数控加工型腔铣削

模块一 数控铣床编程与加工技术
子程序注意事项
① 当子程序最后的程序段只用M99时，子程序结束，返回到 调用程序段后面的一个程序段；若一个程序段号在M99后由P指 定时，系统执行完子程序后，将返回到由P指定的那个程序段号 上；如果在主程序中执行到M99指令，则系统返回到主程序起点 重新运行程序。
② 使用子程序时，要注意变换主、子程序间的模式代码， 如M代码和F代码。从主程序调用子程序及子程序返回主程序的 时候，属于同一组别的模态G代码的变化与主、子程序无关。
图4-1矩形型腔加工
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4.2 知识链接
4.2.1 型腔铣削的工艺知识 1.型腔铣削的下刀方式 ①Z向垂直下刀； ②斜插式下刀； ③螺旋下刀。
a.斜插式下刀
b. Z向垂直下刀
图4-2 下刀方式Βιβλιοθήκη 模块一 数控铣床编程与加工技术
图4-3 螺旋下刀方式
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主程序(粗加工)
O1000；
N10 G17 G21 G54 G90 G80 G40 G94.; 程序初始化,建立工件加工坐标系
N15 Z80.;
刀具定位到安全平面
N20 M03 S400;
主轴启动
N30 G00 X-64.4 Y-64.4;
到下刀点
N40 G00 Z5.;
快进到工件表面上方
N45 G01 Z-10. F50;
粗加工开始
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N140 Y16.1; N150 X-128.8; N160 Y16.1; N170 X128.8; N180 X0.4; N190 Y0.4; N200 X-129.6; N210 Y-129.6; N220 X129.6; N230 Y129.6; N240 M99;
粗加工结束 移动刀具 半精加工开始
半精加工结束 返回到主程序
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（2）精加工程序(16平底铣刀)
O3000; N10 G17 G21 G54 G90G94; N15 G00 Z80.; N20 M03 S600 ; N22 X0 Y-59.;
进入工件加工坐标系 刀具移到安全高度 主轴启动 刀具移到下刀点(切入程序开始处)
N70 G03 X75. Y-65. R10.;
N80 G01 Y65.;
N90 G03 X65. Y75. R10.;
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N100 G01 X-65.; N110 G03 X-75. Y65. R10.; N120 G01 Y-65.; N130 G03 X-65. Y-75. R10.; N140 G01 X0; N150 G03 X16. Y-59. R106.; N160 G40 G01 X0.; N170 G00 Z200.; N175 X200. Y200.; N180 M05; N190 M30;
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矩形型腔零件的铣削加工
任务描述：完成 图示零件上型腔的 加工，并完成工序 卡片的填写。零件 上下表面、外轮廓 已在前面工序（步） 完成，零件材料为 45钢。毛坯为 200×200×50mm型 材。
图4-1矩形型腔加工
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4.3 任务决策和执行
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③ 在子程序中常使用G91模式，因为使用G90模式将会使刀 具在同一位置加工，要想在不同位置加工相同的形状，只能 一次次改变工件坐标系再调用子程序，这样就复杂了。
编程时，为了简化程序的编制，当一个工件上有相同的 加工内容时，常用调子程序的方法进行编程。调用子程序的 程序叫做主程序。子程序的编号与一般程序基本相同，只是 程序结束字为M99表示子程序结束，并返回到调用子程序的主 程序中。
调2000号子程序,切削第二层（深20mm) 抬刀 移到换刀位置 主轴停 程序结束
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子程序(粗加工,半精加工) O2000; N10 G91 G01 X128.8 F200; N20 Y16.1; N30 X-128.8; N40 Y16.1; N50 X128.8; N60 Y16.1; N70 X-128.8; N80 Y16.1; N90 X128.8; N100 Y16.1; N110 X-128.8; N120 Y16.1; N130 X128.8;
垂直下刀进给
N50 M98 P2000;
调2000号子程序（深10mm)
N60 G90 G01 X-64.4 Y-64.4;
第二次移动到下刀点
N70 Z-20. F50;
下刀至-20mm
N80 M98 P2000; N90 G90 G00 Z200.; N95 X200. Y200.; N100 M05; N110 M30 ;
1.工艺过程 ①粗加工选择￠20键槽铣刀，采用垂直下刀方式， Z字双向走刀方式； ②半精加工￠20键槽铣刀、精加工￠16立铣刀，采 用垂直下刀方式，轮廓铣削方式，通过修改刀补值 实现半精加工和精加工 2.半精加工刀具路径为逆时针铣一周、精加工加工 路线见图4-5。
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4-5 型腔的精加工刀具路径
模块一 数控铣床编程与加工技术 项目4 型腔铣削加工
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项目4 型腔铣削加工
4.1 任务 矩形型腔零件的铣削加工 任务描述：完成
图示零件上型腔的 加工，并完成工序 卡片的填写。零件 上下表面、外轮廓 已在前面工序（步） 完成，零件材料为 45钢。毛坯为 200×200×50mm型 材。
2.矩形型腔加工编程
1）矩形型腔编程是平面与轮廓编程的综 合。 2）分为粗加工、半精加工和精加工编程。 3）加工余量：半精加工余量0.4mm，精 加工余量0.2mm 4）粗加工编程准备：a)选刀、下刀点与 下刀方式（键槽铣 刀，若选平底刀，则
先要钻孔；下刀方式有垂直、坡走、螺 旋）；b)走刀方式（双向）；c)刀具半径 （等于圆角半径）；（d）刀间距计算； 5）半精加工准备：a)刀具半径（同粗加 工）；b)下刀点：粗加工的结束点分别向 X、Y方向移动半精加工余量；c)铣削方 式（顺铣，型腔一圈）； 6）精加工编程准备：a)选刀、刀具半径 （平底刀，80~90%）；b)切入切出路径； c)下刀点及刀补点坐标计算；d)铣削方式 （顺铣，型腔一圈）。
进入工件加工坐标系
主轴启动
快进到工件表面上方
到1#三角形上顶点 调20号切削子程序切削三角形 到2#三角形上顶点 调20号切削子程序切削三角形 到3#三角形上顶点 调20号切削子程序切削三角形 到4#三角形上顶点 调20号切削子程序切削三角形 到5#三角形上顶点 调20号切削子程序切削三角形 到6#三角形上顶点 调20号切削子程序切削三角形 抬刀
圆弧切线方向切出 取消刀具半径补偿
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4.4 巩固练习
利用数控加 工仿真软件，完 成如图所示零件 上型腔的加工， 并完成工序卡片 的填写。零件上 下表面、外轮廓 已在前面工序 （步）完成，零 件材料为45钢。
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3.刀具与工艺参数 见表4-1、表4-2。
单位
序号
1 2
刀具 号
T01 T02
表4-1 数控加工刀具卡
数控加工 刀具卡片
刀具名称
键槽铣刀 平底铣刀
产品名称 零件名称
刀具 直径 长度 φ 20mm φ 16mm
补偿值 半径 长度
零件图号 程序编号
刀补号 半径 长度
7.99 D02
图4-4矩形型腔编程
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4.2.2子程序
1.子程序调用格式 常见调用子程序指令格式有以下两种：
（1）M98 P×××× L ； 其中：P后边的数字为子程序编号，L为调用次数（L1可
省略，最多为9999次）。如M98 P1002 L7表示调用O1002子 程序7次。
（2）M98 P×××××××× 其中：P后边的数字有8位，前四位为调用次数，后四位为 子程序号。如调用O1002子程序7次可用M98 P71002表示。
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2.子程序应用实例
例：如下图所示,在一块平板上加工6个边长为10mm的等边三角形，每 边的槽深为-2mm，工件上表面为Z向零点。其程序的编制就可以采用调 用子程序的方式来实现(编程时不考虑刀具补偿)。
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主程序：
O1000 N10 G54 G90 G01 Z40 F2000 N20 M03 S800 N30 G00 Z3 N40 G01 X 0 Y8.66 N50 M98 P20 N60 G90 G01 X30 Y8.66 N70 M98 P20 N80 G90 G01 X60 Y8.66 N90 M98 P20 N100 G90 G01 X 0 Y -21.34 N110 M98 P20 N120 G90 G01 X30 Y -21.34 N130 M98 P20 N140 G90 G01 X60 Y -21.34 N150 M98 P20 N160 G90 G01 Z40 F2000 N170 M05 N180 M30
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表4-2 数控加工工序卡
单位 工序号
数控加工工序卡片
程序编号
夹具名称
产品名称 夹具编号
零件名称 设备名称
材料 编制
零件图号 审核
工步号 1 2 3
工步内容 粗铣型腔 半精铣型腔 精铣型腔
刀具号 T01 T01 T02
刀具规格
Φ 20mm 立铣刀
Φ 20mm 立铣刀
Φ 16mm 立铣刀
主轴停
程序结束
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子程序： O20 N10 G91 G01 Z -2 F100 N20 G01 X -5 Y-8.66 N30 G01 X 10 Y 0 N40 G01 X-5 Y 8.66 N50 G01 Z 5 F2000 N60 M99
在三角形上顶点切入（深）2mm 切削三角形 切削三角形 切削三角形 抬刀 子程序结束
主轴转速 进给速度 背吃刀量 /（r/min） /（mm/min） /mm
400
200
400
200
600
120
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4.装夹方案 连杆零件毛坯用虎钳装夹，底部用垫铁支撑。 5.程序编制 在毛坯中心建立工件坐标系，Z轴原点设在顶面上。
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（1）粗加工程序
N25 G00 Z5.; N30 G01 Z-20. F80; N40 G41 X-16. D02 F120;
N50 G03 X0 Y-75. R16. ; N60 G01 X65.;
快进到工件表面上方
下刀 建立刀具半径补偿, D02中的值为7.99mm,
因为150mm尺寸的公差 圆弧切线方向切入 开始精加工