3.1内外轮廓铣削

项目三 轮廓铣削 机电工程系徐晓峰 数控加工工艺与编程 数控铣 任务一 内 外轮廓铣削 2 项目三 轮廓铣削 任务一 内 外轮廓铣削 任务二 多个相同轮廓铣削 任务三 对称轮廓铣削 任务四 旋转轮廓铣削 任务五 极坐标编程 3 任务一 内 外轮廓铣削 学习目标 1 掌握刀具半径补偿方法 2 掌握顺铣和逆铣的特性 3 掌握轮廓切入 切出方式 4 任务引入 图示为一平面轮廓加工的工件 毛坯尺寸为80mm 80mm 15mm成型料 周边不需加工 可直接装夹 5 任务分析 平面轮廓分为内轮廓和外轮廓 形状分为封闭型轮廓和开放型轮廓 但内外轮廓都可能存在内外拐角 加工外拐角 对铣刀半径没有限制 加工内拐角 铣刀的最大半径应等于或小于所加工的内拐角半径 本任务工件外部轮廓有内拐角 曲率半径为R6mm 因此限制加工刀具直径应小于12mm 6 相关知识 一 顺铣和逆铣 1 顺铣 定义 铣刀的切削力方向与工件的进给方向相同 即铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相同 也就是说铣刀的刀刃是从工件的待加工表面切入 从已加工表面切出 7 顺铣特点 1 铣刀刀刃的切削厚度由最大到零 不存在滑行现象 刀具磨损较小 提高刀具耐用度 2 切削力方向与进给方向相同 不利于消除工作台丝杠和螺母间的间隙 切削时振动大 3 铣刀切出时切削力小 振动小 切削平稳 所以切削表面质量比逆铣好 适合精加工 8 2 逆铣 定义 铣刀的切削力方向与工件的进给方向相反 即铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相反 也就是说铣刀的刀刃是从工件的已加工表面切入 从待加工表面切出 9 逆铣特点 1 铣刀刀刃的切削厚度由零到最大 加剧了铣刀与工件的摩擦 刀具磨损大 降低了刀具耐用度 2 逆铣切削方向与进给方向相反 有利于消除工作台丝杠和螺母间隙 切削平稳 振动小 3 铣刀切屑由薄变厚 切削力由小变大 所以切入时平稳 切出时振动大 所以铣削表面质量不如顺铣 适合粗加工 刀具半径补偿功能 10 刀具半径补偿指令 G41 G42 G40 二 相关编程指令 1 半径补偿功能有什么用 在编制工件加工程序时 一般以刀具中心轨迹进行编程 而图纸给出的都是工件的轮廓尺寸 所以实际的刀具运动轨迹与工件轮廓有一偏移量 即刀具半径 采用半径补偿功能 在编程时不必按刀具中心轨迹编程 只需根据图纸上工件轮廓轨迹编程即可 加工时系统会自动进行偏移 运用刀具补偿功能编程 可以实现简化编程的目的 11 2 指令格式G17G41 G42G00 G01X Y D G18G41 G42G00 G01X Z D G19G41 G42G00 G01Y Z D G40G00 G01X Y X Z 或Y Z DXX 用于存放刀具半径补偿值的存储器号 3 定义G41是左刀补 即处在补偿平面外另一根轴的正方向向负向看 沿刀具前进方向看 铣刀在工件轮廓的左边 同理 G42是右刀补 铣刀在工件轮廓的右边 G40是取消刀具半径补偿 采用左刀补G41即选择了顺铣 采用右刀补G42即选择了逆铣 12 4 刀具半径补偿过程刀具半径补偿的过程分三步 即刀补建立 刀补进行和刀补取消 刀补建立 指刀具从起点接近工件时 刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程 该过程的实现必须有G00或G01功能才有效 刀补进行 在G41或G42程序后 程序进入补偿模式 此时刀具中心与编程轨迹始终相距一个偏置量 直到刀补取消 刀补取消 刀具离开工件 刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重合的过程 刀补的取消用G40来执行 13 5 刀具半径补偿编程示例 O0010 N10G41G01X100 0Y100 0D01 N20Y200 0 N30X200 0 N40Y100 0 N50X100 0 N60G40G00X0Y0 刀补的建立 刀补的进行 刀补的取消 14 刀具半径补偿过程说明 刀具补偿过程通过G41 G42程序段建立 当执行该程序段时 机床刀具的坐标位置由以下方法确定 预读包含G41 G42语句的下边两个程序段 连接在补偿平面内最近两移动语句的终点坐标 本图中的AB连线 其连线的垂直方向为偏置方向 根据G41或G42来确定偏向哪一边 偏置的大小由偏置号D01地址中的数值决定 经补偿后 刀具中心位于图中A点处 即坐标点 100 刀具半径 100 处 15 6 刀具半径补偿注意事项 1 半径补偿的建立与取消程序段只能在G00或G01移动指令下才有效 通常采用G01运动方式来建立或取消刀补 如果采用G00运动方式来建立或取消刀补 则要采取先建立刀补再下刀和先退刀再取消刀补的编程加工方法 2 在刀具补偿模式下 紧跟G41 G42程序段的下两句程序段中必须有一个程序段包含补偿平面内的移动指令 X Y 且一般不允许存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 N10G41G01X100 0Y100 0D01 N20Y200 0 N30X200 0 N40Y100 0 N50X100 0 N10G41G01X100 0Y100 0D01 N20Y200 0 N30G04P1 N40M00 N50X100 0 16 3 为了加工安全和便于计算坐标 最好采用切线切入方式或法线切入方式 在工件外侧 轮廓的延长线上 来建立或取消刀补 17 4 为了防止在半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象 图a中的OM和图b中的AM 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 图a中的OA和图b中的AN 刀补建立与取消时的起始与终点位置a 建立刀补进刀b 取消刀补退刀 5 G41 G42必须和G40配对使用 即一个G41 G42要有一个G40 取消后再建立其他补偿 1 在编程时不用考虑铣刀的实际中心轨迹 而只需对工件轮廓进行编程 2 采用同一段程序 对零件进行粗 精加工 如图所示 编程时按工件轮廓ABCD编程 粗加工时 将偏置量设为D R R为刀具半径 为精加工余量 这样在粗加工完成后 形成的工件轮廓的加工尺寸要比实际轮廓ABCD每边都大 精加工时 将偏置量设为 这样 零件加工完成后 即得到实际加工轮廓ABCD 同理 当工件加工后 如果测量尺寸比图样要求尺寸大时 也可用同样的办法进行修整解决 18 7 刀具半径补偿的应用 D R 采用刀具半径补偿保留精加工余量 3 采用同一程序段 加工同一公称直径的凹 凸型面 如图所示 对于同一公称直径的凹 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 19 采用刀具半径补偿加工同尺寸凹 凸轮廓 20 三 轮廓切入与切出方式 1 切入方式 为避免在工件表面留下切入刀痕 不能在工件表面下刀 应在距离工件表面上切入点一段合适距离处下刀 即沿切入点的几何线段的切线方向切入 一般有直线和圆弧切入方式 2 切出方式 轮廓铣削后 不要在工件表面停刀 要将刀具轨迹沿切线方向延伸出去 离开工件轮廓表面后退刀 21 任务实施 1 工艺准备 1 工序安排手动去除轮廓周边残余材料后再进行轮廓精加工 2 切削刀具 切削刀具参数 22 3 编程坐标系确定编程坐标系原点 工件中心为XY零点 Z轴零点位于毛坯上表面 4 走刀路线轮廓精加工采用顺铣 从轮廓的尖角处切入 23 2 程序清单 O3100 G54G00 S1000M03 Z100 G41G00X8 Y 46 D01 Z 6 G01Y 2 689F80 G03X 8 R 15 G01Y 35 G01X 35 Y 35 R2 G01X 35 Y 25 R2 G01X 16 504Y 25 R6 G01X 24 148Y3 53 G02X24 148R 25 G01X16 504Y 25 R6 G01X35 Y 25 R2 G01X35 Y 35 R2 X5 G00Z2 G40X0Y0 M30 24 拓展 数控铣床倒角功能 1 倒平角 指令格式 G01X Y C 参数 X Y为假象交点坐标 C为假象交点与起点间的距离 例 AD段加工程序 G01X25 Y10 C5 2 倒圆角 指令格式 G01X Y R 参数 X Y为假象交点坐标 R为圆弧半径值 例 OM G01X 35 Y 35 R2 MN G01X 35 Y 25 R2 NE G01X 16 504Y 25 R6 倒平角示例 倒圆角角示例 25 3 工件加工 1 开机 各坐标轴回机床参考点 2 工件的定位 装夹和找正 3 刀具安装 4 对刀 建立工件坐标系 5 程序输