《数控铣削编程与操作 项目教程》-项目７

任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工7.1.1任务书

(1)任务要求:凸台与槽的数控铣削编程与加工。(2)数控系统:采用FANUC一0i数控系统。(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。(4)任务内容:完成如图7.1.1所示零件的加工，毛坯为80mmx80mmx23mm长方块，材料为45号钢，单件生产。6个表面均能满足粗糙度要求。根据零件图要求，制定零件加工工艺，编写零件加工程序，首先进行仿真加工，然后在数控铣床上进行实际加工，并对加工后的零件进行检测、评价。上一页下一页返回任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工（５）任务提交：在数控加工仿真系统中完成图７.１.１所示零件的仿真加工。（６）评价标准：见表７.１.１。７.１.２任务准备７.１.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件包含了平面、外形轮廓、沟槽的加工，表面粗糙度全部为Ｒａ３.２μｍ。上一页下一页返回任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工７６ｍｍ×７６ｍｍ外形轮廓和５６ｍｍ×５６ｍｍ凸台轮廓的尺寸公差为对称公差，可直接按基本尺寸编程；十字槽中的两宽度尺寸的下偏差都为零，因此不必将其转变为对称公差，直接通过调整刀补来达到公差要求。２）建立工件坐标系以零件上表面的中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系（如下文图７.１.２所示）。３）确定加工方式根据零件的要求，表面采用立铣刀粗铣→精铣完成。４）装夹方式的确定上一页下一页返回任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工该零件为单件生产，且零件外形为长方体，选用平口虎钳装夹。５）刀具及切削用量根据加工要求，填写工艺卡片，见表７.１.２。刀具参数见刀具卡片表７.１.３。６）走刀路线的确定（１）上、下表面加工走刀路线如图７.１.２所示。上、下表面加工时，图７.１.２中各点坐标见表７.１.４。（２）底部外轮廓加工走刀路线如图７.１.３所示。底部外轮廓加工时，图７.１.３中各点坐标见表７.１.５。上一页下一页返回任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工（３）凸台外轮廓加工走刀路线如图７.１.４所示。凸台外轮廓加工时，图７.１.４中各点坐标见表７.１.６。（４）十字槽加工走刀路线如图７.１.５所示。十字槽加工时，图７.１.５中各点坐标见表７.１.７。７.１.２.２编写加工程序（１）底部粗加工程序。表７.１.８是粗铣底面和底部轮廓主程序。表７.１.９是粗铣底面子程序，表７.１.１０是粗铣底面轮廓子程序。上一页下一页返回任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工（２）底部精加工程序。表７.１.１１是精铣底面和底部轮廓精加工主程序。表７.１.１２是精铣底面子程序，表７.１.１３是精铣底面轮廓子程序。（３）顶部粗加工程序。表７.１.１４是粗铣顶面和凸台轮廓主程序。表７.１.１５是粗铣顶面凸台轮廓子程序。（４）顶部精加工程序。表７.１.１６是精铣顶面和顶部凸台轮廓主程序，表７.１.１７是精铣顶部凸台轮廓子程序。（５）槽加工程序。表７.１.１８是粗、精铣槽主程序，７.１.１９和表７.１.２０是铣槽子程序。上一页下一页返回任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工７.１.３任务实施７.１.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序进行：选择机床—控制系统选择ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。仿真加工后的零件如图７.１.６所示。７.１.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。上一页下一页返回任务１凸台与槽的数控铣削编程与加工（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。上一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工7.2.1任务书(1)任务要求:岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工。

(2)数控系统:采用FANUC一0i数控系统。

(3)软件要求:上海宇龙软件有限公司开发的数控加工仿真系统。(4)任务内容:编程加工如图7.2.1所示零件，毛坯为120mmx80mmx25mm长方块，材料为45号钢，单件生产。6个表面均能满足粗糙度要求。

(5)任务提交:在数控加工仿真系统中完成图7.2.1所示零件的仿真加工。下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工

(6)评价标准:见表7.2.1。７.２.２任务准备７.２.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件包含了外形轮廓、型腔的加工，表面粗糙度全部为Ｒａ３.２μｍ。左右两个凸台和中间凸台轮廓以及圆形型腔的尺寸可直接按基本尺寸编程。２）建立工件坐标系以零件上表面的中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图７.２.１所示。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工３）确定加工方式根据零件的要求，左右两个凸台和中间凸台采用立铣刀粗铣→精铣完成，圆形型腔用键槽铣刀，采用螺旋下刀方式进行粗铣→精铣，再用ϕ２０ｍｍ平底铣刀清除残余材料。４）装夹方式的确定该零件为单件生产，且零件外形为长方体，选用平口虎钳装夹。５）刀具及切削用量根据加工要求，填写工艺卡片，见表７.２.２。刀具参数见表７.２.３。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工６）走刀路线的确定（１）粗、精铣左右两个凸台走刀路线如图７.２.２所示。基点坐标见表７.２.４。刀具按照Ａ—１—２—３—４—５—６—Ｂ的顺序铣削加工。（２）粗、精铣中间凸台走刀路线如图７.２.３所示。刀具按照Ｃ—１—２—３—４—５—６—７—８—９—１０—１１—Ｃ的顺序铣削加工。基点坐标见表７.２.５。（３）粗、精铣圆形型腔走刀路线如图７.２.４所示。刀具在１点建立刀具半径补偿后，圆弧螺旋下刀，按照图示中箭头指向铣削加工。其基点坐标见表７.２.６。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工（４）清除残余材料走刀路线如图７.２.５所示。刀具在１点建立刀具半径补偿后，螺旋下刀，按照图示中箭头指向铣削加工。基点坐标见表７.２.７。７.２.２.２编写加工程序（１）粗铣左右两个凸台加工程序。表７.２.８是粗铣左右两个凸台主程序，表７.２.９粗铣左右两个凸台子程序。（２）粗铣中间凸台加工程序。表７.２.１０是粗铣中间凸台主程序，表７.２.１１是粗铣中间凸台子程序。（３）粗铣圆形型腔加工程序。表７.２.１２是粗铣圆形型腔主程序，表７.２.１３是粗铣圆形型腔子程序。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工（４）精铣左右两个凸台加工程序。表７.２.１４是精铣左右两个凸台主程序，表７.２.１５精铣左右两个凸台子程序。（５）精铣中间凸台加工程序。表７.２.１６是精铣中间凸台主程序，表７.２.１７是精铣中间凸台子程序。（６）精铣圆形型腔加工程序。表７.２.１８是精铣圆形型腔主程序，表７.２.１９是精铣圆形型腔子程序。（７）清除残余材料粗加工程序。表７.２.２０是清除残余材料粗加工主程序，表７.２.２１是清除残余材料粗加工子程序。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工（８）清除残余材料精加工程序。表７.２.２２是清除残余材料精加工主程序，表７.２.２３是清除残余材料精加工子程序。７.２.３任务实施７.２.３.１仿真加工仿真加工按照如下顺序进行：选择机床—控制系统选择ＦＡＮＵＣ－０ｉ系统—机床类型选择标准铣床—机床回参考点—定义毛坯—安装毛坯—安装刀具—对刀操作—编辑加工程序—检查运行轨迹—自动加工—检测工件。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工仿真加工后的零件如图７.２.６所示。７.２.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。（３）刀具准备。（４）程序准备。（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工７.２.４知识包７.２.４.１残料清除的方法在数控铣削加工中，大多数时候不能一次走刀把零件的被加工面中所有余量全部清除，一般情况下，按照轮廓轨迹编程加工之后，会在零件的局部留下残料。而针对零件轮廓形状的不同所生成的残料也不相同，因此去除残料的方法也各有不同。１）外轮残料清除的方法（１）外形简单，四周无凸台干涉。若轮廓中无内凹部分且四周余量分布较均匀，如图７.２.７所示，可尽量选用大直径刀具一次去除所有余量。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工如果所备刀具直径不够一次切削所有余量，也可用采用增大刀具半径存储器中数值的方法分几次切削来完成残料清除。若轮廓中无内凹部分且四周余量分布很不均匀，如图７.２.８所示，可尽量选用大直径刀具一次或采用相对较小半径的刀具通过改变刀具半径存储器中数值的方法几次切削，完成大部分余量的清除。对于局部可能留下的残料，如图７.２.９所示，可通过一些直线段刀轨去除，相关的坐标点可通过ＣＡＤ软件捕捉功能获取。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工若轮廓中有内凹部分且内凹部分圆弧半径较大，如图７.２.１０所示，可以采用较大直径的刀具一次或采用相对较小半径的刀具通过改变刀具半径存储器中数值的方法分几次切削，完成大部分余量的清除；对于局部可能留下的残料（图７.２.１１），可通过一些直线段刀轨去除。若轮廓中有内凹且内凹部分圆弧半径较小，如图７.２.１２所示，当粗加工时，可以忽略此内凹形状并用直线把此处连接（即把ＡＢ、ＣＤ处看成直线）；然后采用较大直径的刀具一次或采用相对较小半径的刀具通过改变刀具半径存储器中数值的方法分几次把不包括内凹圆弧轮廓的大部分余量清除；之后再用半径小于内凹部分圆弧半径的刀具完成凹轮廓的加工。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工（２）外形较复杂，周边有凸台干涉。此类形状余量清除之前，可先考虑用合适半径刀具（防止过切）加工完成所有轮廓，然后观察所留余量的分布情况，一般可在ＡｕｔｏＣＡＤ上画出轮廓形状，然后偏置一个刀具直径。下面分三种情况说明。若只有一两处凸台（图７.２.１３），可用上面所述（外形简单，四周无凸台干涉）方法去除无干涉处所有余量，然后在干涉处选用较小半径的刀具通过一些直线段刀轨去除。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工若凸台较多但形状相同且呈规律分布（图７.２.１４），用合适的刀具加工完所有轮廓后，则所留的残料如图中阴影部分所示，通过一些直线段刀轨编写去除任一小阴影部分（如阴影Ａ）的程序，然后通过坐标旋转或镜像等功能去除其他部分（Ｂ、Ｃ、Ｄ处）的余量。若凸台较多且形状各不相同（图７.２.１５），用合适的刀具加工完所有轮廓后，则所留的残料如图中阴影部分所示。此类余量一般直接通过一些直线段刀轨去除，相关坐标可通过ＣＡＤ捕捉点功能获取。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工２）内轮廓的残料清除方法。内轮廓的残料清除方法与外轮廓思路相似，但是内轮廓清除残料时更要注意刀具的过切情况。（１）内轮廓形状简单，无凸台干涉。若内轮廓为类似整圆形，加工完轮廓形状之后，可通过一些整圆刀轨完成余量的清除。若内轮廓为矩形，加工完轮廓之后，可在ＣＡＤ上通过一些偏置矩形框来编写刀轨完成余量的清除。（２）内轮廓形状复杂，有凸台干涉。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工加工完所有轮廓形状后，可通过一些直线、圆弧刀轨来完成余量清除，相关坐标点可通过ＣＡＤ捕捉点功能获取。７.２.４.２本例加工方案本例外轮廓属于外形较复杂、周边有两处凸台干涉的情况，通过ＣＡＤ软件的标注功能可知，若要加工整个外轮廓，所用刀具半径最大为１４.７ｍｍ，为安全起见，此处采用ϕ１０ｍｍ刀具进行加工。ϕ１０ｍｍ刀轨加工完成后，所留余量如图７.２.１６所示（阴影部分），可通过选用ϕ２０ｍｍ的刀具一次性加工完所有余量。上一页下一页返回任务２岛屿型腔零件的数控铣削编程与加工内轮廓为整圆形状，用ϕ１０ｍｍ的键槽铣刀加工完轮廓后所留余量如图７.２.１７所示（阴影部分，为ϕ１０ｍｍ键槽刀下刀所留），可通过在圆心处螺旋下刀和退刀时退至圆心处来完成余量的清除。上一页返回图7.1.1零件图返回表７.１.１任务实施评价表返回表７.１.２数控加工工序卡片返回表７.１.３数控加工刀具卡片返回图７.１.２上、下表面加工走刀路线返回表７.１.４上、下表面加工基点坐标返回图７.１.３底部外轮廓加工走刀路线返回表７.１.５底部外轮廓基点坐标返回图７.１.４凸台外轮廓加工走刀路线返回表７.１.６凸台外轮廓基点坐标返回图７.１.５十字槽加工走刀路线返回表７.１.７十字槽加工基点坐标返回表７.１.８粗铣底面和底部轮廓主程序返回表７.１.９粗铣底面子程序返回表７.１.１０粗铣底面轮廓子程序返回表７.１.１１精铣底面和底部轮廓精加工主程序返回表７.１.１２精铣削底面子程序返回表７.１.１３精铣削底面轮廓子程序返回表７.１.１４粗铣顶面和凸台轮廓主程序返回表７.１.１５粗铣顶面凸台轮廓子程序返回表７.１.１６精铣顶面和顶部凸台轮廓主程序返回表７.１.１７精铣顶部凸台轮廓子程序返回表７.１.１８粗、精铣槽主程序返回表７.１.１９粗铣槽子程序返回表７.１.２０精铣槽子程序返回图７.１.６仿真加工零件返回图7.2.1零件图返回表７.２.１任务实施评价表返回表７.２.２数控加工工序卡片返回表７.２.３数控加工刀具卡片返回图７.２.２粗、精铣左右两个凸台走刀路线返回表７.２.４基点坐标返回图７.２.３粗、精铣中间凸台走刀路线返回表７.２.５基点坐标返回图７.２.４粗、精铣圆形型腔走刀路线返回表７.２.６