《數(shù)控銑床加工中心加工工藝與編程（第二版）》 課件 模塊四　中級(jí)綜合練習(xí)

模塊四中級(jí)綜合練習(xí)220任務(wù)一數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工綜合練習(xí)（一）任務(wù)二數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工綜合練習(xí)（二）數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工綜合練習(xí)（三）任務(wù)三任務(wù)一數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工綜合練習(xí)（一）221知識(shí)點(diǎn)◎加工中心的換刀程序?！虻毒唛L(zhǎng)度補(bǔ)償編程及參數(shù)設(shè)定方法?！蚣庸るA段的劃分方法?！蚬ば蚺c工步的劃分方法。技能點(diǎn)◎加工中心手動(dòng)換刀及設(shè)定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償參數(shù)?！虼_定零件的加工工藝?！蚓帉?xiě)零件的加工程序。222一、任務(wù)描述試在加工中心上完成圖所示工件（適用于數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工）的編程與加工，毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為100mm×80mm×25mm（工時(shí)定額4h）。223數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工綜合練習(xí)（一）任務(wù)圖二、任務(wù)分析在工件的加工過(guò)程中需采用多把刀具，因此，建議在加工中心上采用自動(dòng)換刀方式來(lái)完成換刀。此外，為了提高加工速度和加工效率，在工件的加工過(guò)程中應(yīng)合理安排好加工順序。采用加工中心自動(dòng)換刀加工零件時(shí)，通常將系統(tǒng)中工件坐標(biāo)的Z參數(shù)值設(shè)定為0，而將每一把刀對(duì)刀所得到的機(jī)床坐標(biāo)系Z坐標(biāo)輸入刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償參數(shù)之中。224三、知識(shí)鏈接1．加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)在零件的加工過(guò)程中，有時(shí)需要用到幾種不同的刀具來(lái)加工同一種零件。這時(shí)，如果是單件或較少批量（通常指少于10件）生產(chǎn)，采用手動(dòng)換刀較為合適；而如果是批量較大的生產(chǎn)，則采用加工中心自動(dòng)換刀的方式較為合適。（1）換刀動(dòng)作通常情況下，不同數(shù)控系統(tǒng)的加工中心其換刀程序各不相同，但換刀動(dòng)作卻基本相同，通常分刀具選擇和刀具交換兩個(gè)基本動(dòng)作。1）刀具選擇。刀具選擇是將刀庫(kù)上某個(gè)刀位的刀具轉(zhuǎn)到換刀位置，為下次換刀做好準(zhǔn)備。2252）換刀前的準(zhǔn)備。在執(zhí)行換刀指令前，通常要做好以下幾項(xiàng)換刀準(zhǔn)備工作。①主軸回到換刀點(diǎn)。②主軸準(zhǔn)停。在進(jìn)行換刀前，必須實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停，以使主軸上的兩個(gè)凸起對(duì)準(zhǔn)刀柄上的兩個(gè)卡槽。FANUC系統(tǒng)主軸準(zhǔn)停通常通過(guò)指令M19來(lái)實(shí)現(xiàn)。③切削液關(guān)閉。換刀前通常需用M09指令關(guān)閉切削液。3）刀具交換。刀具交換是指刀庫(kù)中位于換刀位置的刀具與主軸上的刀具進(jìn)行自動(dòng)換刀的過(guò)程。226（2）加工中心常用換刀程序1）帶機(jī)械手的換刀程序。帶機(jī)械手的換刀程序格式為：T××M06；該指令格式中，T指令在前，表示選擇刀具；M06指令在后，表示通過(guò)機(jī)械手執(zhí)行主軸中刀具與刀庫(kù)中刀具的交換。2）不帶機(jī)械手的換刀程序。當(dāng)加工中心的刀庫(kù)為轉(zhuǎn)盤(pán)式刀庫(kù)且不帶機(jī)械手時(shí)，其換刀程序?yàn)椋篗06T07；注意，該指令格式中，M06指令在前，T指令在后，且指令中的M06指令和T指令不可以前后調(diào)換位置。如果調(diào)換位置，則在指令執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)程序出錯(cuò)報(bào)警。2273）子程序換刀。FANUC系統(tǒng)中，為了方便編寫(xiě)換刀程序，防止自動(dòng)換刀過(guò)程中出錯(cuò)，常自帶換刀子程序，子程序號(hào)通常為O8999，其程序內(nèi)容為：采用子程序換刀時(shí)，其主程序調(diào)用格式為：T06M98P8999；SIEMENS系統(tǒng)換刀子程序號(hào)通常為L(zhǎng)6，其內(nèi)容與上述子程序相類(lèi)似。2282．刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償在自動(dòng)換刀加工零件的過(guò)程中，刀具在安裝后的長(zhǎng)短各不相同。為了實(shí)現(xiàn)采用不同長(zhǎng)度的刀具在同一工件坐標(biāo)系中加工的目的，通常在加工中心的編程中采用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令。（1）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)亩x刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償是用來(lái)補(bǔ)償假定的刀具長(zhǎng)度與實(shí)際的刀具長(zhǎng)度之間差值的指令。系統(tǒng)規(guī)定所有軸都可采用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償，但同時(shí)規(guī)定刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償只能加在一個(gè)軸上，要對(duì)補(bǔ)償軸進(jìn)行切換，必須先取消前面軸的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。229（2）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令1）指令格式：G43H

；

（刀具長(zhǎng)度加補(bǔ)償）

G44H

；

（刀具長(zhǎng)度減補(bǔ)償）

G49；或H00；

（取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償）2）指令說(shuō)明。H

用于指定存放刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值的偏置存儲(chǔ)器號(hào)。刀具號(hào)與刀具偏置存儲(chǔ)器號(hào)可以相同，也可以不同。通常情況下為防止出錯(cuò)，最好采用相同的刀具號(hào)與刀具偏置存儲(chǔ)器號(hào)。在地址符H所對(duì)應(yīng)的偏置存儲(chǔ)器中存入的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值，其值為實(shí)際刀具長(zhǎng)度與編程假設(shè)的刀具長(zhǎng)度（通常將這一長(zhǎng)度設(shè)定為0）的差值。2303）指令執(zhí)行過(guò)程。執(zhí)行刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令時(shí)，系統(tǒng)首先根據(jù)G43和G44指令將指令要求的Z向移動(dòng)量與偏置存儲(chǔ)器中的刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值做相應(yīng)的“+”（G43）或“-”（G44）運(yùn)算，計(jì)算出刀具的實(shí)際移動(dòng)值，然后命令刀具做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。231（3）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能的應(yīng)用立式加工中心中，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能常被用于工件坐標(biāo)系零點(diǎn)偏置的輔助設(shè)定。即用G54指令設(shè)定工件坐標(biāo)系時(shí)，僅在XY平面內(nèi)進(jìn)行零點(diǎn)偏置，而Z軸方向不偏置，Z軸方向刀具刀位點(diǎn)與工件坐標(biāo)系Z0平面之間的差值全部通過(guò)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值來(lái)解決，如圖所示。232刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能的應(yīng)用3．加工階段的劃分對(duì)重要的零件，為了保證加工質(zhì)量和合理使用設(shè)備，零件的加工過(guò)程可劃分為四個(gè)階段，即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和精密加工（包括光整加工）階段。（1）加工階段的性質(zhì)1）粗加工階段。粗加工的任務(wù)是切除毛坯上大部分多余的金屬，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，減小工件的內(nèi)應(yīng)力，為精加工做好準(zhǔn)備。因此，粗加工的主要目的是提高生產(chǎn)率。2）半精加工階段。半精加工的任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精度并留有一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，并可完成一些次要表面（如攻螺紋、銑鍵槽等）的加工。熱處理工序一般放在半精加工的前后。2333）精加工階段。精加工是從工件上切除較少的余量，所得精度比較高、表面粗糙度值比較小的加工過(guò)程。其目標(biāo)是全面保證工件的尺寸精度和表面粗糙度等加工要求。4）精密加工階段。精密加工主要用于加工精度和表面粗糙度要求很高（IT6級(jí)以上，表面粗糙度值Ra0.4μm以下）的零件，其主要目的是進(jìn)一步提高尺寸精度，減小表面粗糙度值。精密加工對(duì)位置精度影響不大。并非所有零件的加工都要經(jīng)過(guò)四個(gè)加工階段。因此，加工階段的劃分不應(yīng)絕對(duì)化，應(yīng)根據(jù)零件的質(zhì)量要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、毛坯情況和生產(chǎn)綱領(lǐng)靈活掌握。234（2）劃分加工階段的目的1）保證加工質(zhì)量。工件在粗加工階段切削的余量較多，因此，銑削力和夾緊力較大，切削溫度也較高，零件的內(nèi)應(yīng)力也將重新分布，從而產(chǎn)生變形。如果不進(jìn)行加工階段的劃分，將無(wú)法避免產(chǎn)生誤差。2）合理使用設(shè)備。粗加工可采用功率大、剛度高和精度低的機(jī)床加工，切削用量也可取較大值，從而充分發(fā)揮設(shè)備的潛力；精加工的切削力小，對(duì)機(jī)床破壞小，從而有利于保持設(shè)備的精度。因此，劃分加工階段既可提高生產(chǎn)率，又可延長(zhǎng)精密設(shè)備的使用壽命。2353）便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。對(duì)于毛坯的各種缺陷（如鑄件夾砂和余量不足等），在粗加工后即可發(fā)現(xiàn)，便于及時(shí)修補(bǔ)或決定報(bào)廢，避免造成浪費(fèi)。4）便于組織生產(chǎn)。通過(guò)劃分加工階段，便于安排一些非切削加工工藝（如熱處理工藝、去應(yīng)力工藝等），從而有效地組織生產(chǎn)。2364．加工順序的安排加工順序（又稱(chēng)工序）通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。本書(shū)主要介紹切削加工工序。（1）安排加工順序的原則1）基準(zhǔn)面先行原則。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。2）先粗后精原則。各個(gè)表面的加工順序按照粗加工→半精加工→精加工→精密加工的順序依次進(jìn)行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度值。2373）先主后次原則。零件的主要工作表面、裝配基準(zhǔn)面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面加工可穿插進(jìn)行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工前進(jìn)行。4）先面后孔原則。對(duì)箱體、支架類(lèi)零件，平面輪廓尺寸較大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸。這樣安排加工順序，一方面用已加工平面定位穩(wěn)定、可靠；另一方面在已加工平面上加工孔比較容易，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時(shí)孔的軸線(xiàn)不易偏斜。238（2）工序的劃分1）工序的定義。工序是工藝過(guò)程的基本單元，它是一個(gè)（或一組）工人在一個(gè)工作地點(diǎn)，對(duì)一個(gè)（或同時(shí)幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那一部分加工過(guò)程。劃分工序的要點(diǎn)是工人、工件及工作地點(diǎn)三不變并連續(xù)加工完成。2）工序劃分的原則。工序劃分的原則有兩個(gè)，即工序集中原則和工序分散原則。3）工序劃分的方法①按所用刀具劃分。以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)、加工程序的編制和檢查難度較大等情況。加工中心常用這種方法劃分工序。239②按安裝次數(shù)劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。這種方法適用于加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。③按粗、精加工劃分。即粗加工中完成的那部分工藝過(guò)程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。④按加工部位劃分。即以加工完成相同形面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如內(nèi)形、外形、曲面和平面等）劃分成多道工序。240（3）工步的劃分1）工步的定義。工步是指在一次裝夾中，加工表面、切削刀具和切削用量都不變的情況下所進(jìn)行的那部分加工。劃分工步的要點(diǎn)是加工表面、切削刀具和切削用量三不變。同一工步中可能有幾次走刀。2）工步劃分的方法。通常情況下，可分別按粗、精加工分開(kāi)的加工方法，先面后孔的加工方法和切削刀具來(lái)劃分工步。在劃分工步時(shí)，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。241任務(wù)二數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工綜合練習(xí)（二）242知識(shí)點(diǎn)◎數(shù)控加工工藝文件。技能點(diǎn)◎編寫(xiě)數(shù)控加工工序卡?！蚓帉?xiě)數(shù)控加工刀具調(diào)整單?！蚓帉?xiě)數(shù)控加工程序?！蛄慵庸づc測(cè)量。243一、任務(wù)描述試在加工中心上完成圖所示工件（適用于數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工）的編程與加工，并完成該工件數(shù)控加工工序卡的編制。毛坯材料為45鋼，毛坯尺寸為100mm×120mm×25mm（工時(shí)定額4h）。244數(shù)控銑床/加工中心中級(jí)工綜合練習(xí)（二）任務(wù)圖二、任務(wù)分析該任務(wù)是一個(gè)典型的中級(jí)工課題，完成該任務(wù)的目的是進(jìn)一步提高編程和加工能力。在編程與加工前合理安排加工工藝，將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。為此，學(xué)生應(yīng)了解數(shù)控加工工藝文件的基礎(chǔ)知識(shí)，并學(xué)會(huì)編寫(xiě)數(shù)控加工工序卡、數(shù)控加工刀具卡等工藝文件。245三、知識(shí)鏈接1．?dāng)?shù)控加工工藝文件簡(jiǎn)介數(shù)控加工工藝文件是數(shù)控加工與工藝內(nèi)容的具體體現(xiàn)。常用的數(shù)控加工工藝文件包括數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū)、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控加工刀具調(diào)整單、數(shù)控機(jī)床調(diào)整單、數(shù)控加工進(jìn)給路線(xiàn)圖、數(shù)控加工程序單等。以上工藝文件中，數(shù)控加工工序卡和數(shù)控加工刀具調(diào)整單中的數(shù)控加工刀具明細(xì)表最為重要，前者是說(shuō)明加工順序和加工要素的文件，后者是刀具使用的依據(jù)。目前數(shù)控加工工藝文件尚無(wú)統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)可參照相關(guān)資料并根據(jù)企業(yè)特點(diǎn)自行制定有關(guān)工藝文件。但為了加強(qiáng)技術(shù)文件管理，數(shù)控加工工藝文件也應(yīng)向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。2462．?dāng)?shù)控加工工藝文件的編制（1）數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū)數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū)是編程人員和工藝人員協(xié)調(diào)工作和編制程序的重要依據(jù)，主要包括工藝說(shuō)明、技術(shù)要求、編程前加工余量等內(nèi)容，詳見(jiàn)下表。247數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū)（2）數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡主要包括使用的刀具規(guī)格、切削用量參數(shù)、加工工步等內(nèi)容，它是操作人員配合加工程序進(jìn)行數(shù)控加工的主要指導(dǎo)性工藝文件。數(shù)控加工工序卡應(yīng)按已確定的工步順序填寫(xiě)。數(shù)控加工工序卡格式見(jiàn)下表。248數(shù)控加工工序卡（3）數(shù)控加工刀具調(diào)整單數(shù)控加工刀具調(diào)整單主要包括數(shù)控加工刀具卡（簡(jiǎn)稱(chēng)刀具卡）和數(shù)控加工刀具明細(xì)表（簡(jiǎn)稱(chēng)刀具表）兩部分。加工中心數(shù)控加工刀具卡詳細(xì)記錄了每一把刀具的編號(hào)、結(jié)構(gòu)、刀片型號(hào)和材料等，它是組裝刀具和調(diào)整刀具的依據(jù)。數(shù)控加工刀具明細(xì)表是調(diào)刀人員調(diào)整刀具的主要依據(jù)。數(shù)控加工刀具明細(xì)表格式見(jiàn)下表。249250數(shù)控加工刀具明細(xì)表（4）數(shù)控機(jī)床調(diào)整單數(shù)控機(jī)床調(diào)整單是機(jī)床操作人員在加工前調(diào)整機(jī)床的依據(jù)。它主要包括機(jī)床操作面板開(kāi)關(guān)調(diào)整單、數(shù)控加工工件裝夾及零點(diǎn)設(shè)定卡片兩部分。機(jī)床操作面板開(kāi)關(guān)調(diào)整單主要記錄機(jī)床操作面板上有關(guān)“開(kāi)/關(guān)”的位置，如進(jìn)給速度倍率旋鈕位置及冷卻方式等內(nèi)容。數(shù)控加工工件裝夾及零點(diǎn)（編程坐標(biāo)系原點(diǎn)）設(shè)定卡片（簡(jiǎn)稱(chēng)工件裝夾及零點(diǎn)設(shè)定卡）指定了數(shù)控加工工件定位方法和夾緊方法，標(biāo)明了零點(diǎn)設(shè)定的位置和坐標(biāo)方向、使用夾具的名稱(chēng)和編號(hào)等。數(shù)控加工工件裝夾及零點(diǎn)設(shè)定卡片格式見(jiàn)下表。251252數(shù)控加工工件裝夾及零點(diǎn)設(shè)定卡片（5）數(shù)控加工程序單數(shù)控加工程序單是編程人員根據(jù)工藝