《数控铣削(加工中心)技术训练》课件

任务一 加工平面类零件
三、平面加工刀具
面铣刀又称为端铣刀，圆 周表面和端面上都有切削刃， 端部切削刃为主切削刃，如图 4－2所示。这种铣刀是由刀体 和刀片组成，刀片在磨钝后， 只需将刀片转位或更换新的刀 片即可继续使用。硬质合金可 转位式面铣刀具有加工质量稳 定、切削效率高、刀具寿命长、 刀片的调整和更换方便以及刀 片重复定位精度高等特点，因 此，在数控加工中得到了广泛 的应用。
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2. 快速定位指令（G00） G00指令一般用在加工前的快速定位或加工后的快速退刀，
不能进行切削加工。其移动速度由机床参数确定，操作时 可由操作面板上的快速修调按钮修正。G00指令为模态代码， 可由同组的其他代码（G01、G02、G03）注销。 指令格式： G00 X__Y__Z__ 式中： G00 — 快速定位指令； X、Y、Z ─ 快速定位终点的坐标。 在执行G00指令时，由于机床各轴的移动速度不同，其轨迹 不一定是一条直线，如图4－7所示，使用G00编程，要求 刀具从当前点（A点）快速定位到B点。
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程序段：G92 X50 Y40 Z0 系统在执行G92 X50 Y40 Z0程序段后，设定一个工
件坐标系，其原点根据X50 Y40 Z0反向推出。
小提示： 1．采用G92设定工件坐标系，不具有记忆功能。当机床关机后， 设定的坐标系即消失； 2．在执行该指令前，刀具的刀位点必须先通过手动方式准确移动 到新坐标系的指定位置； 3．G92指令在编程时放在程序的第一行，系统在执行G92指令时， 机床不产生任何动作，只是建立了一个工件加工坐标系； 4．G92设定坐标系的方法通常用于单件加工。
切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬
时速度，计算公式如下。
vc
πdn 1000
式中： v c—切削速度，单位米/秒； d—刀具的直径，单位毫米； n—主轴转速，单位转/秒；
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2. 刀具每齿进给量（fz） 刀具每齿进给量是指刀具每转一个齿时，刀具与工
件在进给运动方向上的相对位移量。进给速度 （vf ） 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。
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程序段：G00 X100 Y50； 系统在执行G00 X100 Y50 程序段后，运动轨迹是 AM→MB，而不是AB。所以操作者在使用G00编程 时应格外小心，避免刀具与工件发生碰撞。一般是 先把Z轴移动到安全高度，再在XY平面内执行G00 指令。
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平面类零件是指加工面平行、垂直于水平面或其 加工面与水平面的夹角为定角的零件，这类零件的特点 是，各个加工表面是平面，或展开为平面。如图4－1所 示的三个零件都属于平面类零件，其中的曲线轮廓面M 和正圆台面N，展开后均为平面。
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二、平面的技术要求
平面的主要技术要求有①几何形状精度，如平面度、 直线度；②各表面间的位置精度，如平行度、垂直度； ③表面质量，如表面粗糙度、表面加工硬化等。数控 铣床加工平面能达到的精度和表面粗糙度见表。
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3. 直线插补指令（G01） G01指令刀具以联动的方式，按指定的F进给速度，
从当前位置按线性路线移动到程序段指令的终点。 G01指令是模态代码，可以由同组的其他代码（G00、 G02、G03或固定循环指令）注销。 指令格式： G01 X Y Z F
式中： G01─直线插补指令； X、Y、Z─直线插补指令终点的坐标； F─进给速度，单位mm/min。
寸。一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直 距离。背吃刀量的选择应遵循以下几点。 （1）侧吃刀量ae＜d/2（d为铣刀直径）时，取ap＝ （1/3～1/2）d。 （2）侧吃刀量d/2≤ae＜d时，取ap＝（1/4～1/3）d。 （3）铣削宽度ae＝d（即全刃切削）时，取ap＝ （1/5～1/4）d。
面铣刀 硬质合金 80～250 0.10～0.25 1.5～3.0
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六、平面铣削的路线
数控铣削加工中进给路线的确定对零件的加工精度和表面 质量有直接的影响，因此，确定进给路线是保证铣削加工精度 和表面质量的工艺措施之一。进给路线的确定与工件表面状况、 要求的零件表面质量、机床进给机构的间隙、刀具耐用度以及 零件轮廓形状等有关。在平面加工中，能使用的进给路线也是 多种多样的，比较常用的有两种。如图4－5所示，a图和b所示 分别为平行加工和环绕加工。
当机床的刚性较好，且刀具的直径较大时，ap可取 更大值，但最大不能超过3/4d。 常用钢件材料切削用量见表4－2。
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表4－2
切削用量
刀具名 称
立铣刀
刀具材料 高速钢 硬质合金
切削速度（v
背吃刀量（a
进给量（fz）
c）
p）
20～40 0.05～0.20
≤0.8D
80～250 0.05～0.40 1.5～3.0
如图4－4b所示，当铣刀轴线偏置于铣削弧长的对称位置， 且逆铣部分大于顺铣部分的铣削方式，称为不对称逆铣。不对 称逆铣切削平稳，切人时切削厚度小，减小了冲击，从而使刀 具耐用度和加工表面质量得到提高。适合于加工碳钢及低合金 钢及较窄的工件。 （3）不对称顺铣
如图4－4c所示，其特征与不对称逆铣正好相反。这种切削 方式一般很少采用，但用于铣削不锈钢和耐热合金钢时，可减 少硬质合金刀具剥落磨损。
数控铣削（加工中心）技术训练
项目四 平面和槽的加工
项目目标
知识目标 1. 了解平面类零件的特征及技术要求。 2. 掌握选用加工平面类零件刀具的方法。 3. 了解平面类零件的装夹方法。 4. 掌握平面类零件的编程方法。
技能目标 1.能对平面类零件进行工艺分析。 2.能熟练使用平面类零件编程指令编写数控加工程序。
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五、平面铣削的切削参数
平面铣削的切削用量是指切削速度（vc）、进给量（fz）、 侧吃刀量（a e）、背吃刀量（a p）四者的总称。它是调整 刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数， 它们四者之间的关系如图4－3所示。 1. 切削速度（v c）
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旋转轴 °（度） °（度）
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例如： 程序段：G20 G01 X50 F40； 表示刀具向X轴正方向移动50in。 程序段：G21 G01 X50 F40； 表示刀具向X轴正方向移动50mm。 公制与英制的换算关系： 1mm ≈0.0394 in 1in≈25.4mm
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2. 端铣法 端铣是指利用
分布在铣刀端面上 的端面切削刃来形 成平面的铣削方法， 如图4－3b所示。 端铣有对称端铣、 不对称逆铣和不对 称顺铣三种方式。
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（1）对称铣 如图4－4a所示，铣刀轴线位于铣削弧长的对称中心位置，
铣刀每个刀齿切人和切离工件时切削厚度相等，称为对称铣。 对称铣削具有最大的平均切削厚度，可避免铣刀切入时对工件 表面的挤压、滑行，铣刀耐用度高。对称铣适用于工件宽度接 近面铣刀的直径，且铣刀刀齿较多的情况。 （2）不对称逆铣
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如图4－8所示，使用G01 指令编程，刀具轨迹是从A 点 进给到B 点的一条直线。
系统在执行G01 X70 Y60 F60 程序段后，其轨迹是一条 从A到B的直线，刀具将从“A点”以工进速度（60mm/min） 移动到“B点”。
程序段：G01 X70 Y60 F程指令
1. 英制和米制输入指令（G20、G21） 指令格式：
G20（G21） 式中： G20 ─ 英制输入方式； G21 ─ 公制输入方式。 线性轴、旋转轴的单位见表4－3。
表4－3 指令
G20（英制） G21（公制）
输入单位 线性轴
in（英寸） mm（毫米）
项目分析
在学习平面加工之前，要首先对平面加工的类型做到心中有 数。平面加工是数控加工的基础。只有学好平面加工，才能做好 后面的加工工作，也才能在此基础上更好地运用数控技术，进行 实践和实习操作。
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项目四 平面和槽的加工
加工平面类零件
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一、平面类零件的特征
两条刀具路径之间的间距B，一般根据表面粗糙度的要 求取（0.6～0.9）D，如刀具直径为Φ20mm，路径间距取 0.8D时，则两条路径的间距为16mm，这样就保证了两刀之 间有4mm的重叠量，防止平面上因刀具间距太大留有残料。
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铣削过程中，刀具中心距零件外侧的间隙距离为H。 粗加工时，为了减小刀具路径长度，提高加工效率，H≥0； 精加工时，为了保证加工平面质量，H＞D/2，使刀具移 出加工面。
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在设计大平面铣削刀具路线时，要根据零件平面的长度 和宽度来确定刀具起始点的位置以及相邻两条刀具路线的距 离（又称步距）。
由于面铣刀一般不允许Z向切削，故起始点的位置应选 在零件轮廓以外。一般来说，粗铣和精铣时起始点的位置S ＞D/2（D为刀具直径)，如图4－6所示。为了保证刀具在下 刀时不与零件发生切削，通常S的取值为刀具半径加上3～ 5mm。终止点位置E在粗加工时E＞0即可，精加工时为了 保证零件的表面质量，E＞D/2，使刀具完全离开加工面。
加工方 法 粗铣
半精铣
精铣
表面粗糙度
Ra12.5µm～Ra 25µm
Ra3.2µm～Ra 12.5µm
Ra0.8µm～Ra 3.2µm