模具數(shù)控加工技術(shù)教案第 18次課-19

第 十 八 次 課 授 課 提 綱 第三節(jié)  數(shù)控銑削的程序編制 一、數(shù)控銑削編程的基本原理 由圖4-21可知，數(shù)控銑床編程就是按照數(shù)控系統(tǒng)的格式要求，根據(jù)事先設(shè)計(jì)的刀具運(yùn)動(dòng)路線，將刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡上或零件輪廓上各點(diǎn)的坐標(biāo)編寫成數(shù)控加工程序。 二、加工程序代碼標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控加工所編制的程序，要符合具體的數(shù)控系統(tǒng)的格式要求。如表4-5所示。本節(jié)的程序編制按JB3208-83代碼標(biāo)準(zhǔn)，見表1-2和表1-3所示。 三、編程坐標(biāo)系的選擇 編程坐標(biāo)系也稱工件坐標(biāo)系，是設(shè)置在工件上用來計(jì)算刀具位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)，其各個(gè)坐標(biāo)軸及其方向應(yīng)同機(jī)床坐標(biāo)系一致。 四、刀具補(bǔ)償?shù)慕�立、�?zhí)行與撤消 利用數(shù)控系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償功能，編程時(shí)不需要考慮刀具的實(shí)際尺寸，包括刀具半徑及長度，而按照零件的輪廓計(jì)算坐標(biāo)數(shù)據(jù)，有效簡化了數(shù)控加工程序的編制。 （一）刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕�立、�?zhí)行與撤消 銑削加工的刀具半徑補(bǔ)償分為刀具半徑左補(bǔ)償（G41）和刀具半徑右補(bǔ)償（G42），一般使用非零的D代碼確定刀具半徑補(bǔ)償值寄存器號(hào)，用G40取消刀具半徑補(bǔ)償。有關(guān)G41、G42的規(guī)定，與 車削編程時(shí)相同。 1．刀具半徑補(bǔ)償?shù)慕��?如圖4-22所示，刀具半徑補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動(dòng)指令使用G00或G01與G41或G42的組合，并指定刀具半徑補(bǔ)償值寄存器號(hào)。程序如下： N1 G00 G90 X-20 Y-20  （刀具運(yùn)動(dòng)到開始點(diǎn)S） N2 G17 G01 G41 X0 Y0 D01 F200  （在A點(diǎn)切入工件，建立刀具左補(bǔ)償，刀具半徑補(bǔ)償值存儲(chǔ)在01號(hào)寄存器中） 或 N2 G17 G01 G42 X0 Y0 D01 F200  （在E點(diǎn)建立刀具右補(bǔ)償） 2．刀具半徑補(bǔ)償?shù)膱?zhí)行 除非用G40取消，一旦刀具半徑補(bǔ)償建立后就一直有效，刀具始終保持正確的刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡。程序如下： 3．刀具半徑補(bǔ)償?shù)某废?（二）刀具長度補(bǔ)償?shù)慕�立、�?zhí)行與撤消 使用刀具長度補(bǔ)償功能，在編程時(shí)可以不考慮刀具在機(jī)床主軸上裝夾的實(shí)際長度，而只需在程序中給出刀具端刃的Z坐標(biāo)，具體的刀具長度由Z向?qū)Φ秮韰f(xié)調(diào)。 刀具長度補(bǔ)償分為刀具長度正補(bǔ)償（G43）和刀具長度負(fù)補(bǔ)償（G44），使用非零的H代碼確定刀具長度補(bǔ)償值寄存器號(hào)。取消刀具長度補(bǔ)償用G49。 刀具長度補(bǔ)償也有刀具長度補(bǔ)償?shù)慕�立、�?zhí)行和撤消等三個(gè)過程，與刀具半徑補(bǔ)償?shù)南囝愃啤?（三）刀具補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)用 當(dāng)數(shù)控加工程序編制好后，可以靈活地利用刀具補(bǔ)償值來適應(yīng)加工中出現(xiàn)的各種情況，如圖4-23所示。 五、編程實(shí)例 【例題4-1】如圖4-24所示零件外形加工，假設(shè)已經(jīng)粗加工，采用手工編程方法編制其外形精加工程序。 1．零件圖分析 2．設(shè)計(jì)刀具運(yùn)動(dòng)路線 3．選擇編程坐標(biāo)系 選擇編程坐標(biāo)系如圖4-24所示。 4．計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo) 5．編寫數(shù)控加工程序 根據(jù)以上坐標(biāo)數(shù)據(jù)和刀具運(yùn)動(dòng)路線，逐條編寫加工程序如表4-6所示。 第四節(jié)  數(shù)控銑削加工實(shí)例 【例題4-2】：如圖4-25所示的模具零件。 1．工藝分析 2．工藝路線 這里考慮在中檔數(shù)控銑床上加工，完成型腔和導(dǎo)柱孔的加工，并將熱處理安排在精加工之后進(jìn)行，其它內(nèi)容由普通機(jī)床加工。該零件的加工工藝路線安排如下： （1）下料； （2）粗銑、精銑六面，留上下面磨削余量； （3）磨上下面； （4）數(shù)控銑削兩處型腔，鉆、擴(kuò)、鏜四個(gè)導(dǎo)柱孔； （5）熱處理； （6）表面拋光； （7）檢驗(yàn)。 3．?dāng)?shù)控銑削工序 由于零件是單件加工，考慮刀具使用的方便，在一次裝夾中盡量把數(shù)控加工的內(nèi)容全部完成。在數(shù)控銑削工序中，先對(duì)兩處型腔進(jìn)行粗銑、精銑，然后再加工導(dǎo)柱孔。 （1）數(shù)控銑削兩處型腔，如圖4-26所示。 當(dāng)然，如果有四、五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的機(jī)床，就可以采用立銑刀直接銑削側(cè)壁，效果更佳。 需要注意的是，無論采用哪種方法，都要為最后銑削R2圓角留出足夠的余量。 （2）鉆、擴(kuò)、鏜四個(gè) 20導(dǎo)柱孔 如圖4-27所示，在型腔加工后進(jìn)行導(dǎo)柱孔的加工。由于是通孔，在零件安裝時(shí)應(yīng)在4個(gè)孔的位置留出足夠的讓刀空間，如在零件下加一塊大小合適的墊塊。 4．程序編制 為提高效率，保證質(zhì)量，最好采用自動(dòng)編程方法。此零件的數(shù)控加工程序，這里略去。   第四章小結(jié) 數(shù)控銑床在數(shù)控加工中應(yīng)用廣泛，其加工對(duì)象也是最復(fù)雜的，無論工藝設(shè)計(jì)還是程序編制都需要根據(jù)具體生產(chǎn)條件認(rèn)真分析，考慮周全。工藝設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題是如何在保證加工要求的同時(shí)，提高加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢，協(xié)調(diào)好數(shù)控銑削工序與其它工序之間的關(guān)系，并為數(shù)控加工程序編制創(chuàng)造良好條件。手工編程能了解程序編制的基本原理和過程，應(yīng)首先熟練掌握，然后才能在實(shí)際生產(chǎn)中采用自動(dòng)編程方法解決數(shù)控加工復(fù)雜程序的編制問題。 第 十 九 次 課 授 課 提 綱 第五章  加工中心加工加工技術(shù) 第一節(jié)  加工中心簡介 加工中心是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。它的綜合加工能力較強(qiáng)，工件一次裝夾后能完成較多的加工內(nèi)容，加工精度較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的5～10倍，特別是它能完成許多普通設(shè)備不能完成的加工，對(duì)形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產(chǎn)更為適用。 一、加工中心的分類與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1．按機(jī)床形態(tài)分類 （1）立式加工中心，如圖5-1所示。 立式加工中心裝夾工件方便，便于操作，易于觀察加工情況，調(diào)試程序容易，應(yīng)用廣泛。但受立柱高度及換刀裝置的限制，不能加工太高的零件；在加工型腔或下凹的型面時(shí)切屑不易排除，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞刀具，破壞已加工表面，影響加工的順利進(jìn)行；立式加工中心的結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，價(jià)格相對(duì)較低。故它最適宜加工高度方向尺寸相對(duì)較小的工件。 加工中心的換刀方式一般有兩種：通過機(jī)械手換刀和通過刀庫換刀。如圖5-2、3所示。 （2）臥式加工中心  其主軸中心線為水平狀態(tài)設(shè)置，如圖5-4所示。 臥式加工中心在調(diào)試程序及試切時(shí)不宜觀察，加工時(shí)不便監(jiān)視，零件裝夾和測量不方便；與立式加工中心相比較，臥式加工中心的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，價(jià)格也較高；但加工時(shí)排屑容易，對(duì)加工有利。 （3）龍門加工中心，如圖5-5所示。 （4）五面加工中心，如圖5-6所示。 2、按運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)和同時(shí)控制的坐標(biāo)數(shù)分類 加工中心可分為三軸二聯(lián)動(dòng)，三軸三聯(lián)動(dòng)，四軸三聯(lián)動(dòng)，五軸四聯(lián)動(dòng)，六軸五聯(lián)動(dòng)等。 3、按工作臺(tái)數(shù)量和功能分類 加工中心可分為單工作臺(tái)加工中心、雙工作臺(tái)加工中心和多工作臺(tái)加工中心。 綜上所述，加工中心主要有以下特點(diǎn)： 二、加工中心的主要功能 加工中心是一種功能比較齊全的數(shù)控機(jī)床，具有多種工藝手段。加工中心的刀庫存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序控制自動(dòng)選用和更換。這是它與數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的主要區(qū)別。 三、加工中心的主要加工對(duì)象 加工中心適用于復(fù)雜、工序多、精度要求較高、需用多種類型普通機(jī)床和繁多刀具、工裝，經(jīng)過多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其主要加工對(duì)象有以下四類： 1．箱體類零件。 2．復(fù)雜曲面 3．異形件。 4．盤、套、板類零件 第二節(jié)  加工中心的加工工藝與工裝 加工中心是在數(shù)控銑床的機(jī)床上發(fā)展起來的，因此其加工工藝仍然是以數(shù)控銑削加工為基礎(chǔ)，但又不同于數(shù)控銑床。 一、加工中心的工藝特點(diǎn) 加工中心加工有如下工藝特點(diǎn)： （1）可減少工件的裝夾次數(shù)，消除因多次裝夾帶來的定位誤差，提高加工精度。 （2）可減少機(jī)床數(shù)量，并相應(yīng)減少操作工人，節(jié)省占用的車間面積。 （3）可減少周轉(zhuǎn)次數(shù)和運(yùn)輸工作量，縮短生產(chǎn)周期。 （4）在制品數(shù)量少，簡化生產(chǎn)調(diào)度和管理。 （5）使用各種刀具進(jìn)行多工序集中加工，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)要處理好刀具在換刀及加工時(shí)與工件、夾具甚至機(jī)床相關(guān)部位的干涉問題。 （6）若在加工中心上連續(xù)進(jìn)行粗加工和精加工，夾具既要能適應(yīng)粗加工時(shí)切削力大、高剛度、夾緊力大的要求，又須適應(yīng)精加工時(shí)定位精度高，零件夾緊變形盡可能小的要求。 （7）由于采用自動(dòng)換刀和自動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行多工位加工，決定了臥式加工中心只能進(jìn)行懸臂加工。 （8）多工序的集中加工，要及時(shí)處理切屑。 （9）在將毛坯加工為成品的過程中，零件不能進(jìn)行時(shí)效，內(nèi)應(yīng)力難以消除。 （10）技術(shù)復(fù)雜，對(duì)使用、維修、管理要求較高。 （11）加工中心一次性投資大，還需配置其他輔助裝置，如刀具預(yù)調(diào)設(shè)備、數(shù)控工具系統(tǒng)或三坐標(biāo)測量機(jī)等，機(jī)床的加工工時(shí)費(fèi)用高，如果零件選擇不當(dāng)，會(huì)增加加工成本。 二、加工中心的工藝路線設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)加工中心加工零件的工藝路線時(shí)，本著經(jīng)濟(jì)合理的原則，安排加工中心的加工順序，以期最大程度的發(fā)揮加工中心的作用。 在目前國內(nèi)很多企業(yè)中，由于多種原因，加工中心僅被當(dāng)作數(shù)控銑床使用，且多為單機(jī)作業(yè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出加工中心的優(yōu)勢。 單臺(tái)加工中心或多臺(tái)加工中心構(gòu)成的FMC或FMS，在工藝設(shè)計(jì)上有較大的差別。 1．單臺(tái)加工中心 其工藝設(shè)計(jì)與數(shù)控銑床的相類似，主要注意以下方面： （1）安排加工順序時(shí)，要根據(jù)工件的毛坯種類，現(xiàn)有加工中心機(jī)床的種類、構(gòu)成和應(yīng)用習(xí)慣，確定零件是否要進(jìn)行加工中心工序前的預(yù)加工以及后續(xù)加工。 （2）要照顧各個(gè)方向的尺寸，留給加工中心的余量要充分且均勻。 （3）最好在加工中心上一次定位裝夾中完成預(yù)加工面在內(nèi)的所有內(nèi)容。 （4）加工質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)盡量將粗、精加工分開進(jìn)行。 （5）在具有良好冷卻系統(tǒng)的加工中心上，可在加工中心上一次或兩次裝夾完成全部粗、精加工工序。 一般情況下，箱體零件加工可參考的加工方案為：銑大平面→粗鏜孔→半精鏜孔→立銑刀加工→打中心孔→鉆孔、鉸孔→攻螺紋→精鏜、精銑等。 2．多臺(tái)加工中心構(gòu)成的FMC或FMS 當(dāng)加工中心處在FMC或FMS中時(shí)，其工藝設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮每臺(tái)加工設(shè)備的加工負(fù)荷，生產(chǎn)節(jié)拍，加工要求的保證以及工件的流動(dòng)路線等問題，并協(xié)調(diào)好刀具的使用，充分利用固定循環(huán)、宏指令和子程序等簡化程序的編制。對(duì)于各加工中心的工藝安排，一般通過FMC或FMS中的工藝決策模塊（工藝調(diào)度）來完成。

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