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1、第 3章 銘牌外形的加工 銘牌外形的零件圖 本章主要介紹 2D外型模型 平面銑削 2D外形銑削 粗加工、精加工 后處理 （ NC程序） 加工 程序單 操作機床 加工 檢驗 與分析 教學目的 通過對銘牌進行數(shù)控編程與操作機 床加工出產品的學習與訓練，掌握典 型零件 CAM過程，掌握二維刀具路徑 平面銑削與外形銑削的有關參數(shù)的設 置。 重點與難點 重點 ： 平面銑削對話框與外形銑穴對話框中參 數(shù)的設定。 難點 ： 加工工藝的制定與操作數(shù)控機床加工。 二維線框架模型 二維線框架模型 3.2 加工工藝分析 .毛坯尺寸 .裝夾方法 100 40 13mm的鋁板材 虎鉗裝夾 3.機床 采用 DM4800加

2、工中心 加工，機床的最高轉速為 8000轉 /分 4刀具 直徑為 16MM的高速鋼 平端銑刀（簡稱 ” 平刀 ” ） 加工工藝流程圖 底座外形 粗加工 頂面外形 粗加工 頂平面銑削加工 底座外形 精加工 頂面外形 精加工 反向裝夾，將原裝 夾位 銑平 3.3 銘牌外形的加工刀具路徑 3.3.1、 平面的銑削加工 頂平面為毛坯面，需要將頂平面全部銑平，采用面銑削的方法。 1面銑參數(shù)對話框 單擊 刀具路徑 面銑 串連 命令 單擊選中底座外形某一條線為 串連 的邊界 單擊主菜單中的 執(zhí)行 命令 面銑參數(shù)對話框 2 選擇加工刀具參數(shù) . 進給率 1200 mm/min Z軸進給率 800 mm/min

3、 提刀速率 2000 mm/min 主軸轉速 1500 r/min 冷卻液 噴油 注意： 進給率的選擇是一個較復雜的問題 ， 與手工編程 有一些不同 ， 計算機輔助編程一般采用 小的吃刀量 ， 快的進給率 ， 即所謂的 “ 小量快走 ” 的方法 。 對于不 同的機床 、 材料 、 刀具以及加工的方法與要求 ， 進給 率的選擇也不同 。 3.“面銑加工參數(shù) ” 對話框 參考高度 50 mm 絕對坐標 進給下刀位置 10 mm 增量坐標 工件表面 1 mm 絕對坐標 深度 0 mm 絕對坐標 Z方向預留量 0.1 mm 4刀具路徑模擬 單擊 主菜單 刀具路徑 操作管理 命令 ， 彈出如圖所 示對話

4、框 。 單擊 刀具路徑模擬 自動執(zhí)行 命令 5. 實體切削驗證 單擊操作管理員對話框中的 實體切削驗證 選項 ， 出現(xiàn)如 圖所示界面 。 單擊參數(shù)設定按鈕 “ ” ， 出現(xiàn)如圖所示對話框 。 單擊持續(xù)執(zhí)行按鈕 “ ” ，出現(xiàn)模擬實體加工過程的 畫面。 注意： 設毛坯頂面最高位置高度為 : 1.0mm， 3.3.2 底座外形粗加工 底座外形粗加工，采用刀具沿著銘牌的最外邊界線用刀具的側 刃銑削的方法進行加工，該方法叫外形銑削（ 2D）加工。 1. 外形銑削對話框 單擊 主菜單 刀具路徑 外形銑削 串連 命令 選取 底座外形線框 為加工范圍 。 單擊 執(zhí)行 命令 2. 選擇刀具參數(shù) 仍用直徑為 1

5、6mm的 平刀 。 刀具的參數(shù)同平面銑削加 工刀具的參數(shù) ， 3. 選擇 2D外形銑削參數(shù) 參考高度 50 。 進給下刀位 2 。 要加工的表面 0.1 。 深度 -7.2。 補正形式：電腦 。 補正方向：左補正 。 注意： 串連方向選擇順時針 ， 刀具半徑補正方向選擇左補正 ， 剛好構成 順銑 。 采用順 銑加工時 ， 加工平穩(wěn) ， 表面質量好 。 XY方向預留量 0.1 。 Z方向預留量 0。 單擊選中 Z軸分次層銑 項 ， 在 Z方向分層多次加工工件 。 單擊選中 進 /退刀向量 項 ， 設定刀具從毛坯外邊進刀的路徑與退出毛坯的路徑 。 4. Z軸分層銑削參數(shù) 最大粗切深度 1.0 mm

6、 5. 進 /退刀向量設定 進刀向量的引線長改為 0 ，圓弧半徑為 16mm 注意： 平刀的底部中心沒有刀刃，若直接從頂面向毛坯垂直下刀時，底部 中心沒有切削毛坯，毛坯會頂住刀具，故一般采用從毛坯外面進刀、退 刀，這樣可以避免產生沖擊而造成刀具的損壞，同時保護加工面，不會 留下下刀刀痕。 產生刀具路徑 單擊 確定 按鈕，產生了加工刀具路徑， 模擬刀具路徑 實體切削驗證 3.3.3 頂面外形粗加工 頂面外形粗加工 ， 同樣可采用外形銑削 （ 2D） 的方法 ， 選擇 刀具參數(shù) 同底座外形 粗加工 ， 外形銑削參數(shù)改動參數(shù)如下 ： 深度： -2 mm 絕對坐標 。 XY方向預留量 ： 0.2 mm

7、。 Z方向預留量 ： 0.1 mm。 模擬刀具路徑 切削驗證 3.3.4 底座外形精加工 精加工可用粗加工的刀路 ， 稍作改動 ， 重新進行計算 ， 生成新的精加工刀 路 。 另取用新的直徑為 16mm的平刀 ， 為獲得較理想的表面粗糙度 ， 應采用 小 的進給率 。 刀具下到 Z為 -7.2mm處 ， 繞底座外形外側順銑一次到位 1 .選擇刀具參數(shù) 進給率 400 ， 進給 率比粗加工的進給率小 ， 獲 得的加工表面粗糙度值 小 ， 表面較 光滑 。 下刀速率 300 。 提刀速率 2000 。 主軸轉速 1500 ， 主軸轉速比粗加工的轉速 高 ， 獲得的加工表面粗糙 度小 ， 表面較 光

8、滑 。 冷卻液 噴油 1. 選擇 2D外形銑削參數(shù) 補正方向：左補正 。 保證了精加工為 順銑 。 XY方向預留量 0。 不單擊選中 平面多次銑削 項 ， XY平面方向不多次銑削 。 不單擊選中 Z軸分層銑深 項 ， Z軸方向不分層銑深 。 2.模擬刀具路徑 實體切削驗證 模擬刀具路徑 實體切削驗證 3.3.5 頂面外形精加工 1.選擇頂面外形為加工串聯(lián) ,用直徑為 16mm的精加工 平刀，刀具參數(shù)同底座外形精加工。 外形銑削參數(shù) ： 深度 2 ， 絕對坐標 。 補正位置控制器：左補正 。 XY方向預留量 0 。 Z 方向預留量 0 。 單擊選中 平面多次銑削 項 。 單擊選中 進 /退刀向量

9、 項 。 設定 XY平面多次銑削參數(shù) 粗銑次數(shù)： 0， 不粗銑 。 精銑次數(shù)： 2。 精銑間距： 0.1 mm 精銑次數(shù)與間距的設定 ， 是 根據(jù) XY方向精加 工的余量 為 0. 2mm來計算的 。 選擇 選中 最后深度 。 單擊選中 不提刀 。 2.模擬刀具路徑 實體切削驗證 模擬刀具路徑 單擊 “ 操作管理員 ” 對話框中的 全選 刀具路徑 模擬 選項，單擊 自動執(zhí)行 命令 ,可模擬全部刀具路徑 3.5 后處理 為了讓初學者了解每一步的效果，每一個刀具路徑， 都可以產生一個 NC程序。現(xiàn)有五個刀具路徑， 可處理成五個 NC程序 單擊 執(zhí)行后處理 選項 ， 產生 NC加工程序 3.6 程序

10、單 表 3-1銘牌數(shù)控加工程序單 3.7 CNC加工 3.7.1 毛坯的準備 3.7.2 刀具的準備 選擇兩把 16mm高速鋼平刀 ， 一把用來粗加工 ， 一把用來精 加工 。 將刀具裝在 BT40的夾頭上 ， 裝刀長度為 20mm。 3.7.3 操作 CNC機床 ， 加工銘牌外形 1. 開機 發(fā)那科 （ FANUC） 系統(tǒng) 面板如圖所示 。 接通電源 ， 打開加工中 心機床后面的總開關 ， 按下機床電源開關 （ Power On） ， 該鍵燈 亮；松開紅色急停開關 （ EmergencyStop） ；打開輸送數(shù)據(jù)的計算 機 。 啟動空壓機 ， 檢查潤滑油泵 、 油路等是否正常工作 。 發(fā)那科

11、系統(tǒng)面板 操作 CNC機床 2 . 歸零 轉動模式選擇 （ MODE） 旋鈕 ， 選擇歸零模式 ZRN。 轉動坐 標軸選擇 （ Axis） 旋鈕 ， 選擇 Z軸先歸零 ， 按下運行鍵 （ Cycle start） ， Z軸歸零 ， 同樣方法將 Y軸 、 X軸歸零 。 三軸歸零后 ， X、 Y、 Z三軸機械坐標顯示為零 。 3. 儲存 NC 程序 將程序單中所列的 NC 程序儲存到機床輸數(shù)用計算機要求的 目錄下 ， 如 “ MCED”， 打開機床用的專用輸數(shù)程序 ， 會出現(xiàn) 輸數(shù)對話框 。 4. 裝夾好刀具及工件 裝刀操作過程： 轉動模式 （ MODE） 選擇旋鈕 ， 選擇手動模式 （ HAND

12、LE） ， 右手按 住裝在主軸護板上的松刀 （ 裝刀 ） 鍵 （ PRESS UNCLAMP） ， 左手扶 住刀柄 ， 對準刀柄槽 ， 再松右手后裝好刀具 。 裝夾坯料： 各軸歸零后 ， 在操作面板中選擇手動模式 （ HANDLE） ， 操作手動輪 ， 移動工作臺到適當位置 ， 將工作臺清理干凈 ， 然后用虎鉗夾緊坯料 。 5. 分中對零 轉動模式 (MODE)選擇旋鈕 ， 選擇面板輸入模式 （ MDI） ， 按程序 鍵 （ PRGRA） 。 在操作面板中輸入 “ S600； M03； ” ， 按啟動鍵 （ OUTPUT START） ， 啟動主軸 。 選擇手動模式 （ HANDLE） ， 操

13、作手動輪 ， 在坯料的左邊 ， 降下主 軸 ， 向左移動工作臺 ， 刀具剛好碰到坯料后 ， 升高主軸 ， 移動光標到相 對坐標中 X軸相應的數(shù)值 ， 按取消鍵 （ CAN） ， X軸相對坐標清零 。 然后在坯料的右邊進行對刀 ， 刀具剛好碰到坯料后 ， 抬高主軸 ， 將此 時的 X軸坐標值除以 2得到一個新值 ， 并操作手動輪 ， 將 X軸移到該數(shù)值 ， 再按取消鍵 （ CAN） ， X軸相對坐標清零 。 這樣完成了坯料 X軸方向分 中 ， 找到了 X軸方向的零點 。 Y軸對零方法與上述相同 。 Z軸對零：將刀具向下移動 ， 碰到坯料頂面最低點時 ， 停止移動主軸 (也可以通過在坯料的頂面走

14、“ 十 ” 字的辦法找到最低點 )， 將光標移到 Z 軸坐標位置 ， 按取消鍵 （ CAN） ， Z軸坐標清零 。 此時相對坐標中 X、 Y、 Z三軸的相對坐標值顯示皆為 0。 表示刀尖 位置處于零點位置 。 6 設定 G54工作坐標值 按顯示屏幕下的 （ 總合 ） 坐標軟體鍵 ， 顯示 3個坐標系 ， 記錄此時的機械坐標 （ Machine Postion） X、 Y、 Z的坐標值 。 按坐標設置菜單鍵 （ MENU OFSET） ， 顯示工作坐標系 設定畫面 ， 按光標 （ CURSOR） 鍵 “ ” ， 將光標移動到 G54 工作坐標中 ， 將相應的已記錄的機械坐標 （ Machine

15、Postion） 系中 X、 Y、 Z的坐標值 ， 輸入到 G54工作坐標中 。 這樣就設 定好 G54工作坐標 。 按坐標顯示鍵 （ POS） ， 顯示機械坐標 ， 逐一檢查坐標 輸入是否正確 。 提高主軸 ， 并按主軸停止鍵 (Spindle Stop)， 主軸停止旋轉 ， 完成設定 G54工作坐標值的操作 。 為了保證頂平面加工后有 0.1mm的加工余量，將已設定 的 G54坐標中的 Z軸坐標再下降 0.1mm，也可直接將 G54坐標 中的 Z軸坐標值減 0.1mm，得到新的 G54坐標。 粗加工 7 準備輸數(shù) 轉動模式 (MODE)選擇旋鈕 ， 選擇數(shù)據(jù)傳輸模式為 DNC， 將快速移動

16、 （ Rapid Override） 鍵調到 25 ， 進給率 （ Feed Override） 鍵調到為零 ， 關好機床門 。 8 輸數(shù) 在 輸數(shù) 計算機的輸數(shù)對話框中選擇 “ SEND”選項 ， 輸入要運行的 NC程序名稱： MP1.NC， 回車確認 ， 可以開始加工 。 9 粗加工 按程序開始 （ Cycle start） 按鈕 , 啟動循環(huán)開始程序 ， 用手握住程序進給檔 （ Feed Override） 旋鈕 ， 并 慢慢調動 該鈕 ， 這時機床開始自動運行 ， 注意觀察其運行是否正常 ， 特別注意下刀位置 ， 如發(fā)現(xiàn)問題 ， 立即按進給停止 （ Feed Hold） 鍵 。 如運行

17、正常 ， 可 逐漸調高程序進給速度 ， 調至 100%， 快速移動進給率 (Rapid Override)可調到 50%， 這 樣機床自動執(zhí)行第一個程序 。 加工走完第一個程序后，機床報警。按（ Reset）鍵取消報警。觀察檢驗加工的結 果是否有問題。輸入第二個程序（ MP2）、第三個程序（ MP3），程序的輸入方法重 復步驟 7、 8、 9。完成了銘牌的粗加工。 10測量刀長補正值 Z0 精加工頂面外形 、 底座外形時 ， 采用手工換刀方式 ， 另換一把 16mm的精加工用 平刀 。 第二把平刀的長度與第一把平刀的 裝刀長度不一樣 ， 也就是 Z軸的零點變化了 ， 需要重新對零 ， 但有時零

18、點被加工掉 ， 無法直接找回零點 ， 或不容許破壞已加工好 的表面 。 這時候可采用 間接找零 的方法 ， 即采用刀長補正的方法 。 第一把刀粗加工完后 ， 停轉主軸 ， 按 “ Spindle Stop”鍵 。 調整對刀器表盤 ， 指針指向零點 ， 并把對刀器放在機床工作臺平整臺面上 。 在手動模式 （ HANDLE） 下 ， 利用手搖移動工作臺至適合位置 ， 向下移動主 軸 ， 用刀的底端壓對刀器的頂部 ， 表盤指針轉動 ， 指針指向 零 ， 記錄此時 Z軸相對坐 標對應的數(shù)值 Z0， 即對刀器頂面與工件的工作坐標零點的距離 ， 作為其余刀具的零 點補正值 ， 如圖所示 。 確 抬高主軸

19、， 取下第一把刀 。 11. 第二把 16mm平刀的對零方法 第二把 16mm平 刀的對零方法如下所述 。 裝上第二把刀 16mm精加工平刀 。 在手動模式 （ HANDLE） 下 ， 向下移動主軸 ， 用刀的底端壓對刀 器的頂部 ， 表盤指針轉動 ， 指針指向零 。 按清零 （ CAN） 鍵 ， 將 Z軸相對坐標清零 。 此時清零的目的是便于 記數(shù) 。 抬高主軸 ， 移走對刀器 。 將主軸 Z坐標移到 -Z0 位置 ， 銨清零 （ CAN） 鍵 ， 將 Z軸相對坐標 清零 。 此時第二把刀的底端位于工件的 Z軸零點位置 。 再將此時的 Z軸 的 機械坐標 ， 輸入到 Z軸的 G54工作坐標中

20、 ， 這樣 ， 就設定好第二把刀的零點 。 12. 精加工 重復步驟 7、 8、 9， 輸入第四個程序 （ MP4） 、 第五個程序 （ MP5） ， 完成銘牌的精加工 。 13 加工結束 待工件加工好后 ， 注意檢查工件尺寸是否符合圖紙要求 。 做好清 潔保養(yǎng)工作 ， 并按照開機的反順序關閉加工中心 。 3.8 檢驗與分析 檢查與分析的具體內容如下： 頂平面加工完后 ， 可用肉眼觀察頂平面是否全部加工到位 。 否 則需要降低零點的高度 ， 重新加工 。 底座外形粗加工完后 ， 用游標卡尺檢驗銘牌的外形尺寸是否為 96.2mm 36.2mm， Z方向的尺寸是否為 7.3mm。 觀察表面粗糙度情

21、況 。 頂面外形粗加工完后 ， 用游標卡尺檢驗銘牌的內形尺寸是否為 90.4mm 30.4mm， Z方向的尺寸是否為 2mm ， 觀察表面粗糙度情況 。 底座外形精加工完后 ， 用游標卡尺檢驗銘牌的外形尺寸是否為 96mm 36mm。 檢查表面粗糙度是否比粗加工時明顯降低 ， 是否符合 要求 。 頂面外形精加工完后 ， 用游標卡尺檢驗銘牌的外形尺寸是否為 90mm 30mm。 Z方向的尺寸是否為 2.1mm， 檢查表面粗糙度是否比 粗加工時明顯降低 ， 清角是否完全 。 通過檢驗 ， 分析加工工藝是否合理 ， 對不合理的地方進行改進 ， 重新編寫 NC程序 。 2D外型模型 平面銑削 2D外形銑削 粗加工、精加工 后處理 （ NC程序） 加工 程序單 操作機床 加工 檢驗 與分析 總結 練習 3 1 請給出面銑用 16平刀加工鋁材的粗加工刀具參數(shù) 。 2 說明面銑的三個深度參數(shù) （ 參考高度 ， 進給下刀位置 ,工作表面 ） 的意義 。 3 數(shù)控加工機床 2D外形銑削一般采用順銑還是逆銑 ？ 怎樣保證順銑 ？ 4 2D外形銑削為什么要設定進 /退刀向量參數(shù) ？ 5 粗加工與精加工工藝參數(shù)有什么樣不同 ？ 給出 16平刀加工鋁銘 牌的外形精加工的刀具參數(shù) 。 6 敘述數(shù)控機床的對零操作 ,設定 G54坐標的過程 。 7. 請敘述手工換刀的刀具長度補正的方法 。