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数控毕业设计说明书

 

数控毕业设计说明书

数控技巧专业卒业设计解释书

 

设计标题轴类零件的加工工艺与编程

 

学生姓名####

学号#########

指导教师#####

专业数控技巧

年级2008级

 

摘要

跟着科学技巧的飞速成长和经济竞争的日趋激烈,产品更新速度越来越快,复杂外形的零件越来越多,精度请求越来越高,多品种、小批量临盆的比重明显增长,激烈的市场竞争使产品研制临盆周期越来越短,传统的加工设备和制造办法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂外形零件的高速高质量加工请求。

本课题来源于临盆,是对所学常识的应用,它包含了三年所学的全部常识,在数控专业上具有代表性,并且进步了综合应用各方面常识的才能。

法度榜样的编制到法度榜样的调试,零件的加工应用到了所学的AutoCAD、CAXA制造工程师软件、数控机床操作、子法度榜样、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理、工艺路线等一系列的内容。

这将所学到的理论常识充分应用到了实际加工中,切实做到了理论与实践的有机结合。

关键词:

数控;加工;工艺;编程

1引言1

1.1数控技巧的成长及趋势1

1.2数控车削加工工艺分析的重要内容2

2轴类零件的加工工艺设计3

2.1轴类加工的内容及工艺分析3

2.1.1轴类零件加工的内容3

2.1.2轴类零件加工的工艺分析4

2.2轴类零件工艺路线的拟定4

2.2.1工艺路线切实其实定4

2.2.2帮助工序的安排6

2.3数控机床及其工艺设备的选择6

2.3.1数控机床的选择6

2.3.2检测量具的选择7

2.4轴类零件切削用量参数切实其实定7

2.4.1肯定主轴转速7

2.4.2肯定进给速度8

2.4.3肯定背吃刀量8

2.5拟定命控加工工艺卡8

2.5.1数控加工工序8

2.5.2数控加工工序表9

2.6刀具的选择9

2.6.1刀具9

2.6.2肯定对刀点与换刀点10

3轴类零件夹具的选用12

3.1对轴类零件夹具的根本请求12

3.2.1夹具的类型12

3.2.2零件的安装12

4车削零件数控加工的编程13

4.1数控坐标系切实其实定13

4.2走刀路线切实其实定13

4.3法度榜样编制14

5结论22

6致谢23

7参考文献24

1引言

1.1数控技巧的成长及趋势

机床数控体系,即计算机数字控制(CNC)体系是在传统的硬件数控(NC)的基本上成长起来的。

它重要由硬件和软件两大年夜部分构成。

经由过程体系控制软件与硬件的合营,完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、帮助功能控制等。

CNC体系应用计算机来实现零件法度榜样编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定轮回等。

使数控机床按照操作设计请求,加工出须要的零件。

1908年,穿孔的金属薄片交换式数据载体问世;19世纪末,以纸为数据载体并具有帮助功能的控制体系被创造;1938年,喷鼻农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输,奠定了现代计算机,包含计算机数字控制体系的基本。

数控技巧是与机床控制密切结合成长起来的。

1952年第一台数控机床问世后,数控体系已经先后经历了两个阶段和六代的成长,其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用CNC体系。

个中前三代为第一阶段,称作为硬件连接数控,简称NC体系;后三代为第二阶段,乘坐计算机软件数控,简称CNC体系。

数控加工技巧是什么呢?

简单的说就是应用数字化控制体系在加工机床上完成全部零件的加工。

并且和传统的机械加工手段比拟数控加工技巧具有以下长处:

①加工效力高。

应用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。

而加工过程是由计算机控制,所以零件的交换性强,加工的速度快。

②加工精度高。

同传统的加工设备比拟,数控体系优化了传动装配,进步分辨率,削减了工资误差,是以加工的效力可以获得很大年夜的进步。

③劳动强度低。

因为采取了主动控制方法,也就是说加工的全部过程是由数控体系完成,不象传统加工手段那样烦琐,操作者在数控机床工作时,只须要监督设备的运行状况。

所以劳动强度很低。

④适应才能强。

数控加工体系就象计算机一样,可以经由过程调剂部分参数达到修改或改变其运作方法,是以加工的范围可以获得很大年夜的扩大。

从今朝世界上数控技巧及其设备成长的趋势来看,数控体系正在向电气化、电子化、高速化、周详化等方面高速成长,其重要研究热点有以下几个方面:

①高精高速高效化速度

②柔性化

③多轴化

④软硬件开放化

⑤及时智能化

21世纪的数控设备将是具有必定智能化的体系,智能化的内容包含在数控体系中的各个方面:

为寻求加工效力和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数主动生成;为进步驱动机能及应用连接便利的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、主动辨认负载主动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的主动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、便利体系的诊断及维修等。

1.2数控车削加工工艺分析的重要内容

①选择合适在数控机床上加工的零件,肯定工序内容。

②分析被加工零件图样,明白加工内容及技巧请求,在此基本上肯定零件的加工筹划,制订命控加工工艺路线,如工序的划分、加工次序的安排、与传统加工工序的连接等。

③设计数控加工工序。

如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量切实其实定等。

④调剂数控加工工序的法度榜样。

如对刀点、换刀点的选择、加工路线切实其实定、刀具的补偿。

⑤分派数控加工中的容差。

⑥处理数控机床上部分工艺指令。

总之,数控加工工艺内容较多,有些与通俗机床加工类似。

 

2轴类零件的加工工艺设计

2.1轴类加工的内容及工艺分析

2.1球头轴零件图

2.1.1轴类零件加工的内容

数控车床与通俗车床比拟,具有加工精度高、加工零件的外形复杂、加工范围广等特点。

然则数控车床价格较高,加工技巧较复杂。

球头轴零件可分为粗车、半精车和精车等阶段。

一般分为:

①车削外圆。

车削外圆是最常见、最根本的车削办法应用各类不合的车刀车削中小型零件外圆(包含车外反转展转槽)的办法。

个中,左偏刀重要用于须要从左向右进给,车削右边有直角轴肩的外圆以及右偏刀无法车削的外圆。

②车削内圆。

车削内圆(孔)是指用车削办法扩大年夜工件的孔或加工空心工件的表里面。

这也是常用的车削加工办法之一。

常见的车孔办法在车削盲孔和台阶孔时,车刀要先纵向进给,当车到孔的根部时再横向进给,从外向中间进给车端面或台阶端面。

③车削平面。

车削平面重要指的是车端平面(包含台阶端面),常见的办法是用左偏刀车削平面,可采取较大年夜背吃刀量,切削顺利,外面光洁,大年夜、小平面均可车削应用90·左偏刀从外向中间进给车削平面,实用于加工尺寸较小的平面或一般的台阶端面用90·左偏刀从中间向外进给车削平面,实用于加工中间带孔的端面或一般的台阶端面应用右偏刀车削平面,刀头强度较高,合适车削较大年夜平面,尤其是铸锻件的大年夜平面。

④车削锥面。

锥面可分为内锥面和外锥面,可以分别视为内圆、外圆的一种特别情势。

表里锥面具有合营慎密、拆卸便利、多次拆卸后仍能保持精确对中的特点,广泛用于请求中精确和须要经常拆卸的合营件上。

在通俗车床上加工锥面的办法有小滑板转位法、尾座偏移法、靠模法和宽刀法等,小滑板转位法重要用于单件小批量临盆,表里锥面的精度较低,长度较短(≤100mm);尾座偏移法用于单件或成批临盆轴类零件上较长的外锥面;靠模法用于成批和大年夜量临盆较长的表里锥面;宽刀法用于成批和大年夜量临盆较短(≤20mm)的表里锥面。

⑤车削螺纹。

在通俗车床上一般应用成形车刀来加工螺纹,加工通俗螺纹、方牙螺纹梯形螺纹和模数螺纹时应用的成形车刀。

⑥车削台阶、槽。

选择数控加工内容时,可按下列次序推敲:

①通俗机床无法加工的内容应优先选择;

②通俗机床难加工,质量难包管的内容应重点选择

③通俗机床加工效力低,手工操作劳动强度大年夜的内容。

固然数控车床加工范围广泛,然则因受其自身特点的制约,某些零件仍不合适在数控车床上加工。

2.1.2轴类零件加工的工艺分析

①粗加工:

主如果下料,下料的请求是棒料的直径55㎜,长度是150㎜,并且请求下料长度的误差不克不及跨越正负1㎜并在棒料两端钻中间孔,中间孔:

A4/8.5,并且,请求中间应平均一致,为下一步工序做预备。

②半精加工:

半精车外圆,先粗车外圆然后,再半精车外圆,而其他的各尺寸以及跳动的请求都要相符图纸的请求。

③精加工:

精车外圆,先半精车外圆,最后精车外圆,而其他的各尺寸以及跳动的请求都相符图纸的请求。

2.2轴类零件工艺路线的拟定

2.2.1工艺路线切实其实定

图2.2是加工工序及每个步调的注释和留意事项。

在法度榜样编制中,编程人员必须充分控制构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。

因为在主动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义,手工编程时要计算出每个节点的坐标,无论哪一点不明白或不肯定,编程都无法进行。

但因为零件设计人员在设计过程中推敲不周或被忽视,经常出现参数不全或不清楚,如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切照样订交或相离。

所以在审查与分析图纸时,必定要细心核算,发明问题及时与设计人员接洽。

零件的外形最好采取同一的几何类型及尺寸,如许可以削减换刀次数,还可能应用控制法度榜样或专用法度榜样以缩短法度榜样长度。

零件的外形尽可能对称,便于应用数控机床的镜向加工功能来编程,以节俭编程时光。

2.2.2帮助工序的安排

帮助工序一般包含去毛刺、清洗、上油、考验等。

考验工序是重要的帮助工序,是合格证产品德量的重要办法,零件的每道工序加工完成之后,和零件全部加工完成之后都要进行考验工序。

2.3数控机床及其工艺设备的选择

2.3.1数控机床的选择

根据零件产量、加工请求选择临盆设备(根据专业请求须要选择数控车床)。

我们选择SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车床。

数控车床常用的功能指令有预备功能G、帮助功能M、刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F。

因为车床种类不合,体系设备也各不雷同。

表2.1SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车体系的常用功能指令

功能

代码

功能

代码

路径数据

暂停时光

G4

绝对/增量尺寸

G90,91

法度榜样停止

M02

公制/英制尺寸

G71,G70

主轴活动

半径/直径尺寸

G22,G23

主轴速度

S

可编程零点偏置

G158

扭转偏向

M03/M04

可设定零点偏置

G54~G57

G500,G53

主轴速度限制

G25,G26

轴活动

主轴定位

SPOS

快速直线活动

G0

特别车床功能

进给直线插补

G1

恒速切削

G96/G97

进给圆弧插补

G2/G3

圆弧倒角/直线倒角

CHF/RND

中心点的圆弧插补

G5

刀具及刀具偏置

定螺距螺纹加工

G33

刀具

T

接近固定点

G75

刀具偏置

D

回参考点

G74

刀具半径补偿选择

G41,G42

进给率

F

转角处加工

G450,G451

精确停/持续路径加工

G9,G60,G64

撤消刀具半径补偿

G40

在精确停时的段转换

G601/G602

帮助功能

M

2.3.2检测量具的选择

①游标卡尺

②数显测位尺

③外径千分尺

④螺纹塞规

2.4轴类零件切削用量参数切实其实定

数控编程时,编程人员必须肯定每道工序的切削用量,并以指令的情势写人法度榜样中。

切削用量包含主轴转速、背吃刀量及进给速度等。

对于不合的加工办法,须要选用不合的切削用量。

切削用量的选择原则是:

包管零件加工精度和外面粗拙度,充分发挥刀具切削机能,包管合理的刀具耐费用,并充分发挥机床的机能,最大年夜限度进步临盆率,降低成本。

2.4.1肯定主轴转速

主轴转速应根据许可的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。

其计算公式为:

n=1000v/3.14×D

式中:

v-切削速度,单位为m/m动,由刀具的耐费用决定;n-主轴转速,单位为r/min,D-工件直径或刀具直径,单位为mm。

计算的主轴转速n,最后要拔取机床有的或较接近的转速为:

车外圆,粗车主轴转速为1300r/min,精车主轴转速为1600r/min。

表2.2刀具的切削参数

加工步调

刀具切削参数主轴转速

序号

加工内容

刀具规格

n/r.min

进给速度

v

/mm.min

类型

材料

1

粗加工外轮廓

93°外圆偏刀

硬质合金

700

200

2

精加工外轮廓

93°外圆偏刀

630

160

3

切螺纹退刀槽

切槽刀

500

80

4

车M24螺纹

60°通俗螺纹车

500

800

2.4.2肯定进给速度

进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,重要根据零件的加工精度和外面粗拙度请求以及刀具、工件的材料性质拔取。

最大年夜进给速度受机床刚度和进给体系的机能限制。

肯定进给速度的原则:

当工件的质量请求可以或许获得包管时,为进步临盆效力,可选择较高的进给速度。

一般在200——800mm/min范围内拔取;车外圆,进给速度为400㎜/r,精车时,进给速度为200㎜/r。

刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以设定该机床数控体系设定的最高进给速度。

2.4.3肯定背吃刀量

车削用量的选择原则是:

(1)粗车时,起首推敲选择一个尽可能大年夜的背吃刀量ap,其次选择一个较大年夜的进给量f,最后肯定一个合适的切削进度v。

增大年夜背吃刀量ap可使走刀次数削减,增大年夜进给量f有利于断屑,是以根据以上原则选择粗车切削用量对于进步临盆效力,削减刀具消费,降低加工成本是有利的。

(2)精车时,加工精度和外面粗拙度请求较高,加工余量不大年夜且平均,是以选择较小(但不太小)的背吃刀量ap和进给量f,并选用切削机能高的刀具材料和合理的几何参数,以尽可能进步切削速度v。

(3)零件的加工高度H≤(1/4-1/6)RD,以包管刀具有足够的刚度。

切削用量的具体数值应根据机床机能,相干的手册并结合实际经验用模仿办法肯定。

同时,使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能互相适应,以形成最佳切削用量。

2.5拟定命控加工工艺卡

2.5.1数控加工工序

数控加工车削分十三次切削进行加工:

1.然后车削端面作为基准。

2.起首进行车削最大年夜外圆ø80。

3.车ø70轴台阶轴

4.车削台阶平面。

5.调头装夹。

6.车削ø65轴。

7.车削椎面。

8.车削ø24圆柱。

9.车削ø20圆柱。

10.车削球面。

11.切螺纹退刀槽。

12.车削工艺槽。

13.加工螺纹M24。

2.5.2数控加工工序表

表2.3数控加工工序表

机械厂

产品名称或代号

零件名称

零件图号

轴类零件

轴类零件

001

工艺序号

法度榜样编号

夹签字称

应用设备

001

WK11111

数控车床

工步号

工步内容

刀具号

备注

1

车削端面

T01

主动

2

车削最大年夜外圆

T02

主动

3

车削ø70圆柱

T01

主动

4

车削台阶平面

T02

主动

5

调头装夹

手动

6

车削ø65圆柱

T01

主动

7

车削椎面

T01

主动

8

车削ø24圆柱

T01

主动

9

车削ø20圆柱

T01

主动

10

车削球面

T01

主动

11

切螺纹退刀槽

T03

主动

12

车削工艺槽

T03

主动

13

加工螺纹M24

T04

主动

2.6刀具的选择

2.6.1刀具

刀具的选择的原则:

刀具的应用的寿命和装夹是否很便利。

在加工轴时一般都是批量临盆的,那就请求加工的时刻必须有效力,装夹要很便利的,根据上面的分析,我采取机夹式刀片,机夹式刀片的材料是超硬质合金钢。

对于机夹可转位刀具,因为换刀时光短,可以充分发挥其切削机能,进步临盆效力,刀具寿命可选得低些,一般取15-30min.数控机床所选用的刀具常采取适应高速切削的刀具材料(如高速钢、硬质合金)并应用可转位刀片。

根据以上的分析,在加工轴所采取的刀具是机夹式,超硬质合金钢的刀片,选择数控车削刀具。

数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和主动化程度高的特点,一般应包含通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。

刀柄要联接刀具并装在机床刀架上,是以已逐渐标准化和体系化。

为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等请求,近几年机夹式可转位刀具获得广泛的应用,在数量上达到全部数控刀具的30%-40%,金属切除量占总数的80%-90%。

而加工轴所用的刀片超硬质合金钢,超硬质合金钢是以碳化钨(WC),碳化钛(TiC)等,高熔点,高硬度的碳化物的粉末一路粘连的感化的金属钴粉末混淆,加压成型,再烧结而制成一种粉末冶金成品。

硬质合金具有高硬度(69-81HRC),高热硬性(可达900-1000度),高耐磨性和较高抗压强度.用它制造刀具,起切削速度,耐磨性与寿命都比高速钢高,超硬质合金钢制的刀片,装夹在刀体上应用.应用便利,大年夜大年夜的进步加工的效力。

此外,对所选择的刀具,在应用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据,并由操作者将这些数据输入数据体系,经法度榜样调用而完成加工过程,从而加工出合格的工件。

根据以上的分析,采取超硬质合金钢制的刀片。

根据加工请求,重要选用的刀具。

表2.4刀具表:

序号

加工内容

刀具规格

类型

材料

1

粗加工外轮廓

93°外圆偏刀

硬质合金

2

精加工外轮廓

93°外圆偏刀

3

切螺纹退刀槽

切槽刀

4

车M24螺纹

60°通俗螺纹车

2.6.2肯定对刀点与换刀点

对于数控机床来说,在加工开端时,肯定刀具与工件的相对地位是很重要的,它是经由过程对刀点来实现的。

“对刀点”是指经由过程对刀肯定刀具与工件相对地位的基准点。

在法度榜样编制时,不管实际上是刀具相对工件移动,照样工件相对刀具移动,都把工件看作静止,而刀具在活动。

对刀点往往也是零件的加工原点。

选择对刀点的原则是:

①便利数学处理和简化法度榜样编制;

②在机床上轻易找正,便于肯定零件的加工原点的地位;

③加工过程中便于检查;

④引起的加工误差小。

对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上,但必须与零件的定位基准有已知的精确关系。

当对刀精度请求较高时,对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。

对于以孔定位的零件,可以取孔的中间作为对刀点。

对刀时应使对刀点与刀位点重合。

所谓刀位点,是指肯定刀具地位的基准点。

3轴类零件夹具的选用

3.1对轴类零件夹具的根本请求

数控加工对夹具重要有两大年夜请求:

一是夹具应具有足够的精度和刚度;二是夹具应有靠得住的定位基准。

选用夹具时,平日推敲以下几点:

①尽量选用可调剂夹具、组合夹具及其它通用夹具,避免采取专用夹具,以缩短临盆预备时光。

②在成批临盆时才推敲采取专用夹具,并力争构造简单。

③装卸工件要敏捷便利,以削减机床的停机时光。

④夹具在机床上安装要精确靠得住,以包督工件在精确的地位上加工。

本次设计采取通俗的三爪主动定心卡盘,其工作效力高,应用便利、精确度高3.2工件装夹的类型及安装

3.2.1夹具的类型

数控车床上的夹具重要有两类:

一类用于盘类或短轴类零件,工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘(三爪、四爪)中,由卡盘传动扭转;另一类用于轴类零件,毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间,工件由主轴上的拨动卡盘传动扭转

3.2.2零件的安装

数控机床上零件的安装办法与通俗机床一样,要合理选择定位基准和夹紧筹划,留意以下两点:

①力争设计、工艺与编程计算的基准同一,如许有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

②尽量削减装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工外面。

因为本次设计的零件属于短轴类零件,故采取三爪自定心卡盘装夹。

其安装便利、安装精度较高。

 

4车削零件数控加工的编程

4.1数控坐标系切实其实定

数控车床坐标体系分为机床坐标系和工件坐标系。

1机床坐标系

以机床原点为坐标系原点建立起来的X、Z轴直接坐标系,称为机床坐标系。

车床的机床原点为主轴扭转中间与卡盘后端面之交点。

机床坐标系是制造和调剂机床的基本,也是设置工件坐标系的基本,一般不许可随便更改参考点参考点是机床上的一个固定点。

该点是刀具退离到一个固定不变的极限点,其地位由机械挡块和行程开关来肯定。

以参考点为原点,坐标偏向与机床坐标偏向雷同所建立的坐标系叫做参考坐标系,在实际应用中平日是以参考坐标系计算坐标值。

②工件坐标系

数控编程时应当起首肯定工件坐标系和工件原点。

零件在设计中有设计基准,在加工过程中有工艺基准,同时应尽量将工艺基准与设计基准同一,该基准点平日称为工件原点。

以工件原点为坐标原点建立起来的X、Z轴直角坐标系为工件坐标系。

在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上,即工件坐标系是将参考坐标系经由过程对到平移获得的

4.2走刀路线切实其实定

①车端面。

②钻孔。

将棒料运进另一个车间,工序是给棒料进行钻中间孔和车端面。

这也是异常重要的一步工序。

因为,钻中间孔的短长将会直接影响下一道工序的进行。

请求也是很高的,重要的一步去毛刺,因为上一道工序是锯料,在锯掉落的处所会有毛刺,在把毛刺去掉落后,要对每一个棒了进行测量,以防止上一道工序出现的废料。

再进行卖力的测量,将要加工的工件放在专门的钻床上,对工件进行钻孔,是两端同时进行,并且请求钻孔在棒料的中间肠位。

中间孔:

A4/8.8,并且,请求中间孔应平均一致。

在进行好钻孔后,将料放到通俗的车床进行车两端面,对于车的请求是很高的,请求棒料的长度是150㎜,正负0.5㎜,请求每一个工件都要进行考验。

②粗车外圆。

③精车外圆。

上一道工序,将工件运进到另一个车间,重要数控车床车间,这道工序是最重要的一步。

是进行精车外圆,先精车外圆,然后,是进行精车外圆,在数控车床长进行加工。

用到的工装夹具是三爪液压卡盘,还须要顶针,顶针的感化就是使加工的棒料,保持同轴度,使加工的零件的精度可以达到更高,也使加工时加倍的安然。

所用到的测量对象是游标卡尺,外径千分尺。

同理,再加工时加工的要乞降加工的请求是一样的,而其他的各尺寸以及跳动的请求都要相符图纸的请求。

④割槽。

端面进行定位割槽并去毛刺;还请求对每批次量临盆槽的轴向地位需结合表里球笼装配后之轴向窜动间隙以及总成紧缩总长来定。

同上一样,是在CNC车床长进行割槽,所用到的工装夹具是三爪卡盘,顶针,用到的测量的检具是游标卡尺。

⑤车螺纹。

4.3法度榜样编制

数控车床主如果加工反转展转体零件,典范的加工外面不过乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。

我所做的工序是精车外圆,加工的法度榜样如下:

加工法度榜样及其备注

N10G50S10000;法度榜样开端

N12G00G97S700T01

N14M03

N16M08

N18G00X46.777Z27.753

N20G00X49.807Z0.807

N22G00X44.807Z0.807

N24G00X44.100Z0.100

N26G01X44.100Z-24.100F200

N28G00X44.807Z-23.393

N30G00X49.807

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