课题5型腔铣削加工.docx
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课题5型腔铣削加工
课题5：
型腔铣削加工
理论：
1.掌握型腔铣削加工的工艺知识；
2.掌握型腔铣削加工的编程指令。
技能：
1.能编制型腔加工的加工程序；
2.能熟练使用数控铣床仿真软件；
3.能完成型腔加工仿真加工。
1.型腔铣削工艺知识；
2.型腔铣削的编程指令。
型腔铣削的编程
专业课（理实一体）
讲授法、引导文教学法、案例教学法、示范法、练习法
多媒体、网络或投影仪
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杨丰
回顾：
铣削台阶时编程
1.任务：
加工要求、零件图
2.相关知识：
（1）工艺知识
（2）编程知识
3.项目实施
4.练习
课题5：
型腔铣削加工
5.1任务：
矩形型腔零件的铣削
矩形型腔零件如图5-1所示，毛坯外形各基准面已加工完毕，已经形成精毛坯。
要求完成零件上型腔的粗、精加工，零件材料为45钢。
5.2型腔加工的工艺知识
1.刀具切入方法
刀具引入到型腔有三种方法：
（1）使用键槽铣刀沿Z向直接下刀，切入工件。
（2）先用钻头钻孔，立铣刀通过孔垂向进入再用圆周铣削。
（3）使用立铣刀螺旋下刀或者斜插式下刀
①使用立铣刀斜插式下刀
使用立铣刀时，由于端面刃不过中心，一般不宜垂直下刀，可以采用斜插式下刀。
斜插式下刀，即在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿斜线以渐近的方式切入工件，直到下一层的高度，然后开始正式切削，如图7-2所示。
采用斜插式下刀时要注意斜向切入的位置和角度的选择应适当，一般进刀角度为5°～10°。
②螺旋下刀
螺旋下刀,即在两个切削层之间,刀具从上一层的高度沿螺旋线以渐近的方式切入工件,直到下一层的高度,然后开始正式切削。
2.加工刀路设计
精加工刀具路径
图5-4精加工刀具路径
3.刀具
5.3子程序
如果程序包含固定的加工路线或多次重复的图形，则此加工路线或图形可以编成单独的程序作为子程序。
这样在工件上不同的部位实现相同的加工，或在同一部位实现重复加工，大大简化编程。
子程序作为单独的程序存储在系统中时，任何主程序都可调用，最多可达999次调用。
当主程序调用子程序时它被认为是一级子程序，在子程序中可再调用下一级的另一个子程序，子程序调用可以嵌套4级，如图5-5所示。
1.子程序的结构
子程序与主程序一样，也是由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。
于程序与主程序唯一的区别是结束符号不同，子程序用M99，而主程序用M30或M02结束程序。
例如：
O□□□□；（子程序名）
…；
…；（子程序内容）
…；
M99；（子程序结束）
2.子程序的调用
在主程序中，调用子程序的程序段格式为：
M98P×××□□□□；
×××表示子程序被重复调用的次数，□□□□表示调用的子程序名（数字）。
例如：
M98P51234；表示调用子程序O1234重复执行5次。
当子程序只调用一次时，调用次数可以不写，如M98P1234；表示调用O1234子程序执行1次。
3.子程序应用实例
例5.1加工图5-6所示零件上的4个相同尺寸的长方形槽，槽深2mm，槽宽10mm，未注圆角R5，铣刀直径φ10mm，试用子程序编程。
图5-6子程序编程举例
加工程序如下：
O0001；主程序名
N10G17G21G40G54G80G90G94；程序初始化
N20G00Z80.0；刀具定位到安全平面，启动主轴
N30M03S1000；
N40G00X20.0Y20.0；
N50Z2.0；快速移动到A1点上方2mm处
N60M98P0002；调用2号子程序，完成槽Ⅰ加工
N70G90G00X90.0；快速移动到A2点上方2mm处
N80M98P0002；调用2号子程序，完成槽Ⅱ加工
N90G90G00Y70.0；快速移动到A3点上方2mm处
N100M98P0002；调用2号子程序，完成槽Ⅲ加工
N110G90G00X20.0；快速移动到A4点上方2mm处
N120M98P0002；调用2号子程序，完成槽Ⅳ加工
N130G90G00X0Y0；回到工件原点
N140Z10.0；
N150M05；主轴停
N160M30；程序结束
O0002；子程序名
N10G91G01Z-4.0F100；刀具Z向工进4mm（切深2mm）
N20X50.0；A→B
N30Y30.0；B→C
N40X-50.0；C→D
N50Y-30.0；D→A
N60G00Z4.0；Z向快退4mm
N70M99；子程序结束，返回主程序
4.子程序使用中的注意事项
（1）在编制子程序时，在子程序的开头O的后面编制子程序号，子程序的结尾一定要有返回主程序的辅助指令M99。
（2）在子程序的最后一个单段用P指定序号（图5-7），子程序不回到主程序中呼叫子程序的下一个单段，而是回到P指定的序号。
返回到指定单段的处理时间通常比回到主程序的时间长。
图5-7子程序返回到指定的单段
5.4任务决策和实施
（1）工艺分析
本工序加工内容为型腔底面和内壁。
型腔的4个角都为圆角，圆角的半径限定刀具的半径选择，圆角的半径大于或等于精加工刀具的半径。
图中圆角半径为R10mm，粗加工刀具选用φ20的键槽铣刀，精加工选用φ16的立铣刀。
粗加工为Z字形走刀，从槽的左下角下刀，沿X方向切削。
设置精加工余量S=0.2mm，半精加工余量C=0.4mm，根据前面公式确定粗加工刀间距个数N=8（来回走刀9次），刀间距为16.1mm。
半精加工从粗加工的最后刀具位置开始，沿轮廓逆时针加工矩形槽侧壁。
精加工采用圆弧切入，逆时针加工（顺铣）。
由于槽比较深，粗、精加工采用分层铣削，每次铣削深度为10mm。
精加工一次直接铣削到深度。
（2）刀具与工艺参数
见表5-1、表5-2。
表5-1数控加工刀具卡
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
1
T01
键槽铣刀
φ20mm
2
T02
立铣刀
φ16mm
8
D02
表5-2数控加工工序卡
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
/mm
1
粗加工和半精加工形腔内壁，精加工形腔底面
T01
φ20mm键槽刀
400
200
2
精加工形腔内壁
T02
φ16mm立铣刀
600
120
（3）装夹方案
本工序采用平口钳装夹，由于加工内腔，所以不存在刀具干涉问题，只要保证对刀面高于钳口即可。
（4）程序编制
在零件中心建立工件坐标系，Z轴原点设在零件上表面上。
粗加工程序（φ20mm键槽刀）：
O0010；主程序名
N10G17G21G40G54G80G90G94；程序初始化
N20G00Z80.0；刀具定位到安全平面
N30M03S400；启动主轴
N40X-64.4Y-64.4；移动到下刀点
N50Z5.0；
N60G01Z-10.0F50；下刀至-10mm
N70M98P0011；调用子程序
N80G90X-64.4Y-64.4；移动到下刀点
N90Z-20F50；下刀至-20mm
N100M98P0011；调用子程序
N110G90G00Z200.0；
N120X200.0Y200.0；
N130M05；主轴停止
N140M30；程序结束
分层铣削子程序：
O0011；子程序名
N10G91；增量坐标
N20G01X128.8F200；第1次切削
N30Y16.1；间距1
N40X-128.8；第2次切削
N50Y16.1；间距2
N60X128.8；第3次切削
N70Y16.1；间距3
N80X-128.8；第4次切削
N90Y16.1；间距4
N100X128.8；第5次切削
N110Y16.1；间距5
N120X-128.8；第6次切削
N130Y16.1；间距6
N140X128.8；第7次切削
N150Y16.1；间距7
N160X-128.8；第8次切削
N170Y16.1；间距8
N160X128.8；第9次切削
N170X0.4；半精加工起点X坐标
N180Y0.4；半精加工起点Y坐标
N190X-129.6；-X方向运动
N200Y-129.6；-Y方向运动
N210X129.6；+X方向运动
N220Y129.6；+Y方向运动
N230M99；子程序结束
精加工程序（φ16mm立铣刀）：
O0020；程序名
N10G17G21G40G54G80G90G94；程序初始化
N20G00Z80.0；刀具定位到安全平面
N30M03S600；启动主轴
N40X0Y-59.0；移动到下刀点
N50Z5.0；
N60G01Z-20.0F80；下刀至-20mm
N70G41X-16D02F120；建立刀补
N80G03X0Y-75.0R16.0；切向切入
N90G01X65.0；开始精加工
N100G03X75.0Y-65R10.0；
N110G01Y65.0；
N120G03X65.0Y75.0R10.0；
N130G01X-65.0；
N140G03X-75.0Y65.0R10.0；
N150G01Y-65.0；
N160G03X-65.0Y-75.0R10.0；
N170G01X0；
N180G03X16.0Y-59.0R16.0；切向切入出
N190G01G40X0；取消刀补
N200G00Z200.0；
N210X200.0Y200.0；
N220M05；主轴停止
N230M30；程序结束
5.5巩固练习
利用数控加工仿真软件，完成如图5-8所示零件上深槽加工，要求分粗、精加工，并实现分层加工。
图5-8槽加工练习
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