项目二 任务一　平面加工（课件）-《数控铣床编程与操作项目教程 第4版》同步教学（机工版）

项目四 轮廓加工 1 [学习目标] 1.知识目标 ①了解平面铣刀的选用； ②了解公、英制尺寸设定指令； ③掌握进给速度单位设定指令（G94、G95）； ④掌握平面铣削工艺的制定及编程方法。 2.技能目标 ①会进行平面铣削； ②会进行平面质量控制。 任务一 平面加工 1 图4-1 零件图 图4-2三维效果图 1 [知识学习] 一、编程指令 1.公、英制尺寸设定指令 （1）指令功能 公、英制尺寸设定指令是指选定输入的尺寸是英制还是公制。 （2）指令代码 数控系统 公制 英制 发那科系统 G21 G20 西门子系统 G71 G70 1 发那科系统与西门子系统公、英制尺寸输入编程示例 发那科系统 西门子系统 含义说明 N10 G20 N10 G0 G70 X10 Y30 开始输入英制尺寸 N15 G0 X10 Y30 … G20或G70继续有效 N20 X40 Y50 N20 X40 Y50 … … … … N80 G21 N80 G71 X19 Z20 开始输入公制尺寸 N85 X19 Z20 … 继续为公制尺寸输入 1 （3）指令使用说明 1）发那科系统G20、G21指令必须在设定坐标系之前，并在程序的开头以单独程序段指定。 2）西门子系统G70、G71指令不需要单独写一程序段。 3）在程序段执行期间，均不能切换公、英制尺寸输入指令。 4）G20、G21（G70、G71）均为模态有效指令。 1 在公制/英制转换之后，将改变下列值的单位制。 ①由F代码指定的进给速度。 ②位置指令。 ③工件零点偏移值。 ④刀具补偿值。 ⑤手摇脉冲发生器的刻度单位。 ⑥在增量进给中的移动距离。 1 2.进给速度单位设定指令 （1）指令功能 确定直线插补或圆弧插补中进给速度的单位。 （2）指令格式 G94 F_；每分钟进给量，尺寸为公制或英制时，单位分别为mm/min、inch/min G95 F_；每转进给量,尺寸为公制或英制时，单位分别为mm/r、inch/r 例：N10 G94 F100；进给速度为100mm/min …； N100 S400 M3 ；主轴正转，转速为400r/min N110 G95 F0.5 ；进给速度为0.5mm/r 1 （3）每分钟进给量与每转进给量关系 F=nf F：每分钟进给量， n：主轴转速， f ：每转进给量 例：每转进给量为0.15mm/r,主轴转速为1000r/min， 每分钟进给量：F=nf=0.15×1000=150 (mm/min)。 （4）指令使用说明 1）数控车床中常默认G95有效，数控铣床中常默认G94有效。 2）G95指令只有在主轴为旋转轴时才有意义。 3）G94、G95更换时要求写入一个新的地址F。 4）G94、G95均为模态有效指令。 1 二、加工工艺分析 1.工、量、刃具选择 （1）工具选择：工件采用平口钳装夹，试切法对刀， （2）量具选择：平面间尺寸用游标卡尺测量，形位公差用百分表。 （3）刃具选择：平面用盘铣刀（又称端铣刀）铣削，数控铣床（加工中心）常用硬质合金端铣刀外形见图。 1 表4-５　工、量、刃具清单 工、量、刃具清单 图号 SKX4-1-1 种类 序号 名称 规格 精度 单位 数量 工具 1 平口钳 QH135 个 1 2 扳手 把 1 3 平行垫铁 副 1 4 平板 300×300 1级 副 1 5 塑胶榔头 个 1 量具 1 游标卡尺 0～150mm 0.02 把 1 2 百分表及表座 0～10mm 0.01 个 1 3 直角尺 900 个 1 4 粗糙度样板 N0～N1 12级 副 1 刃具 1 键槽铣刀 Ø20 个 1 2 立铣刀 Ø20 个 1 1 2.加工工艺方案 （1）端面铣削方式图4-4 端面铣削时根据铣刀相对于工件安装位置不同可分为对称铣削和不对称铣削两种，见图4-4所示。 图4-4 1 端面对称铣削：端铣刀轴线位于铣削弧长的中心位置；铣刀切入点到铣刀轴线位置为切入部分（切入角为δ），切削厚度由小变大，相当于逆铣。铣刀轴线到铣刀切出点为切出部分（切出角为-δ），切削厚度由大变小，相当于顺铣。 端面不对称铣削：端面不对称铣削又有不对称顺铣和不对称逆铣两种； 当切入部分多于切出部分（或切入角δ大于切出角-δ）为不对称逆铣； 切入部分小于切出部分（或切入角δ小于切出角-δ）为不对称顺铣； 其中不对称逆铣对刀具损坏影响最大，不对称顺铣对刀具损坏影响最小。 1 （2）平面铣削工艺路径 a.单向平行切削路径 刀具以单一的顺铣或逆铣方式切削平面。 b.往复平行铣切路径 刀具以顺、逆铣混合方式切削平面。 c.环切切削路径 刀具以环状走刀方式铣削平面，可从里向外或从外向里的方式。 粗铣平面采用往复平行切削法，切削效果好，空刀时间少。 精铣平面采用单向平行切削路径，表面质量易于保证。 1 （3）六个平面加工步骤 ①粗、精加工上表面。 ②粗、精加工下表面，控制厚度尺寸。 ③粗、精加工左（右）侧面。 ④粗、精加工右（左）侧面，控制长度尺寸。 ⑤粗、精加工前（后）侧面。 ⑥粗、精加工后（前）侧面，控制宽度尺寸。 （4）合理切削用量选择 加工材料为硬铝，硬度较低，切削力较小，粗铣背吃量除留精铣余量，一刀切完。切削速度可较高，进给量50～80mm/min 。 1 表4-６　粗、精铣平面切削用量 刀具 工作内容 F(mm/min) n(r/min) 高速钢键槽铣刀（T1） 粗铣平面深度方向留0.3mm精铣余量 80 600 高速钢立铣刀（T2） 精铣平面 60 800 1 三、参考程序编制 1.工件坐标系建立 该工件形状较为简单，工件坐标系原点取在工件左下角上表面顶点处，刀具加工起点选在距工件上表面10mm处。 2.刀心坐标计算 本任务粗铣采用往复平行切削法，精加工采用单向平行切削法；下刀起点在（-15、0）处，行距为18mm（行距一般取铣刀直径50～90%左右）见图4-5； 编程时直接用刀心运动轨迹坐标编程。左右刀心坐标见表4-７。 1 表4-７　左右刀心点坐标 序号 左侧各点坐标(X,Y) 右侧各点坐标(X,Y) 1 （-15，0） （95，0） 2 （-15，18） （95，18） 3 （-15，36） （95，36） 4 （-15，54） （95，54） 5 （-15，72） （95，72） 1 3.参考程序（加工上表面参考程序） 主程序：发那科系统程序名“O0410”；西门子系统程序名“XX0410.MPF” 程序段号 程序内容 （发那科系统） 程序内容 （西门子系统） 动作说明 N5 G49 G80 G69 G90 G40 G90 G40 设置初始状态 N10 G0 G54 G21 G94 M3 S600 T01 G0 G54 G71 G94 M3 S600 T01 D1 设置加工参数,公制尺寸输入，每分钟进给量 N20 G0X-15Y0G43Z10 H01 G0 X-15 Y0 Z10 刀具运动至（-15,0,10）点 N30 G0 Z-2 G0 Z-2 下刀 N40 G1 X95 F80 G1 X95 F80 粗加工表面 N50 Y18 Y18 … N60 X-15 X-15 … N70 Y36 Y36 … 1 N80 X95 X95 … N90 Y54 Y54 … N100 X-15 X-15 … N110 Y72 Y72 … N120 X95 X95 … N130 G0 Z100 G0 Z100 粗加工表面结束，抬刀 N140 M5　M0 M5　M0 主轴停、程序停 N150 M3 S800 T2 M3 S800 T2 D1 换精铣刀 N160 G0 X-15 Y0 G0 X-15 Y0 精铣表面 N170 G43 Z5 H02 G0 Z5 下刀至Z5处 N180 M98 P0080 L80 调用子程序精加工平面 N190 G0 X-15 Y18 G0 X-15 Y18 空间移动至左侧 N200 M98 P0080 L80 调用子程序精加工平面 N210 G0 X-15 Y36 G0 X-15 Y36 空间移动至左侧 N220 M98 P0080 L80 调用子程序精加工平面 N230 G0 X-15 Y54 G0 X-15 Y54 空间移动至左侧 N240 M98 P0080 L80 调用子程序精加工平面 N250 G0 X-15 Y72 G0 X-15 Y72 空间移动至左侧 N260 M98 P0080 L80 调用子程序精加工平面 N270 G0 Z100 G0 Z100 抬刀 M2 M2 程序结束 1 子程序：发那科系统子程序名“O0080”；西门子系统子程序名“L80.SPF” 程序段号 程序内容 （发那科系统） 程序内容 （西门子系统） 动作说明 N10 G0 Z-2.5 G0 Z-2.5 下刀 N20 G1 X95 F80 G1 X95 F80 左侧直线加工到右侧 N30 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N40 M99 M17 子程序结束 1 [任务实施] 一、加工准备 1.检查毛坯尺寸。 2.开机、回参考点。 3.程序输入：将数控程序通过面板输入数控系统或将仿真后的程序输入数控系统。 4.工件装夹：平口钳装夹在铣床工作台上并校正。工件按要求装夹在平口钳上。 5.刀具装夹：共采用两把铣刀，一把粗加工键槽铣刀，一把为精加工立铣刀，通过弹簧夹头把铣刀装夹入铣刀刀柄中。 1 二、对刀 1.X、Y方向对刀 X、Y方向采用试切法对刀，将机床坐标系原点偏置到工件坐标系原点上，通过对刀操作得到X、Y偏置值输入到G54中，G54中Z坐标输入0。 2.Z方向对刀 依次安装粗、精加工铣刀，测量每把刀的刀位点从参考点到工件上表面的Z数据输入到相应的刀具长度补偿号中，加工时调用。 三、空运行及仿真 1 四、零件自动加工与尺寸控制 加工时先粗加工，遇M0、M5指令后换精加工刀具进行精加工。加工下表面时通过“试测法”进行工件高度尺寸的控制；做法如下： 换精加工刀具时设置刀具长度补偿值（或长度磨损值）后运行精加工程序，精加工完成后用游标卡尺测量高度尺寸，根据实际尺寸修调长度补偿值（或长度磨损值）再重新运行精加工程序以保证高度尺寸的正确。 如：刀具长度磨损值为+0.30，假设精加工后测得高度25+0.1 0的实际尺寸为25.30,比图纸要求尺寸还大0.20～0.30mm，取中间值0.25mm，则把刀具长度磨损值修改为0.30-0.25=0.05mm，然后重新运行精加工程序即可保证高度尺寸在公差范围之内。 平行度、垂直度主要通过装夹工件来保证。 1 五、零件检测与评分 六、加工结束、清理机床 序号 检测项目 检测内容及要求 配分 学生 自检 学生 互检 教师 检测 得分 1 职业素养 文明、礼仪 5         2 安全、纪律 10         3 行为习惯 5         4 工作态度 5         5 团队合作 5         6 制定工艺 1．选择装夹与定位方式 2．选择刀具 3．选择加工路径 4．选择合理切削用量 5         表4-10 平面加工任务检测评价表 1 7 程序编制 1．编程坐标系选择正确 2．指令使用与程序格式正确 3．基点坐标正确 10         8 机床操作 1．开机前检查、开机、回参考点 2．工件、刀具装夹与对刀 3．程序输入与校验 5         9 零件加工 75+0.1 0mm（2处） 20         10 20+0.1 0mm 10         11 （2处） 10         12 5         13 表面粗糙度值Ra3.2μm 5         综合评价   1 [资料链接] 数控铣床（加工中心）夹具选择主要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性， 在产量小或研制时，应尽量采用组合夹具或通用夹具； 小批量或成批生产时可考虑采用专用夹具； 生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具或气动、液压夹具。 1 [操作注意事项] 1.加工表面形位公差主要由工件装夹来保证，故装夹工件时应注意工件校平、校正。 2.本任务同项目二简单图形加工，直接按刀具中心运动轨迹的坐标值来编程。 3.为了避免出现接刀痕迹，每两刀之间要有一定量的重叠。 4.在保证加工质量的前提下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。 5.平面加工也可用直径较大的盘铣刀采用直线插补的方式进行加工。 6.在工件外侧边可用G0指令下刀，以缩短时间，但必须注意下刀过程中不能碰到工件或机床夹具，否则将发生撞刀。 1 [思考与练习] 1.铣刀直径Φ20，主轴转速为1000r/min，每分种进给速度为70mm/min，则每转进给速度是多少？ 2.发那科系统与西门子系统公、英制尺寸指令使用时有何区别？ 3.平面铣削进刀方式有哪几种？各有何特点？ 4.工件装夹过程中，哪些因素 会影响到工件的形位精度？ 5.做一做：针对图4-6零件， 试编写程序并加工练习。 图4-6 1 $$