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1、数控加工工艺与 刀具夹具,主编 胡建新,模块五 数控加工中心的加工工艺,数控加工工艺与刀具夹具,模块五 数控加工中心的加工工艺,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令 课题5.2 孔加工的常用固定循环 课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,【学习目标】 1.知道数控加工中心上的刀具选择与刀具交换指令的区别，会正确应用选刀指令。 2.知道加工中心对轮廓加工中两类拐角过渡方法的特点及其应用。,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,【学习任务的提出】 5.1.1 多刀多工序零件的数控加工,图5-1 铣削加工工件图样,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,【相关知识】
2、 数控加工中心（MC）是指具有刀库和自动换刀装置的数控机床。 5.1.2 关于选刀指令和换刀指令 在加工中心上交换刀具通过选择和转换两个动作完成。选刀指令与换刀指令是两个不同的概念，负责其指令执行的部件也不同。 1.选刀指令T T是选刀指令，即刀具选择指令，用于将程序指令给出的刀具由刀库中挑选出来，并将该刀具放置到刀库的换刀基准刀位上，以便于下一个换刀动作的执行。 2.换刀指令M06 换刀指令是M06，即更换机床主轴中的当前刀具。,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,图5-2 双爪换刀机械手换刀动作,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,5.1.3 加工中心上的刀具长度补偿G43、G44、G
3、49 在加工中心上，为了使不同长度的各个刀具能够进入同一个NC加工程序，并由同一个出发点开始运动执行程序，采用了刀具长度补偿原理统一机床主轴对刀具的引导。 1.加工中心上的刀具长度补偿指令格式 在加工中心上进行刀具长度补偿时，可以利用G43、G44、G49指令。,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,2.刀具长度补偿基本原理 刀具进行长度补偿的基本原理，如图53所示。,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,图5-3 加工中心上的刀长补偿原理,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,3.刀具长度值的测量 对刀具长度的测量如前所述可以有各种不同的方法。比较经济适用的方法是利用刀具预调仪、机外对刀仪和
4、图54所示的Z轴对刀器进行测量。,图5-4 刀具长度的测量,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,5.1.4 走刀移动中的拐角过渡方式 铣刀在切削过程中遇到拐弯时，具有不同的转弯动作控制方式，即移动方向不同的变换方式。目前常用的方式主要有两种，如图55所示。这两种走刀方向的变换方式运用在铣刀的半径偏移补偿设置中，也称其为B型补偿和C型补偿。,图5-5 两种拐角补偿 a)B型补偿 b)型补偿,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,1. B型补偿 图55a所示铣刀的刀心由a点向b点的过渡过程中，铣刀刀心轨迹将在拐角处以O点为圆心进行ab圆弧路线过渡，这种过渡方式称为刀心轨迹的B型补偿。由于刀刃在过
5、渡过程中，始终以点为圆心，铣刀在回转中始终对点进行切削，随着铣刀切削余量的不断减小，铣刀的走刀弯曲变形程度不断恢复，所以会对点的工件材料不断地形成切削，待到刀心完成拐角的过渡转到b点时，铣刀会将点的尖角逐渐铣掉，而形成一个小的圆弧过渡。采用B型拐角补偿将得不到尖锐的点尖角。,课题5.1 加工中心的选刀与换刀指令,2. C型补偿 如果想在O点得到尖角，需要采用图55b的铣削走刀过渡方式，令铣刀刀心过a点时不停顿继续向前切削，直至到达c点。c点是两个刀心轨迹的交点，转换刀心运动方向在c点完成。此时，切削刃的回转不会切削到点材料，即可在O点得到理想的尖角。这种拐角过渡方式称为C型补偿，是需要在拐角处
6、得到尖角时采取的过渡方式。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,【学习目标】 1.掌握常用孔加工固定循环指令的特点及其应用场合。 2.会正确应用数控加工中心上的各种孔加工固定循环指令。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,【相关知识】 5.2.1 孔加工固定循环的基本知识 1.加工中心上孔加工固定循环的种类 加工中心上经常使用各种对孔加工的循环指令，见表51。利用固定循环指令可以使各类孔的加工程序大为简化。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,表5-1 FANUC6MC的孔加工固定循环,课题5.2 孔加工的常用固定循环,2.孔加工固定循环的动作分解 孔加工固定循环的一个完整循环可以分解为图56所示的
7、六个动作。在不同的孔加工循环中，可以对各个不同的分解动作进行所需要的参数设置。六个动作的分解情况如下： (1)刀具在初始平面内的X、Y定位 初始平面是刀具在执行孔加工固定循环时的出发点所在平面。 (2)刀具Z轴快速下刀至R点 刀具在X、Y定位的基础上，沿Z轴快速下刀进到R点，以便由此转入工作进给。 (3)刀具进入工作进给 刀具开始沿着Z轴方向以给定的F值轴向切削加工，直至孔底。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,(4)孔底动作 刀具在孔底部所进行的必要动作，包括切削螺纹时的刀具停止与反转、镗阶梯孔时进行孔底的非进给切削动作，以保证孔底平面的平整性。 (5)刀具Z方向返回到R点 刀具根据切削程序
8、，以既定方式从孔底返回到R点，以便对下一个动作进行准备。 (6)刀具返回到初始平面 如果R平面内没有其他加工孔，则刀具沿Z轴退回，直至到达初始平面。 至此，刀具完成对一个孔的加工循环。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,图5-6 孔加工固定循环的动作分解,课题5.2 孔加工的常用固定循环,3.孔加工固定循环中的相关概念与规则 (1)初始平面 初始平面是刀具执行一个孔加工固定循环时出发点所在的平面。 (2)参考平面R与安全间隙Z 参考平面是R点所在的平面，也称为R平面，是刀具在Z轴方向上进刀时由快速移动转为慢速工作进给的界限高度。 (3)孔底平面Z 孔底平面是刀尖在完成孔加工时的Z轴高度平面。
9、(4)刀具返回位置指令G98和G99 G98指令为令刀具自孔底直接返回到初始平面。 (5)关于G90和G91的约定 G90为绝对值指令的约定，G91为增量值指令约定。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,5.2.2 各种孔加工固定循环功能的工艺应用 1.深孔钻削加工G73和G83 G73和G83都用于钻深孔，为了帮助排出孔中的碎屑，采用图57所示啄进式的运动方式，即在钻削过程中不断将钻头抬起，达到断屑和排屑目的。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,图5-7 啄进式钻孔加工,课题5.2 孔加工的常用固定循环,2.钻孔循环G81、G82 G81和G82用于进行一般孔的钻削加工。二者的区别是G81到达
10、孔底后直接快速返回；而G82则具有孔底动作设置功能，可以在孔底进行暂停进给的光整加工，所以G82不光用于钻孔，还大量用于对各种沉孔的锪孔加工。G81主要用于一般孔的钻削和用中心钻进行定位的点钻加工。 3.攻螺纹循环G74、G84 G74用于切削左旋螺纹，G84用于切削右旋螺纹。 4.镗孔加工,课题5.2 孔加工的常用固定循环,图5-8 单程精镗加工循环G76,课题5.2 孔加工的常用固定循环,(1)G76 单程精镗 G76是单程精镗加工指令，其加工特点是镗刀在孔底时主轴可定向停止，即主轴的准停控制，如图5-8所示。 (2)G85和G89网纹双向镗削 G85和G89都是具有双向切削进给控制的镗削
11、加工，对于需大量双向往复加工的精密孔，例如各类气缸套、液压缸套等高精度大孔，都需要采用这种镗孔或珩磨的形式加工。 G85与G89的区别在于G89具有孔底动作设置功能，可以在孔底实现暂停，并对阶梯孔和具有端面台阶面的孔底精加工。,课题5.2 孔加工的常用固定循环,图5-9 反镗加工循环G87,课题5.2 孔加工的常用固定循环,(3) G86 粗镗孔 G86指令中的刀具在孔底停止转动，并立即沿轴向从孔中退出。 (4) G87 反镗 G87反镗也称背镗加工，是对内孔反方向的端面及台阶进行镗削加工的手段。 (5) G88 手动镗孔加工 G88的手动镗孔操作中，主轴只进行一个方向的自动走刀进给运动。 以
12、上所有的孔加工固定循环，都需要提前用M03或M04将主轴启动，然后再进入孔的加工循环。,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,【学习目标】 1.知道数控孔加工中的有关工艺参数的意义。 2.会对孔加工循环中的各工序参数进行正确的选择。,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,【相关知识】 1.钻孔加工中的孔深尺寸Zf 用麻花钻钻孔时，其孔加工循环程序段中的孔深尺寸确定方法应图510可以看出，当钻头刀位点处于图示位置时，刀位点到孔底的走刀距离由三部分尺寸所组成：安全间隙Z、孔的有效深度Zd和钻头的钻尖高度Zp。 (1)安全间隙 安全间隙的大小由欲加工孔的表面质量所决定。 对于已加工过的表面，钻孔、镗孔、
13、铰孔可取 =23mm。,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,(2)孔的有效深度Zd 孔的有效深度值是孔的圆柱部分的深度尺寸，不包括钻头的钻尖圆锥部分。 (3)钻尖高度Zp 钻尖高度是指由普通麻花钻的两个118夹角的主切削刃所形成的圆锥部分高度。 ZpDcot/2 03D,图5-10 孔深尺寸的计算,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,2.钻削加工的切削用量 (1)主轴转速n与切削速度vc 主轴转速n。钻削时的主轴转速n与切削速度vc间的关系如下 n1000/d 切削速度vc。普通铣削加工，高速钢铣刀的切削速度一般在150m/min以内，常用值是50100m/min。对于排屑条件较差的高速钢麻花
14、钻，切削速度则小得多，一般不超过35m/min。 各种切削条件下的钻削速度可以参考表52和表53进行选择。 (2) 每转进给量f(mm/r) 与铣刀不同，标准麻花钻是双刃刀具，其刚性条件极差。,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,表52和表53给出了钻孔加工的常用切削速度vc和进给量f的参考数值。,表5-2 高速钢钻头加工铸铁的切削用量,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,表5-3 高速钢钻头切削钢材的切削用量,3.镗孔加工切削用量选择 (1)切削速度v(m/min) 由于镗孔是连续切削，其过程一般比较平稳，所以切削速度可以取得高一些。 (2)进给量f (mm/r)镗孔加工的每转进给量一般约在
15、0.5mm，精镗加工约在0.10mm。,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,表5-4 镗孔加工切削用量参数,4.铰孔加工的切削用量 铰孔用于纠正孔的几何形状误差提高表面粗糙度质量，所以铰孔切削用量一般较小，在05mm以下。,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,表5-5 铰孔加工的切削用量,5.各种孔加工的工序余量选择 孔加工各工序余量的确定可以参考表56和表57。表56给出了在没有底孔的实体表面用麻花钻钻孔、扩孔、铰孔和镗孔各工序间的切削余量参考值。,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,表5-6 在实体表面上直接钻孔的工序余量(单位:mm),课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,表5-6 在实体
16、表面上直接钻孔的工序余量(单位:mm),表5-7 预留毛坯铸孔和冲孔的加工余量,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,表5-7 预留毛坯铸孔和冲孔的加工余量,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,思考题： 1.什么叫选刀指令？选刀指令由什么装置执行？ 2.什么叫换刀指令？换刀指令由什么装置执行？ 3.什么叫提前换刀？提前换刀有什么好处？ 4.完成一次换刀，机床需要进行哪些动作过程？ 5.目前的换刀可以达到什么水平？ 6.换刀时为什么要主轴准停？主轴需要停止定位于什么方位？ 7.机床在进行Z方向移动时，若不进行刀具长度补偿，会发生什么问题？为什么？ 8.怎样测量刀具的伸出长度？ 9.加工中心上常用哪两种拐角过渡方式？应如何运用？,课题5.3 数控钻孔加工的工艺参数,10.孔加工固定循环可分解成哪几个动作过程？ 11.什么叫安全平面？在什么位置？R平面有什么意义？ 12.常用的孔底动作有哪些？ 13.什么叫孔底平面？它的位置一定是最低的吗？ 14.深
