數(shù)控銑床編程與操作項(xiàng)目教程 第4版 課件 項(xiàng)目四　輪廓加工 任務(wù)二　平面外輪廓加工

[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知識目標(biāo)①掌握圓弧過渡、直線過渡指令及編程；②掌握刀具半徑補(bǔ)償指令及使用；③掌握平面外輪廓切向切入、切出方式；④掌握平面外輪廓加工工藝的制定方法。

2.技能目標(biāo)①會進(jìn)行平面外輪廓加工方法及尺寸控制；②會進(jìn)行平面外輪廓多余材料的處理。任務(wù)二

平面外輪廓加工圖4-7零件圖圖4-8三維效果圖[知識學(xué)習(xí)]

一、編程指令

1.倒角指令（1）指令功能在一個輪廓拐角處可以插入倒角或倒圓。（2）指令格式見表4-11。發(fā)那科系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)倒角指令格式

發(fā)那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令格式G01X

Y

F

，C

；G01X

Y

CHF=

F

；參數(shù)含義X、Y：指定拐角點(diǎn)的坐標(biāo)；F：指定進(jìn)給速度；C：指定拐角頂點(diǎn)到拐角起點(diǎn)或拐角終點(diǎn)的距離X、Y：指定拐角點(diǎn)的坐標(biāo)；CHF：指定倒角部分的長度F：指定進(jìn)給速度；編程示例直線與直線間倒角參考程序：N20G01X50.0Y40.0F70，C7.0；N30X85.0Y30.0；直線與直線間倒角參考程序：N20G01X50.0Y40.0F70CHF=11；N30X85.0Y30.0；

發(fā)那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令格式G01X

Y

F

，C

；G01X

Y

CHF=

F

；編程示例直線與圓弧間倒角參考程序：N20G01X18.0Y16.0F70，C3.0；N30G03X32.0Y10.0R9；直線與圓弧間倒角參考程序：N20G01X18.0Y16.0F70CHF=3；N30G03X32.0Y10.0CR=9；使用說明（1）倒角指令不僅可用于直線與直線、直線與圓弧之間也可用于圓弧與直線、圓弧與圓弧之間的直線過渡。（2）倒角指令只能在（G17、G18或G19）指定平面內(nèi)執(zhí)行，在平面切換過程中，不能指定倒角。（3）如果超過3個程序段中不含移動指令時，則不能進(jìn)行倒角。（4）不能進(jìn)行任意角度倒角。（5）指定倒角程序段后面必須是直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)程序段，其間可插入G04程序段，否則會報警。

2.倒圓指令（1）指令功能在一個輪廓拐角處可以自動插入一個圓弧過渡。（2）指令格式見表4-12。

發(fā)那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令格式G01X

Y

F

，R

；G01X

Y

RND=

F

；參數(shù)含義X、Y：指定拐角點(diǎn)絕對坐標(biāo)F：指定進(jìn)給速度R：指定拐角圓弧半徑X、Y：指定拐角點(diǎn)絕對坐標(biāo)RND：指定拐角圓弧半徑F：指定進(jìn)給速度示例直線與直線間圓弧過渡參考程序：N20G01X18.0Y16.0F70，R10；N30X35.0Y12.0；直線與直線間圓弧過渡參考程序：N20G01X18.0Y16.0F70RND=10；N30X35.0Y12.0；表4-12圓弧過渡指令格式、參數(shù)含義和使用說明

發(fā)那科系統(tǒng)西門子系統(tǒng)指令格式G01X

Y

F

，R

；G01X

Y

RND=

F

；示例直線與圓弧間圓弧過渡參考程序：N20G01X18.0Y16.0F70，R5；N30G03X36.0Y10.0R12；直線與圓弧間圓弧過渡參考程序：N20G01X18.0Y16.0F70RND=5；N30G03X36.0Y10.0CR=12；使用說明（1）倒圓指令不僅可用于直線與直線、直線與圓弧之間也可用于圓弧與直線、圓弧與圓弧之間的直線過渡。（2）倒圓指令只能在（G17、G18或G19）指定平面內(nèi)執(zhí)行，在平面切換過程中，不能指定倒角。（3）如果超過3個程序段中不含移動指令時，則不能進(jìn)行圓弧過渡。（4）過渡圓弧與前后兩輪廓相切，若過渡圓弧半徑值過小，不能與前后兩輪廓相切則會報警。3.刀具半徑補(bǔ)償指令（G41/G42）

（1）指令功能使刀具在所選擇的平面內(nèi)向左或向右偏置一個半徑值，編程時只需按零件輪廓編程，不需要計(jì)算刀具中心運(yùn)動軌跡，從而方便、簡化計(jì)算和程序編制。

（2）指令代碼

G41：刀具半徑左補(bǔ)償

G42：刀具半徑右補(bǔ)償

G40：取消刀具半徑補(bǔ)償

（3）指令格式見表4-2-2。表4-13發(fā)那科系統(tǒng)與西門子系統(tǒng)刀具半徑補(bǔ)償指令格式發(fā)那科系統(tǒng)（G17平面）西門子系統(tǒng)（G17平面）G0/G1G41X

Y

D

；建立刀具半

徑左補(bǔ)償G0/G1G42X

Y

D

；建立刀具半

徑右補(bǔ)償G0/G1G40X

Y

；取消刀具半徑補(bǔ)償G40；僅取消偏置方式G0/G1G41X

Y

；建立刀具半徑

左補(bǔ)償G0/G1G42X

Y

；建立刀具半徑

右補(bǔ)償G0/G1G40X

Y

；取消刀具半徑補(bǔ)償G40；僅取消偏置方式其中X、Y為建立刀具半徑補(bǔ)償（或取消刀具半徑補(bǔ)償）時目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，D為刀具半徑補(bǔ)償號。刀具半徑左補(bǔ)償、右補(bǔ)償方向判別：在補(bǔ)償平面內(nèi)，沿著刀具進(jìn)給方向看刀具在輪廓左邊用左補(bǔ)償，沿著刀具進(jìn)給方向看刀具在輪廓右邊，用右補(bǔ)償。

（4）指令使用刀具補(bǔ)償過程中運(yùn)動軌跡可分為：建立刀具半徑補(bǔ)償、使用刀具半徑補(bǔ)償、撤消刀具半徑補(bǔ)償三個步驟。

①建立補(bǔ)償時，刀具以直線運(yùn)動接近工件輪廓，并在輪廓起始點(diǎn)處與軌跡切向垂直。正確選擇起始點(diǎn)，才能保證刀具運(yùn)行時不發(fā)生碰撞。建立刀具半徑補(bǔ)償后刀具軌跡如圖4-2-4所示。如P1點(diǎn)坐標(biāo)為（20，10），執(zhí)行刀具半徑補(bǔ)償指令N20G1G42X20Y10D1，刀心軌跡并不是到達(dá)P1點(diǎn)而是到達(dá)偏移后的點(diǎn)。②使用刀具半徑補(bǔ)償，建立刀具半徑補(bǔ)償指令后刀具在運(yùn)行中始終按偏離一個刀具半徑值進(jìn)行移動，。系統(tǒng)在進(jìn)入補(bǔ)償（G41/G42）狀態(tài)時不得變換補(bǔ)償平面（如從G17平面切換到G18平面），否則會發(fā)生報警。

③刀具半徑補(bǔ)償?shù)娜∠?，用G40取消刀具半徑補(bǔ)償，此狀態(tài)也是編程開始所處的狀態(tài)。只有在直線移動命令中才能取消補(bǔ)償運(yùn)行，否則只能取消補(bǔ)償狀態(tài)。取消刀具半徑補(bǔ)償時刀心軌跡如圖所示。例：如圖，工件銑削3mm深，建立刀補(bǔ)前的刀具位置坐標(biāo)為（-15，-20），采用刀具半徑右補(bǔ)償，則加工程序?yàn)椋òl(fā)那科與西門子系統(tǒng)程序相同）

N10G54G17M3S800T1；設(shè)置工藝參數(shù)

N20G0X-15Y-20Z5；快速移動到補(bǔ)償前位置點(diǎn)上方

N30G0Z-3；下刀

N40G1G42X0Y0D1F70；建立刀具半徑右補(bǔ)償（西門子系統(tǒng)可不寫D1）

N50X37Y0；加工輪廓

N60G2X50Y13I13J0；…N70G1Y20；…N80G3X40Y30I-10J0；…N90G1X0；…N100Y0；…N110G1G40X-15Y-20；取消刀具半徑補(bǔ)償

N120G0Z100；抬刀

N130M2；程序結(jié)束

（5）指令使用說明1）只有在直線移動命令中才可以進(jìn)行G41/G42選擇，取消補(bǔ)償時也只有在移動命令中才能取消補(bǔ)償運(yùn)行。2）刀具半徑補(bǔ)償指令應(yīng)指定所在的補(bǔ)償平面（G17/G18/G19）3）建立刀具半徑補(bǔ)償G41/G42程序段之后應(yīng)緊接著是工件輪廓的第一個程序段（除M指令或在補(bǔ)償?shù)钠矫鎯?nèi)沒有位移的程序段）。4）在使用刀具半徑補(bǔ)償過程中不可以切換補(bǔ)償平面（如從G17切換到G18平面）。

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4-14。

（2）量具選擇：輪廓尺寸用游標(biāo)卡尺測量，深度尺寸用深度游標(biāo)卡尺測量，。

（3）刃具選擇：四個圓弧輪廓直徑為?20，所選銑刀直徑不得大于?20，此任務(wù)選用直徑為?16銑刀。粗加工用鍵槽銑刀銑削，精加工用立銑刀側(cè)面下刀銑平面。表4-14工、量、刃具清單工、量、刃具清單圖號SKX4-2-1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0～150mm0.02把12深度游標(biāo)卡尺0～200mm0.02把13百分表及表座0～10mm0.01個14粗糙度樣板N0～N112級副1刃具1鍵槽銑刀?16個12立銑刀?16個12.加工工藝方案（1）加工工藝路線

1）切入、切出方式選擇銑削平面外輪廓零件時，一般采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削，由于主軸系統(tǒng)和刀具剛性變化，當(dāng)銑刀沿工件輪廓切向切入工件時，也會在切入處產(chǎn)生刀痕。為了減少刀痕，切入、切出時可沿零件外輪廓曲線延長線的切線方向切入、切出工件，如圖4-13所示。2）銑削方向選擇圖4-2-7銑刀沿工件輪廓順時針方向銑削時，銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向一致為順銑；圖4-14銑刀沿工件輪廓逆時針方向銑削時，銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相反為逆銑。一般情況下盡可能采用順銑，即外輪廓銑削時宜采用沿工件順時針方向銑削。圖4-2-7圖4-2-83）銑削路線刀具由1點(diǎn)運(yùn)行至2點(diǎn)（軌跡的延長線上）建立刀具半徑補(bǔ)償，然后按3→4→5→…→16→17的順序銑削加工。切出時由17點(diǎn)插補(bǔ)到18點(diǎn)時取消刀具半徑補(bǔ)償。見圖4-15所示。加工中用鍵槽銑刀粗加工→立銑刀精加工→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(bǔ)償控制，精加工尺寸精度由調(diào)試參數(shù)值控制。

（2）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，一刀切完；切削速度選擇較高，進(jìn)給速度50～80mm/min。

表4-15銑削外輪廓合理切削用量刀具工作內(nèi)容F(mm/min)n(r/min)高速鋼鍵槽銑刀（T1）粗銑外輪廓留精加工余量0.3mm70800高速鋼立銑刀（T2）精銑外輪廓6010003.參考程序編制（1）工件坐標(biāo)系建立根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則，此任務(wù)工件坐標(biāo)系建立在工件幾何中心上較為合適。（2）基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

基點(diǎn)坐標(biāo)（X,Y）基點(diǎn)坐標(biāo)（X,Y）1（-45，-60）10（35，9.7）2（-35，-50）11（35，-9.7）3（-35，-9.7）12、13虛擬交點(diǎn)坐標(biāo)（35，-35）4（-35，9.7）14（10，-35）5（-40，40）15（-10，-35）6（-10，35）16（-25，-35）7（10，35）17（-35，-25）8、9虛擬交點(diǎn)坐標(biāo)（35，35）18（-50，-25）（3）參考程序主程序：發(fā)那科系統(tǒng)程序名“O0420”；西門子系統(tǒng)程序名“XX0420.MPF”。程序段號程序內(nèi)容（發(fā)那科系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N5G40G49G80G90G40G90設(shè)置初始狀態(tài)N10G54M3S800T1M08G54M3S800T1D1M08設(shè)置加工參數(shù)N20G0G43X-45Y-60Z10H1G0X-45Y-60Z10空間快速移動至1點(diǎn)上方N30Z-1.7F70Z-1.7F70下刀N40M98P0050L50調(diào)用子程序，粗加工輪廓N50G0Z100G0Z100抬刀N60M5M5主軸停N70M0M0程序停，換精銑刀具N80M3S1000T2F60M3S1000T2D1F60設(shè)置精加工參數(shù)N90G0X-45Y-60G0X-45Y-60空間快速移動至1點(diǎn)上方N100G43Z-2H2Z-2下刀N110M98P0050L50調(diào)用子程序，精加工輪廓N120G0Z100G0Z100抬刀N130M2M2程序結(jié)束子程序：發(fā)那科系統(tǒng)子程序名“O0050”；西門子系統(tǒng)子程序名“L50.SPF”。程序段號程序內(nèi)容（發(fā)那科系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N10G0G41X-35Y-50D1G0G41X-35Y-50建立刀具半徑左補(bǔ)償N20G1Y-9.7G1Y-9.7直線加工至3點(diǎn)N30G3Y9.7R-10G3Y9.7CR=-10圓弧加工至4點(diǎn)N40G1X-40Y40G1X-40Y40直線加工至5點(diǎn)N50X-10Y35X-10Y35直線加工至6點(diǎn)N60G3X10R10G3X10CR=10圓弧加工至7點(diǎn)N70G1X35Y35,C5G1X35Y35CHF=7.07利用倒角指令加工8、9N80Y9.7Y9.7直線加工至10點(diǎn)N90G3Y-9.7R-10G3Y-9.7CR=-10圓弧加工至11點(diǎn)N100G1Y-35,R10G1Y-35RND=10利用倒圓指令加工12、13程序段號程序內(nèi)容（發(fā)那科系統(tǒng)）程序內(nèi)容（西門子系統(tǒng)）動作說明N110X10X10直線加工至14點(diǎn)N120G3X-10R10G3X-10CR=10圓弧加工至15點(diǎn)N130G1X-25G1X-25直線加工至16點(diǎn)N140G2X-35Y-25R10G2X-35Y-25CR=10圓弧加工至17點(diǎn)N150G1G40X-60Y-25G1G40X-60Y-25取消半徑補(bǔ)償?shù)?8點(diǎn)N160M99M17子程序結(jié)束[資料鏈接]

使用刀具半徑補(bǔ)償指令加工內(nèi)、外輪廓和內(nèi)角時，常出現(xiàn)以下幾種臨界加工情況引起的過切現(xiàn)象：（1）圖4-2-10，輪廓過渡時輪廓位移小于刀具半徑（B<R）產(chǎn)生的過切。圖4-2-10圖4-2-11

（3）圖4-2-12，內(nèi)輪廓加工，當(dāng)銑刀半徑大于內(nèi)輪廓圓弧半徑時產(chǎn)生的過切。圖4-2-12以上幾種情況，一般數(shù)控系統(tǒng)都會發(fā)出報警信息，必須更改輪廓參數(shù)或銑刀半徑才能消除報警。（2）圖4-2-11，凹槽寬度小于銑刀直徑時（B<2R）產(chǎn)生的過切。[任務(wù)實(shí)施]

一、加工準(zhǔn)備

1.檢查毛坯尺寸。

2.開機(jī)、回參考點(diǎn)。

3.程序輸入：將數(shù)控程序通過面板輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。

4.工件裝夾：平口鉗裝夾在工作臺上并校正；工件按要求裝夾在平口鉗上。

5.刀具裝夾：共采用兩把銑刀，一把粗加工鍵槽銑刀，一把精加工立銑刀，通過彈簧夾頭把銑刀裝夾在銑刀刀柄中。

二、對刀操作

1.X、Y方向?qū)Φ?/p>

X、Y方向采用試切法對刀方法同前面任務(wù)。

2.Z方向?qū)Φ兑来伟惭b粗、精加工銑刀，按前面任務(wù)方法對刀。三、機(jī)床刀具半徑補(bǔ)償值的調(diào)整采用刀具半徑補(bǔ)償功能時，機(jī)床中刀具半徑補(bǔ)償值應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整方法如下：

發(fā)那科系統(tǒng)按（參數(shù)）鍵，按（補(bǔ)正）軟鍵出現(xiàn)如圖4-19畫面；把光標(biāo)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)按參數(shù)操作區(qū)域鍵，出現(xiàn)圖4-20畫面，將光標(biāo)移至所需調(diào)整刀具號的半徑位置，輸入半徑值8，按回車鍵即可。。圖4-19圖4-20

四、空運(yùn)行及仿真發(fā)那科系統(tǒng)：調(diào)整機(jī)床刀具半徑補(bǔ)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(yùn)行按鈕，按循環(huán)啟動按鈕。

西門子系統(tǒng)：調(diào)整機(jī)床刀具半徑補(bǔ)償值，設(shè)置空運(yùn)行和程序測試有效，打開程序，選擇自動加工模式，按下數(shù)控啟動鍵，觀察程序運(yùn)行情況。五、零件自動加工及尺寸控制加工時先用?16鍵槽銑刀進(jìn)行粗加工，后用?16立銑刀進(jìn)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(jī)床中刀具半徑補(bǔ)償值設(shè)置為8.3mm，輪廓留0.3mm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(jī)床中刀具半徑補(bǔ)償值先設(shè)置為8.2mm，運(yùn)行完精加工程序后，根據(jù)輪廓實(shí)測尺寸再修改機(jī)床中刀具半徑補(bǔ)償值，然后重新運(yùn)行精加工程序，以保證輪廓尺寸符合圖紙要求，具體做法如下：第一次運(yùn)行精加工程序后，測得輪廓70-0.1實(shí)際尺寸為70.55mm，比圖紙要求尺寸還大0.45～0.55mm，單邊大0.225～0.275mm（取中值0.25mm），則機(jī)床中刀具半徑補(bǔ)償值應(yīng)修改為8.2-0.25=7.95mm，然后重新運(yùn)行精加工程序進(jìn)行精加工，即可保證輪廓尺寸符合圖紙尺寸要求。深度尺寸也用類似方法進(jìn)行控制，通過設(shè)置長度補(bǔ)償值（或長度磨損值）第一次精加工程序運(yùn)行后，測量實(shí)際深度尺寸，再修改長度補(bǔ)償值（或長度磨損值），然后重新運(yùn)行精加工程序以保證深度尺寸。

六、零件檢測與評分序號檢測項(xiàng)目檢測內(nèi)容及要求配分學(xué)生自檢學(xué)生互檢教師檢測得分1職業(yè)素養(yǎng)文明、禮儀5

2安全、紀(jì)律10

3行為習(xí)慣5

4工作態(tài)度5

5團(tuán)隊(duì)合作5

6制定工藝1．選擇