机床数控基础编程与应用.ppt
《机床数控基础编程与应用.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机床数控基础编程与应用.ppt(138页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、数控技术及应用,数控加工工艺分析及程序编制,补充内容:数控加工工艺分析,一、数控加工工艺分析的重要性 1. 对于一个零件来说,并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。 2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程,编程以前都要对所加工的零件进行工艺分析,拟定加工方案,选择合适的刀具,确定切削用量。 3.在编程中,对一些工艺问题(如对刀点、刀具加工的轨迹路线等)也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一向十分重要的工作。,补充内容:数控加工工艺分析,根据国内外数控机床技术应用实践,数控机床加工的适用 范围可用图s-1和s-2定性分析。,图s-1表明
2、了随零件的复杂程度和生产批量的不同,三种机床适用范围的变化。当零件不太复杂,生产批量不太大时,宜采用通用机床;当生产批量较大、零件较为复杂时,数控机床就显得更为适用了。,图s-1 零件复杂程度与零件批量的关系,补充内容:数控加工工艺分析,图s-2表明了随生产批量的不同,采用三种机床加工时,综合费用的比较。由图可知,在多品种、小批量(100件以下)的生产情况下,使用数控机床可获得较好的经济效益。零件批量的增大,对选用数控机床是不利的。,图s-2 零件批量与总加工费用的关系,数控机床比较适合于加工具有如下特点的零件: (1)多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。 (2)轮廓形状复杂,对加工
3、精度要求较高的零件。 (3)用普通机床加工时,需要有昂贵的工艺装备 (工具、夹具和模具)的零件。 (4)需要多次改型的零件。 (5)价值昂贵,加工中不允许报废的关键零件。 (6)需要最短生产周期的急需零件。,补充内容:数控加工工艺分析,补充内容:数控加工工艺分析,二、数控加工工艺性分析 从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。 1、零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则 (1)零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点,如图s-3。 (2)构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。 2、零件的结构工艺性应符合数控加工的特点 (1)零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。 (2)内槽圆角的大小
4、决定着刀具直径的大小,因而内槽圆角半径不应过小。如图s-4,图s-3 尺寸集中与尺寸分散,补充内容:数控加工工艺分析,图s-4 数控加工工艺性对比,图b与图a相比,转接圆弧半径大,可以采用较大直径的铣刀来加工。加工平面时,进给次数也相应减少,表面加工质量也会好一些,所以工艺性较好。,补充内容:数控加工工艺分析,(3)零件铣削底平面时,槽底圆角半径r不应过大, 如图s-5所示。 (4)应采用统一的基准定位。,图s-5 零件底面圆弧对加工工艺的影响,补充内容:数控加工工艺分析,三、加工方案的确定 根据主要表面的精度和表面的粗糙度的要求,初步确定 为达到这些要求所需要的加工方法。 例如,对于孔径不大
5、的IT7级精度的孔,最终加工方法取 精铰时,则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加 工。 1、外圆表面加工方法的选择 外圆表面的主要加工方法是车削和磨削。当表面粗糙度 要求较高时,还要经光整加工。外圆表面的加工方案如图 S6所示,补充内容:数控加工工艺分析,图s-6 外圆表面的加工方案,补充内容:数控加工工艺分析,2、内孔表面加工方法的选择 内孔表面加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、 磨孔和光整加工。图s7所示为常用的孔加工方案,在选 择孔加工方案时,应根据被加工孔的加工要求、尺寸、具 体生产条件、批量的大小及毛坯上有无预制孔等情况合理 选用,补充内容:数控加工工艺分析,图s-7 内
6、孔表面的加工方案,补充内容:数控加工工艺分析,3、平面加工方法的选择 平面的主要加工方法有车削、刨削、铣削、磨削和拉削 等,精度要求高的平面最终还需要研磨或刮削加工。常见 平面加工方式如同s8所示,其中尺寸公差等级是指两平 行面采用某种加工方案加工时,两平行面之间的距离尺寸 所能达到的公差等级,补充内容:数控加工工艺分析,图s-8 平面的加工方案,补充内容:数控加工工艺分析,4、平面类零件斜面轮廓加工方法的选择 (1)有固定斜角的外形轮廓面 如图s-9所示 (2)有变斜角的外形轮廓面 如图s-10所示,图s-9 固定斜角斜面加工 图s-10 变斜角斜面加工,补充内容:数控加工工艺分析,5、平面
7、轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 (1)平面轮廓类零件如图s11所示,其常用的加工方法有数 控铣、线切割和磨削等。 (2)立体曲面主要用数控铣削的方法进行加工,在铣削时, 通常用球头铣刀,以“行切法”进行加工,如图s12所示。,图s-11 平面轮廓类零件 图s-12 立体曲面的行切法示意图,补充内容:数控加工工艺分析,四、工序与工步的划分 数控加工工艺路线设计与普通机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程,而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到,由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中,因而要与其它加工工艺衔接好。常
8、见工艺流程如右图所示。,补充内容:数控加工工艺分析,1、工序的划分 (1)按零件装卡定位方式划分工序 如图s-13所示的片状凸轮,按定位方式可分为三道工序,第一道工序可在数控机床上也可普通机床上进行。第一道工序以外圆表面和B平面进行联合定位加工端面A和直径22H7的内孔,第二道工序加工端面B和4H7工艺孔;第三道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位,在另一台数控铣床或加工中心上铣削凸轮外表面轮廓。,图s-13 片状凸轮,补充内容:数控加工工艺分析,(2)按粗、精加工划分工序(即先粗加工再精加工 ) 如图s-14所示批量生产的零件,第一道工序在数控车床上进行粗车削时,应切除整个零件的大部分余量;
9、第二道工序在另一台数控车床上进行半、精车削,以保证加工精度和表面粗糙度的要求。 换到另一台机床上进行精加工的本质原因是什么?,图s-14 车削加工的零件,补充内容:数控加工工艺分析,(3)按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数,压缩空程时间,减少不必要的定位误差,可按刀具集中工序的方法加工零件,即在一次装夹中,尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位,然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。 2、工步的划分 先粗后精的原则 先面后孔的原则 刀具集中的原则,补充内容:数控加工工艺分析,五、零件的定位与安装 1、定位安装的基本原则 (1)力求设计、工艺与编程计算的基
10、准统一。 (2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹中加工出全部待 加工面。 (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。 如图下图a薄壁套的轴向刚性比径向刚性好,用卡爪径向夹紧时工件变形大,若沿轴向施加夹紧力,变形会小得多。在夹紧图b所示的薄壁箱体时,夹紧力不应作用在箱体的顶面,而应作用在刚性较好的凸边上,或改为在顶面上三点夹紧,改变着力点位置,以减小夹紧变形,如图c所示。,补充内容:数控加工工艺分析,a) b) c) 夹紧力作用点与夹紧变形的关系,补充内容:数控加工工艺分析,2、选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求:一是
11、要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。此外,还要考虑以下四点: (1)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专用夹具,并力求结构简单。 (2)零件的装卸要快速、方便、可靠,以缩短机床的停顿时间。 ( 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加工中的走刀。,补充内容:数控加工工艺分析,(4)在成批生产中还可以采用多位、多件夹具,或直接采用柔性夹具。例如在数控铣床或立式加工中心的工作台上,可安装一块与工作台大小一样的平板
12、,如下图。它即可作为大工件的基础板,也可作为多个中小工件的公共基础板,依次加工并排装夹的多个中小工件。,新型数控夹具元件,补充内容:数控加工工艺分析,柔性夹具,(图片中红色的为工件),补充内容:数控加工工艺分析,六、数控加工刀具与工具系统,1、数控加工刀具材料,补充内容:数控加工工艺分析,涂层硬质合金刀具,补充内容:数控加工工艺分析,陶瓷刀片,PCBN刀片,补充内容:数控加工工艺分析,PCD焊接式车刀,PCD转位式刀片,PCD刀片,补充内容:数控加工工艺分析,2、数控加工刀具 1)车削加工刀具 :常用机夹式可转位刀具 ,结构如图s-15所示。 图s-16为常见的几种车刀刀片形状 。,图s-15
13、 机夹式可转位车刀 图s-16 常见可转位车刀刀片,外圆车刀,内孔车刀,螺纹车刀,常用车刀,补充内容:数控加工工艺分析,补充内容:数控加工工艺分析,2)铣削加工刀具 铣刀的选择:平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀。铣平面时,应选硬质合金刀片面铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选镶硬质合金的玉米铣刀 ;对一些立体型面和变斜角轮廓外型的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀等,如图s-17 。,图s-17 常用铣刀 a) 球头铣刀 b) 环形铣刀 c) 鼓形铣刀 d) 锥形铣刀 e)盘形铣刀,面铣刀,方肩 铣刀,仿形 铣刀,三面刃和 螺纹铣
14、刀,整体硬质 合金铣刀,常用铣刀,补充内容:数控加工工艺分析,补充内容:数控加工工艺分析,3)孔加工刀具常用的有钻头、镗刀、铰刀和丝锥等。 (1)钻头:直径880mm的麻花钻多为莫氏锥柄,可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内;直径为0.120mm的麻花钻多圆柱形,可装在钻夹头刀柄上,中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。钻削直径在2060mm、孔的深径比小于等于3的中等浅孔时,可选用图s-18所示的可转位浅孔钻 。,图s-18 可转位浅孔钻,(2)镗刀:镗刀按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。镗削通孔、阶梯孔和盲孔可分别选用图s-19a、b、c所示的单刃镗刀。 课堂讨论:图a与图b可以用于加工盲孔吗?,
15、图s-19 单刃镗刀 a) 通孔镗刀 b)阶梯孔镗刀 c) 盲孔镗刀 1调节螺钉 2紧固螺钉,补充内容:数控加工工艺分析,在孔的精镗中,目前较多地选用精镗微调镗刀 ,其结构如图s-20所示。,图s-20 微调镗刀 1刀体 2刀片 3调整螺母 4刀杆 5螺母 6拉紧螺钉 7导向键,补充内容:数控加工工艺分析,(3)铰刀:数控机床上使用的铰刀多是通用标准铰刀。此外,还有机夹硬质合金刀片单刃铰刀和浮动铰刀等。 加工精度IT8IT9级、表面粗糙度Ra为0.81.6的孔时,多选用通用标准铰刀。加工精度IT5IT7级、表面粗糙度Ra为0.7m的孔时,可采用机夹硬质合金刀片的单刃铰刀。这种铰刀的结构如图s-
16、21所示 。,图s-21 硬质合金单刃铰刀,补充内容:数控加工工艺分析,铰削精度为IT6IT7级,表面粗糙度Ra为0.81.6m的大直径通孔时,可选用专为加工中心设计的浮动铰刀。图s-22所示的即为加工中心上使用的浮动铰刀。,图s-22 加工中心上使用的浮动铰刀 1刀杆体 2可调式浮动铰刀体 3 圆锥端螺钉 4 螺母 5定位滑块 6螺钉,补充内容:数控加工工艺分析,铰刀,钻头,丝锥,钻削刀具,补充内容:数控加工工艺分析,粗镗刀,精镗刀,镗削刀具,补充内容:数控加工工艺分析,3、数控机床的工具系统,把通用性较强的几种装夹工具(例如装夹铣刀、镗刀、扩铰刀、钻头和丝锥等)系列化、标准化就成为通常所说
17、的工具系统。,我国除了已制定的标准刀具系列外,还建立了TSG82数控工具系统。该系统是镗铣类数控工具系统,是一个联系数控机床(含加工中心)的主轴与刀具之间的辅助系统。TSG82工具系统各种辅具和刀具具有结构简单、紧凑、装卸灵活、使用方便、更换迅速等特点 。,补充内容:数控加工工艺分析,常用刀柄,面铣刀刀柄,整体钻夹头刀柄,补充内容:数控加工工艺分析,常用刀柄,镗刀柄,补充内容:数控加工工艺分析,常用刀柄,莫式锥度刀柄,快换式丝锥刀柄,钻夹头刀柄,补充内容:数控加工工艺分析,常用刀柄,ER弹簧夹头刀柄,ER弹簧夹头,侧压式立铣刀柄,补充内容:数控加工工艺分析,ISO 7388及DIN 69871
18、 的A型拉钉,ISO 7388及DIN 69871 的B型拉钉,MAS BT的拉钉,拉钉是带螺纹的零件,常固定在各 种工具柄的尾端。机床主轴内的拉 紧机构借助它把刀柄拉紧在主轴中。 数控机床刀柄有不同的标准,机床 刀柄拉紧机构也不统一,故拉钉有 多种型号和规格,拉钉的选择: 根据数控机床说明书选择; 对机床自带的拉钉进行测量后来确定,注意: 如果拉钉选择不当,装在刀 柄上使用可能会造成事故。,拉钉的种类及选择,补充内容:数控加工工艺分析,4、对刀仪,对刀仪是用来调整或测量刀具尺寸的。对刀仪结构有许多种,其对刀精度0.10.001mm。从结构上来讲,有直接接触式测量和光屏投影放大测量两种。读数方
19、法也各不相同,有的用圆盘刻度或游标读数,有的则用光学读数头或数字显示器等。,图s-23是数控铣床和加工中心常用的两种对刀仪的示意图,补充内容:数控加工工艺分析,补充内容:数控加工工艺分析,(b),图s-23 对刀仪,图s-23(a)中的是将刀具装在刀座中之后用千分表或高度尺测量;而图s-23(b)是将刀具安装在刀座上之后,调整屏幕可以使米字刻线与刃口重合,同时在数字显示器上读出相应的直径和轴向尺寸值。,补充内容:数控加工工艺分析,七、切削用量的确定 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。 合理选择切削用量的原则: 粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和加工成本;半精加
20、工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。,背吃刀量ap (mm):主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下,应以最少的进给次数切除加工余量,最好一次切净余量,以便提高生产效率。在数控机床上,精加工余量可小于普通机床,一般取(0.20.5)mm。,主轴转速n(r/min) :主要根据切削速度v (m/min)选取。 n =1000v/D v切削速度,由刀具的耐用度决定,可查有关手册 或刀具说明书。 D工件或刀具直径(mm),补充内容:数控加工工艺分析,进给量(进给速度)f(mm/min或
21、mm/r): 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求,以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给量数值应小些,一般在2050mm/min范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制,并与脉冲当量有关。,在选择进给速度时,还要注意零件加工中的某些特殊因素。如在轮廓加工中,当零件轮廓有拐角时,刀具容易产生“超程”现象 。如图所示 。,超程误差与控制,补充内容:数控加工工艺分析,第二章 数控机床的程序编制,程序编制方法一般分为两大类: (1)手工编程;(2)自动编程。 第一节 程序编制的基础知识 一、数控编程的概念 在数控机床上加工零件时,程序员根据加工零件的图样和
22、加工工艺,将零件加工的工艺过程及加工过程中需要的辅助动作,如换刀、冷却、夹紧、主轴正反转等,按照加工顺序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编成加工程序单。再将程序单中的全部内容输入到机床数控装置中,自动控制数控机床完成工件的全部加工。根据零件图样和加工工艺编制成加工指令并输入到数控装置的过程称为数控程序编制。 程序编制的一般内容和过程如图2-1所示。,第一节 程序编制的基础知识,1.分析零件图样,确定加工工艺 根据零件图样,对零件的形状、尺寸、精度、表面质量、材料、毛坯种类、热处理和工艺方案等进行详细分析,制定加工工艺。 2.刀具运动轨迹计算 在编制程序前要进行运动轨迹的基点、圆弧线段的圆心
23、等坐标值计算,这些坐标值是编制程序时需要输入的数据。所谓基点就是运动轨迹相邻几何要素间的交点。 3.编写加工程序单 根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、加工路线、切削参数以及辅助动作等,按照数控机床规定使用的功能代码及程序格式,逐段编写加工程序单。 4.制备控制介质 简单程序可以直接使用键盘输入数控装置。比较复杂的程序一般通过通信方式输入数控装置。,第一节 程序编制的基础知识,5.程序校验和首件试切 校验的一般方法是: (1)在不装夹工件情况下起动数控机床,进行空运行,观察运动轨迹是否正确。 (2)在具有CRT屏幕图形显示功能的数控机床上,进行工件图形的模拟加工,检查工件图形的正确性
24、。然后进行首件试切,进一步考察程序单或控制介质的正确性,并检查是否满足加工精度要求。,第一节 程序编制的基础知识,二、数控编程的字符与代码 字符(Character)是一个关于信息交换的术语,它的定义是:用来组织、控制或表示数据的一些符号,如数字、字母、标点符号、数学运算符等。字符是机器能进行存储或传送的记号。字符也是我们所要研究的加工程序的最小组成单位。常规加工程序用的字符分四类。一类是字母,它由大写26个英文字母组成;第二类是数字和小数点,它由09共10个阿拉伯数字及一个小数点组成;第三类是符号,由正(+)号和负(-)号组成;第四类是功能字符,它由程序开始(结束)符(如“%”)、程序段结束
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机床 数控 基础 编程 应用
链接地址:https://www.31doc.com/p-2835518.html