第二章数控加工编程基础2-XXXX

§2.5数控编程的工艺处理·加工路线的确定·对刀点，换刀点的选择·工件的装夹方式·切削用量的选择·数控加工常用刀具（铣刀）§2.5数控编程的工艺处理数控加工工艺的特点：（1）工序内容具体（2）工序内容复杂（3）工序内容严密（4）工序集中（5）加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段（存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）编程员：工艺员数控编程的工艺处理应考虑：●零件的结构工艺性●加工方法的选择和工序的安排●对刀点，换刀点的选择●工件的装夹方式●切削用量的选择1.加工精度高及加工形状复杂零件2.用数学模型描述的复杂曲线及曲面零件3.一次装夹完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多工序的零件4.不开敞内腔的壳体或盒腔零件数控加工最适应类：1.在通用机床上需制造复杂专用工装的零件2.需多次更改设计及精密复制的零件3.在通用机床上需作长时间调整才能加工的零件4.在通用机床上加工效率低、劳动强度大的零件数控加工较适应类：1.生产批量大的零件2.装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件3.材质不均、加工余量不稳定的零件4.必须用特定的工艺装备协调加工的零件数控加工不适应类：●数控加工零件或加工内容的选择数控编程的工艺处理中要注意的问题：一、加工路线的确定数控机床加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹和方向。一般原则：（1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。**（2）应尽量缩短加工线路，减少刀具空行程时间和其它辅助时间。（3）方便数值计算，减少编程工作量，减少程序段数量。§2.5数控编程的工艺处理＊零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点＊注意加工方法的选择和工序的安排§2.5数控编程的工艺处理举例：●铣削加工（1）顺铣/逆铣：精铣削加工零件轮廓时，尽量采用顺铣加工减小机床的颤振§2.5数控编程的工艺处理（2）切入/切出位置：尽量遵循沿零件轮廓的切向切入/切出尽量避免沿零件轮廓的法向切入/切出●铣削加工沿零件轮廓的法向切入/切出沿零件轮廓的切向切入/切出§2.5数控编程的工艺处理（2）切入/切出位置：●铣削加工切向切入切出X5432X:切出时多走的距离原点刀具中心运动轨迹铣外圆工作轮廓圆弧切入点圆弧切出点铣内圆原点2345§2.5数控编程的工艺处理（3）轮廓铣削过程中应避免进给中途停顿切削进给过程中，工艺系统处于弹性变形状态下的平衡（4）若零件的加工余量较大，可用多次进给，逐渐切削的方法；最后留少量精加工余量（0.2~0.5mm)。（5）空间曲面加工三种加工路线的比较：●铣削加工空间曲面加工三种加工路线凹槽加工问题：槽中有凸台怎么办？§2.5数控编程的工艺处理内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，如果太小，刚度不足，影响表面加工质量，工艺性较差。因而内槽圆角半径应大一些。(R0.2H)原因？HR0.2HAAAAA－AR0.2HHA－A§2.5数控编程的工艺处理工件内槽圆角半径应大一些。铣削零件底面时，槽底圆角半径r不应过大原因？圆角r越大，d越小（d=D-2r，D为铣刀直径），即铣刀端刃铣削平面的面积越小，加工表面的能力越差，工艺性也越差。当r大到一定程度时，甚至必须用球头刀加工，此时切削性能较差，应尽量避免。dDDd§2.5数控编程的工艺处理加工方法的选择固定斜角斜面加工§2.5数控编程的工艺处理工序的安排先外形，后内形内腔加工工序；相同的定位和夹紧最好一起进行，以减少重复定位；用相同刀具加工的工序最好一起进行，节省换刀时间；同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。§2.5数控编程的工艺处理数控加工工序与常规加工工序的衔接除了必要的基准面加工、校正和热处理等工序外，要尽量减少数控加工工序与常规加工工序交接的次数。数控工序常规工序数控工序……常规工序§2.5数控编程的工艺处理●钻削加工在满足零件精度的前提下，注意缩短加工线路。（B）一般习惯（C）进行尺寸换算，走刀路线最短，减少了空行程距离§2.5数控编程的工艺处理镗削加工精镗孔系，保证各孔定位方向一致单向趋近定位点，避免传动系统误差对加工精度的影响。§2.5数控编程的工艺处理二、对刀点，换刀点的选择对刀点：在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点（起刀点）（程序起点）CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XZ§2.5数控编程的工艺处理刀位点：用于确定刀具在机床上的位置的刀具上的特定点车刀镗刀钻头立铣刀、端铣刀面铣刀指状铣刀球头铣刀对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。§2.5数控编程的工艺处理选择对刀点的原则：–选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。–选在对刀方便，便于测量的地方。–选在便于坐标计算的地方对刀点既可选在工件上，也可选在工件外。换刀点:对于多刀加工的机床，在加工过程中需要换刀时，应设换刀点。它是机床刀架转位换刀的位置。换刀点可能是某一固定点（如加工中心）也可能是任意设置的一点（如车床）----不能碰工件或夹具§2.5数控编程的工艺处理三、工件的装夹方式数控加工往往工序集中1、尽量采用组合夹具、可调夹具等标准化、通用化夹具。2、零件定位、夹紧的部件：应不防碍各部位的加工（加工部位要敞开）、更换刀具、重要部位的测量；尤其不能刀具与工件、夹具碰撞。3、夹紧力位置：应力求通过或靠近主要支撑点/支撑点所组成的三角形内；靠近切削部位，并在刚性较好的部位；尽量不要在被加工孔径的上方。4、装卸工件快速、方便、可靠。§2.5数控编程的工艺处理AB123A、B？加工部位要敞开321加工部位要敞开四、切削用量的选择影响数控加工切削用量的因素：1、机床2、刀具3、工件4、冷却液《金属切削用量手册》经验主轴转速（切削速度）、切削深度、进给量、切削宽度机床主传动功率、进给传动功率、主轴转速范围、进给速度范围；机床--刀具—工件系统的刚性刀具材料常用高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石等；并且数控机床上多采用不刃磨可换位刀片（机夹刀片）工件材料不同，可切削性能也不同。切削速度背吃刀量进给量----较好的表面粗糙度合理的恒切削速度背吃刀量进给量----较高的加工精度能带走切削热，减少刀具与工件的摩擦和磨损。§2.5数控编程的工艺处理切削用量：主轴转速（切削速度）、切削深度、进给量。切削深度切削深度（也称背吃刀量）主要根据工件的加工余量和由工件、刀具、夹具、机床组成的工艺系统刚度所决定。在刚度允许的情况下，最好在留出精加工余量的基础上，一次切净余量，这样可减少走刀次数，提高加工效率，同时又能提高加工精度和改善表面质量。§2.5数控编程的工艺处理§2.5数控编程的工艺处理在刚性不足或余量很大或不均匀时，粗加工可分几次进给，切削深度依此减少。即：若零件的加工余量较大，可用多次进给，逐渐切削的方法；最后留少量精加工余量（0.2~0.5mm)。用卡盘和顶尖装夹粗加工按1~4依次分段加工再换精车刀一次加工成形在中等功率机床上，粗加工（Ra10-80m）时切削深度可达8-10mm。半精加工（Ra1.25-10m）时，切削深度取为0.5-2mm。精加工（Ra0.32-1.25m）时，切削深度取为0.2-0.4mm。不同材料切削深度不一样；问：钛合金和铝合金？§2.5数控编程的工艺处理确定进给速度（1）当工件质量能得到保证时，为提高生产效率，可选较高的进给速度。一般在100-200mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20-50mm/min范围内选取。（3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20-50mm/min范围内选取。（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。§2.5数控编程的工艺处理主轴转速根据已经选定的切削深度、进给量及刀具耐用度选择切削速度。S＝1000Vc/D§2.5数控编程的工艺处理●应尽量避开积屑瘤产生的切削速度区域；●断续切削时，要适当降低切削速度；●在易发生振动的情况下，应避开自激振动的临界速度；●加工大件、细长件和薄壁件时，应选用较低切削速度；●加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。§2.5数控编程的工艺处理在选择切削速度时，还应考虑以下几点：加工中心刀具系统五、数控加工铣刀常用种类及选用：§2.5数控编程的工艺处理1）整体式2）机夹式3）内冷式4）抗振式5）特殊型式刀具结构§2.5数控编程的工艺处理刀具中心冷却五、数控加工铣刀常用种类及选用：面铣刀面铣刀：圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。§2.5数控编程的工艺处理主要内容立铣刀立铣刀的圆柱表面（主切削刃）和端面上（副切削刃）都有切削刃，主切削刃一般为螺旋齿，以增加平稳性，主、副切削刃可同时切削，也可单独切削。普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以不能作轴向进给。§2.5数控编程的工艺处理模具铣刀由立铣刀发展而成，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。圆锥形立铣刀圆柱形球头立铣刀圆锥形球头立铣刀§2.5数控编程的工艺处理主要内容键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。§2.5数控编程的工艺处理鼓形铣刀：切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃，可以在工件上切出从负到正的不同斜角。R越小，加工斜角范围越广，表面质量越差。缺点：刃磨困难，切削条件差，且不适合加工有底的轮廓表面。RD§2.5数控编程的工艺处理波纹立铣刀：切削刃呈正弦波。特点：主切削刃各点的半径、前角、刃倾角都不等，能减少切削振动；切削阻力小、切屑成鱼鳞状，因而排屑流畅，散热性能好，刀具耐用度高。§2.5数控编程的工艺处理成型铣刀：一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或台阶等。r下r上ααRrDrDbD§2.5数控编程的工艺处理大平面：加工凹槽、小台阶面及平面轮廓：加工空间曲面、模具型腔等：加工封闭键槽：加工变斜角零件：特殊形状：根据不同的加工材料和加工精度要求，应选择不同参数的铣刀进行加工。铣刀选择§2.5数控编程的工艺处理面铣刀；立铣刀模具铣刀键槽铣刀鼓形铣刀成形铣刀§2.6数控编程中的数值计算·刀具中心（刀位点）轨迹的计算·辅助计算·基点和节点的计算§2.6数控编程中的数值计算基点计算辅助计算21O1(x1,y1)§2.6数控编程中的数值计算任务：根据零件图样、加工路线和允许的加工误差，计算出数控装置所需的输入数据。刀具中心（刀位点）轨迹的计算：辅助计算：工件轮廓刀具半径刀具中心轨迹（刀位点）如果数控机床具有刀具半径补偿功能，只要用G40、G41、G42指令，即可由数控装置自动完成该计算一些经济型数控机床不具有刀具半径补偿功能，必须要手工完成该计算主要是辅助程序段的计算开始加工时，刀具从对刀点到切入点；以及加工完成时，刀具从切出点返回到对刀点而特意安排的程序段。进行数值计算时，要按走刀路线的安排，计算出相关点的坐标。基点和节点的计算：基点：零件轮廓上各几何元素之间的连接点。直线与直线的交点直线与圆弧的交点、切点圆弧与圆弧的交点、切点直线/圆弧与二次曲线的交点、切点如果零件轮廓是由直线与圆弧组成，数控机床具有直线和圆弧插补功能刀具半径补偿功能只要计算零件轮廓基点坐标§2.6数控编程中的数值计算基点的计算方法可以是通过联立方程组求解，也可利用几何元素间的三角函数关系求解。§2.6数控编程中的数值计算阿基米德螺线椭圆抛物线如果零件轮廓是由非圆曲线组成，则数值计算任务稍繁。除直线与圆弧外，可用函数方程式y=f（x）表达的平面轮廓曲线。一般的数控机床只具有直线和圆弧插补功能，无法直接插补加工出非圆曲线。采用“逼近”思想插补加工出非圆曲线。§2.6数控编程中的数值计算基点和节点的计算基点和节点的计算在允许的误差范围内非圆曲线小曲线段分割成若干个用直线段/或圆弧段逼