矩形通槽数控加工规范要求

任务描述

该零件采用数控加工中心完成通槽加工，加工出的通槽要符合图样技术要求，进行数控铣削加工操作时要符合操作规程，要求能够选择合理的切削加工工艺参数，能熟练操作数控加工中心实施对零件的调整加工、尺寸精度的检测及对数控加工中心的日常维护与保养。

任务工单

图2-58所示为矩形通槽零件，材料为45钢，毛坯尺寸为90mm×90mm×20mm，坯料规方已加工，要求单件加工键槽。

图2-58 矩形通槽零件

备准务任

在机械零件加工中经常遇到各种槽的加工，槽可分为矩形槽、三角槽、梯形槽、燕尾槽等，因此槽加工是数控铣削加工中常见的一种加工形式。

1.键槽立铣刀

键槽立铣刀主要用于铣削加工封闭键槽类零件，该铣刀外形和端面立铣刀相似，但端面无中心孔，端面刀齿从外圆直至轴心，且螺旋角较小，增强了端面刀齿的强度。目前键槽立铣刀已经从原来的两个刀齿发展到了四个刀齿，其端面铣削刃为主切削刃，强度较高；圆柱面上的切削刃为副切削刃。加工键槽时，每次先沿铣刀轴向进给较小的量，然后沿径向进给，这样反复多次，就可完成键槽的加工。键槽立铣刀的直径范围一般为ϕ2～ϕ65mm，如图2-59所示。

键槽立铣刀与端面立铣刀外形相似，但用法不同。键槽立铣刀不能加工平面，而端面立铣刀可以加工平面，键槽立铣刀可沿刀具轴线或径向做进给运动，主要用于加工键槽或其他槽类零件。按国家标准规定，两种铣刀均有直柄、锥柄之分。而端面立铣刀也有超过三个以上的刀齿，其圆周切削刃是主切削刃，主要用于加工内、外轮廓面，且只能沿刀具径向做进给运动。键槽立铣刀与面立铣刀相比，键槽立铣刀容易断刀，切削量也比端面立铣刀大。

图2-59 键槽立铣刀

2.寻边器与Z轴设定器

寻边器如图2-60所示Z轴设定器如图2-61所示。它们均为对刀专用工具，寻边器用于X、Y向对刀，常用的有机械式寻边器和光电式寻边器。Z轴设定器用于Z向对刀，对刀不但效率高，而且能保证对刀精度，其对刀原理与试切法相同。

图2-60 寻边器

a）机械式寻边器 b）光电式寻边器

图2-61 Z轴设定器

图2-62 机械式寻边器的工作状态

a）不平衡状态 b）平衡状态

（1）X、Y向对刀 将机械式寻边器装到主轴上，起动主轴，在X方向手动控制机床使寻边器缓慢靠近被测表面，开始寻边器上下两部分处于不平衡状态，如图2-62a所示。当寻边器达到同轴平衡状态时，如图2-62b所示。记下寻边器在零件相对两侧面机床当前X坐标值X₁、X₂，，则X向对称中心在机床坐标系下的坐标为（X₁+X₂）/2；此时被测表面的X坐标为机床当前X坐标值加（或减）寻边器圆柱半径。根据该值计算工件坐标原点的X值，同理可得工件坐标原点的Y值，最后将对刀得到的X、Y值输入到G54中。

光电式寻边器与机械式寻边器的测量方式相同，但测试原理不同，它的测头一般为ϕ10mm的钢球作为触头，当它碰到工件时可以退让，触头和柄部之间有一个固定电位差，当触头与金属工件接触时，即通过床身形成回路电流，寻边器上的指示灯亮起红光并发出响声，逐步降低步进量，使触头与工件表面处于极限接触，这时进一步即点亮，退一步则熄灭，即认为定位到工件表面的位置处，其精度很高。

问题思考

寻边器对刀与试切对刀相比，寻边器对刀的优点是什么？

（2）Z向对刀 将刀具装在主轴上，把Z向定位器放置在工件上表面，手动移动刀具慢慢靠近Z向定位器，使铣刀的底刃与定位器的上表面轻微接触，如图2-63所示，将此时机床坐标系下的Z值减去定位器的高度值50mm，即得到工件坐标原点的Z值，最后将对刀得到的Z值输入到G54中。

图2-63Z 向设定器工作状态

3.量块对刀

量块的对刀过程与试切法对刀一样，只是对刀过程中主轴不能旋转，装在机床主轴上的对刀工具可以是铣刀或标准的验棒。对刀时，使对刀工具逐渐接近工件，使量块在对刀工具和工件之间移动，如果感觉松紧合适，则记下此时位置的机床坐标值。

任务实施

1.图样分析

1）该零件为矩形通槽，上表面有直贯通凹槽，有尺寸精度及表面粗糙度要求。

2）为达到零件图上直槽宽度尺寸12+₀^0.05mm、深度尺寸5+₀^0.05mm及表面粗糙度值Ra3.2μm的要求，该槽可采用两侧及底面粗、精铣进行加工。

2.工艺分析

加工时，采用分两层来回进给的加工方式，槽底和侧面各留0.5mm的精加工余量，粗铣从工件直槽中心延长线往复两次进刀，精铣从左侧工件外进刀，以保证底面与一侧面顺铣的加工，退刀返回，左侧进刀精铣另一侧底面与另一侧面，从而使整个槽底与两侧面具有相同的表面加工精度。

3.工艺准备

（1）设备华中HNC-22M系统或SIEMENS 802D系统数控加工中心。

（2）量具75～100mm外径千分尺、0～25mm内径千分尺、0～25mm深度千分尺。

（3）其他垫铁若干、表面粗糙度比较样块。

4.刀具清单

刀具清单见表2-12。

表2-12 刀具清单

(www.xing528.com)

5.工艺流程

工艺流程见表2-13。

表2-13 工艺流程

6.工艺制订

数控加工工艺卡见表2-14。

表2-14 数控加工工艺卡

工件坐标系的原点设置在工件上表面中心，将X、Y、Z向的零偏值输入工件坐标系G54中，工件上表面为Z0。

7.华中HNC-22M系统数控程序及说明

编程提示

对于加工中心来说，换刀点应在Z轴参考点位置，因此应用自动返回参考点指令“G28 Z0；”，从参考点返回至起始面时应用指令“G29Z100.0；”，在执行G29指令时，可使所有编程轴快速进给经过由G28指令定义的中间点，然后再到达指定点。

零件加工及检测

1）打开总电源、机床电源，开启数控系统。

2）检查机床状态，手动低速运行主轴及X、Y、Z轴动作。

3）机床回参考点（回零顺序Z、X、Y）。

4）检查夹具，使用百分表将钳口与X轴的平行度控制在0.02mm以内。

5）夹紧工件，工作面超出钳口10～15mm。

6）输入零件加工程序，检查程序并模拟校验进给路线。

7）X、Y向对刀，使用寻边器设置X、Y零点，并将偏置寄存器中的Z值设为零。

8）安装ϕ11mm键槽粗铣刀，使用Z轴设定器，记录并输入长度补偿号H01参数值。

9）检查并清理工作台上的无关物品。

10）使用单段模式，将快进调至低挡，刀具接近工件后快进再调至100%，工件试切加工。

11）检验零件尺寸。

12）加工结束，卸下刀具、工件，清理机床。

零件加工后将所测结果填写零件检测评分表，见表2-15。

表2-15 零件检测评分表

注意事项

1）在进行轮廓加工时，应尽可能选用最大直径的刀具。

2）在对刀过程中，可通过改变微调进给量来提高对刀精度，操作时需小心谨慎，尤其要注意移动方向，避免发生碰撞。

3）对刀数据一定要存入与程序对应的存储地址，防止因调用错误而产生严重后果。

4）检测零件可使用两点内径千分尺及深度千分尺。由于两者是比较精密的测量工具，故要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。不用时应置于干燥的地方，防止锈蚀；在使用后，不要使两个测砧紧密接触，要留出间隙0.5～1mm并锁紧；如果要长时间保管时，必须用清洁布或纱布来擦净成为腐蚀源的切削液、汗、灰尘等后，涂敷低黏度的高级矿物油或防锈剂。

5）刀柄在数控加工中心上安装时，应手握刀柄底部，先将刀柄柄部伸入主轴锥孔中，再按下气动按钮，同时向上推刀柄，然后松开握刀柄的手，完成刀柄在加工中心上的安装。否则易使刀柄滑落造成碰撞事故。

6）G43为刀具长度正补偿。“H”为刀具长度补偿值的存储器地址，一般用两位数字表示地址号，如H01、H02；在地址符“H”所对应的存储器中存入刀具长度补偿值。

任务扩展

1.十字槽零件加工如图2-64所示，材料为45钢，毛坯尺寸为63mm×63mm×18mm的板料。要求：坯料规方，编制合理的加工工艺，编制加工程序，加工零件，检测零件的加工精度。

2.弯槽零件加工如图2-65所示，材料为45钢、毛坯尺寸为83mm×63mm×18mm的板料。要求：坯料规方，编制合理的加工工艺，编制加工程序，加工零件，检测零件的加工精度。

图2-64 十字槽零件

图2-65 弯槽零件