MasterCAM教案之数控加工工艺与刀位轨迹生成.pdf

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1、湖南省技工学校理理论论教教学学教教案案教师姓名 蒋志杰学科检查签字课题教学目的教学重点教学难点主要教学方法教具挂图教学环节时间分配教学后记1、组织教学时间2、复习导入时间5、作业布置时间MasterCAM执行记录日期星期班级节次课 的类 型单一课数控加工工艺与刀位轨迹生成数控加工工艺与刀位轨迹生成1、使学生掌握 CNC 数控加工工艺的基本概念；2、使学生掌握 CNC 数控加工刀具及刀具参数的设定；3、进一步掌握 CNC 数控加工的切削方式与工艺参数设定。1、CNC 数控加工工艺的基本概念；2、CNC 数控加工刀具及刀具参数的设定。对 CNC 数控加工与普通加工工艺的区别。讲授及多媒体操作演示多

2、媒体电脑及投影仪3 min5 min3 min3、讲授新课时间4、归纳小结时间71 min8 min教教案案纸纸课题课题数控加工工艺与刀位轨迹生成数控加工工艺与刀位轨迹生成组织教学：点名，清查学生人数，集中学生注意力。复习提问：我们已经学习了 MasterCAM 的 CAD功能及数控加工的基本操作，对于数控加工与普通加工两者有何区别？导入新课：数控加工工艺与刀位轨迹的生成。教学内容及授课步骤教学内容及授课步骤一、数控加工的基本概念：数控编程时，加工轨迹的计算是工作最大的一部分工作，它涉及到一些复杂的计算。当采用 CAM 类软件时，复杂的计算过程完全交由计算机去完成，此时工作量大的部分是如何把工

3、件几何形状描述成计算机数字模型，即所谓的 CAD。在NC 编程的过程中，此时更多的是数控铣削加工的工艺参数的选择与刀具及其参数的确定。1、数控铣加工的基本概念：1）用 CAM 软件编程实现加工的过程：需配置好机床，这是正确输出代码的关键；看懂图纸，用 CAD 功能正确表达工件；根据工件形状，选择合适的加工方式，生成刀位轨迹，产生刀具加工路径文件；教教案案纸纸生成 G 代码，传送给机床进行数控加工。2）两轴加工与多轴加工：两轴加工：机床坐标系的 X 和 Y 轴两轴联动，而 Z轴固定，即机床在同一高度下对工件进行切削。两轴加工适合于铣削平面图形。两轴半加工：两轴半加工在二轴的基础上增加了Z轴的移动

4、，当机床坐标系的 X 和 Y 轴固定时，Z 轴可以有上下的移动。利用两轴半加工可以实现分层加工，每层在同一高度（指 Z 向高度）上进行两轴加工，层间有Z 向的移动。三轴加工：机床坐标系的 X、Y 和 Z 三轴联动。三轴加工适合于进行各种非平面图形即一般的曲面加工。3）轮廓：轮廓是一系列首尾相接曲线的集合。在进行数控编程，交互指定待加工图形时，常常需要用户指定图形的轮廓，用来界定被加工的区域或被加工的图形本身。如果轮廓是用来界定被加工区域的，则要求指定的轮廓是闭合的；如果加工的是轮廓本身，则轮廓也可以不闭合。4）区域和岛屿：区域是指由一个闭合轮廓围成的内部空间。岛屿是指在区域内的闭合轮廓围成的内

5、部空间。教教案案纸纸如上图所示，区域指外轮廓与岛屿之间的部分，由外轮廓和岛屿共同指定待加工的区域。外轮廓用来界定加工区域的外部边界，岛屿用来屏蔽其内部不需要加工或需保护的部分。2、机床参数：1）速度参数：包括主轴转速、接近速度、进给速度和退刀速度等。主轴转速是切削时机床主轴转动的角速度；教教案案纸纸进给速度是正常切削时刀具行进的线速度；接近速度为从安全高度切入工件前刀具行进的线速度，又称为进刀速度；退刀速度为刀具离开工件回到安全高度时刀具行进的线速度；在安全高度以上刀具行进的线速度取机床的G00。注意注意：速度参数的设定一般依赖于用户的经验，原则上讲，它们与机床本身机床本身、工件的材料工件的材

6、料、刀具材料刀具材料、工件的工件的加工精度和表面粗糙度加工精度和表面粗糙度要求等相关。速度参数与加工的效率密切相关。2）安全高度和起止高度：安全高度是指保证在此高度以上可以快速走刀不发生干涉的高度。安全高度应高于零件的最大高度安全高度应高于零件的最大高度。起止高度是进退刀时刀具的初始高度，起止高度应起止高度应大于安全高度大于安全高度。如上图所示。3）慢速下刀高度：每一次下刀，刀具都是快速运动（G00），当距下刀点某一距离值时，刀具以接近速度下降。这个距离值称为慢速下刀高度。4）行距和残留高度及刀次：行距指加工轨迹相邻两行刀具轨迹之间的距离。教教案案纸纸如上图所示：在三轴加工中，由于行距造成的两

7、刀之间一些材料未切削，这些材料距切削面的高度即是残留高度。在加工时，可通过控制残留高度来控制加工的精度。有时可通过指定刀具轨迹的行数及刀次来控制残留高度。5）顺铣与逆铣：在铣加工中需注意顺铣与逆铣的不同，顺铣与逆铣的切削效果是不同的。在数控铣削加工中，一般总是采用逆铣的方式，可以得到较好的加工效果。教教案案纸纸二、刀具及刀具参数的设定：1、常用铣刀的种类及用途：按铣刀的形状可以将铣刀分为：盘铣刀、端铣刀、成形铣刀、球头铣刀与鼓形铣刀。1）盘铣刀一般用在铣削较大的平面；2）端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛用于加工平面类零件。端铣刀除其用端刃铣削外，也常用其侧刃铣削，有时端刃、侧刃同时进

8、行铣削，端铣刀也可称为圆柱铣刀；3）成形铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状（如角度面、凹槽面等），也适用于特形孔或台；4）球头铣刀适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的过渡加工；5）鼓形铣刀主要用于对变斜角面的近似加工。2、数控铣刀的选用原则：刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。1）选择数控铣刀通常要考虑机床的加工能力加工能力、工序工序内容内容、工件材料工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高精度高、刚性好刚性好、耐耐教教案案纸纸用用

9、，而且要求尺寸稳定尺寸稳定、安装调整方便安装调整方便。2）铣刀刚性与耐用度铣刀刚性与耐用度是选用数控铣刀的主要因素。采用刚性好的铣刀，一是为了提高生产率而采用大切削量的需要；二是为了适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点；三是为了提高刀具的耐用度，当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损很快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且还会增加换刀引起的调刀与对刀次数，同时会使工件表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。3）铣刀切削刃的几何角度参数几何角度参数的选择及排屑性能排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。结论：根据被加工工件材料的热处

10、理状态、切削性能及加工余量选择刚性好、耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣订的生产效率和获得满意的加工质量的前提。3、铣刀尺寸的确定：选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。选择端铣刀时，刀具的有关参数，推荐按以下经验数据选取：刀具半径 r 应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取 r（0.80.9）；教教案案纸纸零件的加工高度 H（1/41/6）r，以保证刀具有足够的刚度；对不通孔（深槽），选取 lH+（510）mm（l 为刀具切削部分长度，H 为零件高度）；加工外型及通槽时，选取 lH+rc（510）mm(rc为刀尖角半径）。三、课堂总结：1、CNC 数控加工与普通机加工的不同之处；2、CNC 数控加工的操作过程及重点内容；3、CNC 数控加工参数及刀具参数的设定。四、上机操作作业：将前面所做的三维实体零件进行 CNC 数控加工，按今天所介绍的内容设置各加工参数。