项目二 任务四　轮廓综合加工（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）

[学习目标] 1.知识目标 ①掌握轮廓综合加工工艺制定方法； ②了解相同形状内、外轮廓的编程方法。 2.技能目标 ①会进行轮廓综合加工； ②会进行相同形状内、外轮廓的加工； ③会处理薄壁零件加工艺。 任务四 轮廓综合加工 1 1 [知识学习] 一、编程知识 使用刀具半径补偿指令时，当机床中刀具半径参数值为正，刀具沿工件外轮廓运行；刀具半径参数值为负，刀具将沿工件内侧运行。图4-31a)；图4-31b)，此时G41、G42指令互换. 用此方法可加工凹、凸配合形状零件或相同形状的内、外轮廓（如薄壁件），且它们之间的间隙（厚度）可通过调节半径参数值大小来控制。 图4-31 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：轮廓尺寸用游标卡尺测量，深度尺寸用深度游标卡尺测量，表面质量用粗糙度样板检测，角度尺寸用万能角度尺测量。 （3）刃具选择：本任务有内轮廓还有外轮廓，刀具直径选择不仅考虑内轮廓最小圆弧轮廓半径，还需考虑两轮廓最小间距，内轮廓最小圆弧半径为R10；上、下凸台与中间轮廓最小间距为15，右侧半圆台与中间轮廓最小间距为15，故加工中间内轮廓可选用直径为Ø16铣刀；加工外轮廓及上、下凸台，右侧半圆台铣刀直径则不能大于Ø16，此处选Ø12铣刀。此处为减少刀具数量，统一用Ø12铣刀。。 1 表4-28 综合轮廓加工工、量、刃具清单 工、量、刃具清单 图号 SKX4-4-1 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 塑胶榔头     个 1 量具 1 游标卡尺 0～150mm 0.02 把 1 2 深度游标卡尺 0～200mm 0.02 把 1 3 万能角度尺 0～3600 2′ 把 1 4 百分表及表座 0～10mm 0.01 个 1 5 粗糙度样板 N0～N1 12级 副 1 刃具 1 键槽铣刀 Ø12   个 1 2 立铣刀 Ø12   个 1 1 2.加工工艺方案 （1）加工工艺路线制定 既有外轮廓又有内轮廓时一般应先加工内轮廓，中间内、外轮廓形状相同可用同一程序，通过设置机床刀具半径补偿值正、负数值来加工，见图4-32。 内轮廓无法沿轮廓切线延长线方向切入、切出，只能沿法向（或圆弧）切入、切出，此处沿法线方向切入、切出，刀具由O运行至1时建立刀具半径补偿，然后沿着图4-32次序运行： 1 图4-32 （1）内轮廓1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12→13→1→O，在刀具由1运行至O点时取消刀具半径补偿。 （2）外轮廓沿切线延长线方向切入、切出，路线： 14→15→1→2→3→4→5→6→7→8→9→ 10→11→12→13→1→16→17， 在切入前建立刀具半径补偿， 切出后取消刀具半径补偿。 （3）其它轮廓路线为：17→18→19→20→21； 14→22→23→24→25；26→27。 1 （2）合理切削用量选择 加工材料为硬铝，粗铣铣削深度除留0.3mm精铣余量，其余一刀切完。切削速度可较高，具体见表4-29。 刀具 工作内容 F(mm/min) n(r/min) 高速钢键槽铣刀 （T1） 垂直进给 深度留0.3mm精加工余量 50 1000 粗铣内、外轮廓 轮廓留0.3mm精加工余量 70 1000 高速钢立铣刀 （T2） 垂直进给 50 1200 精铣内、外轮廓 60 1200 1 3.参考程序编制 （1）工件坐标系建立 本任务工件坐标系建立在工件几何中心上，Z零点设在工件上表面。 （2）基点坐标计算 本任务圆弧过渡较多，基点坐标采用CAD软件查找坐标方法。在CAD软件如AutoCAD或CAXA电子图板中画出工件轮廓图形（工件坐标系与CAD软件坐标系一致，原点重合），然后依次查找点1、2、3、4、5、6、7、17、18、19、20，其余点成Y轴对称)。 1 表4-30 基点坐标 基点 坐标(X,Y) 基点 坐标(X,Y) 1 （-32.5，0） 13 （-25，-7.5） 2 （-25，7.5） 18 （-40，25） 3 （-15.877，7.5） 19 （-20.207，25） 4 （1.443，17.5） 20 （-11.547，30） 5 （6.005，25.401） 21 （-5.774，40） 6 （18.995，17.901） 22 （-40，-25） 7 （14.434，10） 23 （-20.207，-25） 8 （14.434，-10） 24 （-11.547，-30） 9 （18.995，-17.901） 25 （-5.774，-40） 10 （6.005，-25.401） 26 （40，-10） 11 （1.443，-17.5） 27 （40，10） 12 （-15.877，-7.5）     1 （3）参考程序 主程序：发法科系统程序名“O0440”；西门子系统程序名“XX440.MPF” 程序段号 程序内容 （发法科系统） 程序内容 （西门子系统） 动作说明 N5 G40 G49 G90 G80 G40 G90 设置初始状态 N10 G54 M3 S1000 T01 G54 M3 S1000 T01 D1 设置加工参数，D1=6.3 N20 G0 G43 X0 Y0 Z5 H01 G0 X0 Y0 Z5 快速运动至原点上方 N3 G1 Z-2.7 F50 G1 Z-2.7 F50 下刀深2.7mm N40 G42 X-32.5 Y0 D1 G42 X-32.5 Y0 建立刀具半径补偿 N50 M98 P0010 L10 调用子程序粗加工内轮廓 N60 G1 G40 X0 Y0 G1 G40 X0 Y0 取消刀具半径补偿 N70 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N80 X-55 Y-16 X-55 Y-16 刀具空间移动至14点 N90 G1 Z-2.7 F50 G1 Z-2.7 F50 下刀 N100 G41 X-32.5 Y-10 D3 G41 X-32.5 Y-10 D3 D3值为-9.3变为外轮廓 N110 G1 Y0 G1 Y0 延长线切入加工至1点 N120 M98 P0010 L10 调用子程序加工外轮廓 1 程序段号 程序内容 （发法科系统） 程序内容 （西门子系统） 动作说明 N130 G1 X-32.5 Y7.5 G1 X-32.5 Y7.5 切线方向切出至16点 N140 G40 X-60 Y16 G40 X-60 Y16 取消刀具半径补偿 N150 G42 X-40 Y25 D1 F70 G42 X-40 Y25 F70 D1 建立刀具半径补偿至18 N160 G1 X-20.207 Y25 G1 X-20.207 Y25 直线加工至19点 N170 G3 X-11.547 Y30 R10 G3X-11.547Y30CR=10 圆弧加工至20点 N180 G1 X-5.774 Y40 G1 X-5.774 Y40 直线加工至21点 N190 G40 X2 Y46 G40 X2 Y46 取消刀具半径补偿 N200 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N210 X-55 Y-16 X-55 Y-16 刀具空间移动至14点 N220 G1 Z-2.7 F50 G1 Z-2.7 F50 下刀 N230 G41 X-45 Y-25 D1 F70 G41 X-45 Y-25 F70 D1 建立刀具半径补偿至22 N240 X-20.207 Y-25 X-20.207 Y-25 直线加工至23点 N250 G3 X-11.547 Y-30 R10 G3X-11.547Y-30CR=10 圆弧加工至24点 N260 G1 X-5.774 Y-40 G1 X-5.774 Y-40 直线加工至25点 N270 G40 X2 Y46 G40 X2 Y-46 取消刀具半径补偿 N280 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 1 N290 G41 X50 Y-10 D1 G41 X50 Y-10 D1 加工右侧半圆凸台 N300 G1 Z-2.7 F50 G1 Z-2.7 F50 N310 X40 Y-10 F70 X40 Y-10 F70 N320 G2 X40 Y10 R10 G2 X40 Y10 CR=10 N330 G1 Y15 G1 Y15 N340 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N350 G40 X0 Y0 Z100 G40 X0 Y0 Z100 取消刀补 N360 M5 M5 主轴停、程序停，换精加工刀具，进行精加工其中D2=6mm N370 M0 M0 N380 M3 S1200 T2 M3 S1200 T2 D2 N390 G0 G43X0 Y0 Z5 H02 G0 X0 Y0 Z5 快速运动至原点上方 N400 G1 Z-3 F50 G1 Z-3 F50 下刀深3mm N410 G42 X0 Y32.5 D2 G42 X0 Y32.5 建立刀具半径补偿 N420 M98 P0010 L10 调用子程序精加工内轮廓 N430 G1 G40 X0 Y0 G1 G40 X0 Y0 取消刀具半径补偿 N440 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 1 N450 X-55 Y-16 X-55 Y-16 刀具空间移动 N460 G1 Z-3 F50 G1 Z-3 F50 下刀 N470 G41 X-32.5 Y-10 D4 G41 X-32.5 Y-10 D4 D4值为-9变为外轮廓 N480 G1 Y0 G1 Y0 延长线切入外轮廓 N490 M98 P0010 L10 调用环形轮廓子程序 N500 G1 X-32.5 Y7.5 G1 X-32.5 Y7.5 切线方向切出 N510 G40 X-60 Y16 G40 X-60 Y16 取消刀具半径补偿 N520 G42 X-40 Y25 D1 F60 G42 X-40 Y25 F60 建立刀具半径补偿至18 N530 G1 X-20.207 Y25 G1 X-20.207 Y25 直线加工至19点 N540 G3 X-11.547 Y30 R10 G3X-11.547Y30CR=10 圆弧加工至20点 N550 G1 X-5.774 Y40 G1 X-5.774 Y40 直线加工至21点 N560 G40 X2 Y46 G40 X2 Y46 取消刀具半径补偿 N570 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N580 X-55 Y-16 X-55 Y-16 刀具空间移动至14点 N590 G1 Z-3 F50 G1 Z-3 F50 下刀 N600 G41 X-45 Y-25 D2 F60 G41 X-45 Y-25 F60 D2 建立刀具半径补偿至22 N610 X-20.207 Y-25 X-20.207 Y-25 直线加工至23点 N620 G3 X-11.547 Y-30 R10 G3X-11.547Y-30CR=10 圆弧加工至24点 N630 G1 X-5.774 Y-40 G1 X-5.774 Y-40 直线加工至25点 1 N640 G40 X2 Y-46 G40 X2 Y-46 取消刀具半径补偿 N650 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N660 G41 X50 Y-10 D2 G41 X50 Y-10 建立刀具半径补偿 N670 G1 Z-3 F50 G1 Z-3 F50 精加工右侧半圆凸台 N680 X40 Y-10 F60 X40 Y-10 F60 N690 G2 X40 Y10 R10 G2 X40 Y10 CR=10 N700 G1 Y15 G1 Y15 N710 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N720 G40 G49 X0 Y0 Z100 G40 X0 Y0 Z100 取消刀具补偿 N730 M02 M02 程序结束 1 环形轮廓子程序：发法科系统子程序名“O0010”；西门子系统子程序名“L10.SPF”。 程序段号 程序内容 （发法科系统） 程序内容 （西门子系统） 动作说明 N10 G2 X-25 Y7.5 R7.5 F70 G2 X-25 Y7.5 CR=7.5 F70 圆弧加工至2点 N20 G1 X-15.877 G1 X-15.877 直线加工至3点 N30 G3 X1.443 Y17.5 R15 G3 X1.443 Y17.5 CR=15 圆弧加工至4点 N40 G1 X6.005 Y25.401 G1 X6.005 Y25.401 直线加工至5点 N50 G2X18.995Y17.901R7.5 G2X18.995Y17.901CR=7.5 圆弧加工至6点 N60 G1 X14.434 Y10 G1 X14.434 Y10 直线加工至7点 N70 G3 X14.434 Y-10 R15 G3 X14.434 Y-10 CR=15 圆弧加工至8点 N80 G1 X18.995 Y-17.901 G1 X18.995 Y-17.901 直线加工至9点 N90 G2X6.005Y-25.401R7.5 G2X6.005Y-25.401CR=7.5 圆弧加工至10点 N100 G1 X1.443 Y-17.5 G1 X1.443 Y-17.5 直线加工至11点 N110 G3 X-15.877 Y-7.5 R15 G3 X-15.877 Y-7.5 CR=15 圆弧加工至12点 N120 G1 X-25 Y-7.5 G1 X-25 Y-7.5 直线加工至13点 N130 G2 X-32.5 Y0 R7.5 G2 X-32.5 Y0 CR=7.5 圆弧加工至1点 N140 M99 M17 子程序结束 1 注：加工环形内、外轮廓可通过调用不同刀具半径补偿号实现， 本任务： 粗加工刀具半径补偿值为D1=6.3，D3=-9.3， 精加工刀具半径补偿值为D2=6，D4=-9。 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：把经验证的数控程序输入数控系统。 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入铣刀刀柄中。 1 二、对刀操作 1.X、Y方向对刀 X、Y方向采用试切法对刀。 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。 三、空运行及仿真 按前面任务进行空运行及仿真加工 1 表4-33轮廓综合加工检测评价表 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         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         1 六、加工结束，拆下工件，清理机床。 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 （50±0.1）mm 5         10 3+0.1 0mm 5         11 30 -0.1mm 5         12 R10mm（3处） 6         13 R15mm（3处） 6         14 R7.5mm（3处） 6         15 60° 5         16 30° 5         17 50mm 1         18 5.774mm 1         19 表面粗糙度值Ra3.2μm 5         综合评价   1 [操作注意事项] 1. 精加工余量是通过设置不同刀具半径补偿值来实现，精加工尺寸控制也是通过实际测量尺寸和调节刀具半径补偿值来控制，操作中注意及时调整刀具半径补偿值。 2.刀具直径选择应注意不能太大以避免破坏工件轮廓形状。 3.内、外轮廓剩余部分余量可通过MDI（MDA）编程切除或手动方式切除。 4.工件装夹在平口钳上应校平上表面，否则深度尺寸不易控制；也可以在对刀前（或程序中）用盘铣刀铣平上表面。 1 强国系列——墨子号量子通讯卫星 　　　“墨子号”量子科学实验卫星是由我国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星，是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式，使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系，也使我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，“墨子号”卫星之名取自于我国科学家先贤，体现了我们的文化自信。 1 [思考与练习] 1.刀具半径值由正改变成负值时，加工轮廓如何变化？G41、G42指令如何变化？ 2.内、外轮廓切入、切出时应考虑哪些因素？为什么？ 3.如何控制相同内、外轮廓壁厚？ 4.做一做：针对图4-32所示零件，试编写 程序并加工练习（加工部位表面粗糙度全都 为Ra3.2） 图4-３２ 1 $$