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 任务一　键槽加工

项目五凹槽加工

[学习目标]1.知识目标①理解局部坐标系概念；②熟练应用子程序编程；③掌握坐标轴偏移指令；④掌握键槽加工工艺制定方法。

任务一

键槽加工2.技能目标①会选择键槽铣刀；②会进行圆弧切向进刀；③会进行键槽铣削方法及尺寸控制。加工任务[知识学习]

一、编程指令

1.局部坐标系概念如果工件在不同位置有重复出现的形状或结构，可把这一部分形状或结构编写成子程序，主程序在适当的位置调用、运行，即可加工出相同的形状和结构，从而简化编程。而编写子程序时不可能用工件坐标系，必须重新建立一个子程序的坐标系，这种在工件坐标系中建立的子坐标系称为局部坐标系。

如图5-3所示：加工五个矩形槽，用子程序编程，方便快捷，工件坐标系XOY设置在工件左下角，而子程序坐标系，即局部坐标系则应设置在矩形槽中心，即X′0′Y′。子程序中基点坐标是相对对于局部坐标系X′0′Y′（当前坐标系）而言，其坐标值计算方便、快捷。图5-32.坐标系（可编程的）偏移指令（1）指令功能通过编程将工件坐标系原点偏移到需要的位置，如偏移到局部坐标系原点上，使工件坐标系与局部坐标系重合。（2）指令格式表5-1发那科系统与西门子系统坐标系偏移指令格式系统发那科系统西门子系统指令格式G52X

Y

Z

；坐标系偏移。G52X0Y0Z0；取消坐标系偏移TRANSX

Y

Z

；可编程的零点偏移ATRANSX

Y

Z

；附加的编程零点偏移TRANS；指令后面不带数值，表示取消当前的可编程零点偏移、偏转、镜像等。表5-2发那科系统与西门子系统示例程序程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）指令说明N10G0G54X0Y0G0G54X0Y0刀具移动到工件坐标系原点O点处N20G52X20Y20Z0TRANSX20Y20Z0将工件坐标系偏移到X20Y20处N30G00X0Y0G00X0Y0在局部坐标（当前坐标）系中，刀具移动到X0Y0处即槽1#几何中心点N40G52X60Y20Z0TRANSX60Y20Z0将工件坐标系偏移到X60Y20处N50G00X0Y0G00X0Y0在局部坐标（当前坐标）系中，刀具移动到X0Y0处即槽2#几何中心点N60G52X0Y0Z0TRANS取消坐标系偏移N70G00X0Y0G00X0Y0刀具移动到工件坐标系原点O点处

（3）指令使用说明1）坐标系偏移指令要求为一个独立程序段。2）坐标系偏移指令可以对所有坐标轴零点进行偏移。3）用G52及TRANS后的偏移指令取代先前的偏移指令（即都是在工件坐标系基础上进行偏移），而ATRANS则是可附加在已偏移坐标轴基础上再偏移。4）坐标系偏移指令有多种，可设定的偏移（如G54、G55等）、可编程的偏移等。5）发那科系统说明书中常称G52指令为局部坐标系指令，其含义相同。

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：轮廓尺寸、槽间距用游标卡尺测量，深度尺寸用深度游标卡尺测量。

（3）刃具选择：刀具直径选择主要应考虑凹槽拐角圆弧半径值大小，本任务最小圆弧轮廓半径R5，所选铣刀直径应小于等于Ø10，此处选Ø8；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5-3工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX5-1-1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Ø8

个12立铣刀Ø8

个1

2.加工工艺方案（1）加工工艺路线

槽1#、槽2#、槽3#尺寸完全一样，可编写一个子程序，调用三次。

槽4#、槽5#尺寸完全一样可另编一子程序，调用二次；

粗、精加工子程序分别编写，加工时分别调用。

子程序坐标系（局部坐标系）建立在槽的几何中心上，工件坐标系建立在工件几何中心上，用坐标系偏移指令将工件坐标系原点偏移到局部坐标系原点上再调用子程序。

1）圆弧切入、切出槽加工与内轮廓加工类似无法沿轮廓延长线方向切入、切出，一般都沿法向切入、切出，也可沿槽内轮廓切向切入、切出；具体做法是沿内轮廓设置一过渡圆弧切入和切出工件轮廓，如图5-4加工圆形槽切入、切出路径。图5-5为加工键槽使用刀具半径补偿后再设置圆弧切入、切出路径。刀具半径补偿后再设置圆弧切入、切出路径。

图5-4图5-52）铣削方向的确定与内轮廓加工一样，顺铣时由于切削厚度由厚变薄，不存在刀齿滑行，刀具磨损少，表面质量较高；故一般都采用顺铣方式。当铣刀沿槽轮廓逆时针方向铣削时，刀具旋转方向与工件进给方向一致为顺铣如图5-5所示。3）铣削路径铣削凹槽时仍采用行切和环切相结合的方式进行铣削，以保证能完全切除槽中余量，本任务由于凹槽宽度较小，铣刀沿轮廓加工一圈即可把槽中余量全部切除，故不需采用行切方式切除槽中多余余量。其中每一个槽，分为粗、精两道加工路线；粗加工时，留0.3mm左右精加工余量，再精加工至尺寸。

（2）合理切削用量选择

表5-4粗、精铣削用量刀具工作内容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501000表面直线进给轮廓留0.3mm精加工余量701000表面圆弧进给轮廓留0.3mm精加工余量701000高速钢立铣刀精铣（T2）垂直进给501200表面直线进给601200表面圆弧进给601200

三、参考程序编制

1.工件坐标系建立

工件坐标系X、Y零点建立在工件几何中心上；Z方向零点设置在工件上表面；

子程序坐标系（局部坐标系）X、Y零点建立在键槽几何中心上，Z零点仍设置在工件上表面上。

2.基点坐标计算键槽几何中心在工件坐标系中的坐标，即采用坐标系偏移指令偏移值。槽1（-20，20）槽2（0，0）槽3（20，-20）槽4（-20，-20）槽5（20，20）

子程序中局部坐标系为键槽几何中心，局部坐标系中基点A、B、C、D点（见图5-1-6）在局部坐标系中的坐标值见表5-6所示。槽1、2、3A（7.5，-5）槽4、5A(10，-7.5)B（7.5，5）B(10，7.5)C（-7.5，5）C(-10，7.5)D（-7.5，-5）D(-10，-7.5)图5-6

3.参考程序

主程序：发那科系统程序名“O0510”；西门子系统程序名“XX0510.MPF”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N5G40G90G49G80G40G90设置初始状态N10G54M3S1000T01G54M3S1000T01D01建立工件坐标系，选刀具N20G52X-20Y-20Z0TRANSX-20Y-20Z0工件坐标系偏移到槽4中心N30M98P0020L20调用子程序粗加工槽4N40G52X20Y20Z0TRANSX20Y20Z0工件坐标系偏移到槽5中心N50M98P0020L20调用子程序粗加工槽5N60G52X-20Y20Z0TRANSX-20Y20Z0工件坐标系偏移到槽1中心N70M98P0030L30调用子程序粗加工槽1N80G52X0Y0Z0TRANS取消坐标轴偏移N90M98P0030L30调用子程序粗加工槽2N100G52X20Y-20Z0TRANSX20Y-20Z0工件坐标系偏移到槽3中心N110M98P0030L30调用子程序粗加工槽3N120G52X0Y0Z0TRANS取消坐标轴偏移N130M5M5主轴停N140M0M0程序停,手动换刀并改参数N150M3S1200T02M3S1200T02D02设置精加工参数N160G52X-20Y-20Z0TRANSX-20Y-20Z0工件坐标系偏移到槽4中心N170M98P0200L200调用子程序精加工槽4N180G52X20Y20Z0TRANSX20Y20Z0工件坐标系偏移到槽5中心N190M98P0200L200调用子程序精加工槽5N200G52X-20Y20Z0TRANSX-20Y20Z0工件坐标系偏移到槽1中心N210M98P0300L300调用子程序精加工槽1N220G52X0Y0Z0TRANS取消坐标轴偏移N230M98P0300L300调用子程序精加工槽2N240G52X20Y-20Z0TRANSX20Y-20Z0工件坐标系偏移到槽3中心N250M98P0300L300调用子程序精加工槽3N260G52X0Y0Z0TRANS取消坐标轴偏移N270G0Z100G0Z100刀具抬起N280M30M30程序结束槽4#、5#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（西门子系统）程序说明N10G0G43X10Y2Z5H01G0X10Y2Z5刀具空间移动至局部坐标系中X10Y2上方N20G1Z-2.7F50G1Z-2.7F50下刀N30G41X5Y-2.5D01F70G41X5Y-2.5F70建立半径补偿N40G3X10Y-7.5R5G3X10Y-7.5CR=5圆弧切入至A点N50X10Y7.5R7.5X10Y7.5CR=7.5圆弧加工至B点N60G1X-10Y7.5G1X-10Y7.5直线加工至C点N70G3X-10Y-7.5R7.5G3X-10Y-7.5CR=7.5圆弧加工至D点N80G1X10Y-7.5G1X10Y-7.5直线加工至A点N90G3X15Y-2.5R5G3X15Y-2.5CR=5圆弧切出N100G1G40X10Y2G1G40X10Y2取消刀具半径补偿N110G0Z5G0Z5抬刀N120M99M17子程序结束并返回主程序槽1#、2#、3#粗加工子程序名：发那科系统“O0030”；西门子系统“L30．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-2.7F50G1Z-2.7F50下刀深度2.7mmN40G3X7.5Y-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槽4#、5#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（发那科系统）程序内容（西门子系统）程序说明N10G0G43X10Y2Z5H02G0X10Y2Z5刀具空间移动至局部坐标系中X10Y2上方N20G1Z-3F50G1Z-3F50下刀N30G41X5Y-2.5D02F60G41X5Y-2.5F60建立半径补偿N40G3X10Y-7.5R5G3X10Y-7.5CR=5圆弧切入至A点N50X10Y7.5R7.5X10Y7.5CR=7.5圆弧加工至B点N60G1X-10Y7.5G1X-10Y7.5直线加工至C点N70G3X-10Y-7.5R7.5G3X-10Y-7.5CR=7.5圆弧加工至D点N80G1X10Y-7.5G1X10Y-7.5直线加工至A点N90G3X15Y-2.5R5G3X15Y-2.5CR=5圆弧切出N100G1G40X10Y0G1G40X10Y0取消刀具半径补偿N110G0Z5G0Z5抬刀N120M99M17子程序结束并返回主程序槽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[资料链接]

深度尺寸较大的凹槽加工方法：当凹槽深度较深时，需分层多次铣削才能完成，编程难度增加。此时可通过不断更改Z方向深度尺寸，运行同一程序加工；也可以通过设置参数（变量），使用循环指令编程加工。此外还可以用参数（变量）方式编制出几何形状的子程序，在加工中按需要调用，并对子程序中设定的参数（变量）随时赋值，就可以加工出大小或形状不同的工件轮廓及不同深度的凹槽。

西门子系统有专门的凹槽循环指令，发那科系统用户也可以用变量编制用户宏程序加工。[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：本任务共采用两把铣刀，一把为Ø8粗加工键槽铣刀，一把为Ø8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入铣刀刀柄中。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控制。即用Ø8键槽铣刀粗铣时，机床中刀具半径补偿值T01D01输入4.3mm，轮廓留0.3mm精加工余量。深度方向通过设定Z坐标值为-2.7，留0.3mm深度方向精加工余量。精加工时刀具T02D02半径补偿值设为4.1，运行完精加工程序后，测量轮廓实际尺寸，根据加工测量结果重新修调刀具半径补偿值。如测得槽4宽度15+0.050实际尺寸14.70mm，比图纸尺寸要求还小0.3～0.35mm，单边小0.15～0.175mm，取中间值为0.163mm,则把T02D02刀具半径补偿值修改为4.1-0.163=3.937mm，然后重新运行精加工程序即可保证轮廓尺寸符合图纸要求；深度尺寸也根据加工测量结果逐步调整长度磨损以达到深度尺寸要求。

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