数控铣削编程与加工-直沟槽、圆弧槽

如图8－8所示具有直沟槽、圆弧槽特征的零件，毛坯为80 mm×80 mm×20 mm的方形毛坯，材料为45钢。分析零件的加工工艺，编制该零件的加工程序，并在数控机床上加工。

图8－8　直沟槽、圆弧槽零件图

二维码　立体图视频

1.技术要求分析

如图8－8所示工件为一腔槽类零件，分析该零件有哪些技术要求，以及有哪些有规律的特征要素。

2.编制加工程序

依据上个任务，能否编写该内轮廓零件的加工程序？

3.加工方案

1）装夹方案

加工该零件应该如何进行装夹？

2）位置点选择

工件坐标系零点设置在什么位置最好？

4.确定工艺路线

该零件的加工工艺路线应怎样安排？

（一）工艺知识

铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度，一般用两刃键槽铣刀，凹槽深度的尺寸精度及粗糙度通过Z向安排合理的精铣余量，粗铣后测量，再通过修正程序来控制。对于凹槽两侧的尺寸精度可以通过加工中修改半径补偿值来保证，而凹槽两侧的表面粗糙度如果要求较高，就要安排合理的走刀路线来保证。在铣削键槽时，铣刀来回走刀两次，保证两侧面都是顺铣的加工方式，使两侧具有相同的表面粗糙度，如图8－9所示。

（二）编程指令

1.坐标系旋转指令（G68／G69）

（1）指令功能：

如图8－10所示，用该指令可将工件坐标系旋转一个角度，使刀具在偏转后的坐标系中运行加工。另外，如果工件形状由许多相同的图形组成，可由图形单元编成子程序，由主程序旋转指令调用。这样可以简化编程。

视频8－2－1：坐标系旋转指令

图8－9　铣削凹槽的走刀路线

图8－10　指令示意图

（2）指令格式：

（3）指令使用说明。

①G17、G18、G19是坐标系所在的平面，立式铣床（加工中心）是指G17平面。

②X__Y__：坐标系的旋转中心，当X，Y不输入时刀具当前位置为旋转中心。

③R__：逆时针方向旋转的角度。当R为负值时表示顺时针旋转的角度。当R不输入时则参数＃5410中的值为角度位移值。

④在G90方式下使用G68指令时旋转角度为绝对角度；在G91方式下使用G68指令时的旋转角度为上一次旋转的角度与当前指令中R指定的角度的和。

⑤选择加工平面后才能选用坐标系旋转指令，而在旋转方式下不可进行平面选择操作，也不可进行固定循环。

⑥如果需要刀具半径补偿、刀具长度补偿和其他补偿操作，则在G68执行后进行。旋转功能结束G69指令不可缺少，否则G68一直模态有效，且G69后的第一个移动指令必须用绝对值指定，否则将不能进行正确的移动。

2.可编程镜像指令（G50.1／G51.1）

（1）指令功能：镜像功能可以实现对称零件的加工。

（2）指令格式：G51.1 X__Y__Z__；设置可编程镜像

G50.1；取消可编程的镜像

如图8－11所示，原件①的加工程序编为子程序，其他用镜像加工，可以简化编程指令。

（3）指令使用说明。

视频8－2－2：可编程镜像指令

①使用镜像功能后，G02和G03、G42和G43指令被互换。

②在可编程镜像方式中，与返回参考点有关指令和改变坐标系指令（G54～G59）等有关代码不需指定。

③用G51.1指定镜像的对称点（位置）和对称轴，而用G50.1仅指定镜像的对称轴，不指定对称点。

图8－11　镜像指令示意图

练一练

【例8－2】　编写如图8－12所示零件的加工程序。

（1）建立工件坐标系的原点：设在工件上表面几何中心对称处。

（2）确定起刀点：设在工件上表面对称中心的上方100 mm处。

（3）确定下刀点：设在2点上方100 mm（X22.5，Y0，Z100）处。

（4）确定走刀路线：如图8－13所示，立铣刀铣削时走刀路线为1→2→3→4→5→6→2→1。铣削时在1→2段引入刀具半径补偿，2→1段取消刀具半径补偿。

图8－12　例8－2零件图(www.xing528.com)

（5）编写加工程序，本例中零件加工参考主程序如表8－9所示，子程序如表8－10所示。

图8－13　例8－2零件走刀路线示意图

表8－9　例8－2零件加工参考主程序

表8－10　例8－2零件加工参考子程序

1.图样分析

如图8－8所示，工件轮廓由宽度为8 mm的四个斜槽及R25 mm的三个圆弧槽构成，斜槽相对于X轴或Y轴是对称的，而圆弧槽之间是通过旋转120°构成的。该零件的槽特征的深度方向及宽度方向均有尺寸公差控制，且工件槽侧面粗糙度为Ra3.2μm，加工中需安排粗铣加工和精铣加工。

视频8－2－3：直沟槽、圆弧槽加工案例

2.加工方案

1）装夹方式

平口钳装夹在工作台上，用百分表校正其位置；工件装夹在平口钳上，底部用垫块垫起，使加工表面高于钳口5～10 mm。

2）工件坐标系建立

根据工件坐标系的建立原则，该零件工件坐标系建立在工件几何中心上较为合适，如图8－14所示。

3）基点坐标计算

由于零件特征要素的规律性，只需计算出相同槽中的一个基点坐标即可，如图8－14中标出的点，计算出的各点坐标如表8－11所示。

图8－14　走刀路线及基点坐标图

表8－11　基点坐标值

3.工艺路线确定

考虑到槽拐角圆弧半径值大小、槽宽等因素，本任务零件最小圆弧轮廓半径为R5 mm，槽宽最小为8 mm，所选铣刀直径应小于等于φ8 mm，此处选φ6 mm的刀具，粗加工用键槽铣刀铣削，精加工用垂直下刀的立铣刀。

加工工艺路线如下：

（1）粗加工4个斜槽；

（2）粗加工3个圆弧槽；

（3）精加工4个斜槽；

（4）精加工3个圆弧槽。

4个斜槽编写一个子程序，然后用镜像功能加工其余3个，粗、精加工分别用不同子程序完成零件加工。加工中采用刀具半径补偿指令并从轮廓延长线进刀。

中间三个圆弧槽编写一个子程序，粗、精加工各编写一个子程序进行加工。其余两个圆弧槽用坐标轴旋转指令调用子程序加工，槽宽度尺寸较小只能沿法向切入、切出方式进行加工。

4.制定工艺卡片

刀具的选择见表8－12刀具卡。

表8－12　刀具卡

切削用量的选择见表8－13工序卡。

表8－13　工序卡

5.编制程序

任务二零件加工参考主程序如表8－14所示，斜槽粗加工的子程序如表8－15所示，圆弧槽粗加工的子程序如表8－16所示，斜槽精加工的子程序如表8－17所示，圆弧槽精加工的子程序如表8－18所示。

表8－14　零件加工参考主程序

续表

表8－15　斜槽粗加工参考子程序

表8－16　圆弧槽粗加工参考子程序

表8－17　斜槽精加工参考子程序

表8－18　圆弧槽精加工参考子程序

续表

6.零件加工

按表8－14～表8－18所示程序加工零件。

教师与学生评价表参见附表，包括程序与工艺评分表、安全文明生产评分表、工件质量评分表和教师与学生评价表。表8－19所示为本工件的质量评分表。

表8－19　工件质量评分表