一、装夹与定位

  （一）该零件为外形为长方体零件，采用平口钳装夹。

 （二）工件装夹及找正。（见表4-1-1工件装夹及找正要求）

表4-1-1工件装夹及找正要求

二、加工工艺设计

（一）矩形型腔铣削

1.图纸分析

加工型腔区域大小为55×40×15矩形型腔，型腔侧壁倒圆角R4，加工平面的表面粗糙度Ra3.2，加工时分粗铣和精铣以达到表面粗糙度要求。

2.型腔铣削的刀具和选用

适合于型腔铣削的刀具有平底立铣刀、键槽铣刀，型腔的斜面、曲面区域要用牛鼻刀或球头铣刀加工。

本例中铣削的型腔面积较大，表面粗糙度为Ra3.2，不适宜采用键槽铣刀加工，适宜使用立铣刀加工。粗加工的刀具可使用直径大于等于Φ12立铣刀，精加工的刀具根据圆角半径值R4考虑选择Φ6立铣刀。

根据实际备料情况进行刀具选择，本例中，使用四齿Ф12和Φ6超硬高速钢立铣刀。

3.矩形型腔铣削刀具路径的设计

（1）走刀方式的选择

矩形型腔零件属于规则图形，将编程原点设于工件中心和上表面，矩形型腔铣削的走刀路径通常有三种，如图4-1-4所示。

（a）                     （b）                   （c）

图4-1-4矩形型腔铣削走刀路径示意图

第一种为Z字往复双向铣削，编程简单，效率高，但是相邻刀具路径之间有残余，如图4-1-4（a）所示；第二种有中心向外环切，效率高，没有残余，但是每条路径的终点不断变化，计算量大，编程相对复杂，如图4-1-4（b）所示；第三种为综合前面两种刀具路径的优点，先采用Z字往复双向铣削，最后进行环切一周去掉残余，如图4-1-4（a）所示。综合考虑，本例中采用第三种刀具路径方式编程。

（2）型腔铣削刀具路径的设计

1）粗加工矩形型腔

图4-1-5矩形型腔粗加工刀具路径设计示意图

①下刀方式：采用螺旋下刀，螺旋半径R2mm，如图4-1-5所示，下刀起点在工件上方坐标为（-16，-10.5）的位置，刀具路径设计：O-A-B-C-D-E-F-G-H-A-B-G-O。

②Y方向路径间距：Q=[40-（6+0.5）×2]/3=9mm，刀具直径为Ф12mm，路径间距为刀具直径的75％。

③X方向切削长度：L=55-（6+0.5）×2=42mm。

④Z方向分层切深：粗加工深度为14.8mm，共分为三层切削，分别为：4.8mm、5mm、5mm。

2）精加工型腔底面

完成粗加工后，使用Ф12mm立铣刀按照粗加工刀具路径再进行底面的精加工。

3）R4圆角清根

由于粗加工刀具直径为Ф12mm，而图中的倒圆角为R4，粗加工完成后，会在圆角处留下2mm的余量，如图4-1-6所示，因此需要对四个圆角进行清角。

图4-1-6粗加工余量示意图

根据圆角R4选择Ф6mm立铣刀进行清角，刀具路径设计如图4-1-7所示。

图4-1-7   清角R4刀具路径设计示意图

刀具移动到起点O,按逆时针方向从0-A-B-C-D-E-F-O进行清角加工。每个节点的XY平面坐标分别为：O(-20,12.5),A(-18,17.5),B(-20,19.5), C(-23.5,19.5),D(-27,16),E(-27，12.5),F(-25,10.5)。其余三个圆角的清角刀具路径依次类推。

4）精加工矩形型腔

粗加工和清角加工完成后，可以使用另一把Ф6mm刀具进行精加工并得到最终尺寸。精加工切削中，使用刀具半径补偿功能D02＝3mm，可以通过调整半径补偿值保证尺寸公差的要求。由于刀具半径补偿不能在圆弧插补运动中启动，因此必须添加建立和取消半径补偿的直线运动，以及切人、切出轮廓的圆弧。如图4-1-8所示，选择轮廓中心点作为加工起点位置，直线插补后刀具移动到切入圆弧起点O（X－10，Y－10），进行圆弧插补，沿矩形轮廓逆时针切削一周后，圆弧插补切出到（X10，Y－10），最后直线插补回到轮廓中心点撤消刀具半径补偿。

图4-1-8精加工刀具路径设计示意图

每个节点的XY平面坐标分别为：O(0,0),A(-10,-10),B(0,-20), C(23.5,-20),D(27.5,-16),E（27.5，16),F(23.5,20),G(-23.5,20),

H(-27.5,16),I(-27.5,-16),J(-23.5,-20),K(0,-20),L(10,-10)。

 三、选择机床

该工件适于立式数控铣加工，选用沈阳立式加工中心VMC840机床进行加工。

四、确定工艺方案

根据工件材料、图纸要求及实际情况等情况，确定工序卡如表4-1-1。

表4-1-1加工工艺方案

五、程序编制

该工件形状对称，以工件顶面为定位基准，选择X、Y轴的编程原点为工件的对称中心上，Z轴的编程原点选择在工件顶面。

1. 型腔粗加工。

(1)基点坐标计算

粗加工走刀轨迹为：O-A-B-C-D-E-F-G-H-A-B-G-O,精加工底面走刀轨迹为：A-B-C-D-E-F-G-H-A-B-G-H-A,如图4-1-9所示。

各基点坐标：

O(-16，-10.5)，A（-21，-13.5),B(21，-13.5),C( 21,-4.5),

D(-21,-4.5),E(-21,4.5), F（21，4.5），G（21,13.5),H（-21,13.5）

图4-1-9走刀轨迹示意图

(2)程序编制

                   表4-1-2型腔粗加工程序和底面精加工程序

2. 清角R4。

(1)基点坐标

走刀轨迹为： O-A-B-C-D-E-F-O,如图4-1-10所示。本例中有4处R4圆角，编程方法相同，此处只举例介绍一个清角编程。

图4-1-10清角R4走刀轨迹示意图

各基点坐标：O(-20,12.5),A(-18,17.5),B(-20,19.5),

          C(-23.5,19.5),D(-27,16),E(-27，12.5),F(-25,10.5)

(2)程序编制

表4-1-3清角R4加工程序

3. 矩形型腔侧壁精加工。

(1).基点坐标

O(0,0),A(-10,-10),B(0,-20),C(23.5,-20),D(27.5,-16),E（27.5，16),F(23.5,20),G(-23.5,20),H(-27.5,16),I(-27.5,-16),J(-23.5,-20),K(0,-20),L(10,-10)。

 走刀路线如图4-1-11所示。

图4-1-11矩形型腔侧壁精加工走刀轨迹示意图

(2).程序编制

表4-1-4矩形型腔侧壁精加工程序

六、仿真模拟

1.启动软件：开始/程序/KELLERSystems Chinese/SYMpuls/ SYMpuls Milling或点击桌面SYMpulsMilling图标，启动软件进入以下界面，如图4-1-12所示。

图4-1-12凯勒数铣界面

2.选择单击数控基础或按F2进入，如图4-1-13所示。

图4-1-13运行方式选择界面

3.选择单击PAL控制器或按F3进入编程进入界面，如图4-1-14所示。

图4-1-14编程进入界面

4.选择新建程序、作为主程序，单击OK或按F10进入程序设置界面，在此界面设置工件名称、毛坯、刀库等信息。如图4-1-15所示。

图4-1-15编程设置界面

5.进入编程界面既可以输入程序，如图4-1-16所示。

图4-1-16编程界面

6.仿真程序，如图4-1-17、图4-1-18所示。

图4-1-17平面仿真界面

                           图4-1-18立体仿真界面