1、数控铣削型腔铣削加1矩形型腔零件如图 5-1 所示，毛坯外形各基准面已加工完毕，已经形成精毛坯。要求完成零件上型腔的粗、精加工，零件材料为 45 钢。5.2 型腔加工的工艺知识1.刀具切入方法刀具引入到型腔有三种方法：（1）使用键槽铣刀沿 Z 向直接下刀，切入工件。（2）先用钻头钻孔，立铣刀通过孔垂向进入再用圆周铣削。（3）使用立铣刀螺旋下刀或者斜插式下刀使用立铣刀斜插式下刀使用立铣刀时，由于端面刃不过中心，一般不宜垂直下刀，可以采用斜插式下刀。斜插式下刀，即在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿斜线以渐近的方式切入工件，直到下一层的高度，然后开始正式切削，如图 7-2 所示。采用斜插式下刀时
2、要注意斜向切入的位置和角度的选择应适当，一般进刀角度2为 510。立铣刀斜插式下刀螺旋下刀螺旋下刀,即在两个切削层之间,刀具从上一层的高度沿螺旋线以渐近的方式切入工件,直到下一层的高度,然后开始正式切削。2.加工刀路设计3精加工刀具路径3.刀具图 5-4 精加工刀具路径45.3 子程序如果程序包含固定的加工路线或多次重复的图形，则此加工路线或图形可以编成单独的程序作为子程序。这样在工件上不同的部位实现相同的加工，或在同一部位实现重复加工，大大简化编程。子程序作为单独的程序存储在系统中时，任何主程序都可调用，最多可达999 次调用。当主程序调用子程序时它被认为是一级子程序，在子程序中可再调用下一
3、级的另一个子程序，子程序调用可以嵌套 4 级，如图 5-5 所示。1. 子程序的结构子程序与主程序一样，也是由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。于程序与主程序唯一的区别是结束符号不同，子程序用 M99，而主程序用 M30或 M02 结束程序。例如：O0001； M98 P1000； M30； O2000； M98 P3000； M99； O1000； M98 P2000； M99； 一重嵌套 二重嵌套5O； （子程序名）； （子程序内容）；M99； （子程序结束）2. 子程序的调用在主程序中，调用子程序的程序段格式为：M98 P；表示子程序被重复调用的次数，表示调用的子程序名（数字） 。例
4、如：M98 P51234；表示调用子程序 O1234 重复执行 5 次。当子程序只调用一次时，调用次数可以不写，如 M98 P1234；表示调用O1234 子程序执行 1 次。3. 子程序应用实例例 5.1 加工图 5-6 所示零件上的 4 个相同尺寸的长方形槽，槽深 2mm，槽宽 10mm，未注圆角 R5，铣刀直径 10mm，试用子程序编程。6加工程序如下：O0001； 主程序名N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化N20 G00 Z80.0； 刀具定位到安全平面，启动主轴N30 M03 S1000； N40 G00 X20.0 Y20.0； N50
5、Z2.0； 快速移动到 A1 点上方 2mm 处N60 M98 P0002； 调用 2 号子程序，完成槽加工N70 G90 G00 X90.0； 快速移动到 A2 点上方 2mm 处图 5-6 子程序编程举例7N80 M98 P0002； 调用 2 号子程序，完成槽加工N90 G90 G00 Y70.0； 快速移动到 A3 点上方 2mm 处N100 M98 P0002； 调用 2 号子程序，完成槽加工N110 G90 G00 X20.0； 快速移动到 A4 点上方 2mm 处N120 M98 P0002； 调用 2 号子程序，完成槽加工N130 G90 G00 X0 Y0； 回到工件原点N1
6、40 Z10.0；N150 M05； 主轴停N160 M30； 程序结束O0002； 子程序名N10 G91 G01 Z-4.0 F100； 刀具 Z 向工进 4mm（切深 2mm）N20 X50.0； ABN30 Y30.0； BCN40 X-50.0； CDN50 Y-30.0； DAN60 G00 Z4.0； Z 向快退 4mmN70 M99； 子程序结束，返回主程序84. 子程序使用中的注意事项（1）在编制子程序时，在子程序的开头 O 的后面编制子程序号，子程序的结尾一定要有返回主程序的辅助指令 M99。（2）在子程序的最后一个单段用 P 指定序号（图 5-7） ，子程序不回到主程序中
7、呼叫子程序的下一个单段，而是回到 P 指定的序号。返回到指定单段的处理时间通常比回到主程序的时间长。5.4 任务决策和实施（1）工艺分析本工序加工内容为型腔底面和内壁。型腔的 4 个角都为圆角，圆角的半径限定刀具的半径选择，圆角的半径大于或等于精加工刀具的半径。图中圆角半径为 R10mm，粗加工刀具选用 20 的键槽铣刀，精加工选用 16 的立铣刀。粗加工为 Z 字形走刀，从槽的左下角下刀，沿 X 方向切削。设置精加工余量 S=0.2mm，半精加工余量 C=0.4mm，根据前面公式确定粗加工刀间距个数图 5-7 子程序返回到指定的单段9N=8（来回走刀 9 次） ，刀间距为 16.1 mm。半
8、精加工从粗加工的最后刀具位置开始，沿轮廓逆时针加工矩形槽侧壁。精加工采用圆弧切入，逆时针加工（顺铣） 。由于槽比较深，粗、精加工采用分层铣削，每次铣削深度为 10mm。精加工一次直接铣削到深度。（2）刀具与工艺参数见表 5-1、表 5-2。表 5-1 数控加工刀具卡单 位 产品名称 零件图号数控加工刀具卡片零件名称 程序编号刀 具 补偿值 刀补号序号 刀具号 刀具名称直径 长度 半径 长度 半径 长度1 T01 键槽铣刀 20mm2 T02 立铣刀 16mm 8 D02表 5-2 数控加工工序卡单 位 产品名称 零件名称 材 料 零件图号数控加工工序卡片工序号 程序编号 夹具名称 夹具编号 设
9、备名称 编制 审核10工步号 工步内容 刀具号 刀具规格主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/min）背吃刀量/mm1粗加工和半精加工形腔内壁，精加工形腔底面T01 20mm 键槽刀 400 2002 精加工形腔内壁 T02 16mm 立铣刀 600 120（3）装夹方案本工序采用平口钳装夹，由于加工内腔，所以不存在刀具干涉问题，只要保证对刀面高于钳口即可。（4）程序编制在零件中心建立工件坐标系，Z 轴原点设在零件上表面上。粗加工程序（20mm 键槽刀）：O0010； 主程序名N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化N20 G00 Z80.0； 刀具定
10、位到安全平面N30 M03 S400； 启动主轴N40 X-64.4 Y-64.4； 移动到下刀点N50 Z5.0；11N60 G01 Z-10.0 F50； 下刀至-10mmN70 M98 P0011； 调用子程序N80 G90 X-64.4 Y-64.4； 移动到下刀点N90 Z-20 F50； 下刀至-20mmN100 M98 P0011； 调用子程序N110 G90 G00 Z200.0； N120 X200.0 Y200.0；N130 M05； 主轴停止 N140 M30； 程序结束分层铣削子程序：O0011； 子程序名N10 G91 ； 增量坐标N20 G01 X128.8 F20
11、0； 第 1 次切削 N30 Y16.1； 间 距 1N40 X-128.8； 第 2 次切削N50 Y16.1； 间 距 2N60 X128.8； 第 3 次切削N70 Y16.1； 间 距 3N80 X-128.8； 第 4 次切削N90 Y16.1； 间 距 412N100 X128.8； 第 5 次切削N110 Y16.1； 间 距 5N120 X-128.8； 第 6 次切削N130 Y16.1； 间 距 6N140 X128.8； 第 7 次切削N150 Y16.1； 间距 7N160 X-128.8； 第 8 次切削N170 Y16.1； 间距 8N160 X128.8； 第 9
12、 次切削N170 X0.4； 半精加工起点 X 坐标N180 Y0.4； 半精加工起点 Y 坐标N190 X-129.6； -X 方向运动N200 Y-129.6； -Y 方向运动N210 X129.6； +X 方向运动N220 Y129.6； +Y 方向运动N230 M99； 子程序结束精加工程序（16mm 立铣刀）：O0020； 程序名N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化13N20 G00 Z80.0； 刀具定位到安全平面N30 M03 S600； 启动主轴N40 X0 Y-59.0； 移动到下刀点N50 Z5.0；N60 G01 Z-20.0 F
13、80； 下刀至-20mmN70 G41 X-16 D02 F120； 建立刀补N80 G03 X0 Y-75.0 R16.0； 切向切入N90 G01 X65.0； 开始精加工N100 G03 X75.0 Y-65 R10.0； N110 G01 Y65.0； N120 G03 X65.0Y75.0 R10.0；N130 G01 X-65.0；N140 G03 X-75.0 Y65.0 R10.0；N150 G01 Y-65.0；N160 G03 X-65.0 Y-75.0 R10.0；N170 G01 X0；N180 G03 X16.0 Y-59.0 R16.0； 切向切入出N190 G01 G40 X0； 取消刀补N200 G00 Z200.0；N210 X200.0 Y200.0；14N220 M05； 主轴停止 N230 M30； 程序结束5.5 巩固练习利用数控加工仿真软件，完成如图 5-8 所示零件上深槽加工，要求分粗、精加工，并实现分层加工。图 5-8 槽加工练习
