机械基础(高级)_第六章_数控机床加工知识_第1讲_(第一节_数控机床加工工艺)_16.pptx

金城集团有限公司轻型动力事业部盛军电子信箱 sheng jun 第六章数控机床加工知识 第一节数控机床的加工工艺一 确定加工方案1 数控机床的加工特点无论是手工编程还是自动编程 都要在编程之前对所加工的零件进行工艺分析 拟定加工方案 选择刀具 确定切削用量 在编程时 对一些工艺问题 如加工路线 对刀点 换刀点等 培训学习目的 1 掌握数控机床的加工工艺及手工编程方法 2 熟悉数控机床的操作及一般维护与维修 3 了解数控机床加工中CAM Computer aidedManufacturing 技术的应用 需要做一些处理 1 数控加工工艺的基本特征工艺规程是操作者在加工时的指导性文件 在普通机床加工零件时 机床的切削量 走刀路线 工序的工步等往往由操作者自行选定 工艺规程实际上只是工艺过程卡 工艺记录卡 在数控机床加工零件时 要将工艺过程 工艺参数 切削量 刀具参数 和机床的运动过程 位移数据 编制成程序 因此 加工程序就是数控机床的指令性文件 编程人员对数控机床的性能 特点 运动方式 刀具系统 切削规范以及工件的装夹方法都要熟悉 另外 数控加工具有工序内容复杂 工步安排详尽等特点 所以 工艺方案的好坏不仅影响机床效率的发挥 而且直接影响到零件的加工质量 2 数控加工工艺分析 选择适合在数控机床上加工的零件 确定工序内容 分析被加工零件的图样 明确加工内容和技术要求 在此基础上 确定零件的加工方案 制定数控加工工艺路线 如划分工序 安排加工顺序 与传统加工工序的衔接等 加工工序的设计 如选取零件的定位基准 工步的划分 装夹与定位方案选定 选取刀具 确定切削用量等 数控加工程序的调整 选取对刀点和换刀点 确定刀具补偿等 分配数控加工中的容差 处理数控机床上的部分工艺指令 总之 数控加工工艺内容繁多 但是有些内容与普通机床加工工艺又非常相似 2 数控机床的选择 1 数控机床的应用范围根据数控加工特点和国内外大量应用实践 数控机床通常最适合加工的零件有以下特点 多品种 小批量生产的零件 试制零件 2 数控机床的类型数控车床 加工具有回转体特征的轴类零件和盘类零件 数控镗铣床 立式加工中心 加工棱柱体特征的箱体类零件 汽车发动机 板类零件 模具 它们具有复杂的平面轮廓 卧式加工中心 适用于加工复杂箱体 泵类 阀体类 五轴联动数控机床 车床 加工中心 加工复杂的曲面 叶轮螺旋桨 3 技术经济尺度根据被加工零件的精度 材质 形状 尺寸 数量和热处理等因素从最经济的角度来考虑 选用普通机床 数控机床 实际上 数控机床的最大特点是加工过程中 将人的因素降至最低 随着零件复杂程度的提高 相对普通机床而言 劳动效率随之提高 二 划分工序与工步1 按工序集中划分按工件的装夹定位方式划分工序 由于每个工件的结构形状不同 各个表面的技术要求也不同 所以加工时的定位方式各有差异 一般加工外形时 以内形定位 加工内形时 以外形定位 通常以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序 2 按刀具使用划分在一次装夹中 尽可能用同一把刀具加工出可以加工的所有部位 然后再换一把刀加工其它部位 这是为了 减少换刀次数 压缩空行程时间 减少不必要的定位误差 BT刀柄 HSK刀柄 3 按粗 精加工划分按粗 精加工划分工序和切削用量 对不同的表面分别进行加工 4 按加工部位划分将完成相同类型表面的工艺过程作为同一道工序 就可以根据对内形 外形 平面 曲面等不同表面的加工 划分成多道工序 为了方便分析和描述比较复杂的工序 在一道工序内由细分成多道工步 工步划分的一般原则是 1 在同一表面上 按照粗加工 半精加工 精加工依次完成 或者全部加工表面按照先粗加工 后精加工的顺序分开进行 2 对于既有铣面 又有镗孔的工件 可以先铣面 后镗孔 因为铣削时切削力较大 工件容易发生变形 先铣面 后镗孔 可以使其有一段消除变形的时间 以减少由于变形而引起对孔加工精度的影响 按照此方法划分工步 可以提高孔的加工精度 3 按刀具划分工步 实际上 大部分机床工作台回转时间比换刀时间短 所以可以采用刀具不动 工作台转动的方法划分工步 即采用按照刀具划分工步 以减少换刀次数 缩短加工时间 总之 工序与工步的划分要根据工件的结构特点来划分 思考题 比较一下传统的工艺卡片与数控工艺卡片有何相同与不同之处 三 工件的装夹和程序起点1 工件的装夹数控机床上安装工件与普通机床基本相同 通常应该掌握以下 原则 1 尽量使各工序基准统一 以减少定位误差 2 尽量减少安装次数 使工序相对集中 以减少安装误差 3 选购机床时 尽量购买交换工作台 可以提高加工效率 但是 交换工作台带来交换误差 2 程序起点程序起点又称为对刀点或起刀点 程序起点位置的设置 通常应该掌握以下原则 1 将起刀点设置在编程时能够减少数据换算的特殊的点 线 面上 2 将起刀点设置在工件的设计基准上或工艺基准上 以保证加工精度 四 确定加工路线1 工件轮廓和刀心轨迹刀具轨迹计算是指计算工件加工轨迹的尺寸 即计算工件轮廓的基点和节点的坐标 或者计算刀具中心轨迹的基点和节点的坐标 数控机床一般只有平面直线和圆弧插补功能 复杂的曲线都是使用圆弧和直线逼近拟合而成 因此 对于由直线和圆弧组成的平面轮廓 刀具轨迹的计算主要是计算各基点的坐标 所谓 基点 即相邻的几何元素 直线 圆弧等 的交点或切点 有了基点的坐标 就可以编写出这些直线 圆弧等的加工程序 有一些轮廓是由非圆方程曲线组成 如渐开线 阿基米德螺旋线等 中低档的数控系统没有直接加工这类曲线轮廓的插补功能 所以只好用直线段和圆弧段去逼近它们 即将这类轮廓曲线按照编程允许误差分割成许多小段 用直线或圆弧来代替 即逼近 这些曲线小段 逼近直线或圆弧小段的轮廓曲线的交点或切点称之为 节点 在手工编程中 我们一般计算较简单的基点和节点 应用初等数学的几何 三角函数或联立方程不难求解 2 加工路线确立原则 1 加工路线的确立原则在数控加工中 刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线 确立加工路线是编写程序前的重要步骤 加工路线的确立应该遵循以下原则 加工路线应该保证工件的精度和表面粗糙度 使数值计算简单 以减少编程工作量 使加工路线最短 减少空刀时间 此外 确定加工路线时 还要考虑工件的加工余量和机床 刀具的刚度等情况 确定一次走刀 还是多次走刀来完成加工 以及在铣削加工中采用顺铣 还是逆铣 2 辅助程序段的设计轮廓加工的进退刀路径应该设计在切入点的切向方向 避免法向切入 以避免由于速度方向的改变和弹性变形在工件表面留下接刀痕迹 思考题 在什么特殊请况下 刀具可以法向切入 五 选择刀具1 车削刀具各种使用可转位刀片的车削刀具 见图6 1 2 铣削刀具 1 平面铣削各种使用可转位刀片加工平面的铣削工具 见图6 2 2 带侧面平面加工各种使用可转位刀片加工侧面的铣削刀具 3 铣槽使用各种可转位刀片铣槽的铣削工具 见图6 4 4 曲面加工各种使用可转位刀片加工曲面的铣削工具 见图6 5 六 选择切削用量1 切削速度选择在刀具材料 机床性能许可的情况下 尽可能提高切削速度以提高效率 高速钢材料的刀具一般选用30m min 涂层硬质合金刀具一般选用120m min 2 背吃刀量选择在粗加工 精加工分开的原则下 在机床功率允许的情况下 粗加工时可以取较大