数控铣削加工案例分析.ppt

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6.1 数控铣削基础
对刀步骤 数控铣床的对刀内容包括基准刀具的对刀和各个刀具相对偏
差的测定两部分。 从某零件加工所用到的众多刀具中选取一把作为基准刀具，
进行对刀操作 分别测出其他各个刀具与基准刀具刀位点的位置偏差值存人
刀具数据库
书中以基准刀具的对刀操作进行说明。
日标点，一般在G28或G30指令后使用，这样，经过的中间 点坐标就是由G28或G30指令所指定的中间点。 指令格式：G29 X_Y_Z_ X, Y, Z值指从参考点返回后日标点的坐标
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6.2 编程指令介绍
返回第2, 3, 4参考点G30
在程序中使用该指令，可使刀具经由一个中间点返回到第2、 3、4参考点，与G28的差别在于，G28只是返回第1参考点。
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6.1 数控铣削基础 来自.1.2 数控铣削编程特点 数控铣削编程方法及内容 数控铣削编程，在建立编程坐标系后，即按工件静止不动，刀
具绕工件运动的思路，确定走刀轨迹和编写程序，其编程的步 骤与数控车削编程类似。 主要内容包括:分析零件图样，确定加工工艺过程，图形的数学 处理，编写数控加工程序，最后进行程序的校验。 数控铣削编程点的确定及进退刀方式 加工时的进刀点应选在工件实体之外，以免在下刀过程中损坏 刀具;退刀点也选在工件实体之外，使零件表面能全部加工完毕。 一般的加工过程如图6-7所示。
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6.2 编程指令介绍
锁孔循环G85 指令格式：G98 (G99) G85 X_Y_Z_R_F_K_; 锁孔循环G86 指令格式：G98 (G99) G86 X_Y_Z_R_F_K_; 背锁循环G87 指令格式：G98 G87 X_Y_Z_R_Q_P_F_K_; 锁孔循环G88 指令格式:G98 G88 X_Y_Z_R_P_F_K_; 镗孔循环G89 指令格式：G98 G89 X_Y_Z_R_P_F_K_;

G68…
任
G41/G42…
务
G40…
一
G69…
）
G50…
相关知识
刀具半径补偿的应用 （1）应用刀具半径补偿指令加工时，刀具中心始终与零件轮廓相距一个
刀具半径值。当刀具磨损时，刀具半径变小，只需在刀具半径补正D地址 处输入改变后的刀具半径，不必修改程序即可。
（2）应用刀具半径补偿功能，可实现利用一把刀具、同一个程序对零件 进行粗、精加工。 如图3-9，设粗加工余量为R +Δ ，则把R +Δ值输入到对应的D地址中， 即可进行粗加工。 设精加工余量为R，则把R值输入到对应的D地址中，即可进行精加工。
（ 任 务 一 ）
图3-2顺铣和逆铣
相关知识
顺铣与逆铣的选择方法如下： （a）顺铣有利于提高刀具的耐用度和工件装夹的稳定性，但容易引起工作 台窜动，甚至造成事故。顺铣的加工范围应是无硬皮的工件表面。精加工 时，铣削力较小，不容易引起工作台窜动，多用顺铣。同时顺铣时无滑移 现象，加工后的表面比逆铣好。对难加工材料的铣削，采用顺铣可以减少 切削变形，降低切削力和功率。 （b）逆铣多用于粗加工，在铣床上加工有硬皮的铸件、锻件毛坯时，一般 采用逆铣。 （c）对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料来说，建议采用顺铣加工， 以利于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度。
（刀具实际位置Z11）
二
N70 G49 G01 Z30
）
(取消刀具长度补偿)
相关知识
注意：
(1)刀具通常在下刀和提刀直线运动时才可建立或取消刀具长度补偿。
(2)补正地址号改变时，新的补正值并不加到旧的补正值上。
例：设H01=10 H02=20
则G43 Z100 H01(Z向移动到110mm)

压板的影响，但精确度不高。
定中心装夹 a) 用三爪自定心卡盘装夹 b) 用两顶尖装夹 c) 用自定心虎钳装夹
ห้องสมุดไป่ตู้、组合夹具
组合夹具的基本特点是满足标准化、 系列化、 通 用化的要求，具有组合性、 可调性、 柔性、 应急性和 经济性，使用寿命长，能适应产品加工中的周期短、 成本低等要求，比较适合在加工中心上应用。
数控夹具的调整 a) 平移式 b) 回转式 c) 复合式
1—定位支撑 2—钩形压板 3, 7—滚珠丝杠副 4—步进电动机 5, 6—齿轮 8—滑座 9—活动定位销
平移式自调数控夹具
数控夹具还有哪几种? 数控车床上有吗?
5. 专用夹具
l一夹具体 2一压板 3、7一螺母 4、5一垫圈 6一螺栓 8一弹簧 9一定位键 10一菱形销 11一圆柱销
双刃镗刀分类
结构特点不同
整体式(Ⅰ和Ⅱ) 模块式 (Ⅲ和Ⅳ)
工作特点不同 尺寸是否可调
浮动式(Ⅰ) 固定式(Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ) 可调式(Ⅰ, Ⅲ,Ⅳ)
不可调式(Ⅱ)
可转位双刃镗刀的特点及适用场合见表4—3。
(2) 镗刀刀头 分为粗镗刀刀头和精镗刀刀头。
粗镗刀刀头
精镗刀刀头
将精镗刀刀头旋转一周,刀头在半径方向 上移动多少?镗孔直径变化多少?
第一节 工件在数控铣床/ 加工中心上的装夹
一、 工件的夹紧
1. 夹紧装置应具备的基本要求
(1) 夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。 (2) 夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中其位置 稳定不变， 振动小，又要使工件不会产生过大的夹紧变形。 (3) 操作简单、 方便、 省力、 安全。 (4) 结构性好, 夹紧装置的结构力求简单、 紧凑，以便于制 造和维修。

（3）工、量、刃具选择
（4）合理选择切削用量
2.编制参考程序 1）认真阅读零件图，确定工件坐标系。根据工件坐标系 建立原则，X、Y向加工原点选在φ60H7mm孔的中心， Z向加工原点选在B面（不是毛坯表面）。工件加工原点 与设计基准重合，有利于编程计算的方便，且易保证零 件的加工精度。Z向对刀基准面选择底面A，与工件的定 位基准重合，X、Y向对刀基准面可选择φ60H7mm毛坯 孔表面或四个侧面。 2）计算各基点（节点）坐标值。如图3-112所示各圆的 圆心坐标值见表3-32。
子程序:
3.6.4 加工中心零件的编程与操作
图3-105所示为端盖零件，其材料为45钢，毛坯尺寸为 160mm×160mm×19mm。试编写该端盖零件的加工 程序并在XH714加工中心上加工出来。
（1）加工方法 由图3-105可知，该盖板材料为铸铁，故毛坯为铸件，四 个侧面为不加工表面，上下面、四个孔、四个螺纹孔、 直径为φ60mm的孔为加工面，且加工内容都集中在A、 B面上。从定位、工序集中和便于加工考虑，选择A面为 定位基准，并在前道工序中加工好，选择B面及位于B面 上的全部孔在加工中心上一次装夹完成加工。 该盖板零件形状较简单，尺寸较小，四个侧面较光滑， 加工面与非加工面之间的位置精度要求不高，故可选机 用平口钳，以盖板底面A和两个侧面定位，用机用平口 钳的钳口从侧面夹紧。
3）参考程序：数控加工程序单见表3-33。
加工φ160mm中心线上孔的子程序的数控加工程序单见 表3-33。
加工φ100mm中心线上孔的子程序的数控加工程序单见 表3-33。
3.操作步骤及内容 1）机床上电。合上空气开关，按“NC启动”。 2）回参考点。选择“机械回零”方式，按下“循环启动”按钮，完成 回参考点操作。返回零点后，X、Y、Z三轴向负向移动适当距离。 3）刀具安装。按要求将所有刀具安装到刀库，注意刀具号是否正 确。 4）清洁工作台，安装夹具和工件。检查坯料的尺寸，确定工件的 装夹方式（用机用虎钳夹紧）。将机用虎钳清理干净装在干净的工 作台上，通过百分表找正、找平机用虎钳并夹紧，再将工件装正在 机用虎钳上，工件伸出钳口8mm左右。

般都采用工作台移动、升降及主轴不动方式，与普通立式升降台 铣床构造相似；中型数控铣床一般采用纵向和横向工作台移动方 式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型数控铣床因要考虑到扩大 行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动方 式，其主轴可以在龙门架的纵向与垂直溜板上运动，而龙门架那 么沿床身作纵向移动，这类构造又称之为龙门数控铣床。数控立 式铣床可以附加数控转盘，采用自动交换台。增加靠模装置等来 扩大数控立式铣床的功能、加工范围和加工对象，进一步提高生 产效率。
〔2〕当用圆弧插补方式铣削外整圆时〔图6—22〕，要安 排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在 切点处直接退刀，而应让刀具沿切线方向多运动一段距离，以 免取消刀补时，刀具与工件外表相碰，造成工件报废。
图6—21 外轮廓加工刀具的切入和切出
3．铣削内轮廓的进给路线
〔1〕铣削封闭的内轮廓外表，假设内轮廓曲线不允许外延
图6—5 XK5040A型数控铣 床升降台自动平衡装置
6．2 数控铣床加工工艺分析
6．2．1 数控铣削的主要加工对象
1．平面类零件 加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为
定角的零件为平面类零件(见图6—6)。其特点是各个加工面 是平面，或可以展开成平面。一般只需用三坐标数控铣床的 两坐标联动(即两轴半坐标联动)就可以把它们加工出来。 2.变斜角类零件
〔1〕当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机 床主轴可以摆角，那么可以摆成适当的定角，用不同的刀具来 加工(见图6—13)。当零件尺寸很大，斜面斜度又较小时，常 用行切法加工，但加工后，会在加工面上留下残留面积，需要 用钳修方法加以去除，用3坐标数控立铣加工飞机整体壁板零 件时常用此法。当然，加工斜面的最正确方法是采用5坐标数 控铣床，主轴摆角后加工，可以不留残留面积。

（
任
务
一
）
图4-8孔加工最短走刀路线
相关知识
二、换刀程序
FANUC系统的换刀指令为M06，选刀指令为T。
方法一：选刀和换刀同时进行
N10 G28 Z0
返回参考点
N11 M06 T02
选择T02号刀并换刀
方法二：选刀和换刀分开进行
N10 G01 X- Y- Z- T02
切削过程中选择T02号刀
…
N15 G28 Z0 M06
（
任 务
图4-5铰刀
一
）
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（5）镗孔 镗孔是利用镗刀对工件上已有尺寸较大孔的加工，特别适合加工分布在同
一或不同表面上的孔距和位置精度要求较高的孔系。镗孔加工精度等级可 达到IT7级，表面粗糙度为Ra1.6~0.8，应用于高精度加工场合。镗孔时， 要求镗刀和镗杆必须具有足够的刚性；镗刀加紧牢固，装卸和调整方便； 具有可靠的断屑和排屑措施，确保切削顺利折断和排除，精镗孔的余量一 般单边小于0.4mm。
项目任务一
如图4-1所示，已知毛坯规格为80 mm ×80mm ×30mm的45钢，毛坯六面 已加工，要求编制固定板的零件孔加工程序并完成零件的加工。
（ 任 务 一 ）
图4-1固定板零件图
相关知识
一、通孔加工的工艺
1.孔加工的方法
（1）点孔 点孔用于钻孔加工之前，由中心钻来完成。由于麻花钻的横刃具有一定的
（
任
务
一
图4-6镗刀
）
相关知识
（6）铣孔 在加工单件产品或模具上某些不常用的孔径的孔 时，为节约定型刀具成
本，利用铣刀进行铣削加工。铣孔也适合于加工尺寸较大孔，对于高进度 机床，铣孔可以代替铣削或镗削。

项目实施
配合件2的加工方案为： 1）铣削平面，保证尺寸28.5mm，选用Φ80mm面铣刀。 2）粗加工两个凸台外轮廓，选用Φ16mm三刃立铣刀。 3)铣削边角料，选用Φ16mm三刃立铣刀。 4）钻中间位置孔，选用Φ11.8mm直柄麻花钻。 5）扩中间位置孔，选用Φ35mm锥柄麻花钻。 6）精加工两个凸台外轮廓，并保证8mm和10mm的高度,选用Φ12mm四刃立铣刀。 7）粗镗Φ38.5mm孔，选用Φ37.5mm粗镗刀。 8）精镗Φ38mm孔，选用Φ38mm精镗刀。 9）点孔加工，选用Φ3mm中心钻。 10）钻孔加工，选用Φ11.8mm直柄麻花钻。 11）铰孔加工，选用Φ12mm机用铰刀。 12）孔口R5圆角，选用Φ14mm三刃立铣刀。
（3）加工方法及刀具的选择： 在进行配合件加工时，要合理控制好首件凸、凹结构的尺寸大小，一般 取尺寸偏差的上、下偏差，为加工配合工件尺寸精度和配合精度奠定基 础。根据图样要求首先加工件1，然后加工件2。件2加工完成后，必须 在拆卸之前与件1进行配合，若间隙偏小，可改变刀具半径补偿，将轮 廓进行再加工，直至配合情况良好后方可取下件2。
项目实施
（4）切削用量的选择： 工件材料为45钢，主轴转速选择时，粗加工及去除余量时取较低值，精加 工时选择最大值；粗加工时进给速度选择较大值，精加工进给速度应选择较小 值；轮廓深度有公差要求时分两次切削，留一些精加工余量。 3.数控加工工艺文件 件1、件2数控加工工序卡如表6-2、6-3所示。
表6-2 件1零件数控加工工序卡
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal

5．专用夹具
图9—4 工序7专用夹具零件图
9．2 数控铣削加工工艺实例分析
9.2.1 零件介绍
典型零件如图9—5所示，该零件为铸造件(灰口铸铁)，铣削上表面、最大外形 轮廓、挖深度为2.5mm的凹槽、钻8个φ 5.5和5个φ 6.5的孔。公差按ITl0级自由公 差确定，加工表面粗糙度Ra≤6．3。制订加工工序。
程序号
刀具名称
立铣刀
立铣刀
刀具规 格 /mm
零件名称 盖板 夹具编号
补
偿
补偿值
号
φ 25
φ 25
H1
φ 25
H1
零件图号
主
使用设备
轴
转
速
进给速度
/r
/mm·min-1
·m
进给倍 率 /%
in-
201 2
200
30
402
200
20
202
200
30
402
200
10
材料 HT 32-52
XK5025
切削深 度 /mm
夹具
三爪 平卡
盘
批准
表9—6 铜接头工序卡 机械加工工序卡
零件图号 CF-AD316Z0
工步号 1
编制
工步内容 成形钻头钻锥形孔
校对
零件名称 铜接头 工序号 5
加工车间
刀具 锥形钻头 审定
文件编号
第 页
工序名称 钻锥孔
材料
HPb5 9-1
设备型号 CM6125
夹具
三爪 平卡 盘
量具及检具
批准
表9—7 铜接头工序卡
零件图号 CF-AD316Z0
工步号 1 2