數(shù)控銑削編程與加工項目三輪廓類零件的加工項目任務一圖3-1八角凸模板

如圖3-1所示，已知毛坯規(guī)格為80mm×80mm×20mm，材料為45鋼，毛坯六面已加工，要求編制八角凸模板零件加工程序并完成零件的加工。（任務一）相關知識一、外輪廓加工的工藝1.輪廓加工方案的選擇輪廓多由直線和圓弧或各種曲線構成，主要采用立銑刀加工，為保證加工面光滑，刀具應沿輪廓線切線切入與切出。。粗銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達IT11～IT13級，Ra6.3～25μm；精銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達IT8～IT10級，Ra1.6～6.3μm。2.順銑和逆銑的選擇輪廓銑削有順銑和逆銑兩種方式，如圖3-2所示，銑刀旋轉切入工件的方向與工件的進給方向相同時稱為順銑，相反時稱為逆銑。

圖3-2順銑和逆銑（任務一）

順銑與逆銑的選擇方法如下：（a）順銑有利于提高刀具的耐用度和工件裝夾的穩(wěn)定性，但容易引起工作臺竄動，甚至造成事故。順銑的加工范圍應是無硬皮的工件表面。精加工時，銑削力較小，不容易引起工作臺竄動，多用順銑。同時順銑時無滑移現(xiàn)象，加工后的表面比逆銑好。對難加工材料的銑削，采用順銑可以減少切削變形，降低切削力和功率。（b）逆銑多用于粗加工，在銑床上加工有硬皮的鑄件、鍛件毛坯時，一般采用逆銑。（c）對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料來說，建議采用順銑加工，以利于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度。相關知識（任務一）

3.刀具的選擇外輪廓（凸臺、臺階等）一般采用立銑刀加工（圖3-3），常用立銑刀有高速鋼和硬質合金兩種。立銑刀是數(shù)控銑削中最常用的一種銑刀，其圓柱面上的切削刃是主切削刃，端面上分布著副切削刃，主切削刃一般為螺旋齒，這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。由于普通立銑刀端面中心處無切削刃，所以立銑刀工作時不能作軸向進給，端面刃主要用來加工與側面相垂直的底平面。圖3-3立銑刀（任務一）相關知識

4.切入切出點的確定

銑削外輪廓時，一般采用立銑刀側刃進行切削。為減少接刀痕跡，保證零件表面質量，銑刀的切入和切出點應沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應沿法向直接切入零件，以避免加工表面產生劃痕，如圖3-4所示。對于連續(xù)銑削輪廓，特別是用圓弧插補方式銑削外整圓時，刀具應從切向進入圓周銑削加工，當整圓加工完畢后，不要在切點處直接退刀，而要讓刀具沿切線方向多運動一段距離（圖3-5），以免取消刀具補償時，刀具與工件表面相碰撞，造成工件報廢。圖3-4刀具切入和切出時的外延

圖3-5銑削外圓進給路線（任務一）相關知識二、刀具半徑補償指令指令格式：G41/G42G01/G00X-Y-D-………G40G01/G00X-Y-說明：

（1）G41、G42分別指刀具半徑左補和右補（如圖3-6所示）；圖3-6刀具半徑補償相關知識（任務一）

（2）G40為取消刀具半徑補償。

（3）D為刀具半徑補償?shù)刂?。例D01表示刀具半徑補正地址為01號，如D01=5，則表示補正值為5mm。D01的設置如圖3-7所示（在JOG方式OFFSET界面，番號001行，形狀D列）。圖3-7刀具半徑補償D01的設置相關知識（任務一）

（4）一般情況下，刀具半徑補償值為正值，但若取負值，則會引起G41和G42的相互轉化。例：直徑為10mm的刀具加工如圖3-8所示的零件，試用刀具半徑補償指令進行編程程序如表3-1所示。

圖3-8刀具半徑補償編程相關知識（任務一）表3-1刀具半徑補償編程順序號程序注釋N10G54G90G17G40建立加工坐標系N20M03S1000

N30G00X-35Y-50A點定位N40G41G01X-35Y-40F100D01AB建立刀補N50Y35BC沿切線切入加工N70X30切削到D點N80G02X35Y30R5圓弧切削到E點N90G01Y-30切削到F點N100G02X30Y-35R5圓弧切削到G點N110G01X-40GH沿切線切出N120G40G00X-50Y-35HI取消刀補N130G00Z100抬刀N140M05

N150M30

相關知識（任務一）注意：（1）刀具只有在平面內直線運動時，才可建立或取消刀具半徑補償，在圓弧運動時，不能建立或取消刀具半徑補償。（2）建立刀具半徑補償?shù)某绦蚨?，一般應在切入工件之前完成；取消刀具半徑補償?shù)某绦蚨?，一般應在切出工件之后完成，否則都會引起過切現(xiàn)象。

(3)使用刀具半徑補償編程時，不必考慮刀具的半徑，直接按零件圖樣的尺寸進行編程。在加工時按圖3.4所示，在D01中直接輸入刀具半徑值5即可。

(4)刀具半徑補償建立段和取消段直線長度應大于補正值（如本例應大于5mm），否則在加工時系統(tǒng)會報警。（5）具有刀具補償時要先進行坐標旋轉才可進行刀具半徑補償和刀具長度補償；在有縮放功能時，要先縮放后旋轉，各指令排列順序如下：

G51…G68…G41/G42…G40…G69…

G50…相關知識（任務一）刀具半徑補償?shù)膽茫?）應用刀具半徑補償指令加工時，刀具中心始終與零件輪廓相距一個刀具半徑值。當?shù)毒吣p時，刀具半徑變小，只需在刀具半徑補正D地址處輸入改變后的刀具半徑，不必修改程序即可。（2）應用刀具半徑補償功能，可實現(xiàn)利用一把刀具、同一個程序對零件進行粗、精加工。如圖3-9，設粗加工余量為R+Δ，則把R+Δ值輸入到對應的D地址中，即可進行粗加工。

設精加工余量為R，則把R值輸入到對應的D地址中，即可進行精加工。圖3-9刀具半徑補償?shù)膽孟嚓P知識（任務一）

說明：實際加工時，通常把利用一把刀具、同一個程序，利用刀具半徑補償對零件進行粗、精加工的方法稱為偏置法加工。如圖3-10所示，程序不變，偏置距離作為刀具半徑補償值，每改變一次刀具半徑補償值，加工一次工件，這樣可以大大簡化編程工作量。對于零件中剩余的孤島可以采用其他方法加工。用偏置法加工時，偏置值的增量值應小于刀具直徑，使刀具的兩次加工時能有重疊，如圖3-11所示。圖3-10偏置法加工

圖3-11偏置寬度(a太大b合適)（任務一）項目實施一、制定零件加工工藝1.零件結構及技術要求分析（1）零件加工內容有正方形、圓柱體和八角形凸臺，尺寸要求較高；（2）零件需粗銑、半精銑和精銑；（任務一）2.零件加工工藝及工裝分析（1）零件用平口虎鉗裝夾，伸出鉗口12mm左右；（2）加工方法及刀具選擇：

1）粗銑采用φ20mm粗立銑刀粗銑正方形外輪廓，留0.50mm單邊余量；粗銑八角形凸臺，留0.50mm

單邊余量；粗銑圓柱體，留0.50mm單邊余量。

2）半精銑采用φ20mm精立銑刀半精銑八角形凸臺、圓柱體、正方形外輪廓，留0.10mm單邊余量.3）精銑采用φ20mm精立銑刀實測工件尺寸，調整刀具參數(shù)，精銑八角形凸臺、圓柱體、正方形外輪廓項目實施（任務一）3.數(shù)控加工工序卡填寫如表3-2所示的數(shù)控加工工序卡。

3-2八角凸模板零件數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡片工序號工序內容單位零件名稱零件圖號材料夾具名稱使用設備八角凸模板3-145#鋼平口虎鉗數(shù)控銑床工步號工步內容刀具號刀具規(guī)格/mm主軸轉速(r.min-1)進給速度(mm.min-1)背吃刀量mm備注1粗銑T01Φ20粗立銑刀12008052半精銑T02Φ20精立銑刀15001000.13精銑T02Φ20精立銑刀1800120編制審核批準第頁共頁項目實施（任務一）二、編制數(shù)控加工程序

如圖3-1所示的零件，選取工件上表面中心為編程原點，F(xiàn)ANNUC0i系統(tǒng)數(shù)控銑削加工程序如表所示。項目實施（任務一）順序號程序注釋O0031程序名N10G54G90G00X0Y0建立G54工件坐標系N20M03S1200N30G00Z30N40G00X-32.5Y-50N50Z5M08N60G01Z-5.25F80切深N70G41G01X-32.5Y-40D01F120調用刀具半徑補償銑削正方形外輪廓至粗銑D01=N80Y32.5N90X32.5N100Y-32.5N110X-40N120G40G00X-50Y-32.5取消刀具半徑補償N130G01Z-10.5F80切深N140G00X-32.5Y-50N150G41G01X-32.5Y-40D01F120調用刀具半徑補償銑削正方形外輪廓至粗銑D01=N160Y32.5N170X32.5N180Y-32.5N190X-40N200G40G00X-50Y-32.5取消刀具半徑補償N210G00Z10……順序號程序注釋O0032程序名N220G54G90G00X0Y0N230M03S1200N240G00X-33Y-50N250Z5N260G01Z-3.5F80切深N270G41G01X-22.5Y0D01F120調用刀具半徑補償銑削八角形凸臺至粗銑D01=N280G01X-15.908Y15.908N290X0Y22.5N300X15.908Y15.908N310X22.5Y0N320X15.908Y-15.908N330X0Y-22.5N340X-15.908Y-15.908N350X-22.5Y0N360G40G00X-33Y50取消刀具半徑補償N370G00Z10……粗銑、半精銑和精銑時使用同一個加工程序，只需調整刀具參數(shù)和切削參數(shù)?？煞?次調用相同的程序進行加工即可。粗銑D01=，半精銑D01=，精銑D01可根據(jù)測量后尺寸再確定。（任務一）項目實施順序號程序注釋O0033程序名N380G54G90G00X0Y0N390M03S1200N400X-33Y-50N410Z5N420G01Z-7F80切深N430G41G01X-22.5Y-40D01F120調用刀具半徑補償銑削圓柱體至粗銑D01=N440Y0N450G02I22.5J0N460G40G00X-22.5Y40取消刀具半徑補償N470Z100M09取消刀具長度補償N480M05N490M30粗銑、半精銑和精銑時使用同一個加工程序，只需調整刀具參數(shù)和切削參數(shù)?？煞?次調用相同的程序進行加工即可。粗銑D01=，半精銑D01=，精銑D01可根據(jù)測量后尺寸再確定。（任務一）三、FANUC0i系統(tǒng)數(shù)控銑床加工項目實施1．選擇機床、數(shù)控系統(tǒng)并開機。2．機床各軸回參考點。3．安裝工件。4．安裝刀具并對刀。5．輸入加工程序，并檢查調試。6．手動移動刀具退至距離工件較遠處。7．自動加工。8．測量工件，優(yōu)化程序，對工件進行誤差與質量分析。（任務一）（任務二）如圖3-13所示，已知毛坯外形各基準面已加工完畢，規(guī)格為110mm×110mm×20mm，材料為鋁，要求編制十字型腔零件加工程序并完成零件的加工。項目任務二圖3-13相關知識一、內輪廓加工的工藝1.加工方法的選擇內輪廓加工通常是在實體上加工，型腔有一定的深度，需正確選擇刀具和下刀方式。（1）小面積切削和零件加工精度要求不高時，一般采用鍵槽銑刀垂直下刀、并進行型腔切削。這種方法下刀速度不能過快，否則會引起震動，并損壞切削刃。（2）寬度大、深切削和零件加工精度要求較高時，一般先采用鉆頭（或鍵槽銑刀）垂直下刀，預鉆落刀工藝孔后，再換立銑刀加工型腔。這種方法需增加一把刀具，也增加換刀時間。實際加工時根據(jù)加工情況，還可采用立銑刀螺旋下刀或者斜插式下刀。（任務二）2.進給路線的選擇內輪廓的型腔的進給路線有三種方法：行切法（圖3-14a）、環(huán)切法(圖3-14b)、“行切+環(huán)切”法(圖3-14c)。從進給路線的長短看，行切法要優(yōu)于環(huán)切法；但對于小面積型腔，環(huán)切法要優(yōu)于行切法；“行切+環(huán)切”法是先用行切法，最后換切一刀光整輪廓表面，這種方法對于大面積型腔效果較好。

為保證零件的加工精度，型腔精加工時，盡可能采用順銑方式。（任務二）相關知識圖3-143.切入切出點的選擇

銑削內輪廓時，若內輪廓曲線允許外延，則應沿切線方向切入切出。若內輪廓曲線不允許外延（如圖3-15所示），則刀具只能沿內輪廓曲線的法向切入切出，并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。（任務二）相關知識當內部幾何元素相切無交點時（如圖3-16所示），為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口，刀具切入切出點應遠離拐角。（任務二）相關知識銑削內圓弧時，要安排切入、切出過渡圓?。ㄈ鐖D3-17）所示，刀具從切向進入圓周銑削加工，當整圓加工完畢后，沿切線方向切出。（任務二）相關知識相關知識4.銑刀直徑的選擇

1)內圓角的大小決定著刀具直徑大小，所以內圓角半徑不應太小。對于圖3-18所示零件，其結構工藝性的好壞與被加工輪廓的高低轉角半徑的大小等因素有關。圖（b）與圖（a）相比轉角圓弧半徑大，可以采用較大直徑立銑刀來加工。加工平面時，進給次數(shù)也相應減少，表面加工質量也會好一些，因而其工藝性較好。通常R＜0.2H時可以判定零件該部位的工藝性不佳。圖3-18圓角R（任務一）

2.零件銑底平面時，圓角半徑r不能過大。如圖3-19所示，銑刀端面刃與銑削平面的最大接觸直徑d=D-2r（D為銑刀直徑）。當D一定時，r越大，銑刀端面刃銑削平面面積越小，加工平面的能力就越差，效率越低工藝性也差。當r大到一定程度時，甚至必須用球頭銑刀加工，應該盡量避免。

圖3-19槽底圓角半徑r（任務一）相關知識二、刀具長度半徑補償指令

使用刀具長度補償功能，在編程時可不必考慮刀具實際長度及各把刀具不同的長度尺寸。指令格式：G43/G44G01/G00Z-H-………G49G01/G00Z-

相關知識圖3-20刀具長度補償相關知識說明：

(1)G43、G44分別指刀具長度的正補和負補，如圖3-20所示。

(2)G49取消刀具長度補償。（任務二）

圖3-21刀具長度補償設置相關知識(3)H為刀具長度補正地址。例H01表示刀具長度補正地址為01號，如H01=15，則表示補正值為15mm，H01的設置如圖3-21所示（在JOG方式OFFSET界面，番號001行，形狀H列）。（任務二）

（4）一般情況下，刀具長度補償值為正值，但若取負值，則會引起G43和G44的相互轉化。

例：如圖3-22所示，試用刀具長度補償指令進行編程。圖3-22刀具長度補償指令編程相關知識假設H01=5H02=4程序：…N10G00Z30N20G01Z15F100N30

X30N40G43G01Z15H01（刀具實際位置Z20）N50

G01X60N60G44G01Z15H02（刀具實際位置Z11）N70G49G01Z30(取消刀具長度補償)（任務二）注意：

(1)刀具通常在下刀和提刀直線運動時才可建立或取消刀具長度補償。

(2)補正地址號改變時，新的補正值并不加到舊的補正值上。例：設H01=10H02=20

則G43Z100H01(Z向移動到110mm)G43Z100H02(Z向移動到120mm)(3)也可采用G43…H00或G44…H00取消刀具長度補償。刀具長度補償?shù)膽茫?）使用刀具長度補償指令，在編程時就不必考慮刀具的實際長度及各把刀具不同的長度尺寸。（2）當由于刀具磨損、更換刀具等原因引起刀具長度尺寸變化時，只要修正刀具長度補償量，而不必調整程序或刀具。相關知識（任務一）項目實施一、制定零件加工工藝1.零件結構及技術要求分析（1）如圖3-13所示，零件加工內容有圓柱孔和十字內型腔面，尺寸有精度要求；（2）零件需進行粗、精加工。2.零件加工工藝及工裝分析（1）零件用平口虎鉗裝夾，伸出鉗口10mm左右；（2）加工方法及刀具選擇：（任務二）1）圓柱孔加工φ30mm圓柱孔切削面積較小，深度為8mm，可采用φ18mm鍵槽銑刀。粗銑留0.2-0.5mm單邊余量；精銑時實測工件尺寸，調整刀具參數(shù)，達到加工精度。注意：圓柱孔加工，也可以先選擇麻花鉆（例：φ14mm麻花鉆），預鉆工藝孔，鉆孔深度為5mm，其目的是便于粗加工下刀，再選擇平底立銑刀加工。（任務二）項目實施2）十字內型腔加工十字內型腔加工時，中間已有孔，因此可采用φ18mm平底銑刀。粗銑留0.2-0.5mm單邊余量；精銑時實測工件尺寸，調整刀具參數(shù)，達到加工精度。（任務二）項目實施數(shù)控加工工序卡片工序號工序內容單位零件名稱零件圖號材料夾具名稱十字型腔3-1345#鋼平口虎鉗工步號工步內容刀具號刀具規(guī)格/mm主軸轉速n/(r/min)進給速度f/(mm/min)背吃刀量ap

/mm1粗銑φ30mm圓柱孔T01Φ18鍵槽銑刀120015052精銑φ30mm圓柱孔T01Φ18鍵槽銑刀15001000.23粗銑十字內型腔T02Φ18立銑刀120012054精銑十字內型腔T02Φ18立銑刀1500800.2編制審核批準第

頁3.數(shù)控加工工序卡填寫如表3-7所示的數(shù)控加工工序卡。（任務二）二、編制數(shù)控加工程序順序號程序注釋O0034程序名N10G54G90G00X0Y0建立G54工件坐標系N20G43H01Z50調用刀具長度補償，H01對刀時確定，首次加工H01=0。N30M03S1200N40G01Z0F80N50M98P20001調用O0001子程序2次N60G90G49G00Z50取消刀具長度補償。N70M05N80M30O0001子程序名N10G91G01Z-4F80切深-4mm，增量編程N20G41G01X15Y0D01F150調用刀具半徑補償,粗銑D01=9.2mm.1次銑削圓柱孔輪廓深4mm，子程序調用2次，總切深8mm。N30G03I-15J0N40G40G00X-15Y0取消刀具半徑補償N50M02子程序結束項目實施（任務二）順序號程序注釋O0035程序名N10G54G90G00X0Y0建立G54工件坐標系N20G43H01Z50調用刀具長度補償，H01對刀時確定，首次加工H01=0。N30M03S1200N40M98P0011調用O0011子程序N50G68X0Y0R90旋轉900，調用O0011子程序N60M98P0011N70G68X0Y0R180旋轉1800，調用O0011子程序N80M98P0011N90G68X0Y0R270旋轉2700，調用O0011子程序N100M98P0011N110G69N120G49G00Z50取消刀具長度補償N130M05N140M30O0011子程序名N10G41G01X45Y0F150調用刀具半徑補償,粗銑D01=9.2mm.N20G01Z-5F80切深-5mmN30G03X33Y12R12第一象限輪廓N40G01X24.744N50G03X12Y24.744R30N60G01Y33N70G03X0Y45R12N80G00Z10N90G40G00X0Y0取消刀具半徑補償N100M02子程序結束項目實施（任務二）三、FANUC0i系統(tǒng)數(shù)控銑床加工項目實施1．選擇機床、數(shù)控系統(tǒng)并開機。2．機床各軸回參考點。3．安裝工件。4．安裝刀具并對刀。5．輸入加工程序，并檢查調試。6．手動移動刀具退至距離工件較遠處。7．自動加工。8．測量工件，優(yōu)化程序，對工件進行誤差與質量分析。（任務二）拓展知識SINUMERIK828D系統(tǒng)的基本編程一、刀具半徑補償指令及應用指令格式：G41/G42G1/G0X-Y-D-………G40G1/G0X-Y-說明：G41指刀具半徑左補，G42指刀具半徑右補，G40為取消刀具半徑補償。刀具半徑補償工作可以在G17/G18/G19中選擇。刀具必須有相應的“D”號才能調用參數(shù)，刀補通過G41/G42才能生效。二、參數(shù)“D”的設定參數(shù)“D”的設定，是操作者調用的具體刀具存儲數(shù)據(jù)，刀具數(shù)據(jù)由操作者來設定。參數(shù)“D”可設定值有兩種：刀具半徑值（用于刀具半徑補償）和刀具長度值（用于刀具長度補償）。

SINUMERIK828D系統(tǒng)有“刀沿”的概念，一把刀可以是一個切削刃，也可以有復合刃或虛擬刃（假設的切削刃），因此對于每一把刀可以設定多個刀具補償號（通常可以九個：D1-D9），假設如圖3-24所示,每個地址可以存放一組刀具補償值。拓展知識圖3-24例：T1D1：調用1號刀具，1號刀具的1號刀補參數(shù)T1D2：調用1號刀具，1號刀具的2號刀補參數(shù)通常如果沒有編寫D，則D1生效；如果編寫D0，則刀具補償值無效。拓展知識三、SINUMERIK828D系統(tǒng)刀具補償指令的格式和功能（1）在SINUMERIK828D系統(tǒng)中，一個刀具可以匹配1～12個不同補償?shù)臄?shù)據(jù)組（用于多個切削刃），用D及其相應的序號可以編程一個專門的切削刃。（2）可以在補償運行過程中變換補償號D，補償號變換后，在新補償號程序段的段起始點處，新刀具半徑就已經(jīng)生效，但整個變化需等到程序段的結束才能發(fā)生，這些修改值由整個程序段連續(xù)執(zhí)行，圓弧插補時也一樣。（3）補償方向指令G41和G42