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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(chǎn)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(guān)參數(shù)的設(shè)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(shè)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 1004013mm的鋁板材 虎鉗裝夾,3.機床,采用DM4800加工中心 加工，機床的最高轉(zhuǎn)
2、速為 8000轉(zhuǎn)/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 提刀速率 2000 mm/min 主軸轉(zhuǎn)速
3、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
4、 選項，出現(xiàn)如圖所示界面。 單擊參數(shù)設(shè)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(shè)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(cè)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16mm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
5、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(gòu)成順銑。采用順銑加工時，加工平穩(wěn)，表面質(zhì)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(shè)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,5. 進/退刀向量設(shè)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
6、從毛坯外面進刀、退刀，這樣可以避免產(chǎn)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(chǎn)生刀具路徑,單擊 確定 按鈕，產(chǎn)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。 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
7、用小的進給率。刀具下到Z為-7.2mm處，繞底座外形外側(cè)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(zhuǎn)速1500 ， 主軸轉(zhuǎn)速比粗加工的轉(zhuǎn)速 高，獲得的加工表面粗糙 度小，表面較光滑。 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
8、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 項。,設(shè)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(shè)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
9、，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(chǎn)生一個NC程序?，F(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(chǎn)生NC加工程序,3.6 程序單,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(guān)，按下機床電源開關(guān)（Powe
10、r On），該鍵燈亮；松開紅色急停開關(guān)（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)那科系統(tǒng)面板,操作 CNC機床,2 . 歸零 轉(zhuǎn)動模式選擇（MODE）旋鈕，選擇歸零模式ZRN。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動模式
11、（MODE）選擇旋鈕，選擇手動模式（HANDLE），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(zhuǎn)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，
12、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“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(shè)定G54工
13、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(shè)置菜單鍵（MENU OFSET），顯示工作坐標系設(shè)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 Postion）系中 X、Y、Z的坐標值，輸入到G54工作坐標中。這樣就設(shè)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(zhuǎn)，完成設(shè)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
14、工余量，將已設(shè)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(zhuǎn)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（Rapid Override）鍵調(diào)到25，進給率（Feed Override）鍵調(diào)到為零，關(guān)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(diào)動該鈕，這時機床開
15、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。如運行正常，可逐漸調(diào)高程序進給速度，調(diào)至100%，快速移動進給率(Rapid Override)可調(diào)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(jié)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
16、零點變化了，需要重新對零，但有時零點被加工掉，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(zhuǎn)主軸，按“Spindle Stop”鍵。 調(diào)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(zhuǎn)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， 取下第一把刀。,11. 第二把16mm平刀的對零方法,第二把 16m
17、m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(zhuǎn)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，這樣，就設(shè)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(jié)束 待工件加工好后，注意檢查
18、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(guān)閉加工中心。,3.8 檢驗與分析,檢查與分析的具體內(nèi)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96.2mm36.2mm，Z方向的尺寸是否為7.3mm。觀察表面粗糙度情況。 頂面外形粗加工完后，用游標卡尺檢驗銘牌的內(nèi)形尺寸是否為90.4mm30.4mm，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96mm36mm。檢查表面粗糙度是否比粗加工時明顯降低，是否符合要求。
19、 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90mm30mm。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(jié),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？ 42D外形銑削為什么要設(shè)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(shè)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。,
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