模具数控加工工艺基础ppt课件.ppt

第三章模具数控加工工艺基础 在数控机床上加工零件与在普通机床上加工零件所涉及的工艺问题大致相同 首先要对被加工零件进行工艺分析和处理 然后根据工艺装备 机床 夹具 刀具等 的特点拟定出合理的工艺方案 最后编制出零件加工的工艺规程 简称工艺 或加工程序 1 第三章模具数控加工工艺基础 第一节模具数控加工工艺特点 一 数控加工工艺的概念数控加工工艺是采用数控机床进行零件加工所使用的方法和技术手段的总和 它是伴随着数控机床的产生 发展而逐步完善起来的一种应用技术 是大量数控加工实践的经验总结 数控加工工艺内容 对零件图样进行工艺分析 确定零件的数控加工内容 选择加工机床类型 确定加工工序及工步 刀具 夹具的选择和调整 计算和优化加工轨迹 加工程序的编写 校验与修改 首件试加工与现场问题处理 数控加工工艺技术文件的定型与归挡 2 第一节模具数控加工工艺特点 二 数控加工工艺的特点1 数控加工工艺内容要求具体详细 2 数控加工工艺要求更严密 精确 3 数控加工方法的特点 数控机床所配的刀具较好 在相同情况下 切削用量通常比普通机床大 故其加工效率较高 数控加工的零件通常比较复杂 应特别注意刀具与夹具 工件间的干涉问题 3 第二节模具数控加工工艺设计 普通加工工艺与数控加工工艺普通加工工艺许多具体工艺问题 如工步的划分与安排 刀具的几何形状与尺寸 走刀路线 加工余量 切削用量等 在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定 一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定 零件的尺寸精度也可由试切保证 也就是说 加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整 4 第二节模具数控加工工艺设计 数控加工工艺所有工艺问题必须事先设计和安排好 并编入加工程序中 数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤 还包括工夹具型号 规格 切削用量和其它特殊要求的内容 以及标有数控加工坐标位置的工序图等 在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数 也就是说 其自适应性较差 加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑 否则导致严重的后果 5 第二节模具数控加工工艺设计 1 零件图工艺分析主要考虑如下内容 检查零件图的完整性和正确性 检查零件图上各个方向的尺寸是否采用统一的设计基准 以保证多次装夹加工后其相对位置的正确性 2 工序 工步的设计数控加工的工序是指一个零件在一次装夹中连续自动加工直至结束的所有工艺内容 具体包括 零件的装夹方法和夹具选用 刀具选择与工步划分以及走刀路线 切削用量选择等 6 第二节模具数控加工工艺设计 2 工序 工步的设计数控加工工艺来源于传统的加工工艺 数控加工工序安排时同样要遵循普通机械加工工艺的基本原则 如 基面先行 先主后次 先粗后精 先面后孔 等原则 一般模具零件加工工序的安排 重切削 去除零件毛坯上大部分余量 加工发热量小 精度要求不高的内容 精铣模具的曲面等 钻中心孔 小孔 攻螺纹 精镗孔 精铣平面 铰孔 7 第二节模具数控加工工艺设计 2 工序 工步的设计数控加工中工序划分的方法一般有 以加工内容划分 以所用刀具划分 以粗 精加工划分 为了便于分析和描述工序的内容 工序还可进一步划分工步 工步 加工过程中切削工具和切削用量中的转速与进给量均不变时 所完成的那部分工序内容 工序划分好后 即可对每个工序进行详细的工步设计 8 第二节数控加工的工艺分析 当加工零件和数控机床确定之后 编程人员就要对零件加工工艺进行分析 工艺分析主要从零件数控加工的可能性 程序编制的方便性等方面进行 具体要分析的内容大致有如下七个方面 1 零件毛坯的可安装性分析 为工件定位 安装和夹具设计提供依据 2 毛坯材质的加工性分析 即分析所提供的毛坯材质本身的力学性能和热处理状态 毛坯的铸造品质和被加工部位的材料硬度 是否有白口 夹砂 疏松等 判断其加工的难易程度 为刀具材料和切削用量的选择提供依据 9 第二节数控加工的工艺分析 3 刀具运动的可行性分析 分析工件毛坯 或坯件 外形和内腔是否有碍刀具定位 运动和切削的地方 对有碍部位是否允许进行刀检 为刀具运动路线的确定和程序设计提供依据 4 加工余量状况的分析 分析毛坯 或坯料 是否留有足够的加工余量 孔加工部位是通孔还是盲孔 有无沉孔等 为刀具选择 加工安排和加工余量分配提供依据 5 分析零件图样尺寸的标注方法是否适应数控加工的特点 通常零件图的尺寸标注方法都是要根据装配要求和零件的使用特性分散地从设计基准引注 这样的标注方法会给工序安排 坐标计算和数控加工增加许多麻烦 10 第二节数控加工的工艺分析 数控加工零件图要求从同一基准引注尺寸或直接给出相应的坐标值 或坐标尺寸 这样有利于编程和协调设计基准 工艺基准 测量基准与编程零点的设置和计算 如下图a 用坐标标注法 编程时就十分方便 如图b 11 第二节数控加工的工艺分析 6 分析零件图样给出构成零件轮廓几何元素的条件是否充分 如果不充分 一是手工编程时无法计算基点或节点的坐标 二是自动编程时 无法对构成零件轮廓的几何元素进行定义 7 分析零件结构工艺性是否有利于数控加工 一是分析零件的外形 内腔是否可以采取统一的几何类型或尺寸 尽可能减少刀具数量和换刀次数 二是分析零件内槽圆角是否过小 不易保证加工质量 零件槽的底部的圆角半径尺是否过大 影响底部铣削 12 第三节加工内容及工艺路线的确定 通过上述工艺分析并结合零件的技术要求 确定加工内容及工艺路线 加工内容和工艺路线是工艺方案拟定的重要内容之一 它涉及到三个方面的问题 一是能否在一台数控机床上 经一次装夹完成零件图样中的全部加工内容 二是所确定的工艺路线是否经济合理 三是工艺路线是否能保证最终加工质量 13 1 加工内容的确定根据工艺分析和技术要求 确定零件的主要加工表面和非加工表面 数控机床适于多品种 中小批量的生产 特别适合新产品的试生产 14 第三节加工内容及工艺路线的确定 数控车床适于回转类的轴类零件和盘类零件的内外表面 数控镗铣床和立式加工中心适于箱体 箱盖 板类零件 平面凸轮等复杂表面的加工 三轴联动的立式加工中心可以用来加工叶片和模具的表面 卧式加工中心较立式加工中心适宜复杂的箱体零件 曲型零件 泵体 阀体零件表面加工 多轴 五轴 联动的数控镗铣床 五面体加工中心 可以用来加工复杂的曲型面 叶轮螺旋桨以及模具表面 15 第三节加工内容及工艺路线的确定 最适合在数控机床上加工的内容可归纳如下 1 轮廓形状复杂 加工精度较高的零件表面 2 需要制作复杂的工艺装备 工艺路线过长 工装过多的零件表面 3 价值昂贵 加工中不许报废的关键零件表面 4 集铣 钻 镗 扩 铰 攻螺纹等多种工序于一体的箱体零件表面 16 2 数控加工工序划分在工序划分时要考虑下面3个原则 1 按所用刀具划分工序的原则 这样可以减少换刀次数 压缩空行程和减少换刀时间 减少不必要的换刀误差 3 按先面后孔的原则划分工序 这样可以提高孔加工精度 避免面加工时引起的变形 2 按先粗后精的原则划分加工工序 这样可以减少粗加工变形对精加工的影响 17 第三节加工内容及工艺路线的确定 3 加工余量的选择加工余量泛指毛坯实体尺寸与零件 图样 尺寸之差 零件加工就是把大于零件 图样 尺寸的毛坯实体加工掉 使加工后的零件尺寸 精度 表面粗糙度均能符合图样的要求 通常要经过粗加工 半精加工和精加工才能达到最终要求 因此 零件总的加工余量应等于中间工序加工余量之和 余量大小可参阅有关切削加工手册 18 4 工件定位与安装的确定工件定位与安装的确定是工艺设计中不可缺少的环节 对任何加工方法来讲都十分重要 合理地选择工件的定位基准和夹压方式是确定工件安装的关键 工件安装的好坏会直接影响工件的加工质量 在工序高度集中的数控机床上加工零件 如何提高零件的定位精度 最大限度地减少零件的夹压变形更为重要 应给予足够的重视 数控车床 数控铣床上加工平面或曲面常采用较为简单的夹具 如三爪或平口钳等 在数控镗床 加工中心上钻孔和镗孔 常采用无钻模的悬臂式加工 这种加工方式有利于大量采用组合夹具 只有特殊的情况下才设计专用夹具 无论是采用组合夹具还是专用夹具 一定要充分考虑数控机床运动的特点 避开夹压点对刀具运动的干涉 19 4 工件定位与安装的确定工件定位与安装的确定主要包括 1 选择合适的定位方式 2 确定合适的夹紧方式 3 选择有足够刚度和强度的夹具 20 1 选择合适的定位方式加工中心的工作台是夹具和工件定位与安装的基础 但因加工中心的形式和工作台的结构差异而有所不同 常见的定位方式有下面5种 1 以侧面定位板定位 利用侧定位板可直接计算出工件或夹具在工作台上的位置 并能保证与回转中心的相对位置 定位安装十分方便 21 2 以中心孔定位 不管是利用工件的外径或内径进行定位 均能保证工件中心与工作台中心有较高的一致性 22 3 以中央T形槽定位以中央T形槽进行定位的方式 多用于立式加工中心 通常把标准定位块插入T形槽 使安装的工件或夹具紧靠标准块 达到定位的目的 23 4 以基准槽定位立式和卧式加工中心上均用这种定位方式 在工作台上除了有基准槽外 还有供夹紧用的T形槽 有的是螺孔 通常是在基准槽中插人标准定位块或止动块 作为工件或夹具的定位基准 采用高精度的止动件 可使定位精度的保持性较高 24 5 以基准销孔定位多在立式加工中心辅助工作台上采用 适合于多工件频繁装卸工件的加工方法 25 第三节加工内容及工艺路线的确定 2 确定合适的夹紧方式考虑夹紧方案时 要注意夹紧力的作用点和方向 夹紧力应力求通过和靠近中心点上 或在支持点所组成的三角区之内 应力求靠近切削部位 并在刚性较高的地方 尽量不要在被加工孔上方进行夹压 3 选择有足够刚度和强度的夹具夹具主要任务是保证零件的加工精度 因此要求夹具必须具备有足够的刚度和强度 特别对切削用量较大的粗加工夹具 其刚度和强度更为突出 26 第三节加工内容及工艺路线的确定 1 数控加工对刀具的特殊要求 足够的强度与刚度 刀具的高寿命和高可靠性 较高的精度 可靠的断屑 因此要求采用新型优质材料制造数控加工刀具 并优选刀具参数 1 数控刀具的结构与选择P36 2 刀柄数控机床上使用的刀具包括通用刃具和连接刀柄 通用刃具有 钻头 铣刀 铰刀 丝锥等 刀柄是机床主轴与刀具之间的连接工具 刀柄分两类 用于不带刀库的普通数控机床 用于带刀库的数控机床 27 第三节加工内容及工艺路线的确定 刀柄的标准中国 GB T10944 1989 美国 ANSIB5 50 德国 DIN68971 日本 MAS403BT刀柄的结构 形式和尺寸多种多样 2 刀柄 28 2 刀柄 刀柄编码 29 3 切削刀具 30 第三节加工内容及工艺路线的确定 5 选择数控加工刀具 1 数控刀具的结构与选择数控车床使用的刀具 无论是车刀 镗刀 切刀还是螺纹加工刀具均有焊接式和机夹式之分 除经济型数据车床外 目前已广泛地使用机夹式刀具 下图为一现代数控车刀 它主要由刀体 刀片和刀片紧固系统3部分组成 31 5 选择数控加工刀具 1 刀片紧固方式 机夹式车刀按刀片紧固方法的差异可分为杠杆式 楔块式 螺钉式 上压式 下图是上压式紧固系统结构图 它由模块式夹具 销 刀垫和螺钉组成 不同的刀夹方式是为了满足不同用途的需要而设计的 32 2 刀片材质 按刀片材料分有硬质合金刀片 涂镀刀片 陶瓷刀片 陶瓷金属刀片 氮化硼刀片等 影响刀片选择最重要的因素有零件的加工精度 工件的材料软硬程度 耐热 切屑长短 断屑 加工的间断或连续 振动倾向等 3 刀片的形状与边长 刀片形状有三角形 正方形 正六边形 棱形和多边形刀片 刀片形状与切削边长均已标准化 4 刀具的编码 在ISO中对可转位嵌刀 车刀架和镗刀架都规定了编码方式 可参考有关资料 数控机床特别是加工中心 主轴转速较普通机床的主轴转速高2 5倍 某些特殊用途的数控机床 加工中心其主轴转速高达数万转 因此数控刀具的强度与寿命至关重要 目前涂镀刀具 立方氮化硼刀具等广泛应用于加工中心 陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用 33 5 选择数控加工刀具 34 35 为了提高槽宽的加工精度减少铣刀的种类 加工时可采用直径比槽宽小的铣刀 先铣槽的中间部分 然后用刀具半径补偿功能来铣槽的两边 以达到提高槽的加工精度 36 5 选择数控加工刀具 2 钻孔刀具 在加工中心上钻孔都是无钻模直接钻孔 因此一般应使钻头直径D满足L D 5 L为钻孔深度 细长孔的加工易于折断钻头 要注意冷却和排屑 下图是镶三面刃机夹刀片的强力高速钻头 它的一片刀片位于中心线上 另一刀片位于周边上 它的形状类似深孔钻头 切削液可以从钻头中心引入 为了提高刀片的寿命 刀片上涂有一层碳化钛层 寿命为一般刀片的2 3倍 使用这种钻头钻箱体孔比普通麻花钻要提高工效4 6倍 目前国外加工中心广泛采用这种钻头 37 在钻孔前最好先用中心钻钻一中心孔或用一刚性较好的短钻头划一窝 这可以解决在铸件毛坯表面引正等问题 还可以代替孔的倒角 提高小钻头的寿命等 划窝一般采用 8 15的钻头 见下图 当毛坯表面非常硬 钻头无法划窝时可先用硬质合金立铣刀 在欲钻孔部位先铣小平面 然后再用中心钻钻一引孔 解决硬表面钻孔引正问题 38 为了提高工效 减少工步数和换刀次数可以采用如下图所示的阶梯式钻头 这个钻头每个阶梯均有自己的螺旋槽 比共螺旋槽的复合钻头易于排屑 这种钻头不仅可以提高工效3 3 5倍 而且可以提高孔距精度 39 5 选择数控加工刀具 3 镗孔刀具的使用特点在加工中心上进行镗削加工通常是采用悬臂式的加工 因此要求镗刀有足够的刚度和较好的精度 在镗孔过程中一般都是采用移动工作台或立柱完成Z向进给 卧式 保证悬伸不变 从而获得进给的刚性 对于精度要求不高的几个同尺寸的孔 在加工时 可以用一把刀完成所有孔的加工后 再更换一把刀加工各孔的第二道工序 直至换最后一把刀加工最后一道工序为止 精加工孔则须单独完成 每道工序换一次刀 尽量减少各个坐标的运动以使减少定位误差对加工的影响 40 5 选择数控加工刀具 加工中心常用的精镗孔刀具 有如下图所示的精镗微调刀杆系统 41 5 选择数控加工刀具 左图是近年来广泛使用的双刃机夹镗刀 右图所示为可调双刃镗刀系统 这种刀具的刀片更换十分方便 不需要重磨 易于调整 刚性好 对称切削镗孔的精度较高 大孔径的镗孔加工可选用 42 5 选择数控加工刀具 双刃镗刀 43 5 选择数控加工刀具 4 攻螺纹刀具在加工中心上攻螺纹一般都用丝锥直接在底孔上攻螺纹 铸铁件多用手动丝锥进行攻螺纹 钢件要用机动丝锥的丝锥进行攻螺纹 44 5 选择数控加工刀具 加工中心除用上述两种丝锥外 还有用如图所示的螺头式丝锥和螺旋式丝锥 45 5 选择数控加工刀具 螺头式丝锥 下图 包括咬入部和与排屑槽螺旋方向相反的15 12 的螺旋槽 一般用于通孔攻螺纹 该种丝锥有如下特点 切屑从切削方向排出 槽内不残留切屑 这样不会因切屑堵塞而损伤丝锥 由于切屑不堵塞 可以把沟槽设计得较一般丝锥小 从而提高了丝锥的强度 由于这种丝锥咬入部分的有效前角增大 刃尖锋利 切削阻力小 所以可攻出较高精度的螺纹孔 对于切削性能较差的材料 用这种丝锥攻螺纹 也能获得较好的效果 46 5 选择数控加工刀具 螺旋式丝锥有螺旋刃槽 下图 像钻头那样 一边进行切削 一边从排屑槽后面排出切屑 螺旋角越大越锋利 而且切屑排出也较顺利 螺旋角过大 会降低刃尖的强度 而且会产生卷刃或剥离现象 这种丝锥的特点是 因切屑从后面排出 最适合于盲孔 深孔攻螺纹 切屑不残留在刃槽内 这样不会发生因排屑堵塞而造成的损伤 对切削性能较差的材料同样可以获得较好的效果 47 6 切削用量的确定 编程人员选择切削用量时 一定要充分考虑影响切削的各种因素 正确的选择切削条件 合理地确定切削用量 可有效地提高机械加工质量和总产量 而切削条件影响的因素有 1 机床 工具 刀具及工件的刚性 2 切削速度 背吃刀量和切削进给量 3 工件精度及表面粗糙度 4 刀具预期寿命及最大生产率 5 切削液的种类 冷却方式 6 工件材料的硬度及热处理状况 7 工件数量 8 机床的寿命 48 6 切削用量的确定 对于高效率的金属切削机床加工来说 被加工材料 切削刀具 切削用量是三大主要要素 这些条件决定着加工时间 刀具寿命和加工质量 经济的 有效的加工方式 要求必须合理地选择切削条件 编程人员在确定每道工序的切削用量时 应根据被加工工件材料 硬度 刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择合适的吃刀量和切削速度 进给速度和主轴转速 也可以结合实际经验用类比法确定切削用量 49 7 加工路线的确定 在数控机床上加工零件 特别是在加工中心上加工零件 每道工序的加工路线的确定都是非常重要的 因为它不仅与被加工零件表面粗糙度有关 而且与尺寸精度和位置精度都有直接关系 过长的加工路线还会影响机床的寿命 刀具的寿命等 确定加工路线就是要确定刀具运动轨迹和运动方向 即编程轨迹和运动方向 所谓 加工路线 也就是刀具的 走刀路线 50 7 加工路线的确定P41 一 走刀路线在数控加工中 刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线 编程时 加工路线的确定原则主要有以下几点 1 加工路线应保证加工零件的精度和表面粗糙度 并且效率较高 2 使数值计算简单 以减少编程工作量 3 应使加工路线最短 这样既可以减少程序段 又可减少空走刀时间 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 确定是一次走刀 还是多次走刀完成加工以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣的刀具走向等 51 铣刀的旋转方向和工件的走刀方向相反时称为逆铣 如图a 所示 相同时称为顺铣 如图b 所示 铣切加工中顺铣和逆铣得到的表向粗糙度不同 逆铣时 切削厚度从零逐渐增大 切入瞬时刀刃钝圆半径大于瞬时切削厚度 实际切削前角为负值 刀齿在工件表而上挤压 滑行 切不下切屑 使这一段表面产生严重冷硬层 当第二个刀齿切入时 又在冷硬层表面挤压 滑行 使刀齿磨损较大 同时工件表面粗糙度值增大 影响表面加工质量 顺铣时 刀齿的切削厚度从最大开始 避免了产生挤压 滑行现象 因而能提高工件加工表面质量 但是当工件为毛坯表面 特别是表面有硬皮 杂质时 刀具损坏较快 52 一 走刀路线 根据零件的加工精度 刚度和变形等因素来划分工序时 可按粗 精加工分开的原则来划分工序 即先粗加工再精加工 此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工 通常在一次安装中 不允许将零件某一部分表面加工完毕后 再加工零件的其它表面 如图3 13所示的零件 应先车去整个零件的大部分余量 以最小的走刀次数完成粗加工 再将其表面精车一遍 以保证加工精度和表面粗糙度的要求 53 7 加工路线的确定 一 确定走刀路线时应注意以下几点 1 寻求最短加工路线如加工下图a所示零件上的孔系 b图的走刀路线为先加工完外圈孔后 再加工内圈孔 若改用c图的走刀路线 减少空刀时间 则可节省定位时间近一倍 提高了加工效率 54 7 加工路线的确定 2 最终轮廓一次走刀完成为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求 最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来 图3 14所示为加工凹槽的三种走刀路线 图3 14 a 和 b 分别为用行切法和环切法加工凹槽的走刀路线 c 因为先用行切法最后环切一刀光整轮廓面 三种方案中 a 图方案最差 c 图方案最好 55 7 加工路线的确定 3 选择切入切出方向考虑刀具的进 退刀 切入 切出 路线时 刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上 以保证工件轮廓光滑 应避免在工件轮廓面上垂直上 下刀而划伤工件表面 尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停 切削力突然变化造成弹性变形 以免留下刀痕 如下图所示 56 7 加工路线的确定 4 选择使工件在加工后变形小的路线对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线 安排工步时 应先安排对工件刚性破坏较小的工步 57 4 选择使工件在加工后变形小的路线 下图是精镗4 30H7孔的示意图 由于孔的位置精度要求较高 因此安排镗孔路线问题就显得比较重要 安排不当就有可能把坐标轴的反向间隙带入 直接影响孔的位置精度 1 孔加工路线的确定 58 1 孔加工路线的确定 下图是上图的加工路线示意图 从图中不难看出图a所示方案由于 孔与I 孔的定位方向相反 无疑X向的间隙会使定位误差增加 而影响 孔与 孔的位置精度 图b所示方案是当加工完 孔后没有直接在 孔处定位 而是多运动了一段距离 然后折回来在 孔处进行定位 这样I 和 孔的定位方向是一致的 孔就可以避免反向间隙误差的引入 从而提高了 孔与 孔的孔距精度 59 1 孔加工路线的确定 图a为零件图 在该零件上镗六个尺寸相同的孔 有两种加工路线 当按图b所示路线加工时 由于孔5 6与孔1 2 3 4定位方向相反 Y方向反向间隙会使定位误差增加 而影响孔5 6与其它孔的位置精度 按图c所示路线 加工完4个孔往上多移动一段距离到P点 然后再折回来加工孔5 6 这样方向一致 可避免反向间隙的产生 提高孔5 6与其它孔的位置精度 60 2 铣削内外圆时加工路线的确定 铣削整圆时 要安排刀具从切向进入圆周进行铣削加工 当整圆加工完毕之后 不要在切点处取消刀补和退刀 要安排一段沿切线方向继续运动的距离 这样可以避免在取消刀补时 刀具与工件相撞而造成工件和刀具报废 铣切外圆加工路线如图7 17所示 61 2 铣削内外圆时加工路线的确定 当铣切内圆时也应该遵循此种切入的方法 最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线 切出时也应多安排一段过渡圆弧再退刀 这样可以降低接刀处的接痕 从而可以降低孔加工的粗糙度和提高孔加工的精度 右图是铣切内圆的加工路线示意图 62 3 刀具轴向进给的切入与切出的确定 下如图所示用钻头钻孔 钻头定位于R点 从R点以进给速度作Z向进给 到孔底部后 应安排快速退到R点 长度A为切入距离 B为切出距离 A与目的实际尺寸要视工件表面状态和加工性质而定 63 3 刀具轴向进给的切入与切出的确定 下表列出了钻孔 镗孔 铰孔和攻螺纹的切入与切出点的距离 64 第三节数控加工的工艺处理 典型加工工序的工艺处理 1 轮廓铣削的工艺处理 1 平面轮廓的加工一般平面轮廓零件 其轮廓多数由圆弧和直线所组成 如下图所示的平面轮廓零件 它是由两段圆弧和两段直线所组成 这类零件形状比较简单 只要根据零件轮廓尺寸 调用刀具补偿功能 G41或G42 即可完成该零件的轮廓加工 G41 左边刀具半径补偿G42 右边刀具半径补偿 65 1 轮廓铣削的工艺处理 1 平面轮廓的加工当平面轮廓是任意曲线时 编程就比较困难 因为目前尚没有可以实现任意曲线加工的数控系统 因此需要用逼近法去解决这类零件的加工 如图所示的两条曲线 可分别用直线或圆弧逼近 即用直线插补方法逼近曲线 用圆弧插补方法近似地逼近曲线 66 1 轮廓铣削的工艺处理 2 立体轮廓的加工立体轮廓的加工工艺处理较平面轮廓加工要复杂得多 加工时要根据曲面形状 刀具形状以及零件的精度要求 选择合理的进给路线 对于三坐标两轴联动的数控铣床 加工中心 可以用 行切法 进行加工 行切法 如图所示 即以XYZ三轴中任意两轴作插补运动 第三轴作周期性进给 常称作二轴半坐标联动 此方法适宜加工精度要求不高的曲面 模具 凸轮等零件 行切法加工所用的刀具通常采用球头铣刀 67 1 轮廓铣削的工艺处理 2 立体轮廓的加工三坐标联动的数控机床可以用 阶梯逼进法 进行加工 右如图所示的SS 为一空间曲线 在XY及XZ两平面上均为平面曲线 在XY平面内两轴联动 Z向作周期进给 依次步步逼近 从而形成一条空间曲线 因此 可在有空间直线插补功能的三坐标联动机床上加工 但编程计算较复杂 加工程序可采用自动编程系统来编制 行切法 与 阶梯法 都是近似的加工方法 加工精度与分隔 分阶的密度有直接的关系 对于精度要求较高的零件采用这种方法进行加工时要采取相应的措施或更换设备 68 1 轮廓铣削的工艺处理 2 立体轮廓的加工四坐标及四坐标以上的联动加工 除XYZ三轴平移外还要求有第四轴或第五轴旋转 即沿XYZ的任意一轴或两轴作转动 A B等 这种加工方式虽然为加工提供了方便 但机床设备费用非常高 69 四轴联动加工方法 如下图所示的飞机大梁 其加工面为直纹扭曲面 若采用三坐标联动加工 则只能用球头刀 不仅效率低 而且加工表面粗糙 为此可采用如图所示的圆柱铣刀周边切削方式在四轴联动机床上进行加工 再加工过程中 除了X Y轴联动形成大梁的基线 为了保证刀具与工件型面在全长上始终贴合 同时刀具还应作B轴摆动 绕Y轴旋转的运动 由于摆动运动 则需直线移动座标进行补偿 即可能进行X Y Z三个方向的补偿 所以需四轴联动 由于计算较复杂 故一般采用自动编程 70 五轴联动加工 螺旋桨是典型零件 一般采用端铣刀加工 为了保证端铣刀的端面加工处的曲面的切平面重合 铣刀除了需要三个移动轴 X Y Z 外 还应作与螺旋角 后倾角相对应的摆动运动 并且还要作相应的附加补偿运动 摆动中与铣刀的刀位点不重合 综上所述 叶面的加工需要五轴 X Y Z A B 联动 这种编程只能采用自动编程系统 71 五轴联动加工视频 72 五轴联动加工视频 73 2 调头镗孔的工艺处理 调头镗孔是一种常见的孔加工方法 它是利用工作台作横向 X向 移动和回转180 使夹在工作台上的工件孔的轴心线与回转前的轴心线重合 实现从工件的两端加工同轴孔 这种加工方法必然会产生调头镗孔的同轴度误差 为了尽量减少同轴度误差 可作如下处理 1 对于箱体零件上只有一通孔的调头镗时 在镗完一端孔刀具退出后 工作台仅作180 回转运动 再调用刀具加工另一端孔 这样可以避免横向移动的误差影响工件的同轴度 74 2 调头镗孔的工艺处理 2 对于有若干孔系的箱体零件调头镗时 在每镗完同一轴线上的一端孔时 工作台即回转180 并作相应的X向运动 使孔的轴心线返回与主轴中心线重合 再加工另一端的孔 这样可以减少反向间隙以及多次定位误差对同轴度的影响如下图所示 3 减少频繁的交换刀具 刀具交换误差和Y轴 卧式 Z轴 立式 的定位误差也会影响同轴度 所以调头镗时应尽量减少刀具交换次数 75 第四节数控加工工艺文件 数控加工工艺文件是编程员编制的与程序单配套的相关技术文件 常用的数控加工工艺文件有工艺规程卡 也称工艺卡 刀具调整卡和加工程序清单 加工中心的加工工艺文件 由于工件复杂 加工部位多 涉及的刀辅具也多 因此务必详细研究工件图样 细致的安排每一道工序 乃至全部工序 对十分复杂或毛坯状态和前加工内容不太明确的工件 必要时还需绘制出毛坯状态图 辅助工艺图 刀具布置图等 以便详尽的指导生产 76 第四节数控加工工艺文件 数控加工工艺规程卡是数控加工工艺文件重要组成部分之一 它规定了工序内容 加工顺序 加工面回转中心距离 立式加工中心无此项 刀具编号 码 刀具类型和规格 刀辅具 工具 型号和规格 主轴转速 进给量和背吃刀量等 1 工艺规程卡 77 第四节数控加工工艺文件 如下表所示数控加工工艺规程卡 如果只在数控机床上加工1 2道工序时 也可不用填写工艺规程卡 用文字叙述即可 加工内容十分复杂 还应把零件草图绘在工艺规程卡上 并标明工件零点 刀具零点 回转中心 切削循环进刀点等数据信息 1 工艺规程卡 78 第四节数控加工工艺文件 刀具调整卡是指导机外对刀 预置 调整或修改刀具尺寸的工艺性文件 所谓的机外对刀就是在刀具装入刀库 或主轴 之前 事先在对刀仪上调整好刀具的径向和轴向 长度 尺寸 这种在机床外进行刀具调整的方式即为机外对刀方式 2 刀具调整卡 79 刀具调整卡式样因工厂刀具管理差异不尽相同 刀具调整卡如表A所示 它是加工中心用的一种刀具调整卡 并配有刀具配套卡 如表B所示 在卡中绘有刀具配套简图和相关配套目录 2 刀具调整卡 80 2 刀具调整卡 81 2 刀具调整卡 82 2 1 刀具的调整 加工过程中工件与刀具的相对位置决定了零件加工的尺寸 形状 故刀具位置的调整会直接影响到加工精度 刀具调整的方法有 机上对刀和机外对刀 机上对刀 即把刀具装在机床主轴上 利用数控装置的数显功能或利用测头附件 相对标准刀具测出每把刀具的长度和半径的偏差量 并把其设置在偏差号所指定的地址中或刀具表中 机外对刀 利用刀具预调仪进行机外对刀 预调仪的圆锥孔型号必须与机床的主轴圆锥孔一致 在刀具预调仪上可测出每把刀具相对标准刀具的长度和半径偏差值 再把其设置在偏置号所指定的地址中或刀具表中 83 起刀点 对刀点 确定刀具与工件相对位置的点 起刀点 对刀点 选定后 便确定了机床坐标系与工件坐标系之间的相互关系 84 原则 主要是考虑起刀点 对刀点 在机床上校正方便 编程时便于数学处理和有利于简化编程 起刀点可选在零件或夹具上 最好选在零件的设计基准或工艺基准上 如以孔定位的零件 则以孔中心为对刀点较为适宜 所选择的对刀点 必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸关系 85 2 1 刀具的调整 刀具预调仪的测量装置有 光学式 光栅数显式 容栅数显式 千分表测量式等 对刀仪 86 2 1 刀具的调整 对刀仪 87 2 1 刀具的调整 对刀仪 数控车床 88 2 1 刀具的调整 对刀仪 数控车床 89 2 1 刀具的调整 激光干涉仪