模块三轮廓与型腔的加工教案数控铣床加工中心编程与技能训练.doc

模块三 轮廓与型腔的加工教学目标知识目标1.掌握工件坐标系的建立；2.用铣削刀具补偿指令进行编程加工；3.用子程序进行编程加工；4.熟悉掌握型腔铣削的工艺分析及程序编制能力目标 1.能灵活运用半径补偿的加工程序；2.能熟练使用数控铣床仿真软件；3.能完成轮廓铣削仿真加工教学重点与难点重点：半径补偿指令格式；型腔铣削的刀具选用；切削用量选择；刀路设计难点：半径补偿指令运用刀具选择加工方法及余量分析教学方法宏观：项目教学法微观：角色扮演、讲授法、演示法、实际操作等教学中教师注意引导学生，注意观察学生工作过程的细节问题学时、教具学时：10学时媒体：数控铣床 、VNUC仿真软件、教材、参考资料引入：回顾：平面选择指令、圆弧编程指令【预备知识】一、轮廓铣削常用编程指令（一）刀具半径补偿指令1.刀具半径补偿功能在编制数控铣床轮廓铣削加工程序时，为了编程方便，通常将数控刀具假想成一个点（刀位点），认为刀位点与编程轨迹重合但实际上由于刀具存在一定的直径，使刀具中心轨迹与零件轮廓不重合，如图3.1所示这样，编程时就必须依据刀具半径和零件轮廓计算刀具中心轨迹，再依据刀具中心轨迹完成编程，但如果人工完成这些计算将给手工编程带来很多的不便，甚至当计算量较大时，也容易产生计算错误。

为了解决这个加工与编程之间的矛盾，数控系统为我们提供了刀具半径补偿功能数控系统的刀具半径补偿功能就是将计算刀具中心轨迹的过程交由数控系统完成，编程员假设刀具半径为零，直接根据零件的轮廓形状进行编程，而实际的刀具半径则存放在一个刀具半径偏置寄存器中在加工过程中，数控系统根据零件程序和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，完成对零件的加工图3.1刀具半径补偿2.刀位点刀位点是代表刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点常用刀具的刀位点如图3.2所示图3.2 刀位点（二）刀具半径补偿指令1.刀具半径补偿指令格式（1）建立刀具半径补偿指令格式指令格式：式中：G17～G19─坐标平面选择指令G41─左刀补，如图3.3a)所示G42─右刀补，如图3.3b)所示X、Y、Z─建立刀具半径补偿时目标点坐标D─刀具半径补偿号a) b)图3.3刀具补偿方向a)左刀补（G41） b)右刀补（G42）（2）取消刀具半径补偿指令格式指令格式：式中：G17～G19─坐标平面选择指令G40─取消刀具半径补偿功能2.刀具半径补偿的过程如图3.4所示刀具半径补偿的过程分为三步：（1）刀补的建立：刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。

（2）刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消3）刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程图3.4刀具半径补偿过程3.使用刀具补偿的注意事项在数控铣床上使用刀具补偿时，必须特别注意其执行过程的原则，否则往往容易引起加工失误甚至报警，使系统停止运行或刀具半径补偿失效等1）刀具半径补偿的建立与取消只能G01、GOO来实现，不得用G02和G032）建立和取消刀具半径补偿时，刀具必须在所补偿的平面内移动，且移动距离应大于刀具补偿值3）D00～D99为刀具补偿号，D00意味着取消刀具补偿，（既G41/G42 X＿Y＿D00等价于G40）刀具补偿值在加工或试运行之前须设定在补偿存储器中4）加工半径小于刀具半径的内圆弧时，进行半径补偿将产生刀具干涉，只有过渡圆角R≥刀具半径r＋精加工余量的情况才能正常切削5）在刀具半径补偿模式下，如果存在有连续两段以上非移动指令（如G90、M03等）或非指定平面轴的移动指令，则有可能产生过切现象4.刀具半径补偿的应用刀具半径补偿除方便编程外，还可利用改变刀具半径补偿值的大小的方法，实现利用同一程序进行粗、精加工即：粗加工刀具半径补偿=刀具半径+精加工余量精加工刀具半径补偿=刀具半径+修正量（1）因磨损、重磨或换新刀而引起刀具半径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具半径。

如图3.5所示，1为未磨损刀具，2为磨损后刀具，只需将刀具参数表中的刀具半径r1改为r2，即可适用同一程序图3.5 刀具半径变化，加工程序不变（2）同一程序中，同一尺寸的刀具，利用半径补偿，可进行粗、精加工如图3.6，刀具半径为r，精加工余量为Δ粗加工时，输入刀具半径D=r+Δ，则加工出点划线轮廓；精加工时，用同一程序，同一刀具，但输入刀具半径D=r，加工出实线轮廓图3.6 利用刀具半径补偿进行粗精加工【任务决策与执行】一、接受工作任务明确工作任务正确识度零件图必要沟通二、工艺知识准备1.顺铣和逆铣2.平面的铣削3.轮廓的铣削三、刀具知识准备1.面铣刀2.立铣刀四、夹具知识准备1.机用平口钳装夹工件2.压板装夹工件3.用直角铁装夹铣削平面五、对刀设备知识准备1.加工中心对刀仪2.加工中心对刀器3.找正器六、编程知识准备1.与编程有关的工艺文件（1）数控加工编程任务书（2）数控刀具调整单（数控刀具卡、刀具明细表）（3）工件安装和零点设定卡片（4）数控加工程序单2.数控机床坐标系坐标系确定的原则运动方向的确定3.数控机床的功能（1）准备功能（2）辅助功能（3）进给速度（4）主轴功能（5）刀具功能4.程序格式5.数控铣削类机床上的五个“点”6.刀具补偿功能六、检查轮廓常用的器具及其使用七、考核与评价1.工作过程考核30%2.加工零件结果考核50%3.学习态度占10%4.沟通协作占10%【任务二】需加工的五边形型腔的零件示意图所示，材料为铝，毛坯六面已加工。

图3.7引入铣削型腔时，需要在由边界线确定的一个封闭区域内去除材料，该区域由侧壁和底面围成型腔内部可以全空或有孤岛对于形状比较复杂或内部有孤岛的型腔则需要使用计算机辅助编程型腔铣削编程时有两个重要考虑：刀具切入方法；粗、精加工的刀路设计预备知识】一、刀具切入方法刀具引入到型腔有三种方法：（1）使用键槽铣刀沿Z向直接下刀，切入工件2）先用钻头钻孔，立铣刀通过孔垂向进入再用圆周铣削3）使用立铣刀螺旋下刀或者斜插式下刀①使用立铣刀斜插式下刀使用立铣刀时，由于端面刃不过中心，一般不宜垂直下刀，可以采用斜插式下刀斜插式下刀，即在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿斜线以渐近的方式切入工件，直到下一层的高度，然后开始正式切削，如图7-2所示采用斜插式下刀时要注意斜向切入的位置和角度的选择应适当，一般进刀角度为5°～10°图3.8立铣刀斜插式下刀②螺旋下刀螺旋下刀,即在两个切削层之间,刀具从上一层的高度沿螺旋线以渐近的方式切入工件,直到下一层的高度,然后开始正式切削图3.92.加工刀路设计 图3.10精加工刀具路径图3.11精加工刀具路径3.刀具图3.12二、子程序如果程序包含固定的加工路线或多次重复的图形，则此加工路线或图形可以编成单独的程序作为子程序。

这样在工件上不同的部位实现相同的加工，或在同一部位实现重复加工，大大简化编程 子程序作为单独的程序存储在系统中时，任何主程序都可调用，最多可达999次调用 当主程序调用子程序时它被认为是一级子程序，在子程序中可再调用下一级的另一个子程序，子程序调用可以嵌套4级，如图3.13所示O2000； … … … M98 P3000； … … … M99； O1000； … … … M98 P2000； … … … M99； O0001； … … … M98 P1000； … … … M30； 一重嵌套二重嵌套 图3.131.子程序的结构子程序与主程序一样，也是由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。

于程序与主程序唯一的区别是结束符号不同，子程序用M99，而主程序用M30或M02结束程序例如：O□□□□； （子程序名）…；…； （子程序内容）…；M99； （子程序结束）2.子程序的调用在主程序中，调用子程序的程序段格式为：M98 P×××□□□□；×××表示子程序被重复调用的次数，□□□□表示调用的子程序名（数字）例如：M98 P51234；表示调用子程序O1234重复执行5次当子程序只调用一次时，调用次数可以不写，如M98 P1234；表示调用O1234子程序执行1次任务决策与实施】一、型腔铣削加工的方法1.型腔铣削加工概念2.型腔铣削加工的刀具引入3.型腔铣削加工刀具路线二、型腔的加工工艺例析1.刀具选择2.切入方法及切入点和粗加工路线3.工件零点、4.加工方法及余量分析5.刀路设计及计算（1）Z形刀路间距值（2）Z形刀路切削长度（3）半精加工切削的长度和宽度（4）精加工刀具路径三、型腔编程示例讨论型腔加工工艺；粗、精加工的刀路设计，综合运用新授内容1.型腔加工工艺2.粗、精加工的刀路设计总结：1.刀路设计及计算2.刀具选择加工方法及余量分析作业及：1.如何对型腔铣削进行工艺分析？2.型腔铣削的粗、精加工的刀路设计？15。