1、項(xiàng)目 三型腔類零件的加工工藝及程序編制,知識(shí)目標(biāo),1掌握數(shù)控系統(tǒng)的M98/M99指令的編程格式及應(yīng)用 2掌握型腔類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工工藝特點(diǎn)，正確分析腔體零件的加工工藝 3掌握型腔類零件的工藝編制方法 4掌握型腔類零件的手工編程方法,能力目標(biāo),1針對(duì)加工零件，能分析型腔類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、特殊加工要求，理解加工技術(shù)要求 2會(huì)分析腔體零件的工藝性能，能正確選擇設(shè)備、刀具、夾具與切削用量，能編制數(shù)控加工工藝卡 3能使用數(shù)控系統(tǒng)的基本指令正確編制型腔類零件的數(shù)控加工程序,一、項(xiàng)目導(dǎo)入,任務(wù)1：如圖3-1所示，為一標(biāo)志圖形零件，毛坯為100mm25mm的圓柱，材料為45#鋼，要求分析零件的加工工藝，填

2、寫工藝文件，編寫零件的加工程序。 任務(wù)2：如圖3-2所示，為一型腔零件，毛坯為80mm80mm20mm，材料為硬鋁，要求分析零件的加工工藝，填寫工藝文件，編寫零件的加工程序。,圖3-1 標(biāo)志圖形零件,二、相關(guān)知識(shí), 大面積切削和零件表面粗糙度要求較高的情況。 （一）型腔銑削工藝設(shè)計(jì) 1挖槽和型腔加工中的進(jìn)刀方式 對(duì)于封閉型腔零件的加工，下刀方式主要有垂直下刀、螺旋下刀和斜線下刀3種。 （1）垂直下刀, 小面積切削和零件表面粗糙度要求不高的情況。 大面積切削和零件表面粗糙度要求較高的情況。,（2）螺旋下刀 螺旋下刀方式是現(xiàn)代數(shù)控加工應(yīng)用較為廣泛的下刀方式，特別在模具制造行業(yè)中應(yīng)用最為常見。,（3

3、）斜線下刀 斜線下刀時(shí)刀具快速下至加工表面上1個(gè)距離后，改為以1個(gè)與工件表面成一角度的方向，以斜線的方式切入工件來達(dá)到Z向進(jìn)刀的目的。如圖3-4所示。,圖3-3 螺旋下刀銑 圖3-4 斜線下刀銑,2走刀路線 （1）圓腔挖腔程序的編制 圓腔挖腔，一般從圓心開始，根據(jù)所用刀具，也可先預(yù)鉆一孔，以便進(jìn)刀。挖腔加工多用立銑刀或鍵槽銑刀。圖3-5 挖圓腔 如圖3-5所示。,圖3-5 挖圓腔,（2）方腔挖腔程序的編制 方腔挖腔與圓腔挖腔相似，但走刀路徑可有以下幾種，如圖3-6所示。 圖3-6（a）的走刀，是從角邊起刀，按Z字形排刀。這種走刀，編程簡(jiǎn)單，但行間在兩端有殘留。 圖3-6（b）的走刀，是從中心起

4、刀，或長(zhǎng)邊從（長(zhǎng)寬）/2處起刀，按逐圈擴(kuò)大的路線走刀，因每圈需變換終點(diǎn)位置尺寸，編程復(fù)雜，但腔中無殘留。 圖3-6（c）的走刀，結(jié)合圖3-6（a）、圖3-6（b）2種的優(yōu)點(diǎn)，先以Z字形排刀，最后沿腔周走一刀，切去殘留。,圖3-6 挖方腔,（3）不規(guī)則形狀挖腔程序的編制 對(duì)于不規(guī)則形狀的挖腔，程序較規(guī)則形狀要復(fù)雜，計(jì)算工作量有時(shí)較大。為簡(jiǎn)化編程，編程員可先將其變成內(nèi)輪廓進(jìn)行加工，再將剩余部分變成無界平面進(jìn)行銑削加工，如圖3-7所示。由于所剩部分已遠(yuǎn)離邊界，可用方格紙進(jìn)行近似取值，只要不碰邊界即可，這樣可以簡(jiǎn)化編程。如圖3-7雙點(diǎn)劃線所示，為剩余輪廓腔，近似取值加工，編程并不困難。 （4）帶弧島的

5、挖腔程序的編制 帶弧島的挖腔，不但要照顧到輪廓，還要保證弧島。為簡(jiǎn)化編程，編程員可先將腔的外形按內(nèi)輪廓進(jìn)行加工，再將弧島按外輪廓進(jìn)行加工，使剩余部分遠(yuǎn)離輪廓及弧島，再按無界平面進(jìn)行挖腔加工?？捎梅礁窦堖M(jìn)行近似取值，以簡(jiǎn)化編程。注意如下問題。 刀具要足夠小，尤其用改變刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行粗、精加工時(shí)，保證刀具不碰型腔外輪廓及弧島輪廓。 有時(shí)可能會(huì)在弧島和邊槽或2個(gè)弧島之間出現(xiàn)殘留，可用手動(dòng)方法除去。 為下刀方便，有時(shí)要先鉆出下刀孔。,例：帶弧島的挖腔，零件如圖3-8所示。,圖3-7 不規(guī)則形狀型腔 圖3-8 帶弧島的挖腔,（二）數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)功能指令 1子程序調(diào)用指令M98、M99 （1）子程

6、序的應(yīng)用 零件上有若干處具有相同的輪廓形狀。在這種情況下，只編寫一個(gè)輪廓形狀的子程序，然后用一個(gè)主程序來調(diào)用該子程序。 加工中反復(fù)出現(xiàn)具有相同軌跡的走刀路線。被加工的零件從外形上看并無相同的輪廓，但需要刀具在某一區(qū)域分層或分行反復(fù)走刀，走刀軌跡總是出現(xiàn)某一特定的形狀，采用子程序就比較方便，此時(shí)通常要以增量方式編程。 程序中的內(nèi)容具有相對(duì)的獨(dú)立性。加工中心編寫的程序往往包含許多獨(dú)立的工序，有時(shí)工序之間的調(diào)整也是允許的。為了優(yōu)化加工順序，把每一個(gè)獨(dú)立的工序編成一個(gè)子程序，主程序中只有換刀和調(diào)用子程序等指令，是加工中心編程的一個(gè)特點(diǎn)。 滿足某種特殊的需要。,（2）子程序格式 O； 子程序號(hào) N010

7、 _ _ _ _ _； N020 _ _ _ _ _； N200 _ _ _ _ _； N210 M99； 子程序結(jié)束 說明如下。 在子程序的開頭，繼“O”之后規(guī)定子程序號(hào)； M99為子程序結(jié)束指令，M99不一定要單獨(dú)使用一個(gè)程序段，如下所示也是允許的：G00 X Y M99。,（3）子程序的調(diào)用 子程序的調(diào)用指令的具體格式各系統(tǒng)各不相同。FAUNC系統(tǒng)的子程序調(diào)用指令格式為： M98 PL 其中，M98為調(diào)用子程序指令字。地址P后面的4位數(shù)字為子程序號(hào)。地址L后面的數(shù)字為重復(fù)調(diào)用的次數(shù)，系統(tǒng)允許重復(fù)調(diào)用次數(shù)為9999次。如果只調(diào)用一次，此項(xiàng)可省略不寫。 例如，M98P1006L4，表示100

8、6號(hào)子程序重復(fù)調(diào)用4次。子程序調(diào)用指令可以與移動(dòng)指令放在一個(gè)程序段中。 （4）應(yīng)用舉例 零件如圖3-9所示，用8鍵槽銑刀加工10mm深的槽，每次Z軸下刀2.5mm，試?yán)米映绦蚓帉懗绦?圖3-9 子程序編程,（一）某標(biāo)志圖形零件的工藝設(shè)計(jì)與編程 如圖3-1所示，為某標(biāo)志圖形零件，毛坯為10025mm的圓柱，材料為45#鋼調(diào)質(zhì)，硬度200250HBS，分析其加工工藝并編制數(shù)控加工程序。 1加工工藝分析 （1）零件圖工藝分析 此零件圖紙標(biāo)注尺寸齊全，分析圖樣可知：中心型腔為3個(gè)凹槽成120的夾角，可以考慮用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)進(jìn)行加工；外部環(huán)形凹槽深4mm、寬4mm，用4的鍵槽刀加工。 （2）選擇加工設(shè)備 對(duì)

9、平面腔體零件的數(shù)控銑削加工，一般采用2軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，因此，首先要考慮的是零件的外形尺寸和重量，使其在銑床的允許范圍以內(nèi)；其次，考慮數(shù)控銑床的精度是否能滿足腔體零件的設(shè)計(jì)要求；最后，因?yàn)榇肆慵?duì)3個(gè)腔體的圓周分布要求較高，根據(jù)以上3條即可確定所要使用2軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工中心。 （3）確定裝夾方案 根據(jù)零件特點(diǎn)，采用三爪卡盤裝夾，下墊墊鐵。,三、項(xiàng)目實(shí)施,圖3-15 基點(diǎn)的坐標(biāo)示意圖,（4）確定加工順序及走刀路線 外部環(huán)形凹槽用4鍵槽刀直接下刀，一次加工成形，不再精銑。內(nèi)部型腔分粗、精加工進(jìn)行。首先銑削型腔中心圓腔，然后粗加工旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臂內(nèi)腔。,內(nèi)部型腔精加工采用坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令，采用逆銑，各

10、連接圓弧及基點(diǎn)的坐標(biāo)如圖3-15所示。,（5）刀具及切削參數(shù)的選擇 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，銑削零件中心圓形腔體內(nèi)輪廓時(shí)，銑刀直徑受槽寬限制，同時(shí)考慮45#鋼屬于一般材料，加工性能較好，取為12mm。粗加工和精加工均選用12高速鋼立銑刀。其次，由于立銑刀不能在Z方向上直接下刀，所以銑削3個(gè)均布腔體之前要用鍵槽刀做出立銑刀加工前的預(yù)孔。刀具及切削參數(shù)的選擇見表3-1,表3-1數(shù)控加工刀具卡片,（6）填寫工藝文件 將各工步的加工內(nèi)容、所用刀具和切削用量填入平面槽形凸輪數(shù)控加工工序卡，見表3-2。,表3-2標(biāo)志圖形零件數(shù)控加工工序卡片,2編制加工程序 工件坐標(biāo)系建立：坐標(biāo)系原點(diǎn)取在工件上表面的中心。 基

11、本坐標(biāo)計(jì)算：內(nèi)腔精加工采用各連接圓弧及基點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖3-15所示。 參考程序：標(biāo)志圖形的精加工主程序和子程序見表3-3和表3-4程序單。,表3-3 標(biāo)志圖形的數(shù)控加工主程序卡,續(xù)表,表3-4 內(nèi)腔轉(zhuǎn)臂加工子程序程序卡,（二）編寫某型腔零件的加工程序 如圖3-2所示，為一型腔零件，毛坯為80mm80mm20mm，材料為硬鋁，要求分析零件的加工工藝，填寫工藝文件，編寫零件的加工程序。 1加工工藝分析 （1）工、量、刀具選擇 工具選擇：工件采用平口鉗裝夾，試切法對(duì)刀。 量具選擇：槽深度用深度游標(biāo)卡尺測(cè)量，槽寬等輪廓尺寸用游標(biāo)卡尺測(cè)量，圓弧用半徑規(guī)測(cè)量，表面質(zhì)量用粗糙度樣板檢測(cè)，另選用百分表校正平口

12、鉗及工件上表面。 刀具選擇：矩形凹槽拐角半徑為R6mm，所選刀直徑必須小于12mm，選10mm，且粗、精加工分開。粗加工銑刀用鍵槽銑刀，精加工銑刀選能垂直下刀的立銑刀或鍵槽銑刀。環(huán)形槽最小拐角半徑為R11mm，所選刀具直徑最小為22mm，但環(huán)形槽槽寬為6mm，故所選銑刀直徑不能大于6mm，故選擇5mm銑刀，粗、精加工同上。,圖3-2 型腔零件,（2）加工工藝方案 加工工藝路線制定：此例應(yīng)先加工矩形方槽再加工中間環(huán)形槽。若先加工中間環(huán)形槽，一方面槽較深，刀具易斷；另一方面加工矩形方槽時(shí)會(huì)在環(huán)形槽中產(chǎn)生飛邊，影響環(huán)形槽寬度尺寸。 加工方案：矩形槽深6mm，不能一次加工至深度尺寸，粗加工需分層銑削。

13、在每一層表面加工中因銑刀直徑為10mm，還需采用環(huán)切法切除多余部分材料，如圖3-16（a）所示（其中A、B、C、D點(diǎn)坐標(biāo)需要求解）。精加工采用圓弧切入和切出方法以避免輪廓表面產(chǎn)生刀痕，如圖3-16（b）所示。環(huán)形槽加工深度為4mm，粗加工也應(yīng)分兩次進(jìn)刀，槽兩邊曲線形狀不同，應(yīng)分別進(jìn)行粗、精加工；粗、精加工程序可用同一程序，只需在加工過程中設(shè)置不同的刀具半徑補(bǔ)償值即可。,圖3-16 矩形腔槽加工路線, 合理切削用量選擇：加工材料為硬鋁，硬度較低，切削力較小，切削速度可較高，但由于銑刀直徑小，下刀深度和進(jìn)給速度應(yīng)較小，所以Z向下刀每層2mm，除最后一刀外，粗加工留精加工余量0.2mm，具體見表3-5。,表3-5 粗、精銑削用量,2參考程序編制 （1）工件坐標(biāo)系建立 根據(jù)工件坐標(biāo)系建立原則，X、Y零點(diǎn)建在工件幾何中心上，Z零點(diǎn)建立在工件上表面。 （2）基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算 粗加工行切時(shí)各點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。輪廓留加工余量1mm，行距9mm，A、D、E、H各點(diǎn)X坐標(biāo)一樣，Y坐標(biāo)依次大一個(gè)行距。B、C、F、I等各點(diǎn)也是X坐