【精品课件】第四章数控铣床及加工中心的操作与加工

第四章数控铣床及加工中心的操作与加工14.1数控铣床的结构小结1数控铣床的典型布局2数控铣床的组成及分类3数控机床坐标系及运动方向(复习)4加工中心的自动换刀装置(补充)第四章数控铣床及加工中心的操作与加工242数控铣床的加工工艺主要内容：1加工工艺确定2数控铣削刀具3数控铣削刀具的选择4切削用量的选择5数控立铣刀的正确使用(补充)6数控铣床的夹具(补充)重点：数控铣床加工工艺的确定第四章数控铣床及加工中心的操作与加工3421加工工艺确定一、零件图的工艺分析二、铣削方式三、加工方法的选择四、加工阶段的划分五、加工顺序的安排六、进给路线的确定七、对刀点和换刀点的选择第四章数控铣床及加工中心的操作与加工4421加工工艺确定一、零件图的工艺分析数控镗铣、加工中心对零件图进行工艺分析的主要内容包括：1、选择数控镗铣、加工中心的加工内容2、零件图样的工艺分析3、零件结构工艺性分析4、零件毛坯的工艺性分析5．定位基准要统一6、编程时注意事项第四章数控铣床及加工中心的操作与加工51、选择数控镗铣、加工中心的加工内容数控铣床、加工中心与普通铣床相比，具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点。但是数控铣床价格较高，加工技术较复杂，零件的制造成本也较高。因此，正确选择适合数控铣削加工的内容就显得很有必要。通常选择下列部位为其加工内容：1）零件上的曲线轮廓指要求有内、外复杂曲线的轮廓，特别是由数学表达式等给出其轮廓为非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；2）空间曲面由数学模型设计出的，并具有三维空间曲面的零件。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工63）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；4）用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；5）高精度零件尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求较高的零件。如发动机缸体上的多组高精度孔或型面。6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面；7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。虽然数控铣床加工范围广泛，但是因受数控铣床自身特点的制约，某些零件仍不适合在数控铣床上加工。如简单的粗加工面，加工余量不太充分或不太稳定的部位，以及生产批量特别大，而精度要求又不高的零件等。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工7数铣加工产品第四章数控铣床及加工中心的操作与加工82、零件图样的工艺分析在数控工艺分析时，首先要对零件图样进行工艺分析，其主要内容包括：1）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，各图形几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）应明确，各种几何元素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或者影响工序安排的封闭尺寸等。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工9例如，零件在用同一把铣刀、同一个刀具半径补偿值编程加工时，由于零件轮廓各处尺寸公差带不同，很难同时保证各处尺寸在尺寸公差范围内。这时一般采取的方法是：兼顾各处尺寸公差，在编程计算时，改变轮廓尺寸并移动公差带，改为对称公差，采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工第四章数控铣床及加工中心的操作与加工10对图4.19中括号内的尺寸，其公差带均作了相应改变，计算与编程时用括号内尺寸来进行。图4.19零件尺寸公差带的调整第四章数控铣床及加工中心的操作与加工11（2）统一内壁圆弧的尺寸加工轮廓上内壁圆弧尺寸往往限制刀具的尺寸。1）内壁转接圆弧半径R如图4.20所示，当工件的被加工轮廓高度H较小，内壁转接圆弧半径R较大时，则可采用刀具切削刃长度L较小，直径D较大的铣刀加工。这样，底面A的走刀次数较少，表面质量较好，因此，工艺性较好。图4.20R较大时第四章数控铣床及加工中心的操作与加工121）内壁转接圆弧半径R反之如图4.21，当工件的被加工轮廓高度H较大，内壁转接圆弧半径R较小时，则可采用刀具切削刃长度L较大，直径D较小的铣刀加工。这样，底面A的走刀次数较多，表面质量较差，铣削工艺性则较差。通常，当R0.2H时，则属工艺性较差。图4.21R较小时第四章数控铣床及加工中心的操作与加工132）内壁与底面转接圆弧半径r如图4.22，铣刀直径D一定时，工件的内壁与底面转接圆弧半径r越小，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r也越大，铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力越强，因而，铣削工艺性越好。反之，工艺性越差,如图4.23所示。图4.22r较小图4.23r较大第四章数控铣床及加工中心的操作与加工14当底面铣削面积大，转接圆弧半径r也较大时，只能先用一把r较小的铣刀加工，再用符合要求r的刀具加工，分两次完成切削。总之，一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性，影响着加工能力、加工质量和换刀次数等。因此，转接圆弧半径尺寸大小要力求合理，半径尺寸尽可能一致，至少要力求半径尺寸分组靠拢，以改善铣削工艺第四章数控铣床及加工中心的操作与加工153、零件结构工艺性分析从机械加工角度考虑，在数铣及加工中心上加工的零件，其结构工艺性应具备以下几点要求。1）零件的切削加工量要小，以便减少加工中心的切削加工时间，降低零件的加工成本。2）零件上光孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少加工时钻头、铰刀及丝锥等刀具的数量，以防刀库容量不够。3）零件尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工164）零件加工表面应具有加工的方便性和可能性。5）零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和切削变形。在数控加工时应考虑零件的变形。变形不仅影响加工质量，而且当变形较大时，将使加工不能继续进行下去。这时就应当采取一些必要的工艺措施进行预防，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，也可考虑粗、精加工及对称去余量等常规方法。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工17提高工艺性方法结构结果改进前改进后改进内壁形状可采用较高刚性刀具第四章数控铣床及加工中心的操作与加工18提高工艺性方法结构结果改进前改进后统一圆弧尺寸减少刀具数和更换刀具次数，减少辅助时间第四章数控铣床及加工中心的操作与加工19提高工艺性方法结构结果改进前改进后选择合适的圆弧半径R和r提高生产效率第四章数控铣床及加工中心的操作与加工20提高工艺性方法结构结果改进前改进后用两面对称结构减少编程时间，简化编程第四章数控铣床及加工中心的操作与加工21提高工艺性方法结构结果改进前改进后合理改进凸台分布减少加工劳动量第四章数控铣床及加工中心的操作与加工22提高工艺性方法结构结果改进前改进后改进结构形状减少加工劳动量第四章数控铣床及加工中心的操作与加工23提高工艺性方法结构结果改进前改进后改进尺寸比例可用较高刚度刀具加工，提高生产率第四章数控铣床及加工中心的操作与加工24提高工艺性方法结构结果改进前改进后在加工和不加工表面间加入过渡减少加工劳动量第四章数控铣床及加工中心的操作与加工25提高工艺性方法结构结果改进前改进后改进零件几何形状斜面筋代替阶梯筋，节约材料第四章数控铣床及加工中心的操作与加工264、零件毛坯的工艺性分析零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去。因此，在对零件图进行工艺分析后，还应结合数控铣削的特点，对零件毛坯进行工艺分析。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工271）毛坯的加工余量毛坯的制造精度一般都很低，特别是锻、铸件。因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量的多少不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型胶等造成余量的不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的烧曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分或不均匀。毛坯加工余量的大小，是数控铣削前必须认真考虑的问题。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工282）毛坯的装夹主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。3）毛坯的余量的均匀性主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削以及加工中及加工后的变形程度等因素，考虑是否应采取相应的预防或补救的措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工295．定位基准要统一在数控加工中若没有统一的定位基准，则会因工件的二次装夹而造成加工轮廓的位置及尺寸误差。另外，在零件上要选择合适的结构（孔、凸台等）作为定位基准，必要时设置工艺结构作为定位基准，或用精加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工306、编程时注意事项(1)安全高度的确定对于铣削加工，起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面一个安全高度，保证刀具在停止状态时，不与加工零件和夹具发生碰撞。在安全高度位置时刀具中心（或刀尖）所在的平面也称为安全面，如图所示。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工31(2)刀具从安全面高度下降到切削高度时，应离开工件毛坯边缘一个距离，不能直接贴着加工零件理论轮廓直接下刀，以免发生危险，如图4-37所示。下刀运动过程不能用快速（G00）运动，而要用直线插补（G01）运动。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工32(3)刀具半径补偿的建立二维轮廓加工，一般均采用刀具半径补偿。在建立刀具半径补偿之前，刀具应远离零件轮廓适当的距离，且应与选定好的切入点和进刀方式协调，保证刀具半径补偿的有效，如图4-39所示。其中，a为合理的方式，b为不合理的方式。刀具半径补偿的建立和取消必须在直线插补段内完成。第四章数控铣床及加工中心的操作与加工33二、铣削方式1、逆铣与顺铣的概念2、逆铣与顺铣的特点3、逆铣、顺铣的确定第四章数控铣床及加工中心的操作与加工34二、铣削方式1、逆铣与顺铣的概念铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。(逆铣、顺铣加工演示录像)顺铣与逆铣（俯视图）