项目 三型腔类零件的加工工艺及程序编制.ppt

项目三型腔类零件的加工工艺及程序编制,知识目标,1掌握数控系统的M98/M99指令的编程格式及应用2掌握型腔类零件的结构特点和加工工艺特点，正确分析腔体零件的加工工艺3掌握型腔类零件的工艺编制方法4掌握型腔类零件的手工编程方法,能力目标,1针对加工零件，能分析型腔类零件的结构特点、特殊加工要求，理解加工技术要求2会分析腔体零件的工艺性能，能正确选择设备、刀具、夹具与切削用量，能编制数控加工工艺卡3能使用数控系统的基本指令正确编制型腔类零件的数控加工程序,一、项目导入,任务1：如图3-1所示，为一标志图形零件，毛坯为100mm25mm的圆柱，材料为45#钢，要求分析零件的加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。任务2：如图3-2所示，为一型腔零件，毛坯为80mm80mm20mm，材料为硬铝，要求分析零件的加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。,图3-1标志图形零件,二、相关知识,大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情况。（一）型腔铣削工艺设计1挖槽和型腔加工中的进刀方式对于封闭型腔零件的加工，下刀方式主要有垂直下刀、螺旋下刀和斜线下刀3种。（1）垂直下刀,小面积切削和零件表面粗糙度要求不高的情况。大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情况。,（2）螺旋下刀螺旋下刀方式是现代数控加工应用较为广泛的下刀方式，特别在模具制造行业中应用最为常见。,（3）斜线下刀斜线下刀时刀具快速下至加工表面上1个距离后，改为以1个与工件表面成一角度的方向，以斜线的方式切入工件来达到Z向进刀的目的。如图3-4所示。,图3-3螺旋下刀铣图3-4斜线下刀铣,2走刀路线（1）圆腔挖腔程序的编制圆腔挖腔，一般从圆心开始，根据所用刀具，也可先预钻一孔，以便进刀。挖腔加工多用立铣刀或键槽铣刀。图3-5挖圆腔如图3-5所示。,图3-5挖圆腔,（2）方腔挖腔程序的编制方腔挖腔与圆腔挖腔相似，但走刀路径可有以下几种，如图3-6所示。图3-6（a）的走刀，是从角边起刀，按Z字形排刀。这种走刀，编程简单，但行间在两端有残留。图3-6（b）的走刀，是从中心起刀，或长边从（长宽）/2处起刀，按逐圈扩大的路线走刀，因每圈需变换终点位置尺寸，编程复杂，但腔中无残留。图3-6（c）的走刀，结合图3-6（a）、图3-6（b）2种的优点，先以Z字形排刀，最后沿腔周走一刀，切去残留。,图3-6挖方腔,（3）不规则形状挖腔程序的编制对于不规则形状的挖腔，程序较规则形状要复杂，计算工作量有时较大。为简化编程，编程员可先将其变成内轮廓进行加工，再将剩余部分变成无界平面进行铣削加工，如图3-7所示。由于所剩部分已远离边界，可用方格纸进行近似取值，只要不碰边界即可，这样可以简化编程。如图3-7双点划线所示，为剩余轮廓腔，近似取值加工，编程并不困难。（4）带弧岛的挖腔程序的编制带弧岛的挖腔，不但要照顾到轮廓，还要保证弧岛。为简化编程，编程员可先将腔的外形按内轮廓进行加工，再将弧岛按外轮廓进行加工，使剩余部分远离轮廓及弧岛，再按无界平面进行挖腔加工。可用方格纸进行近似取值，以简化编程。注意如下问题。刀具要足够小，尤其用改变刀具半径补偿的方法进行粗、精加工时，保证刀具不碰型腔外轮廓及弧岛轮廓。有时可能会在弧岛和边槽或2个弧岛之间出现残留，可用手动方法除去。为下刀方便，有时要先钻出下刀孔。,例：带弧岛的挖腔，零件如图3-8所示。,图3-7不规则形状型腔图3-8带弧岛的挖腔,（二）数控系统的相关功能指令1子程序调用指令M98、M99（1）子程序的应用零件上有若干处具有相同的轮廓形状。在这种情况下，只编写一个轮廓形状的子程序，然后用一个主程序来调用该子程序。加工中反复出现具有相同轨迹的走刀路线。被加工的零件从外形上看并无相同的轮廓，但需要刀具在某一区域分层或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状，采用子程序就比较方便，此时通常要以增量方式编程。程序中的内容具有相对的独立性。加工中心编写的程序往往包含许多独立的工序，有时工序之间的调整也是允许的。为了优化加工顺序，把每一个独立的工序编成一个子程序，主程序中只有换刀和调用子程序等指令，是加工中心编程的一个特点。满足某种特殊的需要。,（2）子程序格式O；子程序号N010_；N020_；N200_；N210M99；子程序结束说明如下。在子程序的开头，继“O”之后规定子程序号；M99为子程序结束指令，M99不一定要单独使用一个程序段，如下所示也是允许的：G00XYM99。,（3）子程序的调用子程序的调用指令的具体格式各系统各不相同。FAUNC系统的子程序调用指令格式为：M98PL其中，M98为调用子程序指令字。地址P后面的4位数字为子程序号。地址L后面的数字为重复调用的次数，系统允许重复调用次数为9999次。如果只调用一次，此项可省略不写。例如，M98P1006L4，表示1006号子程序重复调用4次。子程序调用指令可以与移动指令放在一个程序段中。（4）应用举例零件如图3-9所示，用8键槽铣刀加工10mm深的槽，每次Z轴下刀2.5mm，试利用子程序编写程序,图3-9子程序编程,（一）某标志图形零件的工艺设计与编程如图3-1所示，为某标志图形零件，毛坯为10025mm的圆柱，材料为45#钢调质，硬度200250HBS，分析其加工工艺并编制数控加工程序。1加工工艺分析（1）零件图工艺分析此零件图纸标注尺寸齐全，分析图样可知：中心型腔为3个凹槽成120的夹角，可以考虑用旋转坐标进行加工；外部环形凹槽深4mm、宽4mm，用4的键槽刀加工。（2）选择加工设备对平面腔体零件的数控铣削加工，一般采用2轴以上联动的数控铣床，因此，首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在铣床的允许范围以内；其次，考虑数控铣床的精度是否能满足腔体零件的设计要求；最后，因为此零件对3个腔体的圆周分布要求较高，根据以上3条即可确定所要使用2轴以上联动的数控加工中心。（3）确定装夹方案根据零件特点，采用三爪卡盘装夹，下垫垫铁。,三、项目实施,图3-15基点的坐标示意图,（4）确定加工顺序及走刀路线外部环形凹槽用4键槽刀直接下刀，一次加工成形，不再精铣。内部型腔分粗、精加工进行。首先铣削型腔中心圆腔，然后粗加工旋转转臂内腔。,内部型腔精加工采用坐标系旋转指令，采用逆铣，各连接圆弧及基点的坐标如图3-15所示。,（5）刀具及切削参数的选择根据零件的结构特点，铣削零件中心圆形腔体内轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，同时考虑45#钢属于一般材料，加工性能较好，取为12mm。粗加工和精加工均选用12高速钢立铣刀。其次，由于立铣刀不能在Z方向上直接下刀，所以铣削3个均布腔体之前要用键槽刀做出立铣刀加工前的预孔。刀具及切削参数的选择见表3-1,表3-1数控加工刀具卡片,（6）填写工艺文件将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入平面槽形凸轮数控加工工序卡，见表3-2。,表3-2标志图形零件数控加工工序卡片,2编制加工程序工件坐标系建立：坐标系原点取在工件上表面的中心。基本坐标计算：内腔精加工采用各连接圆弧及基点的坐标，如图3-15所示。参考程序：标志图形的精加工主程序和子程序见表3-3和表3-4程序单。,表3-3标志图形的数控加工主程序卡,续表,表3-4内腔转臂加工子程序程序卡,（二）编写某型腔零件的加工程序如图3-2所示，为一型腔零件，毛坯为80mm80mm20mm，材料为硬铝，要求分析零件的加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。1加工工艺分析（1）工、量、刀具选择工具选择：工件采用平口钳装夹，试切法对刀。量具选择：槽深度用深度游标卡尺测量，槽宽等轮廓尺寸用游标卡尺测量，圆弧用半径规测量，表面质量用粗糙度样板检测，另选用百分表校正平口钳及工件上表面。刀具选择：矩形凹槽拐角半径为R6mm，所选刀直径必须小于12mm，选10mm，且粗、精加工分开。粗加工铣刀用键槽铣刀，精加工铣刀选能垂直下刀的立铣刀或键槽铣刀。环形槽最小拐角半径为R11mm，所选刀具直径最小为22mm，但环形槽槽宽为6mm，故所选铣刀直径不能大于6mm，故选择5mm铣刀，粗、精加工同上。,图3-2型腔零件,（2）加工工艺方案加工工艺路线制定：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：矩形槽深6mm，不能一次加工至深度尺寸，粗加工需分层铣削。在每一层表面加工中因铣刀直径为10mm，还需采用环切法切除多余部分材料，如图3-16（a）所示（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，如图3-16（b）所示。环形槽加工深度为4mm，粗加工也应分两次进刀，槽两边曲线形状不同，应分别进行粗、精加工；粗、精加工程序可用同一程序，只需在加工过程中设置不同的刀具半径补偿值即可。,图3-16矩形腔槽加工路线,合理切削用量选择：加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，切削速度可较高，但由于铣刀直径小，下刀深度和进给速度应较小，所以Z向下刀每层2mm，除最后一刀外，粗加工留精加工余量0.2mm，具体见表3-5。,表3-5粗、精铣削用量,2参考程序编制（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）基点坐标计算粗加工行切时各点坐标计算。轮廓留加工余量1mm，行距9mm，A、D、E、H各点X坐标一样，Y坐标依次大一个行距。B、C、F、I等各点也是X