三型腔类零件的加工工艺及程序编制

❖ 例：带弧岛的挖腔，零件如图3-8所示。
图3-7 不规则形状型腔
图3-8 带弧岛的挖腔
（二）数控系统的相关功能指令 1．子程序调用指令M98、M99 （1）子程序的应用 ① 零件上有若干处具有相同的轮廓形状。在这种情况下，
只编写一个轮廓形状的子程序，然后用一个主程序来调用该 子程序。
② 加工中反复出现具有相同轨迹的走刀路线。被加工的零
（2）螺旋下刀 螺旋下刀方式是现代数控加工应用较为广泛的下 刀方式，特别在模具制造行业中应用最为常见。
（3）斜线下刀 斜线下刀时刀具快速下至加工表面上1个距离 后，改为以1个与工件表面成一角度的方向，以 斜线的方式切入工件来达到Z向进刀的目的。如 图3-4所示。
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图3-3Hale Waihona Puke 螺旋下刀铣图3-4 斜线下刀铣
❖ 例如，M98P1006L4，表示1 006号子程序重复调用4 次。子程序调用指令可以与移动指令放在一个程序段 中。
❖ （4）应用举例
❖ 零件如图3-9所示，用 8键槽铣刀加工10 mm深的槽，
每次Z轴下刀2.5 mm，试利用子程序编写程序
图3-9 子程序编程
三、项目实施
❖ （一）某标志图形零件的工艺设计与编程 ❖ 如图3-1所示，为某标志图形零件，毛坯为10025 mm的圆柱，材料 为45#钢调质，硬度200~250HBS，分析其加工工艺并编制数控加工程序。 ❖ 1．加工工艺分析 ❖ （1）零件图工艺分析 ❖ 此零件图纸标注尺寸齐全，分析图样可知：中心型腔为3个凹槽成 120°的夹角，可以考虑用旋转坐标进行加工；外部环形凹槽深4 mm、 宽4 mm，用4的键槽刀加工。 ❖ （2）选择加工设备 ❖ 对平面腔体零件的数控铣削加工，一般采用2轴以上联动的数控铣床， 因此，首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在铣床的允许范围 以内；其次，考虑数控铣床的精度是否能满足腔体零件的设计要求；最 后，因为此零件对3个腔体的圆周分布要求较高，根据以上3条即可确定 所要使用2轴以上联动的数控加工中心。 ❖ （3）确定装夹方案 ❖ 根据零件特点，采用三爪卡盘装夹，下垫垫铁。
❖ 图3-6（a）的走刀，是从角边起刀，按Z字形排刀。这 种走刀，编程简单，但行间在两端有残留。
❖ 图3-6（b）的走刀，是从中心起刀，或长边从（长−宽） /2处起刀，按逐圈扩大的路线走刀，因每圈需变换终 点位置尺寸，编程复杂，但腔中无残留。
❖ 图3-6（c）的走刀，结合图3-6（a）、图3-6（b）2种 的优点，先以Z字形排刀，最后沿腔周走一刀，切去残 留。
❖ 2．走刀路线 ❖ （1）圆腔挖腔程序的编制 ❖ 圆腔挖腔，一般从圆心开始，根据所用刀具，
也可先预钻一孔，以便进刀。挖腔加工多用立 铣刀或键槽铣刀。图3-5 挖圆腔 ❖ 如图3-5所示。
图3-5 挖圆腔
❖ （2）方腔挖腔程序的编制
❖ 方腔挖腔与圆腔挖腔相似，但走刀路径可有以下几种， 如图3-6所示。
1．掌握数控系统的M98/M99指令的编程格式及 应用 2．掌握型腔类零件的结构特点和加工工艺特点， 正确分析腔体零件的加工工艺 3．掌握型腔类零件的工艺编制方法 4．掌握型腔类零件的手工编程方法
1．针对加工零件，能分析型腔类零件的结构特 点、特殊加工要求，理解加工技术要求 2．会分析腔体零件的工艺性能，能正确选择设 备、刀具、夹具与切削用量，能编制数控加工工 艺卡 3．能使用数控系统的基本指令正确编制型腔类 零件的数控加工程序
④ 满足某种特殊的需要。
❖ （2）子程序格式 ❖ O××××； 子程序号 ❖ N010 __ __ __ __ __； ❖ N020 __ __ __ __ __；
❖ …… ❖ N200 __ __ __ __ __； ❖ N210 M99； 子程序结束 ❖ 说明如下。
❖ ① 在子程序的开头，继“O”之后规定子程序号； ❖ ② M99为子程序结束指令，M99不一定要单独使用一
图3-1 标志图形零件
② 大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情 况。
（一）型腔铣削工艺设计 1．挖槽和型腔加工中的进刀方式 对于封闭型腔零件的加工，下刀方式主要有垂 直下刀、螺旋下刀和斜线下刀3种。 （1）垂直下刀
① 小面积切削和零件表面粗糙度要求不高的情况。 ② 大面积切削和零件表面粗糙度要求较高的情况。
任务1：如图3-1所示，为一标志图形零件，毛坯为 100 mm×25 mm的圆柱，材料为45#钢，要求分析零 件的加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。
任务2：如图3-2所示，为一型腔零件，毛坯为 80 mm×80 mm×20 mm，材料为硬铝，要求分析零件 的加工工艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。
个程序段，如下所示也是允许的：G00 X＿ Y＿ M99。
❖ （3）子程序的调用
❖ 子程序的调用指令的具体格式各系统各不相同。 FAUNC系统的子程序调用指令格式为：
❖ M98 P××××L××××
❖ 其中，M98为调用子程序指令字。地址P后面的4位数 字为子程序号。地址L后面的数字为重复调用的次数， 系统允许重复调用次数为9 999次。如果只调用一次， 此项可省略不写。
件从外形上看并无相同的轮廓，但需要刀具在某一区域分层 或分行反复走刀，走刀轨迹总是出现某一特定的形状，采用 子程序就比较方便，此时通常要以增量方式编程。
③ 程序中的内容具有相对的独立性。加工中心编写的程序
往往包含许多独立的工序，有时工序之间的调整也是允许的。 为了优化加工顺序，把每一个独立的工序编成一个子程序， 主程序中只有换刀和调用子程序等指令，是加工中心编程的 一个特点。
图3-6 挖方腔
❖ （3）不规则形状挖腔程序的编制 ❖ 对于不规则形状的挖腔，程序较规则形状要复杂，计算工作量有时较大。为简化
编程，编程员可先将其变成内轮廓进行加工，再将剩余部分变成无界平面进行铣 削加工，如图3-7所示。由于所剩部分已远离边界，可用方格纸进行近似取值， 只要不碰边界即可，这样可以简化编程。如图3-7双点划线所示，为剩余轮廓腔， 近似取值加工，编程并不困难。 ❖ （4）带弧岛的挖腔程序的编制 ❖ 带弧岛的挖腔，不但要照顾到轮廓，还要保证弧岛。为简化编程，编程员可先将 腔的外形按内轮廓进行加工，再将弧岛按外轮廓进行加工，使剩余部分远离轮廓 及弧岛，再按无界平面进行挖腔加工。可用方格纸进行近似取值，以简化编程。 注意如下问题。 ❖ ① 刀具要足够小，尤其用改变刀具半径补偿的方法进行粗、精加工时，保证刀 具不碰型腔外轮廓及弧岛轮廓。 ❖ ② 有时可能会在弧岛和边槽或2个弧岛之间出现残留，可用手动方法除去。 ❖ ③ 为下刀方便，有时要先钻出下刀孔。