第3章 模具数控加工工艺

第3章模具数控加工工艺3.1模具数控加工工艺的特点3.2模具数控加工工艺设计3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.4走刀路线与加工参数3.5数控加工工艺文件本章要点理解模具数控加工工艺的特点掌握模具数控加工工艺设计合理选择数控机床及其刀具、夹具熟悉数控加工走刀路线与加工参数确定3.1模具数控加工工艺的特点3.1.1数控加工工艺的概念3.1.2数控加工工艺的特点5数控机床的组成1.主轴系統2.传动预测量系統3.数控装置4.伺服控制器5.控制器软件6.机床本体3.1模具数控加工工艺的特点3.1.1数控加工工艺的概念数控加工工艺是以数控机床加工中的工艺问题为研究对象的一门加工技术。它以机械制造中的工艺基本理论为基础，结合数控机床的特点，综合运用多方面的知识，来解决数控加工中的工艺问题。3.1模具数控加工工艺的特点数控加工工艺的内容主要包括选择数控加工的零件及其数控加工的内容分析零件图纸的数控加工工艺选择刀具、夹具以及切削用量，确定零件的定位方式，设计数控加工工序选择数控加工路线，确定对刀点、换刀点的位置分配加工误差，考虑刀具补偿编制数控加工工艺技术文件3.1模具数控加工工艺的特点3.1.2数控加工工艺的特点数控加工工艺的内容十分具体数控加工的工艺处理相当严密3.2模具数控加工工艺设计3.2.1模具零件数控加工内容的选择3.2.2模具零件数控加工工艺性分析3.2.3数控加工工艺路线的设计3.2模具数控加工工艺设计3.2.1模具零件数控加工内容的选择模具需要数控加工的内容：优先选择普通机床无法加工的内容重点选择普通机床难以加工，加工质量很难保证的内容在数控加工设备尚有富裕能力时，可选择普通机床上加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容3.2模具数控加工工艺设计3.2.1模具零件数控加工内容的选择模具不宜采用数控加工的内容：以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准等需要占机调整较长时间的加工内容必须按专用工装协调的孔及其他加工内容按样板、样件、模胎等特定的制造依据加工的型面轮廓不能在一次安装中加工完成的其他零星部位3.2模具数控加工工艺设计3.2.2模具零件数控加工工艺性分析数控加工中零件图尺寸数据的分析•分析零件图上尺寸的标注是否适应数控加工的特点•分析构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分•分析零件定位基准的可靠性3.2模具数控加工工艺设计3.2.2模具零件数控加工工艺性分析数控加工零件各加工部位的结构工艺性分析•零件各加工面的凹圆弧不应过于凌乱•内槽圆角半径不应太小•槽底圆角半径不应过大3.2模具数控加工工艺设计3.2.3数控加工工艺路线的设计1.工序的划分•按所用的刀具划分•按粗、精加工划分•按加工部位划分3.2模具数控加工工艺设计3.2.3数控加工工艺路线的设计2.顺序的安排•上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插的通用机床加工工序也要综合考虑•先进行内型和内腔加工工序，后进行外腔加工工序•以相同的定位夹紧方式或用同一把刀具的加工工序，连续进行，以减少重复定位次数与换刀次数•在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚度破坏较小的工序3.2模具数控加工工艺设计3.2.3数控加工工艺路线的设计3.数控加工工序与普通加工工序的衔接•数控加工工序与普通加工工序的划分•数控加工工序与普通加工工序的衔接3.2模具数控加工工艺设计3.2.4数控加工工序的设计零件的装夹方法刀具的选择夹具的选用走刀路线切削用量3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.3.1数控机床的合理使用3.3.2数控刀具的选择3.3.3夹具的设计和使用3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.3.1数控机床的合理使用数控机床的选用原则•高档、中档、经济型曲面加工与坐标轴数的选择•两轴半平面：曲线•三轴联动：复杂空间曲面•四轴联动：曲率半径大且变化较小的变斜角面•五轴联动：叶轮和螺旋桨3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.3.2数控刀具的选择数控加工对刀具的特殊要求•高强度、高刚度•高可靠性与高耐用度•较高的精度•可靠的断屑刀柄•整体式•模块式3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.3.2数控刀具的选择切削刀具•选用高效刀具和先进刀具以发挥数控机床的优点。如：变斜角面零件若用圆柱铣刀加工，需四轴联动；若改用球头铣刀或鼓形铣刀，只用两轴半3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.3.2数控刀具的选择数控加工的对刀数控加工以标准刀具的刀尖进行编程，通过对实际刀具与标准刀具的偏差进行补偿来实现数控刀具的正确走位。•机上对刀：把刀具装在数控机床主轴上，通过测头附件或利用数控装置的数显功能，测出每把刀具的长度和半径相对于标准刀具的实际偏差量，并把这些偏差量设置在偏置寄存器中。•机外对刀：在对一些形状复杂的零件加工时，往往需要使用较多的刀具。为了有效缩短辅助时间，实现数控机床的快速自动换刀，一般是使用刀具预调仪来进行机外对刀•刀具预调仪：光学式、光栅数显式、容栅数显式、刻度尺千分表式3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.3.3夹具的设计与使用数控机床的高精度、高速度和高度自动化的加工特点，对夹具设计提出了更高要求。•取零件在夹具上的定位基准与零件的设计基准或工艺基准一致，以便建立加工零件与机床坐标系的尺寸关系，便于建立编程坐标系；•夹具的结构应具备足够的强度与刚度，以避免在振动与装夹力的作用下产生变形；应避免过大的夹紧力与切削力使工件产生变形等；3.3数控机床、刀具和夹具的选择与使用3.3.3夹具的设计与使用数控夹具具体设计要求•夹具的设计要方便加工零件的装卸，夹具要能迅速完成零件的定位、夹紧和拆卸；•夹具的设计要开敞，不能影响进给和切削加工，避免刀具组件与夹具在加工过程中碰撞；•夹具的设计要方便对刀与测量；•尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具；•数控加工一般采用多工序集中加工，夹具设计应考虑方便排屑3.4走刀路线与加工参数3.4.1走刀路线3.4.2切入点和切出点3.4.3切削用量的选择3.4走刀路线与加工参数3.4.1走刀路线•走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它泛指刀具从对刀点或机床固定原点开始，到返回该点并结束加工程序所经过的所有路径•走刀路线不仅影响加工零件的尺寸精度、位置精度与表面粗糙度，还影响数控机床与刀具的寿命，影响数控编程的计算。3.4走刀路线与加工参数3.4.1走刀路线确定走刀路线主要考虑：保证加工零件的精度与表面粗糙度；力求走刀路线最短；合理选择铣削内轮廓的走刀路线注意刀具切入、切出点的距离3.4走刀路线与加工参数3.4.2切入点和切出点当铣削平面零件的轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削，在刀具切入、切出零件时，不允许刀具沿零件轮廓的法向切入、切出，以避免在切入切出处产生到刀具的刻痕。应该沿着切削终点的延伸线或切线方向逐渐切离工件。3.4走刀路线与加工参数3.4.3切削用量的选择主轴转速进给量背吃刀量（切削深度）3.5数控加工工艺文件3.5.1数控加工工序卡3.5.2数控加工程序说明卡3.5.3数控刀具、机床调整卡3.5数控加工工艺文件3.5.1数控加工工序卡由于数控加工工艺的特点，数控加工工序卡的内容比普通加工工序卡更详细；描述了加工设备的型号、各工步加工的部位与尺寸、所用刀具及规格；描述了刀具的编号及刃长、刀具夹持件标准编号、主轴转速、进给速度及切削深度复杂的零件，还要包括夹具、量具、零件草图和装夹示意图。3.5数控加工工艺文件3.5.2数控加工程序说明卡主要内容包括数控设备型号及数控系统型号；编程坐标系的设置、对刀点（程序原点）的选择及允许的对刀误差；起刀点、换刀点、退刀点坐标的位置及进退刀方式；所用刀具的规格及其在程序中所对应的刀具号，刀具补偿值，更换该刀具的程序段号整个程序加工内容的顺序安排（工步内容说明与工步顺序）；对程序中调入的子程序的功能和参数等内容的说明其他需要特殊说明的，如更换夹紧点的计划停车程序段号、中间测量用的计划停车程序段号、允许用的最大刀具半径和长度补充值3.5数控加工工艺文件3.5.3数控刀具、机床调整卡数控刀具调整卡•数控加工对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上预先调好刀具的长度和直径。数控刀具调整卡是指导机外对刀、预置、调整或修改刀具尺寸的工艺性文件，包括刀具调整卡和刀具配套卡•刀具调整卡：刀具号、刀具型号、刀具尺寸、刀柄型号、刀具补偿号•刀具配套卡：反映了刀具的组合配套关系，在卡上列有相关的配套目录，并绘有刀具配套简图3.5数控加工工艺文件3.5.3数控刀具、机床调整卡数控机床调整卡•是操作人员在加工前调整机床和安装工件的依据，主要说明•加工时数控机床控制面板上与速度、跳步、M01、冷却、补偿、镜像对称轴等有关的开关与调节旋钮的正确位置，以及工件装夹和原点设定等内容思考题1.说明数控加工工艺的特点；2.哪些模具零件适合在数控机床上加工？3.数控加工工艺路线的设计中，应注意哪些问题？