第7章数控加工技术7.ppt

1第第7章章 数控铣床高级工考核实例数控铣床高级工考核实例7.1 数控铣床高级工考核实例数控铣床高级工考核实例12 1、工艺分析 （1）此工件难度较大，从图样中可以看到轮廓的周边曲线圆弧和表面粗糙度要求较高，而其它要求一般，零件采用平口虎钳装夹。将工件坐标系G54建立在工件上表面的对称中心处。（2）4-12H7的孔采用先钻孔、后铰孔方法来加工。（3）中间椭圆轮廓采用宏程序加工。2、数控加工工序卡 本课题采用工序集中的原则，划分的加工工序为：工序一为粗、精加工轮廓表面及孔；工序二为钳工加工去除毛刺并倒棱，具体工序见表71。三、课题实施三、课题实施 1、参考程序 本题中椭圆加工较难，其余加工项目一般，因此建议读者将学习重点放在此参处。该椭圆孔的加工采用B类的宏程序编写，具体宏程序编程说明可以参考第六章宏程序部分。参考程序见表72。二、课题分析二、课题分析3 如何评价加工程序的编写质量？可谓仁者见仁，智者见智。如果能完成同一个加工项目，一个理想的加工程序应当是编制工作中的辅助工作量小，编制程序时间短，程序指令规范、正确，程序段数少，刀具路径合理并且路线最短。应当强调，所编写的加工程序的可读性、理解性强，也是一个不可或缺的评价内容。在实际工作中，评价所编写的程序则要具体情况具体分析。在正常生产中，编写程序的方法和要求，不仅要从指令上、使用条件上看，而且也要根据企业在多年加工中积累起来的经验来看。不应该片面追求指令使用的技巧，如批量生产和单个产品的加工编程的要求显然是不一样的，在比赛中编写程序要求也会有所不同。四、课题小结四、课题小结4一、课题描述与课题图一、课题描述与课题图 7.2 数控铣床高级工考核实例数控铣床高级工考核实例25 二、课题分析 1、工艺分析 (1)此工件难度相对较大，从图样中可以看到轮廓的周边曲线圆弧和表面粗糙度要求较高，其它要求一般，零件采用平口虎钳装夹。将工件坐标系G54建立在工件上表面的对称中心处。(2)mm的孔先铣孔后进行精镗孔。(3)SR35mm的圆球面采用B类宏程序加工。(4)通过CAXA找点，得到图上4个点的坐标分别为：第 1 个点坐标:X=29.479 Y=50.000、第 2 个点坐标:X=35.490 Y=35.490、第 3 个点坐标:X=26.552 Y=26.552、第 4 个点坐标:X=25.373 Y=16.0062、数控加工工序卡的编制本课题也采用工序集中的原则，划分的加工工序为：工序一为粗、精加工轮廓表面及孔；工序二为钳工加工去毛刺并倒棱。6 三、课题实施三、课题实施 1、参考程序 此课题外轮廓、孔、两个腰形槽的加工相对来说比较容易，尤其是这里的两个腰形槽，表面粗糙度要求不是太高并且宽度很小，如果没有直径小的刀具可以采用10的铣刀一次加工。另外凹球程序的编制依然采用宏程序，读者应作重点训练。四、课题小结四、课题小结 数控机床的操作是一项基本的操作训练，养成良好的机床操作手法、步骤和过程是使用好机床的基本保证。在操作机床中万万不可采取“偷工减料”，否则会造成事故。在安全操作的前提下，熟悉和探索数控机床的功能，需要操作者不断积累经验，举一反，反复实践，才能发挥出机床的最大效能。77.3 数控铣床高级工考核实例数控铣床高级工考核实例3一、课题描述与课题图一、课题描述与课题图8二、课题分析二、课题分析1、工艺分析（1）精度分析1）尺寸精度本课题中精度要求较高的尺寸主要有：轮廓尺寸28 0-0.03、60 0-0.03，槽宽尺寸12+0.03 0、16+0.03 0、15+0.03 0，深度，尺寸10+0.03 0、15+0.03 0，孔尺寸10H8、25H8、40H8等。对于尺寸精度，主要通过在加工过程中的精确对刀、正确选用刀具及刀具参数和选用合适的加工工艺等措施来保证。2）形位精度本课题中主要的形位精度有：孔的位置精度150.03、500.03、760.03，槽的角度位置精度15、30，及加工部位底平面与工件底平面的平行度等。对于形位精度要求，主要通过精确的对刀、工件在夹具中的正确安装与校正和基点坐标的正确计算等措施来保证。93）表面粗糙度本课题中外形轮廓及孔的表面粗糙度为Ra1.6m，加工部位底平面的表面粗糙度为Ra3.2m。对于表面粗糙度要求，主要通过选用正确的粗、精加工路线、选用合适的切削用量和正确使用切削液等措施来保证。（2）加工工艺分析1）编程原点的确定由于工件外形轮廓不对称，根据编程原点的确定原则，为了方便编程过程中的计算，选取40孔中心的上平面作为编程原点。2）加工方案及加工路线的确定 加工方案为了保证零件的各项精度要求，本工件采用先面后孔、先粗后精的加工方案。粗加工主要用于去除工件余量并保证适当的精加工余量，本例的轮廓的精加工余量取0.3mm（单边），孔的精加工余量取0.2（双边）。粗加工时，应以保证加工效率为主，因此轮廓的粗加工一般使用大直径刀具，采用逆铣的加工方法。10精加工主要用于保证各项精度要求。精加工轮廓时，为了保证其加工精度，精加工采用顺铣的加工方法。210H8孔采用中心钻定位钻孔铰孔的加工方案。25H8和40H8孔采用中心钻定位钻孔铣孔精镗孔的加工方案。加工路线外形铣削时，刀具的起刀点位于工件毛坯的左外侧，采用直线进刀方式沿轮廓切线方向切入。内轮廓铣削时，刀具的起刀点位于一端圆弧轮廓的中心。根据刀具直径(25)、刀具材料(高速钢)以及加工余量，确定在XY平面内采用分层切削、Z方向采取一次性切削的加工方法。（2）工件的定位夹紧本课题工件为单件加工。因此，在加工过程中选用通用夹具平口钳进行定位与装夹。在装夹过程中要注意平口钳的校正和工件装夹后的校正。112、数控加工工序卡的编制本课题也采用工序集中的原则，划分的加工工序为：工序一为粗、精加工轮廓表面及孔；工序二为钳工加工去毛刺并倒棱。三、参考程序三、参考程序1、工件基点与节点的计算1）基点计算本课题主要通过三角函数法或CAD作图找正法来进行基点计算，其计算相对较简单，请参照图纸自行计算。2）节点计算本课题中的正弦曲线采用等间距（X轴方向）直线段拟合的方法进行拟合。将该曲线在X轴方向均分成180段，则每段直线在X轴方向的间距为5/18mm，相对应正弦曲线的角度量为1，根据公式Y=29.0+18SIN计算出每一线段终点的Y坐标值。从而计算出曲线上的节点坐标。12四、课题总结四、课题总结该课题是高级数控铣/加工中心职业技能鉴定课题。通过对该课题的编程与加工练习，进一步提高学生分析问题和解决问题的能力，顺利通过数控铣床/加工中心高级工职业技能鉴定。为此，学生应了解数控铣/加工中心操作工的国家职业标准，并掌握数控机床的维护和保养等安全文明生产知识。137.4 数控铣床高级工考核实例数控铣床高级工考核实例4一、课题描述与课题图一、课题描述与课题图14二、课题分析二、课题分析 1、工艺分析 （1）此工件难度相对较大，从图样中可以看到内外轮廓的周边曲线圆弧和表面粗糙度值要求较高，两个月牙形凸台的要求一般。另外此图还有两个内螺纹，这里采用G84攻丝。零件采用平口虎钳装夹。将工件坐标系G54建立在工件上表面的对称中心处。（2）2M106H的孔采用钻孔、后攻丝的方法来加工。（3）两个月牙形凸台的加工采用B类宏程序进行加工。2、数控加工工序卡 本课题采用工序集中的原则，划分的加工工序为：工序一为加工粗、精加工轮廓表面及孔；工序二为钳工加工去毛刺并倒棱，具体工序见表710。15三、课题实施课题实施图75 变量计算1、编写参考程序本课题的编程难点在于两个月牙形凸台的加工。为了实现简化编程的目的，编程时，综合运用坐标平移（G52）、坐标旋转(G68)指令进行编程，宏程序计算如图75所示，其程序见表711。#100：计算Y坐标值的变量；#101：Z坐标值变量；#102：Y坐标值变量；#103：刀位点坐标值变量#103=#102+8.0（刀具半径）；#104：X坐标值变量。16 四、课题总结四、课题总结 通过本课题的练习，提高操作者分析问题和解决问题的能力和独立进行编程与操作的能力。在编写本课题加工程序前，先独立完成本课题的课题分析，并填写本课题数控加工刀具卡和数控加工工序卡。最难编程与加工的地方就在于两个月牙形凸台，为了实现简化编程的目的，编程时，综合运用坐标平移（G52）、坐标旋转(G68)指令进行编程，并用宏程序最终完成本课题的加工。177.5 数控铣床高级工加工实例数控铣床高级工加工实例5一、课题描述与课题图一、课题描述与课题图18二、课题分析二、课题分析 1、工艺分析 （1）此工件难度相对较大，从图样中可以看到内外轮廓的周边曲线圆弧及右上角、左上角的凸台表面粗糙度值要求较高。零件采用平口虎钳装夹。将工件坐标系G54建立在工件上表面的对称中心处，并采用坐标偏移指令加工。（2）212的孔采用钻孔、后铰孔的方法来加工。（3）孔口圆角的可参考第六章轮廓圆加工宏程序部分。2、数控加工工序卡 本课题采用工序集中的原则，划分的加工工序为：工序一为加工粗、精加工轮廓表面及孔；工序二为钳工加工去毛刺并倒棱，具体工序见表71319三、课题实施三、课题实施四、课题小结四、课题小结在编写本课题时，要综合运用刀具半径补偿、子程序等方面的知识并注意编程过程中的加工工艺知识。另外切入与切出点的选择将对工件加工的表面粗糙度产生直接的影响。1、编写参考程序 本课题的编程难点在于孔口圆角的加工与右上角凸台的加工。另外此课题的编程原点并不在工件的对称中心线上，因此为了实现简化编程的目的，在编程时综合运用坐标平移（G52）、坐标旋转(G68)指令进行编程。但是也可以直接找点进行加工。具体程序参考表714。207.6 数控铣床高级工加工实例数控铣床高级工加工实例6一、课题描述与课题图一、课题描述与课题图21二、课题分析二、课题分析 1工艺分析如图1所示工件的薄壁轮廓加工难度适中，其加工难点在于凸台的倒圆和24mm的锥形沉孔的孔口倒角，材料选用120mm120mm26 mm的45钢。（1）刀具的选择采用球头铣刀进行切削时，使用刀具球头的不同点来切削加工曲面轮廓的不同位置，编程时通常用球头中心作为刀具刀位点。而采用立铣刀进行切削时，始终用刀具的刀尖进行切削，刀具磨损较大且所加工表面的表面质量较差，编程时的刀位点是刀具端面中心。倒圆与倒角加工的走刀路线有两种，即从上向下进刀和从下向上进刀。实际加工过程中一般应选用自下而上进刀来完成加工，这种进刀方式主要利用铣刀侧刃切削，表面质量较好，端刃磨损较小，同时切削力将刀具向欠切方向推，有利于控制加工尺寸。22（2）进刀轨迹的处理进行工件倒角时，如采用立铣刀进行加工，其刀具中心运动轨迹如图7-8a所示，是平行于轮廓的一条直线。而采用球形铣刀进行加工时，由球刀来加工斜面，其刀具中心轨迹如图7-8b所示，是一条法向等距线。（a）(b)图7-8 倒角时刀具中心的切削轨迹23进行工件倒圆时，如采用立铣刀进行加工，始终采用刀具的刀尖来加工曲面，当刀尖沿圆弧运动，其刀具中心运动轨迹如图7-9a所示，切削点位置与刀位点始终相差一个刀具半径。而采用球形铣刀进行加工时，由球刀刃来加工曲面，其刀具中心是球面的同心球面，半径相差一个刀具半径，如图7-9b所示。(a)(b)(c)图7-9 倒圆时刀具中心的切削轨迹24 （3）程序导入补偿值指令G10工件倒圆或倒角时，从俯视图中观察，其实际的切削轨迹如图3-c所示，就好像将轮廓不断地作等距偏移，为了实现这种等距偏移，可通过修改刀具半径补偿值来实现。为了在加工过程中实时修改刀具补偿值，可通过编程指令“G10”来导入相应的补偿值参数，刀具每切削一层，便导入一个新的刀具半径补偿值，从而实现切削轨迹的等距偏移。2数控加工工序卡本课题采用工序集中的原则，划分的加工工序为：工序一为粗、精加工轮廓表面及孔；工序二为钳工加工去除毛刺并倒棱，具体工序见表7-16。1参考程序 加工本例工件的倒圆与倒角曲面时，刀具首先Z向移动至切削高度，计算出相应的刀具半径补偿参数，并通过指令“G10”导入数控系统，加工出沿轮廓等距的加工轨迹，然后再次Z向移动，加工另一层等距轨迹，如此循环直至加工出整个倒圆和倒角。25四、课题小结四、课题小结 通过G10指令将半径补偿变化值输入到储存器中，再通过程序中的指令G41将变化后的补偿值调用来实现半径补偿值的变化，如此循环直至加工出整个轮廓曲线。宏程序有利于编制各种复杂的零件加工程序，减少乃至免除了手工编程时繁琐的数值计算，还可以简化程序。（1）凸台倒圆角的加工程序 本例倒圆加工时，采用16mm立铣刀，刀具半径为8mm，倒圆半径为3mm，以圆弧的包角“#101”作为自变量，其变化范围为090。以刀位点（球心）Z坐标“#102”和导入的刀具半径补偿参数“#103”为应变量，其变量运算过程如下：#102=3.0*SIN#101-3.0；#103=8.0-3.0-3.0*COS#101。（2）外轮廓加工程序 本例工件采用计算机CAD绘图分析法来求解基点坐标，得出局部点坐标。加工内轮廓时，其基点坐标不必重新计算，可以外轮廓程序的基础上通过修改刀具补偿方向和刀具半径补偿值后用同一程序进行加工。26思考与思考与练习练习1、试编写如图所示工件的加工程序（毛坯尺寸为150mm120mm25mm，材料为硬铝），并在数控铣床上进行加工。272、试编写如图所示工件的加工程序（毛坯尺寸为150mm120mm25mm，材料为硬铝），并在数控铣床上进行加工。