=-30建立半径左补偿（极坐标）N30G01Z-7.7F40G01Z-7.7F40下刀N40G03X35.5Y30R35.5F60G03RP=35.5AP=30F60圆弧加工（极坐标，极点在工件坐标系原点）N45

G112RP=32.5AP=30西门子系统将极点定义到R3圆弧圆心上N50G03X29.5Y30R3G03RP=3AP=-150圆弧加工（极坐标）N55

G112RP=32.5AP=-150西门子系统将极点定义到R29.5圆弧圆心上N60G02X29.5Y-30R29.5G02RP=29.5AP=-30圆弧加工（极坐标）N65

G112RP=32.5AP=-30西门子系统将极点定义到R3圆弧圆心上N70G03X35.5Y-30R3G03RP=3AP=-30圆弧加工（极坐标）N75G15G112RP=32.5AP=150发那科极坐标结束，西门子系统将极点定义回工件坐标系原点N80G00Z5G00Z5抬刀N90G40X20Y0G40X20Y0取消刀具半径补偿N100M99RET子程序结束槽1#、2#、3#精加工子程序名：发那科系统“O0300”；西门子系统“L300．SPF”。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N10G0G43X15Y5Z5H01G0X15Y5Z5刀具空间移动至局部坐标系中X15Y5上方N20G41X4.854Y-4D1G41X4.854Y-4建立刀具半径补偿N30G1Z-3F50G1Z-3F50下刀深度3mmN40G3X7.5Y-5R4F70G3X7.5Y-5CR=4F70圆弧切入至A点N50X7.5Y5R5X7.5Y5CR=5圆弧加工至B点N60G1X-7.5Y5G1X-7.5Y5直线加工至C点N70G3X-7.5Y-5R5G3X-7.5Y-5CR=5圆弧加工至D点N80G1X7.5Y-5G1X7.5Y-5直线加工至A点N90G3X10.146Y-4R4G3X10.146Y-4CR=4圆弧切出N100G0Z5G0Z5抬刀N110G40X15Y5G40X15Y5取削刀具半径补偿N120M99M17子程序结束并返回主程序[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：将程序输入数控系统中。

4.工件装夹：平口钳装夹在铣床工作台上并校正；工件装夹在按要求平口钳上。

5.刀具装夹：共采用四把铣刀，直径为10mm、5mm粗加工键槽铣刀及直径为10mm、5mm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，刀号分别为T01、T02、T03、T04。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进行空运行和仿真四、零件自动加工及精度控制方法

粗加工时，精加工余量由设置刀具半径补偿值控制。如用φ10键槽铣刀粗铣时，机床中刀具半径补偿值T01D01输入5.3mm，轮廓留0.3mm精加工余量。用φ5键槽铣刀粗铣时，机床中刀具半径补偿值T02D01输入2.8mm，轮廓留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