#《數(shù)控加工技術》數(shù)控銑床的程序編制

《#《數(shù)控加工技術》數(shù)控銑床的程序編制》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《#《數(shù)控加工技術》數(shù)控銑床的程序編制（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1 / 15 數(shù)控銑床地程序編制 數(shù)控銑床是一種加工功能很強地數(shù)控機床 ,目前迅速發(fā)展起來地加工中心、 柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床地基礎上產生地 ,兩者都離不開銑削 方式 .因為數(shù)控銑削工藝最復雜 ,需要解決地技術問題也最多 ,因此 ,目前人們在研 究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動編程語言地軟件系統(tǒng)時 ,也一直把銑削加工作為重點 . 第一節(jié) 數(shù)控銑床程序編制地基礎 一、數(shù)控銑床地主要功能及加工對象 1數(shù)控銑床地主要功能 數(shù)控銑床也像通用銑床那樣可以分為立式、臥式和立臥兩用式數(shù)控銑床 ,各 類銑床配置地數(shù)控系統(tǒng)不同 ,其功能也不盡相同 .除各有其特點之外 ,常具有下列 主要功能： (1 點位控

2、制功能 利用這一功能 ,數(shù)控銑床可以進行只需要作點位控制地鉆 孔、擴孔、锪孔、鉸孔和鏜孔等加工 . (2 連續(xù)輪廓控制功能 數(shù)控銑床通過直線與圓弧插補 ,可以實現(xiàn)對刀具運動 軌跡地連 續(xù)輪廓控制 ,加工出由直線和圓弧兩種幾何要素構成地平面輪廓工件 . 對非圓曲線 (橢圓、拋物線、雙曲線等二次曲線及對數(shù)螺旋線、阿基 M 德螺旋 線和列表曲線等等 構成地平面輪廓 ,在經過直線或圓弧逼近后也可以加工 .除此 之外 ,還可以加工一些空間曲面 . (3 刀具半徑自動補償功能 使用這一功能 ,在編程時可以很方便地按工件實 際輪廓形狀和尺寸進行編程計算 ,而加工中可以使刀具中心自動偏離工件輪廓一 個刀具半徑

3、 , 加工出符合要求地輪廓表面 .也可以利用該功能 ,通過改變刀具半徑 補償量地方法來彌補銑刀制造地尺寸精度誤差 ,擴大刀具直徑選用范圍及刀具返 修刃磨地允許誤差 .還可以利用改變刀具半徑補償值地方法 , 以同一加項目序實 現(xiàn)分層2 / 15 銑削和粗、精加工或用于提高加工精度 .此外 ,通過改變刀具半徑補償值 地正負號 ,還可以用同一加項目序加工某些需要相互配合地工件 (如相互配合地 凹凸模等 . (4 刀具長度補償功能 利用該功能可以自動改變切削平面高度 ,同時可以降 低在制造與返修時對刀具長度尺寸地精度要求 ,還可以彌補軸向對刀誤差 . (5 鏡象加工功能 鏡象加工也稱為軸對稱加工 .對

4、于一個軸對稱形狀地工件 來說 ,利用這一功能 ,只要編出一半形狀地加項目序就可完成全部加工了 . (6固定循環(huán)功能 利用數(shù)控銑床對孔進行鉆、擴、鉸、锪和鏜加工時 ,加工地基本動作是：刀 具無切削快速到達孔位一慢速切削進給一快速退回 . 對于這種典型化動作 ,可以 專門設計一段程序 (子程序 ,在需要地時候進行調用來實現(xiàn)上述加工循環(huán) .特別 是在加工許多相同地孔時 ,應用固定循環(huán)功能可以大大簡化程序 . 利用數(shù)控銑床地連續(xù)輪廓控制功能時 ,也常常遇到一些典型化地動作 ,如銑 整圓、方槽等 ,也可以實現(xiàn)循環(huán)加工 .對于大小不等地同類幾何形狀 (圓、矩形、 三角形、平行四邊形等 ,也可以用參數(shù)方式編

5、制出加工各種幾何形狀地子程序 在加工中按需要調用 ,并對于程序中設定地參數(shù)隨時賦值 ,就可以加工出大小不 同或形狀不同地工件輪廓及孔徑、孔深不同地孔 . 目前 ,已有不少數(shù)控銑床地數(shù)控系統(tǒng)附帶有各種已編好地子程序庫 ,并可以 進行多重嵌套 ,用戶可以直接加以調用 ,編程就更加方便 . (7 特殊功能 有些數(shù)控銑床在增加了計算機仿形加工裝置后 ,可以在數(shù)控和 靠模兩種控制方式中任選一種來進行加工 ,從而擴大了機床使用范圍 . 具備自適應功能地數(shù)控銑床可以在加工過程中把感受到地切削狀況 （如切削 3 / 15 力、溫度等 地變化 ,通過適應性控制系統(tǒng)及時控制機床改變切削用量 ,使銑床及 刀具始終保

6、持最佳狀態(tài) ,從而可獲得較高地切削效率和加工質量 , 延長刀具使用 壽命 . 數(shù)控銑床在配置了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后 , 就具備了數(shù)據(jù)采集功能 . 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 可以通過傳感器 （通常為電磁感應式、紅外線或激光掃瞄式 對工件或實物依據(jù) （樣板、模型等 進行測量和采集所需要地數(shù)據(jù) .而且 ,目前已出現(xiàn)既能對實物掃 瞄采集數(shù)據(jù) ,又能對采集到地數(shù)據(jù)進行自動處理并生成數(shù)控加項目序地系統(tǒng) （ 簡 稱錄返系統(tǒng) . 這種功能為那些必須按實物依據(jù)生產地工件實現(xiàn)數(shù)控加工帶來了 很大地方便 , 大大減少了對實樣地依賴 ,為仿制與逆向進行設計一制造一體化工 作提供了有效手段 . 2數(shù)控銑床地加工工藝范圍 銑削是機械加工中

7、最常用地加工方法之一 ,它主要包括平面銑削和輪廓銑削 也可以對零件進行鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工與攻螺紋等 .在銑削加工中 ,它特 別適用于加工下列幾類零件： （1平面類零件 平面類零件是指加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面地夾角為 定角地零件 . 目前在數(shù)控銑床上加工地絕大多數(shù)零件屬于平面類零件 .這類零件地特點是 各個加工表面是平面 ,或可以展開為平面 ,圖 41 所示地三個零件都屬于平面類 零件其中地曲線輪廓面 M 和正圓臺面 N,展開后均為平面.4 / 15 圖 4 1 平面類零件 平面類零件是數(shù)控銑削加工對象中最簡單地一類，一般只須用三坐標數(shù)控銑 床地兩坐標聯(lián)動（即兩軸半坐標加

8、工 就可以把它們加工出來有些平面類零件地 某些加工表面（或加工表面地母線 與水平面既不垂直也不平行，而是存在一個定 角，這些斜面地加工常用以下幾種方法： 1對圖 4 1b）所示地斜面 P,當工件尺寸不大時，可用斜板墊平后加工，如 機床主軸可以擺角，則可以擺成適當?shù)囟ń莵砑庸ぎ敼ぜ叽绾艽?，斜面坡度?較小時,也常用行切法加工，但會在加工面上留下迭刀時地刀峰殘留痕跡，要用鉗 修方法加以清除當然,加工斜面地最佳方法是用五坐標銑床主軸擺角后加工 ，可 以不留殘痕. 2圖 4 1c）所示地正圓臺和斜筋表面，一般可用專用地角度成型銑刀來加 工，此時若采用五坐標銑床擺角加工反而不經濟 （2變斜角類零件 加

9、工面與水平面地夾角呈連續(xù)變化 地零件稱為變斜角類零件圖 42 是飛 機上地一種變斜角梁緣條，該零件在第 圖4吃變斟角零煒 5 / 15 2 肋至第 5 肋地斜角a從 30；均勻變化為 2。32；從第 5 肋至第 9 肋再均勻變 化為 I 20；從第 9 肋到第 12 肋又均勻變化至 0變斜角類零件地變斜角加工面 不能展開為平面，但在加工中,加工面與銑刀圓周接觸地瞬間為一條直線6 / 15 加工變斜角類零件最好采用四坐標和五坐標數(shù)控銑床擺角加工 ，在沒有上述 機床時,也可在三坐標數(shù)控銑床上進行二軸半控制地近似加工 (3曲面類(立體類 零件 加工面為空間曲面地零件稱為曲面類零 件.曲面類零件地加工

10、面不僅不能展開為平 面,而且它地加工面與銑刀始終為點接觸 工曲面類零件一般采用三坐標數(shù)控銑床 .常 用地加工方法主要有下列兩種: 動,另一個坐標按一定行距周期性進給.這種方法常用于不太復雜地空間曲面地 加工，圖43 是對曲面進行二軸半坐標行切加工地示意圖. 2采用三坐標數(shù)控銑床三坐標聯(lián)動加工空間曲面 .所用銑床必須能進行 X、y、Z 三坐標聯(lián)動加工，進行空間直線插補這種方法常用于發(fā)動機及模具等 較復雜空間曲面地加工. 加工曲面類零件地刀具一般使用球頭刀具，因為其它刀具加工曲面時更容 易產生干涉而銑傷鄰近表面. 二、數(shù)控銑床工藝裝備地特點 數(shù)控銑床地工藝裝備主要是指夾具和刀具兩類 1 .夾具 數(shù)

11、控銑床可以加工形狀復雜地零件 ，但數(shù)控銑床所使用地夾具往往并不很 復雜,1采用三坐標數(shù)控銑床進行二軸半坐標控制加工 ,加工時只有兩個坐標聯(lián) 圖4胡二軸半坐標行切加工曲血 7 / 15 只要求有簡單地定位、夾緊機構就可以了 . 在選用銑削夾具時，通常需要考慮產品地生產批量、生產效率、質量保證及 經濟性等，在生產量小或研制時，應盡量采用組合夾具小批或成批生產時可考慮 采用專用夾具.在生產批量較大時，可考慮采用多工位夾具和氣動、液壓夾具 .但 此類夾具結構較復雜，造價往往較高，而且制造周期較長. 2 .刀具 根據(jù)被加工零件材料、熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量 ，選擇剛性好、耐 用度高地銑刀，是充分發(fā)

12、揮數(shù)控銑床地生產效率和獲得滿意加工質量地前提 . 數(shù)控銑床除可以使用各種通用銑 刀、成型銃刀外、還常使用適于加工 貳廠浮尋” 空間曲面零件地球頭銑刀（圖 44.另 - - H 外還有鼓形銑刀（圖 45,它主要用于 加工變斜角面. 端銑刀是數(shù)控銑床最常用地刀具，編程前經常要對端銑刀地幾何尺寸進行選 擇圖 46 是一把典型地端銑刀加工簡圖，其中：D 為銑刀直徑丄為銑刀總長，1 為銑刀刃長,r 為銑刀端刃圓角半徑,H 為所要銑削地工件側壁最大高度（或最大槽 深,R 為工件壁板之間地轉接圓弧半徑.8 / 15 在選擇銑刀直徑時，首先要認真考慮工件加工部位地幾何尺寸，一般來說,為 減少走刀次數(shù)和提咼生產

13、率及保證銑刀有足夠地剛性，應盡量選擇直徑較大地銑 刀.但選擇銑刀直徑時常常受到某些因素地制約 ，例如：加工區(qū)域地開敞性，內腔 尺寸地大小，工件材料及工件地剛性等特別是當工件內輪廓轉接圓?。ò紙A弧R 較小，而槽深或壁板高度 H 較大時，會將刀具限制為細長形，其剛性就很差銑刀直 徑 D 與刃長 I 地比值大小能客觀地反映出銑刀剛性特征 ，這里推薦將 D/ l0. 40. 5 作為檢驗銑刀剛性地條件. 為了解決當工件內轉接半徑 R 較小，而槽深或壁板高度 H 較大時，銑刀剛性 差、加工困難地問題，通常要采取大小不同地兩把銑刀進行粗、精加工來處理 . 在使用中要防止因盲目選用了過大直徑地粗加工銑刀而產

14、生在精加工后留下未 能銑去地 死角”或因留給精加工地余量過大而造成精加工困難等問題 . 銑刀刃長以避免刀具細長提高剛性為好，故其刃長只要能保證將工件銑出即 可. 當加工深槽或盲孔時 選 匸 H+2mm 1) 圖卜5戰(zhàn)形餓刀 圖4-6端蛟刀的加匸 9 / 15 2當加工外形或通孔、通槽時，選 1= H+r+2mm 銑刀端刃圓角半徑 r 地大小一般應與零件圖樣要求一致 ,但粗加工銑刀因 尚未切削到工件地最終輪廓尺寸 ,也可以適當選得小些 ,有時甚至可選為 “清根” (r =0-0. 5,但在編程時需要認真考慮粗加工以后留下多少余量 ，以保證精加工銑 刀可以把圖樣要求地 r 加工出來，不要造成其根部

15、缺損. 三、數(shù)控銑削工藝性分析 機械加工地工藝性分析關系到機械加工地效果和成敗 ,對于數(shù)控銑削加工也 是如此,因此數(shù)控銑削加工地工藝性分析是編程前地重要工藝準備工作之一 ,不 可忽視 .根據(jù)加工實踐 ,數(shù)控銑削加工工藝分析所要解決地主要問題大致可歸納 為以下幾個方面 . 1 選擇并確定數(shù)控銑削加工部位及工序內容 因為國內大多數(shù)用戶目前所擁有地數(shù)控銑床數(shù)量有限 ,因此在選擇加工對 象及加工內容時 般還是以解決生產與科研中地加工難題為主 ,充分發(fā)揮數(shù)控銑 床地優(yōu)勢和關鍵作用 .為此,推薦下列加工內容作為采用數(shù)控加工地主要選擇對 象： 1工件上地曲線輪廓 ,特別是由數(shù)學表達式給出地非圓曲線與列表曲線

16、等曲 線輪廓； 2已給出數(shù)學模型地空間曲面； 3形狀復雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難地部位； 4用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給地內外凹槽； 5以尺寸協(xié)調地高精度孔或面； 6能在一次安裝中順帶銑出來地簡單表面或形狀；10 / 15 7采用數(shù)控銑削后能成倍提高生產率，大大減輕體力勞動強度地一般加工內 容. 不適于數(shù)控銑削加工地內容主要有以下幾種: 1簡單地粗加工面； 2需要進行長時間占機人工調整（如以毛坯粗基準定位按劃線找正 地粗加 工內容; 3必須按專用工裝協(xié)調地加工內容（如標準樣件等； 4毛坯上地加工余量不太充分或不太穩(wěn)定地部位； 5如圖 4 7 所示地工件，一面加工，另一面不 加工，

17、其非加工面又不能作為定位面地部位； 6必須用細長銑刀加工地部位（一般指狹窄深 槽或高肋板小轉接圓弧部位. 2 .零件圖樣地工藝性分析 根據(jù)數(shù)控銑削加工地特點，下面列舉出一些經常遇到地工藝性問題，作為對 零件圖樣進行工藝性分析地要點來加以分析與考慮 （1零件圖樣尺寸地正確標注 因為加項目序是以準確地坐標點來編制地 ，因此,各圖形幾何要素間地相互 關系（如相切、相交、垂直和平行等 應明確，各種幾何要素地條件要充分，應無 引起矛盾地多余尺寸或影響工序安排地圭寸閉尺寸等 （2保證獲得要求地加工精度 雖然數(shù)控機床精度很高，但對一些特殊情況，例如過薄地底板與肋板，因為加 工圖卜7不適寸-數(shù)控加L的情況 1

18、1 / 15 時產生地切削拉力及薄板地彈性退讓極易產生切削面地振動，使薄板厚度尺寸12 / 15 公差難以保證，其表面粗糙度也將提高根據(jù)實踐經驗，當面積較大地薄板厚度小 于 3mm時就應充分重視這一問題. （3盡量統(tǒng)一零件輪廓內圓弧地有關尺寸 輪廓內圓弧半徑 R 常常限制刀具地直徑如圖 48 所示，如工件地被加工輪 廓高度低，轉接圓弧半徑也大，可以采用較大直徑地銑刀來加工，加工其底板面時 走刀次數(shù)也相應減少，表面加工質量也會好一些，因此工藝性較好，反之，數(shù)控銑削 工藝性較差.一般來說，當 RvO . 2H（被加工輪廓面地最大高度 時,可以判定為零 件該部位地工藝性不好. 血 胡助板的島度與內轉

19、糕國 圖卜？底板與肋板的轉接園 銑削面地槽底面圓角或底板與肋板相交處地圓角半徑 r（如圖 49 所示越 大，銑刀端刃銑削平面地能力越差，效率也越低，當 r 大到一定程度時甚至必須用 球頭銑刀加工，這是應當避免地.因為銑刀與銑削平面接觸地最大直徑 d = D 2r（D 為銑刀直徑 ,當 D 越大而 r 越小時，銑刀端刃銑削平面地面積越大，加工平 面地能力越強，銑削工藝性當然也越好有時候，當銑削地底面面積較大，底部圓弧 r 也較大時，我們只能用兩把 r 不同地銑刀（一把刀地 r 小些,另一把刀地 r 符合零 件圖樣地要求 進行兩次切削. 在一個零件上地這種凹圓弧半徑在數(shù)值上地一致性問題對數(shù)控銑削地

20、工藝 性顯得相當重13 / 15 要 .一般來說 ,即使不能尋求完全統(tǒng)一 ,也要力求將數(shù)值相近地圓弧 半徑分組靠攏 ,達到局部統(tǒng)一 ,以盡量減少銑刀規(guī)格與換刀次數(shù) ,并避免因頻繁換 刀增加了工件加工面上地接刀階差而降低了表面質量 . (4保證基準統(tǒng)一地原則 有些工件需要在銑完一面后再重新安裝銑削另一面 ,因為數(shù)控銑削時不能使 用通用銑床加工時常用地試切方法來接刀 ,往往會因為工件地重新安裝而接不好 刀.這時 ,最好采用統(tǒng)一基準定位 ,因此零件上應有合適地孔作為定位基準孔 .如果 零件上沒有基準孔 ,也可以專門設置工藝孔作為定位基準 (如在毛坯上增加工藝 凸臺或在后繼工序要銑去地余量上設基準孔

21、. (5分析零件地變形情況 數(shù)控銑削工件在加工時地變形 ,不僅影響加工質量 ,而且當變形較大時 ,將使 加工不能繼續(xù)進行下去 .這時就應當考慮采取一些必要地工藝措施進行預防 , 如 對鋼件進行調質處理 ,對鑄鋁件進行退火處理 ,對不能用熱處理方法解決地 ,也可 考慮粗、精加工及對稱去余量等常規(guī)方法 .此外 ,還要分析加工后地變形問題 ,采 取什么工藝措施來解決 . 總之 ,加工工藝取決于產品零件地結構形狀、尺寸和技術要求 .在表 41 中 給出了改進零件結構提高工藝性地一些實例 . 4-1提高工藝性的方法 結 果 14/15 結 構 UE間丄乙T Ji 1K 改進前 改進后 漲 加 工 改進內

22、壁形狀 可采用較高剛 性刀良 統(tǒng)-圓弧尺寸 減少刀具數(shù)和 更換刀具次 數(shù).減少輔助 時間 選擇合適的圓弧 半徑J?和尸 提高生產敗率 用兩面對稱結構 合理改進凸自分 - 1 1 - 1 - P - 一 _*2R 5 在加工和車加匸 段師間擁人過覆 斜面筋代簪階 ftffir節(jié)釣材 改進零件幾何刑 狀 r ” L- J h ! 2 7 尹尹聲 可用報高剛童 刀具協(xié)工，提 高主產效率 16 / 15 與扭曲變形量地不同也會造成加工余量不充分、不穩(wěn)定 因此，除板料外，不管是 鍛件、鑄件還是型材，只要準備采用數(shù)控銑削加工，其加工面均應有較充分地余 量.經驗表明，數(shù)控銑削中最難保證地是加工面與非加工面之

23、間地尺寸 ，這一點應 該引起特別重視.在這種情況下，如果已確定或準備采用數(shù)控銑削，就應事先對毛 坯地設計進行必要更改或在設計時就加以充分考慮，即在零件圖樣注明地非加工 面處也增加適當?shù)赜嗔? (2分析毛坯在裝夾定位方面地適應性 應考慮毛坯在加工時地裝夾定位方 面地可靠性與方便性，以便使數(shù)控銑床在一次安裝中加工出更多地待加工面 .主 要是考慮要不要另外增加裝夾余量或工藝凸臺來定位與夾緊 ，什么地方可以制出 工藝孔或要不要另外準備工藝凸耳來特制工 藝孔如圖 4 10 所示,該工件缺少定位用地 基準孔，用其它方法很難保證工件地定位精度， 如果在圖示位置增加四個工藝凸耳，在凸耳上 制出定位基準孔，這一

24、問題就能得到圓滿解決. 對于增加地工藝凸耳或凸臺，可以在它們完成 作用后通過補加工去掉. (3分析毛坯地余量大小及均勻性 主要考慮在加工時是否要分層切削，分幾 層切削,也要分析加工中與加工后地變形程度，考慮是否應采取預防性措施與補 救措施.如對于熱軋地中、厚鋁板，經淬火時效后很容易在加工中與加工后變形 ， 最好采用經預拉伸處理后地淬火板坯. 17 / 15 4 .零件地加工路線 在數(shù)控銑削加工中，刀具相對于零件運動地每一細節(jié)都應該在編程時確定18 / 15 這時,除考慮零件輪廓、對刀點、換刀點及 裝夾方便外，還應注意到，在銑削輪廓表面時 一般采用立銑刀側面刃口進行切削 .因為主 軸系統(tǒng)和刀具地剛度變化，當沿法向切入工 件時,會在切入處產生刀痕，所以應避免，而應 像圖411 那樣，由零件輪廓曲線地延長線 上切入零件地輪廓，以避免在加工表面產生痕跡在切出時，也是如此.而且在刀具 切入切出時，均應考慮有一定地外延，以保證零件輪廓光滑過渡. 在銑削內表面輪廓形狀時，切入切出無法外延，這時銑刀只有沿法線方向切 入和切出，這種情況下,切入切出點應選在零件輪廓兩幾何要素地交點上 ，而且進 給過程中要避免停頓.為了消除因為系統(tǒng)剛度變化引起進退刀時地痕跡 ，可采用 多次走刀地方法，減小最后精銑時地余量，以減小切削力.