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数控加工工艺与编程,漯河职业技术学院机电系 数控教研室,单元18数控铣床加工实例,数控铣床加工实例钻孔类零件,（1）零件图的分析 该工件材料为45号钢，切削性能较好，孔直径尺寸精度不高，可以一次完成钻削加工。孔的位置没有特别要求，可以按照图纸的基本尺寸进行编程。环形分布的孔为盲孔，当钻到孔底部时应使刀具在孔底停留一段时间，由于孔的深度较深，应使刀具在钻削过程中适当退刀以利于排出切屑。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例钻孔类零件,（2）加工方案及刀具选择 工件上要加工的孔共28个，先钻削环形分布的8个孔，钻完第l个孔后刀具退到孔上方1 mm处，再快速定位到第2个孔上方，钻削第2个孔，直到8个孔全钻完。然后将刀具快速定位到右上方第1个孔的上方，钻完一个孔后刀具退到这个孔上方l mm处，再快速定位到第2个孔上方，钻到第2个孔，直到20个孔全钻完。钻削用的刀具选择4 mm的高速麻花钻。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例钻孔类零件,（3）零件的装夹及夹具的选择 工件毛坯在工作台上的安装方式主要根据工件毛坯的尺寸和形状、生产批量的大小等因素来决定，一般大批量生产时考虑使用专用夹具，小批量或单件生产时使用通用夹具如平口钳等，如果毛坯尺寸较大也可以直接装夹在工作台上。本例中的毛坯外形方正，可以考虑使用平口钳装夹，同时在毛坯下方的适当位置放置垫块，防止钻削通孔时将平口钳钻坏。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例钻孔类零件,（4）刀具和切削用量的选择 影响切削用量的因素很多，工件的材料和硬度、加工的精度要求、刀具的材料和耐用度、是否使用切削液等都直接影响到切削用量的大小。在数控程序中，决定用量的参数是主轴转速S和进给速度F，主轴转速S、进给速度F值的选择与在普通机床上加工时的值相似，可以通过计算的方法得到，也可查阅金属切削工艺手册，或根据经验数据给定。本例S设为1000 r/min 。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例钻孔类零件,工件坐标系的确定 工件坐标系确定得是否合适，对编程和加工是否方便有着十分重要的影响。一般将工件坐标系的原点选在工件的一个重要基准点上，如果要加工部分的形状关于某一点对称，则一般将对称点设为工件坐标系的原点，如果工件的尺寸在图纸上是以坐标来标注的，则一般以图纸上的零点作为工件坐标系的原点。本例将工件的上表面中心作为工件坐标系的原点。,程序编制,数控铣床加工实例钻孔类零件,参考程序 % 01001 N10 G90 G49 G80； 安全保护指令 N20 G92 X100 Y100 Z100 ； 设定工件坐标系 N30 G00 X18 Y0 ； 刀具定位到第1个孔的上方 N40 S1000 M03 ； 主轴正转 N50 G43 H01 Z10 M08 ； 刀具定位到初始平面，开切削液 N60 G99 G82 Z-10 R1 P1000 F40 ； 钻第1个孔 N70 X12.728 ； 钻第2个孔 N80 X0 Y18 ； 依次在其它位置钻孔 N90 X-12.728 Y12.728 ； N100 X-18 Y0 ； N110 X-12.728 Y-12.728 ；,程序编制,数控铣床加工实例钻孔类零件,N120 X0 Y-18 ； N130 G98 X12.728 Y-12.728 ； 钻孔结束后返回初始平面 N140 G80 ； 第1次钻孔循环结束 N150 G99 G73 X40 Y40 Z-22 R-4 Q4 F40 ； 第2次循环的第1个孔 N160 X30 ； 钻第2个孔 N170 X20 ； 依次在其它位置钻孔 N180 X10 ； N190 X0 ； N200 X-10 ； N210 X-20 ；,程序编制,数控铣床加工实例钻孔类零件,N220 X-30 ； N230 X-40 ； N240 Y0 ； N250 Y-40 ； N260 X-30 ； N270 X-20 ； N280 X-10 ； N290 X0 ； N300 X10 ； N310 X20 ；,程序编制,数控铣床加工实例钻孔类零件,N320 X30 ； N330 X40 ； N340 G98 Y0 ； 钻孔结束后返回初始平面 N350 G80 M09 ； 第2次钻孔循环结束，关切削液 N360 M05 ； 主轴停止转动 N370 G00 G49 Z100 ； 刀具退到程序起点 M380 X100 Y100 ； N600 M30 ； 程序结束,程序编制,数控铣床加工实例钻孔类零件,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,（1）零件图的分析 工件毛坯为85mm 30mm的圆柱件，材料为硬铝，加工其上部轮廓后形成如图所示的凸台。加工部分凸台的精度不高，可以按照图纸的基本尺寸进行编程，一次铣削完成。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,（2）加工方案及刀具选择 由于凸台的高度是5 mm ，工件轮廓外的切削余量不均匀，根据计算，选用10 mm的圆柱形直柄铣刀可通过一次铣削成形凸台轮廓。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,（3）零件的装夹及夹具的选择 本例工件毛坯的外形是圆柱形，为使工件定位和装夹准确可靠，选择两块V形块和平口钳来进行装夹。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,（4）刀具和切削用量的选择 综合分析工件的材料和硬度、加工的精度要求、刀具的材料和耐用度、使用切削液等因素，主轴转速S设为800 r/min ，切削用量F设为40 mm/min 。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,工件坐标系的确定 工件坐标系原点确定得是否合适，对编程时节点坐标值的计算有着十分重要的作用。如果工件坐标系确定后，轮廓上的某些点的坐标值计算较麻烦，而将坐标系旋转一定角度后计算较简单时，可以使用坐标系旋转指令，但在同一个连续的轮轮廓上，一般不宜将轮廓分割后使用坐标系旋转，以增加程序的直观性和可读性。 圆形工件一般将工件坐标系的原点选在圆心上，由于本例的加工轮廓关于圆心和X轴有一定的对称性，所以将工件的上表面中心作为工件坐标系的原点。 根据计算，图中轮廓上各点的坐标分别是：A (27.5 ，21.651 )；B(5，34.641 )；C (-32.5，12.990 )；D (-32.5，-12.990 )；E (5. -34.641 )；F (27.5， -21.651 )。,程序编制,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,参考程序 编制轮廓加工程序时，不但要选择合理的切入、切出点和切入、切出方向，还要考虑轮廓的公差带范围，尽可能使用公称尺寸来编程，而将尺寸偏差使用刀具半径补偿来调节，但如果轮廓上不同尺寸的公差带不在轮廓的同一侧，就应根据标注的尺寸公差选择准确合理的编程轮廓。切削液的开、关指令可不编入程序，在切削过程中根据需要用手动的方式打开或关闭切削液。,程序编制,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,参考程序 % 03003 N10 G90 G40 G49； 安全保护指令 N20 G55 G00 X50 Y20 S800 M03； 快速定位到第2工件坐标系 N30 G43 H01 Z-5； N40 G01 G42 D02 X27.5 Y21.651 F40； 建立刀具补偿，切向轮廓上第1点(A点) N50 X5 Y34.641； 切向轮廓上B点 N60 G03 X-32.5 Y12.990 R25； C点 N70 G01 Y-12.990； D点 N80 G03 X5 Y-34.641 R25； E点,程序编制,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,N90 G01 X27.5 Y-21.651； F点 N100 G03 Y21.651 R25； 切到A点，轮廓封闭 N110 G01 G40 X30 Y40； 取消刀具半径补偿 N120 G00 G49 Z30； N130 M05； N140 G91 G28 Z0； N150 G90； N160 M30；,程序编制,数控铣床加工实例平面轮廓类零件,挖槽加工是轮廓加工的扩展，它既要保证轮廓边界，又要将轮廓内(或外)的多余材料铣掉，根据图纸的要求不同，挖槽加工通常有如图所示的几种形式。其中图a为铣削一个封闭区域内的材料。图b为在铣削一个封闭区域内的材料的同时，要留下中间的凸台( 一般称为岛屿 )。图c为由于岛屿和外轮廓边界的距离小于刀具直径，使加工的槽形成了两个区域。图d为要铣削凸台轮廓外的所有材料。,数控铣床加工实例挖槽类零件,注意：1.根据以上特征和要求，对于挖槽的编程和加工要选择合适的刀具直径，刀具直径太小将影响加工效率，刀具直径太大可能使某些转角处难以切削，或由于岛屿的存在形成不必要的区域。2.由于圆柱形铣刀垂直切削时受力情况不好，因此要选择合适的刀具类型，一般可选择双刃的键槽铣刀，并注意下刀时的方式，可选择斜向下刀或螺旋形下刀，以改善下刀切削时的刀具受力情况。3.当刀具在一个连续的轮廓上切削时使用一次刀具半径补偿，刀具在另一个连续的轮廓上切削时应重新使用一次刀具半径补偿，以避免造成过切现象或留下多余的凸台。4.切削如图(b )所示的形状时，不能用图纸上所示的外轮廓作为边界，因为将这个轮廓作边界时角上的部分材料可能铣削不掉。,数控铣床加工实例挖槽类零件,数控铣床加工实例挖槽类零件,（1）零件图的分析 工件毛坯为100 mm80 mm25 mm的长方体零件，材料为45号钢，要加工成形中间的环形槽。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例挖槽类零件,（2）加工方案及刀具选择 根据零件图分析，要加工的部位是一个环形槽，中间的凸台作为槽的岛屿，外轮廓转角处的半径是R4，槽较窄处的宽度是10 mm，所以选用直径6mm的直柄键槽铣刀较合适。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例挖槽类零件,（3）零件的装夹及夹具的选择 工件安装时可直接用平口钳来装夹。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例挖槽类零件,（4）切削用量的选择 切削用量选择主轴转速S设为500r/min ，切削用量F设为Z方向20mm/min ，XY方向40mm/min,工艺分析及处理,数控铣床加工实例挖槽类零件,工件坐标系的确定 本例中的槽呈前后、左右对称状，故工件坐标系的原点设定在工件中心的上表面，将使轮廓上节点的坐标计算比较方便。根据计算，轮廓上有关点的坐标如下：A(23.647，18.642)； B(20.494，20)； C(-20.494，20)； D(-23.647，18.642)；E(-23.647，-18.642)； F(-20.494，-20)， G(20.494，-20)； H(23.647，-18.642)；I(11.18，10)； J(-11.18，10)； K(-11.18，-10)； L(11.18，-10)。,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 由于加工的区域是一个封闭的环形槽，所以刀具下刀时应选择在槽的上方往下切入，切入到槽底后使用刀具半径补偿按环形铣削的方式分别切削槽的外轮廓，再将槽中间左右两处没有铣削的余量铣掉，然后退回刀具。,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 % 04004 N10 G00 G40 G49 G90； 安全保护指令 N20 G92 X150 Y100 Z100； N30 G00 X22 Y10； 刀具定位到下刀点上方 N40 G43 H01 Z5； N50 S500 M03； N60 G01 Z-5 F20； 在槽中间切入到槽底 N70 G41 X23.647 Y18.462 D02 F40； 切向外轮廓A点，建立刀具半径补偿 N80 G03 X20.494 Y20 R4； 切削AB弧,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 N90 G01 X-20.494； 切削BC线 N100 G03 X-23.647 Y18.642 R4； 切削CD弧 N110 Y-18.462 R30； 切削DE弧 N120 X-20.494 Y-20 R4； 切削EF弧 N130 G01 X20.494； 切削FG线 N140 G03 X23.647 Y-18.642 R4； 切削GH弧 N150 Y18.462 R30； 切削HA孤 N160 G01 G40 X17 Y15； 切向槽内点，取消外轮廓刀具半径补偿,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 N170 G01 G42 X11.180 Y10 D02； 切向内轮廓I点，建立刀具半径补偿 N180 X-11.180； 切削IJ线 N190 G03 Y-10 R15； 切削JK弧 N200 G01 X11.180； 切削KL线 N210 G03 Y10 R15； 切削LI弧 N220 G01 G40 X17 Y15； 取消刀具半径补偿 N230 G02 Y-15 R22.5； 铣槽右侧的剩余余量 N240 G00 Z1； 退刀到参考平面,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 N250 X-17 Y-15； 定位到左侧槽上方 N260 G01 Z-5 F20； 切入 N270 G02 Y15 R22.5 F40； 铣槽左侧的剩余余量 N280 G00 G49 Z30； 退刀 N290 M05； N300 G91 G28 Z0； 返回机床零点 N310 G28 X0 Y0； N320 G90； N330 M30；,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 对于封闭的槽，如果因为槽的形状和尺寸等因素，使刀具难于在下刀到槽底后再使用刀具半径补偿的方式切向槽的外轮廓或内轮廓，可先在槽的上方使用刀具半径补偿使刀具定位到加工的轮廓，然后在垂直下刀到槽底进行切削，需要注意的是，不能在刀具进行Z方向移动时建立或取消刀具半径补偿，并且在建立刀具半径补偿的程序段的后面，没有xy平面内移动指令的程序段不能超过两个。,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 % 01005 N10 G00 G40 G90； N20 G92 X150 Y100 Z100； N30 G00 X0 Y0； N40 S500 M03； N50 G40 X23.647 Y18.462 D02； 建立刀具半径补偿，定位到外轮廓A点上方 N60 G01 G43 H01 Z-5 F20； 下刀 N70 G03 X20.494 Y20 R4 F40； 开始切削轮廓 N80 G01 X-20.494；,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 N90 G03 X-23.647 Y18.642 R4； N100 Y-18.462 R30； N110 X-20.494 Y-20 R4； N120 G01 X20.494； N130 G03 X23.647 Y-18.462 R4； N140 Y18.462 R30； 轮廓切削结束 N150 G00 Z1； 退刀 N160 G40 Y0； 取消外轮廓刀具半径补偿 N170 G42 X11.180 Y10 D02； 建立内轮廓刀具半径补偿 N180 G01 G43 H01 Z-5 F20； 下刀,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 N190 X-11.180 F40； 开始切削轮廓 N200 G03 Y-10 R15； N210 G01 X11.180； N220 G03 Y10 R15； 轮廓切削结束 N230 G00 Z1； 退刀 N240 G40 X17 Y15； 取消内轮廓刀具半径补偿 N250 G01 G43 H01 Z-5 F20； N260 G02 Y-15 R22.5 F40； 铣槽右侧的剩余余量 N270 G00 Z1；,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,参考程序 N280 X-17 Y-15； N290 G01 Z-5 F20； N300 G02 Y15 R22.5 F40； 铣槽左侧的剩余余量 N310 G00 G49 Z30； N320 M05； N330 G91 G28 Z0； N340 G28 X0 Y0； N350 G90； N360 M30；,程序编制,数控铣床加工实例挖槽类零件,在加工过程中如果有完全相同的部分，可以将这相同的部分编成子程序，通过调用子程序来实现相同的部分加工。编子程序时要注意子程序的完整性和独立性，如果在其它工件上有和它完全相同的部分，这个子程序也可以被其它主程序调用。,数控铣床加工实例子程序,数控铣床加工实例子程序,工件材料为45号钢，加工图中的矩形槽及其底部的圆孔。要加工的槽共有10个，其中每一排的5个槽的形状完全一样，仔细分析可知，第1排的槽和第2排的槽其形状和尺寸完全一样，只是旋转的角度不同，可以考虑使用坐标系旋转指令，这样还能使矩形槽轮廓的点的坐标值计算方便。关于挖槽的其它考虑因素与上例类似。 由于矩形槽四角的过渡圆弧半径为R5mm，槽底部的圆孔直径为10mm；故选择直径为8mm的直柄键槽铣刀。主轴转速S选择800 r/min ，进给速度F选择：Z方向为20mm/min ，XY方向为40mm/min。,工艺分析及处理,数控铣床加工实例子程序,一般在主程序中使用绝对坐标编程，可方便直观地确定每一个加工部分的具体位置，而在子程序中使用增量式编程，避免多次调用子程序出现的坐标干涉。也可使用G92指令在子程序中重新定义工件坐标系。从图中可以看出，加工的槽的位置呈前后、左右对称状，故工件坐标系的原点定在工件中心的上表面，将使加工的轮廓槽在整个工件上的位置很直观。 由于10个矩形槽的形状和尺寸完全一样，只是旋转的角度不同，为了轮廓上节点坐标的计算方便和简化编程，用子程序来完成水平形状的矩形槽的切削，在主程序中通过旋转坐标系后分别调用子程序。在计算轮廓的节点坐标时，使用其公称尺寸来计算，它的公差在刀具半径补偿中和刀具实际尺寸一并考虑。,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序 （1）主程序 06001 N010 G90 G69 G40 G49； N020 G54 G00 X-60 Y20； 进入第1工件坐标系，定位到左上方槽的中心 N030 G00 G43 H01 Z3； N040 S800 M03； N050 G68 R45； 坐标系旋转45 N060 M98 P6002； 调用子程序 N070 G69 G00 X-30； 取消坐标系旋转，定位到第2个槽的中心,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序 N080 G68 R45； 坐标系旋转45 N090 M98 P6002； 调用子程序 N100 G69 G00 X0； 定位到第3个槽的中心 N110 G68 R45； 坐标系旋转45 N120 M98 P6002； 调用子程序 N130 G69 G00 X30； 定位到第4个槽的中心 N140 G68 R45； N150 M98 P6002； N160 G69 G00 X60； 定位到第5个槽的中心,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序N170 G68 R45：N180 M98 P6002：N190 G69 G00 Y-20； 定位到第2排右面第1个槽的中心N200 G68 R-45； 坐标系旋转-45N210 M98 P6002； 调用子程序N220 G69 G00 X30； 定位到第2排右面第2个槽的中心N230 G68 R-45；N240 M98 P6002；N250 G69 G00 X0； 定位到第2排右面第3个槽的中心,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序 N260 G68 R-45；N270 M98 P6002；N280 G69 G00 X-30； 定位到第2排右面第4个槽的中心N290 G68 R-45；N300 M98 P6002；N310 G69 G00 X-60； 定位到最后5个槽的中心N320 G68 R-45；N330 M98 P6002；N340 G69； 取消坐标系旋转,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序N350 G00 G49 Z50； 退刀N360 M05；N370 G91 G28 Z0；N380 G28 X0 Y0；N390 G90；N400 M30；,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序（2）子程序 P 06002： N10 G91 G01 Z-9 F20； 切入到矩形槽底 N20 G01 G41 X-10 Y7.5 D02 F40； 切向矩形轮廓第1点并建立刀具半径补偿 N30 G03 X-5 Y-5 R5； 逆时针切削矩形轮廓 N40 G01 Y-5； N50 G03 X5 Y-5 R5； N60 G01 X20； N70 G03 X5 Y5 R5；,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序 N80 G01 Y5； N90 G03 X-5 Y5 R5； N100 G01 X-20； N110 G40 X10 Y-7.5； 矩形轮廓切削结束，返回矩形中心，取消刀具半径补偿 N120 G01 Z-5 F20； 切入到矩形槽中间的圆孔的底部 N130 G01 G41 X-5 F40； 切向圆周轮廓并建立刀具半径补偿 N140 G03 I5 J0； 切削整圆,程序编制,数控铣床加工实例子程序,参考程序 N150 G01 G40 X5； 圆周切削结束，返回圆心，取消刀具半径补偿 N160 G00 Z14； 刀具退出 N170 G90； N180 M99：； 返回主程序,程序编制,数控铣床加工实例子程序,