课题6：数控铣削综合加工实例(1).doc

课题6：数控铣削综合加工实例（1）

理论：1.掌握铣削加工的工艺知识；
2.掌握综合件的编程思路。
技能：1.能编制综合件的加工程序；
2.能熟练使用数控铣床仿真软件；
3.能完成综合件仿真加工。

编制综合件的加工程序

综合件仿真加工

专业课（理实一体）

讲授法、引导文教学法、案例教学法、示范法、练习法

多媒体、网络或投影仪

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杨丰

回顾：铣削单项加工项目
1.任务：加工要求、零件图
2.相关知识：（1）工艺知识
（2）编程知识
3.项目实施
4.小结

课题6：综合加工（1）
6.1任务：腰形槽底板的加工
腰形槽底板如图8-1所示，按单件生产安排其数控铣削工艺，编写出加工程序。毛坯尺寸为（100±0.027）mm×（80±0.023）mm×20 mm；长度方向侧面对宽度侧面及底面的垂直度公差为0.03；零件材料为45钢，表面粗糙度为Ra3.2。

6.2 任务决策和实施
6.2.1 工艺
（1）工艺分析工艺分析
该零件包含了外形轮廓、圆形槽、腰形槽和孔的加工，有较高的尺寸精度和垂直度、对称度等形位精度要求。编程前必须详细分析图纸中各部分的加工方法及走刀路线，选择合理的装夹方案和加工刀具，保证零件的加工精度要求。
外形轮廓中的50和60.73两尺寸的上偏差都为零，可不必将其转变为对称公差，直接通过调整刀补来达到公差要求；3×φ10孔尺寸精度和表面质量要求较高，并对C面有较高的垂直度要求，需要铰削加工，并注意以C面为定位基准；φ42圆形槽有较高的对称度要求，对刀时X、Y方向应采用寻边器碰双边，准确找到工件中心。加工过程如下：
① 外轮廓的粗、精铣削，批量生产时，粗精加工刀具要分开，本例采用同一把刀具进行。粗加工单边留0.2mm余量。
② 加工3×φ10孔和垂直进刀工艺孔。
③ 圆形槽粗、精铣削，采用同一把刀具进行。
④ 腰形槽粗、精铣削，采用同一把刀具进行。
（2）刀具与工艺参数选择
见表8-1、表8-2。
表8-1 数控加工刀具卡
单 位
数控加工刀具卡片
产品名称

零件图号

零件名称

程序编号
序号
刀具号
刀具名称
刀 具
补偿值
刀补号
直径
长度
半径
长度
半径
长度
1
T01
立铣刀
φ20mm

10.2（粗）/9.96（精）

D01

2
T02
中心钻
φ3mm

3
T03
麻花钻
φ9.7mm

4
T04
铰刀
φ10mm

5
T05
立铣刀
φ16mm

8.2（半精）/7.98（精）

D05

6
T06
立铣刀
φ12mm

6.1（半精）/5.98（精）

D06

表8-2 数控加工工序卡
单 位
数控加工工序卡片
产品名称
零件名称
材 料
零件图号

工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
设备名称
编制
审核

工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
主轴转速
/（r/min）
进给速度
/（mm/min）
背吃刀量
/mm
1
去除轮廓边角料
T01
φ20mm立铣刀
400
80

2
粗铣外轮廓
T01
φ20mm立铣刀
500
100

3
精铣外轮廓
T01
φ20mm立铣刀
700
80

4
钻中心孔
T02
φ3mm中心钻
2000
80

5
钻3×φ10底孔和垂直进刀工艺孔
T03
φ9.7mm麻花钻
600
80

6
铰2×φ10H7孔
T04
φ10mm铰刀
200
50

7
粗铣圆形槽
T05
φ16mm立铣刀
500
80

8
半精铣圆形槽
T05
φ16mm立铣刀
500
80

9
精铣圆形槽
T05
φ16mm立铣刀
750
60

10
粗铣腰形槽
T06
φ12mm立铣刀
600
80

11
半精铣腰形槽
T06
φ12mm立铣刀
600
80

12
精铣腰形槽
T06
φ12mm立铣刀
800
60

（3）装夹方案
用平口虎钳装夹工件，工件上表面高出钳口8mm左右。校正固定钳口的平行度以及工件上表面的平行度，确保精度要求。
6.2.2程序编制
在工件中心建立工件坐标系，Z轴原点设在工件上表面。
（1）外形轮廓铣削
① 去除轮廓边角料
安装φ20立铣刀（T01）并对刀，去除轮廓边角料程序如下：
O0001；
N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化
N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴
N30 M03 S400；
N40 X-65.0 Y32.0； 去除轮廓边角料
N50 Z-5.0；
N60 G01 X-24.0 F80；
N70 Y55.0；
N80 G00 Z50.0；
N90 X40.0 Y55.0；
N100 Z-5.0；
N110 G01 Y35.0；
N120 X52.0；
N130 Y-32.0；
N140 X40.0；
N150 Y-55.0
N160 G00 Z50.0 M09；
N170 M05；
N180 M30； 程序结束

② 粗、精加工外形轮廓

P0（15，-65）
P1（15，-50）
P5
P2（0，-35）
P6
P3（-45，-35）
P4（-36.184，15）
P5（-31.444，15）
P6（-19.214，19.176）
P7（6.944，39.393）
P8（37.589，-13.677）
P9（10，-35）
P2
P3
P10（-15，-50）
P9
P11（-15，-65）
P0
P11
8-2 外形轮廓各点坐标及切入切出路线

刀具由P0点下刀，通过P0 P1直线建立左刀补，沿圆弧P1 P2切向切入，走完轮廓后由圆弧P2 P10切向切出，通过直线P10 P11取消刀补。粗、精加工采用同一程序，通过设置刀补值控制加工余量和达到尺寸要求。外形轮廓粗、精加工程序如下（程序中切削参数为粗加工参数）：
O0002；
N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化
N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴
N30 M03 S500； 精加工时设为700r/min
N40 G00 X15.0 Y-65.0； 达到P0点
N50 Z-5.0； 下刀
N60 G01 G41 Y-50.0 D01 F100； 建立刀补，粗加工时刀补设为10.2mm，精加工时刀补设为9.95mm（根据实测尺寸调整）；精加工时F设80mm/min
N70 G03 X0.0 Y-35.0 R15.0； 切向切入
N80 G01 X-45.0 Y-35.0； 铣削外形轮廓
N90 X36.184 Y15.0；
N100 X-31.444 ；
N110 G03 X-19.214 Y19.176 R20.0；
N120 G01 X6.944 Y39.393；
N130 G02 X37.589 Y-13.677 R40.0；
N140 G01 X10.0 Y-35；
N150 X0；
N160 G03 X-15.0 Y-50.0 R15； 切向切出
N170 G01 G40 Y-65.0； 取消刀补
N180 G00 Z50.0 M09
N190 M05；
N230 M30； 程序结束

（2）加工3×φ10孔和垂直进刀工艺孔
首先安装中心钻（T02）并对刀，孔加工程序如下：
O0003；
N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化
N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴
N30 M03 S2000；
N40 G99 G81 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-5.0 F80； 钻中心孔，深度以钻出锥面为好
N50 X-12.99；
N60 X0.0 Y15.0；
N70 Y0.0；
N80 X30.0；
N100 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度
N105 X150 Y150； 移到手工换刀位置
N110 M05；
N120 M00； 程序暂停，手工换T03刀，换转速
N130 M03 S600；
N140 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面
N150 G99 G83 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-24.0 Q-4.0 F80；钻3×φ10底孔和垂直进刀工艺孔
N160 X-12.99；
N170 X0.0 Y15.0；
N180 G81 Y0.0 R5.0 Z-2.9；
N190 X30.0 Z-4.9；
N200 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度
N210 X150 Y150； 移到手工换刀位置
N220 M05；
N230 M00； 程序暂停，手工换T04刀，换转速
N240 M03 S200；
N250 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面
N260 G99 G85 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-24.0 Q-4.0 F80；铰3×φ10孔
N270 X-12.99；
N280 G98 X0.0 Y15.0；
N290 M05；
N300 M30； 程序结束

（3）圆形槽铣削
安装φ16立铣刀（T05）并对刀，圆形槽铣削程序如下：
① 粗铣圆形槽
O0004；
N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化
N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴
N30 M03 S500；
N40 X0.0 Y0.0；
N50 Z10.0；
N60 G01 Z-3.0 F40； 下刀
N70 X5.0 F80； 去除圆形槽中材料
N80 G03 I-5.0；
N90 G01 X12.0；
N100 G03 I-12.0；
N110 G00 Z50 M09；
N120 M05；
N130 M30； 程序结束
② 半精、精铣圆形槽边界
半精、精加工采用同一程序，通过设置刀补值控制加工余量和达到尺寸要求。程序如下（程序中切削参数为半精加工参数）：
O0005；
N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化
N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴
N30 M03 S600； 精加工时设为750r/min
N40 X0.0 Y0.0；
N50 Z10.0；
N60 G01 Z-3.0 F40； 下刀
N70 G41 X-15.0 Y-6.0 D05 F80； 建立刀补，半精加工时刀补设为8.2mm，精加工时刀补设为7.98mm（根据实测尺寸调整）；精加工时F 设60mm/min
N80 G03 X0.0 Y-21.0 R15.0； 切向切入
N90 G03 J21.0； 铣削圆形槽边界
N100 G03 X15.0 Y-6.0 R15.0； 切向切出
N110 G01 G40 X0.0 Y0.0； 取消刀补
N120 G00 Z50 M09；
N130 M05；
N140 M30； 程序结束

（4）铣削腰形槽
① 粗铣腰形槽
安装φ12立铣刀（T06）并对刀，粗铣腰形槽程序如下：
O0006；
N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化
N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴
N30 M03 S600；
N40 X30.0 Y0.0； 到达预钻孔上方
N50 Z10.0；
N60 G01 Z-5.0 F40； 下刀
N70 G03 X15.0 Y25.981 R30.0 F80； 粗铣腰形槽
N80 G00 Z50 M09；
N90 M05；
N100 M30； 程序结束

② 半精、精铣腰形槽

A3
A0（30，0）
A1（30.5，-6.5）
A2（37，0）
A3（18.5，32.043）
A4（11.5，19.919）
A5（23，0）
A6（30.5，6.5）
8-3 腰形槽各点坐标及切入切出路线

半精、精加工采用同一程序，通过设置刀补值控制加工余量和达到尺寸要求。程序如下（程序中切削参数为半精加工参数）：
O0007；
N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化
N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴
N30 M03 S600； 精加工时设为800r/min
N40 X30.0 Y0.0；
N50 Z10.0；
N60 G01 Z-3.0 F40； 下刀
N70 G41 X30.5 Y-6.5 D06 F80； 建立刀补，半精加工时刀补设为
6.1mm，精加工时刀补设为5.98mm（根据实测尺寸调整）；精加工时F 设60mm/min
N80 G03 X37.0 Y0.0 R6.5； 切向切入
N90 G03 X18.5 Y32.043 R37.0； 铣削腰形槽边界
N100 X11.5 Y19.919 R7.0 ；
N110 G02 X23.0 Y0 R23.0；
N120 G03 X37.0 R7.0；
N130 X30.5 Y6.5 R6.5；
N140 G01 G40 X30.0 Y0.0； 取消刀补
N150 G00 Z50 M09；
N160 M05；
N170 M30； 程序结束
注意事项：
（1）铣削外形轮廓时，刀具应在工件外面下刀，注意避免刀具快速下刀时与工件发生碰撞；
（2）使用立铣刀粗铣圆形槽和腰形槽时，应先在工件上钻工艺孔，避免立铣刀中心垂直切削工件；
（3）精铣时刀具应切向切入和切出工件。在进行刀具半径补偿时，切入和切出圆弧半径应大于刀具半径补偿设定值；
（4）精铣时应采用顺铣方式，以提高尺寸精度和表面质量；
（5）铣削腰形槽的R7内圆弧时，注意调低刀具进给率。
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