《数控加工工艺与编程》课件 项目2 零件外轮廓的铣削编程与加工

项目目标：理解子程序的定义掌握子程序的格式及调用掌握指令G40、G41、G42的格式及其参数的含义掌握指令G40、G41、G42（零件外轮廓）的应用掌握分层铣削时使用子程序注意事项掌握指令M98、M99（Z轴多次进刀）的应用具备凸台零件铣削编程能力具备凸台零件数控仿真加工能力具备凸台零件实操加工与尺寸检测能力完成凸台零件的编程与加工，毛坯尺寸为100mm×100mm×20mm，刀具：立铣刀Ø12mm。确定工件坐标系原点，编写零件加工程序（考虑刀具半径补偿）。一、项目导入本项目典型零件是凸台零件，属于典型的外轮廓类零件。零件结构简单，零件外轮廓加工部分由凸圆弧、凹圆弧及平面组成，加工时装夹方便，采用通用夹具装夹即可。三、相关知识（一）立铣刀及选用1.普通高速钢立铣刀普通高速钢立铣刀上的圆柱面上的切削刃是主切削刃，端面上分布着副切削刃，主切削刃一般为螺旋齿。2.硬质合金螺旋齿立铣刀这种刀具用焊接、机夹或可转位形式将硬质合金刀片装在具有螺旋槽的刀体上。3.波形刃立铣刀这种铣刀的刀刃为波形，铣削时排屑顺畅，有利于自动加工的连续进行。二、项目分析4.立铣刀尺寸选择在数控加工中，必须考虑的立铣刀尺寸因素包括：立铣刀直径、立铣刀长度、螺旋槽长度（侧刃长度）。5.立铣刀刀齿选用立铣刀根据其刀齿数目，可分为粗齿（Z为3、4、6、8）、中齿（Z为4、6、8、10）和细齿（Z为5、6、8、10、12）。粗齿铣刀刀齿数目少、强度高、容屑空间大，适用于粗加工；细齿齿数多、工作平稳，适用于精加工；中齿介于粗齿和细齿之间。（二）编程指令1.指令M98、M99（1）子程序的定义。在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或在几个程序中都要使用它，这个典型的加工程序可以作成固定程序，并单独命名，这组程序段就称为子程序。（2）子程序的格式。主程序的程序结束指令用M02或M30，子程序的程序结束指令用M99。（3）子程序的调用。指令格式一：M98P××××L××××地址P后面的四位数字为子程序名，地址L的数字表示重复调用的次数，当只调用一次时，L可省略不写。指令格式二：M98P××××××××地址P后面的八位数字中，前四位表示调用次数，后四位表示子程序名，采用这种调用格式时，调用次数前的0可以省略，但子程序名前的0不能省略。（4）子程序嵌套。为进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。（5）子程序的应用。当零件在某个方向总切削深度较大，要进行分层切削。（6）使用子程序注意事项①主程序与子程序间模式代码的变换，子程序采用了G91模式时，返回主程序时应注意及时进行G90与G91模式的变换。②在半径补偿模式中的程序不能被分支，即在主程序中加刀补，必须在主程序中取消刀补，在子程序中加刀补就必须在子程序中取消刀补，否则系统会出现程序报警。2.刀位点已详述，不再赘述。3.刀具补偿功能在编程时，一般不考虑刀具的长度与半径，而只考虑刀位点与编程轨迹重合。但在实际加工过程中，由于刀具半径与刀具长度各不相同，在加工中势必造成很大的加工误差。因此，实际加工时必须通过刀具补偿指令，使数控机床根据实际使用的刀具尺寸自动调整各坐标轴的移动量，确保实际加工轮廓和编程轨迹完全一致。4.刀具半径补偿（1）刀具半径补偿的目的。在数控铣床上进行轮廓的铣削加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合。（2）刀具半径补偿指令—G41、G42、G40指令格式：G41G01/G00X_Y_F_D_；G42G01/G00X_Y_F_D_；G40G01/G00X_Y_；式中，G41—刀具半径左补偿；G42—刀具半径右补偿；G40—取消刀具半径补偿；X、Y—建立或取消刀具半径补偿的终点坐标值；D—刀具偏置代号地址字，后面一般为两位数字的代号。（3）刀具半径左、右补偿的判断方法。假设工件不动，沿着刀具的运动方向向前看，刀具位于工件左侧的刀具半径补偿，称为刀具半径左补偿；假设工件不动，沿着刀具的运动方向向前看，刀具位于零件右侧的刀具半径补偿，称为刀具半径右补偿。（4）刀具半径补偿的过程刀具补偿过程的运动轨迹分为三个组成部分：刀具补偿的建立、刀具补偿的执行和刀具补偿的取消。（5）刀具半径补偿的注意事项①刀具半径补偿的建立与取消。程序段只能在G00或G0l移动指令模式下才有效。②为保证刀具补偿建立与刀具补偿取消时刀具与工件的安全，通常采用G01运动方式来建立或取消刀补。③为了便于计算坐标，可采用切向切入方式或法向切入方式来建立或取消刀补。④刀具半径补偿建立与取消程序段的起始位置与终点位置最好与补偿方向在同一侧⑤在刀具补偿模式下，一般不允许在连续两段以上的非补偿平面内移动指令，否则刀具也会出现过切等危险动作。非补偿平面移动指令通常指：只有G、M、S、F、T代码的程序段（如G90，M05等）、程序暂停程序段（如G04X10.0）和G17平面加工中的Z轴移动指令等。⑥选择刀具时要注意刀具的半径必须小于轮廓最小凹圆弧的半径。（6）刀具半径补偿功能的应用①刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具直径。②用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿，可进行粗精加工。③用同一个程序加工同一公称尺寸的凹、凸型面，内、外轮廓编写成同一程序，在加工外轮廓时，将偏置值设为+D，刀具中心将沿轮廓的外侧切削；当加工内轮廓时，将偏置值设为-D，这时刀具中心将沿轮廓的内侧切削。四、项目实施任务一凸台零件数控加工工艺编制1.分析零件图该零件凸台零件由R10mm、R15mm、R20mm、R40mm圆弧，以及10mm×20mm、10mm×25mm、10mm×50mm、10mm×55mm平面组成。尺寸R10mm、R15mm、R20mm、R40mm、10mm、80mm是自由尺寸，公差值较大，加工较容易。2.确定装夹方案根据零件的结构特征，用高精度机用平口钳夹持工件的左右侧面，加工工件的凸台。并把垫块放在工件的下面，防止零件因受切削力而向下移动。3.选择刀具及切削用量4.确定加工方案根据先粗后精、先近后远的加工原则确定加工顺序。为保证零件外轮廓的尺寸精度和表面粗糙度，夹持工件的左右侧面，完成工件外轮廓铣削，并控制凸台高度。凸台零件加工工序：①工步一：粗铣工件上表面；②工步二：精铣工件上表面；③工步三：粗铣工件凸台；④工步四：精铣工件凸台；⑤工步五：去毛刺。5.填写工序卡任务二凸台零件数控铣削程序编制主程序O0001；N10G54G90G00X0Y0；N11Z100.0；N12X-66.0Y-40.0；N13Z0；N14M03S1000；N15M98P21000；N16G90G00Z100.0；N17X0Y0；N18M05；N19M30；子程序O1000；N10G91G01Z-5.0F100.0；N11G42X5.0Y0D01N12X91.0Y0；N13G03X10.0Y10.0R10.0；N14X0Y50.0；N15G03X-20.0Y20.0R20.0；N16G01X-20.0Y0；N17G02X-40.0Y-40.0R40.0；N18G01X0Y-25.0；N19G03X15.0Y-15.0R15.0；N20G01X25.0Y0；N21X0Y-26.0；N22G40G00X-66.0Y0；N23X0Y26.0；N24M99；任务三凸台零件数控铣削仿真加工1.仿真软件准备2.激活机床3.回参考点4.毛坯选择和安装5.刀具选择和安装6.对刀操作