考工培训(第二次)平面铣削及子程序

数控铣床工培训第二次课平面铣削（含粗精加工）及子程序任务一铣削工艺基础任务二数控编程指令任务三平面铣削（含粗精加工）任务四子程序数控铣削加工工艺的制定是编写数控加工程序的前提和基础，数控铣削加工工艺的制订包括零件图纸分析、工序的划分、数控铣床的选用，装夹方案的确定、刀具的选用、刀具路线的确定、切削参数的确定（上次课介绍过）等方面的工作。数控铣削加工工艺设计以及编程、操作加工过程如图所示。数控铣削工艺设计与编程加工过程一、铣削加工工艺性分析数控铣削加工工艺分析是在普通铣削加工工艺的基础上，结合数控加工的特点，对零件图、技术要求、结构工艺性等逐项进行分析，以便合理确定数控加工工序的内容和步骤。（一）分析零件图纸1.整体分析零件图纸分析是合理制定加工方案的基础。在分析零件图纸时首先要明确所需加工的零件型面及相应的技术要求，以便于合理划分加工工序。除此之外，还要审查核实构成零件轮廓的几何元素条件是否充分（否则会影响必要的数值计算，此时需与零件设计者沟通确定）；分析并明确零件的设计基准，遵循基准重合原则确定零件的工艺基准，并确定零件的编程原点。2.技术要求分析分析零件精度、表面粗糙度及其它各项技术要求是否明确；分析一次安装能否完成图样上有位置精度要求的加工表面；通过对技术要求分析合理选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。3.结构工艺性分析分析零件的尺寸、形状、结构是否妨碍刀具运动，是否会产生加工干涉或加工不到的区域。分析零件图纸是否符合数控铣削加工的特点，例如零件的内腔与外形是否采用统一的几何类型和尺寸，内槽圆角半径不应太小，槽底圆角半径不要过大等。对不便装夹的工件，需考虑在毛坯上增设工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。（二）合理划分工序，充分发挥数控铣床优势对比普通铣床，数控铣床具有加工精度高、自动化程度高、劳动强度低、柔性好等特点，为了充分发挥数控铣床的优势，需要在分析零件图纸的基础上合理地划分工序。对于余量大、毛坯有硬皮的粗加工一般选择普通铣削加工。除此之外还应考虑一下几点。1.普通铣床上无法加工的可选择数控铣床；2.普通铣床可以加工，但很难保证质量的可选用数控铣床；3.普通铣床加工效率低，操作者劳动强度大，可选用数控铣床。（三）设计加工工艺路线数控铣削加工具有工序相对集中的特点，以避免多次装夹造成误差，提高加工精度。在确定数控铣削加工工艺路线时必须结合零件的特点和实际情况，使数控铣削加工工序合理集中、衔接自然，才能更好地保证加工效率和加工质量。1.工序的划分工序就是一个或一组工人在同一工位对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程被称为工序，它是生产过程中最基本的组成单位。数控铣削加工为提高加工精度一般在零件的一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。数控铣削加工工序划分有以下几种方式（1）按零件装夹次数划分工序就是以一次装夹完成的那一部分工艺过程为一道工序，加工完成后就能达到待检状态。这种方法适用加工内容不多的工件，如图3-2所示的片状凸轮，按装夹次数可分为三道工序。第一道工序在车床上以毛坯的外圆表面和端面A定位加工端面B和Φ22H7的内孔，第二道工序在车床上以外圆表面和端面B定位加工端面A和Φ4H7的工艺孔，第三道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位（一面两孔），在数控铣床上铣削凸轮外轮廓面。图按零件装夹次数划分工序（2）按粗、精加工分开原则划分工序按粗、精加工分开原则划分工序，即粗加工中完成的那一部分工艺过程为第一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为第二道工序。这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的零件，如毛坯为铸件、焊接件或锻件的加工。通常在一次装夹中，不允许将零件某一部分表面粗、精加工完毕后再加工零件的其他表面。（3）按刀具集中原则划分工序虽然有些零件可以在一次装夹过程中加工出多个部位，但为了减少换刀次数和刀具空程时间，可按刀具集中原则划分工序。即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，也就是在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出所有可加工部位。这种方法适用于工件的待加工表面较多、机床连续工作时间过长、加工程序的编制和检查难度较大等情况。在数控铣床、数控加工中心机床中常采用这种方法。（4）按加工部位划分工序即以完成相同型面加工的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点(如内形、外形、曲面和平面等)划分成多道工序。2.工步的划分工步是指加工表面和加工工具不变的情况下，连续完成的那一部分工序内容。工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步，工步划分应遵循以下几点。（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。（2）对于既有铣削平面又有镗孔的零件，应采用“先面后孔”的原则。（3）按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可按刀具集中划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。3.零件的加工顺序加工顺序确定应根据零件的结构、装夹方式等情况遵循以下几个原则。（1）基面先行原则精基准表面应优先加工出来，以便为后续工序（或工步）提供精确地定位基准，减小定位误差。（2）先粗后精原则按照“粗加工——半精加工——精加工——光整加工”确定加工顺序，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。（3）先主后次原则零件的主要表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，一般选择在主要表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。（4）先面后孔原则对箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔，这样安排加工顺序，一方面用加工过的平面定位，精度高、稳定可靠，另一方面是考虑零件加工过程中存在变形，“先孔后面”容易造成孔的位置精度和尺寸精度无法保证。（5）先近后远原则在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。四）数控铣削加工工艺方案的制订制订数控铣削加工工艺方案包括工序（工步）内容的确定、数控设备的选用、装夹方案的确定、刀具、切削用量的选用、刀具路线的确定等方面的工作。1.数控设备的合理选用根据零件图纸分析确定的加工内容和技术要求，结合零件结构、尺寸等因素需合理选用数控设备，以适应加工需要和满足加工精度要求。在选用数控设备时应主要考虑以下几点。（1）数控设备的加工工艺范围；（2）数控设备的技术规格（包括主轴功率、主轴功率、进给驱动力、各轴有效行程）；（3）数控设备的控制精度及实际运行状况；2.装夹方案的确定装夹方案的确定影响数控铣削加工的效率和质量。确定数控铣削加工装夹方案时应遵循以下原则。（1）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，提高生产效率；（2）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用，在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响刀具路线(不能发生刀具、夹具干涉现象)。（4）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。3.加工方法的选择加工方法的选择要能保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度等级和表面粗糙度要求的加工方法很多，选择时要结合零件的结构、形状、尺寸和热处理等实际情况全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上较大的孔一般采用镗削，较小的孔宜选择铰削，而箱体上的孔不宜采用磨削。加工方法的选择还应结合现有的工艺条件以及生产效率和加工成本。常用加工方法的经济加工精度和表面粗糙度可查阅有关工艺手册。4.数控铣削刀具的选择(上次课介绍过刀具)刀具的选择应考虑工件材质、加工轮廓类型、机床允许的切削用量和刚性、刀具耐用度等因素。一般情况下应优先选用标准刀具(硬质合金可转位刀具)，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。①按刀具种类选择（1）盘铣刀：一般采用在盘状刀体上机夹刀片或刀头组成，常用于较大平面的粗、精加工。（2）端铣刀：端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀，广泛用于零件轮廓及平面加工。（3）成型铣刀：成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状(如角度面、凹槽面等)，也适用于特形孔或台。（4）球头铣刀：适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的加工。（5）鼓形铣刀：主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加工。②按刀具材料选择1)可转位硬质合金铣刀，一般应用于平面铣削加工。2)高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，一般不用于加工毛坯面。3)立方氮化硼(CBN)刀片端铣刀或陶瓷刀片端铣刀，主要用于加工余量较小、表面粗糙度要求较低的工件加工。4)镶嵌硬质合金立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。5)镶嵌硬质合金玉米铣刀可以进行强力切削，用于毛坯表面和孔的粗加工。5.刀具轨迹的设计刀具轨迹是数控加工过程中刀具刀位点相对工件的运动轨迹。刀具轨迹设计得是否合理可影响加工效率和加工质量，是数控铣削加工工艺方案制定的重要工作之一，设计刀具轨迹需注意以下几点。（1）应能保证零件的加工精度和表面质量当铣削平面零件外轮廓时，刀具应沿外轮廓曲线延长线的切向切入，以避免在切入处产生刀痕而影响表面质量。同理，在刀具切离工件时，也应该沿零件轮廓延长线的切线方向切离工件。铣削封闭内轮廓表面时，若内轮廓空间允许，则应沿切线方向切入、切出。若内轮廓空间不足，无法做到切线切入、切出时刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入、切出，刀具的切入、切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处。（2）应尽量缩短走刀路线，减少刀具空行程时间和切削进给时间，提高生产率。（3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。6．对刀点和换刀点的确定(上次课介绍过)所谓对刀点就是在数控机床上加工零件时，刀具相对工件运动的起点。由于数控程序从该点开始执行，所以“对刀点”又称“起刀点”。对刀点选择的原则是：（1）在机床上容易找正；（2）便于数学处理和简化程序；（3）在加工中便于检查；（4）引起的加工误差小；对刀点可选在工件上，也可选在夹具上或机床上，但必须与工件的定位基准有一定的尺寸关系。如图中X0和Y0，这样才能确定工件坐标系与机床坐标系的关系。对刀点与换刀点的设定当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选择零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，以检验刀具“刀位点”与“对刀点”是否重合。为保证对刀精度，实际生产过程中常使用千分表、寻边器或对刀仪进行对刀。换刀点是指机床进行换刀的位置。该点可以是任意的一点，也可以是固定的一点，但此点必须满足机床执行换刀指令时，刀具、夹具、工件等各部分不会发生任何干涉。因此换刀点通常设定在工件或夹具之外的安全高度和安全区域。一个完整的零件加工程序就是一组被传送到数控装置中去的指令和数据。是由若干程序段组成，每个程序段有若干个指令字组成，每个指令字又由字母、数字、符号组成。一、程序的结构任务二数控编程指令1.指令字的格式一个指令字是由地址符（指令字符）和带符号（如定义尺寸的字）或不带符号（如准备功能字G代码）的数字数据组成的。2.程序段的格式一、程序的结构程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。程序段的格式定义了每个程序段中功能字的句法3.程序的一般结构通常零件程序必须包括起始符和结束符。零件程序通常是按程序段的先后顺序执行的，而不是按程序段号的顺序执行。书写程序时，建议按升序书写程序段号。程序起始%（或O）符，%（或O）符后跟程序号。程序结束：M02或M30。注释符:括号（）内或分号；后的内容为注释文字一、程序的结构准备功能由地址字M和其后一或二位数字组成，主要用于控制零件程序的走向，以及机床各种辅助功能的开关动作。M功能分为非模态M