学习情景3心形凹模零件的加工 一零件加工信息分析与加工方案的确定 一、任务的布置、要求和说明 二、读图并分析图样 1.阅读零件图 某模具制造厂需加工心形凹模，图纸如图3-1所示，现需加工工序及零件工艺过程卡如下图所示 要 图3-1心形凹模零件图
学习情景 3 心形凹模零件的加工 一 零件加工信息分析与加工方案的确定 一、任务的布置、要求和说明 二、读图并分析图样 1．阅读零件图 某模具制造厂需加工心形凹模，图纸如图 3-1 所示，现需加工工序及零件工艺过程卡如下图所示。 图 3-1 心形凹模零件图
2.提取零件信息 此零件材料为模具材料718，材料较硬，零件形状较复杂，加工深度为6m,此心形四模加工精度和表面质量要求较高，毛坯已由模架 生产车间完成备制。 零件工艺过程卡 产品型号 (单位) 零件工艺过程卡 产品名称 心形四模 材料牌号 718 毛坯种类方料 毛坯外形尺寸 120m×100m×20m 工序号 工序名 工序内容 车间 机床 工艺装备 1 备料 备制需要材料的标准毛坯模架生产车间 2 数统 铣制至零件加工要求 数控车间 KV650 3 热处理 一 抛光 5 试模 设计 校对 审核标准化 会签 标记 处数 更改文件号 三、加工方案的确定 1.选用机床 该心形凹模零件的加工为典型铣削类零件加工，加工精度和表面质量要求较高，选用KV650型立式数控铣床
2．提取零件信息 此零件材料为模具材料 718，材料较硬，零件形状较复杂，加工深度为 6mm，此心形凹模加工精度和表面质量要求较高，毛坯已由模架 生产车间完成备制。 零件工艺过程卡 (单位) 零件工艺过程卡 产品型号 产品名称 心形凹模 材料牌号 718 毛坯种类 方料 毛坯外形尺寸 120mm×100 mm×20 mm 工序号 工序名 工序内容 车间 机床 工艺装备 1 备料 备制需要材料的标准毛坯 模架生产车间 --- 2 数铣 铣削至零件加工要求 数控车间 KV650 3 热处理 -- -- -- 4 抛光 -- -- -- 5 试模 -- -- -- ... ... ... ... ... ... ... 设计 校对 审核 标准化 会签 标记 处数 更改文件号 三、加工方案的确定 1. 选用机床 该心形凹模零件的加工为典型铣削类零件加工，加工精度和表面质量要求较高，选用 KV650 型立式数控铣床
2.选用夹具 根据本零件特点选用通用夹具平口虎钳便能完成其装夹。 3.选用刀具 根据零件轮廓尺寸，选用中12O.4两刃圆鼻铣刀进行粗加工，中12两刃立铣刀进行精加工。 4.选用量具 选用圆弧样板、千分尺。 四、半生任务实施 学生分组讨论确定加工方案并上交。 五、教师检查相应组加工方案并提出优化方案 六、单元小结
2. 选用夹具 根据本零件特点选用通用夹具平口虎钳便能完成其装夹。 3. 选用刀具 根据零件轮廓尺寸，选用φ12R0.4 两刃圆鼻铣刀进行粗加工，φ12 两刃立铣刀进行精加工。 4. 选用量具 选用圆弧样板、千分尺。 四、学生任务实施 学生分组讨论确定加工方案并上交。 五、教师检查相应组加工方案并提出优化方案 六、单元小结
二心形凹模零件加工计划（一） —相关指令介绍 一、任务的布置、要求和说明 二、相关指令讲解 1.子程序 (1)子程序的定义 机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种：所谓主程序是一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分，它和被加工零 件或加工要求一一对应，不同的零件或不同的加工要求，都只有唯一的主程序。 在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这个典型的加工程序可以做成固定 程序，并单独加以命名，这组程序段就称为子程序。子程序通常不可以作为独立的加工程序使用，它只能通过调用，实现加工中的局部动作 子程序执行结束后，能自动返回到调用的主程序中 (2)子程序格式 子程序的格式在大部分数控系统中，子程序和主程序并无本质的区别：子程序和主程序在程序号及程序内容方面基本相同，但结束标记 不同：主程序用M02或MB0指令表示程序结束，而子程序则用M99指令表示程序结束，并实现自动返回主程序功能。 如下所示： 00100: N10G91G01Z-2.0F100: N80G9G28Z0:
二 心形凹模零件加工计划(一) ——相关指令介绍 一、任务的布置、要求和说明 二、相关指令讲解 1．子程序 （1）子程序的定义 机床的加工程序可以分为主程序和子程序两种；所谓主程序是一个完整的零件加工程序，或是零件加工程序的主体部分，它和被加工零 件或加工要求一一对应，不同的零件或不同的加工要求，都只有唯一的主程序。 在编制加工程序时，有时会遇到一组程序段在一个程序中多次出现，或者在几个程序中都要使用它。这个典型的加工程序可以做成固定 程序，并单独加以命名，这组程序段就称为子程序。子程序通常不可以作为独立的加工程序使用，它只能通过调用，实现加工中的局部动作。 子程序执行结束后，能自动返回到调用的主程序中。 （2）子程序格式 子程序的格式在大部分数控系统中，子程序和主程序并无本质的区别；子程序和主程序在程序号及程序内容方面基本相同，但结束标记 不同；主程序用 M02 或 M30 指令表示程序结束，而子程序则用 M99 指令表示程序结束，并实现自动返回主程序功能。 如下所示： O0l00； N10 G91 G01 Z-2.0 F100； ......... N80 G9l G28 Z0；
N90M99: 对于子程序结束指令M99,可单独书写一行，也可与其它指令同行书写，上述程序中的N80与N90程序段可写为“G91G28Z0M99:”. (3)子程序的调用 在FANUC系统中，子程序的调用可通过辅助功能代码M98指令进行，且在调用格式中将子程序的程序号地址改为P。 格式M98 PXXxx00D: 例：M98P50010: 例：M98P50010: 地址P后面的八位数字中，前四位表示调用次数，后四位表示子程序名，采用这种调用格式时，调用次数前的0可以省略不写，但子程 序号前的0不可省略。例如：M98P50010表示调用子程序“00010”5次，而M98P0510则表示调用子程序“0510”1次。 子程序的执行过程可表示为： 主程序： 00001: 子程序： N10: 00001: N20M98P0100: N30 M99: 00200: N60M98P20200: M99: N100M30:
N90 M99； 对于子程序结束指令 M99，可单独书写一行，也可与其它指令同行书写，上述程序中的 N80 与 N90 程序段可写为“G91 G28 Z0 M99；”。 （3）子程序的调用 在 FANUC 系统中，子程序的调用可通过辅助功能代码 M98 指令进行，且在调用格式中将子程序的程序号地址改为 P。 格式 M98 P××××□□□□； 例： M98 P50010； 例：M98 P50010； 地址 P 后面的八位数字中，前四位表示调用次数，后四位表示子程序名，采用这种调用格式时，调用次数前的 0 可以省略不写，但子程 序号前的 0 不可省略。例如：M98 P50010 表示调用子程序“O0010”5 次，而 M98 P0510 则表示调用子程序“O510”1 次。 子程序的执行过程可表示为： 主程序： O0001； 子程序： N10……； O0001； N20 M98 P0100； ...... N30…...； M99； ...... O0200； N60 M98 P20200； ...... ...... M99； N100 M30；
(4)子程序的嵌套 为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。 当主程序调用子程序时，该子程序被认为是一级子程序。系统不同，其子程序的嵌套级数也不相同，FANUC系统可实现子程序4级嵌 套，如下所示。 主程序 子程序 子程序 子程序 子程序 0001: 0100: O200: 0300, 0400 M98 P300 M30 M99 M99: M99: 一级帐套) (二级嵌套) (三级嵌套) (四级嵌套) (5)子程序调用的特殊用法 ①子程序返回到主程序某一程序段如果在子程序返回程序段中加上P,则子程序在返回主程序时将返回到主程序中顺序号为“”的 那个程序段。其程序格式如下： M99 Pn: 例：M99P100: (返回到N100程序段) ②自动返回到程序头如果在主程序中执行M99指令，则程序将返回到主程序的开头并继续执行程序：也可以在主程序中插入“M99 P:”用于返回到指定的程序段：为了能够执行后面的程序，通常在该指令前加“/”，以便在不需要返回执行时，跳过该程序段。 ③强制改变子程序重复执行的次数用“M99L×X:”指令可强制改变子程序重复执行的次数，其中，LX×表示子程序调用的次数。 (6)子程序的应用 ①实现零件的分层切削当零件在某个方向上的总切削深度比较大时，可通过调用该子程序采用分层切削的方式来编写该轮廓的加工程
（4）子程序的嵌套 为了进一步简化程序，可以让子程序调用另一个子程序，这一功能称为子程序的嵌套。 当主程序调用子程序时，该子程序被认为是一级子程序。系统不同，其子程序的嵌套级数也不相同，FANUC 系统可实现子程序 4 级嵌 套，如下所示。 （5）子程序调用的特殊用法 ①子程序返回到主程序某一程序段 如果在子程序返回程序段中加上 Pn，则子程序在返回主程序时将返回到主程序中顺序号为“n”的 那个程序段。其程序格式如下： M99 Pn； 例：M99 P100； (返回到 N100 程序段) ②自动返回到程序头 如果在主程序中执行 M99 指令，则程序将返回到主程序的开头并继续执行程序；也可以在主程序中插入“M99 Pn；”用于返回到指定的程序段；为了能够执行后面的程序，通常在该指令前加“／”，以便在不需要返回执行时，跳过该程序段。 ③强制改变子程序重复执行的次数 用“M99 L××；”指令可强制改变子程序重复执行的次数，其中，L××表示子程序调用的次数。 （6）子程序的应用 ①实现零件的分层切削 当零件在某个方向上的总切削深度比较大时，可通过调用该子程序采用分层切削的方式来编写该轮廓的加工程
序，如图3-2所示。 a)实例平面图 )子程序轨迹图 图32Z向分层切削子程序实例 ②同平面内多个相同轮廓工件的加工在数控编程时，只编写其中一个轮廓的加工程序，然后用主程序调用，如图3-3所示 30 a)实例平面图 b)子程序轨迹图 图33同平面多轮廊子程序加工实例 ③实现程序的优化加工中心的程序往往包含有许多独立的工序，编程时，把每一个独立的工序编成一个子程序，主程序只有换刀和调 用子程序的命令，从而实现优化程序的目的
序，如图 3-2 所示。 a)实例平面图 b)子程序轨迹图 图 3-2 Z 向分层切削子程序实例 ②同平面内多个相同轮廓工件的加工 在数控编程时，只编写其中一个轮廓的加工程序，然后用主程序调用，如图 3-3 所示。 a)实例平面图 b)子程序轨迹图 图 3-3 同平面多轮廓子程序加工实例 ③实现程序的优化 加工中心的程序往往包含有许多独立的工序，编程时，把每一个独立的工序编成一个子程序，主程序只有换刀和调 用子程序的命令，从而实现优化程序的目的
(7)使用子程序注意事项 ①注意主程序与子程序之间绝对坐标与增量坐标模式代码的变换。 ②刀具半径补偿模式中程序不能在主程序和子程序中分支执行。 2.极坐标编程 (1)极坐标指令 G16:极坐标系生效指令 G15:极坐标系取消指令 (2)指令说明 当使用极坐标指令后，坐标值以极坐标方式指定，即以极坐标半径和极坐标角度来确定点的位置。 ①极坐标半径当使用G17、G18、G19指令选择好加工平面后，用所选平面的第一轴地址来指定，该值用正值表示。 ②极坐标角度用所选平面的第二坐标地址来指定极坐标角度，极坐标的零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度正方向。 如图34所示，A点与B点的坐标采用极坐标方式可描述如下： A点X40.0Y0:(极坐标半径为40mm,极坐标角度为0°) B点X40.0Y60.0:(极坐标半径为40mm,极坐标角度为60°) 刀具从A点到B点采用极坐标系编程如下： G00X50.0Y0:(值角坐标系) G90G17G16:(选择XY平面，极坐标生效) G01X40.0Y60.0:(终点极坐标半径为40mm,终点极坐标角度为60°) 图34点的极坐标表示方法 G15:(取消极坐标)
（7）使用子程序注意事项 ①注意主程序与子程序之间绝对坐标与增量坐标模式代码的变换。 ②刀具半径补偿模式中程序不能在主程序和子程序中分支执行。 2．极坐标编程 （1）极坐标指令 G16；极坐标系生效指令 G15；极坐标系取消指令 （2）指令说明 当使用极坐标指令后，坐标值以极坐标方式指定，即以极坐标半径和极坐标角度来确定点的位置。 ①极坐标半径 当使用 G17、G18、G19 指令选择好加工平面后，用所选平面的第一轴地址来指定，该值用正值表示。 ②极坐标角度 用所选平面的第二坐标地址来指定极坐标角度，极坐标的零度方向为第一坐标轴的正方向，逆时针方向为角度正方向。 如图 3-4 所示，A 点与 B 点的坐标采用极坐标方式可描述如下： A 点 X40.0 Y0； (极坐标半径为 40mm，极坐标角度为 0º) B 点 X40.0 Y60.0； (极坐标半径为 40 mm，极坐标角度为 60º) 刀具从 A 点到 B 点采用极坐标系编程如下： …… G00 X50.0 Y0； (直角坐标系) G90 G17 G16； (选择 XY 平面，极坐标生效) G01 X40.0 Y60.0； (终点极坐标半径为 40mm，终点极坐标角度为 60º) G15； (取消极坐标) ……
(3)极坐标系原点 极坐标系原点指定方式有两种，一种是以工件坐标系的零点作为极坐标系原点：另一种是以刀具当前的位置作为极坐标系原点。 ①以工件坐标系零点作为极坐标系原点当以工件坐标系零点作为极坐标系原点时，用绝对值编程方式来指定，如程序段“G90G17 G16:”。 极坐标半径值是指程序段终点坐标到工件坐标系原点的距离，极坐标角度是指程序段终点坐标与工件坐标系原点的连线与X轴的夹角， 如图3-5所示。 ②以刀具当前点作为极坐标系原点当以刀具当前位置作为极坐标系原点时，用增量值编程方式来指定，如程序段“G91G17G16:”。 极坐标半径值是指程序段终点坐标到刀具当前位置的距离，角度值是指前一坐标系原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的夹角。 如图36所示，当刀具刀位点位于A点，并以刀具当前点作为极坐标系原点时，极坐标系之前的坐标系为工件坐标系，原点为0点。 这时，极坐标半径为当前工件坐标系原点到轨迹终点的距离（图中AB线段的长度）：极坐标角度为前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线 与当前轨迹的夹角（图中线段OA与线段AB的夹角）。图中BC段编程时，B点为当前极坐标系原点，角度与半径的确定与AB段类似。 角度 角 图3-5工件坐标系原点为极坐标系原点 图3-6刀具当前点为极坐标系原点 (4)极坐标的应用 采用极坐标系编程，可以大大减少编程时计算的工作量。因此，在数控铣床、加工中心的编程中得到广泛应用。通常情况下，图样尺寸
（3）极坐标系原点 极坐标系原点指定方式有两种，一种是以工件坐标系的零点作为极坐标系原点；另一种是以刀具当前的位置作为极坐标系原点。 ①以工件坐标系零点作为极坐标系原点 当以工件坐标系零点作为极坐标系原点时，用绝对值编程方式来指定，如程序段“G90 G17 G16；”。 极坐标半径值是指程序段终点坐标到工件坐标系原点的距离，极坐标角度是指程序段终点坐标与工件坐标系原点的连线与 X 轴的夹角， 如图 3-5 所示。 ②以刀具当前点作为极坐标系原点 当以刀具当前位置作为极坐标系原点时，用增量值编程方式来指定，如程序段“G91 G17 G16；”。 极坐标半径值是指程序段终点坐标到刀具当前位置的距离，角度值是指前一坐标系原点与当前极坐标系原点的连线与当前轨迹的夹角。 如图 3-6 所示，当刀具刀位点位于 A 点，并以刀具当前点作为极坐标系原点时，极坐标系之前的坐标系为工件坐标系，原点为 O 点。 这时，极坐标半径为当前工件坐标系原点到轨迹终点的距离(图中 AB 线段的长度)；极坐标角度为前一坐标原点与当前极坐标系原点的连线 与当前轨迹的夹角(图中线段 OA 与线段 AB 的夹角)。图中 BC 段编程时，B 点为当前极坐标系原点，角度与半径的确定与 AB 段类似。 图 3-5 工件坐标系原点为极坐标系原点 图 3-6 刀具当前点为极坐标系原点 （4）极坐标的应用 采用极坐标系编程，可以大大减少编程时计算的工作量。因此，在数控铣床、加工中心的编程中得到广泛应用。通常情况下，图样尺寸
以半径与角度形式标注的零件（如图3-7所示正多边形外形铣）以及圆周分布的孔类零件（如图3-8所示法兰类零件），采用极坐标编程较为合适。 R 图37用极坐编程标加工正多边形外形 图38用极坐标编程加工孔 三、学生任务实施 四、实训小结 五、作业与思考 完成图3-3和图3-8加工程序编写
以半径与角度形式标注的零件(如图 3-7 所示正多边形外形铣)以及圆周分布的孔类零件(如图 3-8 所示法兰类零件)，采用极坐标编程较为合适。 图 3-7 用极坐编程标加工正多边形外形 图 3-8 用极坐标编程加工孔 三、学生任务实施 四、实训小结 五、作业与思考 完成图 3-3 和图 3-8 加工程序编写