数控铣床加工课程课件-项目四轮廓铣削综合加工实例

1．了解外轮廓测量的常用量具。2．进一步提高数控编程过程中的基点计算能力。3．进一步提高内外轮廓的编程能力。4．掌握数控加工过程中精度误差产生的原因。5．掌握精加工余量的确定方法。项目四

轮廓铣削综合加工实例

任务要求：加工如图所示零件（毛坯沿用任务2的零件模型），试编写其加工中心加工程序。

任务分析：本例工件的编程相对前几个任务没有难度，其难度在于如何保证零件的各项加工精度。另外，本例的基点坐标采用三角函数法计算。轮廓编程综合实例一、外轮廓类零件的测量

外轮廓类零件常用的测量量具主要有游标卡尺、千分尺、万能角度尺、90º角尺、半径样板、百分表（如下图）等。游标卡尺千分尺万能角度尺90º角尺半径样板百分表

游标卡尺测量工件时，对工人的手感要求较高，测量时卡尺夹持工件的松紧程度对测量结果影响较大。因此，其实际测量时的测量精度不是很高。

千分尺的测量精度通常为0.01mm，测量灵敏度要比游标卡尺高，而且测量时也易控制其夹持工件的松紧程度。因此，千分尺主要用于较高精度的轮廓尺寸的测量。

万能角度尺和90º角尺主要用于各种角度和垂直度的测量，通常采用透光检查法进行测量。半径样板主要用于各种圆弧的测量，采用透光检查法进行测量。

百分表则借助于磁性表座进行同轴度、跳动度、平行度等形位公差的测量。二、轮廓加工精度及误差分析轮廓铣削精度主要包括尺寸精度、形状和位置精度及表面粗糙度。铣削加工过程中产生精度降低的原因是多方面的，在实际加工过程中，造成尺寸精度降低的常见原因见下表；影响因素序号产生原因装夹与校正1工件装夹不牢固，加工过程中产生松动与振动2工件校正不正确刀具3刀具尺寸不正确或产生磨损4对刀不正确，工件的位置尺寸产生误差5刀具刚度差，刀具加工过程中产生振动数控铣尺寸精度降低原因分析（转下页）影响因素序号产生原因加工6铣削深度过大，导致刀具发生弹性变形，加工面呈锥形7刀具补偿参数设置不正确8精加工余量选择过大或过小9切削用量选择不当，导致切削力、切削热过大，从而产生热变形和内应力工艺系统10机床原理误差11机床几何误差12工件定位不正确或夹具与定位元件制造误差

注：表中工艺系统所产生的尺寸精度降低可通过对机床和夹具进行调整来解决。而前面三项对尺寸精度的影响因素则可以通过操作者正确、细致的操作来解决。数控铣形位精度误差降低分析影响因素序号产生原因装夹与校正1工件装夹不牢固，加工过程中产生松动与振动2夹紧力过大，产生弹性变形，切削完成后变形恢复3工件校正不正确，造成加工面与基准面不平行或不垂直刀具4刀具刚度差，刀具加工过程中产生振动5对刀不正确，位置精度误差过大加工6铣削深度过大，导致刀具发生弹性变形，加工面呈锥形7切削用量选择不当，导致切削力过大，从而导致工件变形工艺系统8夹具装夹找正不正确9机床几何误差10工件定位不正确或夹具与定位元件制造误差在实际加工过程中，造成形状和位置精度降低的常见原因见下表。数控铣表面粗糙度质量降低的原因分析影响因素序号产生原因装夹与校正1工件装夹不牢固，加工过程中产生振动刀具2刀具磨损后没有及时修磨3刀具刚度差，刀具加工过程中产生振动4主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径选择不当加工5进给量过大，导致残留面积高度增大6切削速度不合理，产生积屑瘤7铣削深度（精加工余量）过大或过小8Z向分层切削后没有进行精加工，留有接刀痕迹9切削液选择不当或使用不当10加工过程中刀具停顿加工工艺11工件材料热处理不当或热处理工艺按排不合理12采用不适当的进给路线，精加工采用逆铣在实际加工过程中，造成表面粗糙度质量降低的常见原因见下表。三、精加工余量的选择1．精加工余量的概念精加工余量是指精加工过程中所切去的金属层厚度。通常情况下，精加工余量由精加工一次切削完成。加工余量有单边余量和双边余量之分。轮廓和平面的加工余量指单边余量，它等于实际切削的金属层厚度。而对于一些内圆和外圆等回转体表面，加工余量有时指双边余量，即以直径方向计算，实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。2．精加工余量的影响因素精加工余量的大小对零件加工的最终质量有直接影响。选取的精加工余量不能过大，也不能过小。余量过大会增加切削力、切削热的产生，进而影响加工精度和加工表面质量；余量过小则不能消除上道工序（或工步）留下的各种误差、表面缺陷和本工序的装夹误差，容易造成废品。因此，应根据影响余量大小的因素合理地确定精加工余量。

影响精加工余量大小的因素主要有两个，即上道工序（或工步）的各种表面缺陷、误差和本工序的装夹误差。

（1）经验估算法此法是凭工艺人员的实践经验估计精加工余量。为避免因余量不足而产生废品，所估余量一般偏大，仅用于单件小批量生产。

（2）查表修正法将工厂生产实践和试验研究积累的有关精加工余量的资料制成表格，并汇编成手册。确定精加工余量时，可先从手册中查得所需数据，然后再结合工厂的实际情况进行适当修正。这种方法目前应用最广。

（3）分析计算法采用此法确定精加工余量时，需运用计算公式和一定的试验资料，对影响精加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定其精加工余量。用这种方法确定的精加工余量比较经济合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料，目前，只在材料十分贵重，以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。3．精加工余量的确定

确定精加工余量的方法主要有以下三种：4.精加工余量的确定加工中心机床上，采用经验估算法或查表修正法确定的精加工余量推荐值见下表，轮廓指单边余量，孔指双边余量。精加工余量推荐值

加工方法刀具材料精加工余量加工方法刀具材料精加工余量轮廓铣削高速钢0.2～1铰孔高速钢0.1～0.2硬质合金0.3～2硬质合金0.2～0.4扩孔高速钢0.5～1镗孔高速钢0.1～0.5硬质合金1～2硬质合金0.3～1.0说明：选择精加工余量时，应注意以下几个问题①余量最小原则，在保证加工精度和加工质量的前提下，余量越小越好。较小的加工余量可缩短加工时间、减少材料消耗、降低加工成本。②余量充分原则，防止因余量不足而造成加工废品。③余量中应包含热处理引起的变形。④大零件取大余量，零件越大，切削力及内引力引起的加工变形就越大。一、加工准备1．选择数控机床本任务选用的机床为TH7650型FANUC0i系统加工中心。2．选择刀具及切削用量

选择φ16mm立铣刀加工内、外轮廓，加工内轮廓时，采用斜直线方式进行Z向切深。切削用量推荐值如下：切削速度n=600～800r/min；进给速度取f=100～200mm/min；背吃刀量取ap=5mm。二、编写加工程序1．计算基点坐标如下左图所示，点1坐标的计算方法如下：

在△ABC中，AC=120，BC=45，则AB==111.24。则C点（即点1）的坐标XC=45.0，YC=111.24-80=31.24。

如上右图所示，点2和点3的计算方法如下：

在△O1EF中，O1F=EF=R1×cos45º=14.14。基点计算1

基点计算2则E点（即点2）的坐标XE=20+14.14=34.14，YE=10－14.14=－4.14。在△ADE中，AD=DE=34.14。在△ABC中，AB=BC=R2×cos45=7.07。则G点（即点3）的坐标XG=7.07，YG=－4.14－34.14+7.07=－31.21。基点计算1

基点计算2轮廓编程综合实例参考程序刀具φ16mm高速钢立铣刀程序段号FANUC0i系统程序程序说明O0035；主程序N10G90G94G21G40G17G54；程序初始化N20G91G28Z0；刀具退回Z向参考点N30M03S800F100；主轴正转N40G90G00X-60.0Y-60.0；刀具定位N50Z0.0M08；N60M98P100L2；分层切削加工外轮廓N70G00Z5.0；刀具抬起后重新定位N80X10.0Y0；N90G01Z0；2．编制加工程序本例工件的加工中心加工程序见下表。（转下页）N100M98P200；加工内轮廓N110G91G28Z0M09；刀具返回Z向参考点N120M05；主轴停转N130M30；程序结束O100；加工外轮廓子程序N10G91G01Z-5.0；每次Z向切深4mmN20G90G41G01X-45.0D01；加工外轮廓N30Y31.24；N40G02X45.0R120.0；N50G01Y-31.24；N60G02X-45.0R120.0；N70G40G01X-60.0Y-60.0；N80M99；返回主程序（转下页）O200；加工内轮廓子程序N10G01