重庆科创职业学院数控铣床技能培训指导书第六章.docx

重庆科创职业学院数控铣床技能培训指导书6.6 三维曲面铣削训练一、三维曲面铣削基本知识1.铣削刀具三维曲面铣削是数控机床加工的优势，编程前应根据曲面轮廓的形状，合理地选择加工刀具。除选用一般的立式或键槽铣刀外，球头铣刀在三维曲面加工中应用普遍，加工精度较高，尤其在凹曲面的铣削中更是必不可少，目前数控铣床在加工各类模具型腔或复杂的曲面、成形表面时也广泛应用。球头铣刀是立铣刀演变而成，可分为圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀，球头和端面上一般有两个切削刃和圆周刃，可以作径向和轴向进给，球头铣刀的外形如图6-32所示。 （a）圆柱形球头铣刀 （b）圆锥形球头铣刀图6-32 球头铣刀外形2.程序编写方法三维曲面手工编程较为复杂，一般使用CAD/CAM软件进行绘图自动编程，对于某些简单或规则的三维图形可使用类似于高级语言的宏程序功能进行编写。使用宏程序可进行变量的算术运算、逻辑运算和函数的混合运算，此外宏程序还提供了循环语句、赋值语句、条件语句和子程序调用语句等，减少甚至免去了手工编程时的繁琐数值计算，以及精简程序量。对于不同的数控系统，宏程序的编写指令和格式有所差图6-26三维曲面加工图异，但编写的方法和思路基本相同。二、编程 编写宏程序前，必须选择合理的铣削路径和刀具等来保证三维曲面加工后的表面粗糙度和精度。实训6-7 对图6-33所示SR10半凸球面及R10凹圆弧面进行加工，工件尺寸为50mm50mm35mm的立方体，各个面的表面粗糙度为Ra3.2，材料为45#钢。（一）加工方案确定选用机用平口钳装夹工件，校正平口钳固定钳口的平行度以及工件上表面的平行度后夹紧工件。利用偏心式寻边器找正工件X、Y轴零点位于工件上表面的中心位置，设定Z轴零点与机床坐标系原点重合，刀具长度补偿利用Z轴设定器设定。工件SR10的球心为执行刀具长度补偿后的零点表面。根据图纸要求，选用20mm的粗齿高速钢直柄立铣刀进行粗加工，分层铣削，快速去除加工余量；选用12mm的直柄圆柱球头铣刀利用宏程序铣削，精加工球面与圆弧面，切削参数见表6-11。表6-11 三维曲面铣削的切削参数三维曲面铣削选用刀具主轴转速(r/min)进给率(mm/min)刀具长度补偿粗加工20mm三刃立铣刀450110H1/T1D1精加工12mm二刃球头铣刀12001000H2/T2D1（二）程序编写1.用华中系统编程4611程序名N1G54G90G17G21G94G49G40建立工件坐标系，绝对编程，XY平面，公制编程，分进给，取消刀具长度、半径补偿（在起动程序前，主轴装入20mm粗齿立铣刀）N2M03S450主轴正转，转速450r/minN3G00G43Z150H1Z轴快速定位，调用刀具1号长度补偿N4X40Y0M07X、Y轴快速定位，切削液开N5Z6Z轴进刀N6G01X18.2F110X轴铣削进给，进给率110mm/minN7G02I-18.2J0整圆铣削N8G01X40X轴方向退刀N9Z2Z轴进刀N10G01X20X轴铣削进给N11G02I-20J0整圆铣削N12G01X40X轴方向退刀N13Z-2Z轴进刀N14G01X20.4X轴铣削进给N15G02I-20.4J0整圆铣削N16G01X40X轴方向退刀N17Z-6Z轴进刀N18G01X22.2X轴铣削进给N19G02I-22.2J0整圆铣削N20G01X40X轴方向退刀N21Z-10Z轴进刀N22G01X30X轴铣削进给N23G02I-30J0整圆铣削N24G01X40X轴方向退刀N25G00Z150M09Z轴快速定位，切削液关N26M05主轴停转N27M00程序暂停（手动换刀，换上12mm球头铣刀）N28M11主轴选用高速档(5004000r/min)N29M03S1200主轴正转，转速1200r/minN30G00G43Z150H2Z轴快速定位，调用刀具2号长度补偿N31X25Y0M07X、Y轴快速定位，切削液开N32Z-8Z轴快速定位N33G01Z-10F120Z轴进刀至铣削深度，进给率120mm/minN34X20X轴进给N35#1=0定义R10凹圆弧起始角度N36#2=90定义R10凹圆弧终止角度N37WHILE#1LE#2判断圆心角是否到达终点N38#3=4*SIN#1*PI/180数值计算（角度单位是弧度）N39#4=4*COS#1*PI/180数值计算N40#5=20-#3圆弧面起点X点的坐标计算N41#6=6+#4圆弧面起点Z点的坐标计算N42G01X#5Y0Z-#6F1000进给至圆弧面的X、Y、Z轴起点位置，进给率1000mm/minN43G02I-#5J0整圆铣削加工N44#1=#1+0.18圆弧角的每次增加量N45ENDW条件不满足时，返回执行N46#10=0定义球面起始角度N47#11=90定义球面终止角度N48WHILE#10LE#11判断圆心角是否到达终点N49#12=16*COS#10*PI/180球面起点X点的坐标计算N50#13=16*SIN#10*PI/180数值计算N51#14=#13-6球面起点Z点的坐标计算N52G01X#12Y0Z#14F1000进给至圆弧面的X、Y、Z轴起点位置，进给率1000mm/minN53G02I-#12J0整圆铣削加工N54#10=#10+0.18圆弧角的每次增加量N55ENDW条件不满足时，返回执行N56G01Z5Z轴退刀N57G00G49Z-50取消刀具长度补偿，Z轴快速定位N58M30程序结束回起始位置，机床复位（切削液关，主轴停转）2.用FANUC系统编程:4612程序名N1N27与华中系统N1N27程序相同N28N35与华中系统N29N36程序相同N36#3=4*SIN#1数值计算（角度单位是度）N37#4=4*COS#1数值计算N38N42与华中系统N40N44程序相同N43IF#1LE#2GOTO36当角度小于等于90时，转移到N36程序段N44N45与华中系统N46N47程序相同N46#12=16*COS#10球面起点X点的坐标计算（角度单位是度）N47#13=16*SIN#10数值计算N48N51与华中系统N51N54程序相同N52IF#10LE#11GOTO46当角度小于等于90时，转移到N46程序段N53N55与华中系统N56N58程序相同3.用SIEMENS系统编程%_N_XK4613_MPF程序名;$PATH=/_N_MPF_DIRN1G54G90G17G71G94G40建立工件坐标系，绝对编程，XY平面，公制编程，分进给，取消刀补（在起动程序前，主轴装入20mm粗齿立铣刀）N2M03S450主轴正转，转速450r/minN3G00Z150T1D1Z轴快速定位，调用1号刀具1号长度补偿N4N27与华中系统N4N27程序相同N28M42主轴选用高速档(8005300r/min)N29M03S1200主轴正转，转速1200r/minN30G00Z150T2D1Z轴快速定位，调用2号刀具1号长度补偿N31N34与华中系统N31N34程序相同N35R1=0定义R10凹圆弧起始角度N36R2=90定义R10凹圆弧终止角度N37MARKE1:标示符N38R3=4*SIN(R1)数值计算（角度单位是度）N39R4=4*COS(R1)数值计算N40R5=20-R3圆弧面起点X点的坐标计算N41R6=6+R4圆弧面起点Z点的坐标计算N42G01X=R5Y0Z=-R6F1000进给至圆弧面的X、Y、Z轴起点位置，进给率1000mm/minN43G02I=-R5J0整圆铣削加工N44R1=R1+0.18圆弧角的每次增加量N45IF R1=R2 GOTOB MARKE1当圆心角度小于等于90时，跳跃到MARKE1处运行程序N46R10=0定义SR10球面起始角度N47R11=90定义SR10球面终止角度N48MARKE2:标示符N49R12=16*COS(R10)球面起点X点的坐标计算（角度单位是度）N50R13=16*SIN(R10)数值计算N51R14=R13-6球面起点Z点的坐标计算N52G01X=R12Y0Z=R14F1000进给至圆弧面