数控资料-数控铣削编程的工艺基础(PPT 58页)

3、1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。工件铸铁铝钢转速(r/min)进给速度(mm/min)转速(r/min)进给速度(mm/min)转速(r/min)进给速度(mm/min)刀具直径(mm)刀槽数切削速度(m/min)每齿进给量(mm/齿)切削速度(m/min)每齿进给量(mm/齿)切削速度(m/min)每齿进给量(mm/齿)11001155000500100010082280.051260.05250.05900110410049082082102280.061290.06260.05770105345047069084122290.071300.07260.06660100300044060080142290.071320.07260.0760094265042053076162300.081330.08270.073.1.1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2．零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3.1所示零件，应先铣阶梯面，后铰φ20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表面的加工。3.1.3数控刀具的选用机用铰刀钻头立铣刀倾斜型镗刀杆镗刀杆直角型接柄镗杆楔型镗刀杆弹簧夹头刀柄立铣刀柄直柄工具接柄套式立铣刀具组合拉钉刀柄攻丝夹头丝锥攻丝夹头刀柄组合钻夹头刀柄莫氏孔刀柄带扁尾弹簧夹头刀柄带扁尾莫氏孔刀柄拉钉刀柄攻丝夹头丝锥攻丝夹头刀柄组合套式立铣刀具组合钻夹头刀柄接柄镗杆楔型镗刀杆直角型镗刀杆倾斜型镗刀杆钻头立铣刀机用铰刀中轴线立铣刀柄直柄工具接柄图3-7钻铣常用刀具构成数控加工刀具（１）从结构上（２）从制造所采用的材料上（３）从切削工艺上（４）特殊型刀具（１）从结构上①整体式②镶嵌式③减振式④内冷式⑤特殊型式焊接式机夹式可转位不转位复合刀具、可逆攻螺纹刀具（２）从制造所采用的材料上①高速钢刀具②硬质合金刀具③陶瓷刀具④立方氮化硼刀具⑤金刚石刀具①车削刀具②钻削刀具③镗削刀具④铣削刀具外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔面铣、立铣、模具铣、三面刃铣、键槽铣刀、鼓形铣刀、成形铣刀从结构上从加工工艺要求上整体式镗刀柄、模块式镗刀柄、镗头粗镗刀、精镗刀（３）从切削工艺上（4）特殊型刀具带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、可逆式(自动反向)攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类（5）其他成形铣刀图3.3（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αp为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。侧吃刀量αe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n(r/min)主要根据允许的切削速度c(m/min)选取。Dπv1000Cn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。切削用量背吃刀量ap与进给量f影响因为切削面积AD＝apf，所以背吃刀量ap与进给量f的增大都将增大切削面积。切削面积的增大将使变形力和摩擦力增大，切削力也将增大，但两者对切削力影响不同。由于进给量f的增大会减小切削层的变形，所以背吃刀量ap对切削力的影响比进给量f大。在生产中，如机床消耗功率相等，为提高生产效率，一般采用提高进给量而不是背吃刀量的措施。铣刀每齿进给量参考值工件材料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0.10~0.150.10~0.250.02~0.050.10~0.15铸铁0.12~0.200.15~0.303.1.5数控机床常用夹具及装夹方式通用夹具（1）机用虎钳（2）三爪卡盘1、夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。2、夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工。3、夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。4对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形。平口钳可选附件（3）直接在数控铣床工作台上安装图3.11压紧点的选择（4）利用角铁和V形铁装夹工件图3.12角铁装夹工件图3.13V铁装夹工件（5）组合夹具装夹工件新型数控夹具体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一个合格的工艺人员.1、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（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检验工序是主要的辅助工序需要检验的地方其它辅助工序有：每道工序由操作者自行检验在粗加工之后，精加工之前，零件转换车间时重要工序之后表面强化去毛刺倒棱清洗防锈热处理工序的安排消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的加工性能消除内应力、减少工件变形消除内应力、改善加工性能并能获得较好的综合力学性能提高零件的硬度和耐磨性目的①退火与正火目的②时效处理③调质④淬火、渗碳淬火和渗氮目的目的3.2平面轮廓零件的加工3.2.1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。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。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G40——刀具半径补偿注销指令；G41——刀具半径左补（左偏）指令；G42——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G41反之用G42。图3.20G41与G42的判断建立刀补指令格式：G17G01（G00）G41(G42)X_Y_D##G18G01（G00）G41(G42)X_Z_D##G19G01（G00）G41(G42)Y_Z_D##撤消刀补指令格式：G01（G00）G40X_Y_Z_4、刀具半径补偿的过程：如图3-21所示编程走刀路线O-A-B-C-D-A_O实际刀具轨迹线O_P1_P2_P3_P4_P5_O1、刀具补偿的建立阶段刀具由起刀点（位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近）以进给速度接近工件的一段过程，如图3-21所示，O-P1段为建立刀补段2、刀具补偿进行阶段刀具补偿量参与刀具轨迹进行的阶段，如图P1-P2-P3-P4-P5轮廓加工的过程。3、刀具补偿取消阶段刀具撤离工件，回到退刀点，取消刀具半径补偿。与建立刀具半径补偿过程相似，退刀点也应位于零件轮廓之外，可与起刀点相同，也可以不同。如图3.21所示P5-O段。工件图3.21刀补过程图3.2.1刀具的长度补偿使用刀具长度补偿功能，可以在当实际使用刀具与编程时估计的刀具长度有出入时，或刀具磨损后刀具长度变短时，不需重新改动程序或重新进行对刀调整，仅只需改变刀具数据库中刀具长度补偿量即可。刀具长度补偿指令有G43、G44和G49三个，其使用格式如下：G43(G44)G00(G01)ZH——刀具长度正补偿G43、负补偿G44G49G00(G01)Z——取消刀具长度补偿格式中，Z值是属于G00或G01的程序指令值，同样有G90和G91两种编程方式。H为刀长补偿号，它后面的两位数字是刀具补偿寄存器的地址号，如H01是指01号寄存器，在该寄存器中存放刀具长度的补偿值。刀长补偿号可用H00～H99来指定。＋Z程序中指令点实际到达点G44(Hxx)值程序中指令点实际到达点(Hxx)值G43＋Z执行G43时，Z实际值 =Z指令值 + (Hxx)执行G44时，Z实际值 =Z指令值 − (Hxx)刀长补偿数据的设定如图3-28所示，将多把刀具中最长或最短的刀具作为基准刀具，用Z向设定器对刀。坯件同一刀座高度面H03Z=0基准面H01=0H02ABCG92ZAT02T03T01基准刀坯件ABCH03H02H01＝0Z＝0基准面G92ZAT03T02同一刀座高度面T01基准刀图3-28基准刀对刀时刀长补偿的设定在保持机床坐标值不变(刀座等高)的情况下，若分别测得各刀具到工件基准面的距离为A、B、C，以A为基准设定工件坐标系，则H01=0，H02=A−B，H03=A−C。图3-29刀座对刀时刀长补偿的设定起始平面、返回平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定1．起始平面是程序开始时刀具的初