《数控铣削编程与操作 项目教程》-项目３

任务１直槽的数控铣削编程与加工3.1.1任务书(1)任务要求:直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3.1.1所示零件的加工。已知毛坯材料为45号钢，毛坯尺寸为90mmx90mmx35mm。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。(5)任务提交:在数控加工仿真系统中完成图3.1.1所示零件的仿真加工。下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工(6)评价标准:见表3.1.1.３.１.２任务准备３.１.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件需要铣削上表面和十字槽，没有几何公差项目的要求，整体加工要求不高。２）建立工件坐标系以零件上表面中心点作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图３.１.１所示。３）确定加工方式上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工根据图样加工要求，可以采用面铣刀铣削平面，采用键槽铣刀铣十字槽。铣削方式采用逆铣。４）装夹方式的确定根据工件形状，选用机用平口钳装夹工件。将平口钳安放在工作台中间位置。利用百分表校正固定钳口与工作台纵向进给方向平行，然后将工件的基准面与固定钳口相贴合，下面垫上适当高度的平行垫铁，使工件的上平面高出钳口约１５ｍｍ后夹紧，用橡皮锤轻轻敲击工件，使其与平行垫铁贴紧。５）刀具及切削用量上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工根据加工要求，拟用直径为６３ｍｍ的面铣刀和直径为１０ｍｍ的键槽铣刀完成加工任务。刀具参数见刀具卡片表３.１.２。所选刀具如图３.１.２所示。切削用量见表３.１.３。６）走刀路线的确定铣平面时，刀具铣削路线如图３.１.３所示。（１）刀具沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（２）刀具沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１点。（３）刀具快速落至Ｚ３.０处。（４）刀具按照进给速度直线移动至Ｚ－５.０处。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工（５）刀具沿着图３.１.３（ａ）箭头方向切削进给１—２—３—４。（６）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。（７）手动换刀Ｔ０２。（８）２号刀快速定位到图３.１.３（ｂ）中５点。（９）刀具快速落至Ｚ３.０处。（１０）刀具按照进给速度直线移动至Ｚ－４.０处。（１１）刀具沿着图３.１.３（ｂ）箭头方向切削进给５—６—７—８。（１２）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工７）基点坐标计算根据图３.１.３刀具铣削路线，计算各基点的坐标值，见表３.１.４。３.１.２.２编写加工程序因为加工时需要两把刀具，铣床没有刀具库和换刀装置，需要手动换刀。加工程序见表３.１.５。３.１.３任务实施３.１.３.１仿真加工上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与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３.１.４所示。３.１.３.２机床加工（１）准备机床。（２）安装工件。（３）刀具准备。（４）程序准备。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工（５）对刀操作。（６）验证程序。（７）自动加工。（８）零件检测。３.１.４知识包３.１.４.１长度补偿概述１）长度补偿概念刀具长度偏置指令用于刀具轴向的补偿。它可以使刀具在Ｚ轴方向上的实际位移量大于或小于程序的给定值。２）刀具长度补偿原理上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工加工中如果需要多把刀具，就需要交换刀具，而每把刀具长度的不同给工作坐标系的设定带来了困难。试想第一把刀具正常切削工件，而更换另一把稍长的刀具后，在工作坐标系不变的情况下零件将被过切，更换较短的刀具，将使零件产生欠切削。为了解决上述问题，设定工作坐标系时，让主轴锥孔基准面与工件上表面理论上重合，在使用每一把刀具时可以让机床按刀具长度升高一定距离，使刀尖正好在工件表面上，这段长度就是刀具长度补偿值。这就是刀具长度补偿原理。刀具长度补偿值可以在刀具预调仪或自动测长装置上测出。３）刀具长度补偿指令上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工Ｇ４３：正向补偿，即把刀具向上抬起；Ｇ４４：负向补偿，即把刀具向下补偿；Ｇ４９：取消长度补偿。４）刀具长度补偿指令格式Ｇ００／Ｇ０１Ｇ４３／Ｇ４４Ｚ＿Ｈ＿；建立刀具长度补偿；……………．；加工零件；Ｇ００／Ｇ０１Ｇ４９Ｚ＿；撤销刀具长度补偿。Ｈ为刀具长度补偿寄存器地址字。用Ｈ００～Ｈ９９来指定，Ｈ后边指定的地址中存有刀具长度值，在加工前要预先将所使用的每一把刀具长度预设在数控系统中。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工５）刀具长度补偿作用（１）用于刀具轴向（Ｚ向）的补偿。（２）使刀具在轴向的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量。（３）刀具长度尺寸变化时，可以在不改动程序的情况下，通过改变偏置量达到加工尺寸。（４）利用该功能，可在加工深度方向上进行分层铣削，即通过改变刀具长度补偿值的大小，并多次运行程序而实现。３.１.４.２槽的铣削加工工艺１）槽的种类上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工槽是机械加工常见的结构，适合使用车床或铣床加工。槽的形式有多种多样，常见的有外槽、内槽、端面槽、Ｔ形槽、键槽、燕尾槽、Ｖ形槽等，如图３.１.５所示。２）槽形零件的技术要求（１）尺寸要求。槽的宽度、长度和深度都有一定的尺寸精度要求，尤其是对与其他零件相配合的部位，尺寸精度要求比较高。（２）形状精度。各种形状的沟槽经铣削加工后，应符合图样要求的形状精度要求，直角槽和特形槽都由平面组成，因此都有平面度和直线度的基本要求。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工（３）位置精度。槽与基准之间一般都有位置精度要求，如轴上键槽一般有槽宽尺寸对工件轴线的对称度要求。（４）表面粗糙度。对组成槽的各表面都有粗糙度要求，用于配合的表面要求粗糙度值较小。对于如图３.１.５所示的槽形零件，槽的宽度方向尺寸由刀具直径确定，槽的深度方向尺寸、形状精度及位置精度由对刀精度和数控铣床的制造精度确定。不同的槽加工方法不同，使用刀具也不同，一般的槽常用铣刀（如立铣刀、球刀），典型槽切削有Ｔ形槽、键槽和燕尾槽的加工。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工３）槽的加工方法（１）Ｔ形槽加工。Ｔ形槽的作用就是配合螺栓和螺杆对工件进行固定，方便焊接和装配等工作，其尺寸要根据使用螺栓的尺寸来定，它的常见尺寸在机械部标准里有详细的说明。Ｔ形槽的加工使用Ｔ形槽铣刀，如图３.１.６所示。Ｔ形槽铣刀可以分为锥柄Ｔ形槽铣刀和直柄Ｔ形槽铣刀。用于加工各种机械台面或其他构体上的Ｔ形槽铣刀是加工Ｔ形槽的专用工具，直槽铣出后，可一次铣出精度达到要求的Ｔ形槽，铣刀端刃有合适的切削角度，刀齿按斜齿、错齿设计，切削平稳、切削力小。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工Ｔ形槽加工由于受到排屑、润滑、冷却、刀具振动等因素的影响，加工难度较大，因此要综合考虑加工精度、加工效率、缩短加工周期等因素，合理选择刀具，合理安排加工工艺，提高编程技术，更有利于槽的加工。（２）键槽加工。键槽的作用是连接孔类零件和轴类零件,使两者之间能够传递扭矩。键槽铣刀为整体结构，如图３.１.７所示，刀具材料为高速钢或硬质合金。与普通立铣刀不同的是，键槽铣刀端面中心处有切削刃，所以键槽铣刀能作轴向进给，起刀点可以在工件内部。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工键槽铣刀有２、３、４刃等规格，粗加工内轮廓选用２刃或３刃键槽铣刀，精加工内轮廓选用４刃键槽铣刀。与立铣刀相同，通过弹性夹头将键槽铣刀与刀柄固定。（３）燕尾槽加工。燕尾槽在导轨上用得比较多，如车床的中拖板和梯形导轨配合使用起到导向和支撑的作用，承载力大，定位效果好，因此在各种机械装置中广泛采用。燕尾槽的加工使用燕尾槽铣刀，如图３.１.８所示燕尾槽铣刀有整体式、硬质合金焊接式和机夹式三种，整体式燕尾槽铣刀角度根据燕尾槽的规格可分为５００和６００。上一页下一页返回任务１直槽的数控铣削编程与加工一般情况下，直角沟槽或台阶的铣削多在立式铣床上用立铣刀或端铣刀进行直角台阶或沟槽的铣削。燕尾槽铣刀铣削燕尾槽和燕尾块，铣刀的角度与燕尾槽或燕尾块的角度相等，铣刀的直径和厚度根据燕尾槽的宽度和深度来选择。如果铣削带斜度的燕尾槽时，第一步先铣削好燕尾槽不带斜度的一侧；第二步按图样要求调整工件，使其与工作台进给方向成一定斜度，经固定后铣出带斜度的另一侧。上一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工３.２.１任务书（１）任务要求：Ｕ形槽的数控铣削编程与加工。（２）数控系统：采用ＦＡＮＵＣ－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３.２.１所示零件的加工。已知毛坯材料为４５号钢，毛坯尺寸为１００ｍｍ×１００ｍｍ×３５ｍｍ。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。下一页返回任务2U形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３.２.１所示零件的仿真加工。（６）评价标准：见表３.２.１。３.２.２任务准备３.２.２.１编程前的准备１）零件图分析该零件需要铣削上表面和Ｕ形槽，粗糙度要求Ｒａ３.２μｍ，没有几何公差项目的要求，整体加工要求不高。２）建立工件坐标系上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工以零件上表面中心作为工件坐标系原点，建立工件坐标系，如图３.２.１所示。３）确定加工方式根据图样加工要求，可以采用面铣刀铣削平面，采用键槽铣刀铣Ｕ形槽。铣削方式采用逆铣。４）装夹方式的确定根据工件形状，选用机用平口钳装夹工件。将平口钳安放在工作台中间位置。利用百分表校正固定钳口与工作台纵向进给方向平行，然后将工件的基准面与固定钳口相贴合，下面垫上适当高度的平行垫铁，使工件的上平面高出钳口约１５ｍｍ后夹紧，用橡皮锤轻轻敲击工件，使其与平行垫铁贴紧。上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工５）刀具及切削用量根据加工要求，拟用直径为６３ｍｍ的面铣刀和直径为８ｍｍ的键槽铣刀完成加工任务。刀具参数见刀具卡片表３.２.２。所选刀具如图３.２.２所示。切削用量见表３.２.３。６）走刀路线的确定铣平面时，刀具铣削路线如图３.２.３所示。（１）刀具沿着Ｚ轴快速定位至Ｚ２００.０位置。（１）刀具沿着Ｘ轴和Ｙ轴快速定位到１点。上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工（３）刀具快速落至Ｚ３.０处。（４）刀具按照进给速度直线移动至Ｚ－５.０处。（５）刀具沿着图３.２.３（ａ）箭头方向切削进给１—２—３—４。（６）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。（７）换刀Ｔ０２。（８）２号刀快速定位到图３.１.３（ｂ）中５点。（９）刀具快速落至Ｚ３.０处。（１０）刀具按照进给速度直线移动至Ｚ－５.０处。上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工（１１）刀具沿着图３.２.３（ｂ）箭头方向切削进给５—６—７—８—９—１０。（１２）刀具沿着Ｚ轴快速升至Ｚ２００.０处。７）基点坐标计算根据图３.２.３刀具铣削路线，计算各基点的坐标值，见表３.２.４。３.２.２.２编写加工程序因为加工时需要两把刀具，铣床没有刀库，需要手动换刀，手动换刀后，再继续加工。加工程序见表３.２.５。上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工３.２.３任务实施３.２.３.１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。仿真加工后的零件如图３.２.４所示。３.２.３.２机床加工（１）准备机床。上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工（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。３.２.４知识包３.２.４.１圆弧插补指令上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工（１）功能：命令刀具在指定平面内按照给定的进给速度作圆弧运动，切削出圆弧轮廓。（２）指令：Ｇ０２———顺时针圆弧插补，Ｇ０３———逆时针圆弧插补。（３）圆弧顺时针与逆时针的判断：由垂直圆弧所在平面的坐标轴的正方向往负方向看去，如果圆弧是顺时针方向，则用Ｇ０２，如果圆弧是逆时针方向，则用Ｇ０３。对于数控铣床，圆弧所在平面一般是ＸＯＹ平面，则垂直于该平面的坐标轴是Ｚ轴，沿着Ｚ轴的负方向看去，如果圆弧是顺时针方向，则用Ｇ０２，反之则用Ｇ０３。上一页下一页返回任务2U形槽的数控铣削编程与加工（４）编程格式：半径编程格式如下：说明：①Ｇ１７、Ｇ１８、Ｇ１９圆弧插补平面选择指令，其中机床默认Ｇ１７，