数控铣床编程与操作项目教程 第4版 课件 项目五　凹槽加工 任务三　腔槽综合加工

[学习目标]1.知识目标①掌握腔槽类零件编程方法及工艺路线制定；②了解计算参数（宏指令）含义；③了解西门子凹槽加工循环参数及选用。

2.技能目标①会利用行切法切削内腔多余材料；②会进行腔槽尺寸的控制；③会用西门子凹槽循环加工不同类型凹槽及控制凹槽尺寸。任务三

腔槽综合加工加工任务[知识学习]

一、编程指令1.发那科系统宏程序发那科系统中一组以子程序的形式存储并带有变量的程序称为用户宏程序，简称宏程序；调用宏程序的指令称为“用户宏程序命令”，或宏程序调用指令。虽然子程序对编制相同的加工程序非常有用，但用户宏程序由于允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制同样的加工程序更简便。图5-17

发那科系统用户宏程序2.西门子铣削循环西门子828D（840Dsl）系统不仅提供多种孔加工循环，还提供多种铣削加工循环，有端面铣削循环（CYCLE71）、轮廓铣削循环（CYCLE72）、标准型腔铣削循环、槽铣削循环及螺纹铣削循环等；其中标准型腔铣削循环又有矩形腔（POCKET3）和圆形腔（POCKET4）两种；槽铣削循环又有铣削模式长孔（LONGHOLE）、铣削模式圆弧槽（SLOT1）和铣削模式圆周槽（SLOT2）三种（1）矩形型腔铣削循环POCKET3使用矩形型腔铣削循环可以铣削任意形状矩形腔，指令格式POCKET3(RP，Z0，SC，Z1，L，W，R，X0，Y0，a0，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，DXY，L1，W1，AZ，ER，EP，EW，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方

软键，再按屏幕右侧

软键，按

软键，出现矩形型腔窗口，移动光标，按提示输入参数值，最后按

软键，完成参数输入，调用循环加工图例（矩形型腔窗口）参数含义PL：加工平面，通过选择/转换键

切换RP：返回平面，单位：mmZ0：参考点Z坐标，单位：mmSC：安全距离（相对于参考点的高度，输入时不带正负号）单位：mmZ1：腔的深度（绝对值或相对于Z0的深度）单位：mmL：腔的长度，单位：mmW：腔的宽度，单位：mmR：拐角半径，单位：mmX0：参考点的X坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmY0：参考点的Y坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mma0：腔的旋转角度，单位：度DZ：最大进刀深度，单位：mmUXY：边缘精加工余量，单位：mmUZ：底部精加工余量，单位：mm参数含义F：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了垂直下刀时提供）DXY：最大切削宽度（若相对于铣刀直径的百分比值）单位：mm或%L1：预加工长度（仅限选择了二次加工时提供）W1：预加工宽度（仅限选择了二次加工时提供）AZ：预加工深度（仅限选择了二次加工时提供）ER：螺旋线下刀时的螺旋半径（仅限选择了螺旋下刀时提供）EP：螺旋线下刀时的最大螺距（仅限选择了螺旋下刀时提供）EW：往复下刀时的最大角度（仅限选择了往复下刀时提供）FS：倒角的斜边宽度（仅选择倒角时提供）ZFS：刀尖下刀深度（仅选择倒角时提供）使用说明（1）调用循环前，刀具可处于任意位置，但需保证刀具从该位置到循环起点不发生碰撞（2）调用矩形型腔铣削循环前应设置刀具半径值，否则循环终止并发生报警（3）铣刀半径应小于矩形型腔转角半径，否则会发生报警（4）参考点可选择中心、左下、右下、左上、右上五个不同位置（5）加工工艺有：▽（粗加工）、▽▽▽（精加工）、边沿▽▽▽（边沿精加工）、倒角四种（6）加工位置有单独位置（在X0、Y0、Z0编程位置铣削）和MCALL两种（7）下刀方式有：预钻孔、垂直下刀、沿螺旋线下刀和往复下刀四种（8）选择粗加工时有完整加工（由整块材料铣削型腔）和二次加工（已有一个较小的矩形腔或者一个钻孔）两种（9）如果输入参数得出一个纵向槽或长孔，循环内部会自动从POCKET3中调用对应的槽加工循环（2）圆形型腔铣削循环指令格式POCKET4(RP，Z0，SC，Z1，φ，X0，Y0，DZ，UXY，UZ，F，FZ，，，DXY，φ1，AZ，

ER，EP，，FS，ZFS)步骤输入程序时，按屏幕下方

软键，再按屏幕右侧

软键，按

软键，出现圆形型腔窗口，移动光标，按提示输入参数值，最后按

软键，完成参数输入加工图例（圆形型腔窗口）参数含义PL：加工平面，通过选择/转换键

切换RP：返回平面，单位：mmZ0：参考点Z坐标，单位：mmSC：安全距离（相对于参考点的高度，输入时不带正负号）单位：mmZ1：腔的深度（绝对值或相对于Z0的深度）单位：mmφ：腔的直径，单位：mmX0：参考点的X坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmY0：参考点的Y坐标（仅限于单独位置时提供），单位：mmDZ：最大进刀深度，单位：mmUXY：边缘精加工余量，单位：mmUZ：底部精加工余量，单位：mm参数含义F：进给速度FZ：垂直下刀进给速度（仅限选择了垂直下刀时提供）DXY：最大切削宽度（或铣刀直径的百分比值）单位：mm或%φ1：预加工直径（仅限选择了二次加工时提供）AZ：预加工深度（仅限选择了二次加工时提供）ER：螺旋线下刀时的螺旋半径（仅限选择了螺旋下刀时提供）EP：螺旋线下刀时的最大螺距（仅限选择了螺旋下刀时提供）FS：倒角的斜边宽度（仅选择倒角时提供）ZFS：刀尖下刀深度（仅选择倒角时提供）使用说明（1）调用循环前，刀具可处于任意位置，但需保证刀具从该位置到循环起点不发生碰撞（2）调用圆形型腔铣削循环前应设置刀具半径值，否则循环终止并发生报警（3）铣刀半径应小于圆形型腔半径，否则会发生报警（4）铣削方式有顺铣（0）和逆铣（1）两（5）加工工艺有：▽（粗加工）、▽▽▽（精加工）、边沿▽▽▽（边沿精加工）、倒角四种（6）加工方式有平面加工圆形腔和螺旋线加工圆型腔两种（7）加工位置有单独位置（在X0、Y0、Z0编程位置铣削）和MCALL两种（8）下刀方式有：预钻孔、垂直下刀、沿螺旋线下刀三种（9）选择粗加工时有完整加工（由整块材料铣削型腔）和二次加工（已有一个较小的圆形腔或者一个钻孔，必须编程AZ和φ1）两种例：如图5-18用循环加工矩形凹槽和圆形凹槽，工件坐标系建立在工件上表面中心位置，先粗加工，后精加工（精加工余量：表面0.5mm、深度0.5mm），铣刀半径为R6。图5-18程序段号程序内容程序说明N10G90G54M3S1000T1D1；规定工艺参数N20G00X0Y0Z50；回到起点N30POCKET3（10，0，3，-8，60，40，8，0，0，0，5，0.5，0.5，100，50，3，11，6，，，，，）；调用矩形凹槽循环，设置粗加工循环参数N40POCKET4（10，0，3，-14，20，0，0，5，0.5，0.5，100，0.1，0，11，80，0.5，0.5，0，，，20100，111，110，）；调用圆形凹槽循环，设置粗加工循环参数N60G00Z100；刀具Z向退回表5-28应用实例参考程序N70M5；主轴停N80N50M0；程序停，手动换精加工刀具N90M3S1200；设置精加工转速N100POCKET3（10，0，3，-8，60，40，8，0，0，0，5，0，0，80，50，3，12，6，，，，，）；调用矩形凹槽循环，设置精加工循环参数N110POCKET4（10，0，3，-14，20，0，0，5，0，0，80，0.1，0，12，80，……）；

调用圆形凹循环，设置精加工循环参数N120G00Z100；刀具Z向退回N130M02；

程序结束

二、加工工艺分析

1.工、量、刃具选择

（1）工具选择：工件采用平口钳装夹，试切法对刀。

（2）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，圆弧用半径规检测。

（3）刃具选择：矩形凹槽拐角半径为R6，所选铣刀直径必须小于Ø12，选Ø10，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R11，所选刀具直径最小为Ø22，但环形槽槽宽为6，故所选铣刀直径不能大于Ø6，故选择Ø5铣刀。工、量、刃具清单工、量、刃具清单图号SKX5-3-1种类序号名称规格精度单位数量工具1平口钳QH135个12扳手把13平行垫铁副14塑胶榔头个1量具1游标卡尺0～150mm0.02把12深度游标卡尺0～200mm0.02把13百分表及表座0～10mm0.01个14半径规R7～R14.5R15～R25套各15粗糙度样板N0～N112级副1刃具1键槽铣刀Ø5、Ø10个各12立铣刀Ø5、Ø10个各12.加工工艺方案（1）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。加工方案一：矩形槽深度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，还需采用环切或行切法切除多余部分材料，见图5-19。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，见图5-20。环形槽深度为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，通过设置不同的刀具半径补偿值获得。

图5-19方腔粗加工行切路线图5-20方腔精加工路线加工方案二：矩形槽选用西门子凹槽循环粗、精加工；环槽用键槽铣刀粗、精铣。刀具直径工作内容f(mm/min)N(r/min)下刀深度mm高速钢键槽粗铣刀（T1）Ø10垂直进给5010002表面直线进给7010002表面圆弧进给7010002高速钢键槽粗铣刀（T2）Ø5垂直进给4012002表面直线进给6012002表面圆弧进给6012002高速钢立铣刀、精铣（T3）Ø10垂直进给5012000.2表面直线进给6012000.2表面圆弧进给6012000.2高速钢立铣刀、精铣（T4）Ø5垂直进给4015000.2表面直线进给6015000.2表面圆弧进给6015000.2（2）合理切削用量选择3.参考程序编制（加工方案一）（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

1）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坐标相同，Y坐标依次大一个行距9mm。各点坐标见表5-31所示。粗加工行切时刀具各点坐标A

（-24，-24）B

（24，-24）D

（-24，-15）C

（24，-15）E

（-24，-6）F

（24，-6）、、

（-24，3）、、

（24，3）、、

（-24，12）、、

（24，12）、、

（-24，21）、、

（24，21）H

（-24，24）I

（24，24）2）环形槽外侧、里侧基点坐标（见表5-32）基点槽外侧(X,Y)槽内侧(X,Y)基点槽外侧(X,Y)槽内侧(X,Y)P1

（-20，0）

（-14，0）P5

（20，0）

（14，0）P2

（-20，-9）

（-14，-9）P6

（20，9）

（14，9）P3

（-9，-20）

（-9，-14）P7

（9，20）

（9，14）P4

（0，-20）

（0，-14）P8

（0，20）

（0，14）（3）参考程序主程序名：发那科系统“O0530”，西门子系统“XX530.MPF”程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）程序说明N5G40G90G80G49G69G40G90设置初始状态N10G54M3S1000T1G54M3S1000T1D1设置加工参数N20G0G43X-24Y-24Z5H01G0X-24Y-24Z5空间移动至X-24Y-24Z5点N30G1Z-2F50G1Z-2F50下刀N40M98P0100L100粗加工矩形槽第一层N50G1Z-4F50G1Z-4F50下刀N60M98P0100L100粗加工矩形槽第二层N70G1Z-5.8F50G1Z-5.8F50下刀N80M98P0100L100粗加工矩形槽第三层N90G0Z100G0Z100抬刀N100M5M5主轴停N110M0M0程序停，手动换Ø5铣刀N120M3S1200T2M3S1200T2D2设置粗加工参数N130G41X-20Y0D2G41X-20Y0空间建立刀具半径补偿N140G1G43Z-8H02F50G1Z-8F50下刀N150M98P0300L300粗加工环形槽外侧面N160G1Z-9.8F50G1Z-9.8F50下刀N170M98P0300L300粗加工环形槽外侧面N180G0Z5G0Z5抬刀N190G40X-10Y-10G40X-10Y-10取消刀具半径补偿N200G41X-14Y0D2G41X-14Y0建立刀具半径补偿N210G1Z-8F50G1Z-8F50下刀N220M98P0400L400粗加工环形槽里侧面N230G1Z-9.8F50G1Z-9.8F50下刀N240M98P0400L400粗加工环形槽里侧面N250G0Z100G0Z100抬刀N260G40X0Y0G40X0Y0取消刀具半径补偿N270M5M5程序停N280M0M0主轴停，手动换精加工刀具N290M3S1200T3M3S1200T3D3设置精加工参数N300G0G43X-24Y-24Z5H03G0X-24Y-24Z5

N310G1Z-6F50G1Z-6F50下刀N320M98P0100L100精加工矩形槽底面N330G0Z5G0Z5抬刀N340X0Y0X0Y0空间移动N350G1Z-6F40G1Z-6F40下刀N360M98P0200L200半精、精加工矩形槽侧面N370G0Z100G0Z100抬刀N380M5M5主轴停N390M0M0程序停，手动换Ø5精铣刀N400M3S1500T4M3S1500T4D4设置精加工参数N410G0G41X-20Y0D4G0G41X-20Y0建立刀具半径补偿N420G1G43Z-10H04F50G1Z-10F50下刀N430M98P0300L300精加工环形槽外侧面N440G0Z5G0Z5抬刀N450G40X-10Y10G40X-10Y10取消刀具半径补偿N460G41X-14Y0D4G41X-14Y0建立刀具半径补偿N470G1Z-10F50G1Z-10F50下刀N480M98P0400L400精加工环形槽里侧面N490G0Z10G0Z10抬刀N500G40X0Y0G49G40X0Y0取消刀具半径补偿N510M2M2程序结束

矩形槽粗加工子程序名：发那科系统“O0100”，西门子系统“L100.SPF”程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）程序说明N10G1X24Y-24F70G1X24Y-24F70加工矩形槽从A点行切至I点N20Y-15Y-15N30X-24X-24N40Y-6Y-6N50X24X24N60Y3Y3N70X-24X-24N80Y12Y12N90X24X24N100Y21Y21N110X-24X-24N120Y24Y24N130X24X24N140G0Z5G0Z5抬刀N150X-24Y-24X-24Y-24刀具回到X-24Y-24起始点N160M99M17子程序结束矩形槽精加工子程序名：发那科系统“O0200”，西门子系统“L200”程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）程序说明N10G1G41X-5Y-25D3F70G1G41X-5Y-25F70建立刀具半径补偿N20G3X0Y-30R5G3X0Y-30CR=5圆弧切入N30G1X24G1X24沿矩形槽轮廓加工N40G3X30Y-24R6G3X30Y-24CR=6N50G1Y24G1Y24N60G3X24Y30R6G3X24Y30CR=6N70G1X-24G1X-24N80G3X-30Y24R6G3X-30Y24CR=6N90G1Y-24G1Y-24N100G3X-24Y-30R6G3X-24Y-30CR=6N110G1X0G1X0N120G3X5Y5R5G3X5Y5CR=5圆弧切出N130G1G40X0Y0G1G40X0Y0取消刀具半径补偿N140M99M17子程序结束环形槽外侧面加工子程序名：发那科系统“O0300”，西门子系统“L300.SPF”程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）程序说明N10G1X-20Y-9F70G1X-20Y-9F70直线加工至P2点N20G3X-9Y-20R11G3X-9Y-20CR=11圆弧加工至P3点N30G1X0G1X0F80直线加工至P4点N40G3X20Y0R20G3X20Y0CR=20圆弧加工至P5点N50G1Y9G1Y9直线加工至P6点N60G3X9Y20R11G3X9Y20CR=11圆弧加工至P7点N70G1X0G1X0直线加工至P8点N80G3X-20Y0R20G3X-20Y0CR=20圆弧加工至P1点N90M99M17子程序结束环形槽里侧面加工子程序名：发那科系统“O0400“，西门子系统“L400.SPF”程序段号程序内容（发那科系统）程序内容（西门子系统）程序说明N10G2X0Y14R14F70G2X0Y14CR=14F70圆弧加工至P8点N20G1X9G1X9直线加工至P7点N30G2X14Y9R5G2X14Y9CR=5圆弧加工至P6点N40G1Y0G1Y0直线加工至P5点N50G2X0Y-14R14G2X0Y-14CR=14圆弧加工至P4点N60G1X-9G1X-9直线加工至P3点N70G2X-14Y-9R5G2X-14Y-9CR=5圆弧加工至P2点N80G1Y0G1Y0直线加工至P1点N90M99M17子程序结束[任务实施]

一、加工准备

1.检查毛坯尺寸。

2.开机、回参考点。

3.程序输入：通过面板将程序输入数控系统。

4.工件装夹：平口钳装夹在铣床工作台上并校正；工件按要求装夹。

5.刀具装夹：共采用四把铣刀，一把直径为5mm粗加工键槽铣刀，一把直径为5mm精加工立铣刀（可垂直下刀）或精加工键槽铣刀，一把直径为10mm粗加工键槽铣刀，一把10mm精加工立铣刀（可垂直下刀）或精加工键槽铣刀，通过弹簧夹头把铣刀装夹在铣刀刀柄中。

二、对刀

1.X、Y方向对刀

X、Y方向采用试切法对刀。

2.Z方向对刀依次安装粗、精加工铣刀，测量每把刀的刀位点从参考点到工件上表面的Z数据，输入到相应的刀具长度补偿号中。三、空运行及仿真按前面任务进行空运行及仿真，验证程序。四、零件自动加工与尺寸控制轮廓、深度尺寸均采用试切、试测法进行控制。如轮廓尺寸控制方法为：先设置精铣刀T3、T4半径补偿值（此处可分别设置为5.1、2.6），运行完精加工程序后，通过测量实际轮廓尺寸再重新修调T3、T4半径值，再次运行一遍精加工程序即可。深度尺寸控制也是通过设置长度补偿值（或长度磨损量）来实现。具体做法是：T3、T4精铣刀铣削时，通过设置一定的长度补偿值保证深度方向留有一定精加工余量，运行完精加工程序后，通过测量实际深度尺寸再修调长度补偿值（或长度磨损值）后再次运行精加工程序以保证深度尺寸。

五、腔槽综合加工任务检测与评价序号检测项目检测内容及要求配分学生自检学生互检教师检测得分1职业素养文明、礼仪5

2安全、纪