训练目的
根据工艺要求掌握内型腔和封闭凹槽的加工方案。 合理选用刀具及合理的切削用量。 运用环切法切削内型腔。
掌握内型腔的加工刀具、走刀路线、去除余量的方法和编程技巧。 任务1 工艺分析及处理 1.零件图样的分析
零件图
图1-5-1
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毛坯图
图1-5-2
如图1-5-1所示，零件材料为硬铝，切削性能较好，加工部分由内型腔和岛内型腔构成，图中主要尺寸注明公差要考虑精度问题。零件毛坯100mm×120mm×20mm的方料，已完成上下平面及周边侧面的加工,如图1-5-2所示。 2.选择加工机床
用立式三坐标数控铣床或加工中心较为合适。机床型号：XK6325（FANUC-oi MC系统）或VMA600。这里选用VMA600加工中心。 3.加工工艺分析
本零件在加工中心上一次装夹即可完成所有加工内容，故确定一道工序，四个工步完成零件加工。
工步一用φ16的高速钢键槽铣刀环切法粗铣十字形凹槽。侧面留单边余量0.1mm。深度留0.1mm精加工余量。
工步二用φ16的高速钢立铣刀环切法精加工十字形凹槽到图纸尺寸要求。 工步三用φ8的高速钢键槽铣刀粗铣方形凹槽，侧面留单边余量0.1mm。深度方向留0.1mm精加工余量。
工步四用φ8的高速钢立铣刀精铣方形凹槽到图纸尺寸要求。 4.走刀路线
工步一环切法粗铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3。从A（-10，0）点下
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至切削深度，按A→C→D→E→F→H→I→J→K→M→N→L→P→Q→R →S→T→Z→
D→E →F→H→B→O的路线进给，从O（0，0）点抬刀。
图1-5-3 粗铣十字形凹槽走刀路线
工步二环切法精铣十字形凹槽。走刀路线如图1-5-3所示。从A（-10，0）点下至切削深度，A→C建立左刀补，C→E直线切入，按E→F→H→I→J→K→M→N→L→P→Q→R →S→T→Z→D→E →F→H的路线进给，H→B直线切出，从B→O取消刀补，O点抬刀。
工步三粗铣封闭方型凹槽，方型凹槽内轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→A（0，-40）建立左刀补，A点下刀至切削深度，按A→B→C→D→E→F→H→I→J→A的路线进给，A点抬刀，A→O点取消刀补。
方型凹槽外轮廓走刀路线（经旋转45度角后得到）如图1-5-4。O（0，0）→K（0，-40）建立右刀补，K点下刀至切削深度，按K→M→N→U→V→W→Q→P→S→K的路线进给，K点抬刀，K→O点取消刀补。
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图1-5-4 方型凹槽走刀路线
工步四精铣封闭方型凹槽。走刀路线同工步三。 5.工件的装夹
以已加工过的底面和侧面作为定位基准，在平口虎钳上装夹工件，钳口高度为50mm，工件顶面高于钳口10mm左右，工件底面用垫块将工件垫起，在虎钳上夹紧前后两侧面。虎钳用T型螺栓固定在铣床工作台上。 6.合理切削用量选择
查附表可知，铝合金允许切削速度V为150～300m/min，精加工取
V=200m/min，粗加工取V=150m/min。
查附表，φ16高速钢铣刀的每齿切削量粗加工取Sz=0.1mm/齿，精加工取
Sz=0.1mm/齿×0.8=0.08mm/齿。修正系数取0.4（考虑到实习用机床刚性不是很好，修正系数范围0.3～0.6）。
查附表，φ8高速钢铣刀的每齿切削量粗加工取Sz=0.075mm/齿，精加工取
Sz=0.075mm/齿×0.8=0.06mm/齿。修正系数取0.4（考虑到实习用机床刚性不是很好，修正系数范围0.3～0.6）。
计算φ16键槽铣刀粗加工切削用量：
n=1000v/πD=1000×150×0.4/3.14×16≈1200r/min
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F=2Sz×n=2×0.075×1200≈180mm/min 计算φ16立铣刀精加工切削用量：
n=1000v/πD=1000×200×0.4/3.14×16≈1600r/min F=3Sz×n=3×0.06×1600≈280 mm//min 计算φ8键槽铣刀粗加工切削用量：
n=1000v/πD=1000×150×0.4/3.14×8≈2400r/min F=2Sz×n=2×0.075×2400≈360mm/min 计算φ8立铣刀精加工切削用量：
n=1000v/πD=1000×200×0.4/3.14×8≈3100r/min F=3Sz×n=3×0.06×3100≈550 mm /min 数控加工工艺卡片如表1-5-1所示。
表1-5-1数控加工工艺卡片
程序 工序号 编号 名称 台式1 O1006 虎钳 工步 工步号 内容 号 (mm) (r·min) -1夹具 夹具编号 材料 使用设备 铝合金 加工中心(VMA600) 刀具刀具规格 主轴转速 进给速度 ( mm·min) -1切深 mm 备注 1 粗铣十字槽 T02 φ16键槽 铣 刀 1200 240 4.9 2 粗铣方形型腔 T03 φ8键槽 铣 刀 2400 360 4.9 3 精铣十字槽 T04 φ16立 铣 刀 1600 350 0.1 4 精铣方形型腔 T05 φ8 立 铣 刀 3100 550 0.1 注意事项：①启动机床回零后，检查机床零点位置是否正确。 ②正确操作机床，注意安全，文明生产。
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表1-5-2数控加工刀具及其补偿
刀具补偿 用途 量 H(mm) 粗铣 2 键槽铣刀 D(mm) D02=7.9 刀具材料 加工性质 编刀具名称 刀具规格 号 数φ16 1 铣十字槽 高速钢 铣十字槽 粗铣 H02=0 3 键槽铣刀 φ8 1 铣方形型腔 高速钢 方形型腔 精铣 H03=3.05 D03=3.9 4 立铣刀 φ16 1 铣十字槽 高速钢 铣十字槽 精铣 H04=0.67 D04=8 5 立铣刀 φ8 1 铣方形型腔 高速钢 方形型腔 H05=2.89 D05=4 注：H02～H05中的数值根据具体对刀情况而定 任务2 程序编制 1.工件坐标系的确定
选择工件的对称中心为工件坐标点，选择工件的上平面为工件坐标系的Z=0面，机床坐标设在G54上。 2.编程点坐标确定
由于图形各坐标编程点确定比较简单，故省略。 3.编写加工程序
用FANUC Series Oi-Mc数控系统的指令及规则编写加工程序如下：
表1-5-3数控加工程序（主程序） 程 序 O1700; N10 G90 G17 G40 G49 G80 G21 G69; N20 T02 M06 N30 M03 S1000; N40 G54 G00 X20 Y0； N50 G43 Z50 H02； N60 G01 Z5 F300； N70 Z-5 F100； N80 F300； N90 D02； N100 M98 P1711；
程序号 注销 换φ16键槽铣刀 主轴正转，转速为1000r/min 建立工件坐标系，刀具快速移动到下刀点位置 建立刀具长度补偿 Z向下刀到工件上表面上方5mm安全高度 Z向下刀到工件上表面下方5mm处 环切法粗加工十字形槽 6
说 明 N110 G49 G00 Z50 ； N120 M00； N130 T04 M06 N140 M03 S1800； N150 G43 H04 Z5； N160 G01 Z-5 F100； N170 F250; N180 D04； N190 M98 P1711； N200 G49 G00 Z50； N210 M00； N220 T03 M06； N230 M03 S1800； N240 G90 G54 G00 X0 Y0； N250 G43 G00 Z50 H03； N260 G68 X0 Y0 R45； N270 D03； N280 M98 P1712； N290 D03； N300 M98 P1713； N310 G49 G00 Z50； N320 G69 M05； N330 M00； N340 T05 M06 N350 M03 S2000； N360 G43 G00 Z50 H05； N370 G68 X0 Y0 R45； N380 D05； N390 M98 P1712； N400 D05； N410 M98 P1713； N420 G49 G00 Z50； N430 G69 M05； N440 M30； 换φ16立铣刀 环切法精加工十字形槽 换φ8键槽铣刀， 粗加工方形型腔 建立刀补，D03=3.9mm 调用内轮廓方型腔槽子程序 建立刀补，D03=3.9mm 调用外轮廓方型腔槽子程序 换φ8立铣刀， 精加工方形型腔 建立刀具半径补偿，D05=4mm 调用内轮廓方型腔槽子程序 调用外轮廓方型腔槽子程序 程序结束
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表1-5-4数控加工程序(加工封闭凹槽外轮廓子程序) 程 序 说 明 O1711; N10 G54 G90; N20 G41 X-10 Y0; N30 G01 Y-20 F300; N40 G03 X-10 Y-20 R10; N50 G01 Y-10; N60 G02 X-15 Y-10 R5; N70 G01 X20; N80 G03 X20 Y10 R10; N90 G01 X15; N100 G02 X10 Y15 R5; N110 Y20; N120 G03 X-10 Y20 R10; N130 G01 Y15; N140 G02 X-15 Y10 R5; N150 G01 X-20; N160 G03 X-20 Y-10 R10; N170 G01 X0; N180 Y0; N190 G00 Z20; N200 G40 X20; N210 M99; 程序号(十字形槽子程序) 子程序结束，返回主程序 O1712; N10 G54 G90; N20 G41 G01 Y-40; N21 G01 Z-5 F100; N30 G01 Y-30 F300; N40 G03 X40 Y-30 R10; N50 G01 Y30; N60 G03 X30 Y40 R10; N70 G01 X-30; N80 G03 X-40 Y30 R10; N90 G01 X-30; N120 G03 X-30 Y-40 R10; N130 G01 X0; N190 G00 Z20; N200 G40 Y0; N210 M99; (内轮廓方槽子程序) 8
O1713; N10 G54 G90; N20 G42 G01 Y-30; N21 G01 Z-5 F100; N30 G01 Y-20 F300; N40 G03 X30 Y-20 R5; N50 G01 Y20; N60 G03 X20 Y30 R5; N70 G01 X-20; N80 G03 X-30 Y20 R5; N90 G01 Y-20; N120 G03 X-20 Y-30 R5; N130 G01 X0; N190 G00 Z20; N200 G40 Y0; N210 M99; (外轮廓方槽子程序) 说明：粗铣和精铣时使用同一加工程序，通过调整刀具补偿参数就可实现粗、精加工，刀具补偿参数的设置与调整见表1-6-2所示。 任务3 机床操作
1．加工准备
(1)阅读零件图(图1-5-1)，并按毛坯图检查坯料的尺寸。 (2)开机，机床回零操作。 (3)输入程序并检查该程序。
(4)安装夹具，夹紧工件。
装夹时用平行垫铁垫起毛坯，零件的底面要保证垫出一定厚度的标准块，用机用虎钳装夹工件，使毛坯上表面伸出钳口10mm左右。定位时要利用百分表调整工件与机床X轴的平行度，控制在0.02mm之间。
(5)准备刀具
本课题共使用四把刀具，安装时要严格按照步骤来执行，并要检查刀具安装的牢固程度。
2.对刀，设定工作坐标系 (1)X、Y向对刀 ①安装分中棒
②用MDI方式将主轴旋转（转速不宜过高，一般在600r/min之内），在工件上方将分中棒快速移至工件左方，Z轴下刀到一定深度，在手轮方式下将分中棒与工件侧面接触（快接近工件侧面时要降低手轮倍率），此时记下机床X坐标值A。
③手动提刀，Z轴移动至工件上方，将相对坐标X值清零，此时X坐标值为0。
④MDI方式再次使主轴旋转，在工件上方将分中棒快速移至工件的右方，Z
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轴下刀至一定的深度，在手轮方式下将分中棒与工件侧面接触，此时记下机床X坐标值B。
⑤手动提刀，Z轴移动至工件上方，再将分中棒移到相对坐标值为（0+B）/2处，此位置即为工件X向中心，将该位置对应的机械坐标X值存至零点偏至G54中。
⑥同理，可找正Y轴工件中心。 (2)Z轴对刀
Z轴对刀需要加工所需的刀具来找正。一般可用已知厚度的塞尺、圆柱形的标准刀柄或Z轴设定器作为刀具与工件的中间衬垫以保护工件表面。将2号基准刀Z向所对的零点机械坐标存至零点偏至G54中。用对刀法或对刀仪等方法测量出3号、4号、5号刀相对于基准刀的长度，将相应的数值输入到对应的刀具长度补偿单元H03、H04、H05参数代号中去（基准刀长度补偿代号H02值为零）。 3．程序模拟与调试
（1）锁住机床，调出所需程序，在“图形模拟”功能下，实现图形轨迹的校验。图形模拟后，松开机床锁住按钮，重新回零。
（2）把工件坐标系的Z值朝正方向移动50mm，适当降低进给速度，单段运行，检查刀具运动是否正确。
4．工件加工
把工件坐标系的Z值恢复原值，按下启动键，调整适当的主轴转速和进给速度，保证加工正常。 5．尺寸测量
用游标卡尺测量键槽的宽度，用深度游标卡尺检查键槽的深度尺寸是否准确。根据测量结果，调整刀具补偿值。调整刀具补偿值参数的方法是：在“OFFSET”参数表中，对应的WEAR（H）与WEAR（D）中输入相应数据，例：轮廓尺寸小于0.2mm，则在对应的刀具半径补偿WEAR（D）中输入0.2，按INPUT键。重新执行程序加工工件，直到达到加工要求。 6．结束加工
松开夹具，卸下工件，清理机床，关闭数控系统电源，关闭机床总电源。
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加工零件图：
图1-5-5 加工零件
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