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                                           平面凸轮廓零件的工艺及程序编制

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项目二 平面凸轮廓零件的工艺及程序编制

一
项目导入 相关知识
二
三
项目实施 拓展知识
四
知识目标

1．掌握数控系统的 ． G00/G01/G02/G03/G41/G42/G40/G54/G90/G1 7/ G18/G19等指令的编程格式及应用 等指令的编程格式及应用 2．掌握平面凸轮廓类零件的结构特点和加工工 ． 艺特点， 艺特点，正确分析平面凸轮廓零件的加工工艺 3．掌握平面凸轮廓类零件的工艺编制方法 ． 4．掌握平面凸轮廓零件的手工编程方法 ．
能力目标

1．针对加工零件，能分析平面凸轮廓类零件的 结构特点、特殊加工要求，理解加工技术要求 2．会分析平面凸轮廓零件的工艺性能，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，正确编制平面 凸轮廓零件的数控加工程序
一、项目导入

使用数控铣床加工零件，一般来说都需要经 过4个主要的工作环节，即确定工艺方案、编写加 工程序、实际数控加工、零件测量检验。本项目 主要学习平面凸轮廓零件的数控加工工艺制定和 程序编制。 图2-1所示为凸模板，已知材料为45#钢，毛坯 为100 mm×80 mm×22 mm，分析零件的加工工 艺，填写工艺文件，编写零件的加工程序。 项目分析：平面凸轮廓零件（含与底面垂直的侧 壁外表面铣削加工）是数控铣削加工的典型零件， 该类零件一般分平面和外轮廓的铣削加工。
如何制定平面凸轮廓零件的数控加工工艺，编制 其加工程序，本项目以凸模板为例，首先学习相 关的数控铣削加工指令和工艺知识，然后完成项 目要求，再通过对凸模板图样分析，进行零件加 工工艺分析，设计加工工艺方案，编制工艺卡、 刀具卡等数控加工技术文件，应用G00、G01、 G02、G03、G41、G42、G40、G90、G91等指令 编写数控加工程序，完成项目任务要求。
图2-1 凸模板
二、项目实施

所示为一凸模板的零件图， 图2-1所示为一凸模板的零件图，毛坯 所示为一凸模板的零件图 100 mm×80 mm×22 mm，材料为 × × ，材料为45#钢，采用数控铣床 钢 加工，分析加工工艺并编制凸模板的数控加工程序。 加工，分析加工工艺并编制凸模板的数控加工程序。 （一）加工工艺分析 1．零件图工艺分析 该零件主要由平面及外轮廓组成。上表面、 该零件主要由平面及外轮廓组成。上表面、凸模板轮廓 和凸台底面的表面粗糙度为Ra3.2，要求较高，无垂直度 和凸台底面的表面粗糙度为 ，要求较高， 要求。该零件材料为45#钢，切削加工性能较好。 要求。该零件材料为 钢 切削加工性能较好。 2．选择加工方案 精加工上表面； ① 粗、精加工上表面； ② 粗、精加工外轮廓。 精加工外轮廓。
3．确定装夹方案 零件毛坯外形为规则的长方形， 零件毛坯外形为规则的长方形，因此加工上表面 与轮廓时选择平口机用虎钳。装夹高度25 与轮廓时选择平口机用虎钳。装夹高度 mm， ， 因此须在虎钳定位基面加垫铁。 因此须在虎钳定位基面加垫铁。 4．确定加工顺序及走刀路线 5 ．刀具及切削用量的选择 切削用量选择见工艺文件。 切削用量选择见工艺文件。 6．填写工艺文件 凸模板数控加工工序卡片见表2-3。 凸模板数控加工工序卡片见表 。
表2-3
凸模板数控加工工序卡片 产品名称或代号 零件名称 凸模板 夹具名称 机用平口虎钳 200 主轴 转速n（ r/min） 夹具编号 使用设备 XK714 进给 速度F （ mm/min ） 材 料 45 零件图号 X02 车 间 数控实训中心
数控加工工序卡片 工序号 程序编号 O0210 O0211
工步 号
工步内容
刀具号
刀具规 格
背吃刀量 ap（mm）
量 具
备注
1
粗铣顶面留余量 0.2
T01
φ100端 铣刀
380
200
1.8 100
游 标 卡 尺 游 标 卡 尺
2
精铣顶面控制高 度尺寸达Ra3.2 粗铣外轮廓留侧 余量0.5，底余量 0.2 精铣外轮廓达图 纸要求 清理、入库
T01
φ100端 铣刀 φ16立铣 刀 φ16立铣 刀
500
150
0.2 100
3
T02
2 000
180
4.5 12 0.5 0.2 千 分 尺
5 6 编制
T02
2 800
250
审核
共 页
第 页
（二）编制加工程序 凸模板平面铣削数控加工程序见表2-4程序单 程序单。 ① 凸模板平面铣削数控加工程序见表 程序单。 凸模板轮廓精加工程序见表2-5程序单 程序单。 ② 凸模板轮廓精加工程序见表 程序单。

表2-4

X02
凸模板平面铣削数控加工程序卡

零件名称 凸模板 编程原点

上表面的中心
零件号 程序号
O0210 程序内容
数控系统
FANUC 0i
编制 简要说明
G54 G90 G17 G00 X0.Y0.； M03 S380； G00 X-120. Y0. Z2.；

G01 Z-1.8 F200；
确定工作坐标系及加工平面 主轴正转，转速380r/min 定位到加工起点

粗铣上表面
零件号 程序号
X02 O2010 程序内容
零件名称 数控系统
凸模板 FANUC 0i
编程原点 编制 简要说明
上表面的中 心
X120.； M03 S500； Z-2.； X-120 F150； G0 Z200.； M05； M30； 精铣上表面 主轴抬起 主轴停 程序结束
表2-5

零件号 程序号 X02 O0211 程序内容 G54 G90 G17 G00 X0 .Y0.； M03 S2800； G00 X-60. Y-60. Z2.； G01 Z-5. F250； G41 G01 X-40. Y-40. D01； Y20.； X-10. Y30.； X30.； G02 X40. Y20. R10.； G01 Y-10.； 零件名称 数控系统
凸模板轮廓精加工程序卡

凸模板 FANUC 0i 编程原点 编制 简要说明 确定工作坐标系及加工平面 主轴正转，转速2 800 r/min 定位到加工起点 建立刀具半径补偿 沿轮廓进行加工 上表面的中 心
G03 X10.Y-30. R20；
G01 X-50.；
G40 G00 X-60.Y-60.； G00 Z200. ； M05； M30；
取消刀具半径补偿 主轴抬起 主轴停 程序结束
四、拓展知识—SIEMENS系统编程简 拓展知识—SIEMENS系统编程简 介

（一）NC编程基本结构 1．程序名称 在编制程序时按以下规则确定程序名。 在编制程序时按以下规则确定程序名。 开始的两个符号必须是字母。 ① 开始的两个符号必须是字母。 其后的符号可以是字母、数字或下划线。 ② 其后的符号可以是字母、数字或下划线。 最多16个字符 个字符。 ③ 最多 个字符。 得使用分隔符。 ④ 得使用分隔符。
例如： 例如：ZLXl_1 2．程序结构和内容 NC程序由若干个程序段组成，所采用的程序段格式属于可变程序段格式。 程序由若干个程序段组成， 程序由若干个程序段组成 所采用的程序段格式属于可变程序段格式。 每一个程序段执行一个加工工步，每个程序段由若干个程序字组成， 每一个程序段执行一个加工工步，每个程序段由若干个程序字组成，最后一个程序段包含程序结 束符： 束符：M02或M30。请看如下程序： 或 。请看如下程序： ZLX1； ； N10 T1 D1； ； N20 G90 G54； ； N30 G60 X30 Y20 Z5 S1500 M03； ； N40 G01 Z-10 F100； ； N50 G91 G02 X0 Y0 I30 J0； ； N60 G90 G00 Z5； ； N70 G00 X0 Y0； ； N80 MIRROR X0； ； N90 L10； ； N100 …… …… NXXXX M30
3．程序字及地址符 程序字是组成程序段的元素，由程序字构成控制器的指令。程序字（如功能字G1、 程序字是组成程序段的元素，由程序字构成控制器的指令。程序字（如功能字 、 F50，坐标字 ，坐标字X120等）由以下几部分组成。 等 由以下几部分组成。 地址符：地址符一般是一个字母。 ① 地址符：地址符一般是一个字母。 数值：数值是一个数值串，它可以带正负号和小数点，正号可以省略不写。 ② 数值：数值是一个数值串，它可以带正负号和小数点，正号可以省略不写。 多个地址符：一个程序字可以包含多个字母，数值与字母之间还可以用符号“ ③ 多个地址符：一个程序字可以包含多个字母，数值与字母之间还可以用符号“，” 隔开。 隔开。 例如， 例如，CR=16.5，表示圆弧半径 ，表示圆弧半径=16.5 mm。 。 此外， 功能也可以通过一个符号名进行调用 例如， 功能也可以通过一个符号名进行调用。 此外，G功能也可以通过一个符号名进行调用。例如，SCALE，即打开比例系数。 ，即打开比例系数。 扩展地址：对于如下地址： ④ 扩展地址：对于如下地址： R 计算参数 H H功能 功能 I，J，K 插补参数 中间点 ， ， 插补参数/中间点 可以通过l～ 个数字进行地址扩展 在这种情况下，其数值可以通过“ 进行赋值 个数字进行地址扩展。 进行赋值。 可以通过 ～4个数字进行地址扩展。在这种情况下，其数值可以通过“=”进行赋值。 例如： 例如：R10=5，H6=10。 ， 。
4．程序段结构 程序段由若干个字和程序段结束符“ 组成。 程序段由若干个字和程序段结束符“LF”组成。在程序 组成 编写过程中进行换行时或按输入键时， 编写过程中进行换行时或按输入键时，可以自动产生程 序段结束符。 序段结束符。 字顺序： ① 字顺序： 程序段号说明：建议以5或 为间隔选择程序段号 为间隔选择程序段号， ② 程序段号说明：建议以 或10为间隔选择程序段号，以 便修改插入程序段时赋予程序段号。 便修改插入程序段时赋予程序段号。 在程序运行过程中，一旦跳跃程序段生效， 在程序运行过程中，一旦跳跃程序段生效，则所有带 符的程序段都不予执行， “/”符的程序段都不予执行，当然这些程序段中的指令 符的程序段都不予执行 也不予考虑。 也不予考虑。程序从下一个没带斜线符的程序段开始执 行。
说明： ③ 说明：利用加注释的方法可在程序中对程序段进行说 注释可作为对操作者的提示显示在屏幕上。例如： 明。注释可作为对操作者的提示显示在屏幕上。例如： N10 G17 G54 G94 F100 S1200 M3 D2； 主程序 ； N20 G00 G90 X100 Y200； ； N30 G01 Yl85； ； N40 X112； ； /N50 X118 Y180； ； N60 X150 Y120； ； N70 G00 G90 X200； ； N80 M02
（二）SIEMENS系统G功能代码 SIEMENS系统数控铣床和加工中心 功能格式 系统数控铣床和加工中心G功能格式 系统数控铣床和加工中心 见表2-6 见表 。

表2-6

地址 含义及赋值 刀具刀补号 0～9整数不带符号
数控铣床和加工中心G功能格式

说 明 用 于 某 个 刀 具 T__. 的 补 偿参数；D0表示补偿值 D__ =0；一个刀具最多有9个 D号 编 程
D
F
进给率（与G4一起可以编程 刀具/工件的进给速度， 停 留 时 间 ） 0.001 ～ 对 应 G95 ， 单 位 分 别 为 F__ 99 999.999 mm/min或mm/T 主轴转速，在G4中表示暂停 主轴转速单位是转/分， S__ 时间0.001～99 999.999 在G4中作为暂停时间 刀具号 1～32 000整数，无符号 可以用T指令直接更换刀 具，可由M6进行。这可 T__ 由机床数据设定
S
T
续表 地址 含义及赋值 说 明 G功能按G功能组划分， 一个程序段只能有一个G 功能组中的一个G功能指 令 。 G 功 能 按 模 态 有 效 G_ （ 直 到 被 同 组中 其 他 功 能 替 代 ） ， 或者 以 程 序 段方式有效 运动指令（插补方式） G0 X__Y__Z__ G1 X__Y__Z__F__ 编 程
G
G功能（准备功能字） 已事先规定
G0 G1
快速移动 直线插补
G2
顺时针圆弧插补
G2 X__Y__Z__I__K__; 圆心和终点 G2 X__Y__CR=__F__; 半径和终点 G2 AR=__I__J__F__; 张角和圆心 G2 AR=__X__Y__F__ ； 张角和终点 G3__；其他同G2 G5 X__Y__Z__ IX=__JY=__KZ=__F__ S__M__; 主轴转速，方向 G33Z__K__; 在Z轴方向上带补偿夹具 攻丝 模态有效 N10 SPOS=__ 主轴处于位置调节状态 N20 G331 Z__K__S__; 在Z轴方向不带补偿夹具 攻丝；右旋螺纹或左旋螺 纹通过螺距的符号（比如 K+）确定： +： 同M3 ?： 同M4
G3 G5
逆时针圆弧插补 中间点圆弧插补
G33
恒螺距的螺纹切削
G331
不带补偿夹具切削内螺纹
G332
不带补偿夹具切削内螺纹— 退刀
模态有效
G332 Z__K__; 不带补偿刀具切削螺 纹i—退刀； 螺距符号同G331
G4
暂停时间
G4 F__或G4 S__； 自身程序段
G63
带补偿刀具切削内螺纹
特殊运行，程序段有效
G63 Z__F__S__M__ 自身程序段
G74
回参考点
G74X__Y__.Z__; 自身程序段