数控资料608563718247.pptx
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1、项目项目 三型腔类零件的加工工艺及程序编制三型腔类零件的加工工艺及程序编制项目导入项目导入一一相关知识相关知识 二二项目实施项目实施三三拓展知识拓展知识四四知识目标知识目标1掌握数控系统的掌握数控系统的M98/M99指令的编程格式及指令的编程格式及应用应用2掌握型腔类零件的结构特点和加工工艺特点，掌握型腔类零件的结构特点和加工工艺特点，正确分析腔体零件的加工工艺正确分析腔体零件的加工工艺3掌握型腔类零件的工艺编制方法掌握型腔类零件的工艺编制方法4掌握型腔类零件的手工编程方法掌握型腔类零件的手工编程方法能力目标能力目标1针对加工零件，能分析型腔类零件的结构特点、特殊加工要求，理解加工技术要求2会
2、分析腔体零件的工艺性能，能正确选择设备、刀具、夹具与切削用量，能编制数控加工工艺卡3能使用数控系统的基本指令正确编制型腔类零件的数控加工程序一、项目导入一、项目导入任务任务1：如图：如图3-1所示，为一标志图形零件，毛坯为所示，为一标志图形零件，毛坯为 100mm25mm的圆柱，材料为的圆柱，材料为45#钢，要求分析零件的钢，要求分析零件的加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。任务任务2：如图：如图3-2所示，为一型腔零件，毛坯为所示，为一型腔零件，毛坯为80mm80mm20mm，材料为硬铝，要求分析零件的加，材料为硬铝，要求分析零件的加工工艺
3、，填写工艺文件，编写零件的加工程序。工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。图3-1 标志图形零件二、相关知识二、相关知识 大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情况。（一）型腔铣削工艺设计1挖槽和型腔加工中的进刀方式对于封闭型腔零件的加工，下刀方式主要有垂直下刀、螺旋下刀和斜线下刀3种。（1）垂直下刀 小面积切削和零件表面粗糙度要求不高的情况。大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情况。（2）螺旋下刀螺旋下刀方式是现代数控加工应用较为广泛的下刀方式，特别在模具制造行业中应用最为常见。（3）斜线下刀斜线下刀时刀具快速下至加工表面上1个距离后，改为以1个与工件表面成一角度的方向，以斜线的方式切入工
4、件来达到Z向进刀的目的。如图3-4所示。图3-3 螺旋下刀铣 图3-4 斜线下刀铣2走刀路线（1）圆腔挖腔程序的编制）圆腔挖腔程序的编制圆腔挖腔，一般从圆心开始，根据所用刀具，也圆腔挖腔，一般从圆心开始，根据所用刀具，也可先预钻一孔，以便进刀。挖腔加工多用立铣刀可先预钻一孔，以便进刀。挖腔加工多用立铣刀或键槽铣刀。或键槽铣刀。图3-5挖圆腔如图如图3-5所示。所示。图3-5 挖圆腔（2）方腔挖腔程序的编制）方腔挖腔程序的编制方腔挖腔与圆腔挖腔相似，但走刀路径可有以下几种，方腔挖腔与圆腔挖腔相似，但走刀路径可有以下几种，如图如图3-6所示。所示。图图3-6（a）的走刀，是从角边起刀，按）的走刀，
5、是从角边起刀，按Z字形排刀。这种字形排刀。这种走刀，编程简单，但行间在两端有残留。走刀，编程简单，但行间在两端有残留。图图3-6（b）的走刀，是从中心起刀，或长边从（长）的走刀，是从中心起刀，或长边从（长宽）宽）/2处起刀，按逐圈扩大的路线走刀，因每圈需变换终点处起刀，按逐圈扩大的路线走刀，因每圈需变换终点位置尺寸，编程复杂，但腔中无残留。位置尺寸，编程复杂，但腔中无残留。图图3-6（c）的走刀，结合图）的走刀，结合图3-6（a）、图）、图3-6（b）2种的种的优点，先以优点，先以Z字形排刀，最后沿腔周走一刀，切去残留。字形排刀，最后沿腔周走一刀，切去残留。图3-6 挖方腔（3）不规则形状挖腔
6、程序的编制）不规则形状挖腔程序的编制对于不规则形状的挖腔，程序较规则形状要复杂，计算工作量有时较大。为对于不规则形状的挖腔，程序较规则形状要复杂，计算工作量有时较大。为简化编程，编程员可先将其变成内轮廓进行加工，再将剩余部分变成无界平简化编程，编程员可先将其变成内轮廓进行加工，再将剩余部分变成无界平面进行铣削加工，如图面进行铣削加工，如图3-7所示。由于所剩部分已远离边界，可用方格纸进所示。由于所剩部分已远离边界，可用方格纸进行近似取值，只要不碰边界即可，这样可以简化编程。如图行近似取值，只要不碰边界即可，这样可以简化编程。如图3-7双点划线所双点划线所示，为剩余轮廓腔，近似取值加工，编程并不
7、困难。示，为剩余轮廓腔，近似取值加工，编程并不困难。（4）带弧岛的挖腔程序的编制）带弧岛的挖腔程序的编制带弧岛的挖腔，不但要照顾到轮廓，还要保证弧岛。为简化编程，编程员可带弧岛的挖腔，不但要照顾到轮廓，还要保证弧岛。为简化编程，编程员可先将腔的外形按内轮廓进行加工，再将弧岛按外轮廓进行加工，使剩余部分先将腔的外形按内轮廓进行加工，再将弧岛按外轮廓进行加工，使剩余部分远离轮廓及弧岛，再按无界平面进行挖腔加工。可用方格纸进行近似取值，远离轮廓及弧岛，再按无界平面进行挖腔加工。可用方格纸进行近似取值，以简化编程。注意如下问题。以简化编程。注意如下问题。刀具要足够小，尤其用改变刀具半径补偿的方法进行粗
8、、精加工时，保刀具要足够小，尤其用改变刀具半径补偿的方法进行粗、精加工时，保证刀具不碰型腔外轮廓及弧岛轮廓。证刀具不碰型腔外轮廓及弧岛轮廓。有时可能会在弧岛和边槽或有时可能会在弧岛和边槽或2个弧岛之间出现残留，可用手动方法除去。个弧岛之间出现残留，可用手动方法除去。为下刀方便，有时要先钻出下刀孔。为下刀方便，有时要先钻出下刀孔。例：带弧岛的挖腔，零件如图例：带弧岛的挖腔，零件如图3-8所示。所示。图3-7 不规则形状型腔 图3-8 带弧岛的挖腔（二）数控系统的相关功能指令1子程序调用指令M98、M99（1）子程序的应用 零件上有若干处具有相同的轮廓形状。在这种情况下，只编写一个轮廓形状的子程序
9、，然后用一个主程序来调用该子程序。加工中反复出现具有相同轨迹的走刀路线。被加工的零件从外形上看并无相同的轮廓，但需要刀具在某一区域分层或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状，采用子程序就比较方便，此时通常要以增量方式编程。程序中的内容具有相对的独立性。加工中心编写的程序往往包含许多独立的工序，有时工序之间的调整也是允许的。为了优化加工顺序，把每一个独立的工序编成一个子程序，主程序中只有换刀和调用子程序等指令，是加工中心编程的一个特点。满足某种特殊的需要。（2）子程序格式）子程序格式O；子程序号子程序号N010_；N020_；N200_；N210M99；子程序结束子程序结束说明如下。说明
10、如下。在子程序的开头，继在子程序的开头，继“O”之后规定子程序号；之后规定子程序号；M99为子程序结束指令，为子程序结束指令，M99不一定要单独使用一个不一定要单独使用一个程序段，如下所示也是允许的：程序段，如下所示也是允许的：G00XYM99。（3）子程序的调用）子程序的调用子程序的调用指令的具体格式各系统各不相同。子程序的调用指令的具体格式各系统各不相同。FAUNC系统的子程序调用指令格式为：系统的子程序调用指令格式为：M98PL其中，其中，M98为调用子程序指令字。地址为调用子程序指令字。地址P后面的后面的4位数字位数字为子程序号。地址为子程序号。地址L后面的数字为重复调用的次数，系统后
11、面的数字为重复调用的次数，系统允许重复调用次数为允许重复调用次数为9999次。如果只调用一次，此项可次。如果只调用一次，此项可省略不写。省略不写。例如，例如，M98P1006L4，表示，表示1006号子程序重复调用号子程序重复调用4次。次。子程序调用指令可以与移动指令放在一个程序段中。子程序调用指令可以与移动指令放在一个程序段中。（4）应用举例）应用举例零件如图零件如图3-9所示，用所示，用 8键槽铣刀加工键槽铣刀加工10mm深的槽，每深的槽，每次次Z轴下刀轴下刀2.5mm，试利用子程序编写程序，试利用子程序编写程序图3-9 子程序编程（一）某标志图形零件的工艺设计与编程如图如图3-1所示，为
12、某标志图形零件，毛坯为所示，为某标志图形零件，毛坯为 100 25mm的圆柱，材料为的圆柱，材料为45#钢调质，硬度钢调质，硬度200250HBS，分析其加工工艺并编制数控加工程序。，分析其加工工艺并编制数控加工程序。1加工工艺分析（1）零件图工艺分析）零件图工艺分析此零件图纸标注尺寸齐全，分析图样可知：中心型腔为此零件图纸标注尺寸齐全，分析图样可知：中心型腔为3个凹槽成个凹槽成120的的夹角，可以考虑用旋转坐标进行加工；外部环形凹槽深夹角，可以考虑用旋转坐标进行加工；外部环形凹槽深4mm、宽、宽4mm，用，用 4的键槽刀加工。的键槽刀加工。（2）选择加工设备）选择加工设备对平面腔体零件的数控
13、铣削加工，一般采用对平面腔体零件的数控铣削加工，一般采用2轴以上联动的数控铣床，因轴以上联动的数控铣床，因此，首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在铣床的允许范围以内；此，首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在铣床的允许范围以内；其次，考虑数控铣床的精度是否能满足腔体零件的设计要求；最后，因为此其次，考虑数控铣床的精度是否能满足腔体零件的设计要求；最后，因为此零件对零件对3个腔体的圆周分布要求较高，根据以上个腔体的圆周分布要求较高，根据以上3条即可确定所要使用条即可确定所要使用2轴以轴以上联动的数控加工中心。上联动的数控加工中心。（3）确定装夹方案）确定装夹方案根据零件特点，采用三爪卡
14、盘装夹，下垫垫铁。根据零件特点，采用三爪卡盘装夹，下垫垫铁。三、项目实施图3-15基点的坐标示意图（4）确定加工顺序及走刀路线）确定加工顺序及走刀路线外部环形凹槽用外部环形凹槽用 4键槽刀直接下刀，一次加工成形，不再精铣。内部型腔键槽刀直接下刀，一次加工成形，不再精铣。内部型腔分粗、精加工进行。首先铣削型腔中心圆腔，然后粗加工旋转转臂内腔。分粗、精加工进行。首先铣削型腔中心圆腔，然后粗加工旋转转臂内腔。内部型腔精加工采用坐标系旋转指令，采用逆铣，各连接圆弧及基点的坐内部型腔精加工采用坐标系旋转指令，采用逆铣，各连接圆弧及基点的坐标如图标如图3-15所示。所示。（5）刀具及切削参数的选择）刀具及
15、切削参数的选择根据零件的结构特点，铣削零件中心圆形腔体内根据零件的结构特点，铣削零件中心圆形腔体内轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，同时考虑轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，同时考虑45#钢钢属于一般材料，加工性能较好，取为属于一般材料，加工性能较好，取为 12mm。粗加工和精加工均选用粗加工和精加工均选用 12高速钢立铣刀。其次，高速钢立铣刀。其次，由于立铣刀不能在由于立铣刀不能在Z方向上直接下刀，所以铣削方向上直接下刀，所以铣削3个均布腔体之前要用键槽刀做出立铣刀加工前的个均布腔体之前要用键槽刀做出立铣刀加工前的预孔。刀具及切削参数的选择见表预孔。刀具及切削参数的选择见表3-1表3-1数控加工刀具卡片
16、工序加工内容刀具刀具类型主轴转速n（r/min）进给量（mm）半径补偿长度补偿1圆形凹槽T014键槽刀120050无H012内轮廓粗加工T0212立铣刀80080无H023内轮廓精加工T0212立铣刀800120D01（6.0）H02（6）填写工艺文件将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入平面槽形凸轮数控加工工序卡，见表3-2。表3-2标志图形零件数控加工工序卡片数控加工工序卡片（单位）数控加工工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号标志图形45工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间O0001O0002三爪卡盘加工中心数控实训中心工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速n（r/min）进
17、给速度F（mm/min）背吃刀量ap（mm）量具备注1圆形凹槽T014键槽刀120050游标卡尺内轮廓粗加工T0212立铣刀800802内轮廓精加工T0212立铣刀800120样板游标卡尺3清理、入库编制审核共页第页2编制加工程序 工件坐标系建立：坐标系原点取在工件上表面的中心。基本坐标计算：内腔精加工采用各连接圆弧及基点的坐标，如图3-15所示。参考程序：标志图形的精加工主程序和子程序见表3-3和表3-4程序单。表3-3 标志图形的数控加工主程序卡零件号X04零件名称标志图形编程原点上表面的中心程序号O0310数控系统FANUC0i编制程序内容简要说明G91G28Z0；G28X0Y0；T01
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