数控铣削编程与加工（第四版） 课件 项目二 槽类零件的加工

数控铣削编程与加工项目二槽类零件的加工项目任务一直槽的加工

如图2-1所示，已知毛坯规格为120mm×120mm×10mm的45钢，要求编制直槽的零件加工程序并完成零件的加工。图2-1直槽（任务一）相关知识一、槽加工的工艺1.刀具选择对于封闭的直沟槽一般采用两刃键槽铣刀加工，如图2-2所示。键槽铣刀的圆柱面和端面均有切削刃，且端面刃延至刀具中心。键槽铣刀加工时，不必预先钻孔，可以先轴向加工到槽深，再沿槽的方向铣削，键槽铣刀尺寸精度较高，其直径的基本偏差有d8和e8两种。

图2-2键槽铣刀（任务一）

2.槽的铣削方法

槽的铣削可采用轨迹法或型腔法。轨迹法实际是成型铣削，刀具沿槽的方向运动的轨迹就是槽的形状，其尺寸由刀具的尺寸决定，如图2-3所示。为保证加工精度，可以把槽看成细长的型腔，进行型腔加工如图2-4所示。图2-3轨迹法加工2-4型腔法加工（任务一）相关知识二、工件坐标系的设定指令格式：G54/G55/G56/G57/G58/G59说明：（1）G54—G59指令可以分别用来选择相应的工件坐标系，工件坐标系是通过CRT/MDI方式设置的。在电源接通并返回参考点后，系统自动选择G54坐标系。(2)G54—G59为模态指令，可相互取消。（3）在加工比较复杂的零件时，为编程方便，可用G54——G59指令对不同的加工部位设定不同的工件坐标系，但这些工件坐标系原点的值，在参数设置方式下应输入到相应的位置。（任务一）相关知识图2-5利用工件坐标系编程相关知识例：如图2-5所示，使用工件坐标系编程，要求刀具从当前点移动到A点，再从A点移动到B点。程序：G54G00G90X30Y40(到达A点)

G55G00X20Y20(到达B点)（任务一）三、基本编程指令1．绝对编程和增量编程指令指令格式：G90/G91

说明：（1）G90绝对编程方式下，每个编程坐标轴上的编程值是相对于编程原点。（2）G91增量编程方式下，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言，该值等于轴移动的距离。（3）机床刚开机时默认G90状态。（4）G90和G91都是模态（续效）指令相关知识（任务一）2．点位控制和直线插补指令指令格式：G00X（U）-Y（V）-Z（W）-G01X（U）-Y（V）-Z（W）-F-说明：（1）在G00时，刀具以点位控制方式快速移动到目标位置，其移动速度由系统来设定。因此要注意刀具在运动过程中是否与工件及夹具发生干涉。（2）在G01时，刀具以指定的F进给速度移动到目标位置。（3）G00、G01、F都是模态（续效）指令，在程序的第一个G01后必须规定一个F值，F值一直有效，直到指定新值。相关知识（任务一）XY平面：G17G02X(U)-Y(V)-I-J-F-G03R-ZX平面：G18G02X(U)-Z(W)-I-K-F-G03R-YZ平面：G19G02Y(V)-Z(W)-J-K-F-G03R-3．圆弧编程指令指令格式：说明：G17/G18/G19表示圆弧加工所在平面，为模态指令。G17设定为XY平面，G18设定为ZX平面，G19设定为YZ平面，多数数控系统默认为XY平面。相关知识

圆弧顺逆方向的判别：沿着不在圆弧平面内的坐标轴，由正方向向负方向看，顺时针方向G02，逆时针方向G03，如图2-6所示。图2-6圆弧方向判别相关知识（3)X(U)、Y(V)、Z(W)是指圆弧插补的终点坐标值。(4)I、J、K是指圆弧起点到圆心的增量坐标，与G90，G91无关。I、J、K是矢量值，并且I0、J0、K0可以省略，但I、J、K不能同时为零。（5）R为指定圆弧半径，当圆弧的圆心角≤180o时，R值为正；当圆弧的圆心角＞1800时，R值为负。（6）整圆编程。但圆弧起点和终点相同且圆心用I、J、K指定时，即可进行3600整圆编程。注意：如果圆心I、J、K和半径R同时指定，由地址R指定的圆弧优先，其余被忽略。（任务一）相关知识项目实施一、制定零件加工工艺1.零件结构及技术要求分析（1）零件主体加工结构为一“口”形直槽。（2）零件尺寸要求不高。2.零件加工工艺及工装分析（1）零件用平口虎钳装夹，注意零件安装在钳口中间，伸出钳口4mm左右，以免刀具与钳口干涉。（2）加工方法：在一次装夹中完成直槽加工。（3）刀具选择：φ10mm键槽铣刀。（任务一）表2-1直槽零件数控加工工序卡数控加工工序卡片工序号工序内容单位零件名称零件图号材料夹具名称使用设备直槽2-145#钢平口虎钳数控铣床工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速(r.min-1)进给速度(mm.min-1)背吃刀量mm备注1铣槽T01Φ10键槽铣刀10001003编制审核批准第页共页（任务一）项目实施3.数控加工工序卡填写如表2-1所示的数控加工工序卡。二、编制数控加工程序选取图2-1所示的工件上表面中心为编程原点，程序如表2-2所示。表2-2FANUC0i数控加工程序顺序号程序注释O0001程序名N10G54G90G17建立工件坐标系N20MO3S1000

N30G00X-40Y-40A点定位N40Z5

N50G01Z-3F100

N60Y40B点定位N70X30C点定位N80G02X40Y30R10D点定位N90G01Y-30E点定位N100G02X30Y-40R10F点定位N110G01X-40A点定位N120G00Z100

N130M05

N140M30

（任务一）项目实施三、FANUC0i系统数控铣床加工1．选择机床、数控系统并开机。2．机床各轴回参考点。3．安装工件。4．安装刀具并对刀。5．输入加工程序，并检查调试。6．手动移动刀具退至距离工件较远处。7．自动加工。8．测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。（任务一）项目实施项目任务二圆弧槽的加工

如图2-7所示，已知毛坯规格为120mm×120mm×10mm的铝件，要求编制同形件的零件加工程序并完成零件的加工。图2-7雕刻件（任务二）相关知识一、子程序的格式格式：Oxxxx

（子程序号，由1—4位数字组成）……M99

（子程序程序结束字，可不必作为一个独立的程序段）说明：子程序号与主程序基本相同。只是程序结束字用M99表示，表示子程序结束并返回。（任务二）二、子程序的调用指令M98P△△△△

××××

被调用的子程序号重复调用次数（省略时为调用一次）

例：M98P30023表示调用3次程序名为O0023的子程序。说明：在FANUC0i系统中，子程序还可以调用另一个子程序，嵌套深度为4级。（任务二）相关知识

例：如图2-8所示，试用子程序编制“奥运五环”（切深5mm）。图2-8奥运五环（任务二）相关知识表2-4“奥运五环”零件数控加工工序卡数控加工工序卡片工序号工序内容单位零件名称零件图号材料夹具名称使用设备奥运五环2-8铝平口虎钳数控铣床工步号程序号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速n/(r/min)进给速度f/(mm/min)背吃刀量ap

/mm备注1O0002主程序T01Φ10键槽铣刀100020052O0022子程序T01Φ10键槽铣刀10002005编制审核批准第页共页（任务二）相关知识表2-5“奥运五环”数控铣削加工程序顺序号程序注释O0002主程序名N10G54G90G17建立工件坐标系N20M03S1000

N30G90G00X-50Y0Z10

N40M98P0022调用圆子程序N50G90G00X50Y0

N60M98P0022调用圆子程序N70G90G00X0Y0

N80M98P0022调用圆子程序N90G90G00X-25Y-15

N100M98P0022调用圆子程序N110G90G00X25Y-15

N120M98P0022调用圆子程序N130M05

N140M30

（任务二）相关知识O0022子程序名N10G91G00X-20

N20G01Z-15F200

N30G02X0Y0I20J0

N40G90G00Z10

N50M99子程序结束（任务二）相关知识二、缩放镜像指令1．沿所有轴以相同比例缩放指令格式：G51X-Y-Z-P-…G50说明：（1）X、Y、Z表示比例中心坐标。（2）P表示比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001～999.999。该指令以后的移动指令，从比例中心点开始，实际移动量为原数值的P倍。P值对偏移量无影响。2．沿各轴以不同比例缩放指令格式：G51X-Y-Z-I-J-K-…G50（任务二）相关知识说明：（1）X、Y、Z表示比例中心坐标(绝对方式)。（2）I、J、K表示对应X、Y、Z轴的比例系数，在±0.001～±9.999范围内。系统一般设定I、J、K不能带小数点，即比例为1时，应输入1000。（3）当各轴用不同比例缩放，缩放比例为“-1”时可获得镜像加工功能。注意：（1）对于圆弧，各轴指定不同的缩放比例，刀具也不会走出椭圆轨迹；（2）具有刀具补偿时，要先进行缩放，才可进行刀具半径补偿和刀具长度补偿。（任务二）相关知识例：如图2-9所示，试用缩放镜像指令编程。图2-9“北回”示意图（任务二）相关知识

图形分析：零件轮廓较为对称，以零件对称中心作为G54工件原点，G55的坐标为（-80，0），G56的坐标为（80，0），G54、G55、G56在加工前已在机床中设置完参数。图案由“北”和“回”两个小图案组成，“北”可由相对于Y轴镜像功能加工，“回”可由图形缩放功能加工。数控铣削加工程序如表2-6所示。表2-6“北回”的数控铣削加工程序顺序号程序注释N10O0001主程序名N20G54G90G17安全指令N30M03S1000

N40G55G90G00X0Y0Z10调G55坐标系N50M98PO002调用子程序N60G51X0Y0I-1000J1000建立Y轴镜像N70M98P0002调用子程序（任务二）相关知识N80G50

N90G56G90G00X0Y0Z10调G56坐标系N100M98P0003调用子程序N110G51X0Y0P0.6缩放0.6倍N120M98P0003调子程序N130G50取消缩放功能N140M05

N150M30

O0002子程序名N10G00X20Y65

N20G01Z-5F150

N30Y-65F200

N40X70

N50G00Z5

（任务二）相关知识N60X20Y0

N70G01Z-5F150

N80G01X50F200

N90G00Z5

N100M99子程序结束O0003子程序名N10G00X-70Y-65

N20G01Z-5F150

N30Y65F200

N40X70

N50Y-65

N60X-70

N70G00Z5

N80M99子程序结束（任务二）相关知识三、旋转指令指令格式：G68X

Y

R

…G69说明：（1）X、Y表示旋转中心的坐标值(可以是X、Y、Z中的任意两个，它们由当前平面选择指令G17、G18、G19中的一个确定)。当X、Y省略时，G68指令认为当前的位置即为旋转中心。（2）R--旋转角度，逆时针旋转定义为正方向，顺时针旋转定义为负方向。（任务二）相关知识

图2-10“三菱”示意图（任务二）相关知识例：如图2-10所示，试用旋转指令编程。表2-7“三菱”的数控铣削加工程序顺序号程序注释N10O0001主程序名N20G17G40G49G80安全指令N30M03S1000

N40G54G90G00X0Y0Z10建立G54坐标系N50M98P0011调子程序N60G68X0Y0R-120顺时针旋转120°N70M98P0011调子程序N80G68X0Y0R120逆时针旋转120°N90M98P0011调子程序（任务二）相关知识N100G69

M05

M30

N10O0011子程序名N20G01Z-5F150

N30G01X14Y25F200

N40X0Y50

N50X-14Y25

N60X0Y0

N70G00Z10

N80M99子程序结束（任务二）相关知识项目实施一、制定零件加工工艺1.零件主体加工内容由8个花瓣和两个三角形组成。2.零件用平口虎钳装夹。3.加工方法：在一次装夹中完成所有加工。4.采用φ2mm立铣刀进行雕刻。（任务二）项目实施5.数控加工工序卡如表2-8所示。数控加工工序卡片工序号工序内容单位零件名称零件图号材料夹具名称使用设备雕刻件2-7铝平口虎钳数控铣床工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速n/(r/min)进给速度f/(mm/min)背吃刀量ap

/mm备注1铣雕刻件T01Φ2立铣刀1600402编制审核批准第页共页表2-8雕刻件数控加工工序卡（任务二）二、编制数控加工程序选取图2-7所示的工件上表面中心为编程原点，FANNUC0i系统数控铣削加工程序如表2-9所示。表2-9FANUC0i数控加工程序顺序号程序注释O0003主程序N10G17G40G49G80安全指令N20M03S1600N30G54G90G00X0Y0建立G54工件坐标系N40G0Z5N50M98P0011调用子程序，加工花瓣1N60G68X0Y0R45旋转450N70M98P0011调用子程序，加工花瓣2N80G68R45旋转450N90M98P0011调用子程序，加工花瓣3（任务二）项目实施N100G68R45旋转450N110M98P0011调用子程序，加工花瓣4N120G68R45旋转450N130M98P0011调用子程序，加工花瓣5N140G68R45旋转450N150M98P0011调用子程序，加工花瓣6N160G68R45旋转450N170M98P0011调用子程序，加工花瓣7N180G68R45旋转450N190M98P0011调用子程序，加工花瓣8N200G69G90取消旋转N210G55G90G00X0Y0建立G55工件坐标系（任务二）项目实施N220M98P0012调用O0012子程序，加工左下角形体N230G56G90G00X0YO建立G56工件坐标系N240G51X0Y0P2放大2倍N250M98P0012调用O0012子程序，加工右上角形体N260G50取消比例缩放N270M05N280M30（任务二）项目实施O0011子程序名N10G91G01X20Y0F40N20Z-10N30G03X20Y0R10N40G03X-10Y0R5N50G02X-10Y0R5N60G00Z10N70G00X-20Y0N80M99O0012子程序名N10G01Z-2N20G01X10F40N30Y10N40X0Y0N50Z5N60M99（任务二）项目实施三、FANUC0iM系统数控铣床加工1．选择机床、数控系统并开机。2．机床各轴回参考点。3．安装工件。4．安装刀具并对刀。5．输入加工程序，并检查调试。6．手动移动刀具退至距离工件较远处。7．自动加工。8．测量工件，优化程序，对工件进行误差与质量分析。（任务二）项目实施拓展知识一、SINUMERIK828D系统的基本编程1.SINUMERIK828D系统程序命名原则

SINUMERIK828D系统的主程序名开始的两个符号必须是字母，或者是一条下划线和一个字母。其后的符号可以是字母,数字或下划线，最多为24个字符。例：LINGJ52子程序名与主程序名的选取方法一样，例：LRAHMEN7。另外，在子程序中还可以使用地址字L…，其后的值可以有7位(只能为整数)。SINUMERIK828D系统的主程序后缀名.MPF，子程序后缀名.SPF拓展知识一、SINUMERIK828D系统的基本编程

在NC程序中使用G指令G54-G57和G505-G599来激活可设定的零点偏移。2.设置工件坐标系

G54：第一可设定零点偏移G55：第二可设定零点偏移G56：第三可设定零点偏移G57：第四可设定零点偏移G500：取消可设定零点偏置—模态有效3.米制编程和英制编程指令指令格式：G71/G70说明：G71为米制编程方式，G70为英制编程方式。4.绝对编程和增量编程指令指令格式：G90/G91说明：G90绝对编程方式下，每个编程坐标轴上的编程值是相对于编程原点；G91相对编程方式下，每个编程坐标轴上的编程值是相对于前一位置而言，该值等于轴移动的距离。5.快速运行和直线插补指令指令格式：G0X-Y-Z-G1X-Y-Z-F-说明：G0为快速运行指令，G1为直线插补指令。拓展知识6.圆弧编程指令指令格式：G2/G3X-Y-Z-I-J-K-；

说明：用圆心和终点编程G2/G3X-Y-Z-CR=；

说明：用半径和终点编程G2/G3I-J-K-AR=；

说明：用张角和圆心编程G2/G3X-Y-Z-AR=；

说明：用张角和终点编程说明：G2为顺时针圆弧编程指令，G2为逆时针圆弧编程指令。7．工作平面指令指令格式：G17/G18/G19说明：G17指定XY平面，G18指定ZX平面，G19指定YZ平面。拓展知识8.螺旋线插补指令指令格式：G2/G3X-Y-Z-I-J-K-TURN=说明：用圆心和终点编程G2/G3AR=I-J-K-TURN=说明：用张角和圆心编程G2/G3AR=X-Y-Z-TURN=说明：用张角和终点编程

螺旋线插补是利用工作平面G17（G18或G19）上两个坐标轴的圆弧插补，加上垂直于该平面的另一坐标运动构成的三轴螺旋插补运动，如图2-11所示。拓展知识

图2-11螺旋插补示意

图2-12圆台零件拓展知识例2-5：用用SINUMERIK828D系统编制图2-12所示的圆台零件。以工件上表面中心为编程原点，采用φ10mm铣刀加工圆台。编程时考虑刀具半径5mm进行编程，参考程序如表2-11所示。表2-11圆台零件的数控铣削加工程序顺序号程序注释YUANTAI.MPF程序名N10G54G90G17建立工件坐标系N20M3S1000

N30G0Z10N40X25Y0下刀点N50G1Z0F100下刀至工件上表面N60X20刀具定位到（X20、YO、Z0）处N70G3X20YOZ-25I-20J0TURN=12螺旋铣削，循环圈数12圈N80G3I-20J0底面修平N90G1X20Y-20切向退刀N100G0Z50N110X0Y0N120M5N130M30拓展知识9.暂停指令指令格式：G4F-(S-)说明：1)G4必须在单独的NC程序段中编程。

2)F表示暂停时间单位为s，S表示暂停主轴转数

。3）只有在G4程序段中时，地址F和S才用于设定时间。G4程序段之前编程的F和S保留。拓展知识10.子程序（1）子程序结构与主程序相似，除了用M17指令外，还可以用RET指令结束子程序，M17或RET要求占用一个独立的程序段。（2）子程序调用在一个程序中(主程序或子程序)可以直接用程序名调用子程序，子程序调用要求占用一个独立的程序段。例:N10L785；调用子程序L785（3）程序重复调用次数P…如果要求多次连续地执行某一子程序，则在设置时必须在所调用子程序的程序名后地址P下写入调用次数，最大次数可以为9999(P1…P9999)。例:N10L888P3；调用子程序L888，运行3次（4）嵌套深度SINUMERIK828D子程序不仅可以从主程序中调用，也可以从其它子程序中调用，子程序的嵌套深度可以为8层，最多可以有12个程序级别（包括主程序级别）。(5)子程序结束除了用M2指令外，还可以用RET指令结束子程序。RET要求占用一个独立的程序段。拓展知识例：用SINUMERIK828D系统编制如图2-10所示的品字零件程序。图2-10品字拓展知识零件加工原点在左下方，该零件数控铣削加工程序如表2-13所示。表2-13SINUMERIK828D系统数控铣削加工程序顺序号程序注释AA.MPFN10G54G90G40G17N20M3S1000N30G0X50Y75定位第一个“口”字N40Z5N50L11调用轮廓加工子程序N60G0X27.5Y32定位第二个“口”字"N70L11调用轮廓加工子程序N80G0X72.5Y32定位第三个“口”字N90L11调用轮廓加工子程序N100G0Z100N110M5N120M30拓展知识L11.SPFN10G91N20G1X-12Y-12F200N30G1Z-10F120N40G1Y24N50X24N60Y-24N70X-24N80G0Z10N90G90N100RET拓展知识11.主轴转速极限指令格式：G25S-说明：G25为主轴转速下限，G26为主轴转速上限。拓展知识12.可编程的零点偏移指令格式：

TRANSX-Y-Z-

说明：绝对零点偏移，将G54-G57、G505-G599坐标系平移到X、Y指定位置。

ATRANSX-Y-Z-说明：相对零点偏移。

TRANS

说明：取消偏移。

TRANS/ATRANS说明：要求一个独立的程序段

。13.可编程的旋转指令格式：

ROTX-Y-Z-或ROTRPL=-

说明：绕G54-G57等建立的坐标系的零点绝对旋转。

AROTX-Y-Z-或AROTRPL=-说明：相对旋转。

ROT

说明：取消旋转。

ROT/AROT

说明：要求一个独立的程序段。拓展知识

例2-7：SINUMERIK828D系统编制图2-14所示的零件（假设仅编写轨迹，不考虑刀具直径尺寸）。图2-14坐标平移和旋转拓展知识顺序号程序注释PYHXZ.MPF程序名N10G54G90G17建立工件坐标系N20M3S1000

N30G0Z10N40TRANSX12Y8将G54偏移到（X12、Y8）处加工轮廓。N50L10N60TRANSN70TRANSX22Y25将G54偏移到（X22、Y25）处，并旋转60°，加工轮廓。N80AROTRPL=60N90L10N100AROTN110TRANSN120ATRANSX20Y0将G54相对偏移到（X20、Y0）处，并旋转45°，加工轮廓。N130AROTRPL=45N140L10N150AROTN160ATRANSN170G0Z50N180M5N190M30工件在不同位置上出现重复的形状，且个别形状旋转，假设G54编程原点设置在（0,0）处，编程时可以先偏移再旋转。参考程序如表2-13所示。表2-13零点偏移和旋转零件的数控铣削加工程序拓展知识L10.SPF子程序名N10G0X0Y0子程序轮廓N20Z5N30G1Z-5F80N40G1X15N50X0Y10N60Y0N70G0Z50N80M2拓展知识13.可编程的比例指令格式：

SCALEX-Y-Z-

说明：通过G54-G57等