加工中心操作工教学案例.docx

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加工中心操作工教学案例

加工中心操作工教学案例

班级：

人数：

科目：

实习时间：

宜宾职业技术学院

图8-4

模具零件数控铣削加工教学案例

项目九：

轮廓铣削加工

【例1】使用刀具半径补偿功能完成如图9-1所示轮廓加工的编程。

图9-1刀具半径补偿过程

参考程序如下：

O5001

N10G90G54G00X0Y0M03S500

N20G00Z50.0安全高度

N30Z10参考高度

N40G41X20Y10D01建立刀具半径补偿

N50G01Z-10F50下刀

N60Y50

N70X50

N80Y20

N90X10

N100G00Z50抬刀到安全高度

N110G40X0Y0M05取消刀具半径补偿

N120M30程序结束

【例2】加工如图9-2所示零件凸台外轮廓，毛坯为70mm×50mm×20mm长方块（其余面已经加工），材料为45钢，单件生产。

任务实施的具体方法及步骤

加工工艺的确定

1.分析零件图样

零件轮廓由直线和圆弧组成，尺寸精度约为IT11，表面粗糙度全部为Ra3.2μm，没有形位公差项目的要求，整体加工要求不高。

2.工艺分析

1）加工方案的确定

根据图样加工要求，采用立铣刀粗铣→精铣完成。

2）确定装夹方案

该零件为单件生产，且零件外型为长方体，可选用平口虎钳装夹。

工件上表面高出钳口8mm左右。

3）确定加工工艺

加工工艺见表9-1。

表9-1数控加工工序卡

数控加工工艺卡片

产品名称

零件名称

材料

零件图号

45钢

工序号

程序编号

夹具名称

夹具编号

使用设备

车间

虎钳

工步号

工步内容

刀具号

主轴转速

/（r/min）

进给速度

/（mm/min）

背吃刀量

/mm

侧吃刀量

/mm

备注

1

粗铣外轮廓

T01

500

120

4.8

2

精铣外轮廓

T01

600

90

5

0.3

4）进给路线的确定

在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。

为了保证表面质量，进给路线采用顺铣和圆弧进退刀方式，采用子程序对零件进行粗、精加工，该零件进给路线如图所示。

加工路线图

5）刀具及切削参数的确定（表格）

刀具及切削参数见表。

数控加工刀具卡

数控加工

刀具卡片

工序号

程序编号

产品名称

零件名称

材料

零件图号

45

序号

刀具号

刀具名称

刀具规格/mm

补偿值/mm

刀补号

备注

直径

长度

半径

长度

半径

长度

1

T01

立铣刀（3齿）

￠16

实测

8.3

8

D01

D02

高速钢

参考程序编制

1.工件坐标系的建立

为使编程方便，工件坐标系建立在左右和前后对称中心线的交点上，Z轴0点在工件上表面。

2.基点坐标计算

3.参考程序

主程序

程序

说明

O5004

主程序名

N10G90G54G00X0Y-40

建立工件坐标系，快速进给至下刀位置A点（图5-24）

N20M03S500

启动主轴

N30Z50M08

主轴到达安全高度，同时打开冷却液

N40Z10

接近工件

N50G01Z-4.8F120

Z向下刀

N60M98P5011D01

调用子程序粗加工零件轮廓，D01=8.3

N70G00Z50M09

Z向抬刀并关闭冷却液

N80M05

主轴停

N90G91G00Y200

Y轴工作台前移，便于测量

N100M00

程序暂停，进行测量

N110G54G90G00Y0

Y轴返回

N120M03S600

启动主轴

N130Z50M08

刀具到达安全高度并开启冷却液

N140Z10

接近工件

N150G01Z-5F90

Z向下刀

N160M98P5011D02

调用子程序零件轮廓精加工

D02=8

N170G00Z50M09

刀具到达安全高度，并关闭冷却液

N180M05

主轴停

N190M30

主程序结束

备注：

如四个角落有残留，可手动切除。

子程序

程序

说明

N10O5011

子程序名

N20G41G01X20

建立刀具半径补偿，A→B（图5-24）

N30G03X0Y-20R20

圆弧切向切入B→C

N40G01X-20Y-20

走直线C→D

N50X-30Y-10

走直线D→E

N60Y10

走直线E→F

N70G03X-20Y20R10

逆圆插补F→G

N80G01X20

走直线G→H

N90G03X30Y10R10

逆圆插补H→I

N100G01Y-10

走直线I→J

N110X20Y-20

走直线J→K

N120X0

走直线K→C

N130G03X-20Y-40R20

圆弧切向切出C→L

N140G40G00X0

取消刀具半径补偿，L→A

N150M99

子程序结束

布置作业

加工如图所示零件凸台外轮廓（单件生产），毛坯为96mm×80mm×20mm长方块（其余面已经加工），材料为45钢。

轮廓加工

模具零件数控铣削加工教学案例

项目十：

型腔加工

加工图所示零件，毛坯为￠50mm×20mm的圆盘（上、下面和圆柱面已加工好），材料为45钢，单件生产。

简单型腔零件

任务实施的具体方法及步骤

加工工艺的确定

1.分析零件图样

该零件要求加工矩形型腔，表面粗糙度要求为Ra3.2μm。

2.工艺分析

1）加工方案的确定

根据零件的要求，型腔加工方案为：

型腔去余量→型腔轮廓粗加工→型腔轮廓精加工。

2）确定装夹方案

选三爪卡盘夹紧，使零件伸出5mm左右。

3）确定加工工艺

加工工艺见表。

数控加工工序卡片

数控加工工艺卡片

产品名称

零件名称

材料

零件图号

45钢

工序号

程序编号

夹具名称

夹具编号

使用设备

车间

三爪卡盘

工步号

工步内容

刀具号

主轴转速

/（r/min）

进给速度

/（mm/min）

背吃刀量

/mm

侧吃刀量

/mm

备注

1

型腔去余量

T01

400

100

4

2

型腔轮廓粗加工

T01

400

120

4

0.7

3

型腔轮廓精加工

T01

600

60

4

0.3

4）进给路线的确定

（1）型腔去余量走刀路线

型腔去余量走刀路线如图所示。

刀具在1点螺旋下刀（螺旋半径为6mm），再从1点至2点，采用行切法去余量。

型腔去余量走刀路线

图8-4中各点坐标如表8-2所示。

表8-2型腔去余量加工基点坐标

1

（-4，-7）

2

（-10，-10）

3

（10，-10）

4

（10，-3）

5

（-10，-3）

6

（-10，3）

7

（10，3）

8

（10，10）

9

（-10，10）

（2）型腔轮廓加工走刀路线

型腔轮廓加工走刀路线如图所示。

刀具在1点下刀后，再从1点→2点→3点→4点→……，采用环切法加工型腔轮廓。

型腔轮廓加工走刀路线

图中各点坐标如表所示。

型腔轮廓加工基点坐标

1

（-10，0）

2

（-10，7）

3

（-17，0）

4

（-17，-10）

5

（-10，-17）

6

（10，-17）

7

（17，-10）

8

（17，10）

9

（10，17）

10

（-10，17）

11

（-17，10）

12

（-10，-7）

5）刀具及切削参数的确定

刀具及切削参数见表8-4。

数控加工刀具卡

数控加工

刀具卡片

工序号

程序编号

产品名称

零件名称

材料

零件图号

45

序号

刀具号

刀具名称

刀具规格/mm

补偿值/mm

刀补号

备注

直径

长度

半径

长度

半径

长度

1

T01

立铣刀（3齿）

Ф12

实测

6.3

6

实测

D01

D02

高速钢

参考程序编制

1.工件坐标系的建立

以图示的上表面中心作为G54工件坐标系原点。

2.基点坐标计算（略）

3.参考程序（型腔加工时采用键槽铣刀直接下刀）

参考程序

程序

说明

O8001

主程序名

N10G54G90G17G40G80G49G21

设置初始状态

N20G00Z50

安全高度

N30G00X-4Y-7S400M03

启动主轴，快速进给至下刀位置（点1，见图8-4）

N40G00Z5M08

接近工件，同时打开冷却液

N50G01Z0F60

接近工件

N60G03X-4Y-7Z-1I-3

螺旋下刀

N70G03X-4Y-7Z-2I-3

N80G03X-4Y-7Z-3I-3

N90G03X-4Y-7Z-4I-3

N100G03X-4Y-7Z-4I-3

修光底部

N110G01X-10Y-10F100

1→2（见图8-4）

N120X10

2→3

N130Y-3

3→4

N140X-10

4→5

N150Y3

5→6

N160X10

6→7

N170Y10

7→8

N180X-10

8→9

N190G01X-10Y0

进给至型腔轮廓加工起点（点1，见图8-5）

N200M98P8002D01F120

调子程序O8002，粗加工型腔轮廓,D01=6.3

N210M98P8002D02F60S600

调子程序O8002，精加工型腔轮廓,D02=6

N220G00Z50M09

Z向抬刀至安全高度，并关闭冷却液

N230M05

主轴停

N240M30

主程序结束

子程序

O8002

子程序名

N10G41G01X-10Y7

1→2（见图8-5），建立刀具半径补偿

N20G03X-17Y0R7

2→3

N30G01Y-10

3→4

N40G03X-10Y-17R7

4→5

N50G01X10

5→6

N60G03X17Y-10R7

6→7

N70G01X17Y10

7→8

N80G03X10Y17R7

8→9

N90G01X-10

9→10

N100G03X-17Y10R7

10→11

N110G01Y0

11→3

N120G03X-10Y-7R7

3→12

N120G40G00X-10Y0

12→1，取消刀具半径补偿

N130M99

子程序结束

布置作业

练习编写图所示零件（未注圆角半径为R6）的型腔加工工艺及程序。

毛坯为60mm×60mm×20mm的长方块（六面已加工好），材料为45钢，单件生产。

模具零件数控铣削加工教学案例

项目十一：

孔类零件加工

例1：

如图所示，为一长方形板类零件，工件材料为45号钢，六面已加工，试分析孔加工工艺及编写该零件的加工程序。

1、零件加工工艺分析

如图所示的零件，其上共有4个孔，两个精度要求不高的φ6/φ12的沉头孔，可以直接钻头钻穿，后采用φ12的立铣刀扩出沉孔。

φ8H7的通孔要求精度较高，可以先采用φ7.8的钻头先钻穿，留0.2mm的余量进行铰削加工，保证精度。

φ36的沉孔为了保证孔的同轴度和表面的垂直度可以采用背镗工艺，因此该零件安排的加工工艺过程如下：

（1）为保证孔间距精度，先采用中心钻点孔。

（2）采用φ6的钻头钻削两个φ6孔。

（3）采用φ7.8钻头钻削φ8孔留余量0.2mm。

（4）采用φ30钻头钻留余量2mm。

（5）扩φ12沉孔。

（6）粗镗φ32孔留余量0.03mm。

（7）背镗φ36孔至尺寸。

（8）铰φ8H7。

（9）精镗φ32孔。

2、刀具及切削用量的选择

加工零件所需的刀具及其切削用量选择见表。

加工刀具及切削用量

刀号

加工内容

刀具规格

主轴转速

r/min

进给速度

mm/min

刀具补偿

类型

材料

半径

长度

T1

中心钻点孔

φ3mm中心钻

高速钢

1300

80

H01

T2

钻孔

φ6mm钻头

800

100

H02

T3

钻孔

φ7.8钻头

600

100

H03

T4

钻孔

φ30钻头

200

60

H04

T5

扩孔

φ12立铣刀

600

100

H05

T6

粗镗

可调粗镗刀

硬质合金

800

100

H06

T7

镗孔

可调背镗刀

600

50

H07

T8

铰孔

φ8H7铰刀

高速钢

200

50

H08

T9

精镗

可调精镗刀

硬质合金

800

50

H09

3、确定编程原点位置及相关的数值计算

根据工艺分析，为方便计算与编程，如图10.1所示，选左上角的O点为工件坐标系原点。

4个点位的坐标如下：

A（X=15.00Y=-15.00）B（X=15.00Y=-45.00）

C（X=30.00Y=-30.00）D（X=60.00Y=-30.00）

4、参考程序

程序段号

O100

程序名

G40G80G49；

安全设定。

G28G91Z0；

经当前点，返回换刀点。

G28X0Y0；

返回机床原点。

G54；

坐标系设定。

N1

M06T01；

换1号刀（φ3mm中心钻），适用无机械手盘式刀库。

M03S1300；

主轴设定。

M8；

冷却液设定。

G43G90G0Z20.H01；

下刀至横越平面，同时执行刀具长度补偿。

G99G81X15.Y-15.R3Z-4.F80；

中心钻点出A孔位。

X15.Y-45.；

点出B孔位。

X30.Y-30.；

点出C孔位。

X60.Y-30.；

点出D孔位。

G80G28G91Z0；

返回换刀点。

N2

M06T02；

换2号刀（φ6mm钻头）。

M03S800；

主轴设定。

G43G90G0Z20.H02；

下刀至横越平面，同时执行刀具长度补偿。

G73X15.Y-15.Z-19.Q4.F100；

断削钻方式钻削A孔。

X15.Y-45.；

断削钻方式钻削B孔。

G80G28G91Z0；

返回换刀点。

N3

M06T03；

换3号刀（φ7.8钻头）。

M03S600；

主轴设定。

G43G90G0Z20.H03；

G73X30.Y-30.Z-19.Q4.F100；

断削钻方式钻削C孔。

G80G28G91Z0；

M5；

主轴停。

M9；

冷却液停

M1；

选择性暂停，测量尺寸，保证余量。

（试件时使用）

N4

M06T04；

换4号刀（φ30钻头）。

M03S200；

M8；

冷却液设定。

G43G90G0Z20.H04；

G73X60.Y-30.Z-19.Q4.F60；

断削钻方式钻削D孔。

G80G28G91Z0；

N5

M06T05；

换5号刀（φ12立铣刀）。

M03S600；

G43G90G0Z20.H05；

G81X15.Y-15.Z-19.F100；

铣削沉孔A。

X15.Y-45.；

铣削沉孔B。

G80G28G91Z0；

N6

M06T06；

换6号刀（可调粗镗刀）。

M03S800；

G43G90G0Z20.H06；

G86X60.Y-30.R3.Z-17.F100；

镗φ32孔留0.02mm余量。

G80G28G91Z0；

M5；

M9；

M1；

选择性暂停，调整余量。

（试件时使用）

N7

M06T07；

换7号刀（可调背镗刀）。

M03S600；

M8；

冷却液设定。

G43G90G0Z20.H07；

G87X60.Y-30.R-18.Z-12.Q2.F50；

背镗φ36孔至尺寸。

G80G28G91Z0；

M5；

M9；

M1；

选择性暂停，控制尺寸。

（试件时使用）

N8

M06T08；

换8号刀（φ8H7铰刀）。

M03S200；

M8；

冷却液设定。

G43G90G0Z20.H08；

G85X30.Y-30.R3.Z-19.F50；

铰φ8H7孔。

G80G28G91Z0；

M5；

M9；

M1

N9

M06T09；

换9号刀（可调精镗刀）。

M03S800；

M8；

冷却液设定。

G43G90G0Z20.H09；

G76X60.Y-30.R3.Z-17.Q2.F50；

精镗φ32孔至尺寸。

G80G28G91Z0；

M30；

程序结束，光标返回程序头。

5、加工注意事项

（1）装夹镗刀杆时，要注意首先使用M19控制好准定方位，另外，注意系统内设的退刀方向。

（2）在首件加工要按下选择性暂停按钮，调整好刀具，控制精度。

模具零件数控铣削加工教学案例

项目十二：

旋转类零件数控铣削加工

引题：

让同学们观察几幅图，看看与前面所练习的图形有什么不同（分析图形），联系学生们学过的绘图软件CAD或CAXA中学习的旋转绘图指令，引出本节课的学习内容——运用旋转指令编程。

在数铣、加工中心中，对于一些复杂图形，尤其是点坐标计算较麻烦、较困难的图形，我们常采用一些特殊功能的指令（如旋转、镜像、极坐标等）来编程，这样可以简化程序、减少编程时间、提高加工效率。

像这样具有确定的旋转角度或均匀分布的图形，我们都可以采用旋转指令来编程。

一、相关知识

与旋转有关的两个名词：

（如图所示）

1、旋转中心

2、旋转角度

二、旋转指令的格式

格式：

G17G68X__Y__R__；

.......

.......

G69；

说明：

1、G68：

建立旋转；G69：

取消旋转；

2、X、Y：

旋转中心的坐标值；

3、R：

旋转角度，单位是（°），0≤R≤360°。

4、G68、G69为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。

思考：

你们能不能写出G18、G19平面的格式？

三、旋转指令的应用

应用一：

常用于多个相同图形按固定角度旋转的零件，采用调用子程序的方式来编程。

实例1：

使用旋转指令编制如图所示轮廓的加工程序：

设刀具起点距工件上表面100mm，切削深度5mm。

分析：

将第一个图形逆时针旋转，角度依次是45度、90度。

程序如下：

O0001；（主程序）

G17G90G54G0X0Y0M03S1000；

G43Z100H01；

Z5.；

M98P100；加工①

G68X0Y0R45；旋转45°

M98P100；加工②

G68X0Y0R90；旋转90°

M98P100；加工③

G69；取消旋转

G00Z100；

M05；

O100；（子程序（①的加工程序））

X0Y0

G41X20.Y-10.D01；

Ｇ01Z-5.F50；

Y0F100

G02X40.Y0R10.；

X30.Y0R5.；

G03X20.Y0R5.；

G01Y-6.；

G00Z10.；

G40X0Y0；

M99；

M30；

总结：

1、在使用旋转指令编程时，有刀具补偿的情况下，应先旋转坐标系再建立补。

2、主程序中调用子程序的起始点为选转点，子程序的终止点也转点；

3、刀具的补偿功能只能放在子程序中；

课堂训练：

练习一：

如图所示，试用旋转指令编写加工程序，切削深度5mm。

分析：

1、选择右端水平放置的凹槽作为子程序，将其逆时针旋转，角度依次是60°、120°、180°、240°、300°。

O0002；（主程序）

G17G90G54G0X40Y0M03S1000；

G43Z100H02；

Z5.；

M98P200；

G68X0Y0R60.0；

M98P200；

G68X0Y0R120.0；

M98P200；

G68X0Y0R180.0；

M98P200；

G68X0Y0R240.0；

M98P200；

G68X0Y0R300.0；

M98P200；

G69；

O200；（子程序）

X40Y0；

G41X40.Y4.D02；

Ｇ01Z-5.F50；

X15.F100；

G03X15.Y-4.R4.；

G01X40.；

G00Z10.；

G40X40.Y0；

M99；

G00Z100.；

M05；

M30；

应用二：

该指令常用于编程图形具有旋转中心和某一固定角度的场合。

实例2、如图所示旋转类零件，毛坯尺寸为50mm×50mm×15mm，试编写加工程序。

分析：

1、审图—看图形尺寸，判断是加工凸件还是凹件。

2、图形逆时针旋转60°，编程时应顺时针旋转60°，R应为负值。

程序如下：

O0001；

G17G90G54G0X0Y0M03S1000；

G43Z100H01；

Z5.；

G68X0Y0R-60；

G41X40.Y-15.D01；

Ｇ01Z-5.F50；

X-15.,R5.;

Y15.,R5.；

X15.,R5.