第四章第一节PPT课件.ppt

数控铣床程序编制基础 主要功能 1 点位控制功能2 连续轮廓控制功能3 刀具半径补偿功能4 刀具长度补偿功能5 比例及镜像加工功能6 旋转功能7 固定循环功能8 子程序调用功能9 宏程序功能 数控铣床程序编制基础 数控铣床的加工工艺范围 主要为平面铣削 轮廓铣削 钻 扩 铰 锪 镗孔加工 攻螺纹平面类零件 数控铣床程序编制基础 变斜角类零件 数控铣床程序编制基础 曲面类 立体类 零件 数控铣削夹具 数控铣床的夹具一 对夹具的基本要求实际上数控铣削加工时 般不要求很复杂的夹具 只要求有简单的定位 夹紧机构就可以了 其设计原理也与通用铣床夹具相同 结合数控铣削加工的特点 这里只提出几点基本要求 1 为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性 夹具应能保证在机床上实现定向安装 还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系 2 为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外 夹具要做得尽可能开敞 因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离 同时要求夹紧机构元件能低则低 以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套 刃具在加工过程中发生碰撞 3 夹具的刚性与稳定性要好 尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计 当非要在加工过程中更换夹紧点不可时 要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度 数控铣削夹具 二 常用夹具种类1 万能组合夹具2 专用铣切夹具3 多工位夹具4 气动或液压夹具5 真空夹具6 通用夹具 虎钳 分度头和三爪夹盘等 数控铣削夹具 三 数控铣削夹具的选用原则在选用夹具时 通常需要考虑产品的生产批量 生产效率 质量保证及经济性等 选用时可参照下列原则 1 在生产量小或研制时 应广泛采用万能组合夹具 只有在组合夹具无法解决工件装夹时才可放弃 2 小批或成批生产时可考虑采用专用夹具 但应尽量简单 3 在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动 液压夹具 数控铣削刀具 一 数控铣削刀具系统要求1 刀具切削部分几何参数及其切削参数须规范化 合理化 2 刀具切削部分材料及切削参数选择必须与工件材料相匹配 3 刀具磨损及耐用度值规定必须合理 4 刀片在刀具中的定位方式及其结构必须优化 5 刀具安装后在机床中的定位应保持一定精度 6 换刀后刀具应在机床中仍有高的重复定位精度 7 刀具的刀柄应有足够的强度 刚度及耐磨性 8 刀柄及其工具对机床的重量影响应有相应的控制 9 刀片 刀柄切入的位置 方向必须正确 10 刀片 刀柄各参数应通用化 规格化 系列化 11 工具系统应进一步优化 数控铣削刀具 二 数控铣削刀具系统标准数控镗铣类刀具系统采用的标准有国际标准 ISO7388 德国标准 DIN69871 美国标准 ANSI ASMEB5 50 日本标准 MAS403 其高速刀柄采用HSK标准 和中国标准 GB10944 89 等 由于标准繁多 我们在机床使用时务必注意 所具备的刀具系统的标准必须与所使用的机床相适应 如在我国 由于较多购进德国及美国机床 按机床要求便较多地使用其标准刀具 数控铣削刀具 三 刀柄1 刀柄的作用数控铣床使用的刀具通过刀柄与主轴相连 刀柄通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上 由刀柄夹持传递速度 扭矩 如图4 5所示 刀柄的强度 刚性 耐磨性 制造精度以及夹紧力等对加工有直接的影响 数控铣削刀具 2 刀柄的分类 1 按刀柄的结构分 整体式刀柄如图4 7所示 这种刀柄直接夹住刀具 刚性好 但需针对不同的刀具分别配备 其规格 品种繁多 给管理和生产带来不便 模块式刀柄如图4 8所示 模块式刀柄比整体式多出中间连接部分 装配不同刀具时更换连接部分即可 克服了整体式刀柄的缺点 但对连接精度 刚性 强度等都有很高的要求 数控铣削刀具 2 按刀柄与主轴连接方式分 一面约束如图4 9右部所示 刀柄以锥面与主轴孔配合 端面有2mm左右间隙 此种连接方式刚性较差 二面约束如图4 9左部所示 刀柄以锥面及端面与主轴孔配合 在高速 高精加工时 二面限位才能确保可靠 数控铣削刀具 四 旋转刀具1 刀具种类在数控铣床上使用的刀具主要为铣刀 包括面铣刀 立铣刀 球头铣刀 三面刃盘铣刀 环形铣刀等 除此以外还有各种孔加工刀具 如钻头 锪钻 铰刀 镗刀等 丝锥等 数控铣削刀具 常用的铣刀 立铣刀立铣刀主要用于平面轮廓零件的加工 从结构上可分为整体式 小尺寸刀具 和机械夹固式 尺寸较大刀具 球头铣刀球头铣刀跟立铣刀一样 也可分为整体式和机夹式 球头铣刀主要用于曲面加工 在加工曲面时 一般采用三坐标联动 其运动方式具有多样性 可根据刀具性能和曲面特点选择或设计 环形铣刀形状类似于端铣刀 不同的是 刀具的每个刀齿均有一个较大圆角半径 从而使其具备类似球头铣刀的切削能力 同时又可加大刀具直径以提高生产率 并改善切削性能 中间部分不需刀刃 刀片依然可采用机夹类 数控铣削刀具 2 刀具选择在数控铣削加工中会遇到各种各样的加工表面 如各类平面 垂直面 直角面 直槽 曲底直槽 型腔 斜面 斜槽 曲底斜槽 曲面等 针对各种加工表面 在考虑刀具选择时 都会对刀具形式 整体 机夹及其方式 刀具形状 刀具类型 刀片形状及刀槽形状 刀具直径大小 刀具材料等方面作出选择 牵涉到的因素很多 主要考虑加工表面形状 加工要求 加工效率等几个方面 数控铣削刀具 刀具选择的原则及步骤 根据加工表面特点及尺寸选择刀具类型 根据工件材料及加工要求选择刀片材料及尺寸 刚性要求 D l 0 5 L H 2mm或L H r 2mm内转角半径R较小时 可用两把刀具分别进行粗 精加工铣刀端刃圆角半径r一般与零件图样一致 根据加工条件选取刀柄 数控铣削的工艺性 数控铣削的工艺性分析主要包括以下几方面1 加工部位与工序内容2 零件图样的工艺性3 零件毛坯的工艺性4 零件的加工路线 加工部位与工序内容 推荐下列加工内容作为采用数控铣削加工的主要选择对象 工件上的曲线轮廓内 外形 特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓 已给出数学模型的空间曲面 形状复杂 尺寸繁多 划线与检测困难的部位 用通用铣床加工时难以观察 测量和控制进给的内外凹槽 以尺寸协调的高精度孔或面 能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状 采用数控铣削后能成倍提高生产效率 大大减轻体力劳动强度的一般加工内容 加工部位与工序内容 下列加工内容建议不采用数控铣削加工 需要进行长时间占机人工调整 如以毛坯粗基准定位按划线找正 的粗加工内容 必须按专用工装协调的加工内容 如标准样件 协调平板 模胎等 毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位 如图4 13所示的一面加工 另一面不加工 其非加工面又不能作为定位面的部位 用数控铣削很难保证尺寸及精度要求 简单的粗加工面 必须用细长铣刀加工的部位 一般指狭窄深槽或高筋板小转接圆弧部位 加工零件图的工艺性分析 图纸尺寸的标注方法是否方便编程 构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件是否充分 各几何元素的相互关系 如相切 相交 垂直和平行等 是否明确 有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等等 零件所要求的加工精度 尺寸公差是否都可以得到保证 不要以为数控机床加工精度高而放弃这种分析 特别要注意过薄的腹板与缘板的厚度公差 铣工怕铣薄 数控铣削也是一样 因为加工时产生的切削拉力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动 使薄板厚度尺寸公差难以保证 其表面粗糙度也将提高 根据实践经验 当面积较大的薄板厚度小于3mm时就应充分重视这一问题 加工零件图的工艺性分析 内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小 因为这种内圆弧半径及常常限制刀具的直径 如工件的被加工轮廓高度低 转接圆弧半径也大 可以采用较大直径的铣刀来加工 加工其腹板面时 走刀次数也相应减少 表面加工质量也会好一些 因此工艺性较好 反之 数控铣削工艺性较差 零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否太大 当r越大 铣刀端刃铣削平面的能力越差 效率也越低 当r大到一定程度时甚至必须用球头刀加工 这是应当尽量避免的 零件图中各加工面的凹圆弧 R与r 是否过于零乱 是否可以统一 因为在数控铣床上多换一次刀要增加铣刀规格 计划停车次数和对刀次数等 不但给编程带来许多麻烦 增加生产准备时间而降低生产效率 而且也会因频繁换刀增加了工件加工面上的接刀阶差而降低了表面质量 加工零件图的工艺性分析 零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性 为了减小两次装夹误差 最好采用统一基准定位 因此零件上最好有合适的孔作为定位基准孔 如果零件上没有基准孔 也可以专门设置工艺孔作为定位基准 如在毛坯上增加工艺凸耳或在后继工序要铣去的余量上设基准孔 如实在无法制出基准孔 起码也要用经过精加工的面作为统一基准 如果连这也办不到 则最好只加工其中一个最复杂的面 另一面放弃数控铣削而改由通用铣床加工 分析零件的形状及原材料的热处理状态 会不会在加工过程中变形 哪些部位最容易变形 因为数控铣削最忌讳工件在加工时变形 这种变形不但无法保证加工的质量 而且经常造成加工不能继续进行下去 中途而废 这时就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防 如对钢件进行调质处理 对铸铝件进行退火处理 对不能用热处理方法解决的 也可考虑粗 精加工及对称去余量等常规方法 此外 还要分析加工后的变形问题 采取什么工艺措施来解决 零件毛坯的工艺性分析 毛坯的加工余量是否充分 批量生产时的毛坏余量是否稳定 分析毛坯在安装定位方面的适应性 主要是考虑毛坯在加工时的安装定位方面的可靠性与方便性 以便充分发挥数控铣削在一次安装中加工出许多待加工面 主要是考虑要不要另外增加装夹余量或工艺凸台来定位与夹紧 什么地方可以制出工艺孔或要不要另外准备工艺凸耳来特制工艺孔 分析毛坯的余量大小及均匀性 主要是考虑在加工时要不要分层切削 分几层切削 也要分析加工中与加工后的变形程度 考虑是否应采取预防性措施与补救措施 数控铣削加工路线的确定 加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量 其次考虑数值计算简单 走刀路线尽量短 效率较高 1 轮廓铣削加工路线的分析对于连续铣削轮廓 特别是加工圆弧时 要注意安排好刀具的切入 切出 要尽量避免交接处重复加工 否则会出现明显的界限痕迹 数控铣削加工路线的确定 如图a所示 用圆弧插补方式铣削外整圆时 要安排刀具从切向进入圆周铣削加工 当整圆加工完毕后 不要在切点处直接退刀 而让刀具多运动一段距离 最好沿切线方向退出 以免取消刀具补偿时 刀具与工件表面相碰撞 造成工件报废 铣削内圆弧时 也要遵守从切向切入的原则 安排切入 切出过渡圆弧 如图b所示 数控铣削加工路线的确定 2 曲面的加工路线的分析对于边界敞开的直纹曲面 加工时常采用球头刀进行 行切法 加工 即刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行 行间距按零件加工精度要求而确定 如图所示的发动机大叶片 可采用两种加工路线 由于曲面零件的边界是敞开的 没有其它表面限制 所以曲面边界可以延伸 球头刀应由边界外开始加工 数控铣削加工路线的确定 3 孔系加工的路线对于位置精度