数控铣床加工中心加工技术（第二版）课件 4-2 模具型腔零件加工

1．能熟练运用加工中心的自动换刀指令。2．掌握刀具长度补偿的基本概念。3．能熟练运用刀具长度补偿功能编程。4．掌握内轮廓铣削时刀具的进刀方式。任务2模具型腔零件加工通过完成任务，掌握以下知识和技能。加工模具型腔零件，零件图如下。毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为90mm×90mm×16mm,试在加工中心上完成该零件的加工。加工本例工件时，内、外轮廓选用不同直径的立铣刀进行加工。为此，可采用自动换刀方式编程，自动换刀时应注意采用刀具长度补偿来编写加工程序。另外，加工内轮廓时需采用螺旋线方式Z向进刀。1.刀具长度补偿

刀具长度补偿指令是用来补偿假定的刀具长度与实际的刀具长度之间的差值的指令。系统规定所有的轴都可采用刀具长度补偿，但同时规定刀具长度补偿只能加在其中的一个轴上，要对补偿轴进行切换，必须先取消前面轴的刀具长度补偿。(1)刀具长度补偿指令1）指令格式G43H

；（刀具长度补偿“+”）G44H

；（刀具长度补偿“－”）G49；或H00；（取消刀具长度补偿）

H

用于指令偏置存储器的偏置号。在地址H所对应的偏置存储器中存入相应的偏置值。执行刀具长度补偿指令时，系统首先根据偏移方向指令将指令要求的移动量与偏置存储器中的偏置值作相应的“+”（G43）或“－”（G44）运算，计算出刀具的实际移动值，然后指令刀具作相应的运动。2）指令说明G43、G44为模态指令，可以在程序中保持连续有效。G43、G44的撤销可以使用G49指令或选择H00（“刀具偏置值”H00规定为0）进行。在实际编程中，为避免产生混淆，通常采用G43而非G44的指令格式进行刀具长度补偿的编程。3）编程示例如下图所示，假定的标准刀具长度为0，理论移动距离为－100。采用G43指令进行编程，计算刀具从当前位置移动至工件表面的实际移动量（已知：

H01中的偏置值为20.0，H02中的偏置值为60.0；H03中的偏置值为40.0）。刀具长度补偿示例刀具1：

G43G01Z0H01F100；刀具的实际移动量=－100+20=－80，刀具向下移80mm。刀具2：

G43G01Z0H02F100；刀具的实际移动量=－100+60=－40，刀具向下移40mm。刀具3：如果采用G44编程，则输入H03中的偏置值应为－40.0，其编程指令及对应的刀具实际移动量如下：

G44G01Z0H03F100；(2)刀具长度补偿的应用1）将Z向对刀值设为刀具长度对于立式加工中心，刀具长度补偿常被辅助用于工件坐标系零点偏置的设定。即用G54设定工件坐标系时，仅在X、Y方向偏置坐标原点的位置，而Z方向不偏置，Z方向刀位点与工件坐标系Z0平面之间的差值全部通过刀具长度补偿值来解决。

如下左图所示，假设用一标准刀具进行对刀，该刀具的长度等于机床坐标系原点与工件坐标原点之间的距离值。对刀后采用G54设定工件坐标系，则Z向偏置值设定为如下右图所示的“0”。刀具长度补偿的应用G54工件坐标系参数设定刀具长度补偿参数设定

1号刀具对刀时，将刀具的刀位点移动到工件坐标系的Z0处，则刀具Z向移动量为“－140”，机床坐标系中显示的Z坐标值也为“－140”，将此时机床坐标系中的Z坐标值直接输入相对应的刀具长度偏置存储器（下图）中去。这样，1号刀具相对应的偏置存储器“H01”中的值为“－140.0”。采用同样方法，设定在“H02”中的值应为“－100.0”，设定在“H03”中的值应为“－120.0”。采用这种方法对刀的刀具移动编程指令如下：G90G54G49G94；

G43G00Z

H

F100M03S

；

…G49G91G28Z0；

…

2）机外对刀后的设定当采用机外对刀时，通常选择其中的一把刀具作为标准刀具，也可将所选择的标准刀具的长度设为“0”，再将下图中测得的机械坐标A值(通常为负值)输入G54的Z偏置存储器中，而将不同的刀具长度（下图中的L1、L2和L3）输入对应的刀具长度补偿存储器中。刀具长度补偿的应用另外，也可以1号刀具作为标准刀具，则以1号刀具对刀后在“G54”存储器中设定的Z坐标值为“－140.0”。设定在刀具长度偏置存储器中的值依次为：H01=0，H02=40，H03=20。2.加工内轮廓时的Z向进刀方式

与加工外轮廓相比，内轮廓加工过程中的主要问题是如何进行Z向切深进刀。通常，选择的刀具种类不同，其进刀方式也各不相同。在数控加工中，常用的内轮廓加工Z向进刀方式主要有以下几种：(1)垂直切深进刀

如右图所示，采用垂直切深进刀时，须选择切削刃过中心的键槽铣刀或钻铣刀进行加工，而不能采用立铣刀进行加工（中心处没有切削刃）。另外，由于采用这种进刀方式切削时，刀具中心的切削线速度为零，因此，即使选用键槽铣刀进行加工，也应选择较低的切削进给速度（通常为XY平面内切削进给速度的一半）。(2)在工艺孔中进刀

在内轮廓加工过程中，有时需用立铣刀来加工内型腔，以保证刀具的强度。由于立铣刀无法进行Z向垂直切深，此时可选用直径稍小的钻头先加工出工艺孔（如右图所示），再以立铣刀进行Z向垂直切深进给。垂直切深进刀钻工艺孔进刀内型腔的Z向进刀方式(3)三轴联动斜直线进刀采用立铣刀加工内轮廓时，也可直接用立铣刀采用三轴联动斜直线方式（如右图所示）进刀，从而避免刀具中心部分参加切削。但这种进刀方式无法实现Z向进给与轮廓加工的平滑过渡，容易产生加工痕迹。这种进刀方式的指令如下：

G01X20.0Y25.0Z0；（定位至起刀点）

X－20.0Z－8.0；（斜直线进刀）(4)三轴联动螺旋线进刀

采用三轴联动的另一种进刀方式是螺旋线进刀（如图所示）方式。这种进刀方式容易实现Z向进刀与轮廓加工的自然平滑过渡，不会产生加工过程中的刀具接痕。因此，在手工编程和自动编程的内轮廓铣削中广泛使用这种进刀方式。螺旋线进刀斜直线进刀内型腔的Z向进刀方式这种进刀方式的刀具轨迹如下图所示，其指令格式如下：

G02/G03X

Y

Z

R

；（非整圆加工的螺旋线指令）

G02/G03X

Y

Z

I

J

K

；（整圆加工的螺旋线指令）

X

Y

Z

：螺旋线的终点坐标；

R：螺旋线的半径；

I

J

K

：螺旋线起点到圆心的矢量值。螺旋进刀的刀具轨迹3.螺旋式下刀编程示例

例采用φ16mm的立铣刀加工如下图所示台阶孔，试编写其加工程序。螺旋进刀编程示例O0045； G90G94G21G40G17G54；（程序初始化）G91G28Z0； （刀具退回Z向参考点）M03S600； （主轴正转，600r/min）G90G00X0Y0；（刀具定位）Z20.0M08； G01Z0F100； G41G01X15.0D01；（建立刀补）G03X15.0Y0Z－5.0I－15.0；（螺旋线进刀）G03Z－10.0I－15.0； G03I－15.0； G40G01X0Y0；（取消刀补）G91G28Z0M09； （刀具返回Z向参考点）M05； （主轴停转）M30；（程序结束）1.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的高速钢立铣刀加工外轮廓。切削用量推荐值如下：切削速度n=3000～4000r/min；进给速度取f=100～200mm/min；背吃刀量的取值等于凸台高度，取ap=6mm