数控铣床加工实例

如图12－12所示的平面凸轮零件，毛坯材质为45＃调质钢，其两端面和4×φ13H7孔均已加工完毕，现拟在数控铣床上铣削凸轮周边的轮廓曲线表面，数控加工过程如下。

图12－12　平面凸轮零件简图

1.加工工艺分析

经图纸分析可知，该凸轮曲线由若干段圆弧连接而成。φ30H7孔为设计基准，故取φ30H7孔和一个端面作为主要定位面，消除5个自由度；另取一个φ13H7孔用于定位，在该孔内放置削边销消除1个自由度，使工件完全定位。在端面上用螺母垫圈将工件压紧。因为φ30H7孔既是设计基准又是定位基准，所以对刀点选在φ30H7孔中心线与上端面的交点处，这样做很容易确定刀具中心与零件的相对位置。

2.加工参数调整

加工坐标系原点在X和Y方向上设置在工作台中间，可在G53坐标系中取X＝－400， Y＝－100。Z坐标的设置按刀具长度和夹具、零件的高度决定，如选用φ20的立铣刀，取零件上端面为Z向坐标零点，该点在G53坐标系中的位置为Z＝－80处。将上述3个数值设置到G54加工坐标系中。

图12－13　平面凸轮加工走刀路线

3.确定走刀路线

该凸轮的轮廓曲线由若干段圆弧组成，只需计算出各基点坐标，使用刀具半径补偿功能，就可以编制该零件的数控加工程序。走刀加工路线如图12－13所示。

4.数控加工程序

该平面凸轮轮廓曲线表面的数控加工程序及其说明如下：

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O6088

N10G54X0Y0Z40；　　　　　　　　　进入加工坐标系

N20G90G00Gl7X－73.8Y20；　　由起刀点到加工开始点

N30Z2；　　下刀至零件上表面

N40G01Z－16F200；　　下刀至零件下表面以下1mm

N50G42G01X－63.8Y10F80H01；　　开始刀具半径右补偿

N60Y0；　　沿切线切入零件至A点

N70G03X－9.96Y－63.02R63.8；　　切削AB

N80G02X－5.57Y－63.76R175；　　切削BC

N90G03X63.99Y－0.28R64；　　切削CD

N100X63.72Y0.03R0.3；　　切削DE

N110G02X44.79Y19.6R21；　　切削EF

N120G03X14.79Y59.18R46；　　切削FG

N130X－55.26Y25.05R61；　　切削GH

N140G02X－63.02Y9.97R175；　　切削HI

N150G03X－63.80Y0R63.8；　　切削IA

N160G01X－63.80Y－10；　　沿切线由A点切削零件

N170G00G40X－73.8Y－20；　　取消刀具补偿

N180Z40；　Z向抬刀

N190X0Y0M02；　　返回加工坐标系原点，程序结束

参数设置：H01＝10，G54：X＝－400，Y＝－100，Z＝－80。

5.自动编程简介

数控铣削加工中，由于加工零件比较复杂，采用自动编程代替手工编程，可快速准确高效地编制数控加工程序。自动编程是借助计算机大型应用工程软件辅助工作，由计算机自动计算刀位点坐标和自动生成复杂零件数控加工程序的方法。但在自动编程的过程中，计算机不可能自动完成加工工艺分析的工作，还必须由具有丰富专业技术知识的人才能完成，所以自动编程要以熟练掌握手工编程方法作为基础。自动编程及其操作步骤为：

1）熟悉自动编程系统的功能与使用方法。了解自动编程系统的功能框架，这是数控加工自动编程的基础，因此需要了解系统的数控加工编程能力，熟悉系统的界面及使用方法，了解系统文件的管理方式。

2）分析零件加工工艺。主要内容包括：分析待加工表面，确定编程原点及编程坐标系。

3）几何造型。在零件工艺分析的基础上，对加工表面及其约束面进行几何造型。造型可在CAD／CAM集成编程系统中进行，也可在CAD软件中进行，然后通过格式转换为CAM软件所能接受的格式。目前所使用的CAD、CAM软件很多，如PRO／E、UG、AUTOCAD、MASTERCAM、SOLIDWORKS、CAXA、POWERMILL等。

4）选择合适刀具。根据加工表面及其约束表面的几何形态，选择合适的刀具类型及刀具尺寸。

5）生成刀具轨迹。对于自动编程来说，当走刀方式、加工刀具及加工次数确定之后，系统将自动生成所需的刀具轨迹。该工作阶段所涉及的加工参数包括：安全高度、主轴转速、进给速度、刀具轨迹间的残留高度、切削深度、加工余量、进刀／退刀方式等。

6）刀具轨迹验证。如果系统具有刀具轨迹验证功能，对可能产生过切、干涉与碰撞的刀位点，可采用自动编程系统提供的刀具轨迹验证手段进行检验。

7）后置处理。根据所选用的数控系统，调用其机床数据文件，运行数控编程系统提供的后置处理程序，将刀位源文件转换成数控加工程序。