數(shù)控車(銑)床編程與操作課題一鍵槽銑削課件

1、 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知識目標(biāo) 理解局部坐標(biāo)系概念； 熟練應(yīng)用子程序編程； 掌握坐標(biāo)軸偏移指令； 掌握鍵槽加工工藝制定方法。 2.技能目標(biāo) 會選擇鍵槽銑刀； 掌握圓弧切向進刀方法； 掌握鍵槽銑削方法及尺寸控制方法。模塊五 凹槽加工 課題1 鍵槽銑削 學(xué)習(xí)目標(biāo)模塊五 凹槽加工 課題1 鍵槽銑削數(shù)控車(銑)床編程與操作課題一鍵槽銑削 知識學(xué)習(xí) 一、編程指令 1.局部坐標(biāo)系概念 如果工件在不同位置有重復(fù)出現(xiàn)的形狀或結(jié)構(gòu)，可把這一部分形狀或結(jié)構(gòu)編寫成子程序，主程序在適當(dāng)?shù)奈恢谜{(diào)用、運行，即可加工出相同的形狀和結(jié)構(gòu)，從而簡化編程。而編寫子程序時不可能用工件坐標(biāo)系，必須重新建立一個子程序的坐標(biāo)系，這種在工件坐標(biāo)

2、系中建立的子坐標(biāo)系稱為局部坐標(biāo)系。圖5-1-3 如圖5-1-3所示：加工五個矩形槽，用子程序編程，方便快捷，工件坐標(biāo)系XOY設(shè)置在左下角，而子程序坐標(biāo)系，即局部坐標(biāo)系則應(yīng)設(shè)置在矩形槽中心，即X，0，Y， ，子程序中基點坐標(biāo)是相對對于局部坐標(biāo)系X，0，Y， （當(dāng)前坐標(biāo)系）而言，其坐標(biāo)值計算方便、快捷。2.坐標(biāo)系（可編程的）偏移指令 知識學(xué)習(xí) 一、編程指令 （1）指令功能 通過編程將工件坐標(biāo)系原點偏移到需要的位置，如偏移到局部坐標(biāo)系原點上，使工件坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系重合。 （2）指令格式 坐標(biāo)系偏移指令格式見表5-1-1。表5-1-1法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)坐標(biāo)系偏移指令格式圖5-1-3系統(tǒng)法那克系統(tǒng)

3、西門子系統(tǒng)指令格式G52 X Y Z ；坐標(biāo)系偏移。G52 X0 Y0 Z0；取消坐標(biāo)系偏移G158 X Y Z ；可編程的零點偏移G158；指令后面不跟坐標(biāo)軸名稱，表示取消當(dāng)前的可編程零點偏移。 （1）指令功能圖5-1-3系統(tǒng)法那克系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令格式表5-1-2法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)示例程序程序段號程序內(nèi)容（法那克系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）指令說明N10G0 G54 X0 Y0G0 G54 X0 Y0刀具移動到工件坐標(biāo)系原點O點處N20G52 X20 Y20 Z0G158 X20 Y20 Z0將工件坐標(biāo)系偏移到X20 Y20處N30G00 X0 Y0G00 X0 Y0在局部坐標(biāo)（當(dāng)前坐

4、標(biāo)）系中，刀具移動到X0 Y0處即槽1#幾何中心點N40G52 X60 Y20 Z0G158 X60 Y20 Z0將工件坐標(biāo)系偏移到X60 Y20處N50G00 X0 Y0G00 X0 Y0在局部坐標(biāo)（當(dāng)前坐標(biāo)）系中，刀具移動到X0 Y0處即槽2#幾何中心點N60G52 X0 Y0 Z0G158取消坐標(biāo)系偏移N70G00 X0 Y0G00 X0 Y0刀具移動到工件坐標(biāo)系原點O點處表5-1-2法那克系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)示例程序程序段號程序內(nèi)容程 （3）指令使用說明坐標(biāo)系偏移指令要求為一個獨立程序段。坐標(biāo)系偏移指令可以對所有坐標(biāo)軸零點進行偏移。后面的偏移指令取代先前的偏移指令（即都是在工件坐標(biāo)系基礎(chǔ)上

5、進行偏移）。坐標(biāo)系偏移指令有多種，可設(shè)定的偏移（如G54、G55等）、可編程的偏移等。法那克系統(tǒng)說明書中常稱G52指令為局部坐標(biāo)系指令，其含義相同。 （3）指令使用說明 二、加工工藝分析 1.工、量、刃具選擇 （1）工具選擇：工件采用平口鉗裝夾，試切法對刀，其它工具見表5-1-3。 （2）量具選擇：輪廓尺寸、槽間距用游標(biāo)卡尺測量，深度尺寸用深度游標(biāo)卡尺測量，表面質(zhì)量用粗糙度樣板檢測，另用百分表校正平口鉗及工件上表面。具體規(guī)格、參數(shù)見表5-1-3。 （3）刃具選擇：刀具直徑選擇主要應(yīng)考慮凹槽拐角圓弧半徑值大小，本課題最小圓弧輪廓半徑R5，所選銑刀直徑應(yīng)小于等于10，此處選8；粗加工用鍵槽銑刀銑削

6、，精加工用能垂直下刀的立銑刀或用鍵槽銑刀替代。加工材料為硬鋁，銑刀材料用普通高速鋼銑刀即可，具體規(guī)格見表5-1-3。 二、加工工藝分析表5-1-3工、量、刃具清單工、量、刃具清單圖號SKX5-1-1種類序號名稱規(guī)格精度單位數(shù)量工具1平口鉗QH135個12扳手把13平行墊鐵副14塑膠榔頭個1量具1游標(biāo)卡尺0150mm0.02把12深度游標(biāo)卡尺0200mm0.02把13百分表及表座010mm0.01個14粗糙度樣板N0N112級副1刃具1鍵槽銑刀8個12立銑刀8個1表5-1-3工、量、刃具清單工、量、刃具清單圖號SKX5-1 2.加工工藝方案 （1）加工工藝路線 槽1#、槽2#、槽3#尺寸完全一樣

7、，可編寫一個子程序，調(diào)用三次。槽4#、槽5#尺寸完全一樣可另編一子程序，調(diào)用二次；粗、精加工子程序分別編寫，加工時分別調(diào)用。子程序坐標(biāo)系（局部坐標(biāo)系）建立在槽的幾何中心上，工件坐標(biāo)系建立在工件幾何中心上，用坐標(biāo)系偏移指令將工件坐標(biāo)系原點偏移到局部坐標(biāo)系原點上再調(diào)用子程序，加工各個槽。其中單個槽加工工藝如下： 1）圓弧切入、切出 槽加工與內(nèi)輪廓加工類似無法沿輪廓延長線方向切入、切出，一般都沿法向切入、切出，也可沿槽內(nèi)輪廓切向切入、切出；具體做法是沿內(nèi)輪廓設(shè)置一過渡圓弧切入和切出工件輪廓，如圖5-1-4加工圓形槽切入、切出路徑。圖5-1-5為加工鍵槽使用刀具半徑補償后再設(shè)置圓弧切入、切出路徑。 2

8、.加工工藝方案圖5-1-5圖5-1-4刀具半徑補償后再設(shè)置圓弧切入、切出路徑。圖5-1-5圖5-1-4 2）銑削方向的確定 與內(nèi)輪廓加工一樣，順銑時由于切削厚度由厚變薄，不存在刀齒滑行，刀具磨損少，表面質(zhì)量較高；故一般都采用順銑方式。當(dāng)銑刀沿槽輪廓逆時針方向銑削時，刀具旋轉(zhuǎn)方向與工件進給方向一致為順銑如圖5-1-5所示。圖5-1-5圖5-1-4刀具半徑補償后再設(shè)置圓弧切入、切出路3）銑削路徑銑削凹槽時仍采用行切和環(huán)切相結(jié)合的方式進行銑削，以保證能完全切除槽中余量，本課題由于凹槽寬度較小，銑刀沿輪廓加工一圈即可把槽中余量全部切除，故不需采用行切方式切除槽中多余余量。其中每一個槽，根據(jù)尺寸精度，表

9、面粗糙度要求，分為粗、精兩道加工路線；粗加工時，留0.3mm左右精加工余量，再精加工至尺寸。 （2）合理切削用量選擇 加工材料為硬鋁，粗銑銑削深度除留精銑余量，其余一刀切完。切削速度可較高，進給速度選擇50-80mm/min,具體見表5-1-4。3）銑削路徑表5-1-4粗、精銑削用量刀具工作內(nèi)容 F(mm/min)n(r/min)高速鋼鍵槽銑刀粗銑（T1）垂直進給深度方向留0.3mm精加工余量501000表面直線進給輪廓留0.3mm精加工余量701000表面圓弧進給輪廓留0.3mm精加工余量701000高速鋼立銑刀精銑（T2）垂直進給501200表面直線進給601200表面圓弧進給601200

10、表5-1-4粗、精銑削用量工作內(nèi)容 F(mm/min)n( 三、參考程序編制 1.工件坐標(biāo)系建立 工件坐標(biāo)系X、Y零點應(yīng)建立在設(shè)計基準(zhǔn)上，即建立在工件幾何中心上；Z方向零點設(shè)置在工件上表面；子程序坐標(biāo)系（局部坐標(biāo)系）X、Y零點建立在鍵槽幾何中心上，Z零點仍設(shè)置在工件上表面上。 2.基點坐標(biāo)計算 鍵槽幾何中心在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)見表5-1-5，即采用坐標(biāo)系偏移指令偏移值。槽1（-20，20）槽2（0，0）槽3（20，-20）槽4（-20，-20）槽5（20，20）圖5-1-6 三、參考程序編制槽1（-20，20）槽2（0，0）槽3（2子程序中局部坐標(biāo)系為鍵槽幾何中心，局部坐標(biāo)系中基點A、B、C、

11、D點（見圖 主程序：法那克系統(tǒng)程序名“O0510”；西門子系統(tǒng)程序名“XX0510.MPF”程序段號程序內(nèi)容（法那克系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N5G40 G90 G49 G80G40 G90 設(shè)置初始狀態(tài)N10G54M3S1000T01 G54M3S1000T01D01 建立工件坐標(biāo)系，選刀具N20G52 X-20 Y-20 Z0G158 X-20 Y-20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽4中心N30M98 P0020L20調(diào)用子程序粗加工槽4N40G52 X20 Y20 Z0G158 X20 Y20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽5中心N50M98 P0020L20調(diào)用子程序粗加工槽5N60G52

12、 X-20 Y20 Z0G158 X-20 Y20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽1中心N70M98 P0030L30調(diào)用子程序粗加工槽1N80G52 X0 Y0 Z0G158 取消坐標(biāo)軸偏移子程序中局部坐標(biāo)系為鍵槽幾何中心，局部坐標(biāo)系中基點A、B、CN90M98 P0030L30調(diào)用子程序粗加工槽2N100G52 X20 Y-20 Z0G158 X20 Y-20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽3中心N110M98 P0030L30調(diào)用子程序粗加工槽3N120G52 X0 Y0 Z0G158 取消坐標(biāo)軸偏移N130M5M5主軸停N140M0M0 程序停, 手動換刀并改參數(shù)N150M3 S1200 T02M3

13、S1200 T02 D02設(shè)置精加工參數(shù)N160G52 X-20 Y-20 Z0G158 X-20 Y-20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽4中心N170M98 P0200L200調(diào)用子程序精加工槽4N180G52 X20 Y20 Z0G158 X20 Y20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽5中心N190M98 P0200L200調(diào)用子程序精加工槽5N200G52 X-20 Y20 Z0G158 X-20 Y20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽1中心N90M98 P0030L30調(diào)用子程序粗加工槽2N100GN210M98 P0300L300調(diào)用子程序精加工槽1N220G52 X0 Y0 Z0G158 取消坐標(biāo)軸偏移

14、N230M98 P0300L300調(diào)用子程序精加工槽2N240G52 X20 Y-20 Z0G158 X20 Y-20 Z0工件坐標(biāo)系偏移到槽3中心N250M98 P0300L300調(diào)用子程序精加工槽3N260G52 X0 Y0 Z0G158 取消坐標(biāo)軸偏移N270G0 Z100G0 Z100刀具抬起N280M30M30程序結(jié)束N210M98 P0300L300調(diào)用子程序精加工槽1N22程序段號程序內(nèi)容（法那克系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N10G0G43X15Y5Z5H01G0 X15Y5 Z5刀具空間移動至局部坐標(biāo)系中X15Y5上方N20G41 X4.854 Y-4 D1G41 X4

15、.854 Y-4建立刀具半徑補償N30G1 Z-2.7 F50G1 Z-2.7 F50下刀深度2.7mmN40G3 X7.5 Y-5 R4 F70G3X7.5 Y-5CR=4F70圓弧切入至A點N50X7.5 Y5 R5X7.5 Y5 CR=5圓弧加工至B點N60G1 X-7.5 Y5G1 X-7.5 Y5直線加工至C點N70G3 X-7.5 Y-5 R5G3 X-7.5 Y-5 CR=5圓弧加工至D點N80G1 X7.5 Y-5 G1 X7.5 Y-5 直線加工至A點N90G3 X10.146 Y-4 R4G3 X10.146Y-4CR=4圓弧切出程序段號程序內(nèi)容程序內(nèi)容動作說明N10G0G

16、43X15Y5ZN100G0 Z5G0 Z5抬刀N110G40 X15 Y5G40 X15 Y5取削刀具半徑補償N120M99M17子程序結(jié)束并返回主程序 槽4#、5#精加工子程序名：法那克系統(tǒng)“O0200”；西門子系統(tǒng) “L200SPF”。程序段號程序內(nèi)容（法那克系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N10G0G43X10Y2Z5H02G0 X10 Y2 Z5刀具空間移動至局部坐標(biāo)系中X10Y2上方N20G1 Z-3 F50G1 Z-3 F50下刀N30G41X5Y-2.5 D02F60G41 X5 Y-2.5 F60建立半徑補償N40G3 X10Y-7.5 R5G3 X10Y-7.5 CR=

17、5圓弧切入至A點N50X10 Y7.5 R7.5X10 Y7.5 CR=7.5圓弧加工至B點N100G0 Z5G0 Z5抬刀N110G40 X15 Y5N60G1 X-10 Y7.5G1 X-10 Y7.5直線加工至C點N70G3 X-10 Y-7.5 R7.5G3X-10 Y-7.5 CR=7.5圓弧加工至D點N80G1 X10 Y-7.5 G1 X10 Y-7.5 直線加工至A點N90G3 X15 Y-2.5 R5G3 X15 Y-2.5 CR=5圓弧切出N100G1 G40 X10 Y0G1 G40 X10 Y0取消刀具半徑補償N110G0 Z5G0 Z5抬刀N120M99M17子程序結(jié)

18、束并返回主程序N60G1 X-10 Y7.5G1 X-10 Y7.5直線加槽1#、2#、3#精加工子程序名：法那克系統(tǒng)“O0300”；西門子系統(tǒng)“L300SPF”。程序段號程序內(nèi)容（法那克系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N10G0G43X15Y5Z5H01G0 X15Y5 Z5刀具空間移動至局部坐標(biāo)系中X15Y5上方N20G41 X4.854 Y-4 D1G41 X4.854 Y-4建立刀具半徑補償N30G1 Z-3 F50G1 Z-3 F50下刀深度3mmN40G3 X7.5 Y-5 R4 F70G3X7.5 Y-5CR=4F70圓弧切入至A點N50X7.5 Y5 R5X7.5 Y5 C

19、R=5圓弧加工至B點N60G1 X-7.5 Y5G1 X-7.5 Y5直線加工至C點N70G3 X-7.5 Y-5 R5G3 X-7.5 Y-5 CR=5圓弧加工至D點N80G1 X7.5 Y-5 G1 X7.5 Y-5 直線加工至A點槽1#、2#、3#精加工子程序名：法那克系統(tǒng)“O0300”；N90G3 X10.146 Y-4 R4G3 X10.146Y-4CR=4圓弧切出N100G0 Z5G0 Z5抬刀N110G40 X15 Y5G40 X15 Y5取削刀具半徑補償N120M99M17子程序結(jié)束并返回主程序 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，即將主程序中N140程序

20、改成自動換刀指令M6 T2，由機械手自動換刀即可。N90G3 X10.146 Y-4 R4G3 X10.146資料鏈接 深度尺寸較大的凹槽加工方法：當(dāng)凹槽深度較深時，需分層多次銑削才能完成，編程難度增加.此時可通過不斷更改Z方向深度尺寸，運行同一程序加工；也可以通過設(shè)置參數(shù)（變量），使用循環(huán)指令編程加工。此外對于銑鍵槽這類典型化的銑削動作還可以用參數(shù)（變量）方式編制出幾何形狀的子程序，在加工中按需要調(diào)用，并對子程序中設(shè)定的參數(shù)（變量）隨時賦值，就可以加工出大小或形狀不同的工件輪廓及不同深度的凹槽。西門子系統(tǒng)有專門的凹槽循環(huán)指令，法那克系統(tǒng)用戶也可以用變量編制用戶宏程序加工。資料鏈接 深度尺寸較

21、大的凹槽加工方法：當(dāng)凹槽深度較深時， 技能訓(xùn)練 一、加工準(zhǔn)備 1.檢查毛坯尺寸。 2.開機、回參考點。 3.程序輸入：將程序輸入數(shù)控系統(tǒng)中。 4.工件裝夾：平口鉗裝夾在銑床工作臺上，用百分表校正；工件裝夾在平口鉗上，底部用墊塊墊起，使工件伸出鉗口510mm，用百分表校平上表面并夾緊。 5.刀具裝夾：本課題共采用兩把銑刀，一把為8粗加工鍵槽銑刀，一把為8精加工立銑刀（可垂直下刀）或精加工鍵槽銑刀，通過彈簧夾頭把銑刀裝夾入銑刀刀柄中。根據(jù)加工情況分別把粗、精加工銑刀柄裝入銑床主軸（加工中心則把粗、精銑刀全部裝入刀庫中）。 技能訓(xùn)練 一、加工準(zhǔn)備二、對刀操作 1.X、Y方向?qū)Φ?X、Y方向采用試切法

22、對刀，將機床坐標(biāo)系原點偏置到工件坐標(biāo)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(biāo)輸入0。 2.Z方向?qū)Φ?依次安裝粗、精加工銑刀，測量每把刀的刀位點從參考點到工件上表面的Z數(shù)據(jù)，輸入到相應(yīng)的刀具長度補償號中，加工時調(diào)用。 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(biāo)系中Z方向值變?yōu)?50，打開程序，選擇MEM工作模式，按下空運行按鈕，按循環(huán)啟動鍵，觀察程序運行情況；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

23、計算機上進行仿真練習(xí)，測試程序及加工情況。二、對刀操作 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、零件自動加工及精度控制方法 加工時先安裝粗加工鍵槽銑刀進行粗加工，后換精加工刀具進行精加工。粗加工時，精加工余量由設(shè)置刀具半徑補償控制。即用8鍵槽銑刀粗銑時，機床中刀具半徑補償值T01D01輸入4.3mm，輪廓留0.3mm精加工余量。深度方向通過設(shè)定Z坐標(biāo)值為-2.7，留0.3mm深度方向精加工余量。精加工時刀具T02D02半徑補償值設(shè)為4.1，運行完精加工程序后，測量輪廓實際尺寸，根據(jù)加工測量結(jié)果重新修調(diào)刀具半徑補償值。具體如下： 如測得槽4寬度15+0.05 0實際尺寸14.70mm，比圖紙尺寸要求還小0.30.35mm，單邊小0.150.175mm，取中間值為0.163mm,則把T02D02刀具半徑補償值修改為4.1-0.163=3.937mm，然后重新運行精加工程序即可保證輪廓尺寸符合圖紙要求；深度尺寸也應(yīng)