数控加工与NC编程培训.ppt

数控加工与NC编程 应届大学生 模具加工厂 刘夫现,主 要 内 容,数控加工机床分类 数控加工基础知识 数控加工发展趋势 NC编程基础知识 NC高速铣编程 数控铣刀的选择 数控加工中常遇到的问题及原因,数控加工机床分类,一、按照机床类型（机加工行业） 1、数控铣床、数控加工中心CNC（刀具库） 2、数控车床 3、数控钻床、数控镗床 4、数控电火花、数控线切割（特种加工） 其它数控磨床、数控冲床等 二、数控加工中心目前类型 1、立铣、卧铣 2、普通铣、高速铣 3、三轴铣床、四轴半铣床、五轴铣床,数控加工基础知识,1、数控机床使用的程序G、M代码 1）FANUC数控系统的准备功能G代码和M代码 2）程序代码解析 2、数控名词 1）机床坐标系（又称机械坐标系）厂家设定 2）工件坐标系（又称编程坐标系）编程使用 3）刀具补偿功能,、高速化： 由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由30004000r/min提高到800010000r/min，铣床和加工中心主轴转速由40008000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上快速移动速度由过去的1020m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min,数控加工发展趋势,数控加工发展趋势,2、高精度化 数控机床的定位精度已由一般的0.010.02mm提 高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级 机床达到0.0050.01m，最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已有产品。 3、复合加工、新结构机床大量出现 如5轴5面体复合加工机床 ，5轴5联动加工各类异形零件。 4、使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。比 如我公司使用的D52R3去荒刀具，最近试验的一种镶件槽铣刀,5、数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。 6、新型STEP-NC数控加工方式 基于STEP-NC的数控系统可直接读取 CAD/CAM系统输出STEP文件（AP238格式），传统CAD/CAM系统中的加工编程后 处理器在CADCAMCNC的过程中会逐渐消失，取而代之的 是在CAD/CAM系统中加入STEP-NC插件，直接输出AP238文件。 STEP-NC的应用将使目前加工前数据准备时间减少75%，工艺规划时间减少35%，加工时间减少50%。,数控加工发展趋势,1、使用的软件 UGNX4.0、Cimatron it、Powermill、Mastercam等，各有特点。 2、编程人员应具备的条件 1）懂制图、机械、切削和机床原理、模具知识、刀具知识 2）懂英文 3）会基本的数控操作 4）空间概念要好 5）性格稳重、工作仔细认真、善于钻研 3、编程步骤 1）模型导入 2）模型熟悉,NC编程基础知识,3）编程思路和工艺的制定 4）模型的整理 5）坐标的设置 6）程序操作的编制 7）程序操作的检查、整合。 8）程序文件的处理、程序清单的打印、程序文件的传输,NC编程基础知识,一、高速铣条件 1、粗加工的高速铣条件 刀具总是以5倾角，以螺旋或倾斜方式进入工件材料 进给率和主轴转速之比值应该达到最佳。它与刀具材料和工件材料有关，同时，还取决于机床和CNC系统的能力和条件 要避免突然改变方向，即使在减少进给量或刀具停止时也要避免。另外，如果进给量一下变为零，将会引起刀具和工件之间的摩擦增大，可能减少刀具的寿命，或者在严重情况下，会造成刀具的立即损坏（由于产生过度的热）。 为了平稳从容地加工硬化了的材料，径向进给量不得大于6%-8%的刀具直径，深度进给量最大不超过5%的刀具直径。,NC高速铣编程,二、半精加工的高速铣条件 避免急剧的铣切运动。 为了避免过切，刀具直接下沉到下一个切削平面（层间距离较小，不可能采用螺旋或斜坡方式）。 径向切削量小于6%-8%的刀具直径。 满足等量切削条件。 三、半精加工常采用的加工方法 剩余材料铣切（Rest Material Milling） Z向分层螺旋式铣切（Z-Level Spiral Milling）,NC高速铣编程,四、精加工的高速铣条件 避免急剧变化的刀具运动。 避免在外形轮廓上进刀和退刀。在轮廓铣中直接下沉到下一个深度。如果做不到直接下沉，可通过螺旋或斜坡下沉。 每齿的横向进给量（fz）要与(ae)相当。 采用真实粗糙度铣切-用刀具的粗糙度计算步距。 每齿进给量为常数可达到最好的表面加工质量。,NC高速铣编程,数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表 面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。应用于数控铣削加工的刀具主要有平底立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。常用刀具见图6-19。 图6-19 常用刀具,数控铣刀的选择,1、铣刀类型选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。 加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀，刀刃数还与铣刀直径有关，如图6-20所示。 铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形面铣刀，如图6-21所示。 铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图6-22所示。 铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图6-23所示。 孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工刀具，如图6-24所示。,数控铣刀的选择,数控铣刀的选择,图6-20 加工曲面类铣刀,图6-21 加工大平面铣刀,数控铣刀的选择,图6-22 加工台阶面铣刀,数控铣刀的选择,图6-23 加工槽类铣刀,数控铣刀的选择,图6-24 孔加工刀具,图6-25 平装结构面铣刀 图6-26 立装结构面铣刀,数控铣刀的选择,2、铣刀结构选择 铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。 平装结构（刀片径向排列） 平装结构铣刀（如图6-25所示）的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片（刀片价格较低，可重磨）。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。 立装结构（刀片切向排列） 立装结构铣刀（如图6-26所示）的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。,数控铣刀的选择,3、铣刀角度的选择 铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角（制造厂的产品样本中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明）。 主偏角r 主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图6-27所示。铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种。 主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。 图6-27 面铣刀的主偏角,数控铣刀的选择,前角 铣刀的前角可分解为径向前角f 图6-28(a)和轴向前角p图6- 28(b)，径向前角f主要影响切削功率；轴向前角p则影响切屑的 形成和轴向力的方向，当p为正值时切屑即飞离加工面。 图6-28 面铣刀的前角 (a)径向前角f (b)轴向前角p,数控铣刀的选择,径向前角f和轴向前角p正负的判别见图6-28。 常用的前角组合 形式如下： A：双负前角 双负前角的铣刀通常均采用方形（或长方形）无后 角的刀片，刀具切削刃多（一般为8个），且强度高、抗冲击性好， 适用于铸钢、铸铁的粗加工。 B:双正前角 双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角 小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小， 切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和 不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差（如主轴悬伸较长 的镗铣床）、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双 正前角铣刀。 C:正负前角（轴向正前角、径向负前角） 这种铣刀综合了双正前角 和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径 向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳， 排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。WALTER公司 的切向布齿重切削铣刀F2265就是采用轴向正前角、径向负前角结构 的铣刀。,数控铣刀的选择,4、铣刀的齿数（齿距）选择 铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、 机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。 为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿 三种类型。 A:粗齿铣刀 适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度 较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗 齿铣刀。 B:中齿铣刀 系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率 和切削稳定性。 C:密齿铣刀 主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削 加工。在专业化生产（如流水线加工）中，为充分利用设备功率和 满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀（此时多为专用非标铣刀）。 为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣 刀。如WALTER公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术。 在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。,数控加工中常遇到的问题及可能原因,1、镶件槽尺寸加工不到位 A:刀具尺寸有误差， B:操作人员不进行试切检查、加工完不确认 C