工艺试题分析.doc

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第4章　数控铣床编程与操作

4.6.1子程序综合应用

例题4-6-1用直径为20mm的立铣刀，加工如图4-6-1所示零件。

要求每次最大切削深度不超过20mm。

图4-6-1

工艺分析

零件厚度为40mm，根据加工要求，每次切削深度为20mm，分2次切削加工，在这两次切深过程中，刀具在XY平面上的运动轨迹完全一致，故把其切削过程编写成子程序，通过主程序两次调用该子程序完成零件的切削加工，中间两孔为已加工的工艺孔，设图示零件上表面的左下角为工件坐标系的原点。

加工程序

程序

注释

O1000

程序号

N010G90G92X0Y0Z300

使用绝对坐标方式编程，建立工件坐标系

N020G00X-50Y-50S800M03

快速进给至X=-50，Y=-50，主轴正转，转速800r/min

N030G01Z-20F150

Z轴工进至Z=-20，进给速度150mm/min

N040M98P1010

调用子程序O1010

N050Z-45F300

Z轴工进至Z=-45，进给速度300mm/min

N060M98P1010

调用子程序O1010

N070G00X0Y0Z300

快速进给至X=0，Y=0，Z=300

N100M30

主程序结束

O1010

子程序号

N010G42G01X-30Y0F300H02M08

切削液开，直线插补至X=-30，Y=0，刀具半径右补偿H02=10mm

N020X100

直线插补至X=100，Y=0

N030G02X300R100

顺圆插补至X=300，Y=0

N040G01X400

直线插补至X=400，Y=0

N050Y300

直线插补至X=400，Y=300

N060G03X0R200

逆圆插补至X=0，Y=300

N070G01Y-30

直线插补至X=0，Y=-30

N080G40G01X-50Y-50

直线插补至X=-50，Y=-50，取消刀具半径补偿

N090M09

切削液关

N100M99

子程序结束并返回主程序

例题4-6-2用直径为8mm的立铣刀，粗铣如图4-6-2所示工件的形腔。

图4-6-2

图4-6-3

工艺分析

1确定工艺路线如图4-6-3所示，采用行切法，刀心轨迹B→C→D→E→F作为一个循环单元，反复循环多次，设图示零件上表面的左下角为工件坐标系的原点。

2计算刀心轨迹坐标、循环次数及步进量（Y方向步距）如图4-6-3所示，设循环次数为n，Y方向步距为y，步进方向槽宽为B，刀具直径为d，则各参数关系如下：

循环1次铣出槽宽y+d

循环2次铣出槽宽3y+d

循环3次铣出槽宽5y+d

┇

循环n次铣出槽宽（2n-1）y+d=B

根据图纸尺寸要求，将B=50，d=8代入式（2n-1）y+d=B，即（2n-1）y=42，取n=4，得Y=6，刀心轨迹有1mm重叠，可行。

加工程序

程序

注释

O1100

程序号

N010G90G92X0Y0Z20

使用绝对坐标方式编程，建立工件坐标系

N020G00X19Y19Z2S800M03

快速进给至X=19，Y=19，主轴正转，转速800r/min

N030G01Z-2F100

Z轴工进至Z=-2

N040M98P41010

重复调用子程序O1010四次

N050G90G00Z20

Z轴快移至Z=20

N060X0Y0M05

快速进给至X=0，Y=0，主轴停

N070M30

主程序结束

O1010

子程序号

N010G91G01X62F100

使用相对坐标方式编程，直线插补，X坐标增量62

N020Y6

直线插补，Y坐标增量6

N030X-62

直线插补，X坐标增量-62

N060Y6

直线插补，Y坐标增量6

N070M99

子程序结束并返回主程序

例题4-6-3用直径为8mm的立铣刀，加工如图4-6-4所示零件的槽，要求每次切深不超过4mm。

图4-6-4

图中A（-33，-9）、B（-33，16）、C（-21，28）、D（12，28）、E（37，3）、F（37，-30）、G（25，-42）、H（15.68，-42）、I（4.404，-34.104）、J（2.872，-29.896）、K（-8.405，-22）、L（-20，-22）

工艺分析

将刀心运动轨迹A→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K→L→A编写成子程序，设每次切削深度4mm，主程序两次调用该子程序完成槽的切削加工，槽的切削深度用相对坐标表示其增量，设零件上表面的对称中心为工件坐标系的原点。

加工程序

程序

注释

O1000

程序号

N010G90G92X0Y0Z100

使用绝对坐标方式编程，建立工件坐标系

N020G00X-33Y-9Z2S800M03

快速进给至X=-33，Y=-9，Z=2，主轴正转，转速800r/min

N030G01Z0F100

Z轴工进至工件表面，进给速度100mm/min

N040M98P10102

重复调用子程序O1010两次

N050G90G00Z100

Z轴快移至Z=100

N060X0Y0M05

快速进给至X=0，Y=0，主轴停

N070M30

主程序结束

O1010

子程序号

N010G91G01Z-4

增量值输入，Z向切深4mm

N020G90X-33Y16

绝对值输入，直线插补至B点

N030G02X-21Y28R12

圆弧插补至C点

N040G01X12

直线插补至D点

N050G02X37Y3R25

圆弧插补至E点

N060G01Y-30

直线插补至F点

N070G02X25Y-42R12

圆弧插补至G点

N080G01X15.68

直线插补至H点

N090G02X4.404Y-34.104R12

圆弧插补至I点

N100G01X2.872Y-29.896

直线插补至J点

N110G03X-8.405Y-22

圆弧插补至K点

N120G01X-20

直线插补至L点

N130G02X-33Y-9R13

圆弧插补至A点

N140M99

子程序结束并返回主程序

例题4-6-4用直径为5mm的立铣刀，加工如图4-6-5所示零件，其中方槽的深度为5mm，圆槽的深度为4mm，外轮廓厚度为10mm。

图4-6-5

工艺分析

该零件的工艺过程由三个独立的工序组成，为了便于程序的检查、修改和工序的优化，把各工序的加工轨迹编写成子程序，主程序按工艺过程分别调用各子程序，设零件上表面的对称中心为工件坐标系的原点。

加工程序

程序

注释

O1100

程序号

N010G90G92X0Y0Z20

使用绝对坐标方式编程，建立工件坐标系

N020G00X40Y0Z2S800M03

快速进给至X=40，Y=0，主轴正转，转速800r/min

N030M98O1010

调用子程序O1010

N040G00Z2

Z轴快移至Z=2

N050X15Y0

快速进给至X=15，Y=0

N060M98O1020

调用子程序O1020

N070G00Z2

Z轴快移至Z=2

N080X60Y-60

快速进给至X=60，Y=-60

N090M98O1030

调用子程序O1030

N100G00Z20

Z轴快移至Z=20

N110X0Y0M05

快速进给至X=0，Y=0，主轴停

N120M30

主程序结束

O1010

子程序号

N010G01Z-5F100

Z轴工进至Z=-5，进给速度100mm/min

N020X0Y-40

直线插补至X=0，Y=-40

N030X-40Y0

直线插补至X=-40，Y=0

N040X0Y40

直线插补至X=0，Y=40

N050X40Y0

直线插补至X=40，Y=0

M99

子程序结束并返回主程序

O1020

子程序号

N010G01Z-4F150

Z轴工进至Z=-4，进给速度150mm/min

N020G02X15Y0R15

顺圆插补至X=15，Y=0

N030M99

子程序结束并返回主程序

O1030

子程序号

N010G00Z-10

Z轴快移至Z=-10

N020G41G01X35Y-50F80H05

直线插补至X=35，Y=-50，刀具半径左补偿H05=2.5mm

N030X-30

直线插补至X=-30

N040G02X-50Y-30R20

顺圆插补至X=-50，Y=-30

N050G01Y35

直线插补至Y=35

N060G03X-35Y50R15

逆圆插补至X=-35，Y=50

N070G01X30

直线插补至X=30

N080G02X50Y30R20

顺圆插补至X=50，Y=30

N090G01Y-35

直线插补至Y=-35

N100G03X-35Y-50R15

逆圆插补至X=-35，Y=-50

N110G40G01X-60Y-60

直线插补至X=-60，Y=-60，取消刀具半径补偿

N120M99

子程序结束并返回主程序

4.6.2固定循环指令综合应用

例题4-6-5用重复固定循环方式钻削加工图4-6-6所示的各孔，钻头直径为10mm。

图4-6-6

加工程序

程序

注释

O1100

程序号

N01G90G92X0Y0Z100

使用绝对坐标方式编程，建立工件坐标系

N02G00X-50Y51.963M03S800

快速进给至X=-50，Y=51.963，主轴正转，转速800r/min

N03Z20M08F40

Z轴快移至Z=20，切削液开，进给速度40mm/s

N04G91G81G99X20Z-18R-17L4

从左往右依次定位，循环四次钻削第一行四个孔

N05X10Y-17.321

定位、钻削第二行最右边的孔

N06X-20L4

从右往左依次定位，循环四次钻削第二行其余四个孔

N07X-10Y-17.321

定位、钻削第三行最左边的孔

N08X20L5

从左往右依次定位，循环五次钻削第三行其余五个孔

N09X10Y-17.321

定位、钻削第四行最右边的孔

N10X-20L6

从右往左依次定位，循环六次钻削第四行其余六个孔

N11X10Y-17.321

定位、钻削第五行最左边的孔

N12X20L5

从左往右依次定位，循环五次钻削第五行其余五个孔

N13X-10Y-17.321

定位、钻削第六行最右边的孔

N14X-20L4

从右往左依次定位，循环四次钻削第六行其余四个孔

N15X10Y-17.321

定位、钻削第七行最左边的孔

N16X20L3

从左往右依次定位，循环三次钻削第起行其余三个孔

N17G80M09

取消固定循环，切削液关

N18G90G00Z100

绝对值输入，Z轴快移至Z=100

N19X0Y0M05

快速进给至X=0，Y=0，主轴停

N20M30

主程序结束

本章小结

数控铣床主要能铣削平面、沟槽和曲面。

应用孔加工固定循环指令简化了程序，提高了编程效率；应用子程序编写加工过程，构成模块式程序结构，便于程序的调试与加工工序的优化。

使用两轴半联动的数控铣床，则铣削加工简单的平面和曲面；使用三轴或三轴以上联动的数控铣床，则能加工复杂的型腔和凸台。

数控系统的刀具半径补偿功能，使我们避免计算复杂的刀心轨迹而直接按工件轮廓编程，应用刀具半径补偿的工作原理，还能补偿刀具的磨损量及加工误差，从而提高工件的加工精度。

运用德国“MTS仿真软件”，帮助我们学习数控铣床编程；运用上海宇龙“数控软件”帮助我们学习数控铣床机床操作。

通过这两个软件的学习，为我们进一步学习数控机床编程与操作和CAD/CAM技术打下基础。

应用软件进行仿真、虚拟加工和测量，能有效提高学生在学习上的理解能力，这种以软代硬的教学方法是现代化教育的发展方向。

所有的数控铣床基本操作及操作方法都有相似之处，通过学习典型数控铣床的基本操作及操作方法，能为我们进一步掌握数控机床编程与操作打下一定的基础。

思考题与习题

1试述铣刀半径补偿和长度补偿的意义及方法？

2试述数控铣床建立工件坐标系的方法？

3试述MTS软件TopMill模块的功能？

4运用现有铣削仿真软件，仿真模拟如题图4-1所示零件。

要求：

图中J、D两字槽宽6mm，槽深3mm；其余槽宽10mm，槽深6mm。

题图4-1

5加工如题图4-2所示零件外轮廓面，试用刀具半径补偿指令编程。

题图4-2

6加工如题图4-3所示零件内轮廓面，试用刀具半径补偿指令编程。

题图4-3

7加工如题图4-2与题图4-3所示零件，铣刀每次最大切削深度不超过2mm，试用子程序编程。

8如题图4-4所示，用直径为25mm的钻头在厚度为40mm的方板上钻削15个通孔，试用重复固定循环方式编写程序。

题图4-4

8