工件的平面铣削与对刀及设置.docx

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1、工件的平面铣削与对刀及设置实训项目三 工件的平面铣削 与对刀、刀具补偿及工件坐标系设置 实训目的与要求： 1.掌握用面铣刀在MDI方法下对工件进行水平面的铣削加工； 2.了解各种对刀方法，掌握用试切法进行对刀操纵； 3.掌握刀具补偿及工件坐标系的设置。 课题一 工件的平面铣削 模块一 水平平面的铣削 一、教学目标 通过学习能对大平面进行数控铣削。 二、终极学习目标 1.会制定大平面加工方案； 2.会选用大平面加工刀具。 三、工作任务 编制如图3-1所示大平面铣削程序，并进行铣削加工。 四、相关实践知识 填写加工工艺卡片 图3-1 平面铣削练习 1.分析零件工艺性能 图3-1所示零件，外形尺寸长

2、宽高=1008020，属于小零件。高度尺寸为自由公差，大平面表面粗 1 超度为Ra3.2。 2.选用毛坯或明确来料状况 所用材料：45 半成品外形尺寸：1018121，六面全部进行粗加工。 3.确定装夹方案 选用机用平口虎钳装夹工件。底面朝下垫平，工件毛坯面高出钳口12mm，夹80两侧面；100任一侧面与虎钳侧面取平夹紧，实际上限制六个自由度，工件处于完全定位状态。 4.确定加工方案 由于该零件已进行粗加工，因此采用端面铣刀直接进行精加工。 加工方案及选用刀具见表3-1。 表3-1 加工方案与刀具选择 序号 1 加工方案 精铣平面 刀具 刀具号 T1 f80mm面铣刀 5.填写工艺卡片 工艺卡

3、片见表3-2。 表3-2 凸块数控加工工序卡片 产品名称或代号 数控实训基地 工序号 31 工步号 工步内容 数控加工工序卡片 平板类零件 程序编号 O0001 刀具号 夹具名称 机用平口虎钳 刀具规格 夹具编号 200 主轴转速 (r/min) 1 精铣大平面 编制 T1 凸块 使用设备 VDF850 进给速度 (mm/min) 120 背吃刀量 (mm) 0.5 游标卡尺 第 页 45 30-3001 车 间 数控实训基地 量具 备注 零件名称 材料 零件图号 f80mm 面铣刀 审核 600 共 页 选用刀具 高速钢面铣刀一般用于加工中等宽度的平面，标准铣刀直径范围为f80f250mm，

4、硬质合金面铣刀的切削效率及加工质量均比高速钢铣刀高，故目前广泛使用硬质合金面铣刀加工平面。 图3-2所示为整体焊接式面铣刀。该刀结构紧凑，较易制造。但刀齿磨损后整把刀将报废，故已较少使用。 图3-3为机夹焊接式面铣刀。该铣刀是将硬质合金刀片焊接在小刀头上，再采用机械夹固的方法将刀装夹在刀体槽中。刀头报废后可换上新刀头，因此延长了刀体的使用寿命。 图2-38a为可转位面铣刀。该铣刀将刀片直接装夹在刀体槽中。切削刃用钝后，将刀片转位或更换刀片即可继续使用。可转位铣刀与可转位车刀一样且有效率高、寿命长、使用方便、加工质量稳定等优点。这 2 种铣刀是目前平面加工中应用最广泛的刀具之一。可转位面铣刀已形

5、成系列标准，可查阅刀具标准等有关资料。 图3-2 整体焊接式面铣刀 图3-3 机夹焊接式面铣刀 操作过程 在对水平面铣削前，一般还没有进行工件坐标系的设定，因此水平面的铣削加工在MDI方式下进行。其操作过程为： 1.工件装夹完毕后，把面铣刀刀柄装入数控机床主轴。 2.选择MDI方式，进入图1-20、图1-51、图1-76操作界面，输入“M3S600”后，按“启动”。 3.转到手动方式，利用手持单元选择X、Y轴移动，使面铣刀处在图3-4中A上方的位置；选择Z轴使面铣刀下降，当面铣刀接近工件表面时，把手持单元的进给倍率调到“10”，然后继续下降，当进入切削后，根据工件上表面平整及粗糙度情况确定切深

6、。 4.再次进入MDI方式，输入加工程序后按“启动”进行切削加工。 图3-4 铣平面刀具移动轨迹 图3-5 铣平面时的下刀与背吃刀量ap 程序编制 G54G91M3S600； G1X150F120； Y40； X-160 G0Z200； M30； 说明：在华中系统中，只能一段一段输入执行。 模块二 侧平面的铣削 3 一、教学目标 通过学习能进行侧平面的数控铣削。 二、终极学习目标 1.会制定侧平面加工方案； 2.会选用侧平面加工刀具。 三、工作任务 编制如图3-1中100808的侧平面铣削程序，并进行铣削加工。 四、相关实践知识 填写数控工艺卡片 1.分析零件工艺性能 如图3-1中长度尺寸和宽

7、度尺寸为自由公差，侧平面表面粗糙度为Ra3.2。 2.选用毛坯或明确来料状况 所用材料：45 半成品外形尺寸：1018121，六面全部已进行粗加工。 3.确定装夹方案 同上。 4.确定加工方案 由于单边的切削用量为0.5mm，所以直接采用立铣刀进行精加工。 加工方案及选用刀具见表3-3。 表3-3 加工方案与刀具选择 序号 1 加工方案 精铣侧平面 刀具 刀具号 T2 f16mm立铣刀 5.填写工艺卡片 工艺卡片见表3-4。 表3-4 凸块数控加工工序卡片 产品名称或代号 数控实训基地 工序号 32 工步号 工步内容 数控加工工序卡片 平板类零件 程序编号 O0002 夹具名称 机用平口虎钳

8、主轴转速 (r/min) 1 精铣侧平面 编制 T2 夹具编号 200 进给速度 (mm/min) 100 凸块 使用设备 VDF850 背吃刀量 (mm) 0.5 侧吃刀量 2 共 页 45 30-3001 车 间 数控实训基地 量具 备注 零件名称 材料 零件图号 刀具号 刀具规格 f16mm 立铣刀 400 审核 游标卡尺 第 页 4 选用刀具 立铣刀主要用在立式数控机床上加工凹槽、阶台面。立铣刀圆周上的切削刃是主切削刃，端面上的切削刃是副切削刃，故切削时一般不宜沿铣刀轴线方向进给。 操作过程 对于侧平面的铣削加工，在进行“对刀”、刀具半径补偿和工件坐标系设置的情况下是很方便的。我们这儿

9、介绍的方法，是在没有任何设置的情况下所进行的操作，同样在MDI方式下进行。其操作过程为： 1.工件装夹完毕后，把f16mm立铣刀刀柄装入数控机床主轴。 2.选择MDI方式，输入“M3S400”后，按“启动”。 3.转到手动方式，利用手持单元选择X、Y轴移动，使立铣刀处在图3-6中A上方的位置；选择Z轴使立铣刀下降到工件上表面以下约5mm处；选择Y轴，沿“Y”移动刀具，使刀具逐渐靠近工件，当立铣刀接近工件侧面时把手持单元的进给倍率调到“10”，然后继续移动，当出现微量切屑时停止移动；选择Z轴，沿“Z”抬刀，并记下当前的Y轴机床坐标值。 4.选择X、Y轴移动，使立铣刀处在图3-6中B上方的位置；选

10、择Z轴使立铣刀下降到工件上表面以下约5mm处；选择X轴，沿“X”移动刀具，使刀具逐渐靠近工件，当立铣刀接近工件侧面时把手持单元的进给倍率调到“10”，然后继续移动，当出现微量切屑时停止移动；并记下当前的X轴机床坐标值。 5.选择X、Y轴移动，使立铣刀处在图3-6中C上方的位置；选择Z轴使立铣刀下降，当立铣刀接近工件表面时，把手持单元的进给倍率调到“10”，然后继续移动，当出现微量切屑时停止移动，并记下当前的Z轴机床坐标值。 6.选择Z轴，沿“Z”抬刀后选择X、Y轴，使刀具移动到前面所记的X、Y轴机床坐标值位置；选择Z轴，同样使Z轴到前面所记的机床坐标位置。 7.再次进入MDI方式，输入加工程序

11、后按“启动”进行切削加工，其切削轨迹见图3-7。 图3-6 侧平面铣削确定起刀位置 图3-7 侧平面铣削走刀轨迹 程序编制 G54G91M3S400； 5 G00Z-8； G1X0.5Y-0.5F100； X116； Y-96； X-116； Y110； G0Z200； M30； 说明：在华中系统中，只能一段一段输入执行。 课题二 对刀、刀具补偿及工件坐标系设置 模块一 对刀操作 通过一定的方法把工件坐标系原点体现出来，这个过程称为“对刀”。在对刀前首先要把工件六个平面铣好；其次按工件定位基准面与机床运动方向一致的要求把工件定位装夹好；再次用面铣刀把工件上表面铣平。 一、用铣刀直接对刀 用铣刀

12、直接对刀，就是在工件已装夹完成并在主轴上装入刀具后，通过手持单元操作移动工作台及主轴，使旋转的刀具与工件的前、左侧面及工件的上表面作极微量的接触切削，分别记下刀具在作极微量切削时所处的机床坐标值，对这些坐标值作一定的数值处理后就可以设定工件坐标系了。 操作过程为： 1.工件装夹并校正平行后夹紧。 图3-8 用铣刀直接对刀 图3-9 用铣刀直接对刀时的刀具移动图 6 2.在主轴上装入已装好刀具的刀柄。 3.在MDI方式下，输入M3S300，按，使主轴的旋转。 4.换到手动方式，使主轴停转。手持盒上选择Z轴，转动手摇脉冲发生器，使主轴上升的一定的位置；分别选择X、Y轴，移动工作台使主轴处于工件上方

13、适当的位置。 5.手持盒上选择X轴，移动工作台，使刀具处在工件的外侧；手持盒上选择Z轴，使主轴下降，刀具到达图3-9中C；手持盒上重新选择X轴，移动工作台，当刀具接近工件侧面时用手转动主轴使刀具的刀刃与工件侧面相对，感觉刀刃很接近工件时，启动主轴使主轴转动，倍率选择10或1，此时应一格一格地转动手摇脉冲发生器，应注意观察有无切屑或注意听声，即到达了图3-9中D的位置。 6.手持盒上选择Z轴。记下此时X轴的机床坐标或把X的相对坐标清零。 7.转动手摇脉冲发生器，使主轴上升；移动到一定高度后，选择X轴，作水平移动，再停止主轴的转动。 图3-8中2、3、4三个位置的操作参考上面的方法进行。 在用刀具

14、进行Z轴对刀时，刀具应处在今后切除部位的上方，转动手摇脉冲发生器，使主轴下降，待刀具比较接近工件表面时，启动主轴转动，倍率选小，一格一格地转动手摇脉冲发生器，当发现切屑或观察到工件表面切出一个圆圈时停止手摇脉冲发生器的进给，记下此时的Z轴机床坐标值；反向转动手摇脉冲发生器，待确认主轴是上升的，把倍率选大，继续主轴上升。 用铣刀直接对刀时，由于每个操作者对微量切削的感觉程度不同，所以对刀精度并不高。这种方法主要应用在要求不高或没有寻边器的场合。 图3-10 光电式寻边器对刀 图3-11 偏心式寻边器对刀 7 二、用寻边器对刀 用寻边器对刀只能确定X、Y方向的机床坐标值，而Z方向只能通过刀具或刀具

15、与Z轴设定器配合来确定。图3-10为使用光电式寻边器在14这四个位置确定X、Y方向的机床坐标值；在5这个位置用刀具确定Z方向的机床坐标值。图3-11为使用偏心式寻边器在14这四个位置确定X、Y方向的机床坐标值；在5这个位置用刀具确定Z方向的机床坐标值。 使用光电式寻边器时，当寻边器Sf10mm球头与工件侧面的距离较小时，手摇脉冲发生器的倍率旋钮应选择10或1，且一个脉冲、一个脉冲地移动；到出现发光或蜂鸣时应停止移动，且记录下当前位置的机床坐标值或相对坐标清零。在退出时应注意其移动方向，如果移动方向发生错误会损坏寻边器，导致寻边器歪斜而无法继续准确使用。一般可以先沿Z移动退离工件，然后再作X、Y

16、方向移动。使用光电式寻边器对刀时，在装夹过程中就必须把工件的各个面擦干净，不能影响其导电性。 a） b） c） d） 图3-12 偏心式寻边器对刀过程 图3-13 偏心式寻边器内部结构 使用偏心式寻边器的对刀过程见图3-12。图3-12a为偏心式寻边器装入主轴没有旋转时；图3-12b为主轴旋转时寻边器的下半部分在内部拉簧的带动下一起旋转，在没有到达准确位置时出现虚像；图3-12c为移动到准确位置后上下重合，此时应记录下当前位置的机床坐标值或相对坐标清零；图3-12d为移动过头后的情况，下半部分没有出现虚像。对于初学者最好使用偏心式寻边器对刀，因为移动方向发生错误不会损坏寻边器。另外在观察偏心式

17、寻边器的影像时，不能只在一个方向观察，应在互相垂直的两个方向进行。 三、用芯棒和塞尺对刀 使用芯棒和塞尺对刀同样只能确定X、Y方向的机床坐标值，而Z方向只能通过刀具或刀具与Z轴设定器配合来确定。 操作过程为： 1.工件装夹并校正平行后夹紧；上表面铣平。 2.在手动方式下，把已装好芯棒的刀柄装入机床主轴。 3.通过手持盒，使芯棒到达工件的上方后，像图3-9中、这样的移动步骤，移动到1所在位置，当芯棒接近到工件侧面时，选择某一尺寸规格的塞尺放在芯棒与工件侧面之间，把倍率换到 8 “10”这一档，边使芯棒向工件移动边抽动塞尺，当塞尺无法抽动后停止芯棒的移动并记下此时X轴的机床坐标或把X轴的相对坐标清

18、零。 图3-14 用芯棒和塞尺对刀 图3-14中2、3、4三个位置的操作参考上面的方法进行。 模块二 工件坐标系与刀具补偿的设置 一、对刀后的数值处理和工件坐标系G54G59等的设置 通过对刀所得到的5个机床坐标值，必须通过一定的数值处理才能确定工件坐标系原点的机床坐标值。代表性的情况有以下几种： 图3-15 对刀后数值处理关系图一 图3-16 对刀后数值处理关系图二 1.工件坐标系的原点与工件坯料的对称中心重合 在这种情况下，其工件坐标系原点的机床坐标值按以下计算式计算。 X机1X机2X工机2 YY机3Y机42工机 9 2.工件坐标系的原点与工件坯料的对称中心不重合 在这种情况下，其工件坐标

19、系原点的机床坐标值按以下计算式计算。 X机1X机2Xa工机2 YY机3Y机4b2工机上式中a、b前的正、负号的选取参见表3-5。 表3-5 不同位置a、b符号的选取 工件坐标系原点在以工件坯料对称中心所划区域中的象限 a取号 b取号 第一象限 第二象限 第三象限 第四象限 3.工件坯料只有两个垂直侧面是加工过的，其它两侧面因要铣掉而不加工 在这种情况下，其工件坐标系原点的机床坐标值按以下计算式计算。 X工机X机1aR刀 本组计算式只针对图3-16的情况，对其它侧面情况的计算可参考进行。 YYbR刀机3工机上面的数值处理结束后，进入图1-30、图1-63、图1-94的界面，分别在G54中X、Y的

20、位置输入上面处理后的X工机和Y工机。 二、利用相对坐标清零功能进行工件坐标系G54G59等的设置 1.FANUC 0i-MC系统的操作 图3-17 相对坐标显示界面 图3-18 工件坐标系测量界面 在图3-9、图3-10、图3-11、图3-14中，我们把在1号位时的X相对坐标清零，到达2号位时我们可以从相对坐标的显示页面上知道其相对坐标值。如果X轴的工件坐标系原点设在工件坯料的中心，我们只需按页面上X的相对坐标值去除2，然后移动到这个相对坐标位置，我们进入图1-30所示页面，只需输入“X0”，然后按测量，系统会自动把当前所设置的X方向工件坐标系原点的机床坐标值输入到G54中X的位置。也可以在2

21、号位不动，同样把相对坐标值去除2， 10 然后在图3-18中输入“X50.32”，按测量，系统会自动把偏离当前点50.32的工件坐标系原点所处的机床坐标值输入到G54中X的设置位置。 如果X轴的工件坐标系原点不在工件坯料的中心，我们仍可以移动到上面除2的位置，在图3-18页面中我们输入坯料中心在工件坐标系中的坐标值；或在2号位直接计算出工件坐标系原点O与现在位置之间的距离，如为20.32，则输入“X20.32”，按测量后系统会自动计算出工件坐标系原点的机床坐标值并输入到G54等相应的设置位置。Y轴的设置方法与上面相同。 在其它位置进行相对坐标值的直接设置时，应注意是X轴还是Y轴、在原点的哪个方

22、向，即输入时是“+”还是“”。 2.华中HNC-22M系统 在图3-9、图3-10、图3-11、图3-14中，我们把在1号位时的X相对坐标清零，到达2号位时我们可以从相对坐标的显示页面上知道其相对坐标值；根据工件坐标系原点在工件上的位置算出相对坐标，再移动到这个相对坐标位置。 由于华中系统没有测量这一功能，所以只能在到达上面这个位置后，根据图1-63页面右侧的“机床实际坐标”的X值，输入到此界面的G54中。Y方向的处理方法相同。 3.SINUMERIK 802D系统 图3-19 测量工件在左侧 图3-20 测量工件在右侧 对于SINUMERIK 802D系统，在图3-9、图3-10、图3-11

23、、图3-14中1号位时，进入如图1-92所示窗口，利用光标键选择，按使其变成；继续利用光标键选择，按使其变成，按把X相对坐标清零，则图1-92变成图3-19；当到图3-9、图3-10、图3-11、图3-14中2号位时，利用光标键选择，按使其变回，此时图3-19变成图3-20；假定工件坐标系原点设在工件的上表面中点，然后输入X相对坐标的一半值“50.32”，按出工件坐标系原点的机床坐标值并输入到G54等相应的设置位置。 Y方向的设置方法是在图3-19中按，其它相同。 三、工件坐标系原点Z0的设定、刀具长度补偿量的设置 1.工件坐标系原点Z0的设定 后系统会自动计算在编程时，工件坐标系原点Z0一般

24、取在工件的上表面。但在设置时，工件坐标系原点Z0的设定一般采用以下两种方法： 方法一：工件坐标系原点Z0设定在工件的上表面； 方法二：工件坐标系原点Z0设定在机床坐标系的Z0处，图3-21所示。在设置G54等时，Z后面为0。 对于第一种方法，必须选择一把刀具为基准刀具，其它刀具通过与基准刀具的比较确定其长度补偿值。这种方法在基准刀具和其它刀具都出现断刀的情况下，较难重新确定长度补偿值，因此对这种方法不推荐使用。 图3-21 Z轴工件坐标系与长度补偿值的关系 图3-22 确定长度补偿值 对于第二种方法，不设定基准刀具，每把刀具都以机床坐标原点为基准。通过刀具在机床坐标原点所在位置到工件上表面位置

25、之间的距离，来确定其 12 长度补偿值，通过长度补偿后使其仍以工件上表面为编程时的工件坐标系原点。 确定长度补偿值的具体操作方法为： 用Z轴设定器 把Z轴设定器放置在工件的水平表面上，主轴上装入已装夹好刀具的各个刀柄刀具，移动X、Y轴，使刀具尽可能处在Z轴设定器中心的上方； 移动Z轴，用刀具压下Z轴设定器圆柱台，使指针指到调整好的“0”位； 记录每把刀具当前的Z轴机床坐标值。如图3-22中T1刀，其记录的Z轴机床坐标值应为：-175.12-50-225.12；T2刀为：-159.377-50-209.377；T3刀为：-210.407-50-260.407。 直接用刀具 见前面“用铣刀直接对刀

26、”中所述。 刀具禁止转动，移动Z轴，当刀具接近工件上表面时，在刀具与工件之间放入塞尺，边使刀具向下移动边抽动塞尺，当塞尺无法抽动后停止刀具的下降，并记下此时Z轴的机床坐标。 2.刀具长度补偿的设置 把上面所得到的每把刀具的Z轴机床坐标值，根据数控系统的不同，可分别输入到图1-29、图1-62、图1-87所示的界面中。 四、刀具半径补偿量及磨损量的设置 由于数控系统具有刀具半径自动补偿的功能，因此我们在编程时只需按照工件的实际轮廓尺寸编制即可，刀具半径补偿量设置在数控系统中相对应的位置。刀具在切削过程中，刀刃会出现磨损，最后会出现外轮廓尺寸偏大、内轮廓尺寸偏小，此时可通过对刀具磨损量的设置，然后

27、再精铣轮廓，一般就能达到所需的加工尺寸。 举例：磨损量设置值 测量要素 A B 注：如果在磨损量设置处已有数值，则需在原数值的基础上进行叠加。例：原有值为-0.07，现尺寸偏大0.1，则重新设置的值为：-0.07-0.05-0.12 要求尺寸 测量尺寸 100.12 55.86 磨损量设置值 -0.06-0.087 -0.07-0.085 1000-0.054 +0.030560 如果精加工结束后，发现工件的表面粗糙度很差、且刀具磨损较严重，通过测量尺寸有偏差，此时必须更换铣刀重新精铣，此时磨损量先不要重设，等铣完后通过对尺寸的测量，再作是否补偿的决定，预防产生“过切”。 刀具半径及磨损量的设置操作： 13 1.对FANUC 0i-MC系统，进入图1-29的界面，在每把刀具对应的“外形”下，输入刀具的半径补偿量；在“磨损”下，输入刀具的磨损量。 2.对华中HNC-22M系统，进入图1-62的界面，在每把刀具对应的“半径”下，输入刀具半径与磨损量的叠加值。 3.对SINUMERIK 802D系统，进入图1-87的窗口，在每把刀具对应的“几何/半径”下，输入刀具的半径补偿量；在“磨损/半径”下，输入刀具的磨损量。 14