学习情境4槽板零件的加工 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、零件分析讲解 (一)读图并分析图样 1.阅读零件图 某制造厂需加工一槽板零件 图纸如下图所示。 图1件图 零件工艺过程卡如下所示：
学习情境 4 槽板零件的加工 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、零件分析讲解 （一）读图并分析图样 1.阅读零件图 某制造厂需加工一槽板零件， 图纸如下图所示。 图 4-1 零件图 零件工艺过程卡如下所示：
零件工艺过程卡 (单位) 零件工艺过程卡 产品型号 产品名称 佰板 材料棉号45# 毛坯种类 六方体毛坏外形尺寸 105×85×20 序内容 机 工之艺装 下料至毛环尺寸 普统 统6面至图纸尺寸 统车 52 平口 3 数铣 铣桔及钻孔、攻螺纹数统车可 EC750 平口钳 4 入库 油封、入库 444 设计 校对 市核标准化一会签 标记 更或文件号 2.提取零件信碧（图样分析） (1)结构工艺性分析 此零件毛坯形状为六方体，屑于平面型轮席形，材料为45#，零件加工要素为其上表面两槽、四通孔、一台阶孔，四螺纹孔，加工部位 较多，属于中等复杂零件：该零件上两槽及数孔均为对称分布，零件结枸合理，能够进行数控加工。 (2)尺寸标注及精度分析 此零件上的槽、通孔及螺纹孔的尺寸标注为对称标注，尺寸精度设置合理，加工表而质量要求不高，通过数控加工能够满足其精度要求。 (二)加工方案的确定
零件工艺过程卡 （单位） 零件工艺过程卡 产品型号 产品名称 槽板 材料牌号 45# 毛坯种类 六方体 毛坯外形尺寸 105×85×20 工序号 工序名 工序内容 车间 机床 工艺装备 1 下料 下料至毛坯尺寸 下料车间 气割 2 普铣 铣 6 面至图纸尺寸 普铣车间 X52 平口钳 3 数铣 铣槽及钻孔、攻螺纹 数铣车间 EVC750 平口钳 4 入库 油封、入库 … … … … … … … … 设计 校对 审核 标准化 会签 标记 处数 更改文件号 2．提取零件信息（图样分析） （1）结构工艺性分析 此零件毛坯形状为六方体，属于平面型轮廓形，材料为 45#，零件加工要素为其上表面两槽、四通孔、一台阶孔，四螺纹孔，加工部位 较多，属于中等复杂零件；该零件上两槽及数孔均为对称分布，零件结构合理，能够进行数控加工。 （2）尺寸标注及精度分析 此零件上的槽、通孔及螺纹孔的尺寸标注为对称标注，尺寸精度设置合理，加工表面质量要求不高，通过数控加工能够满足其精度要求。 (二) 加工方案的确定
1.机床的选择 本零件形状为六方体，加工部位较多，所用到的刀具较多，且尺寸精度要求较高：在此选用EVC750型数控立式加工中心(FANUC O1系 统)加工该零件。 2.夹具的选择 本零件一次装夹便可完成所有加工，因其形状为六方体，所以选择通用夹具平口钳进行装夹。 3。加工顺序的安排 见单元5“槽板零件加工工序卡（参考）”。 三、学生任务实施 学生按小组进行槽板零件的工艺分析及制订加工方案 四、实训小结 五、作业 1.该零件的编程需要用到哪些指令？ 2.加工该零件时，刀路怎么安排比较合理 二零件的加工计划（一） 一一刀具相关指令讲解 一、任务的布置、要求和说明 二、刀具相关指令讲解 (一)刀长相关指令讲解 1.刀具长度补偿
1．机床的选择 本零件形状为六方体，加工部位较多，所用到的刀具较多，且尺寸精度要求较高；在此选用 EVC750 型数控立式加工中心（FANUC 0i 系 统）加工该零件。 2．夹具的选择 本零件一次装夹便可完成所有加工，因其形状为六方体，所以选择通用夹具平口钳进行装夹。 3．加工顺序的安排 见单元 5“槽板零件加工工序卡（参考）”。 三、学生任务实施 学生按小组进行槽板零件的工艺分析及制订加工方案。 四、实训小结 五、作业 1．该零件的编程需要用到哪些指令？ 2．加工该零件时，刀路怎么安排比较合理？ 二 零件的加工计划（一） ——刀具相关指令讲解 一、任务的布置、要求和说明 二、刀具相关指令讲解 （一）刀长相关指令讲解 1．刀具长度补偿
在自动换刀加工零件的过程中，刀具在安装后的长短各不相同。为了实现采用不同长度的刀具在同一工件坐标系中加工的日的，通常在 加工中心的编程中采用刀具长度补偿指令。 ①刀具长度补偿的定义刀具长度补偿是用来补偿假定的刀具长度与实际的刀具长度之间差值的指令。系统规定所有轴都可采用刀具长 度补偿，但同时规定刀具长度补偿只能加在一个轴上，要对补偿轴进行切换，必须先取消前面轴的刀具长度补偿。 指令格式G43Z_H_: (刀具长度补偿“+”) G44Z_H:(刀具长度补偿“.”) G49:或H00:(取消刀具长度补偿) 指令说明Z值用于刀补建立之后刀具在Z方向所处的位置，通常将它后面的值作为刀具起点时的安全高度。H值用于指定存放刀具长 度补偿值的偏置存储器号。刀具号与刀具偏置存储器号可以相同，也可以不同。通常情况下，为防止出错，最好采用相同的刀具号与刀具偏 置存储器号。在地址符所对应的偏置存储器号中存入的刀具长度补偿值，其值为实际刀具长度与编程时假设的刀具长度（通常将这一长度 设定为0)的差值。 G43与G44均为刀具长度补偿指令，但指令的偏移方向却相反。G43表示刀具长度加补偿，G43偏置存储器中的刀具长度补偿值=实际 刀具长度一编程假设的刀具长度。G44表示刀具长度减补偿，G44偏置存储器中的刀具长度补偿值=编程假设的刀具长度-实际刀具长度。 因此，存储器中的刀具长度补偿值既可以是正值，也可以是负值。 G49或H00均为取消刀具长度补偿指令。 ②指令执行过程执行刀具长度补偿指令时，系统首先根据G43和G44指令将指令要求的Z向移动量与偏置存储器中的刀具长度补偿 值作相应的“+”(G43)或“-”(G44)运算，计算出刀具的实际移动值，然后命令刀具做相应的运动。 2.换刀相关指令 (1)刀具选择 刀具选择是将刀库上某个刀位的刀具转到换刀的位置，为下次换刀做好准备
在自动换刀加工零件的过程中，刀具在安装后的长短各不相同。为了实现采用不同长度的刀具在同一工件坐标系中加工的目的，通常在 加工中心的编程中采用刀具长度补偿指令。 ①刀具长度补偿的定义 刀具长度补偿是用来补偿假定的刀具长度与实际的刀具长度之间差值的指令。系统规定所有轴都可采用刀具长 度补偿，但同时规定刀具长度补偿只能加在一个轴上，要对补偿轴进行切换，必须先取消前面轴的刀具长度补偿。 指令格式 G43 Z_ H_； (刀具长度补偿“+”) G44 Z_ H_； (刀具长度补偿“-”) G49；或 H00； (取消刀具长度补偿) 指令说明 Z 值用于刀补建立之后刀具在 Z 方向所处的位置，通常将它后面的值作为刀具起点时的安全高度。H_值用于指定存放刀具长 度补偿值的偏置存储器号。刀具号与刀具偏置存储器号可以相同，也可以不同。通常情况下，为防止出错，最好采用相同的刀具号与刀具偏 置存储器号。在地址符 H 所对应的偏置存储器号中存入的刀具长度补偿值，其值为实际刀具长度与编程时假设的刀具长度(通常将这一长度 设定为 0)的差值。 G43 与 G44 均为刀具长度补偿指令，但指令的偏移方向却相反。G43 表示刀具长度加补偿，G43 偏置存储器中的刀具长度补偿值=实际 刀具长度一编程假设的刀具长度。G44 表示刀具长度减补偿，G44 偏置存储器中的刀具长度补偿值=编程假设的刀具长度–实际刀具长度。 因此，存储器中的刀具长度补偿值既可以是正值，也可以是负值。 G49 或 H00 均为取消刀具长度补偿指令。 ②指令执行过程 执行刀具长度补偿指令时，系统首先根据 G43 和 G44 指令将指令要求的 Z 向移动量与偏置存储器中的刀具长度补偿 值作相应的“+”(G43)或“–”(G44)运算，计算出刀具的实际移动值，然后命令刀具做相应的运动。 2．换刀相关指令 （1）刀具选择 刀具选择是将刀库上某个刀位的刀具转到换刀的位置，为下次换刀做好准备
指令格式： T 如：T1:T3:等。刀具选择指令可在任意程序段内执行。有时，为了节省换刀时间，通常在加工过程中就同时执行T指令。 (2)刀具的交换 刀具交换是指刀库中位于换刀位置的刀具与主轴上的刀具进行自动换刀的过程 指令格式： M06: 在FANUC系统中，“MO6”指令中不仅包括了刀具交换的过程，还包含了刀具换刀前的所有准备动作，即返回换刀点、切削液关、主轴 准停。 (3)加工中心常用换刀程序 ①带机械手的换刀程序带机械手的换刀程序格式为： T××M06: 该指令格式中，T指令在前，表示选择刀具。M06指令在后，表示通过机械手执行主轴中刀具与刀库中刀具的交换。 例： G91G28Z0: (保用增量方式刀具返回换刀点) TD5M06:(选择5号刀具，主轴准停，切削液关，刀具交换) M03S600G54G90:(主轴正转，选择工件坐标系，绝对方式编程) 在执行该程序时，刀具用增量方式快速返回换刀点，主轴准停。刀库转位寻刀，将05号刀转到换刀位置：执行M06指令进行换刀。 ②不带机械手的换刀程序当加工中心的刀库为转盘式刀库，且不带有机械手时，其换刀程序为： M06T07:
指令格式： T_； 如：T01；T13；等。刀具选择指令可在任意程序段内执行。有时，为了节省换刀时间，通常在加工过程中就同时执行 T 指令。 （2）刀具的交换 刀具交换是指刀库中位于换刀位置的刀具与主轴上的刀具进行自动换刀的过程。 指令格式： M06； 在 FANUC 系统中，“M06”指令中不仅包括了刀具交换的过程，还包含了刀具换刀前的所有准备动作，即返回换刀点、切削液关、主轴 准停。 （3）加工中心常用换刀程序 ①带机械手的换刀程序 带机械手的换刀程序格式为： T×× M06； 该指令格式中，T 指令在前，表示选择刀具。M06 指令在后，表示通过机械手执行主轴中刀具与刀库中刀具的交换。 例： G91 G28 Z0； (采用增量方式刀具返回换刀点) T05 M06； (选择 5 号刀具，主轴准停，切削液关，刀具交换) M03 S600 G54 G90；(主轴正转，选择工件坐标系，绝对方式编程) 在执行该程序时，刀具用增量方式快速返回换刀点，主轴准停。刀库转位寻刀，将 05 号刀转到换刀位置；执行 M06 指令进行换刀。 ②不带机械手的换刀程序 当加工中心的刀库为转盘式刀库，且不带有机械手时，其换刀程序为： M06 T07；
注意：该指令格式中的M06指令在前，T指令在后，且指令中的“M06”指令和“T”指令不可以前后调换位置。如果调换位置，则在指令 执行过程中出现程序出错报警现象。 执行该指令时，同样先自动完成换刀前的准备动作，再执行M06指令，主轴上的刀具放入当前刀库中处于换刀位置的空刀位：然后刀 库转位寻刀，将7号刀具转换到当前换刀位置，再次执行M06指令，将7号刀具装入主轴。这种方式的换刀，在每次换刀过程中要执行两 次刀具交换。 三、学生任务实施 学生分小组进行槽板零件刀长及换刀指令的应用方法 四、实训小结 五、作业与思考 1,思考槽板零件上表面两方槽加工时，刀具半径补偿的方向与走刀路线安排之间的关系？ 三零件的加工计划（二） 一孔加工相关指令讲解 一、任务的布置、要求和说明 二、孔加工相关指令讲解 (一)总体介绍 在数控铣床与加工中心上进行孔加工时，通常采用系统配备的固定循环功能进行编程。通过对这些固定循环指令的使用，可以在一个程 序段内完成某个孔加工的全部动作（孔加工进给、退刀、孔底暂停等），从而大大减少编程的工作量。FANUC0ⅰ系统数控铣床（加工中心）的 固定循环指令见表42。 表42孔加工定循环及其动作一览表 G代码 加工动作 孔底部动作 退刀动作 用途
注意：该指令格式中的 M06 指令在前，T 指令在后，且指令中的“M06”指令和“T”指令不可以前后调换位置。如果调换位置，则在指令 执行过程中出现程序出错报警现象。 执行该指令时，同样先自动完成换刀前的准备动作，再执行 M06 指令，主轴上的刀具放入当前刀库中处于换刀位置的空刀位；然后刀 库转位寻刀，将 7 号刀具转换到当前换刀位置，再次执行 M06 指令，将 7 号刀具装入主轴。这种方式的换刀，在每次换刀过程中要执行两 次刀具交换。 三、学生任务实施 学生分小组进行槽板零件刀长及换刀指令的应用方法。 四、实训小结 五、作业与思考 1．思考槽板零件上表面两方槽加工时，刀具半径补偿的方向与走刀路线安排之间的关系？ 三 零件的加工计划（二） ——孔加工相关指令讲解 一、任务的布置、要求和说明 二、孔加工相关指令讲解 （一）总体介绍 在数控铣床与加工中心上进行孔加工时，通常采用系统配备的固定循环功能进行编程。通过对这些固定循环指令的使用，可以在一个程 序段内完成某个孔加工的全部动作(孔加工进给、退刀、孔底暂停等)，从而大大减少编程的工作量。FANUC 0i 系统数控铣床(加工中心)的 固定循环指令见表 4-2。 表 4-2 孔加工固定循环及其动作一览表 G 代码 加工动作 孔底部动作 退刀动作 用途
G73 向隙进给 快速进给 钻深孔 G74 切削进给 暂停、主轴正转 切进给 攻左螺纹 切削进给 主轴准停 快速进给 G81 切削进给 快速进给 销 G82 切削讲给 暂停 快速讲给 钻孔与铭孔 G83 间隙进绘 快速进给 钻深孔 G84 切削进给 暂停、主轴正转 切削进给 攻右螺纹 G85 切削进 切削进给 铰孔 G86 切削进给 主轴停 快速进给 撞孔 G87 切削进给 主轴正转 快速进给 反镗孔 切削进给 暂停、主轴正转 手动 G89 切削进 暂停 切进给 1.孔加工固定循环 (1)孔加工固定循环动作孔加工固定循环动作如图4-2所示，通常有6个动作， ★动作1（图42中AB段）XY(G17)平面快速定位。 ★动作2(BR段)Z向快速进给到R点。 ★动作3(RZ段)Z轴切削进给，进行孔加工。 ★动作4(Z点)孔底部的动作。 ★动作5(ZR段)Z轴退刀. ★动作6(RB段)Z轴快速回到起始位置。 (2)固定循环编程格式孔加工循环的通用编程格式如下： G73-G89X_Y_Z_R_Q_P_F_K_: X_Y:指定孔在XY平面内的位置：
G73 间隙进给 — 快速进给 钻深孔 G74 切削进给 暂停、主轴正转 切削进给 攻左螺纹 G76 切削进给 主轴准停 快速进给 精镗孔 G80 — — — 取消固定循环 G81 切削进给 — 快速进给 钻孔 G82 切削进给 暂停 快速进给 钻孔与锪孔 G83 间隙进给 — 快速进给 钻深孔 G84 切削进给 暂停、主轴正转 切削进给 攻右螺纹 G85 切削进给 — 切削进给 铰孔 G86 切削进给 主轴停 快速进给 镗孔 G87 切削进给 主轴正转 快速进给 反镗孔 G88 切削进给 暂停、主轴正转 手动 镗孔 G89 切削进给 暂停 切削进给 镗孔 1．孔加工固定循环 （1）孔加工固定循环动作 孔加工固定循环动作如图 4-2 所示，通常有 6 个动作： ★动作 1（图 4-2 中 AB 段）XY（G17）平面快速定位。 ★动作 2（BR 段）Z 向快速进给到 R 点。 ★动作 3（RZ 段)Z 轴切削进给，进行孔加工。 ★动作 4（Z 点）孔底部的动作。 ★动作 5（ZR 段）Z 轴退刀。 ★动作 6（RB 段）Z 轴快速回到起始位置。 （2）固定循环编程格式 孔加工循环的通用编程格式如下： G73～G89 X_Y_Z_R_Q_P_F_K_； X_Y_：指定孔在 XY 平面内的位置；
Z:孔底平面的位置： R:R点平面所在位置 Q_:G73和G83深孔加工指令中刀具每次加工深度或G76和G87精镗孔指令中主轴准停后刀具沿准停反方向的让刀量： P_:指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，以s为时间单位： F_:孔加工切削进给时的进给速度： K:指定孔加工循环的次数，该参数仅在增量编程中使用。 说明：以上格式中，除K代码外，其他所有代码都是模态代码，只有在循环取消时才被清除，因此，这些指令一经指定，在后面的重复加 工中不必重新指定。 孔加工循环用指令G80取消。另外，如在孔加工循环中出现01组的G代码，则孔加工方式也会自动取消 (3)固定循环平面 ★初始平面 该平面如图43所示，是为安全下刀而规定的一个平面。初始平面可以设定在任意一个安全高度上。当使用同一把刀具 加工多个孔时，刀具在初始平面内的任意移动将不会与夹具、工件凸台等发生干涉。 又动 动作 R点平 图42围定循环动作 图4.3固定循环平面 ★R点平面该平面又叫参考平面，是刀具下刀时由快速进给（简称快进）转为切削进给（简称工进）的高度平面：距工件表面的距离主要 考虑工件表面的尺寸变化，一般取2~5mm,如图4-3所示
Z_：孔底平面的位置； R_：R 点平面所在位置； Q_：G73 和 G83 深孔加工指令中刀具每次加工深度或 G76 和 G87 精镗孔指令中主轴准停后刀具沿准停反方向的让刀量； P_：指定刀具在孔底的暂停时间，数字不加小数点，以 ms 为时间单位； F_：孔加工切削进给时的进给速度； K_：指定孔加工循环的次数，该参数仅在增量编程中使用。 说明：以上格式中，除 K 代码外，其他所有代码都是模态代码，只有在循环取消时才被清除，因此，这些指令一经指定，在后面的重复加 工中不必重新指定。 孔加工循环用指令 G80 取消。另外，如在孔加工循环中出现 01 组的 G 代码，则孔加工方式也会自动取消。 （3）固定循环平面 ★初始平面 该平面如图 4-3 所示，是为安全下刀而规定的一个平面。初始平面可以设定在任意一个安全高度上。当使用同一把刀具 加工多个孔时，刀具在初始平面内的任意移动将不会与夹具、工件凸台等发生干涉。 图 4-2 固定循环动作 图 4-3 固定循环平面 ★R 点平面 该平面又叫参考平面，是刀具下刀时由快速进给(简称快进)转为切削进给(简称工进)的高度平面；距工件表面的距离主要 考虑工件表面的尺寸变化，一般取 2～5 mm，如图 4-3 所示
★孔底平面加工不通孔时，孔底平面就是孔底的Z轴高度：而加工通孔时，除要考虑孔底平面的位置外，还要考虑刀具的超越量（图 43中Z点)，以保证所有孔深都加工到尺寸要求。 2.循环相关形式 (1)G98与G99指令方式 当刀具加工到孔底平面后，刀具从孔底平面以两种方式返回，如图42所示动作5，即返回到初始平面和返回到R点平面，分别用指令 G98与G99米决定。 ①G98、G99指令方式G98指令为系统默认返回方式，表示返回初始平面：G99指令表示返回R点平面，如图44所示。 ②格式 G98/G99G81X_Y_Z_R_F_: 说明：当采用固定循环进行孔系加工时，通常不必返回到初始平面，为了节省加工时间，刀具一般返回到R点平面：当全部孔加工完成后或 孔之间存在凸台或夹具等干涉件时，则需返回初始平面。 T50 R点平面RR点面 图44G98与G99方式 图45G90与G91方式 (2)G90与G91指令方式 固定循环中R值与Z值数据的指定与G90与G91指令的方式选择有关，而Q值与G90与G91指令方式无关。 ①G90/G91指令方式G90指令方式中，X、Y、Z和R的取值均指工件坐标系中绝对坐标值，R一般为正值，而Z一般为负值：G9
★孔底平面 加工不通孔时，孔底平面就是孔底的 Z 轴高度；而加工通孔时，除要考虑孔底平面的位置外，还要考虑刀具的超越量(图 4-3 中 Z 点)，以保证所有孔深都加工到尺寸要求。 2．循环相关形式 （1）G98 与 G99 指令方式 当刀具加工到孔底平面后，刀具从孔底平面以两种方式返回，如图 4-2 所示动作 5，即返回到初始平面和返回到 R 点平面，分别用指令 G98 与 G99 来决定。 ①G98、G99 指令方式 G98 指令为系统默认返回方式，表示返回初始平面；G99 指令表示返回 R 点平面，如图 4-4 所示。 ②格式 G98 /G99 G81 X_Y_Z_R_F_； 说明：当采用固定循环进行孔系加工时，通常不必返回到初始平面，为了节省加工时间，刀具一般返回到 R 点平面；当全部孔加工完成后或 孔之间存在凸台或夹具等干涉件时，则需返回初始平面。 图 4-4 G98 与 G99 方式 图 4-5 G90 与 G91 方式 （2）G90 与 G91 指令方式 固定循环中 R 值与 Z 值数据的指定与 G90 与 G91 指令的方式选择有关，而 Q 值与 G90 与 G91 指令方式无关。 ①G90/G9l 指令方式 G90 指令方式中，X、Y、Z 和 R 的取值均指工件坐标系中绝对坐标值，R 一般为正值，而 Z 一般为负值；G9l
指令方式中，R值是指从初始平面到R点平面的增量值，而Z值是指从R点平面到孔底平面的增量值，R值与Z值(G87例外)均为负值。如 图45所示。 ②格式 G901G91G81X_YZ_R_F-: (二)固定循环指令 1,钻孔循环指令G81与锪孔循环指令G82 ①指令格式G81XYZ_RF_: G82X_Y_Z_R_P_F_: ②指令动作G81指令常用于普通钻孔，其加工动作如图4-6所示，刀具在初始平面快速(G00方式)定位到指令中指定的X、Y坐标位置， 再Z向快速定位到R点平面，然后执行切削进给到孔底平面，刀具从孔底平面快速Z向退回到R点平面或初始平面。 G82指令在孔底增加了进给后的暂停动作，以提高孔底表面质量，如果指令中不指定暂停参数P,则该指令和G81指令完全相同。该指 令常用于锪孔或台阶孔的加工。 、2 GG动作GG动 图4-6G81与G82指令动作图 2.高速深孔钻循环指令G73与深孔钻循环指令G83 所谓深孔是指孔深与孔直径之比大于5而小于10的孔。加工深孔时，加工中散热差，排屑困难，钻杆刚性差，易使刀具损坏和引起孔
指令方式中，R 值是指从初始平面到 R 点平面的增量值，而 Z 值是指从 R 点平面到孔底平面的增量值，R 值与 Z 值(G87 例外)均为负值。如 图 4-5 所示。 ②格式 G90 /G91 G81 X_Y_Z_R_F_； （二）固定循环指令 1．钻孔循环指令 G81 与锪孔循环指令 G82 ①指令格式 G81 X_Y_Z_R_F_； G82 X_Y_Z_R_P_F_； ②指令动作 G81 指令常用于普通钻孔，其加工动作如图 4-6 所示，刀具在初始平面快速(G00 方式)定位到指令中指定的 X、Y 坐标位置， 再 Z 向快速定位到 R 点平面，然后执行切削进给到孔底平面，刀具从孔底平面快速 Z 向退回到 R 点平面或初始平面。 G82 指令在孔底增加了进给后的暂停动作，以提高孔底表面质量，如果指令中不指定暂停参数 P，则该指令和 G81 指令完全相同。该指 令常用于锪孔或台阶孔的加工。 图 4-6 G81 与 G82 指令动作图 2．高速深孔钻循环指令 G73 与深孔钻循环指令 G83 所谓深孔是指孔深与孔直径之比大于 5 而小于 10 的孔。加工深孔时，加工中散热差，排屑困难，钻杆刚性差，易使刀具损坏和引起孔