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1、数控加工工艺与 刀具夹具,主编 胡建新,模块四 数控铣削加工工艺,数控加工工艺与刀具夹具,模块四 数控铣削加工工艺,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法 课题4.2 凸轮型腔的铣削加工工艺 课题4.3 数控铣削加工工序设计,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,【学习目标】 1.知道数控铣削加工中的常用对刀基本原理。 2.会进行工作坐标系中心原点的设置。 3.会进行X、Y平面内的对刀及Z方向对刀的尺寸处理。 4.会正确使用各种寻边器和Z轴设定器。 5.知道常用对刀仪的基本结构组成和正确使用方法。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,【学习任务的提出】 4.1.1 数控铣削加工的对刀方法与对刀基准选
2、择 试分析图41所示工件的对刀基准，并选择相应的对刀方法。,图4-1 对称零件的铣削加工基准,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,【相关知识】 4.1.2 数控铣床及镗铣加工中心的机床坐标系 1.机床坐标系原点M(Machine Tool Origin) 数控机床的坐标系是机床运行和自动控制的基础，是机床安装和调整工作中最重要的位置基准系统。为了与其他基准点相互区别，规定机床坐标系原点用符号M表示。它是建立机床坐标系的出发点，是机床最为基础的物理基准点。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-2 加工中心的机床原点与机床参考点,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,2.机床参考点R(Refe
3、rence Point) 数控机床的机床参考点是刀具运动的出发点，是刀具利用自动返回功能精确定位的物理点，是数控机床又一个重要的设置点。机床参考点也是建立工件坐标系的位置依据。 3.工件坐标系原点W(Working System) 工件坐标系的原点用W表示。设置工件坐标系是为了编程方便和检验程序，所以，其原点应该设置在工件的安装定位基准和设计基准上，并利于测量和对刀。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,4.1.3 加工中心的常用机内对刀方法 数控铣床上的对刀与数控车床的对刀意义不同。数控车床对刀的目的是求出每把车刀的位置偏移补偿值，进而设定工件坐标系的原点位置;而数控铣床的对刀，主要是确定当
4、前工件在机床坐标系中的确切位置，以便设置工件坐标系的原点。在单件和小批量数控加工生产中，由于不采用专用夹具，当工件在数控机床工作台上校正、夹紧后，必须知道工件当前处于机床坐标系的确切位置，才能设置切削加工时的工作坐标系位置。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,1.工件设计基准的正确辨认 (1)工件设计基准在工件几何中心上 对于图4-1所示的工件，其重要尺寸的基准都是工件的几何中心，即工件的设计基准取在几何中心上。 (2)工件设计基准在某一结构或轮廓点处 对于图4-3所示零件，零件的重要结构也是四角的梅花型轮廓，但其设计基准却由工件左上角出发，即梅花结构和高40mm的四方形结构在工件上的位置必
5、须满足(1200.2)mm位置尺寸精度，工件的设计基准是工件的顶面和左侧面。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-3 工件的对刀基准比较,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,2.以工件几何中心为工件坐标系原点W的对刀计算 图41的工件坐标系原点设置在工件夹紧后的几何中心处，所以需要通过对刀求出工件几何中心处于机床坐标系的确切坐标点，即为通常意义上的对刀。数控铣床和加工中心上的对刀方法主要有机内对刀和机外对刀两大类。 (1)用百分表对刀 对刀操作方法。图4-4所示为利用磁力表座和百分表进,图4-4 用磁力表座和百分表找中心,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法, G54原点的设置。可将上述对
6、刀所得坐标点作为G54工件原点设置工作坐标系。例如，该点坐标值为(-X1，-Y1，-Z1)，可以打开机床的零点偏置OFFSET参数库，并将其中G54-G59 坐标系设置界面中的G54系X、Y、Z偏置项分别设置为：-X1、-Y1、值。无论何时,程序调用G54指令，刀尖会自动进入到以G54定义的工件坐标系中，并直接定位于程序给出的坐标点。例如： G00 G54 X2000 Y1500 Z500 ； G92工件坐标系原点的设置。如果需要用G92或G50设置工件坐标系，并把工件坐标系原点设置在孔的几何轴线上，可以在返回机床参考点的前提条件下，设定如下程序： G92 X（X1）Y（Y1）Z（Z1） ；,
7、课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-5 偏心式寻边器和光电式寻边器,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,(2)机械偏心式寻边器对刀法 机械偏心式寻边器的工作原理。机内对刀采用的寻边器结构如图4-5所示。常用寻边器有光电式和机械偏心式等几种。 寻边器是一种对刀专用工具。早期的机械偏心式寻边器需要借助机床主轴的回转找正，测量精度和灵敏度较差。目前，新型光电寻边器具有反应灵敏、对刀精度高的优点，得到普及和应用。,图4-6 偏心式寻边器的寻边原理,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法, 偏心式寻边器的对刀过程。首先，用寻边器寻找工件左侧面，如图4-7为手动快速移动寻边器到工件左侧;然后，Z方向降低
8、寻边器的工作头至可以碰触工件的适当高度，如图4-8所示。改用慢速手动或手轮移动，在寻边器工作头要接触到工件时，逐级调低移动速度倍率，在偏心工作头开始碰触工件时，速度降低到最低档。细心调整手轮，使工作头的偏心逐渐减小到与主轴同轴，如图4-9所示，记下X坐标值。,图4-7 用偏心式寻边器寻找工件的左侧表面坐标,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-8 降低Z轴高度,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-9 记下偏心头同轴时的坐标值,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-10 寻边器提升到安全高度,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-11 记下第二个位置的X坐标值,课题4.1 数控
9、铣削加工的对刀方法,图4-12 的计算原理,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,(3)寻边器对刀规范 将寻边器装入机床主轴，令主轴中速(300r/min)转动。 选择手动JOG或者手轮HANDLE移动工作方式，将寻边器移动到被测工件一侧，碰触工件表面。 逐级细调移动倍率至最低档，将寻边器位置调整到与工件相对中接触。 记下该位置的机床坐标值(高性能数控机床具有当前坐标自动记忆、设置功能)。 安全退出寻边器，并换位移动到另一被测量的工件表面。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法, 用同样方法测得工件表面的机床坐标值。 寻边器退出。 计算测量数据并设置工件坐标系原点。 (4)对刀操作时应注意以下事项
10、 保持寻边器及工件各安装和接触表面的清洁。 进行接触细调时要逐级、逐次将移动倍率旋钮调至最低。 细调到位后及时进行坐标值的记忆工作。 辨明细调后退出时的手轮方向，不要发生过冲而损坏寻边器。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,3. 以工件边角为原点的对刀,图4-13 以工件左下角为原点,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-14 直接用铣刀试切对刀,4.用光电式寻边器对刀,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-15 用心轴和量块对刀,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-16 光电式寻边器,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-17 用寻边器进行对刀求几何中心坐标,课题4.1
11、数控铣削加工的对刀方法,5. Z坐标方向的对刀 在数控铣床和加工中心上Z坐标方向的对刀，主要是确定每把刀具的刀长补偿值和工件的安装高度值。 (1)刀具的试切测量法 刀具试切法是利用切削刃直接碰触和试切工件上表面，类似数控车床上的试切法对刀。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-18 用刀尖直接碰触工件,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-19 Z坐标的测量原理,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,(2)Z轴设定器对刀法 Z轴设定器习惯上也称为对刀器，其外观如图4-20所示，目前常用的有表针式和光电式等不同类型。 刀具长度补偿值的测定。将对刀器平放到机床台面上，如图4-21所示。当刀
12、尖触及到对刀器的顶部工作面时，指针式对刀器的指针发生摆动，光电式对刀器的发光二极管点亮，记下当前的机床坐标值Z当，由机床的Z坐标总参考值中减掉Z当，再减掉对刀器的高度值H100，得到当前刀具的长度值H01。把这一长度值作为当前刀具的长度补偿值，存储到刀具参数存储库中，以便于程序随时调用。 工件Z坐标的测定。如图4-19所示。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-20 Z轴设定器 a)表针式 b)光电式,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-21 刀具长度补偿值的测定,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,4.1.4 加工中心的常用机外对刀方法 机内对刀是利用数控机床的坐标移动对工件进行
13、校正和移动测量，需要占用大量的辅助测量时间，影响机床的工时利用率，降低生产效率。所以，只用条件允许，一般都采用机外对刀，以便对刀具的各项几何参数预先测定。 1.机外对刀仪的作用 2.机外对刀仪的主要组成结构,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-22 机外对刀仪结构示意图 1基座 2纵向滑板 3刀具安装机构 4横向滑板 5对刀显示与调节装置 6数据显示与传输装置,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,3.典型对刀仪的结构与工作原理,图4-23 计算机控制系统的数字显示对 刀仪的结构组成,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-24 光栅数显对刀仪的组成 1立柱 2锁紧手柄 3微调旋钮 4纵
14、向移动手轮 5基座 6主轴锁紧手柄 7主轴回转手轮 8主轴 9刀具夹紧手轮 10投影角度调整手轮 11计算机数显系统 12刀尖放大投影屏,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,4.刀具的对刀测量 仪器通电。接通对刀仪后部的电源开关，点亮数显系统，仪器进入自动检测程序。自检完成后，数字显示器进入待机状态，并显示0.00数值。 数据显示系统的零点校准。正式测量刀具之前，需要对数显系统进行零点校准，即以某个基准刀具的刀位点作为所有刀具的检测基准，这也是对刀仪测量系统的校零工作。 刀具的刀位点坐标测量。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,【实践与练习】 4.1.5 设计基准的判断与工件坐标系原点的选择
15、练习 试判断图425所示零件的设计基准，并合理选择其外部轮廓铣削加工时的工件坐标系原点位置。,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,图4-25 外形轮廓的铣削加工图样 a)零件图 b)立体图,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,【思考与练习】 1. 什么是设计基准？如何判明某一尺寸的设计基准？ 2. 为什么要尽量使设计基准与工艺基准保持重合？ 3. 数控车床上对刀的实质是什么？ 4. 如何用刀具的试切法对刀？ 5. 如何求工件的几何中心坐标值？ 6. 用偏心式寻边器时应该注意哪些问题？ 7. 用光电式寻边器对刀时应注意哪些问题？ 8. 寻边器的使用规范包括哪些主要内容？ 9. 怎样测定一个孔几何
16、中心的坐标值？,课题4.1 数控铣削加工的对刀方法,10. 什么叫对刀仪？其主要用处是什么？ 11. 对刀器与对刀仪有什么区别？ 12. 常用对刀器有哪些规格？有哪些结构形式？ 13. 如何用对刀器测定刀具长度补偿值？ 14. 如何用对刀器测定工件的高度？ 15. 常用刀具预调仪有哪几大主要结构？ 16. 如何正确操作使用对刀仪？应注意些什么问题？ 17. 在批量生产中，对零件进行夹具定位安装时，应如何选择对刀基准？,课题4.2 凸轮型腔的铣削加工工艺,【学习目标】 1. 知道数控铣削加工刀具参数的基本选择内容。 2. 会正确选择数控铣削加工的刀具类型与刀具直径。 3. 知道顺铣和逆铣的定义及其正确选用方法。 4. 会设置数控铣削加工刀具路线的正确方法。,课题4.2 凸轮型腔的铣削加工工艺,【学习任务的提出】 4.2.1 凸轮型腔的铣削加工 图426所示工件已经完成方形毛坯的轮廓加工，试编制凸轮形腔的铣削加工程序。工件材料：45钢。 【
