《数控编程与操作 教学课件 ppt 作者 吕宜忠 第3章数控铣床与加工中心编程与操作1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控编程与操作 教学课件 ppt 作者 吕宜忠 第3章数控铣床与加工中心编程与操作1（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.1 概述,3.1.1 数控铣床和加工中心的分类、组成及结构特点,1.数控铣床的分类 （1）立式数控铣床 立式数控铣床的主轴轴线与工作台面垂直，是数控铣床中最常见的一种布局形式，主要有以下两种： 1）工作台纵、横向移动并升降，主轴只完成主运动。目前小型数控铣床一般采用这种方式。 2）工作台纵、横向移动，主轴升降。这种方式一般运用在中型数控铣床中。 立式数控铣床结构简单，工件安装方便，加工时便于观察，但不便于排屑。,（2）卧式数控铣床 卧式数控铣床的主轴轴线与工作台面平行，主要用来加工箱体类零件。与立式数控铣床相比，卧式数控铣床结构复杂，在加工时不便观察，但排屑顺畅。 （3）龙门式数控铣床 大
2、型数控立式铣床多采用龙门式布局，在结构上采用对称的双立柱结构，以保证机床整体刚性、强度。主轴可在龙门架的横梁与溜板上运动，而纵向运动则由龙门架沿床身移动或由工作台移动实现，其中工作台床身特大时多采用前者。龙门式数控铣床适合加工大型零件，主要在汽车、航空航天、机床等行业使用。,2.加工中心的分类 （1）立式加工中心：立式加工中心是指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心。 （2）卧式加工中心：卧式加工中心是指主轴轴心线为水平状态设置的加工中心。 （3）龙门式加工中心：龙门式加工中心的主轴多为垂直设置，除自动换刀装置以外，还带有可更换的主轴头附件，数控装置的软件功能也较齐全，能够一机多用，尤其适用于大
3、型或形状复杂的工件。 （4）复合加工中心：复合加工中心是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴，或主轴可改变90的角度，或工作台可带动工件一起旋转90的加工中心。,3.数控铣床的组成与结构特点 （1）铣床主机：铣床主机是数控铣床的机械本体，包括床身、主轴箱、工作台和进给机构等。 （2）控制部分：控制部分是数控铣床的控制核心，本书讲述的CNC系统是FANUC 0i-M系统。 （3）驱动部分：驱动部分是数控铣床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机和进给伺服电动机等。 （4）辅助部分：辅助部分是数控铣床的一些配套部件，包括刀库、液压装置、气动装置、冷却系统、润滑系统和排屑装置等。,4.加工中心的组成 加工
4、中心和数控铣床具有相似的用途和工艺特点，它们的几大构件也相同，主要有床身、立柱、滑座、工作台、主轴箱、自动换刀装置、数控装置、伺服驱动装置、检测装置、液压系统和气压系统等组成。,3.1.2 数控铣床和加工中心的加工对象及技术参数,1.数控铣床的主要加工对象 （1）平面类零件 目前在数控铣床上加工的大多数零件属于平面类零件。平面类零件是指加工面平行或垂直于定位面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件，如图3-3所示。,（2）曲面类零件：加工面为空间曲面的零件。 （3）变斜角类零件：加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。 （4）孔及螺纹：一般数控铣都有镗、钻、铰功能，采用定尺寸刀具进行钻、扩、铰、镗
5、及攻螺纹等。,2.加工中心的主要加工对象 （1）箱体类工件：一般是指具有多个孔系，内部有型腔和空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。 （2）复杂曲面类工件：这类工件是指由复杂曲线、曲面组成的工件。,（3）异形件：是外形不规则、大多需要点、线、面多工位混合加工的零件。 （4）盘、套、板类工件：包括带有键槽和径向孔，端面分布有孔系、有曲面的盘、套或轴类工件；具有较多孔加工的板类零件。 （5）特殊加工：在熟练掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工装和专用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工艺内容,3.数控铣床和加工中心的主要技术参数,3.2 数控铣削加工工艺,3.2.1 铣削方式的确定,1.周铣
6、在铣床上，用铣刀圆周面上的齿刃铣削平面的方法称为周铣，周铣有逆铣和顺铣两种方式。 （1）顺铣：在铣刀切削刃与工件已加工面的接触处，铣刀的旋转方向与工件进给方向相同的铣削方式称为顺铣。 （2）逆铣：在铣刀切削刃与工件已加工面的接触处，铣刀的旋转方向与工件进给方向相反的铣削方式称为逆铣。,（3）顺铣与逆铣的判断方法：铣削外轮廓时顺铣、逆铣与进给的关系如图3-12所示；铣削内轮廓时顺铣、逆铣与进给的关系如图3-13所示。 （4）顺铣与逆铣的选择：当工件表面无硬皮、机床进给机构无间隙时，应选择顺铣加工方式。精铣时，尤其是零件材料为铝镁合金，钛合金或耐热合金时，应尽量采用顺铣。当工件表面有硬皮、机床进给
7、机构有间隙时，应选择逆铣加工方式。,2.端铣 在铣床上，用铣刀的端面齿刃铣削平面的方法称为端铣。根据铣刀与工件之间的相对位置不同，端面铣削可分为对称铣削和非对称铣削两种。 （1）对称铣削：工件的中心处于铣刀的中心位置时的铣削，称为对称铣削。,（2）非对称铣削 工件的铣削层宽度偏在铣刀一边时的铣削，亦即铣刀中心与铣削层宽度的对称线处在偏心状态下的铣削，称为非对称铣削。非对称铣削有逆铣和顺铣两种。 铣削时大部分为逆铣，少部分为顺铣的非对称铣削方式称为非对称逆铣；铣削时大部分为顺铣，少部分为逆铣的非对称铣削方式称为非对称顺铣。,3.2.2 数控铣削进给路线的确定,1.确定进给路线的原则 确定进给路线
8、时，要在保证被加工零件获得良好的加工精度和表面质量的前提下，力求计算容易，走刀路线短，空刀时间少。 1）应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高。 2）应使数值的计算简单，以减少编程工作量。 3）铣削零件表面时，要正确选用铣削方式。 4）应使加工路线最短，减少程序段和空刀时间，以减少加工时间。 5）铣轮廓曲线时应使刀具以圆弧的方式切入和离开工件。 6）先加工外轮廓，后加工内轮廓。,2.铣削外轮廓的进给路线 铣削外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削，加工刀具的切入与切出路线如图3-16所示。利用圆弧插补方式铣削外整圆时的加工路线如图3-17所示 。,3.铣削内轮廓的进给路线 如果内轮廓曲线不允许
9、外延，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，此时刀具的切入切出点尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处，如图3-18所示。铣削内圆弧时，最好安排从圆弧到圆弧的加工路线，如图3-19所示，这样可以提高内孔表面的加工精度和加工质量。,4.铣削型腔的进给路线 加工平底型腔时一律用平底铣刀，且刀具边缘部分的圆角半径应符合型腔的图样要求。型腔的切削分两步，第一步切内腔，第二步切轮廓。切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步，粗加工时，应从型腔轮廓线向里偏置铣刀半径R并留出精加工余量y。铣削封闭的内轮廓表面，刀具同样不能沿轮廓曲线的法向切入和切出。,铣削型腔一般有三种方案，第一种方案为用行切方式加工内轮廓的走刀路线
10、，如图3-21a所示，第二种方案是采用环切方式加工，如图3-21b所示，第三种方案的走刀路线，先用行切法，最后沿轮廓切削一周，如图3-21c所示。第一种方案最差，第三种方案最好。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。,型腔铣削的下刀主要有Z向垂直下刀、斜插式下刀和螺旋下刀三种方式。,5.铣削曲面的进给路线 加工曲面时，常用球头刀采用“行切法”进行加工。直线行切法如图3-23a所示，每次沿直线进给，刀位点计算简单，程序段数目少，而且加工过程符合直纹面的形成规律，可以保证母线的直线度；曲线行切法如图3-23b所示，其优点是便于加工后检验零件的准确度。,6
11、.孔加工路线的确定 孔加工时，应在保证加工精度的前提下，使进给路线最短。如图3-24a所示，该进给路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔，这不是最好的加工路线。如图3-24b所示，该进给路线减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。,3.2.3 数控铣削刀具的类型及其选用,1.对数控铣削刀具系统的要求 1）刀具切削部分几何参数及其切削参数须规范化、合理化。 2）刀具切削部分材料及切削参数选择必须与工件材料相匹配。 3）刀具磨损及耐用度值规定必须合理。 4）刀片在刀具中的定位方式及其结构必须优化。 5）刀具安装后在机床中的定位应保持一定精度。 6）换刀后刀具应在机床中仍有高的重复定位精
12、度。 7）刀具的刀柄应有足够的强度、刚度及耐磨性。 8）刀柄及其工具对机床的重量影响应有相应的控制。 9）刀片、刀柄切入的位置、方向必须正确。 10）刀片、刀柄各参数应通用化、规格化、系列化。 11）工具系统应进一步优化。,2.常用数控刀具刀柄 数控铣床使用的刀具通过刀柄与主轴相连，刀柄通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上，由刀柄夹持传递速度、扭矩。 常规数控刀具刀柄均采用724圆锥工具柄，并采用相应形式的拉钉拉紧结构。拉钉有两种形式，A型用于不带钢球的拉紧装置，B型用于带钢球的拉紧装置。,（1）常用刀柄 刀柄是机床主轴和刀具之间的连接工具，是数控机床工具系统的重要组成部分之一。刀柄分为整体
13、式刀柄和模块式刀柄两类，整体式刀柄刀具系统如图3-27所示，不同的刀具直接或通过刀具夹头与对应的刀柄连接组成所需要的刀具系统，刀柄的品种、规格繁多，给生产、管理带来不便。所谓“模块式”是将整体式刀杆分解成柄部（主柄）、中间联接块（连接杆）、工作部（工作头）三个主要部分（模块），然后通过各种联接结构，在保证刀杆连接精度、刚性的前提下，将这三部分连接成一整体，组成模块式刀柄刀具系统，如图3-28所示。,1）莫氏锥度刀柄有莫氏锥度2号、3号、4号等，如图3-29所示。它可装夹相应的莫氏锥度刀杆的钻头、铣刀等，有带扁尾莫氏锥度孔刀柄和无扁尾莫氏锥度孔刀柄两种 2）侧固式刀柄如图3-30所示，它采用侧向
14、夹紧，适用于切削力大的加工，但一种尺寸的刀具需对应配备一种刀柄，规格较多。 3）ER弹簧夹头刀柄如图3-31所示，它采用图3-32所示的ER型卡簧，夹紧力不大，适用于夹持直径在16mm以下的各种立铣刀、键槽铣刀、直柄麻花钻等。卡簧装入数控刀柄前端夹持数控铣刀；拉钉拧紧在数控刀柄尾部的螺纹孔中，用于拉紧在主轴上。,（2）常用刀柄使用方法 1）将刀柄放入卸刀座并锁紧。 2）根据刀具直径选取合适的卡簧，清洁工作表面。 3）将卡簧装入锁紧螺母内。 4）将铣刀装入卡簧孔内，并根据加工深度控制刀具悬伸长度。 5）用扳手将锁紧螺母锁紧。 6）检查，将刀柄装上主轴。,3.常用刀具 （1）面铣刀 主要用于立式铣
15、床上加工平面，台阶面、沟槽等。面铣刀圆周表面和端面上都有切削刃，圆周表面上的切削刃为主切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。,硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体焊接式面铣刀、机夹-焊接式面铣刀、可转位式面铣刀等形式。,面铣刀几何角度的标注如图3-35所示。,（2）立铣刀 立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀，其切削效率较低，主要用于平面轮廓零件的加工。立铣刀的结构如图3-36所示，其圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。 为了能加工较深的沟槽，并保证有足够的备磨量，立铣刀的轴向长度一般较长。
16、为改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。 立铣刀有粗齿和细齿两种，粗齿齿数36个，适用于粗加工，细齿齿数510个，适用于半精加工，套式结构齿数1020。,立铣刀的尺寸参数推荐按下述经验数据选取。 1）刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取R（0.80.9）。 2）零件的加工高度H（1/41/6）R，以保证刀具具有足够的刚度。 3）对不通孔（深槽），选取lH（510）mm。 4）加工外形及通槽时，选取lHr（510）mm。 5）粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D粗可按下式计算。 6）加工筋时，刀具直径为D（510）b。,（3）模具铣刀 模具铣刀可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角/23、5、7、l0）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。 模具铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家标准规定直径d463mm。图3-39所示为高速钢制造的模具铣刀，图3-40所示为
