1、湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power 实 训 指 导 书课题名称 实训 适用专业： 机电设备维修与管理 指导老师： 邓良平 开始日期： 2013 年 11 月 日结束日期： 2013 年 11 月 日电力工程系编课题一 二维加工综合训练 1、教学要求：1）熟练掌握二维图形的绘制方法和编辑功能及技巧。2）掌握二维加工的各种加工方法、参数的设置功能，能结合机械制造技术所学知识合理选择刀具、切削用量参数和加工方式进行二维加工自动编程。2、教学内容：对图示零件进行建模与加工自动
2、编程。俯视图 等角视图图 12 -1 二维加工零件图课题一实训指导：一、绘制图形并进行工作设定根据图 12-1 所示尺寸在俯视图面（ Z=0 ）中绘制图形，如图 12-2 所示，可不绘 Z轴方向深度，但要注意中间部位槽深是 5mm，而 12mm 宽的腰形槽是通槽，直径 10mm的孔是通孔。工件毛坯是 90X90 的方料，厚度为 16mm工作设定时，因为图形不完全对称，工件的中心的坐标为（0，10，0） ，与系统原点不重合。二、工艺分析1） 因毛坯厚度为 16mm，首先应安排面铣，铣削深度为 1mm 考虑加工效率，应采用较大的平刀，选用 16mm 的平刀加工。2） 外形铣削也可采用 16mm 的
3、平刀加工，因单边加工余量为 5mm，X Y 方向不需要分层。3） 中间部位挖槽圆角半径为 5mm，腰形槽槽宽为 12 mm，故均可采用 10 mm，的平刀进行加工。4） 四个直径为 10 mm，的通孔，因无特别要求，可只用直径 10 mm 的钻头加工。图 12-2 毛坯中心设定三、编制刀具路径1、 面铣2、 采用直径 16mm 的平刀对毛坯进行面铣，铣削厚度为 1mm。其步骤如下：1） 将构图面设定为俯视图2） 依次选择 T 刀具路径F 面铣D 执行，系统将出现面铣加工参数对话框。因为在此之前，以设定工件大小，在出现面铣对象时，直接单击按 D 执行，系统即对整个毛坯范围进行面铣。3） 选择加工
4、材料时，在“刀具参数”表中刀具区域处单击鼠标右键，在弹出的对话框中选“工作设定” ，弹出“工作设定”对话框后，选择右下脚的“工作材料”按钮，出现材料列表，选择所加工的材料。4） 设定所需的刀具时，在“刀具参数”表中的刀具区域处单击右键，在弹出的对话框中选“从刀具资料库中取得刀具资料” ，然后选择所需刀具资料。选出的三把刀具，设定刀具参数如图 12-3 所示。5） 设定面铣加工参数如图 12-4 所示。注意参数表中， “要加工表面”的绝对坐标系设定为 1，而“切削深度”绝对坐标系为 0。所以在面铣之前，对刀时毛坯表面 Z 坐标系应设为 1，面铣之后的工件表面 Z 坐标就为 0。图 12-3 刀具
5、参数设置图 12-4 面铣参数设置6） 设定参数后，选择“确定” 。7） 进行路径模拟验证时，在“操作管理员”中选择刀具路径模拟按钮，可进行手动或自动路径模拟，以验证路径的正确性。8） 进行实体切削验证时，在“操作管理员”中选择实体切削验证按钮，可进行实体切削验证。单击参数设定按钮，设定参数如图 12-5 所示。毛坯大小使用工作设定的大小，但此时要加工表面 Z 值为 1，即 Z 坐标的第二点坐标应设为 1。9） 验证该路径后，为了不影响后续加工路线的显示，先将此操作的刀具路径显示关闭。在“操作管理员”中，将光标移至该切削处，单击鼠标右键，从弹出的对话框中选择“选项”“刀具路径之显示”“关” ，
6、即可关闭该操作的刀具显示。图 12.5 实体切削验证参数设置2外形铣削采用 16mm 的平刀铣削外形，在 Z 轴方向分两次粗铣，XY 方向精修 1 次，精修余量0.5mm,保证外形表面质量。其步骤如下：1) 在主功能表中依次选择 T 刀具路径C 外形铣削。2) 定义外形铣削图素时，选择 C 串联，点击要铣削的外形边界，串联完成，选择 D 执行，出现参数设置对话框。要注意的是，串联外形时最好是逆时针方向，因为粗加工时采用逆铣方式较好。3) 设定刀具参数时，刀具仍采用 16mm 的平刀，参数与图 12-3 一样。4) 设定外形铣削参数如图 12-6 所示，因已进行面铣， “要加工表面”的 Z 坐标
7、绝对值应为 0，外形铣削切削深度应稍大于工件厚度，避免毛刺。其中图 12-7 是 Z 轴方向分层设定对话框。图 12-8 是 XY 方向分层设定对话框，粗切间距大于单边余量 5mm 即可，精修余粮为 0.5mm。图 12-6 外形铣削参数设置图 12-7 外形铣削 Z 向分层设置5）参数设定好以后选择“确定” ，屏幕将出现外形铣削加工的刀具路径，如图 12-9 所示。图 12-8 外形铣削 XY 向分层参数设置图 12-9 外形铣削刀具路径6）为了方便下一操作，先将此刀具路径显示关闭。3挖槽加工两处挖槽均采用 10mm 的平刀，先设定深度为 5mm 的方槽加工。方槽加工步骤：1) 在主功能表中
8、依次选择 T 刀具路径C 挖槽加工。2) 定义挖槽边界，串联图 12-2 中方形槽边界。3) 设定刀具参数时，刀具采用 10mm 的平刀，参数可参照图 12-3 设置。4) 设定挖槽参数如图 12-10 所示。通过分层铣深精修槽底，参数设置如图 12-11 所示图 12-11 挖槽铣深参数设置图 12-10 挖槽铣深参数设置5）设定粗加工/精加工参数，如图 12-12 所示。图 12-13 是挖槽加工为螺旋下刀参数的设置。图 12-12 挖槽粗铣/精修参数设置图 12-13 挖槽螺旋下刀参数设置图 12-4 挖槽刀具路径6）参数设定好后选择“确定” ，屏幕将出现挖槽加工路径，如图 12-14
9、所示。腰形槽挖槽也采用 10mm 的平刀，该槽加工难度在于下刀方式上。腰形槽加工步骤：1) 在主功能表中依次选择 T 刀具路径C 挖槽加工。2) 定义挖槽边界，串联图 12-2 中腰形边界。3) 设定刀具参数时，刀具采用 10mm 的平刀，参数可参照图 12-3 设置。4) 设定挖槽参数如图 12-5 所示。Z 轴分层铣深槽深应稍大于工件厚度，参数设置如图12-16 所示。图 12-15 挖槽参数设置图 12-16 挖槽铣深分层参数设置5）设定粗加工/精加工参数如图 12-17 所示。图 12-18 为挖槽加工是螺旋下刀参数的设置。因为槽宽与刀具直径比较接近，下刀空间较小，直接螺旋下刀和斜插下
10、刀都难以实施，图中采用的办法是，减小下刀参数表中 XY 方向的下刀预留量（内设值 1mm）为 0.5mm，在选择螺旋下刀参数表中“沿边界渐降下刀”复选框即可。图 12-17 挖槽粗铣/精修参数设置图 12-18 沿边界渐降螺旋下刀参数设置6）参数设置好以后选择“确定” ，屏幕将出现腰形槽加工路径，如图 12-19 所示。从前视图中可看出有明显的下刀斜线，可确保下刀成功。图 12-19 挖槽刀具路径4钻孔加工选择 10mm 的钻头进行钻孔加工。其步骤如下：1) 在主功能表中依次选择 T 刀具路径D 钻孔。2) 定义孔中心时，选择 M 手动输入C 圆心点，鼠标捕捉直径 10mm 圆孔，即可得到圆心
11、点。捕捉完四个钻孔点以后，按 ESC 键，结束选点，然后按 D 执行。3) 设定刀具参数应注意主轴转速要降低，如图 12-20 所示。刀具路径图 12-20 钻孔刀具参数设置5） 设定钻孔参数如图 12-21 所示。因为孔深小于 3 倍孔径，采用一般钻孔方式（无啄钻）即可，但考虑到是通孔，必须要有贯穿量，所以设置刀尖补偿，如图 12-22 所示。图 12-21 钻孔参数设置图 12-22 刀尖补偿参数设置5）参数设置好以后选择“确定” ，即可产生钻孔刀具路径。四、操作管理当以上刀具路径全部生成后，在“操作管理员”中必定会产生如图 12-23 所示的操作项目。所有操作即可展开，如“面铣” ，也可
12、压缩，如“外形铣削”等，用鼠标点击操作名即可展开或压缩操作项。图 12-23 操作管理员五、路径模拟主要用于检验刀具路径是否正确。在图 12-23 所示的操作管理中，可用鼠标选择所要模拟的操作，也可以按住 Shift 键，再用鼠标选中模拟的操作，这样可以选择多个操作，还可点击全选按钮，以选择所有的操作。点击刀具路径模拟，即可对所选操作的刀具路径进行手动或自动模拟。六、实体验证用真实的实体加工模拟检查刀具路径是否有过切现象，以便在真正加工前改正。在图12-23 中选择所有的操作，点击实体切削验证，即可进行实体加工模拟。实体加工结果如图 12-24 所示。12-24 实体验证结果七、后处理用于产生
13、实际加工用的 NC 程序。选择进行后处理的操作时要注意，对于没有自动换刀功能的数控机床，每次只能选择使用相同刀具的操作产生 NC 程序对于有自动换刀功能的数控机床（加工中心）可以选择所有的操作进行后处理。下面以没有自动换刀功能的数控机床为例说明图 12-23 中后处理的步骤。1) 按主 Shift 键，同时在图 12-23 中用鼠标选要后处理的操作 1（面铣）和 2（外形铣削） 。因为这两个操作均采用 16mm 的平刀（1#刀） 。选中的操作会出现一个蓝色的“” 。2) 点击执行后处理，出现对话框，如图 12-25 所示。要求确认是否赋名存储编辑NCI 文档和 NC 文档，选择编辑 NC 文档
14、即可。图 12-25 后处理文件存储对话框3）选择如图 12-25 所示的选项，按 “确定” ，出现提示，如图 12-26 所示。图 12-26 是否全部执行后处理提示4） 选“否” ，出现 NC 文档对话框，如图 12-27 所示。5） 针对不同机床的要求，适当修改图 12-27 中的 NC 文档，然后选择“File”“Save as” ，输入 NC 文件名：“Exnc1”存盘。6） 在图 12-23 中用鼠标选要后处理的操作 3（挖槽）和 4（挖槽） ，这两个操作均使用直径 10mm 的平刀加工。选中操作后会出现两个蓝色的“ ” 。7） 重复步骤 2-5，输入 NC 文件名：“Exnc2”
15、存盘。8） 在图 12-23 中用鼠标选择操作 5（钻孔） ，此时会出现一个蓝色的“” 。9） 重复步骤 2-5，输入 NC 文件名：“Exnc3”存盘。 图 12-27 后处理 NC 文件编辑框八、机床加工其步骤如下：1) 将后处理所产生的 NC 程序经修改后装入与机床相连的计算机中。2) 在机床上正确装夹并校准毛坯。3) 对刀时，对于余量较大的毛坯可采用试切法，找到毛坯中心，同时要保证刀具的原点与编程时所用的图形原点一致。本例中，毛坯中心与编程原点不一致，所以当刀具找到毛坯中心后，该中心并非系统原点（图形编程原点） ，必须用 MDI（手动输入）指令设定该毛坯中心在系统坐标系的坐标值（0，1
16、0，0） 。4) 用 DNC（通信软件）将 NC 程序（前面所述的“Exnc1” 、 “Exnc2”和“Exnc3” ）传入机床，小文件可直接传到机床存储器加工，大文件只能边传送边加工。课题二 三维加工综合训练 1、教学要求：1）熟练掌握三维曲面与实体的绘制方法和编辑功能及技巧。2）掌握三维加工的主要加工方法、参数的设置功能，能结合机械制造技术所学知识合理选择刀具、切削用量参数和加工方式进行三维加工自动编程。2、教学内容：对图示轮毂零件进行建模与加工自动编程。课题二实训指导：一、轮毂模型的构建1绘制轮毂外形及底部曲面的线框曾别：1（曾别名字：外形）在前视图面上绘制出图 4-231 所示两个外形
17、，点坐标值见表 4-15。图 4-231 轮毂外形测量点标值表 4-15 轮毂外形测量点坐标值(mm)以两点方式画弧，半径值为 88.5 绘制一个圆弧，将外形 1、外形 2 于 P10、P11 点处接连，绘制出的圆弧如图 4-232 所示。图 4-232 用圆弧将外形 1、外形 2 相连C 绘图L 直线P 极坐标线从键盘输入起始点坐标：21.239,8.850输入角度：-12.5 输入线长：30。回主功能表C 绘图A 圆弧T 切弧P 切圆外点选取前一步骤所绘制出的极坐标线从键盘输入圆外一点坐标值：41.593,2.655输入半径值：8选取左侧圆弧。此时所绘制出的图形如图 4-233 所示。图
18、4-233 绘制极坐标线和切线回主功能表M 修整T 修剪延伸2 两个物体分别选取 P1、P2 点，此时修剪后的圆弧如图 4-234 所示。图 4-234 修剪后的结果任意绘制一条 X 轴坐标为 0 的垂直线，如图 4-235 所示。图 4-235 绘制一条垂线如图 4-236 所示对轮毂外形进行倒圆角处理。图 4-236 倒圆角2绘制轮毂凹槽的外形轮廓层别：2（层别名字：凹槽）关闭图层 1构图面：俯视图Z：40C 绘图L 直线P 极坐标线O 原点（0，0）输入角度：3.5输入线长：50；按 Alt+F1 视图适度化，按 Alt+F2 视图缩小 0.8 倍；回主功能表C 绘图A 圆弧P 极坐标C
19、 圆心点O 原点（0，0）输入半径：40输入起始角度：0输入终止角度:60；此时轮廓如图 4-237 所示；回主功能表X 转换R 旋转选取图 4-237 所示直线 L1， D 执行捕捉 P1 点如图 4-238 设置参数，O 确定。回主功能表X 转换R 旋转选取图 4-237 所示直线 L2， D 执行捕捉 P2 点如图 4-239 设置参数，O 确定。此时轮廓如图 4-240 所示。图 4-237 构建凹槽外形轮廓图 4-240 直线旋转后的结果图 4-238 旋转-15图 4-239 旋转 15回主功能表M 修整F 倒圆角 R 圆角半径输入圆角半径值：14选取 P1、P2 点R 圆角半径输
20、入圆角半径值：4选取 P3、P4 点选取 P5、P6 点；倒圆角后，删除多余直线，此时轮廓如图 4-241a 所示。回主功能表X 转换C 串联补正串联选取图 4-241b 所示外形（注意箭头的方向，如果相反，可选取 R 换向来切换） ，D 执行如图 4-242 设置补正参数，O 确定。补正后结果如图 4-241c 所示。图 4-241 曲线补正图 4-242 串联补正参数设定3构建轮毂外形的旋转曲面层别：3（层别名字：外形曲面）关闭图层 2，在等角视图观察下，图形如图 4-243 所示；C 绘图U 曲面R 旋转曲面串联选取图 4-243 所示外形 1，D 执行选取 P1 点（即以 P1 点所在
21、的直线为旋转轴）F 终止角度：60D 执行。按 ESC 返回上层功能表，此时图形如图 4-244 所示。4构建轮毂凹槽底部曲面层别：4（层别名字：凹槽底面）关闭图层 3C 绘图U 曲面R 旋转曲面串联选取图 4-243 所示外形 2，D 执行选取 P1 点（即以 P1 点所在的直线为旋转轴）F 终止角度：60D 执行按 ESC 返回上层功能表，此时图形如图 4-245 所示。图 4-243 构建出的线框模型图 4-244 构建轮毂外形的旋转曲面图 4-245 构建轮毂凹槽底部曲面5构建凹槽曲面轮廓层别：5（凹槽轮廓线）打开图层 2、关闭图层 1，构图面设置为俯视图，此时图形 4-246a 所示
22、。C 绘图C 曲面曲线P 投影线 选取图 4-246a 所示曲面 1、曲面 2,D 执行串联选取外形1，D 执行在投影线菜单中选 P 投影方式 VT 修剪延伸 YI 选项，如图 4-247 设置好参数（注意：弦差值取 0.001） ，O 确定在俯视图视角中，移动光标至图 4-246 所示 P1 点，确定外形 1 范围内的曲面需要保留。按 ECS 键返回上层功能表，在等角视图视角观测下，图形如图 4-248 所示。图 4-246 凹槽轮廓线图 4-247 投影参数设定打开图层 3，构图面设置为俯视图，此时图形如图 4-249 所示。C 绘图C 曲面曲线P 投影线 选取图 4-249 所示曲面 1
23、，D 执行I 选项，如图 4-247 设置好参数（注意：弦差值取 0.001） ，O 确定在俯视图视角中，移动光标至 P1 点附近，关闭图层2，此时图形应如图 4-250 所示。图 4-248 构建投影线及曲面修剪图 4-249 打开第 3 层后曲面模型图 4-250 构建投影线及曲面修剪层别：5关闭其他图层，此时图形如图 4-251 所示。回主功能表M 修整B 打断2 打成两段选取图 4-251 所示曲线 C1，捕捉此曲线的中点 P1作为断点选取图 4-251 所示曲线 C2，捕捉此曲线的中点作为断点。此时曲线 C1、C2 分别在中点 P1、P2 点处被打断成两段。构图面：3D（空间绘图）回
24、主功能表C 绘图L 直线E 任意线段O 原点（0，0）捕捉图 4-251 所示 P1 点P1 点P2 点。绘制出来的直线如图 4-252 所示。图 4-251 投影曲线图 4-252 构建出两条空间直线在次功能表中选构图面E 图素定面分别选取图 4-252 所示直线 L1、L2S 储存。如图 4-253 所示，定义了一个由两个相交直线确定的构图平面。图 4-253 图素定面C 绘图A 圆弧E 两点画弧分别选取图 4-254 所示 P1、P2 点输入半径：2选取图 4-254 所示圆弧。图 4-254 以 P1、P2 点构建圆弧图 4-255 构建出来的圆弧6构建凹槽扫描曲面层别：6（层别名字：凹槽曲面）C 绘图U 曲面S 扫描曲面 S 单体选取图 4-255 所示圆弧 1，D 执行C 串联分别选取外形 1、外形 2（注意外形 1、外形 2 的起始点分别为 P1、P2 点，且方向一致）D 执行。构建出的扫描曲面如图 4-256 所示。图 4-256 凹槽扫描曲面7构建倒圆角曲面颜色：12（红色）层别：7（层别名字：倒圆角曲面）打开图层 3、4、5、6，此时图层设置如图 4-257 所示。此时曲面模型如图 4-258 所示。
