数控铣床与加工中心编程加工技术1

第三章数控铣床与加工中心编程加工技术§3.4数控铣床与加工中心的换刀与对刀一：工件零点的确定数控编程时是以工件零点作为参照的；而机床运动时是以机床零点作为参照的。而每把刀具的长短不一。为了正确确定不同刀具刀位点在工件坐标系中的位置。在程序加工前需要进行对刀操作。不考虑刀具时：由工件零点偏置建立工件零点和机床零点之间的关系。用户程序：G00X0Y0Z0机床实际移动：（X0＋X3）（Y0+Y3）（Z0+Z3）G54(X)G54(Y)G54(Z)考虑刀具时：由工件零点偏置和刀具长度补偿值建立刀位点在工件坐标系中的正确位置。G54(Y)G54(Z)刀具长度补偿值用户程序：G00X0Y0Z0机床实际移动：（X0＋X3）（Y0+Y3）（Z0+Z3+L）G54(X)§3.4数控铣床与加工中心的换刀与对刀一：工件零点的确定4：工件零点的几种设定方法工件零点偏置法：•在机床偏置寄存器中设定工件坐标系的偏置值。•在程序中使用指令G54～G59设定工件坐标系。§3.4数控铣床与加工中心的换刀与对刀一：工件零点的确定4：工件零点的几种设定方法G92指令设置法：•移动刀具到工件坐标系中的XaYbZc处•执行指令G92XaYbZc设定工件坐标系§3.4数控铣床与加工中心的换刀与对刀二：对刀与换刀1：x，y方向的对刀方法心轴寻边器试切法原理相同i：对刀点为两相互垂直的直角边对刀是一种操作，目的是为了精确测量工件坐标系、机床坐标系、和不同长度刀具之间的关系。以保证不同长度的刀具在执行同一段刀具定位指令时（如G00）能正确移动到工件坐标系中的同一个位置二：对刀与换刀1：x，y方向的对刀方法寻边器杠杆百分表ii：对刀点为孔或外圆时获得x，y坐标后可以把相应的坐标值输入到由工件零点偏置偏置法确定的G54，G55…..中或者输入到G92指令中去完成工件坐标系的x，y方向的设定。表头工件主轴百分表磁性表座§3.4数控铣床与加工中心的换刀与对刀二：对刀与换刀2：z方向的对刀（确定刀位点和工件坐标系的位置关系）D：机床主轴孔端面到机床工作台距离（固定值）A：刀具长度B：刀位点到工件零点的距离C：工件高度几个尺寸关系为了确定刀位点在程序中的正确位置，在使用工件原点偏置法（G54~G59)的时候有几种不同的Z向对刀办法。2：z方向的对刀i方法i：刀具预先设置方法需要确定G54中的z值需要确定刀具长度值作为刀具长度补偿特点：不占用机时，适合多刀具大批量。需要的设备昂贵，不适合中小企业。步骤：⑴借助标准芯棒确定G54中的z值⑵借助标准芯棒和对刀仪确定刀具长度⑶分别设定G54的z值（负）和刀具长度补偿值（正）二：对刀与换刀2：z方向的对刀ii方法ii：接触法进行z向对刀不需要G54中的z距离和刀长，只需要测量刀位点到工件坐标系z0的距离，作为刀具补偿值。特点：占用机时多不需要辅助设备。步骤：⑴分别测量测量刀位点到工件坐标系z0的距离。⑵分别设置刀具长度补偿值（负）二：对刀与换刀1：z方向的对刀iii方法iii：用主刀长度法步骤：⑴选择一把主刀具。⑵用接触测量法测量主刀到工件坐标系Z0的距离（负）计入G54的z中，这时刀具补偿H02=0。特点：缩短调试时间，对于新的工件高度之需要从新设定主刀的G54的z值即可。⑶将主刀与工件表面接触，z值显示设为0⑷其他刀具依次与工件坐标系Z0接触显示值作为刀具长度补偿值（正或负）G92指令设置法工件零点偏置偏置法XY向对刀演示Z向对刀演示§3.4数控铣床与加工中心的换刀与对刀二：对刀与换刀总结一：工件零点的确定确定工件零点（编程零点、工件坐标系）在机床坐标系中的位置1：机床原点，工件原点，刀具长度之间的关系2：G92方法设置工件原点3：G54方法设置工件原点目的：确定不同的刀具的刀位点在工件坐标系中的位置。1：x，y方向的对刀（确定工件坐标系在机床坐标系中x，y方向的位置）2：z方向的对刀（确定刀位点和工件坐标系的位置关系）§3.5数控铣床与加工中心加工工艺数控铣床是机床设备中应用非常广泛的加工机床，它可以进行平面铣削、平面型腔铣削、外形轮廓铣削、三维及三维以上复杂型面铣削，还可进行钻削、镗削、螺纹切削等孔加工。加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。加工中心特别适合于箱体类零件和孔系的加工。数控铣床和加工中心随着坐标轴数的增加，其加工能力和范围也随之增强。一、数控铣床与加工中心的工艺特点§3.5数控铣床与加工中心加工工艺二、数控铣床与加工中心的适应对象（一）、数控铣床的主要加工对象a)轮廓面Ab)轮廓面Bc)轮廓面C1、平面类零件2、直纹曲面类零件3、立体曲面类零件行切加工法三坐标联动加工（二）、加工中心的主要加工对象1、箱体类零件（多面）2、复杂曲面3、异形件（多工位，难装夹）4、盘、套、板类零件（多孔零件）5、特殊加工（测量、刻字、磨削）三、零件的结构工艺性1、零件图的工艺性分析根据铣削加工的特点，对零件图样进行工艺性分析时，应主要分析与考虑以下一些问题1）、簿壁件的加工加工薄板时，切削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和表面粗糙度难以保证，这时，应考虑合适的工件装夹及加工方式。2）、内壁转接圆弧半径RR大：刀具刚性好R小：刀具刚性差3）、内壁与底面转接圆弧半径rr大：d小，底面走刀次数多r小：d大，底面走刀次数少4）、统一圆弧尺寸R多，需要多种刀具R统一，减少刀具数和更换刀具次数，减少辅助时间5）、保证基准统一的原则有些工件需要在铣削完一面后，再重新安装铣削另一面，由于数控铣削时，不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀。因此，最好采用统一基准定位。铣削工件在加工时的变形，将影响加工质量。这时，可采用常规方法如粗、精加工分开及对称去余量法等，也可采用热处理的方法，如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理等。6）分析零件的变形情况三、零件结构工艺性分析2、零件毛坯的工艺性分析1）、毛坯余量是否充足，批量生成时毛坯余量是否稳定•对于单件生产常使用划线找正法•批量生产时应严格控制余量是否稳定2）、分析毛坯在安装定位方面的适应性3）、分析毛坯余量大小及均匀性，确定分层方案四、进给路线与切削用量的确定1、进给路线的确定在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工，通常采用的加工路线为：1)从起刀点移动到进刀点；2)切入工件；3)轮廓切削；4)切出工件；5)刀具向上抬刀，退离工件；6）返回起刀点。外表面内表面1）、刀具的切入切出在切入切出时，为了避免在轮廓表面留下刀痕，应该合理安排切入切出路径。2）、刀具的切削路径行切法环切法先行切后环切留有未加工部位留有刀痕3）、曲面的铣削Y方向行切X方向行切环切4）、顺铣逆铣为了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣较为合理。逆铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf方向相反。顺铣时切削力F的水平分力FX的方向与进给运动Vf的方向相同。四、进给路线与切削用量的确定2、切削用量的确定切削速度v:不同的刀具材料及工件材料决定v的大小进给量1）切削三要素切削深度：Ra＝12.5-25圆周铣5mm精加工，余量0.5-1mm端面铣6mmRa＝3.2-12.5Ra＝0.8-3.2半精加工余量周铣0.3-0.5mm端铣0.5-1mm粗加工－生产效率精加工－表面质量n=1000v/(πd)每齿进给量例：现用φ100直径的10齿碳化钛硬质合金面铣刀加工45钢工件，试确定其主轴转速n（r/min)及进给速度（mm/min)。1：主轴转速的确定由表3－3可得当刀具材料为碳化钛硬质合金、工件材料为中碳钢时其推荐切削速度为40－60m/min。取v=50m/min则：n=1000*50/(π*100)=159(r/min)，圆整为160r/min2：进给速度的确定由表3－4可得当刀具材料为硬质合金、工件材料为中碳钢时其推荐每齿进给量为0.08mm/齿每转。则：进给速度f=Z*fz*n=0.08*10*160=128mm/min，圆整为130mm/min。2、切削用量的确定2）进给速度与“超程”“欠程”现象当进给速度过快，由于惯性的作用，在拐角处可能出现“超程”现象。当切削力较大，机床、工件、刀具系统产生变形，可能使刀具在拐角处产生“欠程”现象。2:现分别用φ20直径的3齿硬质合金铣刀（炭化钨）和高速钢加工铝合金（取其最高切削速度），试分别确定其主轴转速n（r/min)及进给速度（mm/min)。作业：1:简述在数控铣床和加工中心上进行Z向对刀的几种方法及步骤。§3.6数控铣床与加工中心程序编制一、概述为机床缺省状态00组为非模态代码在铣削加工中G90/G91分别表示绝对坐标/相对坐标编程§3.6数控铣床与加工中心程序编制一、概述1、前指令代码、后指令代码前指令代码：在程序段开头激活M功能后指令代码：在程序段结束激活M功能G00X12Y20M08G00X12Y20M00前指令代码后指令代码如不能确定M功能和刀具运动之间的关系，可以在单独的程序段中书写。2：M代码作用时间在单个程序段中有效一直有效，直到被取消§3.6数控铣床与加工中心程序编制绝对尺寸指令和增量尺寸指令G90指定尺寸值为绝对尺寸。G91指定尺寸值为增量尺寸。这种表达方式的特点是同一条程序段中只能用一种，不能混用。