项目三：轮廓铣削机电工程系 徐晓峰数控加工工艺与编程（数控铣）任务一：内、外轮廓铣削 项目三：轮廓铣削任务一：内、外轮廓铣削任务二：多个相同轮廓铣削任务三：对称轮廓铣削任务四：旋转轮廓铣削任务五：极坐标编程2 任务一：内、外轮廓铣削p 学习目标1．掌握刀具半径补偿方法2．掌握顺铣和逆铣的特性3．掌握轮廓切入、切出方式3 任务引入 图 示 为 一 平 面 轮 廓 加 工 的 工 件 ， 毛 坯 尺 寸 为80mm×80mm×15mm成型料，周边不需加工，可直接装夹4 任务分析p 平面轮廓分为内轮廓和外轮廓，形状分为封闭型轮廓和开放型轮廓，但内外轮廓都可能存在内外拐角p 加工外拐角，对铣刀半径没有限制；加工内拐角，铣刀的最大半径应等于或小于所加工的内拐角半径p 本任务工件外部轮廓有内拐角，曲率半径为R6mm，因此限制加工刀具直径应小于12mm5 相关知识一、顺铣和逆铣1. 顺铣p 定义：铣刀的切削力方向与工件的进给方向相同，即铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相同，也就是说铣刀的刀刃是从工件的待加工表面切入，从已加工表面切出6 p 顺铣特点 （1）铣刀刀刃的切削厚度由最大到零，不存在滑行现象，刀具磨损较小，提高刀具耐用度。
（2）切削力方向与进给方向相同，不利于消除工作台丝杠和螺母间的间隙，切削时振动大 （3）铣刀切出时切削力小，振动小，切削平稳，所以切削表面质量比逆铣好，适合精加工7 2. 逆铣p 定义：铣刀的切削力方向与工件的进给方向相反，即铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相反，也就是说铣刀的刀刃是从工件的已加工表面切入，从待加工表面切出8 p 逆铣特点 （1）铣刀刀刃的切削厚度由零到最大，加剧了铣刀与工件的摩擦，刀具磨损大，降低了刀具耐用度 （2）逆铣切削方向与进给方向相反，有利于消除工作台丝杠和螺母间隙，切削平稳，振动小 （3）铣刀切屑由薄变厚，切削力由小变大，所以切入时平稳，切出时振动大，所以铣削表面质量不如顺铣，适合粗加工9 刀具半径补偿功能 刀具半径补偿指令---G41、G42、G40 二、相关编程指令1. 半径补偿功能有什么用？ 在编制工件加工程序时，一般以刀具中心轨迹进行编程，而图纸给出的都是工件的轮廓尺寸，所以实际的刀具运动轨迹与工件轮廓有一偏移量（即刀具半径）采用半径补偿功能，在编程时不必按刀具中心轨迹编程，只需根据图纸上工件轮廓轨迹编程即可，加工时系统会自动进行偏移。
运用刀具补偿功能编程，可以实现简化编程的目的10 2. 指令格式 G17 G41/G42 G00/G01 X_ Y_ D_; G18 G41/G42 G00/G01 X_ Z_ D_; G19 G41/G42 G00/G01 Y_ Z_ D_; G40 G00/G01 X_ Y_ (X_ Z_ 或Y_ Z_ );DXX，用于存放刀具半径补偿值的存储器号3. 定义 G41是左刀补，即处在补偿平面外另一根轴的正方向向负向看，沿刀具前进方向看，铣刀在工件轮廓的左边；同理，G42是右刀补，铣刀在工件轮廓的右边；G40是取消刀具半径补偿 采用左刀补G41即选择了顺铣，采用右刀补G42即选择了逆铣11 4. 刀具半径补偿过程 刀具半径补偿的过程分三步，即刀补建立、刀补进行和刀补取消p 刀补建立：指刀具从起点接近工件时，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程该过程的实现必须有G00或G01功能才有效p 刀补进行：在G41或G42程序后，程序进入补偿模式，此时刀具中心与编程轨迹始终相距一个偏置量，直到刀补取消。
p 刀补取消：刀具离开工件，刀具中心轨迹过渡到与编程轨迹重合的过程刀补的取消用G40来执行12 5. 刀具半径补偿编程示例 O0010；……N10 G41 G01 X100.0 Y100.0 D01；N20 Y200.0； N30 X200.0；N40 Y100.0 ； N50 X100.0 ；N60 G40 G00 X0 Y0； ……刀补的建立刀补的进行刀补的取消13 u 刀具半径补偿过程说明 刀具补偿过程通过G41/G42程序段建立当执行该程序段时，机床刀具的坐标位置由以下方法确定：预读包含G41/G42语句的下边两个程序段，连接在补偿平面内最近两移动语句的终点坐标(本图中的AB连线)，其连线的垂直方向为偏置方向，根据G41或G42来确定偏向哪一边，偏置的大小由偏置号D01地址中的数值决定经补偿后，刀具中心位于图中A点处，即坐标点[（100－刀具半径），100]处 14 6. 刀具半径补偿注意事项 （1）半径补偿的建立与取消程序段只能在G00或G01移动指令下才有效通常采用G01运动方式来建立或取消刀补。
如果采用G00运动方式来建立或取消刀补，则要采取先建立刀补再下刀和先退刀再取消刀补的编程加工方法 （2）在刀具补偿模式下，紧跟G41/G42程序段的下两句程序段中必须有一个程序段包含补偿平面内的移动指令（X、Y），且一般不允许存在连续两段以上的非补偿平面内移动指令，否则刀具也会出现过切等危险动作N10 G41 G01 X100.0 Y100.0 D01；N20 Y200.0； N30 X200.0；N40 Y100.0 ； N50 X100.0 ；N10 G41 G01 X100.0 Y100.0 D01；N20 Y200.0； N30 G04 P1；N40 M00 ； N50 X100.0 ；15 （3）为了加工安全和便于计算坐标，最好采用切线切入方式或法线切入方式，在工件外侧（轮廓的延长线上）来建立或取消刀补16 （4）为了防止在半径补偿建立与取消过程中刀具产生过切现象（图a中的OM和图b中的AM），刀具半径补偿建立与取消程序段的起始位置与终点位置最好与补偿方向在同一侧（图a中的OA和图b中的AN）。
刀补建立与取消时的起始与终点位置a) 建立刀补进刀 b) 取消刀补退刀 （5）G41/G42必须和G40配对使用，即一个G41/G42要有一个G40，取消后再建立其他补偿17 （1）在编程时不用考虑铣刀的实际中心轨迹，而只需对工件轮廓进行编程 （2）采用同一段程序，对零件进行粗、精加工 如图所示，编程时按工件轮廓ABCD编程，粗加工时，将偏置量设为D=R+Δ，R为刀具半径，Δ为精加工余量，这样在粗加工完成后，形成的工件轮廓的加工尺寸要比实际轮廓ABCD每边都大Δ精加工时，将偏置量设为 ，这样，零件加工完成后，即得到实际加工轮廓ABCD 同理，当工件加工后，如果测量尺寸比图样要求尺寸大时，也可用同样的办法进行修整解决 7. 刀具半径补偿的应用D=R采用刀具半径补偿保留精加工余量18 （3）采用同一程序段，加工同一公称直径的凹、凸型面 如图所示，对于同一公称直径的凹、凸型面，内外轮廓编写成同一程序，在加工外轮廓时，将偏置值设为+D，刀具中心将沿轮廓的外侧切削；当加工内轮廓时，将偏置值设为－D，这时刀具中心将沿轮廓的内侧切削。
采用刀具半径补偿加工同尺寸凹、凸轮廓 19 三、轮廓切入与切出方式1. 切入方式 为避免在工件表面留下切入刀痕，不能在工件表面下刀，应在距离工件表面上切入点一段合适距离处下刀，即沿切入点的几何线段的切线方向切入，一般有直线和圆弧切入方式2. 切出方式 轮廓铣削后，不要在工件表面停刀，要将刀具轨迹沿切线方向延伸出去，离开工件轮廓表面后退刀20 任务实施 1．工艺准备（1）工序安排 手动去除轮廓周边残余材料后再进行轮廓精加工2）切削刀具 加工项目加工项目刀具型号刀具型号主轴转速主轴转速（（r/min））进给速度进给速度（（mm/min））背吃刀量（背吃刀量（mm））Z向轮廓方向外部残余量Φ15mm800 ---------轮廓加工Φ10mm1000---806切削刀具参数21 （3）编程坐标系 确定编程坐标系原点，工件中心为XY零点，Z轴零点 位于毛坯上表面4）走刀路线 轮廓精加工采用顺铣，从轮廓的尖角处切入22 2．程序清单O3100;G54G00;S1000M03;Z100.;G41G00X8.Y-46.D01;Z-6.;G01Y-2.689F80;G03X-8.R-15.;G01Y-35.;G01X-35.Y-35.R2.;G01X-35.Y-25.R2.;G01X-16.504Y-25.R6.;G01X-24.148Y3.53;G02X24.148R-25.;G01X16.504Y-25.R6.;G01X35.Y-25.R2.;G01X35.Y-35.R2.;X5.;G00Z2.;G40X0Y0;M30;23 拓 展：数控铣床倒角功能(1)倒平角p 指令格式：G01 X_ Y_ ，C_ ;p 参数：X、Y为假象交点坐标，C为假象交点与起点间的距离；p 例，AD段加工程序：G01 X25.Y10.,C5.;(2)倒圆角p 指令格式：G01 X_ Y_ ，R_ ;p 参数：X、Y为假象交点坐标，R为圆弧半径值；p 例，OM：G01 X-35.Y-35.,R2.; MN: G01 X-35.Y-25.,R2.; NE: G01 X-16.504 Y-25.,R6.;倒平角示例倒圆角角示例24 3．工件加工（1）开机，各坐标轴回机床参考点（2）工件的定位、装夹和找正（3）刀具安装（4）对刀，建立工件坐标系（5）程序输入，并调试（6）自动加工（7）取下工件，并检测（8）清理工作现场25 考核评价序号序号评价项目评价项目评价标准评价标准分数分数1面铣刀装配刀体与刀柄组装是否正确52百分表安装百分表与磁力表座固定在机床上的位置53平口虎钳找正虎钳钳口平行度误差不大于0.03mm104虎钳导轨平行度长度不小于100mm，平行度误差不大于0.03mm105工件装夹选择垫铁，工件加工表面超出钳口高度适中，工件装夹基准面是否与垫铁和钳口贴实无间隙56对刀，建立工件坐标系工件坐标系与图纸相对应57切削参数选择合理选择主轴转速、进给速度108工件测量误差满足图纸要求109加工表面粗糙度加工表面粗糙度不超过Ra3.2um1010平面度误差不超出图纸要求1011平行度误差不超出图纸要求1012安全操作着装标准，操作符合安全规范513结束工作规范清理、复位机床、归放刀具、夹具和量具5合计10026 1.顺铣和逆铣的铣削特点和应用。
2.刀具半径补偿方向是如何确定的？3.刀具半径补偿有何作用？4.平面轮廓粗加工时，以何种方式预留精铣余量？5. 利用刀具半径补偿指令编制下图数控程序，要求进行粗、精加工毛坯为120mm×80mm×25mm，刀具为φ10的立铣刀思考与练习27 T h a n k y o u下次再见！2828 。