数控铣床知识--轮廓加工
数控加工技能实训最新版精品课件-铣加工中心 内外轮廓编程
第三节 孔加工固定循环
3.深孔钻削循环G83 格式：G83X_Y_Z_R_Q_P_F _L_ 应用： 深孔或有位置要求的孔
第三节 孔加工固定循环
4.高速深孔钻削循环 G73 格式： G73X_Y_Z_R_Q_P_F_ L_ 应用： 扩孔
第三节 孔加工固定循环
5.攻丝循环G84 格式： G84X_Y_Z_R_P_F_L_ 应用： 右旋螺纹的加工
1 5 1 5 -4
数控铣床编程基础
R15 20 40 x
G40G80G49 G90G21G17 G54 T01 G90G00X0Y0 G43Z50.H01 Z10. Z2. G01Z-3.F100 G51X0Y0I1000J-1000 G41G01X20.D31 G01Y45. X40. G02Y15.R15. G1X15. G40G00X0Y0 G50 G01Z2.F500 G00Z150.M5 M30
（二）先进行中心圆台的外轮廓加工，再进行内边轮 廓加工。
任务2、指令讲解
刀具半径补偿(G41、G42)
1.格式
G17
X _Y _
GG1198GG
4421GG0010YX
_Z_ _Z_
D
_
其中刀补号地址D后跟的数值是刀具号，它用来调用内存中刀具半径补
偿的数值。
2.功能：
在加工运行时，控制系统将根据程序中的刀补指令自动进行相应的刀具
O1001
X22Y0. X11.Y19.053 X-11. X-22.Y0 X-11.Y-19.053 M99
第三节 孔加工固定循环
4.3.1 孔加工基本动作 1）X、Y 轴快速定位
2）Z轴快速定位到R点 3）孔加工 4）孔底动作 5）Z轴返回R点 6）Z轴快速返回初始点
数控铣床平面轮廓的加工方法
（1）Z坐标的确定 Z坐标的运动由传递切削力的主轴所决定，与主轴轴线平行的标准坐标轴为Z坐标。
（2）X坐标的确定 X坐标是水平的，它平行于工件装夹面，是刀具或工件在定位平面内运动的主要坐标。
（3）Y坐标的确定 Y坐标的方向可根据X坐标和Z坐标的运动，按照笛卡儿坐标系来确定。
3.数控铣床机床坐标系
技 能
目 标
能正确快速的输入程序
情 感
目 标
培养学生动手与操作能力，分析问题、解决问题、归纳问题、总结问题的能力。
教学步骤
教 学 过 程
教 师 活 动
学 生 活 动
教学方法及时间分配
【导入】
【讲解新课】
【课堂小结】
班级分为六组，每组建立小组长，
进行学习机床操作面板，程序的输入，刀具、量具的使用。
1、6S的管理要求及安全操作规范
M98
调用子程序
M04
主轴反转
M99
子程序结束
M05
主轴停止
M30
程序结束
7.准备功能：G
地址：G从G00～G99，前置的“0”可以省略，如G03与G3可以互用。
功能：是建立机床或控制系统工作方式的一种命令。
G代码
含义
组别
G代码
含义
组别
G00
快速定位
1
G44
负向长度补偿
8
G01
直线插补
1
G49
取消长度补偿
3
G42
刀具半径右补偿
7
G98
固定循环返回起点
11
G43
正向长度补偿
8
G99
返回固定循环R点
11
三、程序的编制
数控铣床加工零件的内轮廓和外轮廓
数控铣床加工零件的内轮廓和外轮廓，刀具补偿的应用
外轮廓加工采用刀具半径左补偿，沿圆弧切线方向切入Pl—P2，切出时也沿切线方向P2——P3。
内轮廓加工采用刀具半径右补偿，P4一P5为切入段，P6-P4为切出段.外轮廓加工完毕取消具半径左补偿，刀具至P4点，再建立刀具半径右补偿。
数控程序如下：
图3-41刀具半径补偿加工内外轮廓
N0010G54S1500M03
N0005G90Z50／抬刀至安全高度
N0020G00X20.Y44.Z2.／刀具快进至P1点上方
N0030G01Z4.F100./刀具以切削进给到深度4mm处
N0040G4lX0Y-40.／建立刀具半径左补偿P1-P2
N0050G02X0Y-40.I0J40．./铣外轮廓顺圆至P2
N0060G00G40X-20.Y-44./取消刀具半径左补偿P2一P3
N0065Z50./抬刀至安全高度
N0070G00X0Y15./刀具快进至P4点
N0075Z2.0/快速下刀
N0080G01Z-4./刀具以切削进给到深度4mm
N0090G42X0Y0／建立刀具半径右补偿P4一P5
N0100G02X-30.YOI-15.JO／铣内轮廓顺圆A—B
N0110G02X30.YOI30.J0／铣内轮廓顺圆B—C
N0120G02XOY0[-15.JO／铣内轮廓顺圆C—A
N0130G00G40X0Y15./取消刀具半径右补偿P6——P4
N0140G00Z100./刀具沿Z轴快速退出
N0150M02／程序结束。
数控铣床编程模块3 内轮廓零件加工
4 内轮廓加工工艺分析举例 （3）切入方法及切入点
切入点
4 内轮廓加工工艺分析举例
（4）Z形刀路间距值
型腔粗加工中的间距就是刀具切入材料的宽度。刀路间距通常为刀具直径的70%～ 90%左右,相邻两刀应有一定的重叠部分。
Y向以Z形刀路间距Q为单位进行N 次数进给，最终型腔粗加工区域被 切除，则有：Q×N=38-2×4=30
立铣刀斜线下刀
（1）深度方向刀具切入方法
方法三 斜线式进刀方式
①斜线下刀的角度
斜线下刀的刀轨与工件上表面的 夹角的极限（如右图所示）的计算公 式为：
arctan(h / d )
进一步考虑到斜线下刀为往返切削运 动下刀角度应调整为：
arctan(h / 2d)
（1）深度方向刀具切入方法
动，加速切削刃的磨损。
使
用 需 注
当刀具在一个连续的轮廓上切削时使用一次刀具半径补偿，
3
刀具在另一个连续的轮廓上切削时应重新使用一次刀具半 径补偿，以避免过切或留下多余的凸台。
意
的
问
题3 Biblioteka 腔铣削用量粗加工时，为了得到较高的切削效率，选择较大的
粗
切削用量，但刀具的切削深度与宽度应与加工条件 （机床、工件、装夹、刀具）相适应。
3 型腔铣削用量
精加工时，为了保证加工质量，就避免工艺系统
受力变形和减小震动，精加工切深应小，数控机床
精
的精加工余量可略小于普通机床，一般在深度、宽
加 工
度方向留0.2～0.5mm余量进行精加工。精加工时， 进给量大小主要受表面粗糙度要求限制，切削速度 大小主要取决于刀具耐用度。
4 内轮廓加工工艺分析举例
1 通用铣削夹具
第3章数控铣削加工工艺(教案9)
第3章 数控铣削加工工艺
(3） 铣刀端刃圆角半径r的选择。铣刀端刃圆角半径 r的大小一般应与零件上的要求一致。但粗加工铣刀因尚 未切削到工件的最终轮廓尺寸，故可适当选得小些，有 时甚至可选为“清角” （即r＝0～0.5mm），但不要造 成根部“过切”的现象。
（4） 立铣刀几何角度的选择。对于立铣刀，主要
第3章 数控铣削加工工艺 2. 夹具的选择 (1) 为了保持零件安装位置与机床坐标系及编程坐标系方 向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，同时还要
求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸关系。
(2) 在加工过程中，为了保证夹具与铣床主轴套筒或刀套、
刀具不发生干涉，夹具在设计和制造时应尽可能开敞， 使待加 工面充分暴露在外，同时夹紧机构元件与加工面之间应保持一
5) 鼓形铣刀
如图3-20所示的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径 为R的圆弧面上，端面无切削刃。加工时控制刀具上下位 置，相应改变刀刃的切削部位，可以在工件上切出从负 到正的不同斜角。R越小，鼓形铣刀所能加工的斜角范围 越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀具的缺点是
刃磨困难，切削条件差， 而且不适于加工有底的轮廓表
还可用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择，
5°。主偏角κr 在45°～90°范围内选取，铣削铸铁时取κr=45°，
第3章 数控铣削加工工艺
· 立铣刀主要参数的选择
（1） 铣刀直径D的选择。一般情况下，为减少走刀次数， 提高铣削速度和铣削量，保证铣刀有足够的刚性以及良好的散热 条件，应尽量选择直径较大的铣刀。但选择铣刀直径往往受到零 件材料，刚性，加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素的 限制。图3-22所示零件的内轮廓转接凹圆弧半径R较小时， 铣刀 直径D也随之较小，一般选择D=2R。 若槽深或壁板高度H较大， 则应采用细长刀具，从而使刀具的刚性变差。 铣刀的刚性以铣刀 直径D与刃长l的比值来表示，一般取D／l＞0.4～0.5。 当铣刀的 刚性不能满足D／l＞0.4～0.5的条件（即刚性较差）时，可采用直 径大小不同的两把铣刀进行粗、精加工。先选用直径较大的铣刀 进行粗加工，然后再选用D、l均符合图样要求的铣刀进行精加工。
数控铣床实训教案——简单外轮廓铣削
数控铣床实训教案——简单外轮廓铣削一、教学目标：1. 了解数控铣床的基本结构和工作原理。
2. 掌握数控铣床的操作方法和技巧。
3. 学会简单外轮廓铣削的工艺及编程。
4. 能够独立完成简单外轮廓铣削的操作。
二、教学内容：1. 数控铣床的基本结构和工作原理2. 数控铣床的操作方法3. 简单外轮廓铣削的工艺4. 简单外轮廓铣削的编程5. 操作演练三、教学重点与难点：1. 教学重点：数控铣床的操作方法，简单外轮廓铣削的工艺及编程。
2. 教学难点：数控铣床的操作技巧，编程中的坐标计算。
四、教学准备：1. 设备：数控铣床、计算机、投影仪。
2. 材料：铣刀、夹具、工件。
3. 软件：数控铣床编程软件。
五、教学过程：1. 导入：介绍数控铣床的基本结构和工作原理，引导学生了解数控铣床的操作方法和技巧。
2. 讲解：讲解简单外轮廓铣削的工艺及编程方法，通过示例进行讲解，让学生清晰地了解整个铣削过程。
3. 演示：在数控铣床上进行简单外轮廓铣削的操作演示，让学生直观地了解操作过程。
4. 练习：让学生分组进行操作练习，教师巡回指导，解答学生在操作过程中遇到的问题。
教学评价：1. 学生能够独立完成简单外轮廓铣削的操作。
2. 学生能够理解并掌握数控铣床的操作方法和技巧。
3. 学生能够根据给定的工件图纸进行编程和操作。
课后作业：1. 复习数控铣床的基本结构和工作原理。
2. 复习简单外轮廓铣削的工艺及编程方法。
3. 完成课后练习题。
六、教学策略与方法：1. 采用讲授法，讲解数控铣床的基本结构、工作原理以及简单外轮廓铣削的工艺和编程知识。
2. 采用演示法，展示数控铣床的操作过程和铣削效果，使学生直观地了解操作方法。
3. 采用实践法，让学生亲自动手操作数控铣床，提高操作技能。
4. 采用分组讨论法，培养学生团队合作精神，提高解决问题的能力。
七、教学步骤：1. 讲解数控铣床的基本结构和工作原理，让学生了解铣床的组成部分及功能。
2. 讲解数控铣床的操作方法，包括开机、关机、选择坐标系、设置刀具路径等。
数控铣床的常用操作
5.2 数控铣床组成与技术参数
5.2.1 数控铣床的组成 数控铣床的基本组成如图3-11所示，它由床 身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠 丝杠、伺服电机、伺服装臵、数控系统等 组成。
图3-11 数控铣床的组成
床身用于支撑和连接机床各部件。 主轴箱用于安装主轴，主轴下端的锥孔用于安 装铣刀，当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时， 铣刀能够切削工件。主轴箱还可沿立柱上的导轨 在Z向移动，使刀具上升或下降。 工作台用于安装工件或夹具。 工作台可沿滑鞍上的导轨在X向移动，滑鞍可沿床 身上的导轨在Y向移动，从而实现工件在X和Y 向的移动。 无论是X、Y向，还是Z向的移动都是靠伺服电 机驱动滚珠丝杠来实现。伺服装臵用于驱动伺服 电机。 控制器用于输入零件加工程序和控制机床工作状态。 控制电源则用于向伺服装臵和控制器供电。
6.旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋 转任意角度来执行。 7.子程序调用功能 有些零件需要在不同的位臵上重复加工同样 的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子 程序，在需要的位臵上重复调用，就可以完成对 该零件的加工。 8.宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一功能的 一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具 灵活性和方便性。
5.1 数控铣床简介
5.1.1 数控铣床的分类 数控铣床种类很多，按其体积大小可分为小型、中型和大 型数控铣床。一般数控铣床是指规格较小的升降台式数 控铣床，其工作台宽度一般在400mm以下，规格较大的 数控铣床，其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性 加工单元。按其控制坐标的联动轴数可分为二轴半联动、 三轴联动和多轴联动的数控铣床等。如对于有特殊要求 的数控铣床，可以加进一个回转的A坐标或C坐标，即增 加一个数控分度头或数控回转工作台，这时机床数控系 统为四轴联动控制的数控系统，可用来加工螺旋槽、叶 片等空间曲面零件。常用的分类方法是按其主轴的布局 形式分为立式数控铣床，卧式数控铣床和立卧两用数控 铣床。
第一章数控铣床数控铣床用途十分广泛，不仅可以加工各种平面、沟槽...
第一章数控铣床数控铣床用途十分广泛，不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面曲线和空间曲线等复杂型面，适合于各种模具、凸轮、板类及箱体类零件的加工。
第一节数控铣床的分类数控铣床的分类方法与通用机床类似，通常可以分为立式数控铣床、卧式数控铣床、立卧两用数控铣床。
一、立式数控铣床立式数控铣床的应用范围在数控铣床中最为广泛。
立式数控铣床主要用于水平面内的型面加工，增加数控分度头后，可在圆柱表面加工曲线沟槽。
小型立式数控铣床与普通立式升降台铣床的工作原理相差不大，机床的工作台可以自由移动，但是升降台和主轴固定不动；中型立式数控铣床的工作台通常可以纵向和横向移动，主轴可沿垂直方向的溜板上下移动；大型立式数控铣床在设计过程中通常要考虑扩大行程、缩小占地面积以及刚性等技术上的问题，所以往往采用龙门架移动式，主轴可在龙门架的横向和垂向方向的溜板上移动，龙门架床身纵向移动。
从数控系统控制的坐标数量来分，立式数控铣床可分为2.5坐标数控立式铣床、3坐标数控立式铣床、4坐标数控立式铣床和5坐标数控立式铣床。
目前3坐标数控立式铣床应用最广，可进行3坐标联动加工。
部分机床3个坐标中只能进行任意2个坐标联动加工，通常这种机床成为2.5坐标数控立式铣床。
所谓4坐标数控立铣和5坐标数控立铣，是指机床除了3个坐标可以联动加工外，机床主轴还可以绕3个坐标轴中的一个或两个轴作摆角运动。
图1－1是一台3坐标数控立式铣床。
图1－1 三坐标数控立式铣床一般来说，机床控制的坐标轴越多，尤其是要求联动的坐标轴越多，机床的功能就越齐全，机床的加工范围和加工对象也就越广，但是与之对应的机床结构和数控系统更加复杂，编程难度更大，设备更加昂贵。
为了提高数控立铣的生产效率，通常可以采用自动交换工作台，这样的结构大大减少零件装卸的辅助工作时间。
除此之外，还可以通过附加数控转盘、增加靠模装置、采用气动或液压的多工位夹具等方法来提高数控立铣的生产效率。
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任务一 外轮廓加工
技能目标
任务描述
知识准备 任务实施
拓展训练
5
任务一 【任务描述】
图示零件，轮廓较为复杂，如果直接计算刀具刀位点的轨迹进行编程， 则计算复杂，容易出错，编程效率低，而采用刀具半径补偿方式进行编程，则较 为简便。零件毛坯为80mm×80mm×20mm的45钢，四周与上下表面已经加工好了， 只进行外轮廓加工。。
28
任务二 【知识准备】
2.平面切削
29
任务二 【知识准备】
二、螺旋类加工
30
任务二 【知识准备】
图示螺旋槽由两个螺旋面组成，前半圆AmB为左旋螺旋面，后 半圆AnB右旋螺旋面。螺旋槽最深处为A点，最浅处为B点。要求用 φ8mm的立铣刀进行加工该螺旋槽，编制数控加工程序。刀具半径 补偿号为D01，长度补偿号为D01。
4)循环可选择粗加工或精加工
(2)刀具动作顺序
1)粗加工时循环形成以下动作顺序
2)精加工时循环形成以下动作顺序
(3)参数说明
1)KNAME(名称)
2)LP1、LP2(长度、半径)
3)AS1、AS2(接近方向/路径，.返回方向/返回路径)
4)FF3(返回进给倍率)
16
任务一 【知识准备】
17
任务一 【知识准备】
◆检测评分 ◆任务反馈——造成尺寸精度降低的常见原因
22
任务一 【拓展训练 】
1.试简要叙述刀具半径补偿的过程。 2.采用刀具半径补偿编程时，应注意哪些问题？ 3.试采用刀具半径补偿指令编写
23
任务二 内轮廓铣削
技能目标
练
24
任务二 【任务描述】
图示零件，为封闭内轮廓。因此，如何进行刀具的Z向进给是加 工本工件的关键。另外，对于侧面轮廓，需将工件竖起来重新装夹校正 后再进行加工。该零件的毛坯为100mm×100mm×20mm的45钢。
(1)基面先行原则 (2)先粗后精原则 (3)先主后次原则 (4)先面后孔原则 5.数控加工工序与普通工序的衔接
平口钳
10
任务一 【知识准备】
二、铣削内外轮廓的进给路线
三、数控加工工艺文件
1.数控加工编程任务书 2.工序卡 3.工件安装和零点设定卡 4.数控加工进给路线图 5.数控加工程序单
11
任务一 【知识准备】
四、手工编程中基点的计算
12
任务一 【知识准备】
五、指令介绍
1.圆弧插补 (1)圆弧程序的一般书写格式 (2)通过中间点进行圆弧插补 (3)切线和过渡圆弧 2.圆弧进给率修正
13
任务一 【知识准备】
六、刀具半径补偿
1.刀位点
2.刀具补偿功能的概念 (1)刀具半径补偿定义 (2)刀具半径补偿指令 (3)刀具半径补偿过程 (4)刀具半径补偿注意事项
14
任务一 【知识准备】
3.刀具补偿D (1)编程举例 (2)补偿存储器的 (3)刀具半径补偿中的几个特殊情况 4.拐角特性 5.刀具半径补偿编程示例
15
任务一 【知识准备】
七、循环
1.轮廓铣削CYCLE72
(1)功能
1)循环运行可选择使用或不使用刀具半径补偿。
2)轮廓可以封闭也可以不封闭.
3)轮廓的定义方向必须是它的加工方向
一、数控铣削加工工序的划分
1.加工阶段 (1)粗加工阶段 (2)半精加工阶段 (3)精加工阶段 (4)光整加工阶段
2.数控铣削加工工序的划分原则 (1)按所用刀具划分 (2)按安装次数划分 (3)按粗、精加工划分 (4)按加工部位划分
9
任务一 【知识准备】
3.工步的划分 4.数控铣削加工顺序的安排
6
任务一 【技能目标】
● 掌握外轮廓铣削的编程方法 ● 掌握刀具半径补偿的基本概念 ● 能熟练运用刀具半径补偿进行编程 ● 了解数控铣削加工阶段的划分方法
7
任务一【知识准备】
一
数控铣削加工工序的划分
二
铣削内外轮廓的进给路线
三
数控加工工艺文件
四
手工编程中基点的计算
五
指令介绍
六
刀具半径补偿
七
循环
8
任务一 【知识准备】
项目三 轮廓加工
典型平面
二维轮廓零件 a)齿轮 b)链轮 c)凸轮 d)离合器 e)花键轴
2
典型平面
3
学习目标
● 掌握数控铣床/加工中心铣削轮廓的工艺设计 ● 掌握数控铣床/加工中心铣削外轮廓的方法 ● 掌握数控铣床/加工中心铣削内轮廓的方法 ● 掌握数控铣床/加工中心铣削复杂轮廓的方法 ● 掌握数控铣床/加工中心铣削轮廓的编程方法
2.矩形外轮廓(凸台)铣削
18
任务一 【知识准备】
3.圆形凸台铣削
19
任务一 【任务实施】
★
加工准备
★
工件检验
★
检测评分
★
任务反馈
20
任务一 【任务实施】
◆加工准备
1.材料准备 2.设备准备 3.量具与刀具 4.识读零件图 5.工艺分析 6.程序编制
21
任务一 【任务实施】
◆工件检验
1.长度尺寸测量 2.圆弧的测量 3.表面粗糙度的测量
33
任务二 【任务实施】
◆编写加工程序 1.设计加工路线 2.分析基点坐标 3.编制加工程序
34
任务二 【任务实施】
◆任务反馈——轮廓加工精度及误差分析
轮廓铣削精度主要包括尺寸精度、形状和位置精度及表面粗糙度。数控铣削加工过程中产生精度降 低的原因是多方面的，在实际加工过程中，造成形状和位置精度降低的常见原因见表3.20，造成表 面粗糙度降低的常见原因见表3.21。 表3.20 数控铣形位精度误差降低原因分析
31
任务二 【任务实施】
● 加工准备 ● 编写加工程序 ● 能熟练运用刀具半径补偿进行编程 ● 了解数控铣削加工阶段的划分方法
32
任务二 【任务实施】
◆加工准备 1.选择数控机床 本任务选用的机床为TK7650型SIEMENS802D系统数控铣床。 2.选择刀具及切削用量 加工本任务工件时，选择如图3.58所示键槽铣刀(Z向垂直进刀)或立铣刀(Z 向螺旋线进刀)进行加工，根据内轮廓的形状，选择刀具直径为φ 16mm。切削 用量推荐值如下：主轴转速n=500～700 r/min；XY平面内进给速度取f=100～ 200 mm/min，Z向进给速度取f=50～100 mm/min；背吃刀量的取值等于型腔高 度，取ap=8 mm。
任务二 【技能目标】
★
★
★
掌握内轮廓铣 削的编程方法
掌握内轮廓铣 削时刀具的进 刀方式
掌握内轮廓铣 削的加工工艺 的设计方法
26
任务二【知识准备】
一
内轮廓的加工工艺
二
螺旋类加工
三
子程序
27
任务二 【知识准备】
一、内轮廓的加工工艺
1.加工内轮廓时的Z向进刀方式 (1)垂直切深进刀 (2)在工艺孔中进刀 (3)三轴联动斜线进刀 (4)三轴联动螺旋线进刀