《数控铣削编程》-学习情境4

任务8槽类零件的编程与加工任务导入在数控铣床上完成如图4.1所示零件的腰形槽加工，工件材料为45钢。生产规模为单件。知识链接一、槽类零件铣削加工工艺

1.直角通槽的铣削加工

1)直角通槽的技术要求直角通槽的侧面有较高的尺寸精度、直线度、平行度、位置度和表面粗糙度要求。

2)直角通槽加工的一般工艺上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工

加工直角通槽，可以在卧式铣床或立式铣床上，采用指状铣刀(立铣刀、键槽铣刀)或盘状铣刀(三面刃铣刀、槽铣刀)加工。在立式数控铣床上，采用立铣刀或键槽铣刀加工槽结构时，由于机床刚性较普通铣床弱，一般不宜直接采用定尺寸刀具法控制槽侧尺寸，应该采用沿着轮廓加工。

(1)槽铣削加工常用刀具①指状铣刀(图4.2):立铣刀、键槽铣刀②盘状铣刀(图4.3):三面刃铣刀、槽铣刀。

(2)指状铣刀加工槽常用刀路加工通槽和半通槽，通常采用如图4.4所示的刀具路径，根据具体情况可以采用顺铣或逆铣。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工

加工半通槽或通槽，为保证槽形侧面的完整，在开口端延伸侧面一段，长度必须大于刀具半径，如图4.5所示。延伸后，可以按照图4.4所示的刀具路径方式加工

(3)加工参数与外轮廓铣削加工相比较，槽类结构的加工排屑不畅，刀具工作环境不良。因此，切削速度和进给量应该采用较小的数值，同时应该浇注大量的冷却液。

2.腰形槽的铣削加工

1)腰形槽的技术要求腰形槽的侧面有较高的尺寸精度、圆度、位置度和表面粗糙度要求，槽底面有尺寸要求。本次零件深度方向尺寸精度要求较低上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工2)腰形槽加工的一般工艺加工腰形槽，可以在卧式铣床或立式铣床上，采用指状铣刀(立铣刀、键槽铣刀)或盘状铣刀(三面刃铣刀、槽铣刀)加工。在立式数控铣床上，采用立铣刀或键槽铣刀加工槽结构时，由于机床刚性较普通铣床弱，一般不宜直接采用定尺寸刀具法控制槽侧尺寸，应该采用沿着轮廓加工的方法。Z方向的加工通常采用预钻下刀孔下刀铣削、分层下刀铣削、螺旋下刀铣削，本项目采用分层下刀铣削。

(1)腰形槽铣削加工常用刀具指状铣刀:立铣刀、键槽铣刀。

(2)指状铣刀加工槽常用刀路指状铣刀加工封闭槽通常采用法线进刀方式，并采用顺铣铣削。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工(3)加工参数与外轮廓铣削加工相比较，槽类结构的加工排屑不畅，刀具工作环境不良。因此，切削速度和进给量应该采用较小的数值，同时应该浇注大量的冷却液。

3.封闭型腔的铣削加工

1)技术要求封闭型腔的侧面有较高尺寸、形状和表面粗糙度要求及型腔的位置要求。

2)封闭型腔加工的一般工艺方法

(1)以预钻孔下刀方式粗铣型腔事先在下刀位置预钻一个孔，然后立铣刀从预钻孔处下刀，将余量去除，如图4.6所示。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工(2)以啄钻下刀方式粗铣型腔铣刀像钻头一样沿轴向垂直切入一定深度，然后使用周刃进行径向切削，如此反复，直至型腔加工完成，如图4.7所示。

(3)以坡走下刀方式粗铣型腔以坡走下刀方式粗铣型腔，就是刀具以斜线方式切入工件来达到Z向进刀的目的，也称斜线下刀方式。使用具有坡走功能的立铣刀或面铣刀，在X,Y或Z轴方向进行线性坡走，可以达到刀具在轴向的最大切深。坡走铣下刀的最大优点在于它有效地避免了啄铣时刀具端面中心处切削速度过低的缺点，极大改善了刀具切削条件，提高了刀具使用寿命及切削效率，广泛应用于大尺寸的型腔开粗。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工但执行坡走铣时，坡走角度a必须根据刀具直径、刀片、刀体下面的间隙等刀片尺寸及背吃刀量a,的情况来确定，如图4.8所示。

(4)以螺旋下刀方式粗铣型腔在主轴的轴向采用三轴联动螺旋圆弧插补开孔，如图4.9所示，以螺旋下刀方式铣削型腔时，可使切削过程稳定，能有效避免轴向垂直受力所造成的振动，且下刀时空间小，非常适合小功率机床和窄深型腔的加工。

3)型腔凹角的加工方法封闭型腔凹角的加工主要有以下几种方法。

(1)使用与凹角半径相等的立铣刀直接切入如图4.10所示，在凹角处粗加工时采用与圆角半径相等的立铣刀直接切入，刀具半径即为凹角半径。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工这种加工方案的优点是能简化编程，但缺点是刀具在圆角处突然增大而引起刀具振颤，从而影响加工质量及刀具寿命

(2)采用比凹角半径更小的立铣刀切削采用一个更小直径的立铣刀铣凹角，在圆角处铣刀的可编程半径应比刀具半径大15%，若工件中需要加工半径为10mm的凹角圆弧，使用刀具的半径R=5x0.85=4.25(mm)，故选择直径为8mm(半径为4mm)的立铣刀，如图4.11所示

(3)采用比凹角半径大的立铣刀切削采用大直径的铣刀加工型腔凹角可获得较高金属去除率，加工时刀具预留余量，再使用后续的刀具做插铣或摆线铣，如图4.12所示。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工4)封闭型腔铣削刀具

(1)整体硬质合金立铣刀使用这种铣刀可以取得较高的切削速度和较长的刀具使用寿命，刃口经过精磨的整体硬质合金立铣刀可以保证所加工的零件形位公差和较高的表面质量，适合高速铣削，刀具直径可以做得比较小，甚至可以小于0.5mm。但刀具的成本及其重磨与重涂层的成本比较高。

(2)可转位硬质合金立铣刀使用这种铣刀可以取得较高的切削速度、进给量和背吃刀量，所以金属去除率高，通常作为粗铣和半精铣刀具。刀片可以更换，刀具的成本低，但刀具的尺寸形状误差相对较大，直径一般大于10mm上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工(3)高速钢立铣刀这种刀具的总成本比较低，易于制造较大尺寸和异形刀具，刀具的韧性较好，可以进行粗加工;但在精加工型面时会因为刀具弹性变形而产生尺寸误差，切削速度相对较低，刀具使用寿命相对较短。

5)封闭型腔数控加工程序编制的图形处理封闭型腔在数控铣床上采用指状铣刀加工，一般可以以型腔中心或重要圆弧圆心作为下刀点。为了保证型腔侧面的完整性，必须对开口端延伸一段距离。如图4.13所示，虚线部分即为编程时的延伸部分。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工6)封闭型腔切削用量的选择实体材料加工封闭型腔类，铣削宽度包含了铣刀全部直径;进给速度一般小于外轮廓加工的3/4;切削速度与外形铣削相同。

7)加工参数型腔类结构的加工排屑不畅，刀具工作环境不良，因此切削速度和进给量应该采用较小的数值，同时应该浇注大量的冷却液。二、程序指令1.换刀指令1)指令格式:MO6TT一:预换刀具号。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工2)刀具Z向坐标设置含义加工中心在执行换刀指令前要确定各刀具的工件坐标系Z向补偿值。

3)各刀具Z向补偿值设置过程刀具旋转，移动Z轴，使刀具接近工件上表面(应在工件后续被切除的部位)。当刀具刀刃把粘在工件表面的薄纸片(浸有切削液)转飞时，记录每把刀具当前的Z轴机床(机械)坐标值(如图4.14所示两把不同高度的刀具的Z向机械坐标值应为H、和Hz)4)编程示例如当前主轴刀位为T2号刀，预将刀库中T1号刀调出并铣削某一工件，则编写程序如下。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工2.刀具长度补偿指令刀具长度补偿指令一般用于刀具轴向(Z方向)的补偿，它使刀具在Z方向上的实际位移量比程序给定值增加或减少一个偏置量，这样当刀具在长度方向的尺寸发生变化时(如钻头刃磨后)，可以在不改变程序的情况下，通过改变偏置量，加工出所要求的零件尺寸。1)指令格式G43/G44G00/G01Z一HG49;2)指令说明上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工3.螺旋插补指令螺旋插补是由两种运动组成:在G17,G18或(}19平面中进行的圆弧运动和垂直该平面的轴的直线运动。任务实施一、工艺与编程

1.工艺分析分析零件图，明确加工内容。如图4.1所示零件的加工部分为如图4.16所示的腰形轮廓，对于腰形槽为封闭型槽类加工，走刀路线如图4.17所示。机床:立式加工中心机床夹具:V形块结合平口钳定位和夹紧量具:三用游标卡尺和内测千分尺、深度千分尺上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工2.刀具选择加工刀具及参数选择见表4.1半精加工和精加工应该适当提高转速和进给量，以提高加工效率刀具路径:沿内腔轮廓走刀，法线执行刀具半径补偿如图4.17细实线所示。3.编制NC程序二、技能训练①开机前的准备。参照平行面铣削案例操作过程。②加工前的准备。参照平行面铣削案例操作过程。③安装工件及刀具。参照平行面铣削案例操作过程。④对刀，建立工件坐标系。采用试切方式对刀，对刀过程略上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工⑤输入并检验程序。⑥执行零件加工。⑦加工结束，清理机床。三、检查与评价1.评分表对任务8进行评分见表4.22.评估优化①对工件尺寸精度进行评估，找出尺寸超差是由于工艺系统因素还是测量因素造成的，为工件后续加工时尺寸精度控制提出解决办法、合理化建议及有益的经验。②对工件的加工表面质量进行评估，总结经验或找出表面质量缺陷的原因，提出刀路优化设计方法。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工③对加工效率、刀具寿命等方面进行评估，找出加工效率与刀具寿命的内在规律，为进一步优化刀具切削参数夯实基础。④评估整个加工过程是否有需要改进的工艺方法和操作。⑤评估团队成员在工作过程中表现的知识技能、安全文明、协作能力、语言表达能力等。⑥形成文书材料的评估报告。知识拓展产品零件中常见的槽类有:直角沟槽、键槽、半圆键槽、T形槽、V形槽等。前两种槽一般可以采用指状铣刀或盘状铣刀加工，后三种槽则采用特型铣刀加工具有更好的加工效率和加工质量。上一页下一页返回任务8槽类零件的编程与加工这类槽一般对槽的侧壁有较高的尺寸精度、形状位置精度和较高的表面粗糙度要求。如铣床的矩形导轨槽、车床的V形导轨槽等用于滑移导向，又如机床工作台的T形槽、工装夹具的V形槽等用于定位导向和连接紧固，都要求具有较高的几何精度及较好的表面物理机械性能。产品零件中常见的腔体有:各种成型模具的型腔、各种箱体的型腔、流体分流元件的内腔等。腔体的加工一般可以采用指状铣刀加工或采用在火花机上成型加工，微细的槽类、型腔则可以采用激光、电子束、离子束加工。根据使用功能的不同，腔体对侧壁尺寸、形状位置、腔体的容积有较高的要求。上一页返回任务9型腔类零件的编程与加工任务导入在数控铣床上完成如图4.22所示型腔类零件的加工，工件材料为硬铝。生产规模为单件。知识链接一、型腔类零件铣削加工工艺复合型腔是指由多个型腔按一定形式组合而成的。按型腔的组合方式可分为串联分布、并联分布及带孤岛型，如图4.23所示。就单个型腔加工而言，其加工工艺方法、所用刀具等与前两节所述基本相同，但如何总体安排这些型腔加工工艺，是进行复合型腔加工必须考虑的一个问题下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工1.串联型复合型腔铣削工艺方案对于串联分布的复合型腔，通常采用“从上到下”的工艺方案进行铣削，即先铣上层型腔，再铣下层型腔，如图4.24所示

2.并联型复合型腔铣削工艺方案对于并联分布的复合型腔，通常采用“基准优先”的工艺原则决定各个型腔的加工顺序，即先铣具有基准功能的型腔，再铣其他型腔，如图4.25所示

3.带孤岛的复合型腔铣削工艺方案对于带孤岛的复合型腔，铣削时不仅要考虑型腔轮廓精度，还要兼顾孤岛轮廓精度，因而通常采用“先腔后岛”的工艺方案，即先加工型腔轮廓，再加工孤岛轮廓，如图4.26所示上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工二、程序指令1.刀具半径补偿指令指令格式:G41/G42G00/G01X取消功能指令:G40G00/G01X2.刀具长度补偿指令指令格式:G43/G44G00/GO1Z取消功能指令:G49G00/GO1Z3.换刀指令指令格式:MO6T~具体功能见学习情境20上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工任务实施一、工艺与编程1.工艺分析分析零件图，明确加工内容。如图4.22所示零件的加工部位外轮廓，选用毛坯的尺寸为80mmx80mmx20mm2.机尿及装夹方式选择由于零件轮廓尺寸不大，夹具选择平口钳、V形块、垫铁等附件配合装夹工件。试切法对刀。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，圆弧用半径规测量，表面质量用粗糙度样板检测，另选用百分表校正平口钳及工件上表面。

3.刀具选择和加工工艺路线上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工4.切削用量选择采用计算方法选择切削用量，此处略，选择结果详见表4.35.编制NC程序

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)基点坐标计算粗加工行切时各点坐标计算:矩形槽轮廓留加工余量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9mmoB,C,F,…，I等各点一也是X坐标相同，Y坐标依次大一个行距9mm。各点坐标见表4.4。环形槽上的内外侧基点坐标见表4.5上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工3)编写程序单二、技能训练①开机前的准备。参照平行面铣削案例的操作过程。②加工前的准备。参照平行面铣削案例的操作过程。③安装工件及刀具。参照平行面铣削案例的操作过程。④对刀，建立工件坐标系。⑤输入并检验程序。⑥执行零件加工。⑦加工结束，清理机床。三、检查与评价1.评分表上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工对任务9进行评分，见表4.62.评估优化知识拓展常用测量仪器及使用方法

1.游标卡尺游标卡尺是利用游标原理对两测量面相对移动分隔的距离进行读数的测量器具。游标卡尺(简称卡尺)与千分尺、百分表都是最常用的长度测量器具。游标卡尺的结构如图4.28所示，游标卡尺的主体是一个刻有刻度的尺身，称主尺，沿着主尺滑动的尺框上装有游标。其特点是使用方便，用途广泛，测量范围大，结构简单和价格低廉等。上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工游标卡尺可测量工件的内、外尺寸(如长度、宽度、厚度、内径和外径)，孔距，高度和深度等。

1)游标卡尺的读数原理和方法游标卡尺的读数值有0.1mm,0.OSmm,0.02mm三种，其中以0.02mm的卡尺应用最普遍。游标卡尺读数的三个步骤如下。

(1)先读整数看游标零线的左边与尺身上最靠近的一条刻线的数值，读出被测尺寸的整数部分。

(2)再读小数看游标零线的右边，数出游标第几条刻线与尺身刻线对齐，读出被测尺寸的小数部分(即游标读数值乘其对齐刻线的顺序数)。上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工(3)得出被测尺寸把上面两次读数的整数部分和小数部分相加，就是卡尺的所测尺寸。

2)游标卡尺使用注意事项

2.外径千分尺千分尺类测量器具是利用螺旋副运动原理进行测量和读数的一种测微量具，测量准确度高，按性能可分为一般外径千分尺(如图4.29所示)、数显外径千分尺、尖头外径千分尺等

1)外径千分尺的读数原理和方法读数时可分三个步骤:先读整数，再读小数，最后得出被测尺寸

2)外径千分尺的使用方法上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工3.内径千分尺

1)内径千分尺的结构如图4.30所示，内径千分尺由测微头和各种尺寸的接长杆组成。

2)内径千分尺的使用方法

(1)校对零位(2)测量孔径

(3)测量两平行平面间距离测量方法与测量孔径时大致相同。

(4)正确使用接长杆接长杆的数量越少越好，这样可以减少累积误差。上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工(5)其他注意事项不允许把内径千分尺用力压进被测件内，以避免过早磨损，避免接长杆弯曲变形。

4.深度千分尺

1)深度千分尺的结构如图4.31所示，其结构与外径千分尺相似，只是用底板代替尺架和测砧。深度千分尺的测微螺杆移动量是25mm，使用可换式测量杆，测量范围为25一50mm,50-75mm,75一700mm2)使用方法与前面介绍的几种千分尺的使用方法相似。上一页下一页返回任务9型腔类零件的编程与加工5.量块量块又称块规，其截面为矩形或圆形，是一对相互平行且测量面间具有准确尺寸的测量器具，如图4.32所示

1)量块的主要用途①检查和校准各种长度测量器具②在长度测量中，作为相对测量的标准件。③用于精密划线和精密机床的调整。④直接用于精密被测件尺寸的检验。

2)量块的使用方法