项目五 任务二　直沟槽、圆弧槽加工（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掌握坐标系偏转指令及使用； ②了解镜向加工指令； ③撑握直沟槽、圆弧槽加工工艺制定方法。 2.技能目标 ①会进行直沟槽、圆弧槽加工； ②会进行直沟槽、圆弧槽尺寸测量及精度控制。 任务二 直沟槽、圆弧槽加工 1 加工任务： 图5－8零件图 图5－9 三维立体图 1 [知识学习] 一、编程指令 1.坐标系偏转指令 （1）指令功能 将坐标系偏转一个角度，使刀具在偏转后的坐标系中运行。 （2）指令格式 坐标系偏转指令格式见下表。 1 系 统 指令格式 指令含义 发那科 系统 G17 G18 G68 α_ β_ R_ G19 在选定平面内以某点为旋转中心旋转R角度，α_ β_为相应的X、Y、Z中的两个绝对坐标作为旋转中心。 G69 取消坐标系旋转。 西门子 系统 G17 G18 ROT RPL= ； G19 可编程的坐标系偏转，取消以前的偏置和偏转，RPL后指定的是偏转角度。 G17 G18 AROT RPL= ； G19 附加的可编程的坐标系偏转，RPL后指定的是偏转角度。 ROT（或TRANS） 取消坐标系偏置及偏转。 1 （3）指令使用说明 1）G17、G18、G19是坐标系所在的平面，立式铣床（加工中心）是指G17平面。 2）式中R（RPL）为偏转角度，在不同平面内偏转角度正方向的规定见图5-10（逆时针为正，顺时针为负）。 图5－10 1 3）发那科系统中没有指定“α_ β_”时，则G68程序段的刀具位置为旋转中心。 4）发那科系统中当程序未编制“R_”值时，则参数5410中的值被认为是旋转的角度。 5）发那科系统取消坐标系旋转指令G69可以编写在其他指令的程序段中，而西门子系统中取消坐标系偏置及偏转指令TRAMS（ROT）必须单设一段程序。 6）西门子系统ROT指令偏转时会取消以前的偏移和偏转即始终相对于原坐标系偏转；AROT指令使用时，如果已经有一个TRANS、ROT或AROT指令生效，则在AROT指令下编程的坐标轴旋转会附加在以前的偏移和偏转上。 1 例：加工如图5-2-4图形，在工件坐标系XOY中，A、B、C、D、E等基点坐标不易求解，用坐标轴偏转指令把工件坐标系偏转35°至X’O’Y’，在X’O’Y’当前坐标系中基点坐标便很容易求出，编程也方便，程序见表5-11。 图5-11 1 程序段号 程序内容 （发那科系统） 程序内容 （西门子系统） 程序说明 N5 G90 G40 G80 G69 G40 G90 设置初始状态。 N10 G0G54 X0 Y0 Z5 M3 S1000 T01 G0 G54 X0 Y0 Z5 M3 S1000 T01 刀具在工件坐标系中移动到X0 Y0 Z5处。 N20 G68 X24 Y17 R35 TRANS X24 Y17 工件坐标系偏转到X’O’Y’坐标系位置。 N25   AROT RPL=35 N30 G0 Y-7.5 X0 G0 Y-7.5 X0 刀具移动到当前坐标系Y-7.5 X0处即A点。 N40 G1 Z-2 F50 G1 Z-2 F50 下刀。 N50 Y7.5 Y7.5 刀具直线加工到B点。 N60 X13.5； X13.5； 刀具直线加工到C点。 N70 G3 X30 Y0 R18 G3 X30Y0 CR=18 刀具圆弧插补到D点。 N80 G1 X20 Y-7.5 G1 X20 Y-7.5 刀具直线加工到E点。 N90 X0 X0 刀具直线加工到A点。 N100 G0 Z5 G0 Z5 抬刀。 N110 G69 TRANS 取消坐标系偏转。 N120 G0 X0 Y0 G0 X0 Y0 刀具移动到工件坐标系X0 Y0处。 1 2.镜向加工指令 （1）指令功能 镜向功能可以实现对称零件的加工。 （2）指令格式 镜向功能指令格式见表5-15。 系统 指令格式 指令含义 发那科系统 G51.1 X­＿Y＿Z＿； 设置可编程的镜像。 G50.1 ； 取消可编程的镜像。 西门子828D系统 MIRROR X0 Y0 Z0； 可编程的镜像功能，清除所有偏移、偏转、镜像指令。 AMIRROR X0 Y0 Z0； 可编程的镜像功能，附加于当前指令。 MIRROR； 不带数值，清除所有偏移、偏转、镜像指令。 1 图5-12 1 表5-2-4发那科系统与西门子（828D）系统示例程序 段号 发那科系统 西门子（828D）系统 程序说明 N10 G17 G17 选择XY平面。 N20 M98 P0020 L20 调用子程序加工原件。 N30 G51.1 X0 MIRROR X0 沿X轴方向镜向。 N40 M98 P0020 L20 调用子程序加工左边形状。 N50 G51.1 Y0 MIRROR Y0 沿Y轴方向镜向。 N60 M98 P0020 L20 调用子程序加工下边形状。 N70 G51.1 X0 Y0 MIRROR X0 Y0 沿X、Y轴方向同时镜向。 N80 M98 P0020 L20 调用子程序加工左下角形状。 N90 G50.1 MIRROR 取消镜向。 1 （3）镜像指令使用说明 1）使用镜像功能后，G02和G03，G42和G43指令被互换。 2）在可编程镜像方式中，与返回参考点有关指令和改变坐标系指令（G54～G59）等有关代码不准指定。 3）发那科系统还可通过机床面板实现镜像功能，如果指定可编程镜像功能，同时又用CNC外部开关或CNC设置生成镜像时，则可编程镜像功能首先执行。 4）发那科系统用G51.1可指定镜像的对称点和对称轴，而用G50.1仅指定镜像对称轴，不指定对称点。 5）西门子802D、828D、840D以上系统才有镜像指令功能且MIRROR/AMIRROR指令要求占一个独立程序段。 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。 （2）量具选择：槽宽尺寸用游标卡尺测量，槽深尺寸用深度游标卡尺测量。 （3）刃具选择：刀具直径选择主要应考虑槽拐角圆弧半径值大小、槽宽等因素，本任务最小圆弧轮廓半径R5，槽宽最小为8mm，所选铣刀直径应小于等于Ø8，此处选Ø6；粗加工用键槽铣刀铣削，精加工用能垂直下刀的立铣刀或用键槽铣刀替代。 1 表5-17 工、量、刃具清单 工、量、刃具清单 图号 SKX5-2-1 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 百分表及表座 0～10mm 0.01 个 1 4 粗糙度样板 N0～N1 12级 副 1 刃具 1 键槽铣刀 Ø6   个 1 2 立铣刀 Ø6   个 1 1 2.加工工艺方案 （1）加工工艺路线 ①粗加工四个斜槽。 ②粗加工三个圆弧槽。 ③精加工四个斜槽。 ④精加工三个圆弧槽。 1 （2）合理切削用量选择 刀具 工作内容 f(mm/min) n(r/min) 高速钢键槽铣刀粗铣（T1） 垂直进给深度方向留0.3mm精加工余量 40 1000 表面直线进给 轮廓留0.3mm精加工余量 60 1000 表面圆弧进给 轮廓留0.3mm精加工余量 60 1000 高速钢立铣刀精铣（T2） 垂直进给 40 1200 表面直线进给 50 1200 表面圆弧进给 50 1200 1 3.参考程序编制 （1）工件坐标系建立 工件坐标系建立在工件几何中心上与设计基准重合。斜槽、圆弧槽子程序坐标系仍然建立在工件坐标系上，即局部坐标系与工件坐标系一致，见图5-13所示。 （2）基点坐标 见表5-19所示。 图5-13 基点 坐标 (x,y) A (15.193,40) B (40,2.79) C (40,17.212) D (24.807,40) E （18，0） F （-12，30） G （-12，20） H （8,0） 1 （3）参考程序 主程序：发那科程序名“O0520”；西门子程序名“XX0520.MPF” 程序段号 程序内容 (发那科系统) 程序内容 (西门子828D系统) 程序说明 N5 G40 G90 G69 G80 G49 G40 G90 设置初始状态 N10 G54 M3 S1000 T01 G54M3S1000 T01D01 设置粗加工参数 N20 M98 P0010 L10 调用斜槽粗加工子程序 N30 G51.1 X0 MIRROR X0 沿X轴方向镜像 N40 M98 P0010 L10 调用斜槽粗加工子程序 N50 G51.1 Y0 MIRROR Y0 沿Y轴方向镜像 N60 M98 P0010 L10 调用斜槽粗加工子程序 N70 G51.1 X0 Y0 MIRROR X0 Y0 沿X、Ｙ轴方向镜像 N80 M98 P0010 L10 调用斜槽粗加工子程序 N90 G50.1 MIRROR 取消镜像功能 N100 M98 P0020 L20 调用圆弧槽粗加工子程序 N110 G68 X0 Y0 R120 ROT RPL=120 坐标轴偏转１２０度 N120 M98 P0020 L20 调用圆弧槽粗加工子程序 N130 G68 X0 Y0 R240 ROT RPL=240 坐标轴偏转２４０度 N140 M98 P0020 L20 调用圆弧槽粗加工子程序 N150 M5 M5 主轴停 N160 M0 M0 程序停 1 N170 M3 S1200 T02 M3 S1200 T02 D02 设置精加工参数 N180 M98 P0100 L100 调用斜槽精加工子程序 N190 G51.1 X0 MIRROR X0 沿X轴方向镜像 N200 M98 P0100 L100 调用斜槽精加工子程序 N210 G51.1 Y0 MIRROR Y0 沿Y轴方向镜像 N220 M98 P0100 L100 调用斜槽精加工子程序 N230 G51.1 X0 Y0 MIRROR X0 Y0 沿X、Ｙ轴方向镜像 N240 M98 P0100 L100 调用斜槽精加工子程序 N250 G50.1 MIRROR 取消镜像功能 N260 M98 P0200 L200 调用圆弧槽精加工子程序 N270 G68 X0 Y0 R120 ROT RPL=120 坐标轴偏转１２０度 N280 M98 P0200 L200 调用圆弧槽精加工子程序 N290 G68 X0 Y0 R240 ROT RPL=240 坐标轴偏转２４０度 N300 M98 P0200 L200 调用圆弧槽精加工子程序 N310 G69 ROT 取消坐标轴偏转 N320 G0 Z100 G0 Z100 抬刀 N330 M30 M30 程序结束 1 斜槽粗加工子程序名：发那科系统“O0010”； 西门子系统“L10．SPF”。 程序段号 程序内容 （发那科系统） 程序内容 （西门子828D系统） 程序说明 N10 G0 G43X30Y45 Z5H01 G0 X30 Y45 Z5 刀具移动到X30Y45处 N20 G1 Z-1.7 F40 G1 Z-1.7 F40 下刀 N30 G41X15.193Y40D01F60 G41 X15.193 Y40 F60 建立刀具半径补偿到A N40 X40 Y2.79 X40 Y2.79 加工直槽一侧到B点 N50 G40 X45 Y6.91 G40 X45 Y6.91 取消刀补 N60 G41 X40 Y17.212 D01 G41 X40 Y17.212 建立刀具半径补偿到C N70 X24.807 Y40 X24.807 Y40 加工直槽另一侧到D点 N80 G40 X30 Y45 G40 X30 Y45 取消刀补 N90 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N100 M99 M17 子程序结束 1 圆弧槽粗加工子程序名：发那科系统“O0020”； 西门子系统“L20．SPF”。 程序段号 程序内容 （发那科系统） 程序内容 （西门子828D系统） 程序说明 N10 G0G43 X13 Y3 Z5 H01 G0 X13 Y3 Z5 刀具移动到X13Y3 N20 G1 Z-1.7 F40 G1 Z-1.7 F40 下刀 N30 G41 X8 Y0 D01 F60 G41 X8 Y0 F60 建立半径左补偿至H点 N40 G3 X18Y0 R5 G3 X18Y0 CR=5 圆弧加工至E点 N50 G3 X-12 Y30 R30 G3 X-12 Y30 CR=30 圆弧加工至F点 N60 G3 X-12 Y20 R5 G3 X-12 Y20 CR=5 圆弧加工至G点 N70 G3 X8 Y0 R20 G3 X8 Y0 CR=20 圆弧加工至H点 N80 G1 G40 X13 Y3 G1 G40 X13 Y3 取消刀具半径补偿 N90 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N100 M99 M17 子程序结束 1 斜槽精加工子程序名：发那科系统“O0100”； 西门子系统“L100．SPF”。 程序段号 程序内容 （发那科系统） 程序内容 （西门子828D系统） 程序说明 N10 G0G43X30 Y45 Z5H02 G0 X30 Y45 Z5 刀具移动到X30Y45处 N20 G1 Z-2 F40 G1 Z-2 F40 下刀 N30 G41X15.193Y40D02F50 G41 X15.193 Y40F50 建立刀具半径补偿到A N40 X40 Y2.79 X40 Y2.79 加工直槽一侧到B点 N50 G40 X45 Y6.91 G40 X45 Y6.91 取消刀补 N60 G41 X40 Y17.212 D02 G41 X40 Y17.212 建立刀具半径补偿到C N70 X24.807 Y40 X24.807 Y40 加工直槽另一侧到D点 N80 G40 X30 Y45 G40 X30 Y45 取消刀补 N90 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N100 M99 M17 子程序结束 1 圆弧槽精加工子程序名：发那科系统“O0200”； 西门子系统“L200．SPF” 程序段号 程序内容 （法拉克系统） 程序内容 （西门子828D系统） 程序说明 N10 G0 G43X13Y3 Z5H02 G0 X13Y3 Z5 刀具移动到X13Y3处 N20 G1 Z-2 F40 G1 Z-2 F40 下刀 N30 G41 X8 Y0 D02 F50 G41 X8 Y0 F50 建立半径左补偿至H点 N40 G3 X18Y0 R5 G3 X18Y0 CR=5 圆弧加工至E点 N50 G3 X-12 Y30 R30 G3 X-12 Y30 CR=30 圆弧加工至F点 N60 G3 X-12 Y20 R5 G3 X-12 Y20 CR=5 圆弧加工至G点 N70 G3 X8 Y0 R20 G3 X8 Y0 CR=20 圆弧加工至H点 N80 G1 G40 X13 Y3 G1 G40 X13 Y3 取消刀具半径补偿 N90 G0 Z5 G0 Z5 抬刀 N100 M99 M17 子程序结束 1 [资料链接] 当前坐标系：数控机床编程与加工中涉及多种坐标系，有机床坐标系、工件坐标系、局部坐标系等。每段程序中刀具工作在哪个坐标系，该坐标系一般又称为当前坐标系。 当不用任何坐标系偏移、偏转指令时，刀具将工作在机床坐标系中，机床坐标系为当前坐标系； 当用G54、G55等可设定的零点偏置指令，把机床坐标系偏置到工件坐标系上时，刀具将工作在工件坐标系中，此时工件坐标系为当前坐标系； 用可编程的零点偏置（G52/TRANS）或偏转（G68/ROT）指令,把工件坐标系零点偏置（或偏转）到局部坐标系上，则刀具将工作在局部坐标系中，此时局部坐标系成为当前坐标系。 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：将程序通过面板输入数控系统。 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。 5.刀具装夹：共采用两把铣刀，一把直径为6mm粗加工键槽铣刀，一把为6mm精加工立铣刀（可垂直下刀）或精加工键槽铣刀，通过弹簧夹头把铣刀装夹在铣刀刀柄中。 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 按前面任务方法进行空运行及仿真 1 四、零件自动加工及精度控制 粗加工时，精加工余量由设置刀具半径补偿修值控制。用Ø6键槽铣刀粗铣时，机床中刀具半径补偿值T01D01输入3.3mm，轮廓留0.3mm精加工余量，深度方向通过设定Z坐标值为-1.7，深度方向留0.3mm精加工余量。精加工时根据加工测量结果修调刀具半径补偿值来控制轮廓尺寸。如把精铣刀T02D02半径补偿值设置为3.1，运行精加工程序，若测得直槽宽度8±0.05实际尺寸为7.74，比图纸尺寸小0.31～0.21mm，取中间值0.26mm，单边小0.13mm，则把T02D02半径补偿值修改为3.1-0.13=2.97mm，重新运行精加工程序即可。 深度尺寸也根据加工测量结果逐步修调长度磨损，以达到尺寸要求。 1 五、零件检测与评分 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 （10±0.05）mm（3处） 9         10 （8±0.05）mm（4处） 12         11 2+0.05 0mm 6         12 12mm（3处） 3         13 20mm（2处） 4         14 40mm（2处） 4         15 200-0.1 2         16 R25mm（3处） 6         17 表面粗糙度值Ra3.2μm 4         综合评价   1 [操作注意事项] 1.加工前应注意刀具半径、长度补偿等参数的设定。 2.精加工斜槽从侧边下刀时，可选用不能垂直下刀的立铣刀进行加工。中间圆弧形槽精加工时，应选能垂直进刀的立铣刀或用键槽铣刀替代。 3.圆弧槽宽度的测量，应注意测量尺寸是指内、外圆弧径向值。 4.西门子802S/C系统无镜像功能指令，802D系统以上级别才有镜像功能，教学中如无西门子802D、828D系统，则西门子镜像功能可不作介绍，四个斜槽只能编程加工。 1 [思考与练习] 1.发那科、西门子坐标系偏转指令有何异同？ 2.使用镜像功能指令后，刀具半径补偿功能与原工件加工时有何不同？圆弧插补功能与原工件有何不同？ 3.西门子系统坐标系偏转原点不在工件坐标系原点上，如何才能实现正确的偏转？ 4. 练一练：编制如图5-14所示 零件程序并加工练习。 图5-14 1 $$