CNC加工——基础知识

宁波爱得信机械部件有限公司CNC加工——基础知识——2019-8-181数控设备2一、加工中心3456二、数控车床7二、数控车床8二、数控车床9二、数控车床10三、CNC数控设备选用数控铣床、加工中心选用•根据被加工产品选用每一种加工机床都有其最佳加工的典型零件，因此应根据加工零件的不同选择不同的数控机床•根据机床的主参数选用在机床所有参数中，坐标轴的行程是主要的参数。最基本的是X、Y、Z三个坐标轴，这三个坐标轴的行程反映机床的加工能力刀库容量也是机床的主要参数。选择机床时，要根据被加工零件的工艺分析结果确定所需刀具数量。（立加一般24把左右；卧加可有30~125左右，标机选40左右较合适）。11•根据机床精度选用要根据被加工零件关键部位加工精度要求来确定机床的精度等级。直线定位精度、重复定位精度、铣圆精度是评价数控机床精度的三个指标。通常情况下，普通数控铣床、加工中心的直线定位精度为±0.01mm全程，重复定位精度为±0.006mm，铣床圆精度为0.03~0.04mm。精密型加工中心直线定位精度为±0.005mm，重复定位精度为±0.002mm，铣圆精度为0.02mm三、CNC数控设备选用12刀具系统13二、数控加工刀具141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243异形刀具44刀柄系统45刀柄系统-加工中心刀具配置图4647484950515253545556575859606162636465666768697071刀柄选择72刀柄系统-锥柄形式•7：24工具锥柄的刀柄系统占所有加工中心刀柄的80％以上；•HSK工具系统能够提高系统的刚性和稳定性以及在高速加工时的产品精度,并缩短刀具更换的时间，在高速加工中发挥很重要的作用。73刀柄系统-锥柄形式大锥度7:24DIN69871相对稳定性较低(会晃动)轴向精度低有限的径向精度不适合于高转速重量较大，换刀较慢应用广泛空心短锥DIN69893高的静态及动态稳定性高的轴向及径向精度非常适合在高转速下使用，定心准确重量轻，易于换刀7：24工具系统HSK空心短圆锥工具系统74757：24刀柄系统优缺点•优点•1、不自锁，可以实现快速装卸刀具；•2、刀柄的锥体在拉杆轴向拉力的作用下，紧紧地与主轴的内锥面接触•3、7：24锥度的刀柄在制造时只要将锥角加工到高精度即可保证连接的精度，所以成本相应比较低，而且使用可靠。767：24刀柄系统优缺点•缺点•1、单独的锥面定位。•7：24锥度刀柄连接锥度较大，锥柄较长，锥体表面同时要起两个重要作用，即刀柄相对于主轴的精确定位以及实现刀柄夹紧。•2、在高速旋转时，由于离心力的作用，主轴前端锥孔会发生膨胀，膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大，但是与之配合的7：24锥度刀柄由于是实心的所以膨胀量较小，因此总的锥度连接刚度会降低，在拉杆拉力的作用下，刀柄的轴向位移也会发生改变。每次换刀后刀柄的径向尺寸都会发生改变，存在着重复定位精度不稳定的问题。777：24刀柄系统特点主轴锥孔的“喇叭口”状扩张，还会引起刀柄及夹紧机构质心的偏离，从而影响主轴动平衡。轴向定位精度较低高速时产生径向膨胀锥柄的质量和长度比较大支持外径比较小没有端面接触781.弹簧夹头刀柄功能：主要用于钻头、铣刀、丝锥等直柄刀具及工具的装夹。卡簧弹性变形量1mm夹持范围:φ0.5~φ3279弹簧夹套的精度在4D处跳动在20μm以内为A级（普通级）；在4D处跳动在10μm以内为AA级（精密级）；在4D处跳动在5μm以内为超级精密级；80弹簧夹头的装夹81钻夹头刀柄•功能：主要用于夹紧直柄钻头，也可用于直柄铣刀、铰刀、丝锥的装夹。•优缺点：夹持范围广，单款可夹持多种不同柄径的钻头，但由于夹紧力较小，夹紧精度低，所以常采用于直径在￠16以下的普通钻头夹紧。•注意事项：夹紧时要用专用扳手夹紧，在加工时如受力过大，很容易造成三爪断裂。82强力型刀柄•功能：用于铣刀，铰刀等直柄刀具及工具的夹紧。•优缺点：夹紧力比较大，夹紧精度较好，更换不同的筒夹来夹持不同柄径的铣刀，铰刀等。在加工过程中，强力型刀柄前端直径要比弹簧夹头刀柄大，容易产生干涉。•精度:卡簧夹紧变形小，所夹持的刀具柄径公差在h6•注意事项：1，使用时务必将刀柄内孔及卡簧擦干净，切误将油渍留于刀柄中。夹紧时不应使用加长棍，野蛮锁紧，以免损坏刀柄。•2，在加工过程中不要用柴油直接冲在刀柄上，这样很容易损坏刀柄。83侧固式刀柄•功能：适合装夹快速钻、铣刀、粗镗刀等削平刀柄刀具的装夹。•优缺点：侧固式刀柄是夹持力度大，其结构简单，相对装夹原理也很简单。但通用性不好，每一种刀柄只能装同柄径的刀具。•安装方法：将刀具置入刀柄内，将削平平面对准锁紧螺钉。84平面铣刀柄•功能：主要用于套式平面铣刀盘的装夹，采用中间心轴和两边定位键定位，端面内六角螺丝锁紧。•注意事项：1，平面铣刀柄分为公制跟英制，选取时应了解铣刀盘内孔孔径。•2，在加工条件允许情况下，为提高刚性应尽量选取短一点。85莫式刀柄•分类：1，莫氏铣刀刀柄（MTB)•2，莫式钻头刀柄(MTA)•功能：MTA适合于安装莫氏有扁尾的钻头，铰刀及非标刀具。•MTB适合天安装莫氏无扁尾的铣刀各非标刀具。•为了满足模具深型腔加工，MTB刀柄有加长型跟超长型。•注意事项：•使用前务必将锥孔内清洗干净,保证无油脂否则会影响磨擦力,导致刀具的“夹紧力”的下降.•刀具不使用时应当及时将刀具卸下来,长时间处与拉紧状态可能会导致刀具无法拆卸的结果.86丝攻刀柄•功能：用于加工螺纹时的装夹，伸缩攻牙刀柄通过内部的保护机构可使前后收缩5mm，在丝锥过载停转时起到保护作用。•注意事项：1，使用ER刚性攻牙筒夹。•2，选择ER刚性攻牙筒夹时必须确认好丝锥柄径和方头的心寸。也可以告知客户使用丝锥是什么标准。•3，锁紧时要用开口扳手夹住刀柄，使用另一只板手锁紧螺帽。不能野蛮锁紧。87HSK空心短圆锥工具系统•能够提高系统的刚性和稳定性以及在高速加工时的产品精度,并缩短刀具更换的时间；•支持高速机械加工的运用；•刀柄供应商正在不断地改进HSK工具系统,使其适应机床主轴转速达到60,000转/分；•HSK工具系统正在被广泛用于航空航天、汽车、精密模具等制造工业之中。88加热刀柄•优点：动平衡好，适合于高速加工。重复定位精度高，一般在0.002mm以内。夹紧力大，支承好。径向跳动小，可达到0.002mm-0.005mm.抗污能力好。在加工中防干涉能力好。•缺点：可换性差，每种规格刀柄只适安装一种柄径的刀具。•注意事项：需配置一套加热设备。89电磁诱导加热器90油路刀柄•功能：在没有中心出水的机床，通过刀柄内部机构将外部冷却转为中心内冷。（在没有中心出水机床上使用快速钻，为了能使铁屑能出来，就要将外冷转成内冷。）•注意事项：安装前要确认刀柄中心到进油孔的距离。91角度头•功能：为了能在三轴的加工叫心实现第四轴的加工。•工作原理：是通过机床主轴带动角度头内的齿轮运转传递力矩，从而实现角度转换。•注意事项：安装原理跟油路刀柄一样。使用时应注意当机床正转时，角度头是反转的，机床反转时，角度头是正转的。92数控刀片识别93949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117数控加工工艺118数控加工的内容主要包括：分析图样、工件的定位与装夹、刀具的选择与安装、编制数控加工程序、试切削或试运行、数控加工、工件的验收与质量误差分析等质量方面的内容。数控加工工艺119零件结构工艺性分析（1）零件图尺寸的正确率标注各图形的几何要素的相互关系要明确；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。（2）保证基准统一在数控加工的图样上，最好以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。（3）零件各加工部位的结构工艺性•零件的内腔与外形最好采用统一的几何类型和尺寸，可以减少刀具规格和换刀次数。•由于刀尖r的影响，圆弧半径R不能取得过小；零件结构工艺性还一民R/H(H为零件轮廓的最大加工高度)的值有关，当R/H0.2时，零件的工艺性较好（较图一外轮廓内凹圆弧），反之较差。图一零件结构工艺性三、数控加工工艺120（3）零件各加工部位的结构工艺性•铣削底平面时，槽底圆角半径r（图二）不能过大。圆角半径r越大，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径d=D-2r(D为铣刀直径)越小，加工平面的能力就越差，工艺性也越差。•分析零件的变形情况对于零件在数控铣加工过程中的变形问题，可在加工前采取适当的热处理工艺（如调质、退火等）来解决，也可采取粗、精加工分开或对称去余量等方法解决。•毛坯结构工艺性对于毛坯的结构工艺性要求，首先应考虑毛坯的加工余量应充足和尽量均匀；其次应考虑毛坯在加工时定位与装夹的可靠性与方便性，以便在一次安装过程中加工出尽量多的表面。对于不便装夹的毛坯，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。三、数控加工工艺121加工顺序的安排•加工顺序安排原则1.基准先行原则用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装平夹误差就越小。2.先粗后精原则各个表面的加工顺序按照粗加工→半精加工→精加工→精密加工的顺序依次进行，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度值。3.先主后次原则零件的主要工作表面、装配基准面应先加工，从而及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后，精加工之前进行。4.先面后孔原则对箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，这样安排加工顺序，一方面用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，特别是钻孔，孔的轴线不易偏斜。三、数控加工工艺122数控加工的特点1.数控加工工艺内容要求详细而具体如：工艺中各工步的划分和安排，刀具的几何形状和尺寸、走刀路线、加工余量、切削余量、夹具型号、规格以及其它特殊要求的内容。1.数控加工工艺要求严密而精确数控机床虽然自动化程度高，但自适应差，如：攻螺纹，内孔已挤满切屑，它不知道要清理，必须工艺员精心考虑，否则会导致严重后果。因此在数学处理，计算编程量一定要准确无误。1.制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的数学计算，编程时必须要考虑零件的尺寸公差值和形位公差值。2.选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。在数控系统已定的条件下，进给速度越快，则插补精度越低；插补精度越低，工件轮廓形状精度越差。三、数控加工工艺123数控加工工艺的特殊要求1.机床刚性高，所配刀具好，→切削用量大→加工效率高↑。选择时要特别注意这些特点。2.功能复合程度高，工序集中→减少工序数→工序内容多，因此可以安排较复杂的工序。3.由于零件复杂，确定夹具、装夹时，特别要注意刀具与夹具、工件的干涉问题。三、数控加工工艺124主轴转速的设定就遵循原则n=1000Vc/πDc1.刀具直径越大，为使每齿切削完全，设置主轴转速就越低。2.刀具直径越小，为保证刀具的刚性，设置主轴转速就越高。3.刀具材料越硬，为避免刀具刀齿受过慢速度影响，冲击刀具设置主轴转速应越高。4.切削材料塑性越大，如紫铜电极加工，主轴转速应越高。5.切削材料硬度越大，塑性韧性越小，主轴转速应越低。三、数控加工工艺125进给速度Vf的确定原则当工件的加工质量要求能够得到保证时，为提高生产率，可选较高的进给速度。一般在300-1000mm/min范围内选取，刀具好的还可以更高。在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选用较低的进给速度，一般在50-300mm/min范围内选取当被加工零件的加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些。一般在20-150mm/min范围内选取刀具空行程时，特别是“远离”回零时，可选数控系统给定的最高速度。三、数控加工工艺126背吃刀量ap的确定在刚度允许的情况下，应尽量选