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1、数控铣削加工,一、常用设备,1、数控铣床,结构,数控铣床传动示意图,2、加工中心,立式加工中心,卧式加工中心,加工中心的定义,加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，又称为自动换刀数控机床或多工序数控机床。其特点是数控系统能控制机床自动地更换刀具，连续地对工件各加工表面自动进行钻削、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝和铣削等多种工序的加工，工序高度集中。这种机床一般具有刀库和自动换刀装置，有的还具有分度工作台或双工作台。适用于加工凸轮、箱体、支架、盖板和模具等复杂型面的零件。,加工中心的分类,1、按功能特征分,(1) 镗铣加工中心：有一般立式、卧式镗铣加工中心和龙门式加工中心等种类。以镗铣为主，适用于
2、加工箱体、壳体以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工。适用于多品种小批量的生产方式。 (2) 钻削加工中心：它以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主。适用于中小零件的钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及连续轮廓铣削等多工序加工。 (3) 复合加工中心：它主要指五轴复合加工，可自动回转主轴头，进行立卧加工。在主轴自动回转后，在水平和垂直面实现刀具自动交换。,5轴车铣中心,5轴车铣中心,2、按所用自动换刀装置分类,(1) 转塔头加工中心 转塔头加工中心有立式和卧式两种。主轴数一般为612个，换刀时间短、数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。 (2) 刀库+主轴换刀加工中心 这种加工中心特点是无机械手式主
3、轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。如上图所示的卧式加工中心便属此类。,2、按所用自动换刀装置分类,(3) 刀库+机械手+主轴换刀加工中心 这种加工中心结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，换刀时间短。并且选刀时间与切削加工时间重合，因此得到广泛应用。立式加工中心多用此类机械手式换刀装置。 (4) 刀库+机械手+双主轴转塔头加工中心 这种加工中心在主轴上的刀具进行切削时，通过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上。当主轴上的刀具切削完毕后，转塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短,加工中心的自动换刀装置,自动换刀装置的用途
4、是按照加工需要，自动地更换装在主轴上的刀具。自动换刀装置是一套独立、完整的部件。,1、自动换刀装置的形式,回转刀架如：车削中心,带刀库的自动换刀装置：镗铣类加工中心,带刀库的自动换刀装置是镗铣加工中心上应用最广的换刀装置，主要有机械手换刀和刀库换刀两种方式。,2、刀库形式,刀库的形式很多，结构各异。加工中心常用的刀库有鼓轮式刀库和链式刀库两种。,鼓轮式刀库,链式刀库,图片1,图片2,图片1,图片2,图 鼓轮式（也称盘式）刀库 (a) 径向取刀形式；(b) 轴向取刀形式；(c) 径向布置形式；(d) 角度布置形式,返回,圆盘式刀库,返回,图 链式刀库,返回,链式刀库,返回,3、选刀方式,顺序选刀
5、方式,任意选刀方式, 顺序选刀方式是将加工所需要的刀具，按照预先确定的加工顺序依次安装在刀座中；换刀时，刀库按顺序转位。这种方式的控制及刀库运动简单，但刀库中刀具排列的顺序不能错。, 任意选刀方式是对刀具或刀座进行编码，并根据编码选刀。它可分为刀具编码和刀座编码两种方式。 刀具编码方式是利用安装在刀柄上的编码元件(如编码环、编码螺钉等)预先对刀具编码后，再将刀具放在刀座中；换刀时，通过编码识别装置根据刀具编码选刀。 采用这种方式编码的刀具可以放在刀库的任意刀座中；刀库中的刀具不仅可在不同的工序中多次重复使用，而且换下来的刀具也不必放回原来的刀座中。 刀具制造麻烦！,刀具编码,刀具编码,刀座编码
6、方式是预先对刀库中的刀座(用编码钥匙等方法)进行编码，并将与刀座编码相对应的刀具放入指定的刀座中；换刀时，根据刀座编码选刀，使用过的刀具也必须放回原来的刀座中。 多采用此种！ 目前应用最多的是计算机记忆跟踪式选刀。这种方式的特点是，刀具号和存刀位置或刀座号对应地记忆在计算机的存储器或可编程控制器内。 不论刀具存放在哪个地址，都始终记忆着它的踪迹。在刀库上装有位置检测装置。这样刀具可以任意取出，任意送回。刀具本身不必设置编码元件，结构大为简化，控制也十分简单，计算机控制的机床几乎全都用这种选刀方式。在刀库上设有机械原点，每次选刀运动正反向都不会超过180的范围。 当选刀动作完成后，即处于等待状态
7、，一旦执行到自动换刀的指令，即开始换刀动作。,刀座编码,刀座编码,返回,数控铣床与加工中心比较,数控铣床：所要换的刀具是加工暂停时临时手工换上 加工中心：自动换刀装置（ATC）自动换刀,手动换刀录像,自动换刀录像,3、铣削加工常用刀具,模块式刀具系统通常由拉钉、刀柄和钻铣刀具等组成,BT40刀柄结构示意图1,7:24圆锥工具柄,BT40刀柄结构示意图2,BT50刀柄1,BT50刀柄2,刀柄拉钉1,刀具安 装录像,ER弹簧夹头,刀柄,按切削工艺可分为三种：,(1) 钻削刀具：钻削刀具分小孔钻头、短孔钻头(深径比5)、深孔钻头(深径比6，可高达100以上)和枪钻、丝锥、铰刀等。,(2) 镗削刀具：
8、镗削工具分镗孔刀(粗镗、精镗)和镗止口刀等。,(3) 铣削刀具：铣削工具分面铣刀、立铣刀和三面刃铣刀等。,刀具种类,面铣刀,大平面和台阶面,面铣刀及刀柄,铣平面、台阶面,加工录像,立铣刀,二维轮廓加工,球刀,空间曲面的精加工,丝锥,攻螺纹,快换式丝锥刀柄,钻头,整体钻夹头刀柄,钻夹头刀柄,铰刀,粗镗刀,精镗刀,常用镗刀柄,常 见 刀 具,常 见 刀 片,实物演示,4、刀具的编程点（即刀位点）,由于数控铣床和加工中心上用的刀具系统是系列化、标准化的，每把刀装在主轴上时，刀具的中心线和主轴的轴心线应是重合的，故所用的刀具在XY平面上没有刀具长度误差，加工时就只测量Z向刀具长度误差（即刀补）,以刀具
9、的圆心（垂直于刀具中心线剖， 是圆）即刀心作为编程点,轴心线与底面的交点即为编程点,刀位点即编程点,5、铣削加工坐标系,仍然分为：,机床坐标系,参考坐标系：“机床回零”操作,工件坐标系：“对刀”测工件原点,参考坐标系与工件坐标系,局部坐标系G52的运用,测量工件坐标系对刀,1、工件原点建立位置,一般在工件上/下表面的角点或几何中心,2、工件原点测量方式,（ 1）以毛坯孔或外形的对称中心为原点 以定心锥轴找小孔中心 根据孔径大小选用相应的定心锥轴,先侧XY方向上, 用百分表找孔中心 用磁性表座将百分表粘在机床主轴端面上，手动或低速旋转主轴, 用寻边器找毛坯对称中心。 将电子寻边器和普通刀具一样装
10、夹在主轴上，当触头与金属工件接触时，即通过床身形成回路电流，寻边器上的指示灯就被点亮，逐步降低步进增量，使触头与工件表面处于极限接触(进一步即点亮，退一步则熄灭)，即认为定位到工件表面的位置处。,规则图形,寻边器,（2） 以毛坯相互垂直的基准边线的交点为对刀位置点,2、工件原点测量方式,侧Z方向上,Z向设定器进行精确对刀,Z向设定器,光电式Z向设定器,指针式Z向设定器,整个对刀 过程录像,光电式,机械式,光电式寻边器,机械式寻边器,返回,光电式对刀,返回,机械式对刀示意图,返回,6、刀具的长度补偿,1、长度补偿指令,进行长度补偿： G43(G44) G00(G01) Z H_,G43/G44/
11、G49,取消长度补偿： G49 G00(G01) Z_,长度补偿的原理,与Z向对刀同,长度补偿的原理,与Z向对刀同,机外对刀仪测刀具长度补偿值,机械式对刀仪,电子式对刀仪,机内激光 对刀录像,2、长度补偿指令说明,、 在G17的情况下，刀长补偿G43、G44只用于Z轴的补偿，而对X轴和Y轴无效。 、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。,、G43/G44的区别,执行G43时，Z实际值= Z指令值+(
12、H xx),执行G44时，Z实际值= Z指令值(H xx),特别说明,上式中， Z实际值即是在显示屏上显示的此刀的绝对坐标值（指令值刀补值）。只有“基准刀”显示的绝对坐标值即是编程指令值。 刀具编程点（刀尖）真实到达的位置即是编程指令值。,其中，(Hxx)是指xx寄存器中的补偿量，其值可以是正值或者是负值。当刀长补偿量取负值时，G43和G44的功效将互换。,、刀具长度补偿指令通常用在下刀及提刀的直线段程序G00或G01中，使用多把刀具时，通常是每一把刀具对应一个刀长补偿号，下刀时使用G43或G44，该刀具加工结束后提刀时使用G49取消刀长补偿。 、 同样地，也可采用G43.H00或G44.H0
13、0来替代G49的取消刀具长度补偿功能。,7、基本编程指令,1、G00快速定位,格式：,G90/G91 G00 X_Y_Z_,说明：,G00这条指令所作的就是使刀具以快速的速率移动到指定的位置，被指令的各轴之间的运动是互不相关的，也就是说刀具移动的轨迹不一定是一条直线。G00指令下，快速倍率为100时，该速度不受当前F值的控制,绝对/相对编程，与数车FANUC不同,2、G01直线加工,格式：,G90/G91 G01 X_Y_Z_F_,2、G02/G03圆弧加工,、圆弧插补只能在某平面内进行，不能简单地套用G00/G01的格式。 G90/G91 G02/G03 X_Y_Z_R_F_ G90/G91
14、 G02/G03 X_Y_Z_I_J_K_F_,、笛卡尔坐标系提供了3个平面,选择XY平面G17指令,选择XZ平面G18指令,选择YZ平面G19指令,G17G90 (G91) G02(G03) X. Y. R. (I. J.) F.,G18G90 (G91) G02(G03) X. Z. R. (I. K.) F.,G19G90 (G91) G02(G03) Y. Z. R. (J. K.) F.,、顺/逆圆弧的判断 圆弧顺逆：从垂直于圆弧加工平面的第三轴的正方向看，从而判断顺逆。,、说明 在G02、G03指令时，刀具相对工件以F指令的进给速度从圆弧的起点向终点进行插补加工。 (2) 圆弧插补
15、既可用圆弧半径R指令编程，也可用I、J、K指令编程。在同一程序段中，I、J、K、R同时指令时，R优先，I、J、K指令无效。 (3)当用R指令编程时，如果加工圆弧段所对的圆心角为0180，R取正值；如果圆心角为180360，R则取负值,如图所示的两段圆弧，其半径、端点、走向都相同，但所对的圆心角却不同，在程序上则仅表现为R值的正负区别。,小圆弧： G90/91G03 X 0 Y 25.0 R 25.0 大圆弧： G90/G91 G03 X 0 Y 25.0 R25.0,(4) X、Y、Z同时省略时，表示起、终点重合；若用I、J、K指令圆心，相当于指令了360的弧；若用R编程时，则表示指令为0的弧
16、。 G02 (G03) I. 整圆 G02 (G03) R. 不动 (5) 无论用绝对还是用相对编程方式，I、J、K都为圆心相对于圆弧起点的坐标增量，为零时可省略。(也有的机床厂家指令I、J、K为起点相对于圆心的坐标增量。),(6) 机床启动时默认的加工平面是G17。如果程序中刚开始时所加工的圆弧属于XY平面，则G17可省略，一直到有其他平面内的圆弧加工时才指定相应的平面设置指令；再返回到XY平面内加工圆弧时，则必须指定G17。 G17、G18、G19主要用于指定圆弧插补时的加工平面，并不限制G00、G01的移动范围。,3、G02/G03螺旋加工,有的机床还可用G02、G03实现空间螺旋线进给。,即在原G02、G03指令格式中，再增加一个与加工平面相垂直的第三轴移动指令，这样在进行圆弧进给的同时还进行第三轴方向的进给，其合成轨迹就是一空间螺旋线.,说明：,、G02、G03为螺旋线的旋向，其定义同圆弧 。 X
