数控编程第三单元平面铣.ppt

一 数控铣床的加工范围 铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一 它主要包括平面铣削和轮廓铣削 也可以对零件进行钻 扩 铰 镗 锪加工及螺纹加工等 数控铣削主要适合于下列几类零件的加工 1 平面类零件平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面 以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件 这类加工面可展开为平面 a 轮廓面Ab 轮廓面Bc 轮廓面C 第三单元数控铣削加工 平面铣 2 直纹曲面类零件直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件 加工面不能展开为平面 直纹曲面 3 立体曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件 这类零件的加工面不能展成平面 一般使用球头铣刀切削 加工面与铣刀始终为点接触 若采用其它刀具加工 易产生干涉而破坏邻近表面 可采用行切法或三坐标联动加工 空间直线插补 二 零件结构的工艺性分析 1 零件图样分析 审查与分析零件图纸中尺寸标注方法是否适合数控加工 审查与分析图纸中几何元素的条件是否充分 正确 2 工艺分析 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的综合 应用于整个数控加工工艺过程 数控工艺分析主要从精度和效率两方面对数控铣削的加工艺进行分析 加工精度必须达到图纸的要求 同时又能充分合理地发挥机床的功能 提高生产效率 走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工工件的的运动轨迹 走刀路线的确定非常重要 因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关 同时 也是编写程序的依据 3 选择走刀路线 确定走刀路线的一般原则 保证零件的加工精度和表面粗糙度 选择使工件在加工后变形小的路线 寻求最短加工路线 减少空刀时间 沿着切线方向切入与切出工件 方便数值计算 减少编程工作量 铣削外圆的切入切出路径 切入切出路径 铣削内圆的切入切出路径 另外 在选择走刀路线时应避免引入反向间隙误差 避免反向误差的加工路线 存在反向误差的加工路线 镗铣加工路线图 避免引入反向误差 1 铣刀的种类 1 面铣刀 如图所示 面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃 三 刀具选择 2 立铣刀 如下图所示 立铣刀的圆柱表面 主切削刃 和端面 副切削刃 上都有切削刃 它们可同时进行切削 也可单独进行切削 是数控铣床用得最多的一种铣刀 3 模具铣刀 模具铣刀主要用于加工模具型腔 可分为圆锥形立铣刀 圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀 4 键槽铣刀 如下图所示 主要用于加工键槽 5 鼓形铣刀 如下图所示 主要用于对变斜面的近似加工 6 成形铣刀 如下图所示 一般都是为特定的工件或加工内容专门设计的刀具 如角度面 凹槽 特形孔或台等到 T形槽刀 角度铣刀 2 铣刀的选择 1 铣刀类型的选择 铣刀类型应与工件表面形状与尺寸相适应 加工较大的平面应选择面铣刀 加工凹槽 较小的台阶面及平面轮廓应选择立铣刀 加工空间曲面 模具型腔或凸模成形表面等多选用模具铣刀 加工封闭的键槽选择键槽铣刀 加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀 加工各种直的或圆弧形的凹槽 斜角面和特殊孔等应选用成形铣刀 1 背吃刀量ap或侧吃刀量ae背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸 单位为mm 端铣时 ap为切削层深度 圆周铣削时 ap为被加工表面的宽度 侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸 单位为mm 端铣时 ae为被加工表面的宽度 圆周铣削时 ae为切削层深度 如图所示 四 切削用量的选择 背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面的质量的要求决定 1 当工件表面粗糙度要求为Ra 12 5 25um时 如果圆周铣削加工余量小于5mm 端面铣削加工余量小于6mm 粗铣一次进给就可以达到要求 但是在余量较大 工艺系统刚性较差或机床动力不足时 可分为两面三刀次进给完成 2 当工件表面粗糙度要求为Ra 3 2 25um时 应分为粗铣和半精铣两步进行 粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前 粗铣后留0 5 1 0mm余量 在半精铣时切除 2 当工件表面粗糙度要求为Ra 0 8 3 2um时 应分为粗铣 半精铣和精铣三步进行 半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1 5 2mm 圆周铣侧吃刀量取0 3 0 5mm余量 面铣刀背吃刀量取0 5 1mm 2 进给量f与进给速度Vf的选择 进给量f mm r 是指刀具转一周 工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量 进给速度Vf mm min 是单位时间内工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量 每齿进给量fz mm 齿 是指刀具转一齿 工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量 关系 F Z fzVf n f n Z fzZ 齿数 每齿进给量的选取主要依据工件材料的力学性能 刀具材料和工件表面粗糙度等因素 工件材料强度和硬度越高 fz越小 反之则越大 硬质合金的每齿进给量高于同类高速钢铣刀 工件表面粗糙度要求越高 fz就越小 反之则越大 3 切削速度Vc 铣削的切削速度Vc与刀具的耐用度 每齿进给量 背吃刀量 侧吃刀量以及铣刀的齿数成反比 而与铣刀的直径成正比 铣削加工的切削速度Vc可参考有关切削用量手册中的经验公式计算选取 主轴转速n r min 主要根据允许的切削速度Vc m min 选取n 式中 Vc 切削速度 由刀具的耐用度决定 D 工件或刀具的直径 单位mm 主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值 并填入程序单中 五 夹具的选择 数控铣床主要用于加工形状复杂的零件 但所使用夹具的结构往往并不复杂 数控铣床夹具的选用可首先根据生产零件的批量来确定 对单件 小批量 工作量较大的模具加工来说 一般可直接在机床工作台面上通过调整实现定位与夹紧 1 机用虎钳2 三爪卡盘3 角铁和V形铁4 组合夹具5 专用夹具6 直接装卡 六 工艺路线确定与工艺文件 工艺路线的确定步骤 1 分析零件图样2 工艺分析 加工方案 装夹方案 工艺工序 加工路线 刀具参数等 工艺文件包括 1 工序卡2 刀具卡3 走刀路线图4 加工程序单 工序划分 刀具集中 粗精加工 按加工部位 刀具集中分序法 即按所用刀具划分工序 用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位 在用第二把刀 第三把刀完成它们可以完成的其它部位 特点 这种分序法可以减少换刀次数 压缩空程时间 减少不必要的定位误差 粗精加工分序法 这种分序法是根据零件的形状 尺寸精度等因素 按照粗 精加工分开的原则进行分序 对单个零件或一批零件先进行粗加工 半精加工 而后精加工 注意 粗精加工之间 最好隔一段时间 以使粗加工后零件的变形得到充分恢复 再进行精加工 以提高零件的加工精度 按加工部位分序法 即先加工平面 定位面 再加工孔 先加工简单的几何形状 再加工复杂的几何形状 先加工精度比较低的部位 再加工精度要求较高的部位 零件材料变形小 加工余量均匀 可以采用刀具集中分序法 以减少换刀时间和定位误差 例如 若零件材料变形较大 加工余量不均匀 且精度要求较高 则应采用粗精加工分序法 七 平面铣削实例 加工零件上表面及台阶面 其余表面已加工 毛坯为100X80X32长方块 材料为45钢 单件生产 1 分析零件图样 零件包含平面台阶面加工 精度约为IT10 粗糙度3 2 整体加工要求不高 2 装夹方案 平口虎钳3 刀具 面铣刀T01 125 周铣刀T02 204 加工方案 上表面端铣刀粗铣1 5 精铣0 5 台阶面立铣刀粗铣4 5 精铣0 5 5 走刀路线6 程序编制 O1001N10G90G54G00X120Y0 N20M03S250 N30Z50M08 N40G00Z5 N50G01Z0 5F100 N60X 120F300 N70Z0 N80X120F160 N90G00Z50M09 N100M05 N110M30 O1002N10G90G54G00X 50 5Y 60 N20M03S350 N30Z50M08 N40G00Z5 N50G01Z 4 5F100 N60Y60 N70G00X50 5 N80G01Y 60F100 N90Z 5 N100X50 N110Y60F80 N120G00X 50 N130G01Y 60F80 N140G00Z50M09 N150M05 N160M30 建立工件坐标系 快速进给到下刀位置 启动主轴 转速250r min 主轴到达安全高度 开冷却 快速接近工件 下到Z0