数控课件

数控铣削加工工艺及对刀操作一数控铣削加工工艺路线二铣刀的选择与切削用量三数控铣床工件的装夹与对刀四数控铣削工艺设计一、数控铣削工艺路线数控铣削加工工艺规程的制定制订零件的数控铣削加工工艺是数控铣削加工的一项首要任务。数控铣削加工工艺制订的合理与否，直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。数控铣削加工工艺规程的制定普通加工工艺数控加工工艺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。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。数控铣削加工工艺规程的制定选择并确定数控加工的内容数控加工的工艺分析图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定制定数控加工工艺方案确定工步和进给路线选择数控机床的类型选择和设计刀具、夹具与量具确定切削参数编写、校验和修改加工程序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档1．数控铣削加工内容的选择(1)适合数控铣床加工零件：通用机床加工时难以测量和控制进给的内外凹槽以尺寸协调的高精度孔或面工件上的曲线轮廓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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率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容(2)不适合数控铣床加工零件：１．数控铣削加工内容的选择毛坯上余量不太充分或不太稳定的部位一次安装完成零星工位加工简单粗加工需长时间占机人工调整必须采用细长刀具加工的零件2．零件的工艺性分析(1)仔细阅读图样，明确加工内容。(2)详细了解图样所标注的几何尺寸、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等技术要求；了解零件的材料、毛坯类型、生产批量等，这些都是合理安排数控车削加工工艺中各基本参数的主要依据。如果零件的某些加工部位经数控车削加工达不到精度要求时，还需要安排最后的精加工（如磨削），应注意为后续工序保留加工余量。［1］、零件图样的分析(4)分析工件图样上几何元素的给定条件是否充分，要保证编程时的数值计算能顺利进行。２．零件的工艺性分析(3)分析工件图样上尺寸标注方法是否适应数控加工的特点［2］、零件结构工艺性分析（零件制造的可行性和经济性分析）２．零件的工艺性分析零件槽底部圆角半径不宜过大尽量统一内外轮廓的几何类型和有关尺寸选择较大的轮廓内圆弧半径保证获得要求的加工精度保证基准统一原则分析零件的变形情况a)R＞0.2Hb)R＜0.2H［３］、零件毛坯的工艺分析２．零件的工艺性分析分析毛坯的装夹适应性（可适当增加定位凸耳或工艺凸台）分析毛坯的余量大小及均匀性（考虑零件的切削次数以及变形情况）毛坯应有充分、稳定的加工余量（保证加工面与非加工面之间精度）数控工艺路线的设计质量会直接影响零件的加工质量和生产效率，尽可能设计的合理一些。3．工艺路线的确定3、工艺路线的确定［1］、加工方法的选择（1）孔加工主要的加工方法有：钻削、扩削、铰削、铣削和镗削孔加工的常用方法选择：对于直径大于φ30mm的已铸出或锻出的毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗——半精镗——孔口倒角——精镗的加工方案；孔径较大的可采用立铣刀粗铣——精铣加工方案；对于直径小于φ30mm无底孔的孔加工，通常采用锪平端面——打中心孔——钻——扩——孔口倒角——铰加工方案，对有同轴度要求的小孔，需采用锪平端面——打中心孔——钻——半精镗——孔口倒角——精镗(或铰)加工方案（特别是加工台阶孔）。3.工艺路线的确定（2）平面加工主要采用铣削方式，使用立铣刀和端铣刀。（3）曲面轮廓加工方法曲面轮廓加工主要方法：多轴联动，使用球头刀2轴半联动加工3轴联动加工5轴联动加工３．工艺路线的确定［2］、加工阶段的划分工件的加工，总是按照先粗加工，后精加工的顺序进行。粗加工：要求时间短，除去大部分余量，生产效率要求高。精加工：在粗加工基础上，通过加工，满足零件的精度要求。划分意义：有利于保证加工质量；有利于及早发现毛坯的缺陷；有利于设备的合理使用。３．工艺路线的确定［3］、工序的划分工序的划分原则：在一次装夹应尽可能完成大部分工序；尽可能在一台机床上完成整个零件的加工。工序的划分的几种方式３．工艺路线的确定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。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。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。３．工艺路线的确定［4］、加工顺序的安排（1）切削加工工序的安排B、先粗后精原则；C、先主后次原则；A、基面先行原则；（原因：基准的表面越精确，装夹误差越小。）D、先面后孔原则；３．工艺路线的确定［4］、加工顺序的安排（2）热处理工序安排热处理作用及安排位置：a、预备热处理：消除毛坯制造时的残余应力，改善组织。时间安排：多方切削加工之前。b、消除残余应力：消除切削力引起的变形。时间安排：粗加工之后，精加工之前，可多次。c、最终热处理：提高零件强度、表面硬度和耐磨性。时间安排：加工结束。３．工艺路线的确定4.4数控加工工序与普通工序衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等。辅助工序：a、内容：检验、清洗、去毛刺、去磁、倒棱边、涂油等。b、作用：保证产品质量主要措施之一。c、时间安排：加工结束。［4］、加工顺序的安排（3）辅助工序安排３．工艺路线的确定［5］、装夹方式的选择定位基准、装夹方案选择：在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。３．工艺路线的确定［5］、装夹方式的选择夹具的选择：夹具的分类通用夹具：适用于单件小批量生产。例如：平口钳、三爪卡盘等等。专用夹具：适用于大批大量生产。组合夹具：适用于单件小批量生产。定位夹紧使工件相对于机床及刀具处于正确的位置工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化工件安装的内容３．工艺路线的确定组合夹具：又称为模组化夹具。是夹具中一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备。特点：组合性、可调性、模拟性、柔性、经济性、寿命长、周期短、成本低。新型数控夹具体３．工艺路线的确定孔系组合夹具夹具体元件３．工艺路线的确定［6］、进给路线选择重要概念：加工路线：刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向，即刀具从起刀点开始运动，直至加工结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。确定原则：a、加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；b、数值计算简单，减少运算量；c、应使加工加工路线最短。３．工艺路线的确定［6］、进给路线的确定（1）顺铣和逆铣的选择顺铣：从表面切入，铣刀受冲击负荷较大；发热量少；表面质量好，精加工采用。逆铣：从内部切入，铣刀受冲击负荷较少；发热量大；表面质量不好，粗加工采用。３．工艺路线的确定［6］、进给路线的确定（2）铣削外轮廓的进给路线切入点的选择。。。ABC应尽量避免在连续几何图素的中间切入×虽然是两几何图素的交点，但在这里刀具沿切线方向切出后将影响已加工表面精度可沿图形轮廓切向切入切出，且保证轮廓封闭×√铣削内轮廓的切入切出路径３．工艺路线的确定［6］、进给路线的确定铣削外轮廓的进给路线铣削外轮廓的切入切出路径３．工艺路线的确定［6］、进给路线的确定（3）铣削内槽的进给路线行切(单向)环切（往复）混合切a.行切法走刀路线短，但在相临两行的转接处会产生滞留刀痕，环切法走刀路线长但获得的表面质量高.b.精加工中，零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成，要避免在连续的轮廓中安排切入、切出、换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变、或滞留刀痕等弊病。c.环切主要用于精加工，行切用于粗加工。d.混合切综合了二者的优点，先用行切去处中间的大多数余量，最后环切一刀，使总的刀具路径较短，又获得较好的表面质量。［6］、进给路线的确定（4)孔加工的进给路线一．尽量选取最短的进给路线，减少空行程的执行时间对生产率的影响。二．但对于位置精度要求较高的孔系加工，则要综合考虑加工顺序的安排，以避免机床丝杠的反向间隙对位置精度的影响。三．采用单方向定位路线或指令，四．粗加工和精加工可以采用不同的加工顺序。３．工艺路线的确定［6］、进给路线的确定（5）铣削曲面的进给路线铣削曲面的进给路线总之：确定进给路线原则是在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，尽量缩短进给路线，以提高生产效率。二铣刀的选择与切削用量１．刀具选择1)、数控刀具材料数数控刀具的材料高速钢钨钴类钨钛钴类Mo系高速钢W系高速钢硬质合金钨钛钽（铌）钴类陶瓷纯氧化铝类（白色陶瓷）TiC添加类（黑色陶瓷）立方碳化硼聚晶金刚石刀具选择2)、数控铣削对刀具的要求a、铣刀的刚性要好，已适用于大切削用量的要求，也可适应切削加工中难以调整切削用量的特点。b、铣刀的耐用度要高，使磨损减少，提高零件的表面质量与加工精度。刀具选择总的原则：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，提高刀具加工的刚性。刀具选择3)、铣刀的种类按加工工艺来分车刀钻刀（钻头）镗刀铣刀按结构来分整体式镶嵌式内冷式减振式机夹可转位式刀具选择数控铣床上常用刀具：a、立铣刀b、面铣刀c、磨具铣刀d、键槽铣刀e、鼓形铣刀f、成型铣刀刀具选择4)、铣刀的选择立铣刀的有关尺寸参数，推荐按下述经验数据选取。刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径ρ，一般取R=(0.8～0.9)ρ；零件的加工高度H≤（1/4-1/6）R，以保证刀具有足够的刚度；对不通孔(深槽)，选取l=H+(5～10)mm(l为刀具切削部分长度，H为零件高度)；加工外型及通槽时，选取l=H+r+（5～10）mm（r为端刃圆角半径）；加工筋时，刀具直径为D=(5～10)b(b为筋的厚度)；数控铣削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和进给量f，根据切削速度和被加工零件的直径可以计算出主轴的转速n。选择切削用量时，应该在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大地发挥刀具的切削性能。所选取的数值要在机床给定的切削参数允许范围内，同时要使主轴转速、背吃刀量和进给量三者都能相互适应，形成最佳的切削效果。具体的原则是：粗加工时，在考虑加工经济性的前提下以提高生产率为主；半精加工和精加工时，在保证工件加工精度和表面粗糙度的前提下兼顾提高加工效率。２．切削用量的选择２．切削用量的选择1)、背吃刀量的选择一般是根据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统刚度来确定背吃刀量ap。在工艺系统刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，以提高加工效率。当零件的加工精度要求较高时，需要保留0.2～0.5mm的单边余量。２．切削用量的选择2)、主轴转速的确定先要依据机床的性能、被加工零件的材料和刀具允许的切削速度，查阅相关的数控加工切削用量资料，选取切削速度。在确定了切削速度vc(m∕min)之后,根据工件直径D用下面的公式便可计算出主轴转速n(r∕mim)。Dvn1000式中，D是工件直径，单位为mm。２．切削用量的选择3)、进给量（进给