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数控加工 1 用CAXA ME实现加工的过程 首先 在后置设置中须配置好机床 这是正确输出代码的关键 其次 看懂图纸 用曲线 曲面和实体表达工件 然后 根据工件形状 选择合适的加工方式 生成刀位轨迹 最后 生成G代码 传给机床 2 两轴加工机床坐标系的X和Y轴两轴联动 而Z轴固定 即机床在同一高度下对工件进行切削 两轴加工适合于铣削平面图形 在CAXA ME中 机床坐标系的Z轴即是绝对坐标系的Z轴 平面图形均指投影到绝对坐标系的XOY面的图形 3 两轴半加工两轴半加工在二轴的基础上增加了Z轴的移动 当机床坐标系的X和Y轴固定时 Z轴可以有上下的移动 利用两轴半加工可以实现分层加工 每层在同一高度 指Z向高度 下同 上进行两轴加工 层间有Z向的移动 CAXA ME的平面轮廓和平面区域加工功能 均针对两轴半加工来设置 4 三轴加工机床坐标系的X Y和Z三轴联动 三轴加工适合于进行各种非平面图形即一般的曲面的加工 5 轮廓轮廓是一系列首尾相接曲线的集合 如下图所示 轮廓示例 在进行数控编程 交互指定待加工图形时 常常需要用户指定图形的轮廓 用来界定被加工的区域或被加工的图形本身 如果轮廓是用来界定被加工区域的 则要求指定的轮廓是闭合的 如果加工的是轮廓本身 则轮廓也可以不闭合 由于CAXA ME对轮廓作到当前坐标系的当前平面投影 所以组成轮廓的曲线可以是空间曲线 但要求指定的轮廓不应有自交点 6 区域和岛区域指由一个闭合轮廓围成的内部空间 其内部可以有 岛 岛也是由闭合轮廓界定的 区域指外轮廓和岛之间的部分 由外轮廓和岛共同指定待加工的区域 外轮廓用来界定加工区域的外部边界 岛用来屏蔽其内部不需加工或需保护的部分 如下图所示 区域和岛的关系 模型 模型是指系统存在的所有曲面和实体的总和 包括隐藏的曲面 如果系统中已有曲面和实体 则模型会在显示窗口中显示出来 加工模型与几何模型之间的误差 称为几何精度 当加工精度趋近于0时 轨迹对应的加工件的形状就是模型了 毛坯 系统的毛坯为长方体形状 在选择加工方法生成加工轨迹之前 必须给三维模型定义一个毛坯 否则加工轨迹无法生成 毛坯的定义有三种方式 常用的方式是两点方式和参照模型 1 两点方式 通过拾取毛坯的两个角点 与顺序 位置无关 来定义毛坯 2 三点方式 通过拾取基准点 拾取定义毛坯大小的两个角点 与顺序 位置无关 来定义毛坯 3 参照模型 系统自动计算模型的包围盒 能包含模型的最小长方体 以此作为毛坯 4 基准点 毛坯在世界坐标系 sys 中的左下角点 5 大小 指长度 宽度 高度分别是毛坯在X方向 Y方向 Z方向的尺寸 6 毛坯类型 系统提供多种毛坯的类型 主要是写工艺清单时需要 7 毛坯精度设定 设定毛坯的网格间距 主要是仿真时需要 间隔越小 仿真模型显示得越光滑 仿真加工过程呈现的跳跃性越明显 8 显示毛坯 设定是否在工作区中显示毛坯 起始点 刀具起始点是进退刀具的初始高度 机床后置刀具库 铣刀是一种多齿刀具 铣刀的每一个刀齿相当于一把车刀 由于同时切削的齿数多 参加切削的切削刃总长度较长 并能采用较高的切削速度 故生产效率高 但由于结构复杂 铣刀一般由专业厂家生产 铣刀的类型很多 按用途可分为平面加工铣刀 沟槽或台阶加工铣刀 成形面加工铣刀3类 一 平面加工铣刀1 圆柱铣刀圆柱铣刀分为整体式和镶齿式两种 如图6 2所示 它主要用在卧式铣床上加工平面 圆柱铣刀通常采用整体式结构 主要由高速钢制成 其一般采用螺旋形刀齿 以提高切削工作的平稳性 圆柱铣刀的螺旋刀齿分布在圆柱表面上 端面无切削刃 它可分为粗齿和细齿两种 常用标准粗齿铣刀直径有63mm 80mm和100mm3种规格 常用标准细齿铣刀直径有50mm 63mm 80mm和100mm4种规格 粗齿铣刀齿数少 刀齿强度高 容屑空间大 重磨次数多 适用于粗加工 细齿铣刀齿数多 工作平稳 适用于半精加工和精加工 选择铣刀直径的基本原则是 保证铣刀心轴具有足够的刚度和强度 刀齿具有足够的容屑空间 在多次重磨时 应采用较小直径 以减少切削扭矩并减少刀具材料的消耗 2 端面铣刀端面铣刀有整体式 镶齿式和可转位 机械夹固 式3种 一般用镶齿式结构 刀齿采用硬质合金制成 主要用在立式铣床上加工平面 如图所示 刀齿采用硬质合金制造 生产效率高 1 刀体 2 刀片 3 刀垫 4 楔块端面铣刀 知识链接 自从可转位硬质合金刀片广泛应用以来 硬质合金在铣刀上的使用日渐普遍 除了端面铣刀外 其他铣刀采用硬质合金刀片的也日渐增多 如镶齿式圆柱铣刀 加工较小的平面时可使用立铣刀和三面刃铣刀 二 沟槽或台阶加工铣刀1 立铣刀立铣刀是一种用途广泛的铣刀 如图6 4所示 除用于铣削平面外 它主要是用于铣削沟槽 螺旋槽及工件上各种形状的孔 铣削各种盘形凸轮与圆柱凸轮 以及通过靠模铣削内 外曲面 立铣刀 立铣刀的种类很多 如粗齿直柄或锥柄立铣刀 齿数为3 4 螺旋角为40 50 细齿直柄或锥柄立铣刀 齿数为5 8 螺旋角为30 35 另外还有长刃锥柄立铣刀 主要用于加工深度较大的沟槽 立铣刀圆弧面上的切削刃是主切削刃 端面上的切削刃是副切削刃 工作时不宜沿着铣刀轴线的方向作进给运动 2 键槽铣刀键槽铣刀的外形与立铣刀相似 如图6 5所示 不同的是它在圆柱面上只有两个刀齿 其端面刀齿的刀刃延伸至中心 所以可以作适量的轴向进给 键槽铣刀主要用于加工圆头封闭键槽 键槽铣刀 3 盘形铣刀盘形铣刀分为槽铣刀 两面刃铣刀 三面刃铣刀和错齿三面刃铣刀等 槽铣刀 仅在圆柱表面上有切削刃 可用于铣削各种槽 但由于没有起修光作用的副切削刃 所以它所铣的槽的侧面质量较差 两面刃铣刀 除圆柱表面上有切削刃外 在一侧端面也有切削刃 可用于铣削台阶面 如图所示 两面刃铣刀 三面刃铣刀 在圆柱表面和两侧端面上都有切削刃 可用于铣削各种沟槽和台阶面 三面刃铣刀又分直齿 错齿和镶齿等 如图6所示 错齿三面刃铣刀的刀齿交错地左 右倾斜 主要是为了改善端部切削刃的工作条件 使切削平稳 切削力小 三面刃铣刀 数控铣中各种速度示例 6 机床参数数控铣床的一些速度参数 包括主轴转速 接近速度 进给速度和退刀速度 如下图所示 7 刀具参数CAXA ME主要针对数控铣加工 目前提供三种铣刀 球刀 r R 端刀 r 0 和R刀 r R 其中R为刀具的半径 r为刀角半径 刀具参数中还有刀杆长度L和刀刃长度l 如下图所示 刀具参数示意图 8 刀具轨迹和刀位点刀具轨迹是系统按给定工艺要求生成的对给定加工图形进行切削时刀具行进的路线 如下图所示 系统以图形方式显示 刀具轨迹由一系列有序的刀位点和连接这些刀位点的直线 直线插补 或圆弧 圆弧插补 组成 本系统的刀具轨迹是按刀尖位置来计算和显示的 刀具轨迹和刀位点 9 安全高度和起止高度安全高度是指保证在此高度以上可以快速走刀不发生干涉的高度 应高于零件的最大高度 起止高度是进退刀时刀具的初始高度 起止高度应大于安全高度 安全高度和起止高度 10 慢速下刀高度每一次下刀 刀具都是快速运动 G00 当距下刀点某一距离值时 刀具以接近速度下降 这个距离值称为慢速下刀高度 11 加工余量铣加工是一个去余量的过程 即从毛坯开始逐步除去多余的材料 以得到需要的零件 这种过程往往由粗加工和精加工构成 必要时还需要进行半精加工 即需经过多道工序的加工 在前一道工序中 往往需给下一道工序留下一定的余量 实际的加工模型是指定的加工模型按给定的加工余量进行等距的结果 如下图所示 加工余量示意 12 加工误差与步长刀具轨迹和实际加工模型的偏差即是加工误差 用户可通过控制加工误差来控制加工的精度 用户给出的加工误差是刀具轨迹同加工模型之间的最大允许偏差 系统保证刀具轨迹与实际加工模型之间的偏离不大于加工误差 用户应根据实际工艺要求给定加工误差 如在进行粗加工时 加工误差可以较大 否则加工效率会受到不必要的影响 而进行精加工时 需根据表面要求等给定加工误差 13 行距和残留高度及刀次行距指加工轨迹相邻两行刀具轨迹之间的距离 如图所示 在三轴加工中 由于行距造成的两刀之间一些材料未切削 这些材料距切削面的高度即是残留高度 在加工时 可通过控制残留高度来控制加工的精度 有时可通过指定刀具轨迹的行数及刀次来控制残留高度 行距和残留高度及刀次 14 顺铣和逆铣在铣加工中需注意顺铣和逆铣的不同 顺铣和逆铣的切削效果是不同的 在数控铣削加工中 一般总是采用顺铣的方式 可以得到较好的加工效果 顺铣和逆铣 15 干涉在切削被加工表面时 如果刀具切到了不应该切的部分 则称为出现干涉现象 或者叫做过切 在CAXA ME系统中 干涉分为两种 自身干涉 指被加工表面中存在刀具切削不到的部分时存在的过切现象 面间干涉 指在加工一个或一系列表面时 可能会对其他表面产生过切的现象 自身干涉 面间干涉 16 限制线刀具轨迹不允许越过的线 在限制线加工中 刀具轨迹被限定在两系列限制线之中 如下图所示 限制线示意 17 切入切出切入切出选项卡菜单在大部分加工方法中都存在 其作用是设定加工过程中刀具切入切出方式 18 接近点和返回点根据模型或者加工条件 从接近点开始移动或者移动到返回点的部分可能与领域发生干涉的情况 避免的方法有变更接近位置点或者返回位置点 19 下刀方式下刀方式选项卡菜单在所有加工方法中都存在 其作用是设定加工过程中刀具下刀方式 20 切削用量切削用量选项卡菜单在所有加工方法中都存在 其作用是设定加工过程中切削过程中所有速度值 21 加工边界加工边界选项卡菜单在大部分加工方法中都存在 且都相同 其作用是加工边界进行设定 22 加工参数 加工方向 加工方向 在所有加工方法中都存在 在某些加工方法中只有顺铣和逆铣两项 其作用是对加工方向进行选择 平面区域粗加工 两轴加工 支持轮廓和岛屿的清根设置 最明显的就是该功能轨迹生成速度较快 例 在长度为100 宽度为100 高度为30的料上加工外轮廓为80 80 圆角半径为15 内轮廓为40 30 圆角半径为10 深度为20的型腔 步骤 1 XY平面 拉伸构建造型 2 单击 相关线 实体边界 拾取型腔侧面与上表面的相交线 即区域轮廓线 3 定义毛坯 参照模型 区域式粗加工 两轴加工不必有三维模型 只要给出零件的外轮廓和岛屿 就可以生成加工轨迹 例2 在XOY平面上绘制长度为100 宽度为80的长方形 生成区域式粗加工轨迹线 步骤 1 构建100 80的长方形2 定义毛坯 两点方式 等高线粗加工 它把整个型腔根据