數(shù)控銑床編程與操作模塊四-輪-廓-加-工課件

1、模塊四輪 廓 加 工課題一平 面 加 工【學(xué)習(xí)目標】1.知識目標了解平面銑刀的選用。了解米、英制尺寸設(shè)定指令。掌握進給速度單位設(shè)定指令(G94、G95)。掌握平面銑削工藝的制定及編程方法。掌握平面銑削方法。掌握平面質(zhì)量控制方法。完成圖4-1-1、圖4-1-2所示零件,材料為硬鋁,8課時。2.技能目標圖4-1-1零件圖圖4-1-2三維效果圖一、編程指令1.米、英制尺寸設(shè)定指令表4-1-1法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)米、英制設(shè)定指令代碼本教材所用數(shù)控系統(tǒng)采用米制尺寸輸入指令,程序啟動時指令生效。法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)米、英制尺寸輸入編程示例見表4-1-2?！局R學(xué)習(xí)】表4-1-2法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)米

2、、英制尺寸輸入編程示例2.進給速度單位設(shè)定指令例N10 G94 F100;進給速度為100mm/min;N100 S400 M3 ;主軸正轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速為400r/minN110 G95 F0.5 ;進給速度為0.5mm/r每分鐘進給量與每轉(zhuǎn)進給量關(guān)系vf=nf式中vf每分鐘進給量;n主軸轉(zhuǎn)速;例每轉(zhuǎn)進給量為0.15mm/r,主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min,則每分鐘進給速度vf=nf=0.151000mm/min=150mm/min。1.工、量、刃具選擇圖4-1-3硬質(zhì)合金面銑刀二、加工工藝分析本次課題采用20mm鍵槽銑刀和20mm立銑刀替代面銑刀,粗加工用鍵槽銑刀銑平面,精加工用立銑刀側(cè)邊下刀銑平面

3、。2.加工工藝方案表4-1-3工、量、刃具清單圖4-1-4端面銑削方式a)對稱銑削b)不對稱逆銑c)不對稱順銑端面對稱銑削: 面銑刀軸線位于銑削弧長的中心位置;銑刀切入點到銑刀軸線位置為切入部分(切入角為),切削厚度由小變大,相當于逆銑。銑刀軸線到銑刀切出點為切出部分(切出角為-),切削厚度由大變小,相當于順銑。端面不對稱銑削:端面不對稱銑削又分為不對稱順銑和不對稱逆銑兩種;當切入部分多于切出部分(或切入角大于切出角-)為不對稱逆銑,如圖4-1-4b所示;切出部分大于切入部分(或切入角小于切出角-)為不對稱順銑,如圖4-1-4c所示;其中不對稱逆銑對刀具損壞影響最大,不對稱順銑對刀具損壞影響最

4、小。(2)平面銑削工藝路徑平面銑削加工路徑有:通常粗銑平面采用往復(fù)平行切削法,切削效果好,空刀時間少。精銑平面采用單向平行切削路徑,表面質(zhì)量易于保證。圖4-1-5平面銑削路徑粗、精加工上表面。粗、精加工下表面,控制厚度尺寸。粗、精加工左(右)側(cè)面。粗、精加工右(左)側(cè)面,控制長度尺寸。粗、精加工前(后)側(cè)面。粗、精加工后(前)側(cè)面,控制寬度尺寸。(4)合理切削用量選擇加工材料為硬鋁,硬度較低,切削力較小,粗銑背吃刀量除留精銑余量外,一刀切完。表4-1-4粗、精銑平面切削用量三、參考程序編制1.工件坐標系建立該工件形狀較為簡單,易于數(shù)控編程,工件坐標系原點取在工件左下角上表面頂點處,刀具加工起點

5、選在距工件上表面10mm處。2.刀心坐標計算本課題粗銑采用往復(fù)平行切削法,精加工采用單向平行切削法;下刀起點在(-15、0)處,行距為18mm(行距一般取銑刀直徑50%90%),如圖4-1-5所示;編程時直接用刀心運動軌跡坐標編程。左右刀心坐標見表4-1-5。表4-1-5左右刀心點坐標(單位:mm)表4-1-7子程序用加工中心加工時,只需把手動換刀指令換成自動換刀指令即可,即把N170段指令轉(zhuǎn)成自動換刀指令M6 T2。一、加工準備二、對刀 X、Y方向?qū)Φ禭、Y方向采用試切法對刀,將機床坐標系原點偏置到工件坐標系原點上,通過對刀操作得到X、Y偏置值輸入到G54中,G54中Z坐標輸入0。【技能訓(xùn)練

6、】法那克系統(tǒng):把基礎(chǔ)坐標系中Z方向值變?yōu)?50mm,進行空運行或用機床鎖住功能進行空運行,觀察程序運行情況及加工軌跡;空運行結(jié)束后,取消空運行設(shè)置。通過機床鎖住功能進行空運行后機床應(yīng)重回參考點。西門子系統(tǒng):設(shè)置空運行和程序測試有效,打開程序,選擇AUTO(自動加工)模式,按下數(shù)控啟動鍵,觀察程序運行情況。用仿真軟件在計算機上進行仿真練習(xí),測試程序及加工情況。三、空運行及仿真加工時先安裝粗加工鍵槽銑刀進行粗加工,遇M0、M5指令后換精加工刀具進行精加工。當上表面加工完成后,加工下表面時應(yīng)通過“試測法”進行工件高度尺寸的控制;具體做法如下:換精加工刀具時設(shè)置刀具長度補償值(或長度磨損值)后運行精加

7、工程序,精加工完成后用游標卡尺測量高度尺寸,根據(jù)實際尺寸修調(diào)長度補償值(或長度磨損值)再重新運行精加工程序以保證高度尺寸的正確。例如,刀具長度磨損值為+0.30mm,假設(shè)精加工后測得高度2mm的實際尺寸為25.30mm,比圖樣要求尺寸還大0.200.30mm,取中間值0.25mm,則把刀具長度磨損值修改為0.30mm-0.25四、零件自動加工與尺寸控制mm=0.05mm,然后重新運行精加工程序即可保證高度尺寸合格。平行度、垂直度主要通過裝夾工件來保證,裝夾工件時應(yīng)放平,校正。加工其它面時長度、寬度尺寸的控制方法同上。五、零件檢測與評分零件加工后,進行尺寸檢測,檢測結(jié)果寫入評分表中.六、加工結(jié)束

8、,拆下工件,清理機床。 【資料鏈接】數(shù)控銑床(加工中心)夾具選擇: 數(shù)控銑床(加工中心)可以加工形狀復(fù)雜的零件,但數(shù)控銑床(加工中心)所使用的夾具往往并不很復(fù)雜,只要求有簡單的定位、夾緊機構(gòu)就可以了。選擇銑床(加工中心)夾具時,通常需要考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證及經(jīng)濟性。在產(chǎn)量小或研制時,應(yīng)盡量采用組合夾具或通用夾具;小批量或成批生產(chǎn)時可考慮采用專用夾具;生產(chǎn)批量較大時,可考慮采用多工位夾具或氣動、液壓夾具。1.銑刀直徑20mm,主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min,每分鐘進給速度為70mm/min,則每轉(zhuǎn)進給速度是多少?圖4-1-65題圖【思考與練習(xí)】課題二平面外輪廓加工【學(xué)習(xí)目標】 1

9、.知識目標掌握圓弧過渡、直線過渡指令及編程。掌握刀具半徑補償指令及使用。掌握平面外輪廓切向切入、切出方式。掌握平面外輪廓加工工藝的制定方法。掌握平面外輪廓加工方法及尺寸控制。會解決平面外輪廓多余材料的處理方法。完成圖4-2-1、圖4-2-2所示零件,材料為硬鋁,12課時。 2.技能目標 一、編程指令1.倒圓、倒角指令圖4-2-2三維效果【知識學(xué)習(xí)】表4-2-1法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)倒角、倒圓指令格式表4-2-2法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)刀具半徑補償指令格式其中,X、Y為建立刀具半徑補償(或取消刀具半徑補償)時目標點坐標;D為刀具半徑補償號。 刀具半徑左補償、右補償方向判別:在補償平面內(nèi),沿著刀具進

10、給方向看,刀具在輪廓左邊用左補償;沿著刀具進給方向看,刀具在輪廓右邊,用右補償,如圖4-2-3所示。圖4-2-3刀具半徑補償圖4-2-4刀具軌跡(4)指令使用刀具補償過程中運動軌跡可分為:建立刀具半徑補償、使用刀具半徑補償、撤消刀具半徑補償三個步驟。圖4-2-5 如圖4-2-6所示,工件銑削深度3mm,建立刀補前的刀具位置坐標為(-15,-20),采用刀具半徑右補償,則加工程序為(法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)程序相同)。圖4-2-6應(yīng)用實例(5)指令使用說明二、加工工藝分析1.工、量、刃具選擇表4-2-3工、量、刃具清單表4-2-3工、量、刃具清單圖4-2-9切入與切出加工中,用鍵槽銑刀粗加工立銑刀

11、精加工手動銑削剩余島嶼材料或編程銑削剩余島嶼材料。精加工(輪廓)余量用刀具半徑補償控制;精加工尺寸精度由調(diào)試參數(shù)值控制。合理切削用量的選擇加工材料為硬鋁,硬度低,切削力較小,粗銑深度除留精銑余量外,一刀切完;切削速度選擇較高,進給速度5080mm/min,具體見表4-2-4。表4-2-4銑削外輪廓合理切削用量表4-2-5各點坐標(單位:mm)表4-2-5各點坐標(單位:mm)表4-2-6主程序表4-2-7子程序表4-2-7子程序用加工中心加工時,只需把手動換刀指令換成自動換刀指令即可,即N70段程序改成自動換刀指令M6 T2?！举Y料鏈接】使用刀具半徑補償指令加工內(nèi)、外輪廓和內(nèi)角時,常出現(xiàn)以下幾

12、種臨界加工情況引起的過切現(xiàn)象。表4-2-7子程序圖4-2-12過切(三)【技能訓(xùn)練】一、加工準備圖4-2-13法那克系統(tǒng)畫面圖4-2-14西門子系統(tǒng)畫面二、對刀操作 X、Y方向?qū)Φ禭、Y方向采用試切法對刀,將機床坐標系原點偏置到工件坐標系原點上,通過對刀操作得到X、Y偏置值輸入到G54中,G54中Z坐標輸入0。三、機床刀具半徑補償值的調(diào)整 采用刀具半徑補償功能時,機床中刀具半徑補償值應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整,調(diào)整方法如下:法那克系統(tǒng):按(參數(shù))鍵,按(補正)軟鍵出現(xiàn)如圖4-2-13畫面;把光標移動至所用刀具號的(形狀)D處,輸入刀具半徑值“8”,按輸入軟鍵即可。西門子系統(tǒng):按功能切換鍵,按軟鍵,按軟鍵出現(xiàn)

13、圖4-2-14畫面,按T選擇刀具號,按D選擇刀沿號,再把光標移至半徑-幾何尺寸位置,輸入半徑值“8”,按回車鍵即可。四、空運行及仿真 1)法那克系統(tǒng):調(diào)整機床刀具半徑補償值,把基礎(chǔ)坐標系中Z方向值變?yōu)椤?50”,打開程序,選擇MEM工作模式,按下空運行按鈕,按循環(huán)啟動按鈕,觀察加工情況及程序運行情況;或用機床鎖住功能進行空運行?？者\行結(jié)束后,使空運行按鈕復(fù)位。用仿真軟件在計算機上進行仿真練習(xí),測試程序及加工情況。五、零件自動加工及尺寸控制加工時先用16mm鍵槽銑刀進行粗加工,后用16mm立銑刀進行精加工。因粗、精加工輪廓子程序相同,故粗加工輪廓時把機床中刀具半徑補償值設(shè)置為8.3mm,輪廓留0

14、.3mm精加工余量,深度方向也留0.3mm精加工余量,由程序控制。用立銑刀精加工時機床中刀具半徑補償值先設(shè)置為8.2mm,運行完精加工程序后,根據(jù)輪廓實測尺寸再修改機床中刀具半徑補償值,然后重新運行精加工程序,以保證輪廓尺寸符合圖樣要求,具體做法如下:若第一次運行精加工程序后,用游標卡尺測得輪廓7mm實際尺寸為70.55mm,比圖樣要求尺寸還大0.450.55mm,單邊大0.2250.275mm(取中間值0.25mm),則機床中刀具半徑補償值應(yīng)修改為8.2mm-0.25mm=7.95mm,然后重新運行精加工程序進行精加工,即可保證輪廓尺寸符合要求深度尺寸也用類似方法進行控制,通過設(shè)置長度補償值

15、(或長度磨損值)第一次精加工程序運行后,測量實際深度尺寸,再修改長度補償值(或長度磨損值),然后重新運行精加工程序以保證深度尺寸。六、零件檢測與評分程序執(zhí)行完畢后,進行尺寸檢測,檢測結(jié)果寫入評分表中。七、加工結(jié)束,拆下工件,清理機床 【操作注意事項】 編程時采用刀具半徑補償指令,加工前應(yīng)設(shè)置好機床中半徑補償值,否則刀具將不按半徑補償加工。課題三平面內(nèi)輪廓加工【學(xué)習(xí)目標】1.知識目標了解回參考點指令和回固定點指令。 掌握平面內(nèi)輪廓加工進給路線的制定方法。 掌握平面內(nèi)輪廓加工刀具及合理切削用量的選擇。會用CAD軟件查找基點坐標。掌握平面內(nèi)輪廓加工方法。掌握平面內(nèi)輪廓尺寸控制方法。2.技能目標完成圖

16、4-3-1、圖4-3-2所示的零件,材料為硬鋁,8課時。圖4-3-2三維效果圖【知識學(xué)習(xí)】一、編程指令1.回參考點指令表4-3-1法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)回參考點指令格式表4-3-2法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)回固定點指令格式二、加工工藝分析1.工、量、刃具選擇表4-3-3工、量、刃具清單本課題由于內(nèi)輪廓余量不多,選擇環(huán)切法并由里向外加工,加工中行距取刀具直徑的50%90%左右,加工路線如圖4-3-6所示。刀具由1234563789101112131471的順序按環(huán)切方式進行加工,刀具從點3運行至點7時建立刀具半徑補償,加工結(jié)束時刀具從點7運行至點1過程中取消刀具半徑補償。 合理切削用量的選擇加工材料

17、為硬鋁,切削力較小,銑削深度除留0.3mm精加工余量,其余一刀切完;切削速度可選較高,進給速度5080mm/min ,垂直進給速度較小,具體見表4-3-4。表4-3-4粗、精銑切削用量選擇表4-3-5基點及環(huán)切時各點坐標(單位:mm)表4-3-6程序示例表4-3-6程序示例表4-3-7子程序表4-3-7子程序用加工中心加工時,只需把手動換刀指令換成自動換刀指令即可,即主程序中N70程序換成自動換刀指令M6 T02?！举Y料鏈接】型腔類零件下刀方法:加工型腔類零件在垂直進給時切削條件差,軸向抗力大,切削較為困難。一般根據(jù)具體情況采用以下幾種方法進行加工:用鉆頭在銑刀下刀位置預(yù)鉆一個孔,銑刀在預(yù)鉆孔

18、位置下刀進行型腔的銑削。此方法對銑刀種類沒有要求,下刀速度不用降低,但需增加一把鉆頭,也增加了換刀和鉆孔時間。 用鍵槽銑刀(或有端面刃的立銑刀)直接垂直下刀進給,再進行型腔銑削。此方法下刀速度不能過快,否則會產(chǎn)生振動,損壞切削刃。使用X/Y和Z方向的線性坡切削下刀,達到軸向深度后再進行型腔銑削,此方法適宜加工寬度較窄的型腔。螺旋下刀,銑刀在下刀過程中沿螺旋線路徑下刀,它產(chǎn)生的軸向力小,工件加工質(zhì)量高,對銑刀種類也沒什么要求,是最佳下刀方式。一、加工準備 二、對刀操作 X、Y方向?qū)Φ禭、Y方向采用試切法對刀,將機床坐標系原點偏置到工件坐標系原點上,通過對刀操作得到X、Y偏置值輸入到G54中,G5

19、4中Z坐標為0。三、空運行及仿真法那克系統(tǒng):調(diào)整機床中刀具半徑補償值,把基礎(chǔ)坐標系中Z方向值變?yōu)椤?50”,打開程序,選擇MEM工作模式,按下空運行按鈕,按數(shù)控啟動按鈕,觀察程序運行及加工情況;或用機床鎖住功能進行空運行,空運行結(jié)束后,使空運行按鈕復(fù)位。西門子系統(tǒng):調(diào)整機床中刀具半徑補償值,設(shè)置空運行和程序測試有效,打開程序,選擇AUTO(自動加工)模式,按下數(shù)控啟動鍵,觀察程序運行情況。用仿真軟件在計算機上進行仿真練習(xí),測試程序及加工情況。四、零件自動加工及尺寸控制加工時先用10mm鍵槽銑刀進行粗加工,后用10mm立銑刀進行精加工。因粗、精加工輪廓子程序相同,故粗加工輪廓時把機床中刀具半徑補

20、償值設(shè)置為5.3mm,輪廓留0.3mm精加工余量,深度方向留0.3mm精加工余量,由程序控制。用立銑刀精加工時機床中刀具半徑補償值先設(shè)置為5.2mm,運行完精加工程序后,根據(jù)輪廓實測尺寸再修改機床中刀具半徑補償值,然后重新運行精加工程序,以保證輪廓尺寸符合圖樣要求,零件加工完畢后,進行尺寸檢測,檢測結(jié)果寫入評分表中(表4-3-8)。五、零件檢測與評分表4-3-8平面內(nèi)輪廓加工評分表表4-3-8平面內(nèi)輪廓加工評分表六、加工結(jié)束,拆下工件,清理機床【操作注意事項】 銑刀半徑必須小于或等于工件內(nèi)輪廓凹圓弧最小半徑的大小,否則無法加工出內(nèi)輪廓圓弧。機床中半徑參數(shù)設(shè)置也不能大于內(nèi)輪廓圓弧半徑,否則會發(fā)生

21、報警。課題四輪廓綜合加工【學(xué)習(xí)目標】1.知識目標掌握輪廓綜合加工工藝制定方法。了解相同形狀內(nèi)、外輪廓的編程方法。2.技能目標掌握輪廓綜合加工方法。會進行相同形狀內(nèi)、外輪廓的加工。進一步掌握輪廓尺寸控制方法。完成圖4-4-1、圖4-4-2所示零件,材料為硬鋁,10課時。【知識學(xué)習(xí)】一、編程知識 使用刀具半徑補償指令時,當機床中刀具半徑參數(shù)值為正,刀具沿工件外輪廓運行;刀具半徑參數(shù)值為負,刀具將沿工件內(nèi)側(cè)運行。圖4-4-3a所示為機床中刀具半徑參數(shù)值為正時的刀具中心軌跡;圖4-4-3b所示為機床中刀具半徑參數(shù)值為負值時的刀具中心軌跡,此時G41、G42指令互換。用此方法可加工凹、凸配合形狀零件或相

22、同形狀的內(nèi)、外輪廓(如薄壁件),且它們之間的間隙(厚度)可通過調(diào)節(jié)半徑參數(shù)值大小來控制。二、加工工藝分析1.工、量、刃具選擇表4-4-1綜合輪廓加工工、量、刃具清單圖4-4-4加工路線內(nèi)輪廓無法沿輪廓切線延長線方向切入、切出,只能沿法向(或圓弧)切入、切出,此處沿法線方向切入、切出,刀具由O運行至1時建立刀具半徑補償,然后沿著下列次序運行:123456789101112131O,在刀具由1運行至O點時取消刀具半徑補償。外輪廓沿切線延長線方向切入、切出,路線:14151234567891011121311617,在切入前建立刀具半徑補償,切出后取消刀具半徑補償。其它輪廓路線為:1718192021;1422232425;2627(2)合理切削用量選擇加工材料為硬鋁,粗銑銑削深度除留0.3mm精銑余量,其余一刀切完。表4-4-2粗、精銑削用量表4-4-3基點坐標(單位:mm)主程序(法那克系統(tǒng)程序名“O0440”;西門子系統(tǒng)程序名“XX440.MPF”)見表4-3-4。表4-3-4