数控加工与NC编程培训

数控加工与NC编程－－－应届大学生模具加工厂刘夫现主要内容数控加工机床分类数控加工基础知识数控加工发展趋势NC编程基础知识NC高速铣编程数控铣刀的选择数控加工中常遇到的问题及原因数控加工机床分类一、按照机床类型（机加工行业）1、数控铣床、数控加工中心CNC（刀具库）2、数控车床3、数控钻床、数控镗床4、数控电火花、数控线切割（特种加工）其它数控磨床、数控冲床等二、数控加工中心目前类型1、立铣、卧铣2、普通铣、高速铣3、三轴铣床、四轴半铣床、五轴铣床数控加工基础知识1、数控机床使用的程序G、M代码1）FANUC数控系统的准备功能G代码和M代码2）程序代码解析2、数控名词1）机床坐标系（又称机械坐标系）厂家设定2）工件坐标系（又称编程坐标系）编程使用3）刀具补偿功能１、高速化：由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由3000～4000r/min提高到8000～10000r/min，铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min10～20m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min数控加工发展趋势数控加工发展趋势2、高精度化数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02mm提高到0.008mm左右，亚微米级机床达到0.0005mm左右，纳米级机床达到0.005～0.01μm，最小分辨率为1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已有产品。3、复合加工、新结构机床大量出现如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。4、使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。比如我公司使用的D52R3去荒刀具，最近试验的一种镶件槽铣刀5、数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。6、新型STEP-NC数控加工方式基于STEP-NC的数控系统可直接读取CAD/CAM系统输出STEP文件（AP238格式），传统CAD/CAM系统中的加工编程后处理器在CAD→CAM→CNC的过程中会逐渐消失，取而代之的是在CAD/CAM系统中加入STEP-NC插件，直接输出AP238文件。STEP-NC的应用将使目前加工前数据准备时间减少75%，工艺规划时间减少35%，加工时间减少50%。数控加工发展趋势1、使用的软件UGNX4.0、Cimatronit、Powermill、Mastercam等，各有特点。2、编程人员应具备的条件1）懂制图、机械、切削和机床原理、模具知识、刀具知识2）懂英文3）会基本的数控操作4）空间概念要好5）性格稳重、工作仔细认真、善于钻研3、编程步骤1）模型导入2）模型熟悉NC编程基础知识3）编程思路和工艺的制定4）模型的整理5）坐标的设置6）程序操作的编制7）程序操作的检查、整合。8）程序文件的处理、程序清单的打印、程序文件的传输NC编程基础知识一、高速铣条件1、粗加工的高速铣条件●刀具总是以5°倾角，以螺旋或倾斜方式进入工件材料●进给率和主轴转速之比值应该达到最佳。它与刀具材料和工件材料有关，同时，还取决于机床和CNC系统的能力和条件●要避免突然改变方向，即使在减少进给量或刀具停止时也要避免。另外，如果进给量一下变为零，将会引起刀具和工件之间的摩擦增大，可能减少刀具的寿命，或者在严重情况下，会造成刀具的立即损坏（由于产生过度的热）。●为了平稳从容地加工硬化了的材料，径向进给量不得大于6%--8%的刀具直径，深度进给量最大不超过5%的刀具直径。NC高速铣编程二、半精加工的高速铣条件●避免急剧的铣切运动。●为了避免过切，刀具直接下沉到下一个切削平面（层间距离较小，不可能采用螺旋或斜坡方式）。●径向切削量小于6%--8%的刀具直径。●满足等量切削条件。三、半精加工常采用的加工方法①剩余材料铣切（RestMaterialMilling）②Z向分层螺旋式铣切（Z-LevelSpiralMilling）NC高速铣编程四、精加工的高速铣条件●避免急剧变化的刀具运动。●避免在外形轮廓上进刀和退刀。在轮廓铣中直接下沉到下一个深度。如果做不到直接下沉，可通过螺旋或斜坡下沉。●每齿的横向进给量（fz）要与(ae)相当。●采用真实粗糙度铣切--用刀具的粗糙度计算步距。●每齿进给量为常数可达到最好的表面加工质量。NC高速铣编程数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。应用于数控铣削加工的刀具主要有平底立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。常用刀具见图6-19。图6-19常用刀具数控铣刀的选择1、铣刀类型选择被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。①加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀，刀刃数还与铣刀直径有关，如图6-20所示。②铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形面铣刀，如图6-21所示。③铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图6-22所示。④铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图6-23所示。⑤孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工刀具，如图6-24所示。数控铣刀的选择数控铣刀的选择图6-20加工曲面类铣刀图6-21加工大平面铣刀数控铣刀的选择图6-22加工台阶面铣刀数控铣刀的选择图6-23加工槽类铣刀数控铣刀的选择图6-24孔加工刀具图6-25平装结构面铣刀图6-26立装结构面铣刀数控铣刀的选择2、铣刀结构选择铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。①平装结构（刀片径向排列）平装结构铣刀（如图6-25所示）的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片（刀片价格较低，可重磨）。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。②立装结构（刀片切向排列）立装结构铣刀（如图6-26所示）的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。数控铣刀的选择3、铣刀角度的选择铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角（制造厂的产品样本中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明）。①主偏角κr主偏角为切削刃与切削平面的夹角，如图6-27所示。铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种。主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。图6-27面铣刀的主偏角数控铣刀的选择②前角γ铣刀的前角可分解为径向前角γf[图6-28(a)]和轴向前角γp[图6-28(b)]，径向前角γf主要影响切削功率；轴向前角γp则影响切屑的形成和轴向力的方向，当γp为正值时切屑即飞离加工面。图6-28面铣刀的前角(a)径向前角γf(b)轴向前角γp数控铣刀的选择径向前角γf和轴向前角γp正负的判别见图6-28。常用的前角组合形式如下：A：双负前角双负前角的铣刀通常均采用方形（或长方形）无后角的刀片，刀具切削刃多（一般为8个），且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。B:双正前角双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差（如主轴悬伸较长的镗铣床）、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。C:正负前角（轴向正前角、径向负前角）这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。WALTER公司的切向布齿重切削铣刀F2265就是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。数控铣刀的选择4、铣刀的齿数（齿距）选择铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。A:粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。B:中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。C:密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产（如流水线加工）中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀（此时多为专用非标铣刀）。为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣刀。如WALTER公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术。在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。数控加工中常遇到的问题及可能原因1、镶件槽尺寸加工不到位A:刀具尺寸有误差，B:操作人员不进行试切检查、加工完不确认C:机床误差2、Z向出现接刀痕或断差A:操作人员不采取措施进行避免B：编程人员的程序不合理，操作人员无法进行对程序的编辑C:机床误差3、加工坐标定制的方法不统一、导致工序间的基准误差大，工件出现质量缺陷4、工件的光洁度较差A:刀具的切削参数选用的不合理B:程序的步距或余量不合理总之：操作人员不按照“三按、三检、三自、一控”作业法操作。出现较多的简单错误。工艺纪律性差是目前质量无法进步的主要原因之一谢谢！祝大家新年愉快！