数控铣床编程与操作项目教程 第4版 电子教案 项目五　凹槽加工 任务三　腔槽综合加工

PAGEPAGE4《数控铣床编程与操作项目教程》教案授课班级班级人数授课教师课题序号20授课课型授课课时6课时授课章节名称项目五凹槽加工任务三腔槽综合加工教学目标知识目标1.掌握腔槽类零件编程方法及工艺路线制定；2.了解计算参数（宏指令）含义；3.了解西门子凹槽加工循环参数及选用。能力目标1.会利用行切法切削内腔多余材料；2.会进行腔槽尺寸的控制；3.会用西门子凹槽循环加工不同类型凹槽及控制凹槽尺寸。情感目标1.养成文明生产、安全生产习惯；2.养成优良的劳动态度和职业素养；3.培养团队合作精神。教学重点1.腔槽类零件编程方法及工艺路线制定；2.西门子凹槽加工循环参数及选用教学难点腔槽尺寸的控制方法及西门子凹槽加工循环参数及选用教学方法讲授法、讨论法、演示法、自主学习法、探究法、训练法教学资源网络资源，教学视频，相关PPT，配套练习题、数控铣床及其工艺装备板书设计任务三腔槽综合加工一、编程指令1.发那科宏程序2.西门子铣削循环（1）矩形型腔铣削循环（POCKET3）（2）圆型腔铣削循环（POCKET4）编程示例：二、加工工艺分析（1）工、量、刃具选择（2）加工工艺方案三、程序编制（1）建立工件坐标系（2）计算基点坐标（3）程序编制[任务实施]一、加工准备二、对刀，建工件坐标系三、程序输入与仿真校对四、零件加工与尺寸控制五、任务检测与评价六、操作注意事项教学过程主要教学内容及步骤教师活动学生活动教学目标【一】导入新课题本次课的内容是进行腔槽的综合加工，对于西门子来说凹槽可以采用加工内轮廓的方式加工同时也可以采用凹槽循环加工，另外如果我们加工的轮廓中含椭圆、双曲线等我们该如何解决？【二】新授任务三腔槽综合加工[学习目标]1.知识目标=1\*GB3①掌握腔槽类零件编程方法及工艺路线制定；=2\*GB3②了解计算参数（宏指令）含义；=3\*GB3③了解西门子凹槽加工循环参数及选用。2.技能目标=1\*GB3①会利用行切法切削内腔多余材料；=2\*GB3②会进行腔槽尺寸的控制；=3\*GB3③会用西门子凹槽循环加工不同类型凹槽及控制其精度。[知识学习]一、编程指令1.发那科系统宏程序发那科系统中一组以子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序；调用宏程序的指令称为“用户宏程序命令”，或宏程序调用指令。用户宏程序由于允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制同样的加工程序更简便。此外用户可以利用宏程序自已开发固定循环来加工同一类型（尺寸不同）的零件，2.西门子铣削循环西门子828D系统不仅提供多种孔加工循环，还提供多种铣削加工循环，有端面铣削循环（CYCLE71）、轮廓铣削循环（CYCLE72）、标准型腔铣削循环、槽铣削循环及螺纹铣削循环等；其中标准型腔铣削循环又有矩形腔（POCKET3）和圆形腔（POCKET4）两种；槽铣削循环又有铣削模式长孔（LONGHOLE）、铣削模式圆弧槽（SLOT1）和铣削模式圆周槽（SLOT2）三种，（1）矩形型腔铣削循环POCKET3使用矩形型腔铣削循环可以铣削任意形状矩形腔。指令格式POCKET3(RP，Z0，SC，Z1，L，W，R，X0，Y0，a0，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，DXY，L1，W1，AZ，ER，EP，EW，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方软键，再按屏幕右侧软键，按软键，出现矩形型腔窗口，移动光标，按提示输入参数值，最后按软键，完成参数输入，调用循环加工图例（矩形型腔窗口）参数含义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：mmL：腔的长度，单位：mmW：腔的宽度，单位：mmR：拐角半径，单位：mmX0：参考点的X坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmY0：参考点的Y坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mma0：腔的旋转角度，单位：度DZ：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：mmF：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了垂直下刀时提供）DXY：最大切削宽度（若相对于铣刀直径的百分比值）单位：mm或%L1：预加工长度（仅限选择了二次加工时提供）W1：预加工宽度（仅限选择了二次加工时提供）AZ：预加工深度（仅限选择了二次加工时提供）ER：螺旋线下刀时的螺旋半径（仅限选择了螺旋下刀时提供）EP：螺旋线下刀时的最大螺距（仅限选择了螺旋下刀时提供）EW：往复下刀时的最大角度（仅限选择了往复下刀时提供）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）调用矩形型腔铣削循环前应设置刀具半径值，否则循环终止并发生报警（3）铣刀半径应小于矩形型腔转角半径，否则会发生报警（4）参考点可选择中心、左下、右下、左上、右上五个不同位置（5）加工工艺有：▽（粗加工）、▽▽▽（精加工）、边沿▽▽▽（边沿精加工）、倒角四种（6）加工位置有单独位置（在X0、Y0、Z0编程位置铣削）和MCALL两种（7）下刀方式有：预钻孔、垂直下刀、沿螺旋线下刀和往复下刀四种（8）选择粗加工时有完整加工（由整块材料铣削型腔）和二次加工（已有一个较小的矩形腔或者一个钻孔）两种（9）如果输入参数得出一个纵向槽或长孔，循环内部会自动从POCKET3中调用对应的槽加工循环（2）圆形型腔铣削循环POCKET4使用圆形型腔铣削循环可以铣削任意的圆形腔。指令格式POCKET4(RP，Z0，SC，Z1，φ，X0，Y0，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，DXY，φ1，AZ，ER，EP，，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方软键，再按屏幕右侧软键，按软键，出现圆形型腔窗口，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（圆形型腔窗口）参数含义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：mmφ：腔的直径，单位：mmX0：参考点的X坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmY0：参考点的Y坐标（仅限于单独位置时提供），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：mmF：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了垂直下刀时提供）DXY：最大切削宽度（或铣刀直径的百分比值）单位：mm或%φ1：预加工直径（仅限选择了二次加工时提供）AZ：预加工深度（仅限选择了二次加工时提供）ER：螺旋线下刀时的螺旋半径（仅限选择了螺旋下刀时提供）EP：螺旋线下刀时的最大螺距（仅限选择了螺旋下刀时提供）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）调用圆形型腔铣削循环前应设置刀具半径值，否则循环终止并发生报警（3）铣刀半径应小于圆形型腔半径，否则会发生报警（4）铣削方式有顺铣（0）和逆铣（1）两（5）加工工艺有：▽（粗加工）、▽▽▽（精加工）、边沿▽▽▽（边沿精加工）、倒角四种（6）加工方式有平面加工圆形腔和螺旋线加工圆型腔两种（7）加工位置有单独位置（在X0、Y0、Z0编程位置铣削）和MCALL两种（8）下刀方式有：预钻孔、垂直下刀、沿螺旋线下刀三种（9）选择粗加工时有完整加工（由整块材料铣削型腔）和二次加工（已有一个较小的圆形腔或者一个钻孔，必须编程AZ和φ1）两种例：如图5-18用循环加工矩形凹槽和圆形凹槽，工件坐标系建立在工件上表面中心位置，圆形槽用粗加工方式加工，矩形槽先粗加工（精加工余量：表面0.5mm、深度0.4mm）后精加工方式加工，铣刀半径为R6。图图5-18N10G90G54M3S1000T1D1；规定工艺参数N20G00X0Y0Z50；回到起点POCKET3（10，0，3，-8，60，40，8，0，0，0，5，0.5，0.5，100，50，3，11，6，，，，，）；调用矩形凹槽循环，设置粗加工循环参数POCKET4（10，0，3，-14，10，0，0，5，0.5，0.5，100，0.1，0，11，80，0.5，0.5，0，、、、、、）；调用圆形凹槽循环，设置粗加工循环参数N30G00Z100；刀具Z向退回N40M5；主轴停N50M0；程序停，手动换精加工刀具N60M3S1200；设置精加工转速POCKET3（10，0，3，-8，60，40，8，0，0，0，5，0，0，80，50，3，12，6，，，，，）；调用矩形凹槽循环，设置精加工循环参数POCKET4（10，0，3，-14，20，0，0，5，0，0，80，0.1，0，0，12，80，、、、、、）；调用圆形凹循环，设置精加工循环参数N70G00Z100；刀具Z向退回N80M02；程序结束二、加工工艺分析1.工、量、刃具选择（1）工具选择：（2）量具选择：（3）刃具选择：矩形凹槽拐角半径为R6，所选铣刀直径必须小于Ø12，选Ø10，且粗、精加工分开。环形槽最小拐角半径为R11，所选刀具直径最小为Ø22，但环形槽槽宽为6，故所选铣刀直径不能大于Ø6，故选择Ø5铣刀，粗、精加工同上，具体规格见表5-29。工、量、刃具清单图号SKX5-15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带表游标卡尺0～1500.01把12深度千分尺0～25mm0.01把13百分表及表座0～10mm0.01个14半径规R7～R14.5R15～R25套各15粗糙度样板N0～N112级副1刃具1键槽铣刀Ø5、Ø10个12立铣刀Ø5、Ø10个12.加工工艺方案（1）加工工艺路线制定此例应先加工矩形方槽再加工中间环形槽；若先加工中间环形槽，一方面槽较深，刀具易断，另一方面加工矩形方槽时会在环形槽中产生飞边，影响环形槽宽度尺寸。加工方案一：矩形槽深度6mm粗加工需分层铣削。在每一层表面加工中因铣刀直径为10mm，还需采用环切或行切法切除多余部分材料，见图5-19（其中A、B、C、D…点坐标需要求解）。精加工采用圆弧切入和切出方法以避免轮廓表面产生刀痕，见图5-20。环形槽深度为加工方案二：矩形槽选用西门子凹槽循环粗、精加工；环槽用键槽铣刀粗、精铣。（2）合理切削用量选择表5-30粗、精铣削用量刀具直径工作内容f(mm/min)N(r/min)下刀深度mm高速钢键槽粗铣刀（T1）Ø10垂直进给5010002表面直线进给7010002表面圆弧进给7010002高速钢键槽粗铣刀（T2）Ø5垂直进给4012002表面直线进给6012002表面圆弧进给6012002高速钢立铣刀、精铣（T3）Ø10垂直进给5012000.2表面直线进给6012000.2表面圆弧进给6012000.2立铣刀、精铣（T4）Ø5垂直进给4015000.2表面直线进给6015000.2表面圆弧进给6015000.2三、参考程序编制（1）工件坐标系建立根据工件坐标系建立原则，X、Y零点建在工件几何中心上，Z零点建立在工件上表面。（2）基点坐标计算1）粗加工行切时各点坐标计算表5-31粗加工行切时刀具各点坐标A（-24，-24）B（24，-24）D（-24，-15）C（24，-15）E（-24，-6）F（24，-6）、、（-24，3）、、（24，3）、、（-24，12）、、（24，12）、、（-24，21）、、（24，21）H（-24，24）I（24，24）2）环形槽外侧、里侧基点坐标（见表5-32）基点槽外侧(X,Y)槽内侧(X,Y)基点槽外侧(X,Y)槽内侧(X,Y)P1（-20，0）（-14，0）P5（20，0）（14，0）P2（-20，-9）（-14，-9）P6（20，9）（14，9）P3（-9，-20）（-9，-14）P7（9，20）（9，14）P4（0，-20）（0，-14）P8（0，20）（0，14）（3）参考程序[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4.工件装夹5.刀具装夹二、对刀三、仿真加工四、自动加工及尺寸控制精加工时刀具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，重新修调刀具半径补偿值。具体如下：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五、检测与评分[操作注意事项]1.矩形槽、环形槽粗加工用键槽铣刀，精加工时则选立铣刀。2.加工矩形槽、环形槽时通过设置刀具半径值来控制轮廓粗加工、半精加工、精加工余量。3．发那科系统T1、T2、T3、T4四把刀长度补偿分别放入H01、H02、H03、H40长度补偿号中；西门子系统则将长度补偿值分别放入四把铣刀T1（D1）、T2（D2）、T3（D3）、T4（D4）的刀沿中。4.粗加工中间多余部分材料可选直径较大的铣刀切除。5.精加工时，进给速度主要是通过调节进给倍率实现，以提高表面加工质量。【三】总结与经验分享【二】作业布置1.宏指令或计算参数有何作用？2.腔槽中多余材料如何外理？3.西门子凹槽循环在什么情况下能加工出圆形槽、键槽？4.试用西门子凹槽循环编写图5-15数控程序。5.做一做：针对图5-21零件，试编写程序并加工练习。教师展示成品，让同学有一个先入为主的印象以及明确的学习目标教师引导学生读懂零件图出示本次课目标分析、讲解发那科系统宏程序概念指令老师讲解西门子系统铣削加工循环种类、作用分析讲解西门子系统矩形型腔铣削循环调用方法按图分析讲解西门子系统矩形型腔铣削循环参数含义及选择方法分析讲解西门子系统矩