数控加工铣轮廓

项目3轮廓铣削加工模块一数控铣床编程与加工技术3.2知识链接3.2.1轮廓铣削的工艺知识1.轮廓铣削的走刀路线当铣削平面零件轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。刀具切入工件时，应避免沿零件轮廓的法向切入，而应沿外轮廓曲线延长线的切向切入，以避免在切入处产生刀具的切痕而影响表面质量，保证零件外轮廓曲线平滑过渡。同理，在切出工件时，也应避免在零件的轮廓处直接退刀，而应沿零件轮廓延长线的切向逐渐切离工件。模块一数控铣床编程与加工技术模块一数控铣床编程与加工技术2.轮廓铣削的切削参数（1）铣刀每齿进给量每齿进给量参考值见表3-1工件材料fz/㎜粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.10～0.150.10～0.250.02～0.050.10～0.15铸铁0.12～0.200.15～0.30表3-1铣刀每齿进给量参考值模块一数控铣床编程与加工技术（2）切削速度Vc铣削加工的切削速度Vc可参考表3-2选取，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通过计算选取。1工件材料硬度（HBS）Vc/（m.min）高速钢铣刀硬质合金铣刀钢＜22518～4266～150225～32512～3654～120325～4256～2136～75铸铁＜19021～3666～150190～2609～1845～90260～3204.5～1021～30表3-2铣削加工的切削速度参考值模块一数控铣床编程与加工技术3.2.2轮廓铣削常用编程指令1.坐标平面选择指令（G17、G18、G19）G17～G19分别表示刀具的圆弧插补平面和刀具半径补偿平面为空间坐标系中的XY、ZX、YZ平面。对于立式数控铣床，G17为缺省值，即可以省略。模块一数控铣床编程与加工技术2.圆弧插补指令G02、G03模块一数控铣床编程与加工技术模块一数控铣床编程与加工技术3.刀具半径补偿指令（1）刀具半径补偿概念在进行轮廓铣削编程时，由于铣刀的刀位点在刀具中心，和切削刃不一致，为了确保铣削加工出的轮廓符合要求，编程时就必须在图纸要求轮廓的基础上，整个周边向外或向内预先偏离一个刀具半径值，作出一个刀具刀位点的行走轨迹，求出新的节点坐标，然后按这个新的轨迹进行编程，这就是人工预刀补编程。对有刀具半径补偿功能的数控系统，可不必求刀具中心的运动轨迹，直接按零件轮廓轨迹编程，同时在程序中给出刀具半径的补偿指令，这就是机床自动刀补编程。模块一数控铣床编程与加工技术（２）编程格式格式说明：G40：取消刀具半径补偿；G41：左刀补(在刀具前进方向左侧补偿)；G42：右刀补(在刀具前进方向右侧补偿)；G17、G18、G19：刀具半径补偿平面；D：G41/G42的参数，即刀补号码(D00～D99)模块一数控铣床编程与加工技术（3）刀补过程刀具半径补偿的过程分为三步：刀补的建立：在刀具从起点接近工件时，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。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。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。刀心轨迹法向刀补矢量编程轨迹刀补引入刀补进行中202010501050刀补矢量刀补取消刀心轨迹编程轨迹B功能刀补XYC功能刀补aa90°aa90°自动插入刀补路径处理尖角人工增加G39指令模块一数控铣床编程与加工技术（4）注意事项与说明①刀具左右补偿判断方法为：沿垂直于补偿所在平面(如XY平面)的坐标轴的负方向(-Z)看去，刀具中心位于编程前进方向的左侧，即为左补偿；刀具中心位于编程前进方向的右侧，即为右补偿。在进行刀具半径补偿前，必须用G17或G18、G19指定刀具补偿是在哪个平面上进行的。在前进方向右侧补偿补偿量刀具旋转方向刀具前进方向(b)补偿量刀具旋转方向刀具前进方向(a)刀具补偿方向(a)左刀补(b)右刀补模块一数控铣床编程与加工技术（4）注意事项与说明y左刀补注:垂直XY补偿平面为Z轴,应沿Z轴正方向往负方向看,即垂直页面,从前面往背面看右刀补注:垂直ZX补偿平面为Y轴,应沿Y轴正方向往负方向看,即从页面背后往前面看Ｚ模块一数控铣床编程与加工技术右刀补（4）注意事项与说明②刀补的引入和取消要求必须在G00或G01程序段，不应在G02/G03程序段上进行。如G41G02X20Y0R10D01通常会导致机床报警。③在指定刀补平面执行刀补时，不能出现连续两个非坐标轴移动类指令或非刀补平面坐标移动，否则将可能产生过切或少切现象。非坐标轴移动类指令大致有以下几种：M指令；S指令；暂停指令；某些G指令，如：G90，G91X0等。非刀补平面坐标移动，如G00Z-10（刀补平面为XY平面时）。模块一数控铣床编程与加工技术（4）注意事项与说明④在刀补建立或取消时，注意由于程序轨迹方向不当而发生过切。BBPS(a)过切A工件(b)PeA过切工件α对于这种情况，可适当调整Ps、Pe的位置，使刀补建立或取消时的α≤180°（通常取90°或180°），从而避免过切。模块一数控铣床编程与加工技术3.刀具半径补偿指令（4）注意事项与说明⑤当刀补数据为负值时，则G41、G42功效互换。⑥G41、G42指令不要重复规定，否则会产生一种特殊的补偿。⑦G40、G41、G42都是模态代码，可相互注销。模块一数控铣床编程与加工技术（5）刀具半径补偿应用实例已知某零件如下图所示，工件材料为5mm厚的铝板，编写工件外轮廓精加工程序。加工刀具：直径φ10的立铣刀；安全高度10mm；切削用量：主轴转速600r/min，进给速度300mm/min；采用顺铣，上平面为Z0。模块一数控铣床编程与加工技术程序：O0001；程序名N010G54G90G00X20.0Y-40.0；建立工件坐标系，快速移动到A点N020Z10.0；快进安全高度N030G01Z-5.0F300S500M03；下刀，启动主轴N040M08；冷却液开N050G41X0Y-35.0D01；刀具左补偿，到达1点N060G02X-5.0Y-30.0R5.0；2点N070G03X-30.0Y-5.0R30.0；3点N080G02Y5.0R5.0；4点N090G03X-5.0Y30.0R30.0；5点N100G02X5.0R5.0；6点N110G03X30.0Y5.0R30.0；7点N120G02Y-5.0R5.0；8点N130G03X5.0Y-30.0R30.0；9点N140G02X0Y-35.0R5.0；1点N150G40G01X-20.0；退出轮廓至B点，取消刀补N160G00Z100.0M09；抬刀N190M30；程序结束模块一数控铣床编程与加工技术O1101;刀具半径补偿编程注意事项N30G17G54G90G94;N70G01Z-3.F100;N80G41X20.Y10.D01;N90Y50.;轮廓铣削加工例题2任务描述：连杆零件如图所示，按单件生产安排其数控加工工艺，编写出凸台外轮廓加工程序。毛坯为124×50×22的长方料，材料为45#钢。模块一数控铣床编程与加工技术图3-1连杆零件图任务连杆外轮廓铣削加工1.工艺过程①粗铣高度为16mm凸台；②粗铣高度为8mm凸台；③精铣高度为8mm凸台；④精铣高度为16mm凸台；3.3任务决策和执行模块一数控铣床编程与加工技术2.刀具与工艺参数见表3-3、表3-4。单位数控加工刀具卡片产品名称零件图号零件名称程序编号序号刀具号刀具名称刀具补偿值刀补号直径长度半径长度半径长度1T01立铣刀φ20mm2T02立铣刀φ20mm表3-3数控加工刀具卡模块一数控铣床编程与加工技术单位数控加工工序卡片产品名称零件名称材料零件图号工序号程序编号夹具名称夹具编号设备名称编制审核工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/min）背吃刀量/mm1粗铣高度为16mm凸台T01Φ20mm立铣刀3208042粗铣高度为8mm凸台T01Φ20mm立铣刀3208043精铣高度为8mm凸台T02Φ20mm立铣刀4807084精铣高度为16mm凸台T02Φ20mm立铣刀480708表3-4数控加工工序卡模块一数控铣床编程与加工技术3.装夹方案连杆零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。4.程序编制在φ40圆台中心建立工件坐标系，Z轴原点设在顶面上。（1）轮廓粗加工①16mm凸台粗加工凸台轮廓的粗加工采用分层铣削的方式。零件的粗、精加工，采用同一把刀具，同一加工程序，通过改变刀具半径补偿值的方法来实现。粗加工单边留余量0.2mm。具体加工路线如下图所示。模块一数控铣床编程与加工技术加工路线：A—B—C—D—E—F—G—H—I，逆铣加工。各点坐标为：A（101，-20）B（81，-20）C（61，0）D（39.049，19.905）E（-42.171，11.943）模块一数控铣床编程与加工技术加工程序如下：O0001N102G0G17G40G49G80G90N106G0G90G54X101.Y-20.S320M3刀具快速定位，主轴启动N108Z50.抬刀至安全高度N110Z10.下刀至参考高度N112G1Z-4.F100.Z平面第一层切削N114G42D1X81.F80.建立刀具半径右补偿D1=10.2N116G2X61.Y0.R20.切向切入N118G3X39.049Y19.905R20.N120G1X-42.171Y11.943N122G3Y-11.943R12.N124G1X39.049Y-19.905模块一数控铣床编程与加工技术N126G3X61.Y0.R20.N128G2X81.Y20.R20.N130G1G40X101.N132Y-20.N134Z-8.F100.Z平面第二层切削N136G42D1X81.F80.N138G2X61.Y0.R20.N140G3X39.049Y19.905R20.N142G1X-42.171Y11.943N144G3Y-11.943R12.N146G1X39.049Y-19.905N148G3X61.Y0.R20.N150G2X81.Y20.R20.N152G1G40X101.模块一数控铣床编程与加工技术N154Y-20.N156Z-12.F100.Z平面第三层切削N158G42D1X81.F80.N160G2X61.Y0.R20.N162G3X39.049Y19.905R20.N164G1X-42.171Y11.943N166G3Y-11.943R12.N168G1X39.049Y-19.905N170G3X61.Y0.R20.N172G2X81.Y20.R20.N174G1G40X101.N176Y-20.N178Z-16.F100.Z平面第四层切削模块一数控铣床编程与加工技术N180G42D1X81.F80.N182G2X61.Y0.R20.N184G3X39.049Y19.905R20.N186G1X-42.171Y11.943N188G3Y-11.943R12.N190G1X39.049Y-19.905N192G3X61.Y0.R20.N194G2X81.Y20.R20.切向切出N196G1G40X101.取消刀具半径补偿N200G0Z50.抬刀至安全高度N202M5主轴停止N208M30程序结束模块一数控铣床编程与加工技术②8mm凸台粗加工加工路线如下图所示。分别按照刀具路径1、2、3完成零件的粗加工。模块一数控铣床编程与加工技术程序：O0002N102G0G17G40G49G80G90N106G0G90G54X10.Y-35.S320M3刀具快速定位，主轴启动N108Z50.抬刀至安全高度N110Z10.下刀至参考高度N112G1Z-4.F100.刀路1，Z平面第一层切削N114Y35.F80.N116X-4.N118Y-35.N120X-18.N122Y32.212N124Z6.F1000.N128X10.Y-35.模块一数控铣床编程与加工技术N132G1Z-8.F100.刀路1，Z平面第二层切削N134Y35.F80.N136X-4.N138Y-35.N140X-18.N142Y32.212N146