《数控铣削加工实例》PPT课件.ppt
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1、3、1 数控铣削编程的工艺基础数控铣削编程的工艺基础 程序编制人员在进行工艺分析时,需借助机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具和夹具手册等资料,根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床,制定加工方案,确定零件的加工顺序,各工序所用刀具,夹具和切削用量等。数控铣削加工零件图样的分析数控铣削加工零件图样的分析1、零件图的尺寸标注应适应数控加工的特点、零件图的尺寸标注应适应数控加工的特点2 零件图样尺寸的正确标注零件图样尺寸的正确标注 由于加工程序是以准确的坐标点来编制的,因此,各图形几何要素间的相互关系(如相切、相交、垂直和平行等)应明确;各种几何要素的条件要充分,应无引起矛
2、盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。(a)同基准标注 (b)分散标注 3.1.2 数控铣削加工零件工艺性分析数控铣削加工零件工艺性分析 1、在加工同一表面时,应按粗加工_半精加工_精加工的次序完成。对整个零件的加工也可以按先粗加工,后半精加工,最后精加工的次序进行。2、当设计基准和孔加工的位置精度与机床的定位精度和重复定位精度相接近时,可采用按同一尺寸基准进行集中加工的原则,这样可以解决多个工位设计尺寸基准的加工精度问题。3、对于复合加工(既有铣削又有镗孔)的零件,可以先铣后镗。.因为铣削的切削力大,工件易变形,采用先铣后镗孔的方法,可使工件有一段时间的恢复,减少变形对精度的影响。相反,如
3、果先镗孔再进行铣削,会在孔口处产生毛刺、飞边,从而影响孔的精度。如对于图所示零件,应先铣阶梯面,后铰20的6个孔。4、在孔类零件加工时,刀具在XY平面内的运动路线,主要考虑:(1)定位要迅速(2)定位要准确,5、加工中如果受重复定位误差影响较大时,必须一次定好位,按顺序连续换刀加工,完成同轴孔的加工,然后再加工其他坐标位置的孔,以提高孔系的同轴度。6、应采取相同工位集中加工的方法,尽量就近加工,以缩短刀具的移动距离,减少空运行时间。7、按刀具划分工步。在不影响精度的前提下,为了减少换刀次数、空行程时间、不重要的定位误差等,要尽可能用同一把刀完成同一个工位的加工。8、在一次装夹中要尽可能完成较多
4、表面的加工。数控刀具的选用数控刀具的选用图3-7 钻铣常用刀具构成数数控控加加工工刀刀具具()()从结构上从结构上()()从制造所采用的材料上从制造所采用的材料上()()从切削工艺上从切削工艺上()()特殊型刀具特殊型刀具()从结构上()从结构上整体式整体式 镶嵌式镶嵌式 减振式减振式 内冷式内冷式 特殊型式特殊型式 焊接式焊接式机夹式机夹式 可转位可转位不转位不转位 复合刀具、复合刀具、可逆攻螺纹刀具可逆攻螺纹刀具()从制造所采用的材料上()从制造所采用的材料上 高高速速钢钢刀刀具具硬硬质质合合金金刀刀具具 陶陶瓷瓷刀刀具具 立立方方氮氮化化硼硼刀刀具具金金刚刚石石刀刀具具车削刀具车削刀具
5、钻削刀具钻削刀具 镗削刀具镗削刀具 铣削刀具铣削刀具 外圆、内孔、外螺纹、外圆、内孔、外螺纹、内螺纹,切槽、切端面、内螺纹,切槽、切端面、切端面环槽、切断切端面环槽、切断 小孔、短孔、深孔、小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔攻螺纹、铰孔 面铣、立铣、模具铣、面铣、立铣、模具铣、三面刃铣三面刃铣、键槽铣刀、键槽铣刀、鼓形铣刀鼓形铣刀、成形铣刀、成形铣刀 从结构上从结构上 从加工工艺要求上从加工工艺要求上 整体式镗刀柄、整体式镗刀柄、模块式镗刀柄、模块式镗刀柄、镗头镗头 粗镗刀、粗镗刀、精镗刀精镗刀()从从切切削削工工艺艺上上(4)特殊型刀具)特殊型刀具 带柄自紧夹头、带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、
6、强力弹簧夹头刀柄、可逆式可逆式(自动反向自动反向)攻螺纹夹头刀柄、攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类复合刀具和接杆类(5)其他成形铣刀)其他成形铣刀图(b)过中心四刃立铣刀 图 3.5 圆柱球头铣刀图样3.1.4 切削用量的选择切削用量的选择从刀具耐用度出发,切削用量的选择方法是:先选取背吃刀量或侧吃刀量,其次确定进给速度,最后确定切削速度。背吃刀量p为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为mm。侧吃刀量e为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为mm。2切削用量的确定切削用量的确定 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法,需要选择不同的
7、切削用量,并应编入程序单内。粗加工时,考虑经济性和加工成本,通常选择较大的背吃刀量和进给量,采用较低的切削速度;半精加工和精加工时,通常选择较小的背吃刀量和进给量,并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数,以尽可能提高切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。主轴转速主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度c(m/min)选取。式中:vc切削速度,由刀具的耐用度决定;D工件或刀具直径(mm)。主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值,并填入程序单中。切削用量切削用量背吃刀量背吃刀量ap与进给量与进给量 f 影响影响因为切削面积因为切削面积 AD ap f,所
8、以背吃刀量,所以背吃刀量ap与进给量与进给量 f 的增大都将增大切的增大都将增大切削面积。削面积。切削面积的增大切削面积的增大将使变形力和摩擦力增大,将使变形力和摩擦力增大,切削力也将增大切削力也将增大,但两者对切削力影响不同。但两者对切削力影响不同。由于进给量由于进给量 f 的增大会减小切削层的变形的增大会减小切削层的变形,所以所以背吃刀量背吃刀量ap对切削力的对切削力的影响比进给量影响比进给量f大。大。在生产中,如在生产中,如机床消耗功率相等机床消耗功率相等,为提高生产效率,一般采用,为提高生产效率,一般采用提高进给提高进给量而量而不是不是背吃刀量的措施背吃刀量的措施。铣刀每齿进给量参考值
9、工件材料 fz(mm)粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.303.1.5 数控机床常用夹具及装夹方式数控机床常用夹具及装夹方式 通用夹具通用夹具(1)机用虎钳(2)三爪卡盘1、夹具的刚度和夹紧力都要、夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削满足大切削力的要求。力的要求。2、夹具结构、夹具结构不要妨碍刀具不要妨碍刀具对工件各部位对工件各部位的多面加工。的多面加工。3、夹具的定位要可靠,定位元件应具有夹具的定位要可靠,定位元件应具有较高的定位精度,较高的定位精度,定位部位应便于清屑,定位部位应
10、便于清屑,无切屑积留。无切屑积留。4对刚度小的工件,对刚度小的工件,应保证最小的夹紧变应保证最小的夹紧变形。形。平口钳可选附件平口钳可选附件(3)直接在数控直接在数控铣铣床工作台上安装床工作台上安装 图 3.11 压紧点的选择(4)利用角铁和)利用角铁和V形铁装夹工件形铁装夹工件图 3.12 角铁装夹工件 图 3.13 V铁装夹工件(5)组合夹具装夹工件)组合夹具装夹工件新型数控夹具体新型数控夹具体新型数控夹具体新型数控夹具体3.1.6 数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的综合,应用于整个数控加工工艺过程。合格的程序员首先是
11、一个合格的工艺人员.1、数控加工工艺内容的选择、数控加工工艺内容的选择(1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容;(2)通用机床难加工,质量也难以保证的内容应作为重点选择内容;(3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容,可在数控机床尚存在富裕 2、工序的划分、工序的划分 划分方法划分方法:(1)按安装次数划分工序(2)按所用刀具划分工序(3)按粗、精加工划分工序(4)按加工部位划分工序 3、加工顺序的安排加工顺序的安排(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑;(2)先进行外形加工,后进行内腔加工。(3)以相同定位、夹紧方式加工或
12、用同一把刀具加工的工序,最好连续加工,以减少重复定位次数、换刀次数与改变装夹次数;4、数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序与普通工序的衔接 概念:普通工序是指常规的加工工序、热处理工序和检验等辅助工序。例如是否预留加工余量,留多少、定位基准的要求、零件的热处理等 辅助工序的安排辅助工序的安排 检验工序是主要的辅助工序检验工序是主要的辅助工序需要检验的地方需要检验的地方 其它辅助工序有其它辅助工序有:v每道工序由操每道工序由操作者自行检验作者自行检验 在粗加工之后,在粗加工之后,精加工之前,精加工之前,零件转换车零件转换车间时间时 重要工序重要工序之后之后 表面强化表面强化去毛刺去毛刺倒棱倒
13、棱清洗清洗防锈防锈热处理工序的安排热处理工序的安排 消除组织的不均匀,消除组织的不均匀,细化晶粒,改善金细化晶粒,改善金属的加工性能属的加工性能 消除内应消除内应力、减少力、减少工件变形工件变形 消除内应力、改善加消除内应力、改善加工性能并能获得较好工性能并能获得较好的综合力学性能的综合力学性能 提高零件的提高零件的硬度和耐磨硬度和耐磨性性 目的目的退火与正火退火与正火目的目的时效处理时效处理调质调质淬火淬火、渗碳淬火和渗氮、渗碳淬火和渗氮 目的目的目的目的平面轮廓零件的加工平面轮廓零件的加工刀位点的概念刀位点的概念端铣刀、立铣刀和钻头来说,是指它们的底面中心端铣刀、立铣刀和钻头来说,是指它们
14、的底面中心 对于球头铣刀,是指球头球心 现在许多CAM软件也将球头铣刀的刀尖作为刀位点来计算刀具轨迹 对于圆弧车刀,刀位点在圆弧圆心上;对于尖头车刀和镗刀,刀位点在刀尖 对于线切割来说,刀位点则是电极丝轴心 3.2.1 刀具半径补偿刀具半径补偿 1、零件的加工程序一般是按零件轮廓和工艺要求的进给路线编制的,而数控机床在加工过程中所控制的是刀具中心的运动轨迹.2、不同的刀具,其几何参数也不相同.刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后,不必修改程序,只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具半径。径改变后,不必修改程序,只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具半径。
15、3、加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹,这样才能加工出符合要求的零件.为避免计算刀具轨迹,可直接用零件轮廓尺寸编程为避免计算刀具轨迹,可直接用零件轮廓尺寸编程 4、用同一程序、同一尺寸的刀具,利用刀具半径补偿、可进行粗精加工。用同一程序、同一尺寸的刀具,利用刀具半径补偿、可进行粗精加工。5、刀补运算就是完成这种转换的程序.图 3.18 刀具改变程序不变 图3.19 利用刀补进行粗精加工 刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令刀具半径补偿指令G40 G40 刀具半径补偿注销指令;刀具半径补偿注销指令;刀具半径补偿注销指令;刀具半径补偿注销指令;G41 G41 刀具半径左补(左偏)
16、指令;刀具半径左补(左偏)指令;刀具半径左补(左偏)指令;刀具半径左补(左偏)指令;G42 G42 刀具半径右补(右偏)指令。刀具半径右补(右偏)指令。刀具半径右补(右偏)指令。刀具半径右补(右偏)指令。沿着刀具运动前进方向看,刀具在工件轮廓的左边为左补(或左偏),用沿着刀具运动前进方向看,刀具在工件轮廓的左边为左补(或左偏),用沿着刀具运动前进方向看,刀具在工件轮廓的左边为左补(或左偏),用沿着刀具运动前进方向看,刀具在工件轮廓的左边为左补(或左偏),用G41 G41 反之用反之用反之用反之用G42G42。图 3.20 G41与G42 的判断 建立刀补指令格式:G17 G01(G00)G41
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