加工中心操作工教学案例.docx
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加工中心操作工教学案例
加工中心操作工教学案例
班级：
人数：
科目：
实习时间：
宜宾职业技术学院
图8-4
模具零件数控铣削加工教学案例
项目九：
轮廓铣削加工
【例1】使用刀具半径补偿功能完成如图9-1所示轮廓加工的编程。
图9-1刀具半径补偿过程
参考程序如下：
O5001
N10G90G54G00X0Y0M03S500
N20G00Z50.0安全高度
N30Z10参考高度
N40G41X20Y10D01建立刀具半径补偿
N50G01Z-10F50下刀
N60Y50
N70X50
N80Y20
N90X10
N100G00Z50抬刀到安全高度
N110G40X0Y0M05取消刀具半径补偿
N120M30程序结束
【例2】加工如图9-2所示零件凸台外轮廓，毛坯为70mm×50mm×20mm长方块（其余面已经加工），材料为45钢，单件生产。
任务实施的具体方法及步骤
加工工艺的确定
1.分析零件图样
零件轮廓由直线和圆弧组成，尺寸精度约为IT11，表面粗糙度全部为Ra3.2μm，没有形位公差项目的要求，整体加工要求不高。
2.工艺分析
1）加工方案的确定
根据图样加工要求，采用立铣刀粗铣→精铣完成。
2）确定装夹方案
该零件为单件生产，且零件外型为长方体，可选用平口虎钳装夹。
工件上表面高出钳口8mm左右。
3）确定加工工艺
加工工艺见表9-1。
表9-1数控加工工序卡
数控加工工艺卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
45钢
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
虎钳
工步号
工步内容
刀具号
主轴转速
/（r/min）
进给速度
/（mm/min）
背吃刀量
/mm
侧吃刀量
/mm
备注
1
粗铣外轮廓
T01
500
120
4.8
2
精铣外轮廓
T01
600
90
5
0.3
4）进给路线的确定
在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。
为了保证表面质量，进给路线采用顺铣和圆弧进退刀方式，采用子程序对零件进行粗、精加工，该零件进给路线如图所示。
加工路线图
5）刀具及切削参数的确定（表格）
刀具及切削参数见表。
数控加工刀具卡
数控加工
刀具卡片
工序号
程序编号
产品名称
零件名称
材料
零件图号
45
序号
刀具号
刀具名称
刀具规格/mm
补偿值/mm
刀补号
备注
直径
长度
半径
长度
半径
长度
1
T01
立铣刀（3齿）
￠16
实测
8.3
8
D01
D02
高速钢
参考程序编制
1.工件坐标系的建立
为使编程方便，工件坐标系建立在左右和前后对称中心线的交点上，Z轴0点在工件上表面。
2.基点坐标计算
3.参考程序
主程序
程序
说明
O5004
主程序名
N10G90G54G00X0Y-40
建立工件坐标系，快速进给至下刀位置A点（图5-24）
N20M03S500
启动主轴
N30Z50M08
主轴到达安全高度，同时打开冷却液
N40Z10
接近工件
N50G01Z-4.8F120
Z向下刀
N60M98P5011D01
调用子程序粗加工零件轮廓，D01=8.3
N70G00Z50M09
Z向抬刀并关闭冷却液
N80M05
主轴停
N90G91G00Y200
Y轴工作台前移，便于测量
N100M00
程序暂停，进行测量
N110G54G90G00Y0
Y轴返回
N120M03S600
启动主轴
N130Z50M08
刀具到达安全高度并开启冷却液
N140Z10
接近工件
N150G01Z-5F90
Z向下刀
N160M98P5011D02
调用子程序零件轮廓精加工
D02=8
N170G00Z50M09
刀具到达安全高度，并关闭冷却液
N180M05
主轴停
N190M30
主程序结束
备注：
如四个角落有残留，可手动切除。
子程序
程序
说明
N10O5011
子程序名
N20G41G01X20
建立刀具半径补偿，A→B（图5-24）
N30G03X0Y-20R20
圆弧切向切入B→C
N40G01X-20Y-20
走直线C→D
N50X-30Y-10
走直线D→E
N60Y10
走直线E→F
N70G03X-20Y20R10
逆圆插补F→G
N80G01X20
走直线G→H
N90G03X30Y10R10
逆圆插补H→I
N100G01Y-10
走直线I→J
N110X20Y-20
走直线J→K
N120X0
走直线K→C
N130G03X-20Y-40R20
圆弧切向切出C→L
N140G40G00X0
取消刀具半径补偿，L→A
N150M99
子程序结束
布置作业
加工如图所示零件凸台外轮廓（单件生产），毛坯为96mm×80mm×20mm长方块（其余面已经加工），材料为45钢。
轮廓加工
模具零件数控铣削加工教学案例
项目十：
型腔加工
加工图所示零件，毛坯为￠50mm×20mm的圆盘（上、下面和圆柱面已加工好），材料为45钢，单件生产。
简单型腔零件
任务实施的具体方法及步骤
加工工艺的确定
1.分析零件图样
该零件要求加工矩形型腔，表面粗糙度要求为Ra3.2μm。
2.工艺分析
1）加工方案的确定
根据零件的要求，型腔加工方案为：
型腔去余量→型腔轮廓粗加工→型腔轮廓精加工。
2）确定装夹方案
选三爪卡盘夹紧，使零件伸出5mm左右。
3）确定加工工艺
加工工艺见表。
数控加工工序卡片
数控加工工艺卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
45钢
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
三爪卡盘
工步号
工步内容
刀具号
主轴转速
/（r/min）
进给速度
/（mm/min）
背吃刀量
/mm
侧吃刀量
/mm
备注
1
型腔去余量
T01
400
100
4
2
型腔轮廓粗加工
T01
400
120
4
0.7
3
型腔轮廓精加工
T01
600
60
4
0.3
4）进给路线的确定
（1）型腔去余量走刀路线
型腔去余量走刀路线如图所示。
刀具在1点螺旋下刀（螺旋半径为6mm），再从1点至2点，采用行切法去余量。
型腔去余量走刀路线
图8-4中各点坐标如表8-2所示。
表8-2型腔去余量加工基点坐标
1
（-4，-7）
2
（-10，-10）
3
（10，-10）
4
（10，-3）
5
（-10，-3）
6
（-10，3）
7
（10，3）
8
（10，10）
9
（-10，10）
（2）型腔轮廓加工走刀路线
型腔轮廓加工走刀路线如图所示。
刀具在1点下刀后，再从1点→2点→3点→4点→……，采用环切法加工型腔轮廓。
型腔轮廓加工走刀路线
图中各点坐标如表所示。
型腔轮廓加工基点坐标
1
（-10，0）
2
（-10，7）
3
（-17，0）
4
（-17，-10）
5
（-10，-17）
6
（10，-17）
7
（17，-10）
8
（17，10）
9
（10，17）
10
（-10，17）
11
（-17，10）
12
（-10，-7）
5）刀具及切削参数的确定
刀具及切削参数见表8-4。
数控加工刀具卡
数控加工
刀具卡片
工序号
程序编号
产品名称
零件名称
材料
零件图号
45
序号
刀具号
刀具名称
刀具规格/mm
补偿值/mm
刀补号
备注
直径
长度
半径
长度
半径
长度
1
T01
立铣刀（3齿）
Ф12
实测
6.3
6
实测
D01
D02
高速钢
参考程序编制
1.工件坐标系的建立
以图示的上表面中心作为G54工件坐标系原点。
2.基点坐标计算（略）
3.参考程序（型腔加工时采用键槽铣刀直接下刀）
参考程序
程序
说明
O8001
主程序名
N10G54G90G17G40G80G49G21
设置初始状态
N20G00Z50
安全高度
N30G00X-4Y-7S400M03
启动主轴，快速进给至下刀位置（点1，见图8-4）
N40G00Z5M08
接近工件，同时打开冷却液
N50G01Z0F60
接近工件
N60G03X-4Y-7Z-1I-3
螺旋下刀
N70G03X-4Y-7Z-2I-3
N80G03X-4Y-7Z-3I-3
N90G03X-4Y-7Z-4I-3
N100G03X-4Y-7Z-4I-3
修光底部
N110G01X-10Y-10F100
1→2（见图8-4）
N120X10
2→3
N130Y-3
3→4
N140X-10
4→5
N150Y3
5→6
N160X10
6→7
N170Y10
7→8
N180X-10
8→9
N190G01X-10Y0
进给至型腔轮廓加工起点（点1，见图8-5）
N200M98P8002D01F120
调子程序O8002，粗加工型腔轮廓,D01=6.3
N210M98P8002D02F60S600
调子程序O8002，精加工型腔轮廓,D02=6
N220G00Z50M09
Z向抬刀至安全高度，并关闭冷却液
N230M05
主轴停
N240M30
主程序结束
子程序
O8002
子程序名
N10G41G01X-10Y7
1→2（见图8-5），建立刀具半径补偿
N20G03X-17Y0R7
2→3
N30G01Y-10
3→4
N40G03X-10Y-17R7
4→5
N50G01X10
5→6
N60G03X17Y-10R7
6→7
N70G01X17Y10
7→8
N80G03X10Y17R7
8→9
N90G01X-10
9→10
N100G03X-17Y10R7
10→11
N110G01Y0
11→3
N120G03X-10Y-7R7
3→12
N120G40G00X-10Y0
12→1，取消刀具半径补偿
N130M99
子程序结束
布置作业
练习编写图所示零件（未注圆角半径为R6）的型腔加工工艺及程序。
毛坯为60mm×60mm×20mm的长方块（六面已加工好），材料为45钢，单件生产。
模具零件数控铣削加工教学案例
项目十一：
孔类零件加工
例1：
如图所示，为一长方形板类零件，工件材料为45号钢，六面已加工，试分析孔加工工艺及编写该零件的加工程序。
1、零件加工工艺分析
如图所示的零件，其上共有4个孔，两个精度要求不高的φ6/φ12的沉头孔，可以直接钻头钻穿，后采用φ12的立铣刀扩出沉孔。
φ8H7的通孔要求精度较高，可以先采用φ7.8的钻头先钻穿，留0.2mm的余量进行铰削加工，保证精度。
φ36的沉孔为了保证孔的同轴度和表面的垂直度可以采用背镗工艺，因此该零件安排的加工工艺过程如下：
（1）为保证孔间距精度，先采用中心钻点孔。
（2）采用φ6的钻头钻削两个φ6孔。
（3）采用φ7.8钻头钻削φ8孔留余量0.2mm。
（4）采用φ30钻头钻留余量2mm。
（5）扩φ12沉孔。
（6）粗镗φ32孔留余量0.03mm。
（7）背镗φ36孔至尺寸。
（8）铰φ8H7。
（9）精镗φ32孔。
2、刀具及切削用量的选择
加工零件所需的刀具及其切削用量选择见表。
加工刀具及切削用量
刀号
加工内容
刀具规格
主轴转速
r/min
进给速度
mm/min
刀具补偿
类型
材料
半径
长度
T1
中心钻点孔
φ3mm中心钻
高速钢
1300
80
H01
T2
钻孔
φ6mm钻头
800
100
H02
T3
钻孔
φ7.8钻头
600
100
H03
T4
钻孔
φ30钻头
200
60
H04
T5
扩孔
φ12立铣刀
600
100
H05
T6
粗镗
可调粗镗刀
硬质合金
800
100
H06
T7
镗孔
可调背镗刀
600
50
H07
T8
铰孔
φ8H7铰刀
高速钢
200
50
H08
T9
精镗
可调精镗刀
硬质合金
800
50
H09
3、确定编程原点位置及相关的数值计算
根据工艺分析，为方便计算与编程，如图10.1所示，选左上角的O点为工件坐标系原点。
4个点位的坐标如下：
A（X=15.00Y=-15.00）B（X=15.00Y=-45.00）
C（X=30.00Y=-30.00）D（X=60.00Y=-30.00）
4、参考程序
程序段号
O100
程序名
G40G80G49；
安全设定。
G28G91Z0；
经当前点，返回换刀点。
G28X0Y0；
返回机床原点。
G54；
坐标系设定。
N1
M06T01；
换1号刀（φ3mm中心钻），适用无机械手盘式刀库。
M03S1300；
主轴设定。
M8；
冷却液设定。
G43G90G0Z20.H01；
下刀至横越平面，同时执行刀具长度补偿。
G99G81X15.Y-15.R3Z-4.F80；
中心钻点出A孔位。
X15.Y-45.；
点出B孔位。
X30.Y-30.；
点出C孔位。
X60.Y-30.；
点出D孔位。
G80G28G91Z0；
返回换刀点。
N2
M06T02；
换2号刀（φ6mm钻头）。
M03S800；
主轴设定。
G43G90G0Z20.H02；
下刀至横越平面，同时执行刀具长度补偿。
G73X15.Y-15.Z-19.Q4.F100；
断削钻方式钻削A孔。
X15.Y-45.；
断削钻方式钻削B孔。
G80G28G91Z0；
返回换刀点。
N3
M06T03；
换3号刀（φ7.8钻头）。
M03S600；
主轴设定。
G43G90G0Z20.H03；
G73X30.Y-30.Z-19.Q4.F100；
断削钻方式钻削C孔。
G80G28G91Z0；
M5；
主轴停。
M9；
冷却液停
M1；
选择性暂停，测量尺寸，保证余量。
（试件时使用）
N4
M06T04；
换4号刀（φ30钻头）。
M03S200；
M8；
冷却液设定。
G43G90G0Z20.H04；
G73X60.Y-30.Z-19.Q4.F60；
断削钻方式钻削D孔。
G80G28G91Z0；
N5
M06T05；
换5号刀（φ12立铣刀）。
M03S600；
G43G90G0Z20.H05；
G81X15.Y-15.Z-19.F100；
铣削沉孔A。
X15.Y-45.；
铣削沉孔B。
G80G28G91Z0；
N6
M06T06；
换6号刀（可调粗镗刀）。
M03S800；
G43G90G0Z20.H06；
G86X60.Y-30.R3.Z-17.F100；
镗φ32孔留0.02mm余量。
G80G28G91Z0；
M5；
M9；
M1；
选择性暂停，调整余量。
（试件时使用）
N7
M06T07；
换7号刀（可调背镗刀）。
M03S600；
M8；
冷却液设定。
G43G90G0Z20.H07；
G87X60.Y-30.R-18.Z-12.Q2.F50；
背镗φ36孔至尺寸。
G80G28G91Z0；
M5；
M9；
M1；
选择性暂停，控制尺寸。
（试件时使用）
N8
M06T08；
换8号刀（φ8H7铰刀）。
M03S200；
M8；
冷却液设定。
G43G90G0Z20.H08；
G85X30.Y-30.R3.Z-19.F50；
铰φ8H7孔。
G80G28G91Z0；
M5；
M9；
M1
N9
M06T09；
换9号刀（可调精镗刀）。
M03S800；
M8；
冷却液设定。
G43G90G0Z20.H09；
G76X60.Y-30.R3.Z-17.Q2.F50；
精镗φ32孔至尺寸。
G80G28G91Z0；
M30；
程序结束，光标返回程序头。
5、加工注意事项
（1）装夹镗刀杆时，要注意首先使用M19控制好准定方位，另外，注意系统内设的退刀方向。
（2）在首件加工要按下选择性暂停按钮，调整好刀具，控制精度。
模具零件数控铣削加工教学案例
项目十二：
旋转类零件数控铣削加工
引题：
让同学们观察几幅图，看看与前面所练习的图形有什么不同（分析图形），联系学生们学过的绘图软件CAD或CAXA中学习的旋转绘图指令，引出本节课的学习内容——运用旋转指令编程。
在数铣、加工中心中，对于一些复杂图形，尤其是点坐标计算较麻烦、较困难的图形，我们常采用一些特殊功能的指令（如旋转、镜像、极坐标等）来编程，这样可以简化程序、减少编程时间、提高加工效率。
像这样具有确定的旋转角度或均匀分布的图形，我们都可以采用旋转指令来编程。
一、相关知识
与旋转有关的两个名词：
（如图所示）
1、旋转中心
2、旋转角度
二、旋转指令的格式
格式：
G17G68X__Y__R__；
.......
.......
G69；
说明：
1、G68：
建立旋转；G69：
取消旋转；
2、X、Y：
旋转中心的坐标值；
3、R：
旋转角度，单位是（°），0≤R≤360°。
4、G68、G69为模态指令，可相互注销，G69为缺省值。
思考：
你们能不能写出G18、G19平面的格式？
三、旋转指令的应用
应用一：
常用于多个相同图形按固定角度旋转的零件，采用调用子程序的方式来编程。
实例1：
使用旋转指令编制如图所示轮廓的加工程序：
设刀具起点距工件上表面100mm，切削深度5mm。
分析：
将第一个图形逆时针旋转，角度依次是45度、90度。
程序如下：
O0001；（主程序）
G17G90G54G0X0Y0M03S1000；
G43Z100H01；
Z5.；
M98P100；加工①
G68X0Y0R45；旋转45°
M98P100；加工②
G68X0Y0R90；旋转90°
M98P100；加工③
G69；取消旋转
G00Z100；
M05；
O100；（子程序（①的加工程序））
X0Y0
G41X20.Y-10.D01；
Ｇ01Z-5.F50；
Y0F100
G02X40.Y0R10.；
X30.Y0R5.；
G03X20.Y0R5.；
G01Y-6.；
G00Z10.；
G40X0Y0；
M99；
M30；
总结：
1、在使用旋转指令编程时，有刀具补偿的情况下，应先旋转坐标系再建立补。
2、主程序中调用子程序的起始点为选转点，子程序的终止点也转点；
3、刀具的补偿功能只能放在子程序中；
课堂训练：
练习一：
如图所示，试用旋转指令编写加工程序，切削深度5mm。
分析：
1、选择右端水平放置的凹槽作为子程序，将其逆时针旋转，角度依次是60°、120°、180°、240°、300°。
O0002；（主程序）
G17G90G54G0X40Y0M03S1000；
G43Z100H02；
Z5.；
M98P200；
G68X0Y0R60.0；
M98P200；
G68X0Y0R120.0；
M98P200；
G68X0Y0R180.0；
M98P200；
G68X0Y0R240.0；
M98P200；
G68X0Y0R300.0；
M98P200；
G69；
O200；（子程序）
X40Y0；
G41X40.Y4.D02；
Ｇ01Z-5.F50；
X15.F100；
G03X15.Y-4.R4.；
G01X40.；
G00Z10.；
G40X40.Y0；
M99；
G00Z100.；
M05；
M30；
应用二：
该指令常用于编程图形具有旋转中心和某一固定角度的场合。
实例2、如图所示旋转类零件，毛坯尺寸为50mm×50mm×15mm，试编写加工程序。
分析：
1、审图—看图形尺寸，判断是加工凸件还是凹件。
2、图形逆时针旋转60°，编程时应顺时针旋转60°，R应为负值。
程序如下：
O0001；
G17G90G54G0X0Y0M03S1000；
G43Z100H01；
Z5.；
G68X0Y0R-60；
G41X40.Y-15.D01；
Ｇ01Z-5.F50；
X-15.,R5.
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