数控资料-数控铣削编程的工艺基础ppt课件

1、3、1 数控铣削编程的工艺基础数控铣削编程的工艺基础 程序编制人员在进行工艺分析时，需借助机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具和夹具手册等资料，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等。 工件 铸铁 铝 钢 转速(r/min) 进给速度(mm/min) 转速(r/min) 进给速度(mm/min) 转速(r/min) 进给速度(mm/min) 刀具直径(mm) 刀槽数 切削速度( m/min) 每齿进给量(mm/齿) 切削速度( m/min) 每齿进给量(mm/齿) 切削速度( m/min) 每齿进给量(

2、mm/齿) 1100 115 5000 500 1000 100 8 2 28 0.05 126 0.05 25 0.05 900 110 4100 490 820 82 10 2 28 0.06 129 0.06 26 0.05 770 105 3450 470 690 84 12 2 29 0.07 130 0.07 26 0.06 660 100 3000 440 600 80 14 2 29 0.07 132 0.07 26 0.07 600 94 2650 420 530 76 16 2 30 0.08 133 0.08 27 0.07 (a) 同基准标注 (b) 分散标注 3.1.

3、2 数控铣削加工零件工艺性分析数控铣削加工零件工艺性分析 1、在加工同一表面时，应按粗加工_半精加工_精加工的次序完成。对整个零件的加工也可以按先粗加工，后半精加工，最后精加工的次序进行。 2、当设计基准和孔加工的位置精度与机床的定位精度和重复定位精度相接近时，可采用按同一尺寸基准进行集中加工的原则，这样可以解决多个工位设计尺寸基准的加工精度问题。 3、对于复合加工(既有铣削又有镗孔)的零件，可以先铣后镗。.因为铣削的切削力大，工件易变形，采用先铣后镗孔的方法，可使工件有一段时间的恢复，减少变形对精度的影响。相反，如果先镗孔再进行铣削，会在孔口处产生毛刺、飞边，从而影响孔的精度。如对于图3.1

4、所示零件，应先铣阶梯面，后铰20的6个孔。4、在孔类零件加工时，刀具在XY平面内的运动路线，主要考虑：（1定位要迅速（2定位要准确， 5、加工中如果受重复定位误差影响较大时，必须一次定好位，按顺序连续换刀加工，完成同轴孔的加工，然后再加工其他坐标位置的孔，以提高孔系的同轴度。 6、应采取相同工位集中加工的方法，尽量就近加工，以缩短刀具的移动距离，减少空运行时间。 7、按刀具划分工步。在不影响精度的前提下，为了减少换刀次数、空行程时间、不重要的定位误差等，要尽可能用同一把刀完成同一个工位的加工。8、在一次装夹中要尽可能完成较多表面的加工。3.1.3数控刀具的选用数控刀具的选用机用铰刀钻头立铣刀倾

5、斜型镗刀杆镗刀杆直角型接柄镗杆楔型镗刀杆弹簧夹头刀柄立铣刀柄直柄工具接柄套式立铣刀具组合拉钉刀柄攻丝夹头丝锥攻丝夹头刀柄组合钻夹头刀柄莫氏孔刀柄带扁尾弹簧夹头刀柄带 扁 尾莫氏孔刀柄拉钉刀柄攻丝夹头丝锥攻丝夹头刀柄组合套式立铣刀具组合钻夹头刀柄接柄镗杆楔型镗刀杆直角型镗刀杆倾斜型镗刀杆钻头立铣刀机用铰刀中轴线立 铣 刀 柄直柄工具接柄图3-7 钻铣常用刀具构成数数控控加加工工刀刀具具 （从结构（从结构上上（从制造所采用的材料上（从制造所采用的材料上 （从切削工艺上（从切削工艺上 （特殊型刀具（特殊型刀具 （从结构上（从结构上整体式整体式 镶嵌式镶嵌式 减振式减振式 内冷式内冷式 特殊型式特殊型

6、式 焊接式焊接式机夹式机夹式 可转位可转位不转位不转位 复合刀具、复合刀具、可逆攻螺纹刀具可逆攻螺纹刀具 （从制造所采用的材料上（从制造所采用的材料上 高速钢刀具高速钢刀具硬质合金刀具硬质合金刀具 陶瓷刀具陶瓷刀具 立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具金刚石刀具金刚石刀具车削刀具车削刀具 钻削刀具钻削刀具 镗削刀具镗削刀具 铣削刀具铣削刀具 外圆、内孔、外螺纹、外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断切端面环槽、切断 小孔、短孔、深孔、小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔攻螺纹、铰孔 面铣、立铣、模具铣、面铣、立铣、模具铣、三面刃铣三面刃铣 、键槽铣刀、键槽铣刀 、鼓

7、形铣刀鼓形铣刀 、成形铣刀、成形铣刀 从结构上从结构上 从加工工艺要求上从加工工艺要求上 整体式镗刀柄、整体式镗刀柄、模块式镗刀柄、模块式镗刀柄、镗头镗头 粗镗刀、粗镗刀、精镗刀精镗刀 （从切削工艺上（从切削工艺上（4特殊型刀具特殊型刀具 带柄自紧夹头、带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、强力弹簧夹头刀柄、可逆式可逆式(自动反向自动反向)攻螺纹夹头刀柄、攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类复合刀具和接杆类 （5其他成形铣刀其他成形铣刀图3.3b过中心四刃立铣刀 图 3.5 圆柱球头铣刀图样3.1.4 切削用量的选择切削用量的选择从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选取

8、背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。背吃刀量p为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。 侧吃刀量e为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。 2切削用量的确定 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 粗加工时，考虑经济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，通常选择较小的背吃刀量和进给量，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。 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。主轴转速主轴转速n(r/min)主要

9、根据允许的切削速度主要根据允许的切削速度c(m/min)选取。选取。 D v1000Cn式中： vc切削速度，由刀具的耐用度决定； D工件或刀具直径(mm)。 主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中。 铣刀每齿进给量参考值工件材料 fz（mm）粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.303.1.5 数控机床常用夹具及装夹方式数控机床常用夹具及装夹方式 通用夹具通用夹具（1机用虎钳 （2） 三爪卡盘平口钳可选附件平口钳可选附件（3直接在数控铣床工作台上安装直接在数

10、控铣床工作台上安装 图 3.11 压紧点的选择（4利用角铁和利用角铁和V形铁装夹工件形铁装夹工件图 3.12 角铁装夹工件 图 3.13 V铁装夹工件（5组合夹具装夹工件组合夹具装夹工件3.1.6 数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的综合，应用于整个数控加工工艺过程。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员 .1、数控加工工艺内容的选择、数控加工工艺内容的选择（1通用机床无法加工的内容通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；应作为优先选择内容； （2通用机床难加工，质量也通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择难以保

11、证的内容应作为重点选择内容；内容； （3通用机床加工效率低、工通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕可在数控机床尚存在富裕 2、工序的划分、工序的划分 划分方法划分方法 ：（1按安装次数划分工序按安装次数划分工序 （2按所用刀具划分工序按所用刀具划分工序 （3按粗、精加工划分工序按粗、精加工划分工序 （4按加工部位划分工序按加工部位划分工序 （1上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2先进行外形加工，后进行内腔加工。（3以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，

12、以减少重复定位次数、换刀次数与改变装夹次数； 4、 数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序与普通工序的衔接 概念：普通工序是指常规的加工工序、热处理工序和检验等辅助工序。概念：普通工序是指常规的加工工序、热处理工序和检验等辅助工序。 例如是否预留加工余量，留多少、定位基准的要求、零件的热处理等例如是否预留加工余量，留多少、定位基准的要求、零件的热处理等 v每道工序由操每道工序由操作者自行检验作者自行检验 在粗加工之后，在粗加工之后，精加工之前，精加工之前，零件转换车零件转换车间时间时 重要工序重要工序之后之后 表面强化表面强化去毛刺去毛刺倒棱倒棱清洗清洗防锈防锈消除组织的不均匀，消除组织的不

13、均匀，细化晶粒，改善金细化晶粒，改善金属的加工性能属的加工性能 消除内应消除内应力、减少力、减少工件变形工件变形 消除内应力、改善加消除内应力、改善加工性能并能获得较好工性能并能获得较好的综合力学性能的综合力学性能 提高零件的提高零件的硬度和耐磨硬度和耐磨性性 目的目的退火与正火退火与正火目的目的时效处理时效处理调质调质淬火淬火 、渗碳淬火和渗氮、渗碳淬火和渗氮 目的目的目的目的3.2平面轮廓零件的加工平面轮廓零件的加工3.2.1刀位点的概念刀位点的概念端铣刀、立铣刀和钻头来说，是指它们的底面中心端铣刀、立铣刀和钻头来说，是指它们的底面中心 对于球头铣刀，是指球头球心对于球头铣刀，是指球头球心

14、 现在许多现在许多CAM软件也将球头铣刀的刀尖作为刀位点来计算刀具轨迹软件也将球头铣刀的刀尖作为刀位点来计算刀具轨迹 对于圆弧车刀，刀位点在圆弧圆心上；对于圆弧车刀，刀位点在圆弧圆心上； 对于尖头车刀和镗刀，刀位点在刀尖对于尖头车刀和镗刀，刀位点在刀尖 对于线切割来说，刀位点则是电极丝轴心对于线切割来说，刀位点则是电极丝轴心 3.2.1 刀具半径补偿刀具半径补偿 1、零件的加工程序一般是按零件轮廓和工艺要求的进给路线编制的,而数控机床在加工过程中所控制的是刀具中心的运动轨迹. 2、不同的刀具,其几何参数也不相同.刀具因磨损、重磨、换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输

15、入变化后的刀具半径。 3、加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹,这样才能加工出符合要求的零件.为避免计算刀具轨迹，可直接用零件轮廓尺寸编程 4、用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿、可进行粗精加工。 5、刀补运算就是完成这种转换的程序. 图 3.18 刀具改变程序不变 图3.19 利用刀补进行粗精加工 图 3.20 G41与G42 的判断 建立刀补指令格式：G17 G01G00G41(G42) X_ Y_ D#G18 G01G00G41(G42) X_ Z_ D#G19 G01G00G41(G42) Y_ Z_ D#撤消刀补指令格式：G01G00） G40 X_ Y_ Z_4、刀具

16、半径补偿的过程：、刀具半径补偿的过程：如图如图3-21所示所示 编程走刀路线编程走刀路线O-A-B-C-D-A_O实际刀具轨迹线实际刀具轨迹线O_P1_P2_P3_P4_P5_O1、刀具补偿的建立阶段、刀具补偿的建立阶段 刀具由起刀点位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近）刀具由起刀点位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件轮廓切入点较近）以进给速度接近工件的一段过程，如图以进给速度接近工件的一段过程，如图3-21所示，所示，O-P1段为建立刀补段段为建立刀补段2、刀具补偿进行阶段、刀具补偿进行阶段 刀具补偿量参与刀具轨迹进行的阶段，如图刀具补偿量参与刀具轨迹进行的阶段，如图P

17、1-P2-P3-P4-P5轮廓加工的过程。轮廓加工的过程。3、刀具补偿取消阶段、刀具补偿取消阶段 刀具撤离工件，回到退刀点，取消刀具半径补偿。与建立刀具半径补偿过程相似，刀具撤离工件，回到退刀点，取消刀具半径补偿。与建立刀具半径补偿过程相似，退刀点也应位于零件轮廓之外，可与起刀点相同，也可以不同。如图退刀点也应位于零件轮廓之外，可与起刀点相同，也可以不同。如图3.21所示所示 P5-O段。段。工件 图 3.21 刀补过程图3.2.1 刀具的长度补偿刀具的长度补偿 使用刀具长度补偿功能，可以在当实际使用刀具与编程时估计的刀具长度有出入时，或刀具磨损后刀具长度变短时，不需重新改动程序或重新进行对刀

18、调整，仅只需改变刀具数据库中刀具长度补偿量即可。 刀具长度补偿指令有G43、G44和G49三个，其使用格式如下： G43(G44)G00(G01)Z H 刀具长度正补偿G43、负补偿G44 G49 G00(G01)Z 取消刀具长度补偿 格式中，Z值是属于G00或G01的程序指令值，同样有G90和G91两种编程方式。 H为刀长补偿号，它后面的两位数字是刀具补偿寄存器的地址号，如H01是指01号寄存器，在该寄存器中存放刀具长度的补偿值。刀长补偿号可用H00H99来指定。Z程序中指令点实际到达点G44(Hxx)值程序中指令点实际到达点(Hxx)值G43Z执行G43时，Z实际值= Z指令值+(H xx

19、)执行G44时，Z实际值= Z指令值(H xx) 刀长补偿数据的设定如图3-28所示，将多把刀具中最长或最短的刀具作为基准刀具，用Z向设定器对刀。坯 件同 一 刀 座高 度 面H03Z=0基 准 面H01=0H02ABCG92ZAT02T03T01基 准 刀坯件ABCH03H02H010Z0基准面G92ZAT03T02同一刀座高 度 面T01基准刀图3-28 基准刀对刀时刀长补偿的设定 在保持机床坐标值不变(刀座等高)的情况下，若分别测得各刀具到工件基准面的距离为A、B、C，以A为基准设定工件坐标系，则H01=0，H02=AB，H03=AC。 图3-29 刀座对刀时刀长补偿的设定起始平面、返回

20、平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定起始平面、返回平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定1起始平面起始平面是程序开始时刀具的初始位置所在的是程序开始时刀具的初始位置所在的Z平面平面一般定义在被加工零件的最高点之上一般定义在被加工零件的最高点之上50-100mm左右的某一位置上左右的某一位置上一般高于安全平面一般高于安全平面 2返回平面返回平面 是指程序结束时，刀具尖点是指程序结束时，刀具尖点(不是刀具中心不是刀具中心)所在的所在的Z平面平面 一般与起始平面重合一般与起始平面重合 3进刀平面进刀平面 刀具以高速刀具以高速(G00)下刀至要切到材料时变成以进刀速度下刀，以免撞刀，此速度转折点

21、下刀至要切到材料时变成以进刀速度下刀，以免撞刀，此速度转折点的位置即为进刀平面的位置即为进刀平面4退刀平面退刀平面 零件零件(或零件区域或零件区域)加工结束后，刀具以切削进给速度离开工件表面一段距离加工结束后，刀具以切削进给速度离开工件表面一段距离(510mm)后转为以高速返回安全平面，此转折位置即为退刀平面后转为以高速返回安全平面，此转折位置即为退刀平面 5安全平面安全平面是指当一个曲面切削完毕后，刀具沿刀轴方向返回运动一段距离后，刀尖所在的是指当一个曲面切削完毕后，刀具沿刀轴方向返回运动一段距离后，刀尖所在的Z平面。平面。它一般被定义在高出被加工零件最高点它一般被定义在高出被加工零件最高点

22、1050mm左右的某个位置上左右的某个位置上 3.2.4 几个平面概念3.2.4 刀具的下刀方式与进退刀方式 1、刀具的下刀方式指的是Z轴方向下刀方式如图3.26所示。 起 始 高 度 如进 刀 平 面 如切 削 低 部毛 坯 面工 件距 离 应 大 于 刀 具 半 径 图 3.26 刀具的下刀方式2、刀具的进退刀方式在铣削加工中是非常重要的，二维轮廓的铣削加工常见的进退刀方式有垂直进退刀、侧向进退刀和圆弧进退刀 刀 具 轨 迹刀 具 轨 迹工 件出 刀入 刀 轨 迹刀 具出 刀出 刀刀 具刀 具入 刀 轨 迹入 刀 轨 迹垂直进退刀 侧向进退刀 圆弧进退刀 图 3.27 刀具在XY平面内的进

23、退到方式3.2.6 平面轮廓零件的铣削加工1、工艺分析及处理、工艺分析及处理（1零件图的分析零件图的分析（2刀具选择刀具选择（3工件的装夹工件的装夹（4工件坐标系的确定工件坐标系的确定 （5确定走刀路线、下刀点、进退确定走刀路线、下刀点、进退刀方式见下图刀方式见下图2、程序编制、程序编制 走刀路线 P -A-K-J-I-H-G-F-E-D-C-B-A- P列出个节点坐标：PP2AKJIH0，-54-17，-540，-3747，-3752，-3252，045，37GFEDCBP123，37-23，37-46，37-52，0-52，-22-37，-3717，-54加工参数：F80、F120、S80

24、0、D01=10、H01用于调整。参考程序： 图 3.30 走刀路线 根据刀具14确定下刀点P，刀具中心距离毛坯9mm，刀具距离工件2mm，P点坐标为0，-54），在粗加工时使用垂直进退刀的方法，采用逆铣，加工余量为3mm，D01=10，在精加工时，使用园弧进退刀方法，刀具中心轨迹圆弧为R10，编程圆弧半径为R17，加工余量为0，D02=7。第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3.3 型腔零件的铣削加工3.3.1 型腔加工的形式 型腔是指有封闭边界轮廓的平底或曲底凹坑，当型腔底面是平面时为二维型腔。型腔加工在有些资料中和有些CAM软件上也称作挖槽加工或者平面区域加工，是型芯加工的扩展

25、，它既要保证型腔轮廓边界，又要将型腔轮廓内的多余材料铣掉 图 3.31 型腔零件第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3.3.2下刀方式的确定： 第一种方法是使用预钻孔的方法，在下刀的位置预先加工一个下刀孔，刀具可以在孔位进行下刀到工作深度，然后进行切削加工。 第二种方法是斜线下刀，刀具沿着空间斜线切入工件，到达工作深度后进行切削加工。 第三种方法是圆弧下刀，刀具沿着三维螺旋线切入工件，切到工作深度。 螺 旋 下 刀 图斜线下刀斜线下刀螺旋下刀螺旋下刀第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3.3.3一般型腔零件的加工平行环切轮廓精加工依外形切削平行行切螺旋环切 图3.33 型腔

26、加工方法 型腔的切削分两步，第一步切内腔，第二步切轮廓。切削内腔区域时，方法很多(如图3.33所示)，其共同点是都要切净内腔区域的全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复走刀的搭接量。 一般采用大直径与小直径刀具混合使用的方案，大直径刀具进行粗加工，小直径刀具进行清角加工。第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3.3.3 一般型腔零件的加工一般型腔零件的加工图 3-34 型 腔 零 件1、零件图纸工艺分析及处理（1该零件毛坯尺寸为120 x90 x16，且不需要加工。在零件上有多个加工特征，本例是只对矩形型腔加工，矩形型腔尺寸60X40X3。尺寸标注完整，设计基准在毛坯料左下角。

27、 （2刀具选择精加工刀具最大为10mm，粗加工选用14mm的圆柱形直柄铣刀 （3下刀方法确定与粗加工方法14mm圆柱直柄铣刀，为了避免在工件表面垂直下刀，采用螺旋下刀方法，螺旋线的投影中心点在36的圆心35，45），螺旋线的圆弧半径为11。下刀到工作平面后，采用行切的粗加工方法。第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例2、程序编制（1写出走刀路线M-A-B-C-D-E-F-G-H （2列出各节点坐标MABCDEF35,4522.5,32.567.5,32.567.5,4122.5,4122.5,5067.5,50GH67.5,57.522.5,57.5（3加工参数S=800 Z方向F=8

28、0mm/min XY方向F=120mm/min（4以华中数控系统为例编制加工程序图 3.36 行切粗加工路径程序见教材程序见教材第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3.4 加工中心的数控编程加工中心的数控编程 加工中心是在数控铣床的基础上发展起来的。它和数控铣床有很多相似之处，但主要区别在于增加刀库和自动换刀装置，是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。3.4.1加工中心的功能特点1、立式加工中心 第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例2、卧式加工中心 卧式加工中心与立式加工中心相比，一般具有刀库容量大，整体结构复杂，体积和占也面积大，价格较高等特点。卧

29、式加工中心比立式加工中心更适合加工复杂的箱体类零件。第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3、带、带APC （自动工作台交换装置的加工中心（自动工作台交换装置的加工中心 立式加工中心、卧式加工中心都可带有APC装置，交换工作台可有两个或多个。 4、复合加工中心第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例链条链轮刀座导轨张紧板导轨刀座链条链轮张紧板图4-5 链式刀库第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3.4.2 加工中心编程中与自动换刀有关的指令加工中心编程中与自动换刀有关的指令 1、自动返回参考点G28） 指令格式为：G28 X_ Y_ Z_ ； 其中X、Y、Z为返回参考点

30、时所经过的中间点坐标。指令执行后，所有受控轴都将快速定位到中间点，然后再从中间点到参考点，如图3.44a所示。 (a) 经过中间点返回参考点 （b坐标轴直接返回参考点 图 3.44 G28指令图示G91方式编程为： G91 G28 X100.0 Y1500； G90方式编程为： G90 G54 G28 X300.0 Y2500；第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例2、从参考点返回G29） 指令格式为：G29X_ Y_ Z_ ；其中X、Y、Z后面的数值是指刀具的目标点坐标。这里经过的中间点就是G28指令所指定的中间点，故刀具可经过这一安全通路到达欲切削加工的目标点位置，所以用G29指令之前，必须先用G28指令，否则G29不知道中间点位置，而发生错误。其使用方法如图3-45所示。图 3.45 G28、G29使用例M06T02； (换2号刀) ， G90G28X50.0Y65.0Z50.0； (由A点经中间点B 回到Z轴机床参考点)M06T03； (换3号刀) G29X350Y300 Z50 (3号刀由机床参考点经中间点快速定位至C点) 第三章第三章 数控铣削加工实例数控铣削加工实例3.4.3 加工中心编程的特点加工中心编程的特点 加工中心加工零件