數控銑削編程與加工項目二槽類零件的加工項目任務一直槽的加工

如圖2-1所示，已知毛坯規格為120mm×120mm×10mm的45鋼，要求編制直槽的零件加工程序并完成零件的加工。圖2-1直槽（任務一）相關知識一、槽加工的工藝1.刀具選擇對于封閉的直溝槽一般采用兩刃鍵槽銑刀加工，如圖2-2所示。鍵槽銑刀的圓柱面和端面均有切削刃，且端面刃延至刀具中心。鍵槽銑刀加工時，不必預先鉆孔，可以先軸向加工到槽深，再沿槽的方向銑削，鍵槽銑刀尺寸精度較高，其直徑的基本偏差有d8和e8兩種。

圖2-2鍵槽銑刀（任務一）

2.槽的銑削方法

槽的銑削可采用軌跡法或型腔法。軌跡法實際是成型銑削，刀具沿槽的方向運動的軌跡就是槽的形狀，其尺寸由刀具的尺寸決定，如圖2-3所示。為保證加工精度，可以把槽看成細長的型腔，進行型腔加工如圖2-4所示。圖2-3軌跡法加工2-4型腔法加工（任務一）相關知識二、工件坐標系的設定指令格式：G54/G55/G56/G57/G58/G59說明：（1）G54—G59指令可以分別用來選擇相應的工件坐標系，工件坐標系是通過CRT/MDI方式設置的。在電源接通并返回參考點后，系統自動選擇G54坐標系。(2)G54—G59為模態指令，可相互取消。（3）在加工比較復雜的零件時，為編程方便，可用G54——G59指令對不同的加工部位設定不同的工件坐標系，但這些工件坐標系原點的值，在參數設置方式下應輸入到相應的位置。（任務一）相關知識圖2-5利用工件坐標系編程相關知識例：如圖2-5所示，使用工件坐標系編程，要求刀具從當前點移動到A點，再從A點移動到B點。程序：G54G00G90X30Y40(到達A點)

G55G00X20Y20(到達B點)（任務一）三、基本編程指令1．絕對編程和增量編程指令指令格式：G90/G91

說明：（1）G90絕對編程方式下，每個編程坐標軸上的編程值是相對于編程原點。（2）G91增量編程方式下，每個編程坐標軸上的編程值是相對于前一位置而言，該值等于軸移動的距離。（3）機床剛開機時默認G90狀態。（4）G90和G91都是模態（續效）指令相關知識（任務一）2．點位控制和直線插補指令指令格式：G00X（U）-Y（V）-Z（W）-G01X（U）-Y（V）-Z（W）-F-說明：（1）在G00時，刀具以點位控制方式快速移動到目標位置，其移動速度由系統來設定。因此要注意刀具在運動過程中是否與工件及夾具發生干涉。（2）在G01時，刀具以指定的F進給速度移動到目標位置。（3）G00、G01、F都是模態（續效）指令，在程序的第一個G01后必須規定一個F值，F值一直有效，直到指定新值。相關知識（任務一）XY平面：G17G02X(U)-Y(V)-I-J-F-G03R-ZX平面：G18G02X(U)-Z(W)-I-K-F-G03R-YZ平面：G19G02Y(V)-Z(W)-J-K-F-G03R-3．圓弧編程指令指令格式：說明：G17/G18/G19表示圓弧加工所在平面，為模態指令。G17設定為XY平面，G18設定為ZX平面，G19設定為YZ平面，多數數控系統默認為XY平面。相關知識

圓弧順逆方向的判別：沿著不在圓弧平面內的坐標軸，由正方向向負方向看，順時針方向G02，逆時針方向G03，如圖2-6所示。圖2-6圓弧方向判別相關知識（3)X(U)、Y(V)、Z(W)是指圓弧插補的終點坐標值。(4)I、J、K是指圓弧起點到圓心的增量坐標，與G90，G91無關。I、J、K是矢量值，并且I0、J0、K0可以省略，但I、J、K不能同時為零。（5）R為指定圓弧半徑，當圓弧的圓心角≤180o時，R值為正；當圓弧的圓心角＞1800時，R值為負。（6）整圓編程。但圓弧起點和終點相同且圓心用I、J、K指定時，即可進行3600整圓編程。注意：如果圓心I、J、K和半徑R同時指定，由地址R指定的圓弧優先，其余被忽略。（任務一）相關知識項目實施一、制定零件加工工藝1.零件結構及技術要求分析（1）零件主體加工結構為一“口”形直槽。（2）零件尺寸要求不高。2.零件加工工藝及工裝分析（1）零件用平口虎鉗裝夾，注意零件安裝在鉗口中間，伸出鉗口4mm左右，以免刀具與鉗口干涉。（2）加工方法：在一次裝夾中完成直槽加工。（3）刀具選擇：φ10mm鍵槽銑刀。（任務一）表2-1直槽零件數控加工工序卡數控加工工序卡片工序號工序內容單位零件名稱零件圖號材料夾具名稱使用設備直槽2-145#鋼平口虎鉗數控銑床工步號工步內容刀具號刀具規格/mm主軸轉速(r.min-1)進給速度(mm.min-1)背吃刀量mm備注1銑槽T01Φ10鍵槽銑刀10001003編制審核批準第頁共頁（任務一）項目實施3.數控加工工序卡填寫如表2-1所示的數控加工工序卡。二、編制數控加工程序選取圖2-1所示的工件上表面中心為編程原點，程序如表2-2所示。表2-2FANUC0i數控加工程序順序號程序注釋O0001程序名N10G54G90G17建立工件坐標系N20MO3S1000

N30G00X-40Y-40A點定位N40Z5

N50G01Z-3F100

N60Y40B點定位N70X30C點定位N80G02X40Y30R10D點定位N90G01Y-30E點定位N100G02X30Y-40R10F點定位N110G01X-40A點定位N120G00Z100

N130M05

N140M30

（任務一）項目實施三、FANUC0i系統數控銑床加工1．選擇機床、數控系統并開機。2．機床各軸回參考點。3．安裝工件。4．安裝刀具并對刀。5．輸入加工程序，并檢查調試。6．手動移動刀具退至距離工件較遠處。7．自動加工。8．測量工件，優化程序，對工件進行誤差與質量分析。（任務一）項目實施項目任務二圓弧槽的加工

如圖2-7所示，已知毛坯規格為120mm×120mm×10mm的鋁件，要求編制同形件的零件加工程序并完成零件的加工。圖2-7雕刻件（任務二）相關知識一、子程序的格式格式：Oxxxx

（子程序號，由1—4位數字組成）……M99

（子程序程序結束字，可不必作為一個獨立的程序段）說明：子程序號與主程序基本相同。只是程序結束字用M99表示，表示子程序結束并返回。（任務二）二、子程序的調用指令M98P△△△△

××××

被調用的子程序號重復調用次數（省略時為調用一次）

例：M98P30023表示調用3次程序名為O0023的子程序。說明：在FANUC0i系統中，子程序還可以調用另一個子程序，嵌套深度為4級。（任務二）相關知識

例：如圖2-8所示，試用子程序編制“奧運五環”（切深5mm）。圖2-8奧運五環（任務二）相關知識表2-4“奧運五環”零件數控加工工序卡數控加工工序卡片工序號工序內容單位零件名稱零件圖號材料夾具名稱使用設備奧運五環2-8鋁平口虎鉗數控銑床工步號程序號工步內容刀具號刀具規格/mm主軸轉速n/(r/min)進給速度f/(mm/min)背吃刀量ap

/mm備注1O0002主程序T01Φ10鍵槽銑刀100020052O0022子程序T01Φ10鍵槽銑刀10002005編制審核批準第頁共頁（任務二）相關知識表2-5“奧運五環”數控銑削加工程序順序號程序注釋O0002主程序名N10G54G90G17建立工件坐標系N20M03S1000

N30G90G00X-50Y0Z10

N40M98P0022調用圓子程序N50G90G00X50Y0

N60M98P0022調用圓子程序N70G90G00X0Y0

N80M98P0022調用圓子程序N90G90G00X-25Y-15

N100M98P0022調用圓子程序N110G90G00X25Y-15

N120M98P0022調用圓子程序N130M05

N140M30

（任務二）相關知識O0022子程序名N10G91G00X-20

N20G01Z-15F200

N30G02X0Y0I20J0

N40G90G00Z10

N50M99子程序結束（任務二）相關知識二、縮放鏡像指令1．沿所有軸以相同比例縮放指令格式：G51X-Y-Z-P-…G50說明：（1）X、Y、Z表示比例中心坐標。（2）P表示比例系數，最小輸入量為0.001，比例系數的范圍為：0.001～999.999。該指令以后的移動指令，從比例中心點開始，實際移動量為原數值的P倍。P值對偏移量無影響。2．沿各軸以不同比例縮放指令格式：G51X-Y-Z-I-J-K-…G50（任務二）相關知識說明：（1）X、Y、Z表示比例中心坐標(絕對方式)。（2）I、J、K表示對應X、Y、Z軸的比例系數，在±0.001～±9.999范圍內。系統一般設定I、J、K不能帶小數點，即比例為1時，應輸入1000。（3）當各軸用不同比例縮放，縮放比例為“-1”時可獲得鏡像加工功能。注意：（1）對于圓弧，各軸指定不同的縮放比例，刀具也不會走出橢圓軌跡；（2）具有刀具補償時，要先進行縮放，才可進行刀具半徑補償和刀具長度補償。（任務二）相關知識例：如圖2-9所示，試用縮放鏡像指令編程。圖2-9“北回”示意圖（任務二）相關知識

圖形分析：零件輪廓較為對稱，以零件對稱中心作為G54工件原點，G55的坐標為（-80，0），G56的坐標為（80，0），G54、G55、G56在加工前已在機床中設置完參數。圖案由“北”和“回”兩個小圖案組成，“北”可由相對于Y軸鏡像功能加工，“回”可由圖形縮放功能加工。數控銑削加工程序如表2-6所示。表2-6“北回”的數控銑削加工程序順序號程序注釋N10O0001主程序名N20G54G90G17安全指令N30M03S1000

N40G55G90G00X0Y0Z10調G55坐標系N50M98PO002調用子程序N60G51X0Y0I-1000J1000建立Y軸鏡像N70M98P0002調用子程序（任務二）相關知識N80G50

N90G56G90G00X0Y0Z10調G56坐標系N100M98P0003調用子程序N110G51X0Y0P0.6縮放0.6倍N120M98P0003調子程序N130G50取消縮放功能N140M05

N150M30

O0002子程序名N10G00X20Y65

N20G01Z-5F150

N30Y-65F200

N40X70

N50G00Z5

（任務二）相關知識N60X20Y0

N70G01Z-5F150

N80G01X50F200

N90G00Z5

N100M99子程序結束O0003子程序名N10G00X-70Y-65

N20G01Z-5F150

N30Y65F200

N40X70

N50Y-65

N60X-70

N70G00Z5

N80M99子程序結束（任務二）相關知識三、旋轉指令指令格式：G68X

Y

R

…G69說明：（1）X、Y表示旋轉中心的坐標值(可以是X、Y、Z中的任意兩個，它們由當前平面選擇指令G17、G18、G19中的一個確定)。當X、Y省略時，G68指令認為當前的位置即為旋轉中心。（2）R--旋轉角度，逆時針旋轉定義為正方向，順時針旋轉定義為負方向。（任務二）相關知識

圖2-10“三菱”示意圖（任務二）相關知識例：如圖2-10所示，試用旋轉指令編程。表2-7“三菱”的數控銑削加工程序順序號程序注釋N10O0001主程序名N20G17G40G49G80安全指令N30M03S1000

N40G54G90G00X0Y0Z10建立G54坐標系N50M98P0011調子程序N60G68X0Y0R-120順時針旋轉120°N70M98P0011調子程序N80G68X0Y0R120逆時針旋轉120°N90M98P0011調子程序（任務二）相關知識N100G69

M05

M30

N10O0011子程序名N20G01Z-5F150

N30G01X14Y25F200

N40X0Y50

N50X-14Y25

N60X0Y0

N70G00Z10

N80M99子程序結束（任務二）相關知識項目實施一、制定零件加工工藝1.零件主體加工內容由8個花瓣和兩個三角形組成。2.零件用平口虎鉗裝夾。3.加工方法：在一次裝夾中完成所有加工。4.采用φ2mm立銑刀進行雕刻。（任務二）項目實施5.數控加工工序卡如表2-8所示。數控加工工序卡片工序號工序內容單位零件名稱零件圖號材料夾具名稱使用設備雕刻件2-7鋁平口虎鉗數控銑床工步號工步內容刀具號刀具規格/mm主軸轉速n/(r/min)進給速度f/(mm/min)背吃刀量ap

/mm備注1銑雕刻件T01Φ2立銑刀1600402編制審核批準第頁共頁表2-8雕刻件數控加工工序卡（任務二）二、編制數控加工程序選取圖2-7所示的工件上表面中心為編程原點，FANNUC0i系統數控銑削加工程序如表2-9所示。表2-9FANUC0i數控加工程序順序號程序注釋O0003主程序N10G17G40G49G80安全指令N20M03S1600N30G54G90G00X0Y0建立G54工件坐標系N40G0Z5N50M98P0011調用子程序，加工花瓣1N60G68X0Y0R45旋轉450N70M98P0011調用子程序，加工花瓣2N80G68R45旋轉450N90M98P0011調用子程序，加工花瓣3（任務二）項目實施N100G68R45旋轉450N110M98P0011調用子程序，加工花瓣4N120G68R45旋轉450N130M98P0011調用子程序，加工花瓣5N140G68R45旋轉450N150M98P0011調用子程序，加工花瓣6N160G68R45旋轉450N170M98P0011調用子程序，加工花瓣7N180G68R45旋轉450N190M98P0011調用子程序，加工花瓣8N200G69G90取消旋轉N210G55G90G00X0Y0建立G55工件坐標系（任務二）項目實施N220M98P0012調用O0012子程序，加工左下角形體N230G56G90G00X0YO建立G56工件坐標系N240G51X0Y0P2放大2倍N250M98P0012調用O0012子程序，加工右上角形體N260G50取消比例縮放N270M05N280M30（任務二）項目實施O0011子程序名N10G91G01X20Y0F40N20Z-10N30G03X20Y0R10N40G03X-10Y0R5N50G02X-10Y0R5N60G00Z10N70G00X-20Y0N80M99O0012子程序名N10G01Z-2N20G01X10F40N30Y10N40X0Y0N50Z5N60M99（任務二）項目實施三、FANUC0iM系統數控銑床加工1．選擇機床、數控系統并開機。2．機床各軸回參考點。3．安裝工件。4．安裝刀具并對刀。5．輸入加工程序，并檢查調試。6．手動移動刀具退至距離工件較遠處。7．自動加工。8．測量工件，優化程序，對工件進行誤差與質量分析。（任務二）項目實施拓展知識一、SINUMERIK828D系統的基本編程1.SINUMERIK828D系統程序命名原則

SINUMERIK828D系統的主程序名開始的兩個符號必須是字母，或者是一條下劃線和一個字母。其后的符號可以是字母,數字或下劃線，最多為24個字符。例：LINGJ52子程序名與主程序名的選取方法一樣，例：LRAHMEN7。另外，在子程序中還可以使用地址字L…，其后的值可以有7位(只能為整數)。SINUMERIK828D系統的主程序后綴名.MPF，子程序后綴名.SPF拓展知識一、SINUMERIK828D系統的基本編程

在NC程序中使用G指令G54-G57和G505-G599來激活可設定的零點偏移。2.設置工件坐標系

G54：第一可設定零點偏移G55：第二可設定零點偏移G56：第三可設定零點偏移G57：第四可設定零點偏移G500：取消可設定零點偏置—模態有效3.米制編程和英制編程指令指令格式：G71/G70說明：G71為米制編程方式，G70為英制編程方式。4.絕對編程和增量編程指令指令格式：G90/G91說明：G90絕對編程方式下，每個編程坐標軸上的編程值是相對于編程原點；G91相對編程方式下，每個編程坐標軸上的編程值是相對于前一位置而言，該值等于軸移動的距離。5.快速運行和直線插補指令指令格式：G0X-Y-Z-G1X-Y-Z-F-說明：G0為快速運行指令，G1為直線插補指令。拓展知識6.圓弧編程指令指令格式：G2/G3X-Y-Z-I-J-K-；

說明：用圓心和終點編程G2/G3X-Y-Z-CR=；

說明：用半徑和終點編程G2/G3I-J-K-AR=；

說明：用張角和圓心編程G2/G3X-Y-Z-AR=；

說明：用張角和終點編程說明：G2為順時針圓弧編程指令，G2為逆時針圓弧編程指令。7．工作平面指令指令格式：G17/G18/G19說明：G17指定XY平面，G18指定ZX平面，G19指定YZ平面。拓展知識8.螺旋線插補指令指令格式：G2/G3X-Y-Z-I-J-K-TURN=說明：用圓心和終點編程G2/G3AR=I-J-K-TURN=說明：用張角和圓心編程G2/G3AR=X-Y-Z-TURN=說明：用張角和終點編程

螺旋線插補是利用工作平面G17（G18或G19）上兩個坐標軸的圓弧插補，加上垂直于該平面的另一坐標運動構成的三軸螺旋插補運動，如圖2-11所示。拓展知識

圖2-11螺旋插補示意

圖2-12圓臺零件拓展知識例2-5：用用SINUMERIK828D系統編制圖2-12所示的圓臺零件。以工件上表面中心為編程原點，采用φ10mm銑刀加工圓臺。編程時考慮刀具半徑5mm進行編程，參考程序如表2-11所示。表2-11圓臺零件的數控銑削加工程序順序號程序注釋YUANTAI.MPF程序名N10G54G90G17建立工件坐標系N20M3S1000

N30G0Z10N40X25Y0下刀點N50G1Z0F100下刀至工件上表面N60X20刀具定位到（X20、YO、Z0）處N70G3X20YOZ-25I-20J0TURN=12螺旋銑削，循環圈數12圈N80G3I-20J0底面修平N90G1X20Y-20切向退刀N100G0Z50N110X0Y0N120M5N130M30拓展知識9.暫停指令指令格式：G4F-(S-)說明：1)G4必須在單獨的NC程序段中編程。

2)F表示暫停時間單位為s，S表示暫停主軸轉數

。3）只有在G4程序段中時，地址F和S才用于設定時間。G4程序段之前編程的F和S保留。拓展知識10.子程序（1）子程序結構與主程序相似，除了用M17指令外，還可以用RET指令結束子程序，M17或RET要求占用一個獨立的程序段。（2）子程序調用在一個程序中(主程序或子程序)可以直接用程序名調用子程序，子程序調用要求占用一個獨立的程序段。例:N10L785；調用子程序L785（3）程序重復調用次數P…如果要求多次連續地執行某一子程序，則在設置時必須在所調用子程序的程序名后地址P下寫入調用次數，最大次數可以為9999(P1…P9999)。例:N10L888P3；調用子程序L888，運行3次（4）嵌套深度SINUMERIK828D子程序不僅可以從主程序中調用，也可以從其它子程序中調用，子程序的嵌套深度可以為8層，最多可以有12個程序級別（包括主程序級別）。(5)子程序結束除了用M2指令外，還可以用RET指令結束子程序。RET要求占用一個獨立的程序段。拓展知識例：用SINUMERIK828D系統編制如圖2-10所示的品字零件程序。圖2-10品字拓展知識零件加工原點在左下方，該零件數控銑削加工程序如表2-13所示。表2-13SINUMERIK828D系統數控銑削加工程序順序號程序注釋AA.MPFN10G54G90G40G17N20M3S1000N30G0X50Y75定位第一個“口”字N40Z5N50L11調用輪廓加工子程序N60G0X27.5Y32定位第二個“口”字"N70L11調用輪廓加工子程序N80G0X72.5Y32定位第三個“口”字N90L11調用輪廓加工子程序N100G0Z100N110M5N120M30拓展知識L11.SPFN10G91N20G1X-12Y-12F200N30G1Z-10F120N40G1Y24N50X24N60Y-24N70X-24N80G0Z10N90G90N100RET拓展知識11.主軸轉速極限指令格式：G25S-說明：G25為主軸轉速下限，G26為主軸轉速上限。拓展知識12.可編程的零點偏移指令格式：

TRANSX-Y-Z-

說明：絕對零點偏移，將G54-G57、G505-G599坐標系平移到X、Y指定位置。

ATRANSX-Y-Z-說明：相對零點偏移。

TRANS

說明：取消偏移。

TRANS/ATRANS說明：要求一個獨立的程序段

。13.可編程的旋轉指令格式：

ROTX-Y-Z-或ROTRPL=-

說明：繞G54-G57等建立的坐標系的零點絕對旋轉。

AROTX-Y-Z-或AROTRPL=-說明：相對旋轉。

ROT

說明：取消旋轉。

ROT/AROT

說明：要求一個獨立的程序段。拓展知識

例2-7：SINUMERIK828D系統編制圖2-14所示的零件（假設僅編寫軌跡，不考慮刀具直徑尺寸）。圖2-14坐標平移和旋轉拓展知識順序號程序注釋PYHXZ.MPF程序名N10G54G90G17建立工件坐標系N20M3S1000

N30G0Z10N40TRANSX12Y8將G54偏移到（X12、Y8）處加工輪廓。N50L10N60TRANSN70TRANSX22Y25將G54偏移到（X22、Y25）處，并旋轉60°，加工輪廓。N80AROTRPL=60N90L10N100AROTN110TRANSN120ATRANSX20Y0將G54相對偏移到（X20、Y0）處，并旋轉45°，加工輪廓。N130AROTRPL=45N140L10N150AROTN160ATRANSN170G0Z50N180M5N190M30工件在不同位置上出現重復的形狀，且個別形狀旋轉，假設G54編程原點設置在（0,0）處，編程時可以先偏移再旋轉。參考程序如表2-13所示。表2-13零點偏移和旋轉零件的數控銑削加工程序拓展知識L10.SPF子程序名N10G0X0Y0子程序輪廓N20Z5N30G1Z-5F80N40G1X15N50X0Y10N60Y0N70G0Z50N80M2拓展知識13.可編程的比例指令格式：

SCALEX-Y-Z-

說明：通過G54-G57等