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1、工程 5型腔加工训练一训练目的l 依据工艺要求把握内型腔和封闭凹槽的加工方案。l 合理选用刀具及合理的切削用量。l 运用环切法切削内型腔。l 把握内型腔的加工刀具、走刀路线、去除余量的方法和编程技巧。任务 1 工艺分析及理1. 零件图样的分析零件图图 1-5-110毛坯图图 1-5-2如图 1-5-1 所示，零件材料为硬铝，切削性能较好，加工局部由内型腔和岛内型腔构成，图中主要尺寸注明公差要考虑精度问题。零件毛坯 100mm120mm20mm 的方料，已完成上下平面及周边侧面的加工,如图 1-5-2 所示。2. 选择加工机床用立式三坐标数控铣床或加工中心较为适宜。机床型号：XK6325FANU
2、C-oi MC 系统或 VMA600。这里选用 VMA600 加工中心。3. 加工工艺分析本零件在加工中心上一次装夹即可完成全部加工内容，故确定一道工序，四个工步完成零件加工。工步一用 16 的高速钢键槽铣刀环切法粗铣十字形凹槽。侧面留单边余量0.1mm。深度留 0.1mm 精加工余量。工步二用 16 的高速钢立铣刀环切法精加工十字形凹槽到图纸尺寸要求。工步三用 8 的高速钢键槽铣刀粗铣方形凹槽，侧面留单边余量 0.1mm。深度方向留 0.1mm 精加工余量。工步四用 8 的高速钢立铣刀精铣方形凹槽到图纸尺寸要求。4.走刀路线工步一环切法粗铣十字形凹槽。走刀路线如图 1-5-3。从 A-10，
3、0点下至切削深度，按 ACDEFHIJKMNLPQR STZDE FHBO 的路线进给，从 O0，0点抬刀。图 1-5-3 粗铣十字形凹槽走刀路线工步二环切法精铣十字形凹槽。走刀路线如图 1-5-3 所示。从 A-10，0 点下至切削深度，AC 建立左刀补，CE 直线切入，按 EFHIJKMNLPQR STZDE FH 的路线进给，HB 直线切出，从 BO 取消刀补，O 点抬刀。工步三粗铣封闭方型凹槽，方型凹槽内轮廓走刀路线经旋转 45 度角后得到如图 1-5-4。O0，0A0，-40建立左刀补，A 点下刀至切削深度， 按 ABCDEFHIJA 的路线进给，A 点抬刀，AO 点取消刀补。方型凹
4、槽外轮廓走刀路线经旋转 45 度角后得到如图 1-5-4。O0，0K0，-40建立右刀补，K 点下刀至切削深度，按 KMNUVWQPSK 的路线进给，K 点抬刀，KO 点取消刀补。图 1-5-4 方型凹槽走刀路线工步四精铣封闭方型凹槽。走刀路线同工步三。5. 工件的装夹以已加工过的底面和侧面作为定位基准，在平口虎钳上装夹工件，钳口高度为 50mm，工件顶面高于钳口 10mm 左右，工件底面用垫块将工件垫起，在虎钳上夹紧前后两侧面。虎钳用 T 型螺栓固定在铣床工作台上。6. 合理切削用量选择查附表可知， 铝合金允许切削速度 V 为 150 300m/min ， 精加工取V=200m/min，粗加
5、工取 V=150m/min。查附表， 16 高速钢铣刀的每齿切削量粗加工取 Sz=0.1mm/齿，精加工取Sz=0.1mm/齿0.8=0.08mm/齿。修正系数取 0.4考虑到实习用机床刚性不是很好，修正系数范围 0.30.6。查附表， 8 高速钢铣刀的每齿切削量粗加工取 Sz=0.075mm/齿，精加工取Sz=0.075mm/齿0.8=0.06mm/齿。修正系数取 0.4考虑到实习用机床刚性不是很好，修正系数范围 0.30.6。计算 16 键槽铣刀粗加工切削用量：n=1000v/ D=10001500.4/3.14161200r/minF=2Szn=20.0751200180mm/min计算
6、 16 立铣刀精加工切削用量：n=1000v/ D=10002000.4/3.14161600r/minF=3Szn=30.061600280 mm/min计算 8 键槽铣刀粗加工切削用量：n=1000v/ D=10001500.4/3.1482400r/min F=2Szn=20.0752400360mm/min计算 8 立铣刀精加工切削用量：n=1000v/ D=10002000.4/3.1483100r/minF=3Szn=30.063100550 mm /min数控加工工艺卡片如表 1-5-1 所示。程序夹具工序号夹具编号材料使用设备编号名称台式1O1006铝合金加工中心(VMA600
7、)虎钳工步刀具刀具规格主轴转速进给速度切深备工步号内容号(mm)(rmin-1)( mm min-1)mm注 16 键槽1粗铣十字槽T0212002404.9铣 刀 8 键槽2粗铣方形型腔T0324003604.9铣 刀 16 立3精铣十字槽T0416003500.1铣 刀 8立4精铣方形型腔T0531005500.1铣 刀留意事项：启动机床回零后，检查机床零点位置是否正确。正确操作机床，留意安全，文明生产。表 1-5-1 数控加工工艺卡片表 1-5-2 数控加工刀具及其补偿编数刀具补偿刀具名称刀具规格用途刀具材料 加工性质号量H(mm)D(mm)粗铣2键槽铣刀 161铣十字槽高速钢H02=0
8、D02=7.9铣十字槽3键槽铣刀 8粗铣1铣方形型腔高速钢H03=3.05D03=3.9方形型腔精铣4立铣刀 161铣十字槽高速钢H04=0.67D04=8铣十字槽精铣5立铣刀 81铣方形型腔高速钢H05=2.89D05=4方形型腔注：H02H05 中的数值依据具体对刀状况而定任务 2 程序编制1. 工件坐标系确实定选择工件的对称中心为工件坐标点，选择工件的上平面为工件坐标系的 Z=0面，机床坐标设在 G54 上。2. 编程点坐标确定由于图形各坐标编程点确定比较简洁，故省略。3. 编写加工程序用 FANUC Series Oi-Mc 数控系统的指令及规章编写加工程序如下：表 1-5-3 数控加
9、工程序主程序程 序O1700;说明程序号N10N20G90T02G17 G40M06G49 G80G21G69;注销换 16 键槽铣刀N30M03S1000;主轴正转，转速为 1000r/minN40G54G00 X20Y0；建立工件坐标系，刀具快速移动到下刀点位置N50 G43 Z50 H02； N60 G01 Z5 F300； N70 Z-5 F100； N80 F300；N90 D02；N100 M98 P1711；建立刀具长度补偿Z 向下刀到工件上外表上方 5mm 安全高度Z 向下刀到工件上外表下方 5mm 处环切法粗加工十字形槽N110N120N130G49 G00 Z50 ；M00
10、；T04 M06换 16 立铣刀N140M03 S1800；环切法精加工十字形槽N150G43 H04 Z5；N160G01 Z-5 F100；N170F250;N180D04；N190M98 P1711；N200G49 G00 Z50；N210M00；N220T03 M06；换 8 键槽铣刀，N230M03 S1800；粗加工方形型腔N240G90 G54 G00 X0 Y0；N250G43 G00 Z50 H03；N260G68 X0 Y0 R45；N270D03；建立刀补，D03=3.9mmN280M98 P1712；调用内轮廓方型腔槽子程序N290D03；建立刀补，D03=3.9mmN
11、300M98 P1713；调用外轮廓方型腔槽子程序N310G49 G00 Z50；N320G69 M05；N330M00；N340T05 M06换 8 立铣刀，N350M03 S2023；精加工方形型腔N360G43 G00 Z50 H05；N370G68 X0 Y0 R45；N380D05；建立刀具半径补偿，D05=4mmN390M98 P1712；调用内轮廓方型腔槽子程序N400D05；N410M98 P1713；调用外轮廓方型腔槽子程序N420G49 G00 Z50；N430G69 M05；N440M30；程序完毕O1711;N10 G54 G90;表 1-5-4数控加工程序(加工封闭凹
12、槽外轮廓子程序) 程 序说 明程序号(十字形槽子程序)N20 G41 X-10 Y0; N30 G01 Y-20 F300;N40 G03 X-10 Y-20 R10; N50 G01 Y-10;N60 G02 X-15 Y-10 R5; N70 G01 X20;N80 G03 X20 Y10 R10;N90 G01 X15;N100 G02 X10 Y15 R5; N110 Y20;N120 G03 X-10 Y20 R10; N130 G01 Y15;N140 G02 X-15 Y10 R5; N150 G01 X-20;N160 G03 X-20 Y-10 R10; N170 G01 X
13、0;N180 Y0;N190 G00 Z20; N200 G40 X20; N210 M99;子程序完毕，返回主程序O1712;N10 G54 G90;N20 G41 G01 Y-40; N21 G01 Z-5 F100; N30 G01 Y-30 F300;N40 G03 X40 Y-30 R10; N50 G01 Y30;N60 G03 X30 Y40 R10; N70 G01 X-30;N80 G03 X-40 Y30 R10; N90 G01 X-30;N120 G03 X-30 Y-40 R10;N130 G01 X0; N190 G00 Z20; N200 G40 Y0; N210
14、 M99;(内轮廓方槽子程序)O1713;N10 G54 G90;N20 G42 G01 Y-30; N21 G01 Z-5 F100; N30 G01 Y-20 F300; N40 G03 X30 Y-20 R5; N50 G01 Y20;N60 G03 X20 Y30 R5; N70 G01 X-20;N80 G03 X-30 Y20 R5; N90 G01 Y-20;N120 G03 X-20 Y-30 R5;N130 G01 X0; N190 G00 Z20; N200 G40 Y0;N210 M99;(外轮廓方槽子程序)说明：粗铣和精铣时使用同一加工程序，通过调整刀具补偿参数就可实现
15、粗、精加工，刀具补偿参数的设置与调整见表 1-6-2 所示。任务 3 机床操作1. 加工预备(1) 阅读零件图(图 1-5-1)，并按毛坯图检查坯料的尺寸。(2)开机，机床回零操作。(3) 输入程序并检查该程序。(4) 安装夹具，夹紧工件。装夹时用平行垫铁垫起毛坯，零件的底面要保证垫出确定厚度的标准块，用机用虎钳装夹工件，使毛坯上外表伸出钳口 10mm 左右。定位时要利用百分表调整工件与机床 X 轴的平行度，把握在 0.02mm 之间。(5) 预备刀具本课题共使用四把刀具，安装时要严格依据步骤来执行，并要检查刀具安装的结实程度。2. 对刀，设定工作坐标系(1)X、Y 向对刀安装分中棒用 MDI
16、 方式将主轴旋转转速不宜过高，一般在 600r/min 之内，在工件上方将分中棒快速移至工件左方，Z 轴下刀到确定深度，在手轮方式下将分中棒与工件侧面接触快接近工件侧面时要降低手轮倍率，此时登记机床 X 坐标值 A。手动提刀，Z 轴移动至工件上方，将相对坐标X 值清零，此时X 坐标值为0。MDI 方式再次使主轴旋转，在工件上方将分中棒快速移至工件的右方，Z轴下刀至确定的深度，在手轮方式下将分中棒与工件侧面接触，此时登记机床X坐标值 B。手动提刀，Z 轴移动至工件上方，再将分中棒移到相对坐标值为0+B/2 处，此位置即为工件 X 向中心，将该位置对应的机械坐标 X 值存至零点偏至G54 中。同理
17、，可找正 Y 轴工件中心。(2)Z 轴对刀Z 轴对刀需要加工所需的刀具来找正。一般可用厚度的塞尺、圆柱形的标准刀柄或 Z 轴设定器作为刀具与工件的中间衬垫以保护工件外表。将 2 号基准刀 Z 向所对的零点机械坐标存至零点偏至 G54 中。用对刀法或对刀仪等方法测量出 3 号、4 号、5 号刀相对于基准刀的长度，将相应的数值输入到对应的刀具长度补偿单元 H03、H04、H05 参数代号中去基准刀长度补偿代号 H02 值为零。3. 程序模拟与调试（1） 锁住机床，调出所需程序，在“图形模拟”功能下，实现图形轨迹的校验。图形模拟后，松开机床锁住按钮，重回零。（2） 把工件坐标系的 Z 值朝正方向移动
18、 50mm，适当降低进给速度，单段运行，检查刀具运动是否正确。4. 工件加工把工件坐标系的 Z 值恢复原值，按下启动键，调整适当的主轴转速和进给速度，保证加工正常。5. 尺寸测量用游标卡尺测量键槽的宽度，用深度游标卡尺检查键槽的深度尺寸是否准 确。依据测量结果，调整刀具补偿值。调整刀具补偿值参数的方法是：在“OFFSET” 参数表中，对应的 WEARH与 WEARD中输入相应数据，例：轮廓尺寸小于0.2mm，则在对应的刀具半径补偿WEARD中输入 0.2，按 INPUT 键。重执行程序加工工件，直到到达加工要求。6. 完毕加工松开夹具，卸下工件，清理机床，关闭数控系统电源，关闭机床总电源。加工零件图：图 1-5-5 加工零件