平面銑削加工

1、平面銑削加工任務加工如圖4-1 所示零件的上表面及臺階面(其余表面已加工)。 毛坯為 100mm80mm 32mm長方塊，材料為45 鋼，單件生產(chǎn)。圖 4-1 平面銑削零件圖 4-1 平面銑削零件1.1 數(shù)控加工概述知識鏈接平面銑削的工藝知識平面銑削的加工方法平面銑削的加工方法主要有周銑和端銑兩種。a)b)周銑和端銑a)b)周銑和端銑a) 周銑b) 端銑平面銑削的刀具1)立銑刀立銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，圓周切削刃為主切削刃，主要用來銑削臺階面。一般20mm40mm的立銑刀銑削臺階面的質(zhì)量較好。2)面銑刀面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為主切削刃，主要用來銑削大平面，以提

2、高加工效率。平面銑削的切削參數(shù)背吃刀量(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)的選擇背吃刀量和側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量 和對 表面質(zhì)量的要求決定：在要求工件表面粗糙度值Ra為 12.5 25 微米時， 如果圓周銑削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于6mm，粗銑一次進給就可以達到要求。但余量較大、數(shù)控銑床剛性較差或功率較小時，可分兩次進給完成。在要求工件表面粗糙度值Ra為 3.2 12.5 微米時，可分粗銑和半精銑兩步進行，粗銑的背吃刀量與側(cè)吃刀量取同。粗銑后留0.5 1mm的余量，在半精銑時完成。a)b)圖 4-3 銑削用量在要求工件表面粗糙度值Ra為 0.8 3.2 微米時， 可分為粗銑、半精

3、銑和精銑三步進行。半精銑時背吃刀量與側(cè)吃刀量取1.5 2mm，精銑時，圓周側(cè)吃刀量可取0.3 0.5mm，端銑背吃刀量取0.5 1mm。進給速度 f 的選擇進給速度 f 與每齒進給量fz 有關。即 f = nZfz每齒進給量參考切削用量手冊或表4-3 選取。工件材料每齒進給量/(mm/z)粗銑精銑高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼0.1 0.150.10 0.250.02 0.050.10 0.15鑄鐵0.12 0.200.15 0.303)切削速度表 4-4 為銑削速度 c 的推薦范圍。工件材料硬度HBS切削速度 c/ （ m/min）高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼 22518 422

4、066 150 80225 32512 3654 120325 4256 2136 75鑄鐵 19021 3666 150190 2609 1845 90260 3204.5 1021 30實際編程中，切削速度確定后，還要計算出主軸轉(zhuǎn)速，其計算公式為：n=1000 c/ （ D）式中： c切削線速度，m/min；n 為主軸轉(zhuǎn)速，r/min ；D 刀具直徑，mm。計算的主軸轉(zhuǎn)速最后要參考機床說明書查看機床最高轉(zhuǎn)速是否能滿足需要。2.2.2 平面銑削常用編程指令常用輔助功能M代碼輔助功能由地址字M和其后的一位或兩位數(shù)字組成，主要用于控制零件程序M功能有非模態(tài)和模態(tài)功能兩種形式。FANUC數(shù)控系統(tǒng)的

5、數(shù)控銑床上常用的M功代碼見表1-1 。表 1-1 輔助功能（M代碼）代碼功能開始時間功能附注在程序段指令 運動之前執(zhí)行在程序段指令 運動之后執(zhí)行M00程序停止非模態(tài)M01程序選擇停止非模態(tài)M02程序結(jié)束非模態(tài)M03主軸順時針旋轉(zhuǎn)模態(tài)M04主軸逆時針旋轉(zhuǎn)模態(tài)M05主軸停止模態(tài)M072 號冷卻液打開模態(tài)M081 號冷卻液打開模態(tài)M09冷卻液關閉模態(tài)M30程序結(jié)束并返回非模態(tài)M98子程序調(diào)用模態(tài)M99子程序調(diào)用返回模態(tài)1）程序暫停M00當 CNC執(zhí)行到M00指令時將暫停執(zhí)行當前程序，以方便操作者進行刀具和工 件的尺寸測量、工件調(diào)頭、手動變速等操作。暫停時，機床的主軸進給及冷卻液停止， 而全部現(xiàn)存的模

6、態(tài)信息保持不變，要繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序只需按操作面板上的循環(huán)啟動鍵即可。（ 2）選擇停止M01與 M00類似，在含有M01的程序段執(zhí)行后，自動運行停止。但需將機床操作面板上的任選停機的開關置為有效。（ 3）程序結(jié)束M02該指令用在主程序的最后一個程序段中。當該指令執(zhí)行后，機床的主軸進給、冷卻液全部停止，加工結(jié)束。使用M02的程序結(jié)束后，不能自動返回到程序頭。若要重新執(zhí)行該程序就得重新調(diào)用該程序。（ 4）程序結(jié)束并返回到零件程序頭M30M30與 M02功能相似，只是M30指令還兼有控制返回到零件程序頭的作用。使用 M30的程序結(jié)束后，若要重新執(zhí)行該程序只需再次按操作面板上的循環(huán)啟動鍵即可。（ 5）主

7、軸控制指令M03、 M04、 M05M03指令主軸以程序中編制的主軸轉(zhuǎn)速順時針方向（從 Z軸正向向Z軸負向看）旋轉(zhuǎn)。M04指令主軸以程序中編制的主軸轉(zhuǎn)速逆時針方向旋轉(zhuǎn)。M05指令主軸停止旋轉(zhuǎn)，是機床的缺省功能。M03、 M04、 M05可相互注銷。（ 6）與切削液的開停有關的指令M07、 M08、 M09M07指令打開2號切削液。M08指令打開1 號切削液。M09關閉切削液。M09為缺省功能。（ 7）子程序調(diào)用及返回指令M98、 M99編程時， 為了簡化程序的編制，當一個工件上有相同的加工內(nèi)容時，常用調(diào)用子程序的方法進行編程。調(diào)用子程序的程序叫主程序。子程序的編號與一般程序基本相同，只是程序的

8、結(jié)束指令為M99，表示子程序結(jié)束并返回到調(diào)用子程序的主程序中繼續(xù)執(zhí)行。子程序的格式OM99；在子程序開頭必須規(guī)定子程序號，以作為調(diào)用入口地址，在子程序的結(jié)尾用M99以控制執(zhí)行完該子程序后返回主程序。調(diào)用子程序的格式M98 P L ；P被調(diào)用的子程序號；L重復調(diào)用次數(shù)，最多為999 次。注：CNC允許在一個程序段中最多指定三個M代碼。但是由于機械操作的限制， 某些M代碼不能同時指定。有關機械操作對一個程序段中指定多個M代碼的限制見機床的隨機說明書。M00、 M01、 M02、 M30、 M98和 M99不能與其他M代碼一起指定。主軸轉(zhuǎn)速功能S主軸功能S 控制主軸轉(zhuǎn)速, 其后的數(shù)值表示主軸速度,

9、單位為轉(zhuǎn)/ 每分鐘(r/min) 。S 是模態(tài)指令，S 功能只有在主軸速度可調(diào)節(jié)時有效。3進給速度FF 指令表示工件被加工時刀具相對于工件的合成進給速度。F 的單位取決于G94或 G95指令。具體如下：G94 F ；每分鐘進給量，尺寸為米制或英制時，單位分別為mm/min、 in/min 。G95F ； 每轉(zhuǎn)進給量，尺寸為米制或英制時，單位分別為mm/r、in/r 。例 N10 G94 F100 ；進給速度為100mm/minN100 S400 M3；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為400r/minN110 G95 F0.5；進給速度為0.5mm/r每分鐘進給量與每轉(zhuǎn)進給量的關系：Vf=nf式中 Vf 每分鐘

10、進給量n 主軸轉(zhuǎn)速f每轉(zhuǎn)進給量。【例】 每轉(zhuǎn)進給量為0.15mm/r, 主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min ，則每分鐘進給速度Vf=nf=0.15mm/r 1000r/min=150mm/min.指令使用說明：數(shù)控銑床中常默認G94有效。G95指令中只有主軸為旋轉(zhuǎn)軸時才有意義。G94、 G95更換時要求寫入一個新的地址F。G94、 G95均為模態(tài)有效指令。當工作在G01、 G02、 G03方式下時，編程的 F 一直有效直到被新的F 值所取代，而工作在G00、 G60方式下時，快速定位的速度是各軸的最高速度，與所編F 無關。操作面板上有進給速度F 的倍率修調(diào)開關，F(xiàn) 可在一定范圍內(nèi)進行倍率修調(diào)。當執(zhí)行

11、攻絲循環(huán)G84、 螺紋切削G33時， 倍率開關無效，進給倍率固定在100。4刀具功能TT 代碼用于選刀，其后的數(shù)值表示選擇的刀具號。T 代碼與刀具的關系是由機床制造廠規(guī)定的。T 指令同時調(diào)入刀補寄存器中的刀補值(刀具長度和刀具半徑) 。 T 指令為非模態(tài)指令但被調(diào)用的刀補值一直有效，直到再次換刀調(diào)入新的刀補值。5常用準備功能G代碼準備功能G指令是由G后加一或兩位數(shù)值組成。用于建立機床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令。G功能有非模態(tài)和模態(tài)之分。非模態(tài)G功能只在所規(guī)定的程序段中有效，程序段結(jié)束時被注銷。模態(tài)G功能是一組可相互注銷的G功能，這些功能一旦被執(zhí)行則一直有效直到被同一組的G功能注銷為止。模態(tài)G

12、功能組中包含一個缺省G功能，上電時將被初始化為該功能。沒有共同參數(shù)的不同組G代碼可以放在同一程序段中，而且與順序無關。例如：G90、G17可與G01放在同一程序段，但 G00、 G02、 G03等不能與G01放在同一程序段。絕對編程指令G90與增量編程指令G91絕對編程：指機床運動部件的坐標尺寸值相對于坐標原點給出。增量編程：指機床運動部件的坐標尺寸值相對于前一位置給出。格式：G90/G91GXYZ；功能：G90-絕對坐標尺寸編程G91-增量坐標尺寸編程說明：G90與 G91后的尺寸字地址只能用X、 Y、 Z。G90與 G91均為模態(tài)指令，可相互注消。其中G90為機床開機的默認指令。G90、

13、G91可用于同一程序段中，但要注意其順序所造成的差異。【例】 如圖所示，使用G90、 G91編程，要求刀具由原點按順序移動到1、 2、3 點。G90 G01 X40 Y45 F100G01 X60 Y25G91 G01 X20 Y30 FG01 X20 Y-20N2X20.Y15.N2X20.Y15.；N2X20.Y15.；N4X40.Y45.；N4X20.Y30.；N6X60.Y25.；N6X20.Y-20.；G90 編程G91 編程尺寸單位設定指令功能：G21-米制尺寸單位設定指令；G20-英制尺寸單位設定指令；說明： G20， G21必須在設定坐標系之前，并在程序的開頭以單獨程序段指定。

14、在程序段執(zhí)行期間，均不能切換米、英制尺寸輸入指令。 G20、 G21均為模態(tài)有效指令。在米制 /英制轉(zhuǎn)換之后，將改變下列值的單位制：由 F 代碼指定的進給速度位置指令工件零點偏移值刀具補償值手搖脈沖發(fā)生器的刻度單位在增量進給中的移動距離快速點定位指令G00該指令控制刀具以點位控制的方式快速移動到目標位置，其移動速度由參數(shù)來設定。指令執(zhí)行開始后，刀具沿著各個坐標方向同時按參數(shù)設定的速度移動，最后減速到達終點。如圖 a 所示。 注意： 在各坐標方向上有可能不是同時到達終點。刀具移動軌跡是幾條線段的組合，不是一條直線。在FANUC系統(tǒng)中，運動總是先沿45角的直線移動，最后再在某一軸單向移動至目標點位

15、置，如圖b 所示。編程人員應了解所使用的數(shù)控系統(tǒng)的刀具移動軌跡情況，以避免加工中可能格式： 功能：快速點定位 說明：G00 X格式： 功能：快速點定位 說明：G00 X Y ZX、 Y、 Z為終點坐標； G00為模態(tài)指令；注意：刀具運動軌跡不一定為直線。運動速度由系統(tǒng)參數(shù)給定。用此指令時不切削工件?！纠咳鐖D所示，從A 點到 B 點快速移動的程序段為：G90 G00 X30 Y50； G00指令中的快進速度，由機床參數(shù)對各軸分別設定，不能用程序規(guī)定?？煲扑俣瓤捎蓹C床操作面板上的進給修調(diào)旋鈕修正。a 同時到達終點(4) 直線插補指令G01直線插補指令用于產(chǎn)生按指定進給速度F 實現(xiàn)的空間直線運動。

16、a 同時到達終點(4) 直線插補指令G01直線插補指令用于產(chǎn)生按指定進給速度F 實現(xiàn)的空間直線運動。b 單向移動至終點格式： 功能：直線插補 說明：G01 X Y Z FX、 Y、 Z為直線終點坐標F 為進給速度G01為模態(tài)指令，如果后續(xù)的程序段不改變加工的線型，可以不再書寫這個指令。程序段指令刀具從當前位置以聯(lián)動的方式，按程序段中F 指令所規(guī)定的合成進給速度沿直線(聯(lián)動直線軸的合成軌跡為直線)移動到程序段指定的終點，刀具的當前位置是直線的起點，為已知點。【例】圖1.48a 中從 A點到 B點的直線插補運動, 其程序段為：絕對方式編程：G90 G01 X30. Y50. F100 ；增量方式編

17、程：G91 G01 X10. Y20. F100 ；2.3 任務決策和執(zhí)行加工工藝的確定1. 分析零件圖樣該零件包含了平面、臺階面的加工，尺寸精度約為IT10，表面粗糙度全部為 Ra3.2 m，沒有形位公差項目的要求，整體加工要求不高。2. 工藝分析1）加工方案的確定根據(jù)圖樣加工要求，上表面的加工方案采用端銑刀粗銑精銑完成， 臺階面用立銑刀粗銑精銑完成。2）確定裝夾方案 TOC o 1-5 h z 加工上表面、臺階面時，可選用平口虎鉗裝夾，工件上表面高出鉗口10mm3）確定加工工藝加工工藝見表4-5。表 4-5 數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工藝卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號45 鋼工序號程序編號

18、夾具名稱夾具編號使用設備車間虎鉗工步號工步內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）進給速度/（mm/min）背吃刀量/mm側(cè)吃刀量/mm備注1粗銑上表面T012503001.5802精銑上表面T014001600.5803粗銑臺階面T023501004.59.54精銑臺階面T02450800.50.54）進給路線的確定銑上表面的走刀路線如圖4-10 所示，臺階面略。 TOC o 1-5 h z 圖 4-10 銑削上表面時的刀具進給路線5）刀具及切削參數(shù)的確定刀具及切削參數(shù)見表4-6 。表 4-6 數(shù)控加工刀具卡數(shù)控加工 刀具卡片工序號程序編號產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號45序 號刀具號刀具名稱刀具規(guī)格/mm補償值/mm刀補號備注直徑長度半徑長度半徑長度1T01端銑刀（8 齒） 125實測硬質(zhì)合金2T02立銑刀（3 齒） 20實測高速鋼2.3.2 參考程序編制工件坐標系的建立以圖 4-1 所示的上表面中心作為G54工件坐標系原點?；c坐標計算（略）參考程序1）上表面加工上表面加工使用面銑刀，其參考程序見表4-7。表 4-7 上表面加工程序程序說明O4002程序名N10 G90 G54 G00 X120 Y0建立工件坐標系，快速進給至下刀位置N20 M03 S250啟動主軸，主軸轉(zhuǎn)速250r/minN30 Z50 M08主軸