多軸加工編程與操作 任務2 平面帶圓弧輪廓的零件的銑削

多軸加工編程與操作21世紀技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)系列教材·機械設計制造系列PART01任務1平面直線輪廓的零件的銑削PART02任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削PART03任務3平面內(nèi)外基本輪廓的零件的銑削目錄CONTENTSPART04任務4具有平移旋轉(zhuǎn)特征的零件的銑削PART05任務5具有孔類特征的零件的銑削PART06任務6具有型腔特征的零件的銑削PART07任務7具有不規(guī)則凸臺及型腔特征的零件的銑削PART08任務8具有公式曲線特征的零件的銑削PART09任務9六面體零件的銑削PART10任務10具有傾斜形狀特征的零件的銑削PART02任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削根據(jù)圖2-1所示的圖紙，分析尺寸精度及技術要求，制定零件加工工藝方案，編制加工程序，模擬仿真，最終在數(shù)控銑床上完成加工?！救蝿彰枋觥咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削知識目標能正確編制與調(diào)試帶有圓弧輪廓特征的程序。能正確使用刀具半徑補償功能。掌握從刀庫中裝刀與拆刀的方法。掌握通過尋邊器對坐標的方法。掌握Z向?qū)Φ秲x的使用方法?！救蝿漳繕恕咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削圓弧編程指令格式。刀具半徑補償功能。刀具裝卸的方法。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削一、圓弧編程指令格式海德漢TNC系統(tǒng)具有3種圓弧指令格式，分別適用于不同的圖形已知條件。1.已知圓心的圓弧輪廓編程此方式的圓弧運動是以圓心【CC】為圓點的圓弧路徑【C】。在圓弧運動前，刀具位于圓弧起點處，必須在圓弧運動前定義圓心。（1）編程操作步驟。1）將刀具移動至圓弧的起點。2）點擊

，輸入圓心的坐標。3）點擊

，輸入圓弧終點坐標。4）選擇【DR±】，順時針圓弧為【-】，逆時針圓弧為【+】。5）根據(jù)需要設置進給速率和輔助功能，設置結(jié)果如圖2-2所示。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（1）編程操作步驟。1）將刀具移動至圓弧的起點。2）點擊

，輸入圓心的坐標。3）點擊

，輸入圓弧終點坐標。4）選擇【DR±】，順時針圓弧為【-】，逆時針圓弧為【+】。5）根據(jù)需要設置進給速率和輔助功能，設置結(jié)果如圖2-2所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（2）編程示例。整圓編程圖例如圖2-3所示。1）LX+45Y+25F500;

直線運動到圓弧起點2）CCX+25Y+25;

輸入圓心坐標（25，25）3）CX+45Y+25DR-;

輸入圓弧終點坐標及旋轉(zhuǎn)方向【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2.已知半徑的圓弧輪廓編程（1）此方式的圓弧運動是已知圓弧的半徑，刀具從圓弧的起始點運動到圓弧的終點。1）小圓?。▓A心角小于或等于180°的圓弧），輸入半徑及正號R＞0。2）大圓?。▓A心角大于180°的圓?。斎氚霃郊柏撎朢＜0。3）輪廓的起點和終點與4個等半徑的圓弧相連，由旋轉(zhuǎn)方向決定DR的正負。4）順時針：旋轉(zhuǎn)方向DR-。5）逆時針：旋轉(zhuǎn)方向DR+?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（2）編程操作步驟。1）將刀具移動至圓弧的起點。2）點擊

，輸入圓弧終點坐標。3）輸入圓弧半徑及旋轉(zhuǎn)方向，如圖2-4所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（3）編程示例。LX+45Y+25F1000;

直線運動到圓弧起點CRX+25Y+5R-20DR+;輸入圓弧終點坐標（25，5），輸入圓弧半徑-20，輸入旋轉(zhuǎn)方向，逆時針為【+】CRX+45Y+25R20DR+;輸入圓弧終點坐標（45，25），輸入圓弧半徑20，輸入旋轉(zhuǎn)方向，逆時針為【+】【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削3.已知相切的圓弧輪廓編程

此方式是刀具沿圓弧運動，由相切于前一編程元素開始，在圓弧路徑CT前對一個輪廓元素（圓弧或直線）編程，即圓弧路徑CT前必須至少有兩個定位程序段。（1）編程操作步驟。點擊

，輸入切點坐標。（2）編程示例。相切圓弧編程圖例如圖2-5所示。LX0Y25F500;輸入切線起點坐標（0，25）LX25Y30;輸入切點坐標（25，30）CTX45Y20;輸入圓弧終點坐標【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削二、刀具半徑補償功能1.刀位點的概念

在數(shù)控編程過程中，為了方便編程，通常將數(shù)控刀具假想成一個點，稱為刀位點或刀尖點。因此，刀位點既是用于表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準點。數(shù)控銑床常用刀具的刀位點如圖2-6所示。車刀與鏜刀的刀位點通常指刀具的刀尖，鉆頭的刀位點通常指鉆尖，立銑刀、端面銑刀和鉸刀的刀位點指刀具底面的中心，球頭銑刀的刀位點指球頭中心或球頭頂點。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2.刀具半徑補償（1）刀具半徑補償（簡稱刀補）的定義。在編制輪廓切削加工程序時，一般以工件的輪廓尺寸作為刀具軌跡進行編程，而實際的刀具運動軌跡則與工件輪廓存在偏移量（即刀具半徑），如圖2-7所示，需要通過數(shù)控系統(tǒng)編程實現(xiàn)刀具半徑補償。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削如圖2-8所示，用Φ10mm立銑刀銑削一個Φ40mm凸臺，按輪廓編程時，如果沒有激活刀具半徑補償功能，加工出來的凸臺的直徑為Φ30mm；如果激活了刀具半徑補償功能，就能加工出Φ40mm凸臺，如圖2-9所示。具有刀具半徑補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，能夠根據(jù)編程軌跡及刀具半徑自動計算出偏離編程軌跡一個刀具半徑值（廣義為刀具半徑補償值）的刀具運動軌跡，所以能加工出符合要求的輪廓。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（2）刀具半徑補償指令。1）刀具半徑左補償：RL。2）刀具半徑右補償：RR。3）取消刀具半徑補償：R0。（3）指令說明。RR與RL的判斷方法：在補償平面外垂直于補償平面的軸的正方向，沿刀具的移動方向看，當?shù)毒咛幵谇邢鬏喞髠?cè)時，稱為刀具半徑左補償；當?shù)毒咛幵谇邢鬏喞覀?cè)時，稱為刀具半徑右補償，如圖2-10所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削3.刀具半徑補償過程刀具半徑補償過程如圖2-11所示，共分為三步：刀補建立、刀補進行和刀補取消?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削0BEGINPGMwwmm1BLKFORM0.1ZX+0Y+0Z-202BLKFORM0.2X+250Y+250Z+03TOOLCALL1ZS35004M135LZ+2FMAX6LZ-2F200LX+100

Y+100

RL

F1000。8LY+2009LX+200

10LY+10011LX+10012LX+0Y+0R0

13LZ+214LZ+50FMAX15END

PGMwwmm【知識學習】刀補進行任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削4.刀補建立刀補的建立指刀具從起點接近工件時，刀具中心從與編程軌跡重合過渡到與編程軌跡偏離一個偏置量的過程。該過程的實現(xiàn)必須有直線移動。5.刀補進行在RR或RL程序段后，程序進入補償模式，此時刀具中心與編程軌跡始終相距一個偏置量，直到刀補取消。在補償模式下，數(shù)控系統(tǒng)要預讀兩段程序，找出當前程序段刀位點軌跡與下一個程序段刀位點軌跡的交點，以確保機床在下一個工件輪廓處向某個方向補償一個偏置量，如圖2-11所示的B點、C點及D點。6.刀補取消刀具離開工件，刀具中心軌跡過渡到與編程軌跡重合的過程稱為刀補取消，如圖2-11所示的EO的程序段。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削三、從刀庫中裝刀與拆刀1.裝刀（1）選擇【手動操作模式】

，進入刀具表，如圖2-12所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（2）點擊【編輯】→【開】，建立1號刀具并設定參數(shù)，如圖2-13所示，然后點擊【編輯】→【關】，即可完成刀具表的建立。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（3）在【手動操作模式】

下將光標移動到新建的刀具號上，點擊【刀具存儲】

，選擇刀庫中的刀位，如圖2-14所示。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削刀具在刀庫中的安裝位置的選擇方式有以下兩種：1）自動方式。①點擊【刀具位置自動】

，如圖2-15所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削②機床會自動在刀庫中尋找空刀位并提示把刀具安裝在相應位置，如圖2-16所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削③點擊刀庫【開門按鈕】，將刀庫安全門打開，然后踩下松刀開關，把裝好刀具的刀柄裝在固定裝刀位置上，最后關好刀庫安全門。刀庫固定裝刀位置如圖2-17所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2）手動方式。①點擊【刀具位置手動】

，如圖2-18所示。【知識學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削②通過光標選擇相應的刀位，按【END】鍵確認，出現(xiàn)提示后將刀具安裝在刀庫中，如圖2-19所示，最后關上刀庫安全門?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2.拆刀（1）在【手動操作模式】

下點擊【刀庫管理】，如圖2-20所示?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（2）將光標移動到2號刀的位置，點擊【刀具拆除】，如圖2-21所示，出現(xiàn)提示后按【ENT】鍵確認?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（3）打開刀庫安全門，從相應的刀位處取出刀具，然后關上門。（4）系統(tǒng)界面右側(cè)的【DeleteTool-Data】中選擇【no】或【yes】（no表示保留原有刀具參數(shù)、yes表示刪除刀具參數(shù)）?！局R學習】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削一、圖紙分析看懂工件圖樣，了解圖樣上各加工部位的尺寸標注和精度要求等。二、檢測毛坯確定工件的加工余量：毛坯為100mm×100mm×25mm的六面體，六個面均為精加工表面，材料為鋁合金。三、工件裝夾根據(jù)工件的形狀特點，采用平口虎鉗裝夾工件。選毛坯的側(cè)面和底面為精基準，如圖2-22所示，工件的編程坐標系設定在工件上表面的對稱中心位置。【任務實施】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削四、刀具的選擇根據(jù)工件輪廓形狀選取整體銑鋁專用的硬質(zhì)合金兩刃直柄立銑刀，直徑Φ16mm，長度60mm。五、刀具的建立

1.刀具的調(diào)用方法

軟鍵的作用是調(diào)用刀具，該指令之后可指定刀具號（或名稱）、刀具軸、長度差值、半徑差值、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率等參數(shù)?！救蝿諏嵤咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削程序示例：TOOLCALL5Z100S2500F350DL+0.2DR-1DR2+0.05（1）“TOOLCALL”表示選擇刀具調(diào)用功能。（2）“5”表示刀具編號或刀具名稱。輸入的刀具必須在TOOLDEF（刀具定義）程序段或刀具表中已有定義，iTNC530數(shù)控系統(tǒng)會自動給刀具名稱加上引號。刀具名稱僅指當前刀具表TOOL.T中的輸入名，如果要調(diào)用具有其他補償值的刀具，可以在小數(shù)點后輸入刀具表中定義的索引編號。（3）“Z”表示工作主軸，輸入刀具軸。（4）“S”表示主軸轉(zhuǎn)速，輸入主軸轉(zhuǎn)速。（5）“F”表示進給速率，輸入進給速率。（6）“DL”表示刀具長度正差值，輸入刀具長度的差值。（7）“DR”表示刀具半徑正差值，輸入刀具半徑的差值。（8）“DR2”表示刀具半徑2正差值，輸入刀具半徑2的差值?！救蝿諏嵤咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2.建立刀具（1）選擇【刀具表】，將【編輯】軟鍵設置在【開】位置，通過光標選擇需要修改的值并進行修改。（2）根據(jù)任務需要，把D16R0立銑刀、偏心式尋邊器，光電式尋邊器分別建立在1號、2號和3號刀具上，如圖2-23所示。注：將【編輯】軟鍵設置在【開】位置，退出【刀具表】后修改不生效。如果修改當前刀具的數(shù)據(jù)，則在該刀的下一個TOOLCALL后生效。【任務實施】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削3.裝刀在手動狀下，將光標移至要存儲的刀具號上，點擊【刀庫管理】→【刀具存儲】，選擇【刀具位置自動】，刀庫會自動轉(zhuǎn)至相應換刀位置，按下刀庫開門鍵，踩下松刀開關，將裝好刀具的刀柄裝在刀庫中并關好刀庫安全門，按【確認】按鈕?！救蝿諏嵤咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削六、對刀與工件坐標系的建立下面講解通過尋邊器和對刀儀對刀的方法。1.用機械式尋邊器對坐標（1）偏心式尋邊器的使用方法。偏心式尋邊器屬于機械式尋邊器，由夾持部分和測量部分組成，兩者之間通過彈簧拉緊。一般將尋邊器的夾持部分安裝至刀柄，并將其安裝在CNC加工中心的主軸上。偏心式尋邊器的測量部分一般為直徑很小的圓柱面，通過機床手輪控制測頭接近工件表面，當測頭接觸工件表面后，偏心部分逐漸與夾持部分同心旋轉(zhuǎn)以控制尋邊器移動。測頭再次偏心的瞬間尋邊器停止移動，此時可確定工件表面和機床主軸中心位置的相對距離，從而完成定位。偏心式尋邊器靠機械部分的接觸測量數(shù)據(jù)，精確度不如光電式尋邊器高。偏心式尋邊器如圖2-24所示。【任務實施】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削六、對刀與工件坐標系的建立下面講解通過尋邊器和對刀儀對刀的方法。1.用機械式尋邊器對坐標（1）偏心式尋邊器的使用方法。偏心式尋邊器屬于機械式尋邊器，由夾持部分和測量部分組成，兩者之間通過彈簧拉緊。一般將尋邊器的夾持部分安裝至刀柄，并將其安裝在CNC加工中心的主軸上。偏心式尋邊器的測量部分一般為直徑很小的圓柱面，通過機床手輪控制測頭接近工件表面，當測頭接觸工件表面后，偏心部分逐漸與夾持部分同心旋轉(zhuǎn)以控制尋邊器移動。測頭再次偏心的瞬間尋邊器停止移動，此時可確定工件表面和機床主軸中心位置的相對距離，從而完成定位。偏心式尋邊器靠機械部分的接觸測量數(shù)據(jù)，精確度不如光電式尋邊器高。偏心式尋邊器如圖2-24所示?！救蝿諏嵤咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（2）工作原理。機械式尋邊器是一種高精度測量工具，能快速而簡便地設定機械主軸與加工物基準面的精確中心位置。機械式尋邊器由夾持部與偏心部的中空上下檢測頭、可貫穿上下檢測頭的彈簧以及可分別鉤固住彈簧且嵌置在上下檢測頭頂端和底端的頂蓋和底蓋等構件組成。機械式尋邊器的工作原理：夾持在機床上低速旋轉(zhuǎn)，利用偏心作用來找正加工中心位置。【任務實施】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削（3）用偏心式尋邊器對坐標的操作步驟。1）選擇【手動數(shù)據(jù)輸入（MDI）定位】

，調(diào)用尋邊器TOOLCALL2ZS300;，并將B、C軸回零LB+0C+0R0FMAX;，主軸運行M03，如圖2-25所示?！救蝿諏嵤咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2）按【手輪激活開關鍵】

，【SmartKey】設置處于方式Ⅱ，按【開門鍵】

打開機床防護門。3）如圖2-26所示，通過電子手輪控制偏心式尋邊器的測頭從-X方向接近工件表面，手輪倍率調(diào)小，慢慢將X軸向+X方向移動，當測頭接觸工件表面后，偏心部分逐漸與夾持部分同心旋轉(zhuǎn)；將倍率調(diào)至0.01，通過電子手輪控制偏心式尋邊器向-X方向移動，測頭再次偏心的瞬間停止移動尋邊器，點擊【手輪激活開關鍵】

停止操作，點擊【設定原點】，選擇X軸，輸入“-35”，按【ENT】鍵確認。如圖2-26所示?！救蝿諏嵤咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削4）如圖2-27所示，通過電子手輪控制偏心式尋邊器的測頭從-Y方向接近工件表面，手輪倍率調(diào)小，慢慢將Y軸向+Y方向移動，當測頭接觸工件表面后，偏心部分逐漸與夾持部分同心旋轉(zhuǎn)；將倍率調(diào)至0.01，通過電子手輪控制偏心式尋邊器向-Y方向移動，測頭再次偏心的瞬間停止移動尋邊器，手輪停止操作，點擊【設定原點】，選擇Y軸，輸入“-35”，按【ENT】鍵確認?！救蝿諏嵤咳蝿?平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2.用光電式尋邊器對坐標（1）光電式尋邊器的使用方法。隨著光電技術的不斷發(fā)展，光電式尋邊器憑借其更高的測量精度而得到廣泛使用。由于工件具有導電性，因此當球頭接觸工件表面時電流形成回路，發(fā)出聲光報警信號，這便是光電式尋邊器的工作原理。球頭通過彈簧與本體相連，根據(jù)光電式尋邊器的指示和機床坐標位置即可得到被測表面的坐標。將其裝夾在CNC加工中心主軸上即可完成對刀、找正和測量工作。使用光電式尋邊器找正或測量工件時，機床主軸不旋轉(zhuǎn)，不僅安全性高，而且不會損傷工件表面，同時找正和測量的精度也高。光電式尋邊器如圖2-28所示。【任務實施】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削2）按【手輪激活開關鍵】

，【SmartKey】設置處于方式Ⅱ，按【開門鍵】

打開機床防護門。3）如圖2-29所示，通過電子手輪將刀具從-X方向靠近工件左側(cè)，手輪倍率調(diào)小，慢慢將X軸向+X方向移動，直至球頭直徑與工件連接，光電式尋邊器發(fā)出聲光報警信號，手輪停止操作，點擊【設定原點】；將刀具移至工件+X方向，慢慢將X軸向-X方向移動，直至球頭直徑與工件連接，光電式尋邊器發(fā)出聲光報警信號，手輪停止操作，觀察X當前值，選擇X軸，輸入（當前值/2），按【ENT】鍵確認。【任務實施】任務2平面帶圓弧輪廓的零件的銑削4）如圖2-30所示，通過電子手輪將刀具從-Y方向靠近工件，手輪倍率調(diào)小，慢慢將Y軸向+Y方向移動，直至球頭直徑與工件連接，光電式尋邊器發(fā)出聲光報警信號，手輪停止操作，點擊【設定原點】；將刀具移至工件+Y方向，慢慢將Y軸向-Y方向移動，直至球頭直徑與工件連接，光電式尋邊器發(fā)出聲光報警信號，手輪停止操作，觀察Y當前值，選擇Y軸，輸入（當前值/2），按【ENT】鍵確認?！救蝿諏嵤?/p>