加工中心(数控铣床)实训-第3单元轮廓铣削课件.pptx

1、目录第1单元加工中心、数控铣床操作基础第2单元简单零件铣削第第3 3单元轮廓铣削单元轮廓铣削第4单元规则轮廓铣削第5单元孔加工第6单元中级工模拟考核第7单元复杂零件的铣削第8单元多轴加工及生产加工第9单元高级工模拟考核第3单 元轮廓铣削3.1平面铣削3.2外轮廓铣削3.3内轮廓铣削3.4岛屿铣削3.5综合训练3.1平面铣削【教学指导】使学生掌握刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）及返回参考点指令（G27、G28、G29、G30）的格式及应用。使学生能按照图样利用刀具长度补偿指令编写程序。3.1平面铣削【预备知识】1.刀具长度补偿由于每把刀的长度不同，换刀后其刀具中心的位置也不同，需要进行

2、长度补偿。刀具长度补偿指令有（G43/G44/G49）。1）格式建立刀具长度补偿：G43/G44G01/G00ZH；取消刀具长度补偿：G49G01/G00Z，或G01/G00ZH0；其中：G43正向补偿。G44负向补偿。G49取消补偿。3.1平面铣削G43指令为刀具长度补偿+，也就是说Z轴到达的实际位置为指令值与补偿值相加的位置；G44指令为刀具长度补偿-，也就是说Z轴到达的实际位置为指令值减去补偿值的位置。在设置补偿值时，使用（+/-）号。如果改变了（+/-）号，G43和G44在执行时会反向操作。事实上有G43就够用了，G44基本不用。没有与G43、G44或G49一起指定移动指令（G00/G

3、01）时，轴不会移动，刀具长度补偿值不能生效。3.1平面铣削H的取值范围为00200，其对应值在数控系统的刀补界面中，如图1-5-6所示。可用对刀的方法输入，或用机外对刀的方法测量刀具的长度输入到系统中。补偿值的取值范围是-999.999999.999毫米或-99.999999.9999英寸。H0意味着取消刀具长度补偿值。仅用一把刀加工时可以不用刀具长度补偿，刀具的长度影响都在G54的Z值里体现出来，如果多把刀加工就需要用刀具长度补偿。3.1平面铣削【温馨提示】G49指令或H0指令是取消刀具长度补偿指令的，其实可以不用，因为每把刀具都有各自的长度补偿，当换刀时，利用G43（G44）、H指令赋予

4、了相应的刀具长度补偿而自动取消了前一把刀具的长度补偿。当在刀具长度补偿模态中指定G53、G28或G30时，刀具长度补偿自动取消。程序结束时执行到M30或M02时刀具半径补偿自动取消。3.1平面铣削2.参考点的指令（1）自动返回参考点指令（G28）格式：G28XYZ；该指令使指令轴以高运动速度经由“XYZ”指定的中间点返回机床参考点，中间点的指定既可以是绝对值方式，也可以是增量值方式的，这取决于当前的模态。3.1平面铣削G28指令中的坐标值将被NC作为中间点存储。另一方面，如果一个轴没有被包含在G28指令中，NC存储的该轴的中间点坐标值将使用以前的G28指令中所给定的值。例如：N1X20.0Y5

5、4.0；N2 G28 X-40.0 Y-25.0；点坐标值（X-40.0，Y-25.0）N3 G28 Z31.0；中间点坐标值（X-40.0，Y-25.0，Z31.0）该中间点的坐标值主要由G29指令使用。3.1平面铣削（2）从参考点自动返回（G29）格式：G29 XYZ；该指令使被指令轴以高运动速度从参考点经由中间点运动到指令位置，中间点的位置由以前的G28或G30指令确定。一般的，该指令用在G28或G30之后，被指令轴位于参考点或第二参考点的时候。其中“XYZ”为运动的终点坐标值，在增量模态下，指令值为中间点到终点（指令位置）的距离。3.1平面铣削【温馨提示】G28指令中的“XYZ”是中间

6、经过的点的坐标，不是终点，终点是参考点，是机床的固定位置，不需要指定；G29指令中的“XYZ”是运动的终点，是从参考点经过G28指令中的“XYZ”指定的中间点到达G29指定的终点。3.1平面铣削（3）参考点返回检查指令（G27）格式：G27XYZ；该命令使坐标轴以快速定位进给速度运动到“XYZ”指令的位置，然后检查该点是否为参考点，如果是，则发出该轴参考点返回的完成信号（点亮该轴的参考点到达指示灯）；如果不是，则发出一个报警，并中断程序运行。3.1平面铣削（4）返回第二参考点指令（G30）格式：G30XYZ；该指令的使用和执行都和G28非常相似，唯一不同的就是G28使坐标轴返回机床参考点，而G

7、30使坐标轴返回第二参考点。G30指令和G28指令相似，可以使用G29指令使坐标轴从第二参考点自动返回。3.1平面铣削【讲解知识】在机床上加工图3-1-1所示的平面零件的六个表面，保证形位公差。3.1平面铣削1.平面加工的常用方法（1）双向横坐标平行法该方法为刀具沿平行于横坐标方向加工，并且可以变换方向，如图3-1-2a所示。（2）单向横坐标平行法该方法为刀具仅沿一个方向平行于横坐标加工，如图3-1-2b所示。（3）单向纵坐标平行法该方法为刀具仅沿一个方向平行于纵坐标加工，如图3-1-2c所示。3.1平面铣削（4）双向纵坐标平行法该方法为刀具沿平行于纵坐标方向加工，并且可以变换方向，如图3-1

8、-2d所示。（5）内向环切法该方法为刀具以矩形轨迹分别平行于纵坐标、横坐标由外向内加工，并且可以变换方向，如图3-1-2e所示。（6）外向环切法该方法为刀具以矩形轨迹分别平行于纵坐标、横坐标由内向外加工，并且可以变换方向，如图3-1-2f所示。3.1平面铣削3.1平面铣削2.加工工艺的安排这个零件形状非常简单，都是平面，但有垂直度、平行度、平面度的要求，这就要合理安排工艺，以保证形位公差的要求。该零件可以用通用的机用平口钳来装夹，用百分表来找正。机用平口钳的固定钳口和导轨面为定位基准，在机用平口钳装到机床工作台上时就已经找正了，在加工有形位公差和尺寸精度要求的零件时，还要再检查一下其垂直度与平

9、行度情况，确保符合要求。3.1平面铣削具体加工工艺如下：1）夹E、C面或F、G面，使B面向上，放置垫铁调整高度，初步找正，夹紧并加工B面，保证平面度。2）夹E、C面或F、G面，使B面向下并紧贴垫铁，通过垫铁调整高度，初步找正，在活动钳口一侧放置薄的木条（防止干涉）初步夹紧（不要用太大的力量），检查垫铁是否松动，如果垫铁松动则用软的锤子敲击工件，使其贴紧，然后用力夹紧工件，加工D面，保证平行度，保证尺寸480.02。3.1平面铣削3）以B面为基准，夹B、D面，加工C面，保证垂直度。4）以B面为基准，夹B、D面，加工E面，保证尺寸。5）以B面为基准，夹B、D面，加工G面，保证垂直度。6）以B面为基

10、准，夹B、D面，加工F面，保证尺寸。3.1平面铣削3.尺寸精度的保证（1）调整刀具补偿值（2）调整坐标系Z值（3）调整坐标系Z偏移值（4）修改程序3.1平面铣削4.刀具的选择5.程序详解3.1平面铣削【训练内容】采用不同的平面铣削方式编程加工图3-1-1所示零件的各个表面。3.1平面铣削【讨论与总结】理解并掌握各种保证Z向尺寸的方法，分析其异同和适用情况。理解并掌握平面铣削的方法，分析其异同和适用情况。3.2外轮廓铣削【教学指导】使学生掌握刀具半径补偿指令（G41、G42、G40）的格式及应用。使学生能按照图样利用刀具补偿指令编写程序。使学生掌握利用刀具半径补偿保证加工精度的方法。3.2外轮廓

11、铣削【预备知识】1.刀具半径补偿的概念希望能够以工件的轮廓作为编程轨迹，由数控系统自动调整刀具中心的轨迹，使刀具中心的轨迹偏离编程轨迹一定的距离（其大小等于刀具半径值），加工后的轮廓正好是所需要的零件轮廓（图3-2-1）。在机床上，这样的功能可以由G41或G42指令来实现，这就是刀具半径补偿。它可以使在加工同一批零件时，刀具的直径发生变化时不需要更换程序，只需要更改一个刀具半径补偿参数即可。3.2外轮廓铣削3.2外轮廓铣削（1）补偿向量（2）补偿值在G41或G42指令中，地址D指定了一个补偿号，每个补偿号对应一个补偿值。补偿号的取值范围为0200，这些补偿号由长度补偿和半径补偿共用。和长度补偿

12、一样，D00意味着取消半径补偿。3.2外轮廓铣削3.2外轮廓铣削（3）平面选择刀具半径补偿只能在被G17、G18或G19选择的平面上进行，也就是说，刀补只能同时在两个坐标轴上进行，也可以理解为只能在一个平面内进行。在刀具半径补偿的模态下，不能改变平面的选择，否则出现P/S37报警。3.2外轮廓铣削（4）刀具半径补偿指令G40、G41和G42G40用于取消刀具半径补偿模态，G41为左向刀具半径补偿，也就是沿着刀具前进的方向看，刀具在轮廓的左侧；G42为右向刀具半径补偿，也就是沿着刀具前进的方向看，刀具在轮廓的右侧。在这里所说的左和右是有特定的含义，与运动方向有关，还与加工内轮廓与外轮廓有关。在同

13、一个位置，运动方向改变则G41和G42互换；在同一个位置，加工内轮廓改为外轮廓时，或加工外轮廓改为内轮廓时，G41和G42互换；沿轮廓加工一周，G41或G42并不改变。G41和G42的区别请参考图3-2-3、图3-2-4。3.2外轮廓铣削3.2外轮廓铣削2.刀具半径补偿的格式刀具半径补偿建立G41/G42D；刀具半径补偿取消G40；但事实上，刀具补偿的建立、取消必须借助坐标轴移动指令才能够实现，所以以上指令在程序中不能单独运行，由于还要指定刀补的平面，故真正能够运行的指令格式如下：3.2外轮廓铣削（1）刀具半径补偿建立在XY平面中：G17G41/G42DG00/G01XYF；其中“G17”为默

14、认指令，可省略；“XY”最多可省略一个，保证坐标轴在该条程序中能够移动；“F”可省略。“G41/G42”二者取一，“G00/G01”二者取一。3.2外轮廓铣削在XZ平面中：G18G41/G42DG00/G01XZF；G18为模态指令，如果前面的程序中出现过且还在生效，可以省略；否则不能省略，其余参考。在YZ平面中：G19G41/G42DG00/G01YZF；G19为模态指令，如果前面的程序中出现过且还在生效，可以省略；否则不能省略，其余参考。3.2外轮廓铣削（2）刀具半径补偿取消在XY平面中：G40G00/G01XYF；“XY”最多可省略一个，保证坐标轴在该条程序中能够移动；“F”可省略。“G

15、00/G01”二者取一。在XZ平面中：G40G00/G01XZF；在YZ平面中：G40G00/G01YZF；这三条指令的区别仅在于G00/G01后边跟的坐标轴不同3.2外轮廓铣削G41/G42为模态指令，如果用了G41或G42指令后，其后的程序都具有刀补，也就是编程轨迹与刀具中心运动轨迹不一致，这在机床的模拟显示中也可以看出来。如果要取消刀具半径补偿，必须用G40指令；如果由G41转换为G42，必须先用G40取消刀补，再用G42建立刀补；由G42转换为G41也是如此。3.2外轮廓铣削编制轮廓切削加工程序时，一般以工件的轮廓尺寸为刀具轨迹编程。但在刀具补偿的起始程序段（含有G41或G42的语句）

16、，补偿值从零均匀变化到给定的值；在刀具补偿的结束程序段（含有G40的语句）时，补偿值从给定值均匀变化到零，其轨迹是不准确的（图3-2-5），因此含有G41、G42或G40的程序段（语句）不能加工零件轮廓。3.2外轮廓铣削3.2外轮廓铣削刀具以直线接近轮廓，并在轮廓起始点处与轮廓切向垂直，离开轮廓时也是如此。正确选择起始点、终止点，防止出现过切、欠切和碰撞现象。一般切入点（G41/G42程序段的终点）与切出点（G40程序段的起点）应选择在圆弧的切线上或直线轮廓的延长线上。在建立刀补和取消刀补的程序段中，不允许出现圆弧插补指令，即G41/G42指令仅能与G00/G01指令同时使用，不能与G02/G

17、3指令同时使用。否则NC会给出P/S34号报警。3.2外轮廓铣削在设置了刀具补偿以后，要避免夹角过小的运动，尤其是不能前进后马上后退，否则会出现“机床发生干涉”的报警，即便是刀具在工件的上方没有加工也不行。避免的办法是“绕弯”，先拐个直角向侧边移动一定距离（要大于刀具直径），然后再拐回来。使用刀补后，刀具的移动轨迹与编程轨迹不一致，但加工出来的轮廓与想要的工件轮廓一致。本来编程时封闭的轨迹在程序校验时刀具中心移动的轨迹（显示器上显示的轨迹）可能不封闭或有交叉，这不一定是错的，检查方法是将刀补取消（删去G41、G42、G40或将刀补值设为0）再校验，看其是否封闭。如封闭就是对的，不封闭就是错的。

18、3.2外轮廓铣削有了刀补后给编程带来了很大的方便，使编程时不必考虑刀具的具体形状，而只按工件轮廓编程。但也带来了一些麻烦，考虑不周会造成过切或欠切的现象。在每一程序段（句）中，刀具移动到的终点位置，不仅与终点坐标有关，而且与下一段（句）刀具运动的方向有关，应避免夹角过小的运动轨迹。防止出现多个无轴运动的指令，否则有可能过切或欠切。3.2外轮廓铣削3.刀补功能的其他应用采用刀具半径补偿，其实质是数控系统控制刀具中心运动的轨迹偏离编程的轨迹，偏离的距离是在刀具形状补偿中输入的数值，正常情况应是刀具的半径值，但是也可以人为地输入其他的值实现某种目的。1）可将刀补值改为0，以检查编程轨迹是否正确。3.

19、2外轮廓铣削2）可以用同一把刀调用不同的刀补值、用相同的程序或子程序，来实现粗精加工。粗加工时调用的刀补值大一些，则刀具中心离轮廓就远一些，实现粗加工，精加工时再调用实际的刀具半径补偿值。3）通过修改刀补值来保证零件的加工精度。3.2外轮廓铣削【讲解知识】用刀具半径补偿指令编写图3-2-6所示零件的加工程序并进行加工。要求先粗加工去除余量，再精加工切轮廓。材料为100100的铝合金（LY12），刀具为直径16mm的立铣刀。1.零件分析该零件为带圆角的方形，形状相对比较简单，由直线与圆弧组成，但有精度要求，需要在加工中保证。3.2外轮廓铣削3.2外轮廓铣削2.编程指导1）本项目编程的工件坐标系设

20、在工件上表面的中心，如图3-2-7所示。2）本项目中的走刀路径轨迹如图3-2-7所示，走刀路径为ABCDEFGHIJKA。3）图3-2-7中的节点坐标分别为A（-60，-60）、B（-45，-60）、C（-45，35）、D（-35，45）、E（35，45）、F（45，35）、G（45，-35）、H（35，-45）、I（-35，-45）、J（-45，-35）、K（-60，-20）。3.2外轮廓铣削3.2外轮廓铣削3.程序详解以后所加工的零件基本都用刀具半径补偿，故本程序需要认真研读，掌握刀具半径补偿的编程方法；另外，采用刀具半径补偿编程最容易出现的问题是系统提示“刀具发生干涉”，这是由刀具路径规

21、划不合理造成的，无论是否切削，都要避免夹角过小的运动轨迹（一般应该大于60为宜），可以向旁边多走一步，再绕回来。3.2外轮廓铣削【训练内容】用刀具补偿指令编写图3-2-8所示零件的加工程序并进行加工。要求先粗加工去除余量，再精加工切轮廓。材料为10080的铝合金（LY12），刀具为直径16mm的立铣刀。3.2外轮廓铣削提示：1）注意刀具半径补偿的方向。2）注意刀具长度补偿的使用与取消。3.2外轮廓铣削【讨论与总结】理解并掌握利用刀具半径补偿保证加工精度的方法。讨论在使用刀具半径补偿后如何避免刀具运动中出现的“干涉”报警。讨论如何较快地去除粗加工余量。3.3内轮廓铣削【教学指导】使学生掌握型腔铣

22、削的基本方法。使学生掌握螺旋式或斜线式下刀方法。使学生掌握内腔去余量的方法。3.3内轮廓铣削【预备知识】1.加工内轮廓时的Z向进刀方式与加工外轮廓相比，内轮廓加工过程中的主要问题是如何进行Z向切深进刀。通常，选择的刀具种类不同，其进刀方式也各不相同。在数控加工中，常用的内轮廓加工Z向进刀方式主要有以下几种。3.3内轮廓铣削1）垂直切深进刀。采用垂直切深进刀时，须选择切削刃过中心的键槽铣刀或钻铣刀进行加工，而不能采用立铣刀进行加工（中心处没有切削刃）。另外，由于采用这种进刀方式切削时，刀具中心的线切削速度为零，因此，即使选用键槽铣刀进行加工，也应选择较低的切削进给速度（通常为XY平面内切削进给速

23、度的一半）。3.3内轮廓铣削2）在工艺孔中进刀。在内轮廓加工过程中，为保证刀具的强度，有时需用立铣刀来加工内型腔。由于立铣刀无法进行Z向垂直切削，此时可选用直径稍小的钻头先加工出工艺孔，再以立铣刀进行Z向垂直进给。3.3内轮廓铣削3）三轴联动斜线进刀。采用立铣刀加工内轮廓时，也可直接用立铣刀采用三轴联动斜直线方式进刀，从而避免刀具中心部分参加切削。但这种进刀方式无法实现Z向进给与轮廓加工的平滑过渡，容易产生加工痕迹。三轴联动斜线进刀的指令格式为：G01XYZF；3.3内轮廓铣削4）三轴联动螺旋线进刀。采用三轴联动的另一种进刀方式是螺旋线进刀。这种进刀方式容易实现Z向进刀与轮廓加工的自然平滑过渡

24、，不会产生加工过程中的接刀痕。因此，在手工编程和自动编程的内轮廓铣削中广泛使用这种进刀方式。三轴联动螺旋线进刀的指令格式为：G17G02（或G03）XYZRF；或G17G02（或G03）XYZIJF；3.3内轮廓铣削2.内轮廓铣削铣削封闭的内轮廓表面时，进给路线也是沿切向切入与切向切出，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入切出。若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，此时刀具的切入切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处，以防止出现接刀痕。当内部几何元素相切无交点时，为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口，刀具切入切出点应远离拐角，如图3-3-1所示。3.3内轮廓铣削

25、3.3内轮廓铣削【讲解知识】完成图3-3-2所示零件的加工。1.零件分析零件材料为铝合金（LY12），毛坯的6个面已完成加工，现在所需加工的部位为零件的凹槽。需要进行圆角四边形的加工，是一个典型的型腔零件。3.3内轮廓铣削3.3内轮廓铣削2.刀具选择由于该零件中最小的圆弧半径为6mm，故所用刀具直径最大为12mm，此处选直径为10mm的立铣刀。3.编程指导该图形比较简单，但需要切除的材料较多，可先采用斜线下刀的方式到达工件的加工平面，然后用双向横坐标平行法切除多余的材料，最后进行精加工。4.程序详解3.3内轮廓铣削【训练内容】编写图3-3-3示零件的内轮廓加工程序并进行加工。要求先粗加工去除余

26、量，再精加工切轮廓。材料为8060的铝合金（LY12），刀具为直径10mm的键槽铣刀。3.3内轮廓铣削3.3内轮廓铣削【讨论与总结】总结内轮廓去除余量的方法。在内轮廓去除余量时可以用刀具半径补偿吗？如果能用要注意什么事项，如果不能用，其原因是什么？3.4岛屿铣削【教学指导】使学生掌握内外轮廓加工方法的选择。使学生能按照图样编写岛屿铣削程序。使学生能熟练掌握加工精度的控制方法。3.4岛屿铣削【预备知识】（1）用游标卡尺的测深杆测量深度用游标卡尺主尺的尾端垂直压向被测工作的测量基准面（顶面、台阶面、端面等），轻轻推动游标尺使测深杆抵住被测表面，锁紧紧固螺钉，取下卡尺读数。3.4岛屿铣削（2）用深度

27、游标卡尺测量深度深度游标卡尺的测量范围一般有0200mm、0300mm等，主要用于测量零件的深度尺寸或台阶高低和槽的深度。它是由固定的带游标的基座和活动的尺身组成，基座的端面和尺身的端面就是它的两个测量面。如图3-4-1所示。如测量内孔深度时应把基座的端面紧靠在被测孔的端面上，使尺身与被测孔的中心线平行，伸入尺身，则尺身端面至基座端面之间的距离，就是被测零件的深度尺寸。它的读数方法和游标卡尺完全一样。3.4岛屿铣削3.4岛屿铣削测量时，先把测量基座轻轻压在工件的基准面上，两个端面必须接触工件的基准面。测量轴类等台阶时，测量基座的端面一定要压紧在基准面，再移动尺身，直到尺身的端面接触到工件的测量

28、面（台阶面）上，然后用紧固螺钉固定尺框，提起卡尺，读出深度尺寸。多台阶小直径的内孔深度测量，要注意尺身的端面是否在要测量的台阶上。3.4岛屿铣削（3）用深度千分尺测量深度深度千分尺的外形如图3-4-2所示。其读数原理和方法与外径千分尺完全一样，深度千分尺测量部分的量程是25mm，可以用不同长度的测杆加长，以延长测量范围。测量孔及槽深的方法与深度游标卡尺类似，但精度要高。图3-4-3为带表的深度千分尺，读数更为方便。3.4岛屿铣削3.4岛屿铣削3.4岛屿铣削【讲解知识】完成图3-4-4所示零件的加工，材料为铝合金（LY12），尺寸为100mm100mm。3.4岛屿铣削3.4岛屿铣削1.加工工艺分

29、析岛屿实际上就是有在一个或多个内轮廓中包围的一个外轮廓组成的实体部分，图3-4-4中的中间纺锤形的部分即为岛屿。岛屿的加工实际就是内、外轮廓的加工，但要注意在编程时不要把对侧的轮廓铣掉。3.4岛屿铣削（1）工件坐标系设定工件坐标系设定如图3-4-5所示，为工件上表面的中心。3.4岛屿铣削（2）工艺方案3.4岛屿铣削2.程序详解（1）上表面加工上表面为一平面，可以不用刀具半径补偿，直接采用半径值较大的刀具来加工即可。（2）上表面外轮廓加工上表面外轮廓加工的走刀路径见图3-4-6，要用刀具半径补偿。3.4岛屿铣削3.4岛屿铣削（3）内轮廓加工3.4岛屿铣削（4）岛屿的加工3.4岛屿铣削【训练内容】完成图3-4-9所示零件的加工，材料为铝合金（LY12），尺寸为120mm120mm22mm。3.4岛屿铣削3.4岛屿铣削【讨论与总结】复杂零件的加工工艺如何安排？所用的刀具如何选择？如何保证加工精度和表面粗糙度？3.5综合训练3.5综合训练3.5综合训练3.5综合训练3.5综合训练