第数控加工技术.ppt
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1、第3章 数控加工技术,3.1 数控加工的工艺特点 3.2 数控加工工序的划分原则与内容 3.3 数控机床用刀具 3.4 数控机床的夹具 3.5 数控机床的使用与维护 本章要点,下页,返回,图库,3.1 数控加工的工艺特点,3.1.1 数控加工过程概述 3.1.2 数控加工及特点,下页,上页,返回,图库,3.1.1 数控加工过程概述,数控加工是数控机床按照事先编制好的加工程序自动对工件进行加工的过程。在数控机 床上加工零件时,要把被加工零件的全部数控加工工艺过程、工艺参数和轨迹数据,以信息 的形式记录在控制介质上,用控制介质上的信息来控制机床,实现零件的全部数控加工过程。 数控加工的内容主要包括
2、:分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、制备控 制介质及程序校验、首件试加工及现场问题处理、形成规范的数控加工工艺文件、加工操作等。 具体步骤与要求,下页,上页,返回,图库,3.1.1 数控加工过程概述,下页,上页,返回,图库,分析零件图样 工艺处理 确定加工方案 刀具、工夹具的设计和选择数控加工用刀具 选择对刀点 确定加工路线 确定切削用量切削用量 数学处理 编写零件加工程序单 制备控制介质及程序校验 数控加工工艺文件,3.1.2数控加工及其特点,下页,上页,返回,图库,数控加工及其特点 数控加工的主要应用对象分析 数控加工技术的重要性 数控加工技术主要内容 数控加工技术现状与趋势
3、关键技术分析,3.1.2数控加工及其特点,下页,上页,返回,图库,由于数控机床的性能不断地改善和提高,数控装备不断地完善以及编程技术的迅速发 萎,使数控加工方法获得日益广泛的应用。数控加工具有以下特点: 具有复杂形状加工能力 数学处理 高质量 高效率 高柔性 易于形成网络控制 技术要求高,数控加工及其特点,3.1.2数控加工及其特点,下页,上页,返回,图库,形状复杂、加工精度要求高或用数学方法定义的复杂曲线、曲面轮廓 公差带小、互换性高、要求精确复制的零件 用通用机床加工时,要求设计制造复杂的专用工装夹具或需很长调整时间的零件 价值高的零件 小批量生产的零件 钻、镗、铰、攻螺纹及铣削加工联合进
4、行的零件,数控加工的主要应用对象分析,目前的数控加工主要应用于以下两个方面 : 常规零件加工 复杂形状零件加工,3.1.2数控加工及其特点,下页,上页,返回,图库,数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、 亏、定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工;易 于在工厂或车间实行计算机管理;可使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件;有利 于加快产品的开发和更新换代,提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。,数控加工技术的重要性,3.1.2数控加工及其特点,下页,上页,返回,图库,数控加工技术是指高效、优质地实现产品零件
5、特别是复杂形状零件加工的有关理论、方 法与实现技术,它是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与关键技术。数控加工过程包括按给定的零 件加工要求(零件图样、CAD数据或 实物模型)进行加工的全过程。一般来说,数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两大方面。,数控加工技术主要内容,3.1.2数控加工及其特点,下页,上页,返回,图库,日益增多的复杂形状零件和高精、高效的加工对数控编程技术提出了越来越高的要求, 面向复杂形状零件、多轴加工和加工过程优化的数控编程技术越来越重要。同时,为适应高 速加工、ClMS,并行工程和敏捷制造等先进制造技术的发展,缩短产品研制生产周期,灵 活与快速地
6、响应市场需求,数控编程技术正在进一步向集成化、智能化、自动化、易使用化和面向车间编程等方向发展。,数控加工技术现状与趋势,3.1.2数控加工及其特点,下页,上页,返回,图库,关键技术分析,复杂形状零件的几何建模 加工方案与加工参数的合理选择 刀具轨迹生成 数控加工仿真 后置处理,3.2 数控加工工序的划分原则与内容,下页,上页,返回,图库,3.2.1 零件图样的数控工艺性分析 3.2.2 数控加工工序的划分,虽然数控机床是一种先进的加工设备,但也必须由人们去熟悉、掌握和合理使用它,否 则,再好的设备也难以发挥其所长。大量应用实践表明,数控机床的使用效果在很大程度上取决于用户技术水平的高低和数控
7、加工工艺拟定的合理性。 数控加工工艺与普通加工工艺既有相同之处,也有差异。,3.2.1零件图样的数控工艺性分析,下页,上页,返回,图库,与机械产品设计的联系 数控机床的产生和发展为机械制造提供了比较完善的加工手段。某些机械设计方案中所涉及的零件结构形式,如果在普通机床上可能无法加工或难以加工,即认为是结构工艺性差的零件,但在数控机床上加工则可能轻而易举地实现,因而需要对传统的普通机械设计方案 的结构工艺性进行重新评价。 与数控加工工艺性的关系 审察与分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点 审察与分析零件图样中构成轮廓的几何元素的条件是否充分 审察与分析定位基准的可靠性 数控加工手段
8、甚至使传统的结构工艺性产生相反的结果,被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广,它包含从零件设计、工艺过程直到形成 产品的整个过程中,作为设计员和工艺员,应了解数控加工的特点,从机械产品的设计、制 璋的角度审查零件的数控加工工艺性,使之达到最佳工艺性能,充分发挥数控机床的性能。,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,工序划分的原则 工序划分的方法 加工路线的确定 切削参数的确定 编程误差及其控制 数学处理 零件的工艺规程,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,工序集中原则 一般情况下数控加工的工序内容要比通用机床加工内容复杂, 另外考虑到数控机床的特点,通常在数
9、控机床上加工的零件应尽可能安排较复杂的工序内容,减少零件的装夹次数。 先粗后精原则 根据零件形状、尺寸精度、零件刚度以及变形等因素,可按粗、精加工分开的原则划分工序 基准先行原则 在工序安排时,应首先安排零件粗精加工时要用到的定位基准面的加工 先面后孔原则 在零件上既有面加工,又有孔加工时,要采用先加工面,后加工孔的工序划分原则,这样可以提高孔的加工精度,工序划分的原则,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,以一次安装、加工作为一道工序 这种方法适合于加工内容不多的零件,加工完成后就能达到待检状态 以同一把刀具加工的内容划分工序 有些零件虽然能在一次安装加工多个待加工表面,但程
10、序太长,会受到某些限制,查错和检索困难 以加工部位划分工序 对于加工内容很多的零件,按其结构特点将加工部位分成几个部分 以粗、精加工划分工序 对于易发生变形的零件,为减小加工后的变形,一般先进行粗加工,后进行精加工,并将粗、精加工工序分开 综上所述,在划分工序时,一定要视零件的工艺性,机床的功能,零件数控加工内容的多少,安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握, 也要根据具体情况确定。,工序划分的方法,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,在数控机床加工过程中,每道工序加工路线的确定都是非常重要的,因为它与零件的加 工精度和表面粗糙度直接相关。 所谓加工路线是指数控机床在加工过程中
11、刀具中心相对于被加工工件的运动轨迹和方向。确定加工路线就是确定刀具运动轨迹和方向。加工路线不仅包括切削加工时的加工路线,还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。确定加工路线的原则主要有下列几点: 使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量 使数值计算容易,以减少程编工作量 尽量使进给路线最短,这样可使程序段数减少,缩短空走刀时间,加工路线的确定,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,在确定进给路线时应首先考虑刀具如何切入工件。刀具切入方法: 法向切入,切向切入,任意向切入。 法向切入是早期数控机床常采用的方法,此法系统程序编制简单, 但在零件的切入点易留下切削
12、痕迹,故推荐使用切向切入和任意向切入方法。 在铣削加工零件轮廓时,要考虑尽量采用顺铣加工方式 对于二维型腔的加工,一般采用立铣刀或环形刀进行加工。 型腔的切削分两步,第一步切内腔,第二步切轮廓。 切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步。粗加工以切除多余的金属为目的;精加工以成形并达到零件的精度要求为目的 。 切削内腔区域时,环切和行切两种进给路线在生产中应用最为广泛 曲面加工可在三坐标、四坐标或五坐标数控机床上完成 二坐标曲面加工可采用球头刀、平底立铣刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等 三坐标曲面加工通常采用行切法,加工路线的确定,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,切削参数包括切削深
13、度或宽度、主轴速度、进给速度等。对于粗加工、精加工、钻孔、攻丝等,应选用不同的切削参数。确定切削参数的目标是尽量提高材料的切除率,同时保持稳定的切削状态和要求的加工精度。 切削深度主要受机床、工件和刀具的刚度限制,在刚度允许的情况下,尽可能加大切削 深度,以减少进给次数,提高加工效率。 对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件,应留有足够的精加工余量。 主轴转速n根据允许的切削速度U和刀具直径D选择 切削速度受刀具耐用度的限制 进给速度是切削用量的主要参数,要根据零件加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与工件材料选取,切削参数的确定,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,影响数控加工精
14、度的误差因素有:机床误差、系统插补误差、伺服动态误差、定位误差、对刀误差、刀具磨损误差、工件变形误差、编程误差等。编程的误差,一般应控制在零件公差要求的10% 20 %以内。程序编制中产生的误差主要由下述三部分组成: 近似计算误差:用近似计算方法表达零件轮廓形状时所产生的误差 逼近误差: 用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差 。 在三维曲面加工时采用行切加工方法对实际型面进行近似包络成型 尺寸圆整误差:计算过程中由于计算精度而引起的误差,编程误差及其控制,3.2.2数控加工工序的划分,下页,上页,返回,图库,数学处理工作就是计算出零件轮廓上或刀具中心轨迹上一些点的坐标数据,为程序编制提供
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