數(shù)控銑床加工中心加工技術(shù)（第二版）課件 4-1 模具型芯零件加工

通過完成任務(wù)，掌握以下知識(shí)和技能。1．掌握外輪廓銑削的編程方法。2．掌握刀具半徑補(bǔ)償?shù)幕靖拍睢?．能熟練運(yùn)用刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行編程。4．了解數(shù)控銑削加工階段的劃分方法。任務(wù)1模具型芯零件加工到某企業(yè)的模具型芯零件加工訂單，訂單數(shù)量為10件，零件圖如圖所示，模具型芯零件的毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為80mm×80mm×16mm。試在加工中心上完成該零件的加工。加工本例工件時(shí)，如果直接計(jì)算刀具刀位點(diǎn)的軌跡進(jìn)行編程，則計(jì)算復(fù)雜，容易出錯(cuò)，編程效率低，而采用刀具半徑補(bǔ)償方式進(jìn)行編程，則較為簡便。數(shù)控刀具的刀位點(diǎn)1.刀具補(bǔ)償功能

在數(shù)控編程過程中，為了方便編程，通常將數(shù)控刀具假想成一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)稱為刀位點(diǎn)或刀尖點(diǎn)。因此，刀位點(diǎn)既是用于表示刀具特征的點(diǎn)，也是對刀和加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。數(shù)控銑床常用刀具的刀位點(diǎn)如下圖所示。車刀與鏜刀的刀位點(diǎn)通常指刀具的刀尖，鉆頭的刀位點(diǎn)通常指鉆尖，立銑刀、端面銑刀和鉸刀的刀位點(diǎn)指刀具底面的中心，而球頭銑刀的刀位點(diǎn)指球頭中心。（1）刀位點(diǎn)的概念（2）刀具補(bǔ)償功能的概念

數(shù)控編程過程中，一般不考慮刀具的長度與半徑，而只考慮刀位點(diǎn)與編程軌跡重合。但在實(shí)際加工過程中，由于刀具半徑與刀具長度各不相同，在加工中勢必造成很大的加工誤差。因此，實(shí)際加工時(shí)必須通過刀具補(bǔ)償指令，使數(shù)控機(jī)床根據(jù)實(shí)際使用的刀具尺寸，自動(dòng)調(diào)整各坐標(biāo)軸的移動(dòng)量，確保實(shí)際加工輪廓和編程軌跡完全一致。數(shù)控機(jī)床的這種根據(jù)實(shí)際刀具尺寸，自動(dòng)改變坐標(biāo)軸位置，使實(shí)際加工輪廓和編程軌跡完全一致的功能，稱為刀具補(bǔ)償功能。

數(shù)控銑床的刀具補(bǔ)償功能分為刀具半徑補(bǔ)償功能和刀具長度補(bǔ)償功能兩種。2.刀具半徑補(bǔ)償（G40、G41、G42）

在編制輪廓切削加工程序的場合，一般以工件的輪廓尺寸作為刀具軌跡進(jìn)行編程，而實(shí)際的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡則與工件輪廓有一偏移量（即刀具半徑），如下圖所示。數(shù)控系統(tǒng)的這種編程功能稱為刀具半徑補(bǔ)償功能。（1）刀具半徑補(bǔ)償?shù)亩x刀具半徑補(bǔ)償功能通過運(yùn)用刀具補(bǔ)償功能編程，可以實(shí)現(xiàn)簡化編程的目的。（2）刀具半徑補(bǔ)償指令1）指令格式G42G01X

Y

F

D

；（刀具半徑右補(bǔ)償）G40；（取消刀具半徑補(bǔ)償）G41為刀具半徑左補(bǔ)償。G42為刀具半徑右補(bǔ)償。G40為取消刀具半徑補(bǔ)償。D

用于存放刀具半徑補(bǔ)償值的存儲(chǔ)器號。

G41G01X

Y

F

D

；（刀具半徑左補(bǔ)償）2）指令說明G41與G42的判斷方法是：在補(bǔ)償平面外垂直于補(bǔ)償平面的那根軸的正方向，沿刀具的移動(dòng)方向看，當(dāng)?shù)毒咛幵谇邢鬏喞髠?cè)時(shí)，稱為刀具半徑左補(bǔ)償；當(dāng)?shù)毒咛幵谇邢鬏喞挠覀?cè)時(shí)，稱為刀具半徑右補(bǔ)償，如右圖所示。

地址D所對應(yīng)的偏置存儲(chǔ)器中存入的偏置值通常指刀具半徑值。和刀具長度補(bǔ)償一樣，刀具刀號與刀具偏置存儲(chǔ)器號可以相同，也可以不同，一般情況下，為防止出錯(cuò)，最好采用相同的刀具號與刀具偏置號。刀具半徑補(bǔ)償偏置方向的判別

G41、G42為模態(tài)指令，可以在程序中保持連續(xù)有效。G41、G42的撤銷可以使用G40指令實(shí)現(xiàn)。（3）刀具半徑補(bǔ)償過程刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪^程如右圖所示，共分三步，即刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)的進(jìn)行和刀補(bǔ)的取消。程序如下：00010；…N10G41G01X100.0Y100.0D01；刀補(bǔ)建立N20Y200.0F100；N30X200.0；N40Y100.0；刀補(bǔ)進(jìn)行N50X100.0；N60G40G00X0Y0；刀補(bǔ)取消…

刀具半徑補(bǔ)償過程1）刀補(bǔ)建立刀補(bǔ)的建立指刀具從起點(diǎn)接近工件時(shí)，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個(gè)偏置量的過程。該過程的實(shí)現(xiàn)必須有G00或G01功能才有效。

刀具補(bǔ)償過程通過N10程序段建立。當(dāng)執(zhí)行N10程序段時(shí)，機(jī)床刀具的坐標(biāo)位置由以下方法確定：預(yù)讀包含G41語句的下邊兩個(gè)程序段（N20、N30），連接在補(bǔ)償平面內(nèi)最近兩移動(dòng)語句的終點(diǎn)坐標(biāo)(下圖中的AB連線)，其連線的垂直方向?yàn)槠梅较?，根?jù)G41或G42來確定偏向哪一邊，偏置的大小由偏置號D01地址中的數(shù)值決定。經(jīng)補(bǔ)償后，刀具中心位于圖中A點(diǎn)處，即坐標(biāo)點(diǎn)[（100－刀具半徑），100]處。2）刀補(bǔ)進(jìn)行在G41或G42程序段后，程序進(jìn)入補(bǔ)償模式，此時(shí)刀具中心與編程軌跡始終相距一個(gè)偏置量，直到刀補(bǔ)取消。在補(bǔ)償模式下，數(shù)控系統(tǒng)要預(yù)讀兩段程序，找出當(dāng)前程序段刀位點(diǎn)軌跡與下一個(gè)程序段刀位點(diǎn)軌跡的交點(diǎn)，以確保機(jī)床在下一個(gè)工件輪廓處向某一個(gè)方向補(bǔ)償一個(gè)偏置量，如右圖中的B點(diǎn)、C點(diǎn)等。3）刀補(bǔ)取消刀具離開工件，刀具中心軌跡過渡到與編程軌跡重合的過程稱為刀補(bǔ)取消，如右圖中的EO程序段。刀具半徑補(bǔ)償過程

刀補(bǔ)的取消用G40或D00來執(zhí)行，要特別注意的是，G40必須與G41或G42成對使用。（4）刀具半徑補(bǔ)償注意事項(xiàng)在刀具半徑補(bǔ)償過程中要注意以下幾個(gè)方面的問題：1）半徑補(bǔ)償模式的建立與取消程序段只能在G00或G01移動(dòng)指令模式下才有效。當(dāng)然，現(xiàn)在有部分系統(tǒng)也支持G02、G03模式，但為防止出現(xiàn)差錯(cuò)，在半徑補(bǔ)償建立與取消程序段最好不使用G02、G03指令。2）為保證刀補(bǔ)建立與刀補(bǔ)取消時(shí)刀具與工件的安全，通常采用G01運(yùn)動(dòng)方式來建立或取消刀補(bǔ)。如果采用G00運(yùn)動(dòng)方式來建立或取消刀補(bǔ)，則要采取先建立刀補(bǔ)再下刀和先退刀再取消刀補(bǔ)的編程加工方法。3）為了便于計(jì)算坐標(biāo)，采用切線切入方式或法線切入方式來建立或取消刀補(bǔ)。對于不便于沿工件輪廓線方向切向或法向切入、切出時(shí)，可根據(jù)情況增加一個(gè)圓弧輔助程序段。4）為了防止在半徑補(bǔ)償建立與取消過程中刀具產(chǎn)生過切現(xiàn)象（下左圖中的OM和下右圖中的AM），刀具半徑補(bǔ)償建立與取消程序段的起始位置與終點(diǎn)位置最好與補(bǔ)償方向在同一側(cè)（下左圖中的OA和下右圖中的AN）。建立刀補(bǔ)進(jìn)刀取消刀補(bǔ)退刀刀補(bǔ)建立與取消時(shí)的起始與終點(diǎn)位置5）在刀具補(bǔ)償模式下，一般不允許存在連續(xù)兩段以上的非補(bǔ)償平面內(nèi)移動(dòng)指令，否則刀具也會(huì)出現(xiàn)過切等危險(xiǎn)動(dòng)作。

非補(bǔ)償平面移動(dòng)指令通常指：只有G、M、S、F、T代碼的程序段（如G90、M05等），程序暫停程序段（如G04X10.0等），G17（G18、G19）平面內(nèi)的Z（Y、X）軸移動(dòng)指令等。（5）刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

刀具半徑補(bǔ)償功能除了使編程人員直接按輪廓編程，簡化了編程工作外，在實(shí)際加工中還有許多其他方面的應(yīng)用。例1采用同一段程序，對零件進(jìn)行粗、精加工。

如下左圖所示，編程時(shí)按實(shí)際輪廓ABCD編程，在粗加工中時(shí)，將偏置量設(shè)為D=R+Δ，其中R為刀具的半徑，Δ為精加工余量，這樣在粗加工完成后，形成的工件輪廓的加工尺寸要比實(shí)際輪廓ABCD每邊都大Δ。在精加工時(shí)，將偏置量設(shè)為D=R，這樣，零件加工完成后，即得到實(shí)際加工輪廓ABCD。同理，當(dāng)工件加工后，如果測量尺寸比圖樣要求尺寸大時(shí)，也可用同樣的辦法進(jìn)行修整解決。采用刀具半徑補(bǔ)償保留精加工余量采用刀具半徑補(bǔ)償加工同尺寸凹、凸輪廓刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用例2采用同一程序段，加工同一公稱直徑的凹、凸型面。

如下圖所示，對于同一公稱直徑的凹、凸型面，內(nèi)外輪廓編寫成同一程序，在加工外輪廓時(shí)，將偏置值設(shè)為+D，刀具中心將沿輪廓的外側(cè)切削；當(dāng)加工內(nèi)輪廓時(shí)，將偏置值設(shè)為－D，這時(shí)刀具中心將沿輪廓的內(nèi)側(cè)切削。這種編程與加工方法，在模具加工中運(yùn)用較多。采用刀具半徑補(bǔ)償加工同尺寸凹、凸輪廓3.刀具半徑補(bǔ)償編程示例

例選用φ16mm立銑刀在80mm×80mm×20mm的毛坯上加工如下圖所示凸臺(tái)外形輪廓，試編寫其加工中心加工程序。刀具半徑補(bǔ)償編程示例

本例工件采用刀具半徑補(bǔ)償編程后，刀具刀位點(diǎn)的軌跡如下圖所示。其加工中心加工程序如下所示：O0025； （輪廓加工程序）N10 G90G94G21G40G17G54；（程序初始化）N20 G91G28Z0； （刀具退回Z向參考點(diǎn)）N30 M03S600； （主軸正轉(zhuǎn)，600r/min）N40 G90G00X－50.0Y－50.0；（刀具定位，軌跡1）N50 Z20.0M08； （軌跡2，切削液開）N60 G01Z－6.0F100； （刀具Z向下刀，軌跡3）N70 G41G01X－30.0D01； （輪廓延長線上建立刀補(bǔ)，軌跡4）N80 Y18.03；（軌跡5）N90 G02X30.0R35.0；（軌跡6） N100 G01Y－18.03；（軌跡7） N110 G02X－50.0R35.0；（軌跡8） N120 G40G01X－50.0Y－50.0；（取消刀補(bǔ)，軌跡9）N130 G91G28Z0M09； （刀具返回Z向參考點(diǎn)）N140 M05； （主軸停轉(zhuǎn)）N150 M30；（程序結(jié)束）刀具半徑補(bǔ)償編程示例1.加工準(zhǔn)備1．選擇數(shù)控機(jī)床

本任務(wù)選用的機(jī)床為TH7650型FANUC0i系統(tǒng)數(shù)控銑床。2．選擇刀具及切削用量

加工本例工件時(shí)，選擇直徑為φ16mm的高速鋼立銑刀進(jìn)行加工。切削用量推薦值如下：切削速度n=5