(数控加工)数控铣床加工

（数控加工数控铣床加工数控铣床加工1.1数控铣床概论航天，军工，模具等行业得到了广泛的应用。数控铣床分类壹数控铣床按构造上分类⑴工作台升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式。小型数控铣床壹般采用此种方式。为数控铣床的主流。题，往往采用龙门架移动式。二数控铣床也能够按通用铣床的分类方法分类⑴数控立式铣床数控立式铣床在数量上壹直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来见，目前3坐标数控立铣仍占大多数；壹般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意俩个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，仍有机床主轴能够绕X、Y、Z坐标轴中的其中壹个或俩个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。⑵卧式数控铣床和通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓能够加工出来，而且能够实当下壹次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。⑶立卧俩用数控铣床目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向能够更换，能达到在壹台机床上既能够进行立式加工，又能够进行卧式加工，而同时具备上述俩类机床的功能，其使用范品种较多，又需要立、卧俩种方式加工时，用户只需买壹台这样的机床就行了。数控铣床的组成，工作原理及特点数控铣床的组成数控铣床的基本组成见图1，它由床身、立柱、主轴箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、伺服装置、数控系统等组成。当主轴箱内的主轴电机驱动主轴旋转时，铣刀能够切削工件。主轴箱仍可沿立柱上的导轨在Z向移动，使刀具上升或下降。工作台用于安装工件或夹具。工作台可沿滑鞍上的导轨在X向移动，滑鞍可沿床身上的导轨在Y向移动，从而实现工件在X和Y向的移动。无论是、Y向，仍是Z向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现。伺服装置用于驱动伺服电机。控制器用于输入零件加工程序和控制机床工作状态。控制电源用于向伺服装置和控制器供电。图1数控铣床的工作原理根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数。通过手工编程或利用CAM软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程X、Y和Z向的伺服电机控制刀具和工件按壹定的轨迹相对运动，从而实现工件的切削。3．数控铣床加工的特点具有相同的精度。数控铣床尤其适合加工形状比较复杂的零件，如各种模具等。4.数控铣床的功能各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除壹些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。1、点位控制功能此功能能够实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。2、连续轮廓控制功能此功能能够实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。3、刀具半径补偿功能此功能能够根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。4、刀具长度补偿功能此功能能够自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。5、比例及镜像加工功能比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。象限的程序，而其余象限的轮廓就能够通过镜像加工来实现。6、旋转功能该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。7、子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这壹轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就能够完成对该零件的加工。8、宏程序功能该功能可用壹个总指令代表实现某壹功能的壹系列指令，且能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。5.数控铣床的主要加工对象平面类零件变斜角类零件曲面类（立体类）零件2合具体的数控系统的格式要求。数控铣削加工工艺数控加工程序不仅包括零件的工艺规程，仍包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸和铣床的运动过程等，所以必须对数控铣削加工工艺方案进行详细的制定。1数控铣削加工的内容零件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式描绘的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；已给出数学模型的空间曲面；形状复杂、尺寸繁多、划线和检测困难的部位；用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；以尺寸协调的高精度孔或面；能在壹次安装中顺带铣出来的简单表面；2．零件的工艺性分析1）标注是否符合数控加工的特点。零件结构工艺性分析1）3）选择较大的轮廓内圆弧半径；4）零件槽底部圆角半径不宜过大；5）保证基准统壹原则；6）分析零件的变形情况。零件毛坯的工艺性分析1）3）分析毛坯的余量大小及均匀性。工艺路线的确定加工方法的选择2）3）4）曲面轮廓加工方法。加工阶段的划分1）于设备的合理使用。1）顺铣和逆铣的选择2）铣削外轮廓的进给路线（切入、切出）3）铣削内槽的进给路线（行切法、环切法）1）顺铣和逆铣的选择2）铣削外轮廓的进给路线（切入、切出）3）铣削内槽的进给路线（行切法、环切法）按粗、精加工分开，先粗后精的原则；按先面后孔的原则划分工序。加工顺序的安排1）a．基面先行原则；b．先粗后精原则；c．先主后次原则；d．先面后孔原则。2）热处理工序的安排a．预备热处理；b．消除残余应力；c．最终热处理。辅助工序的安排数控加工工序和普通工序的衔接装夹方案的确定（组合夹具的应用）进给路线的确定加工路线应保证被加工零件的精度和表面质可简化程序段，又可减少空走刀时间。4）铣削曲面的进给路线刀具选择层。数控铣削对刀具的要求：刚性好、耐用度高。铣刀的种类：面铣刀、立铣刀、模具铣刀、键槽铣刀、鼓形铣刀、成形铣刀。铣刀的选择①减少刀具数量；②壹把刀具完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用；④先铣后钻；⑤先曲面精加工，后二维轮廓精加工。铣刀类型的选择铣刀参数的选择a．面铣刀主要参数的选择标准b．立铣刀主要参数的选择铣刀生产厂家的选择切削用量的选择却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。命。决定切削速度的因素很多，概括起来有：（1）刀具材料（2）工件材料（3）刀具寿命（4）切削深度和进刀量（5）刀具的形状（6）冷却液使用上述影响切削速度的诸因素中，刀具材质的影响最为主要。切削深度主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，切削深度应尽可能大，如果不受加工精度的限制，能够使切削深度等于零件的加工余量。这样能够减少走刀次数。主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定。能够用计算法或查表法来选取。进给量f(mm／r)或进给速度F(mm／min)要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。度不低于壹个工作班次，最小也不能低于半个班次的时间。数控铣床的程序编制1. XK5032（所配的是FANUC-0MC。数控铣床的坐标系机床坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系，且设有固定的零点（机械零点），它由厂家在生产机床时确定。XK5032立式数控铣床符合ISO规定，即以机床主轴轴线方向为Z轴，刀具远离工件方向为Z轴正方向；X轴规定为水平平行于工件工件装夹表面，人在工作台前面对主轴，右方向为X轴正方向；Y轴垂直于X，Z轴坐标轴，其方向根据笛卡儿坐标系右手定则确定。工件坐标系工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件坐标系的原点即为工件零点。工件零点的位置是任意的，由编程人员编制程序时根据零件特点选定。工件坐标系的设定工件坐标系的设定是进行变成计算的第壹步，应当根据不同的加工要求和编程的方便性恰当选择。1）用G92设定工件坐标其输入格式Y Z该指令能够出当下程序的第壹段，也可出当下程序段中间，以重新设定工件坐标系。数控系只是把坐标设定值送入内存。2）G54~G59设定工件坐标系XK5032立式数控铣床仍能够通过CRT/MDI在参数设置方式下，设定6个不同的工件坐标6个坐标系分别被记忆成G54G56G58G54~G59指令选择相应的坐标系。G90指令和G54~G59指令的使用区别是：G92指令通过程序来设定工件加工程序，其坐标原点和当前刀具所在位置有关；而G54~G59指令通过CRT/MDI在参数设置方式下设定工件坐标系，其坐标原点和当前刀具所在位置无关。G92指令只是设定坐标系，不产生任何移动；G54~G59指令能够和G00指令等组合在相应的工件坐标系中进行位移。2．主要功能指令常用辅助功能指令用来指定机床的辅助动作和状态（如机床的启停、转向、切削液的开关、主轴转向、刀具夹紧松开等〕M00M01M00M02－主轴正转；－主轴反转；M05M03和M04指令之间必须用M05指令使主轴停转后进行；M08－冷却液开；M98－放在主程序中，用来调用子程序。格式为，其后8位数字，前4位是调用次数，后4位是子程序号。调用1次时，前4位可省略。M99－放在子程序最后，用来返回主程序的相应程序段。当M99后不跟任何代码时，返调用程序的后壹段程序段。否则返回到M98P 所指定的P后的程序段。当M99单独在主程序中使用时，不跟任何代码，返回主程序的开头，否则返回到主程序指定的程序段。绝对尺寸指令和增量尺寸指令1）绝对尺寸方式2）增量尺寸方式（G91）在该方式下，程序段中的尺寸为增量坐标值，即相对于前壹工作点的增量值。基本进给指令）快速进刀指令Y Z ；最快进给速度为系统默认，由系统参数调整；直线插补指令G01X Y Z F ；注意到G90和G91单位是3）圆弧插补指令G03）在XY平面内，G02X Y R F 顺圆插补G03X Y R F 逆圆插或者：G02X Y I J F 顺圆插补G03X Y I J F 逆圆插补采用G90时，XYZ是圆弧终点相对于工件零点的坐标，采用G91时，XYZ是圆弧终点相对于圆弧起点的坐标。IJK是圆弧的圆心坐标值，均为圆心点相对于圆弧起点的增量值。R为圆弧半径。圆心角小于等于180度R为正值、圆心角大于180度R为负值。当圆弧为整圆时，不能用R，只能用I，J，K。4）进给暂停指令（G04）G04指令可使进给暂停，刀具在某壹点停留壹段时间后再执行下壹段程序。输入格式G04X 或G04P ；X 或P 均为指定进给暂停时间。俩者区别是后面可带小数点，单位是s；P后面数字不能带小数点，单位为ms。如或者G04P3500，都表示刀具暂停了3.5秒。补偿指令1）刀具半径补偿指令、、G41为左刀补指令，表示沿着刀具进给方向见，刀具中心在零件轮廓的左侧；G42为右刀补指令，表示沿着刀具进给方向见，刀具中心在零件轮廓的左侧输入格式：G41（G42）G01X Y D ；式中，D 为刀具号，存有预先由MDI方式输入的刀具半径补偿值G40为取消刀具半径补偿指令；输入格式Y ；刀补指令使用注意：G40和G41或G42要成对使用；从无刀补状态进入刀补状态转换时必须采用G00或G01直线移动指令，不能用G02、G03；刀补撤消时也要用G00或G01直线移动指令。2）刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）G43为正补偿，表示刀具在ZG42为负补偿，表示刀具在Z输入格式：G43（G44）G01ZH；式中，H 为刀具号，存有预先由MDI方式输入的刀具长度补偿值G49为取消刀具长度补偿指令；输入格式；数控铣削加工综合举例凸轮的数控铣削工艺分析及程序编制平面凸轮如图3所示。1、工艺分析从图上要求见出，凸轮曲线分别由几段圆弧组成，Φ30孔为设计基准，其余表面包括4-Φ13H7孔均已加工。故取Φ30孔和壹个端面作为主要定位面，在联接孔Φ13的壹个孔内增加削边销，在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基准，所以对刀点选在孔中心线和端面的交点上，这样很容易确定刀具中心和零件的相对位置。2、加工调整加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间，在G53坐标系中取X＝-400，Y图3平面凸轮＝-100。Z坐标能够按刀具长度和夹具、零件高度决定，如选用Φ20的立铣刀，零件上端面为Z向坐标零点，该点在G53坐标系中的位置为Z＝-80处，将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。加工工序卡如表1所示。表1数控加工工序卡数控加工工序卡 零件图号 零件名称 文件编号 第页凸轮工序号50加工车间

工序名称设备型号

材料45#XK5032工步号

工步内容

主程序名O100刀具半径补偿H01＝10

子程序名刀具长度补偿0工装

加工原点G541 数控铣周边轮廓 夹具 刀具定心夹具定心夹具立铣刀φ20更改标记更改单号更改者/日期工艺员校对审定批准3、编写加工程序凸轮加工的程序及程序说明如下：N10G54X0Y0Z40//进入加工坐标系N20G90G00G17X-73．8Y20//由起刀点到加工开始点N30G00Z0//下刀至零件上表面N40G01Z-16F200//下刀至零件下表面以下1mmN50G42G01X-63．8Y10F80H01//开始刀具半径补偿N60G01X-63．8Y0//切入零件至A点N70G03X-9．96Y-63．02R63．8//切削ABN80G02X-5．57Y-63．76R175//切削BCN90G03X63．99Y-0．28R64//切削CDN100G03X63．72Y0．03R0．3//切削DEN110G02X44．79Y19．6R21//切削EFN120G03X14．79Y59．18R46//切削FGN130G03X-55．26Y25．05R61//切削GHN140G02X-63．02Y9．97R175//切削HIN150G03X-63．80Y0R63．8//切削IAN160G01X-