高速铣削与数控编程技术
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数控加工编程与操作重要知识点一、数控加工编程基础知识1.数控加工的概念和发展历程2.数控系统的组成和分类3.数控编程的基本要求和格式4.数控编程语言及其分类5.刀具半径补偿和刀具长度补偿的概念及应用二、数控加工操作技能1.机床操作前的准备工作2.机床各部件的名称、结构和功能3.加工工艺流程及注意事项4.刀具安装、夹紧和调整方法5.切削参数的选择和调整方法三、常用数控加工编程技巧1.坐标系选择及坐标系变换方法2.插补方式及插补指令的使用方法3.循环指令及其应用场景4.子程序编写与调用方法5.G代码与M代码的使用场景及常见指令解析四、高级数控编程技术1.CAD/CAM软件在数控加工中的应用2.高速铣削技术及其优势与局限性分析3.APT语言在数控编程中的应用4。
五轴联动加工技术原理与应用5。
智能化制造在数控加工中的应用五、数控加工质量控制1.数控加工中常见质量问题及原因分析2.数控加工质量检测方法及标准3.机床精度检测方法及标准4.刀具磨损与寿命的评估和管理方法5.数控加工过程中的安全问题及应对策略六、数控加工行业发展趋势1.智能化制造技术在数控加工行业中的应用前景2.数字化生产模式对数控加工行业的影响C技术在航空、汽车、电子等领域中的应用4.人工智能技术在数控编程和操作中的应用5.新材料、新技术和新设备对数控加工行业的影响七、结语总结以上内容,指出学习数控编程与操作需要具备的基本素质和必要技能,以及今后学习和发展方向。
同时,还需要强调实践操作与理论知识相结合,不断提高自身素质和能力。
第三章数控铣削加工工艺与编程第一节数控铣削加工工艺序号:19要紧内容:一、数控铣床的要紧加工对象数控铣床的要紧加工对象有:1.平面类零件2.变歪角类零件3.曲曲折折曲曲折折折折面类(立体类)零件。
二、数控铣削加工工艺规程的制订数控加工程序不仅包括零件的工艺规程,还包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸和铣床的运动过程等,因此必须对数控铣削加工工艺方案进行具体的制定。
1.数控铣削加工的内容〔1〕零件上的曲曲折折曲曲折折折折线轮廓,特别是由数学表达式描绘的非圆曲曲折折曲曲折折折折线和列表曲曲折折曲曲折折折折线等曲曲折折曲曲折折折折线轮廓;〔2〕已给出数学模型的空间曲曲折折曲曲折折折折面;〔3〕外形复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位;〔4〕用通用铣床加工时难以瞧瞧、测量和操纵进给的内外凹槽;〔5〕以尺寸协调的高精度孔或面;〔6〕能在一次安装中顺带铣出来的简单外表;〔7〕采纳数控铣削后能成倍提高生产率,大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。
2.零件的工艺性分析〔1〕零件图样分析1〕零件图样尺寸的正确标注;2〕零件技术要求分析;3〕零件图上尺寸标注是否符合数控加工的特点。
〔2〕零件结构工艺性分析1〕保证获得要求的加工精度;2〕尽量统一零件外轮廓、内腔的几何类型和有关尺寸;3〕选择较大的轮廓内圆弧半径;4〕零件槽底部圆角半径不宜过大;5〕保证基准统一原那么;6〕分析零件的变形情况。
〔3〕零件毛坯的工艺性分析1〕毛坯应有充分、稳定的加工余量;2〕分析毛坯的装夹适应性;3〕分析毛坯的余量大小及均匀性。
小结:数控铣床要紧加工对象的特点、零件的工艺性分析。
序号:20课题课题二数控铣削工艺路线课时 2目的要求具体了解制定数控铣削工艺路线的各个环节,明确各项细那么,掌握“合理〞度。
知识点加工方法、工序、加工顺序、装夹方案、进给路线、切进、切出、行切、环切。
要害点加工方法、加工顺序、进给路线、切进、切出教学进程设计1.具体介绍数控铣削工艺路线的各个环节;2.强调合理性;3.举例引证。
数控加工零件的工艺分析与数控铣削加工工艺数控加工是指利用计算机数控系统,通过编写程序控制机床工作来加工零件的一种加工方式。
在工业生产中,数控加工因其高精度、高效率、高灵活性等优点而被广泛应用。
其中数控铣削是一种常见的数控加工方式,本文将从工艺分析、数控铣削加工工艺等方面进行探讨。
一、数控加工零件的工艺分析工艺分析是数控加工的一项前置工作,它的目的是确定加工工艺,选择合适的加工设备和刀具,制定加工程序等,从而保证加工质量和效率。
具体而言,工艺分析主要包括以下几个方面:1. 零件的材质和形状:不同材质的加工性能不同,加工时需要选择相应的切削参数和刀具;而零件的形状和结构也会影响加工难度和精度,需要对其进行全面分析和评估。
2. 加工精度和表面质量要求:根据零件的要求,确定加工精度和表面质量目标,制定相应的切削参数和工艺措施。
3. 工序分析:对零件进行逐个工序分析,确定加工顺序、加工方向、加工路径和刀具选择等重要内容,同时把握好每个工序的加工质量和效率。
4. 刀具选择:根据加工材料、零件形状和要求,选择合适的刀具和刀具尺寸,保证零件的加工质量和加工效率。
5. 加工程序制定:通过数控编程软件,编写机床加工程序,包括各种切削参数、刀具路径、指令参数等信息,为数控加工提供参考。
二、数控铣削加工工艺数控铣削是一种高速旋转的刀具在工件表面上进行切削的加工方式,它广泛应用于金属、塑料等材料制件的加工中。
数控铣削在工件制作中具有大量价值和应用,且数控铣削加工工艺也是半自动化和自动化制造中的重要工艺之一。
要把好铣削的关,需要具备以下几点:1. 刀具选择:刀具的选择是影响加工效率和加工质量的重要因素之一。
首先需要考虑切削材料,选择高速钢、硬质合金、陶瓷等材质的刀具;其次要考虑刀具尺寸和形状,根据零件的要求选择合适的刀具。
2. 切削参数:切削参数包括切削速度、进给量和切削深度等,这些参数的选定与零件材料、刀具材料、刀具尺寸和表面质量等因素密切相关。
高速切削对数控编程的具体要求
1. 切削参数要求,高速切削对数控编程要求合理选择切削速度、进给速度和切削深度等参数。
切削速度要保持在合适的范围内,以
确保切削效率和刀具寿命的平衡。
进给速度要根据材料的硬度、切
削力和刀具的性能等因素进行调整,以实现高效的切削。
切削深度
要根据工件的要求和刀具的稳定性来确定。
2. 刀具选择要求,高速切削要求选择合适的刀具。
刀具的材料、刃数、刃角、刃长等参数需要根据切削材料、切削条件和加工要求
进行选择。
高速切削一般需要使用硬质合金刀具或涂层刀具,以提
高切削速度和刀具寿命。
3. 编程技巧要求,高速切削对数控编程的要求包括合理的刀具
路径规划、平滑的切削轨迹和精确的切削参数控制。
刀具路径要避
免多余的刀具运动,减少空程时间,提高切削效率。
切削轨迹要尽
量平滑,避免急剧的变化和过大的加速度,以减少振动和刀具的应力。
切削参数的控制要准确,包括切削速度、进给速度、切削深度、切削角度等,以保证加工质量和刀具寿命。
4. 程序调试要求,高速切削对数控编程的程序调试要求严格。
需要对程序进行充分的模拟和验证,确保刀具路径和切削参数的准确性。
同时,还需要进行切削试验和切削力的监测,以调整和优化切削参数,提高切削效率和加工质量。
综上所述,高速切削对数控编程的具体要求包括合理选择切削参数、选择合适的刀具、掌握编程技巧和进行程序调试等方面。
这些要求的达成可以提高加工效率、降低成本和提高产品质量。
毕业设计说明书题目典型铣削零件的数控加工工艺及编程专业班级学生姓名指导教师年月日此零件为一平面槽形零件,本文主要通过分析零件图纸,找出所需的数据,确定零件形状;然后确定加工的装夹方案,设计合理的夹具;接着就是根据分析图纸所得的数据,以及装夹的方法,编写加工工艺路线及设定铣削参数与铣削用量;最后就是根据前面的分析,编写加工程序,进行零件加工。
关键词:工艺路线切削用量数控编程1 零件图 (5)1.1 零件图的分析 (6)1.2 技术要求分析 (6)2 设备的选择 (6)3 工件的装夹 (7)3.1 毛坯的选择 (7)3.2 零件的装夹 (7)4 工艺路线 (7)4.1 表面加工方法的选择 (8)4.2 加工阶段的划分 (8)4.3 加工顺序的安排 (8)4.4 工序的集中和分散 (9)5 合理的选择刀具 (10)5.1 刀具的选择原则 (10)5.2 数控铣削刀具的选择 (10)6 切削用量的选择 (11)6.1 切削用量的具体参数 (12)6.2 切削用量的选取 (13)7 拟定数控加工工艺卡 (14)8 数控编程 (14)8.1 数控编程的分类 (14)8.2 加工程序清单 (14)9 走刀路线图 (21)设计总结 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录 (25)典型铣削零件的数控加工工艺及编程前言数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。
这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。
因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。
在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。
特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。
但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。
在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足轻重的地位,将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。
髙速铳削一般采用高的铳削速度,适当的进给量,小的径向和轴向铳削深度。
一般情况下,髙速铳削的铳削速度要比常规速度髙出5~10倍,苴材料去除率是常规铳削的3~5倍以上。
铳削时,大疑的铳削热被切屑带疋,因此工件的表而温度较低[2]。
随着铳削速度的提高,铳削力略有下降,表而质量提髙,加工生产率随之提髙。
但在髙速加工范带1内,随铳削速度的提髙会加剧刀具的磨损,如图1所示。
图1高速饶削的特点
1髙速切削对数控编程的具体要求
高速切削有着比传统切削特殊的工艺要求,除了高速切削机床和髙速切削刀具,具有合适的CAM编程软件也是至关重要的。
一个优秀的高速加工CAM编程系统应具有很髙的计算速度、较强的插补功能、全程自动过切检查及处理能力、自动刀柄与夹具干涉检查、进给率优化处理功能、刀具轨迹编辑优化功能、加工残余分析功能等。
国内外比较成熟适用于高速加工编程的软件有西门子公司的Unigrap h i c s NX、英国De 1 CAM 公司的PowerM i 11、以色列的C i matron软件。
其中英国DelCAM公司的PowerM i 1 1在3D加工中优势较为突出。
高速切削中的NC代码并不仅仅局限于切削速度、切削深度和进给量的不同数值。
NC编程人员必须改变他们的全部加工策略,以创建有效、精确、安全的刀具路径,从而得到预期的表而精度[2]°数控
编程时首先要注意加工方法的安全性和有效性;其次要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳,这会直接影响加
工质量和机床主轴等零件的寿命;最后要尽量使刀具载荷均匀,这会直接影响刀具的寿命。
髙速切削对数控编程的具体要求如下。
4
1. 1保持恒定的切削载荷A
髙速铳削过程中保持恒左的切削载荷非常重要,这会直接影响工件的加工质量和机床主轴以及刀具等零件的寿命。
1. 1保持金属的去除呈:恒圧A
在加工中恒定的金属去除量可以获得较好的加工质量,由于切削载荷均匀,从而可以延长刀具和机床的使用寿命。
为保持恒立的切削条件,主要采用顺铳方式进行粗加工。
在髙速切削过程中采用顺铳铳削方式,可以产生较少的切削热,降低刀具的负载,降低甚至消除了工件的加工硬化,以及获得较好的表而质量等。
在工件余量不均匀的情况下,通常采用等髙加工策略来保证恒左的金属去除量。
粗加工采用的方法通常是在z方向切削连续的平而,又叫等高加工策略。
这种切削遵循了高速加工的理论,采用了比常规切削更小的切深,从而减小每齿切削去除量。
图2为Z方向切削连续平而示意图。
通常这种加工方式采用斜向或者螺旋切入,可以获得较平稳的切削路径。
图2等商切削示意图
在髙速切削的粗加工过程中,保持恒宦的金属去除率,可以获得以下的加工效果:(1)保持恒左的切削负载;
(2)保持切削疑的恒左;(3)较好的热转移;(4)刀具和工件均保持在较冷的状态;(5)延长刀具寿命;亠(6)获得较好的加工质量等[1]。
1. 2刀具要平滑地切入工件A
如图3所示,在髙速切削过程中,让刀具斜向或者沿螺旋线方向切入工件要优于让刀具沿Z向直接
切入这样可以保护刀具和机床,而且可以获得较好的加工质量。
图3 Z向立接插入与疑向/螺施切入对比示意图
1. 1. 3保证刀具轨迹的平滑过渡
亠刀具轨迹的平滑是保证切削负载恒左的重要条件。
如图4所示,螺旋曲线龙刀是高速切削加工中一种较为有效的走刀方式。
(c)
图4螺旋曲线走刀方式示总图
在NC 编程中应尽量避免刀具路径轨迹岀现尖角,让轨迹尽可能的光顺,这样可以提高工件表面加工质 量,从而降低模具数控加工后的后续研磨强度。
如图5中c 图所示的刀具轨迹最好。
图5刀具轨迹优化示怠图
1. 1. 4尽量减少刀具的急速换向皿由于进给量和切削速度非常髙,编程人员必须预测刀具是如何切削 材料的。
除了减小步距和切削深度以外,还要避免可能的加工方向的急剧改变。
急速换向的地方要减慢 速度,急停或者急动会破坏表而精度,而且有可能因为过切而产生拉刀或者在外拐角处咬边[2]。
亠通常,切削过程越简单越好。
这是因为简单的切削过程可以允许最大的进给量,而不必因为数据点的 密集或者方向的急剧改变而降低速度。
从一切削层等变率地降到另一层要好于直接跃迁,采用类似于 圈状的路线将每一条连续的刀具路径连接起来,可以减小加速度的突变[6]。
实际的高速数控编程中, 工选用适当的刀具也非常重要。
在同等条件下,刀具越长刚性越差,加工时让刀越严重。
所以精加工应尽 量选用较短的刀具,可以减少让刀现象,保证加工质 量。
但是由于3D 加工往往形状复杂,较深的地方 刀具会发生碰撞,这时就可以采用摆角加工,这样就可以保证使用较短的刀具保证加工时减小让刀,从而 保证加工质疑。
同样,精加工淸角也可以采用这种方法进行加工。
a
1. 3保证工件的表而加工质量
a
(a) Not Gcxxl (b)Good Cc) Vcrv Good
(a)
在通常情况下,除了单纯地通过控制程序的步距、公差和点分布等参数来提高工件的表而质量以外,还可以通过以下方法来保证工件的加工表面质疑。
3. 1分特征精加工上
在精加工过程中,尤英在3 D特征的加工过程中,要注意一些复杂的细肖或者拐角处切削形貌的产生,而不是仅仅设法采用平行、“之冶字形切削、单向切削或英他的普通切削等方式来生成所有的形貌。
由于加工区域形状复杂不能单纯地用一种加工策略进行编程时,便需要针对不同的特征单独考虑进行编程,比较平缓的区域可以采用平行线精加工,比较陡峭的区域就需要单独考虑处理分区加工(如图7), 这样的加工策略可以弥补单一加工策略的局限性,从而提高工件的表而加工质量。
分特征精加工是比较复杂的过程,要求编程员在对各种加工策略都非常了解的基础上,对工件进行详细 分析,针对不同特征的区域采用不同的加工策略。
分区域的恰当与否直接影响了工件的表而加工质量, 所以这也需要经验的积累。
亠
分区域精加工有一泄的原则:(1)精加工不是分区越多越好,在允许的情况下,能不分区精加工就不要分, 因为加工分区越多产生的加工对刀误差就越多,加工质量就越不容易保证:(2)精加工刀路越简单越好, 精加工应尽虽:减少刀路的连接时间,提髙加工效率;(3)刀路中应尽量避免尖角的岀现,因为刀路中存在 尖角会影响整个工件表而的质量,会增加数控加工后的后续研磨时间;(4)陡壁面精加工时刀路应自上而 下,这样可以避免加工过程中“拉刀冶现象的出现。
亠1. 3. 2采用较大的进给量
在髙速切削过程中,过小的步进(进给量)会影响实际的进给速率,其往往会造成切削力的不稳泄,产生切 削振动,从而影响工件表面的完整性。
如图8
所示,即为采用不同步进对工件加工表而质量的影响示
分转征稱加
I :示怠图
(b)
意图。
可以看出,在髙速切削条件下,采用较大的进给 量,会产生较好的表而加工质量[2]。
toon f
(a)过小位移
(不可取)
(b)人位移 (可取)
图g 不同的进给最对工件加工表而的影响
1 . 3. 3精加工前淸角
在髙速切削的精加工过程中,保证精加工余量的恒左至关重要。
为保证精加工余量恒左,通常在精加 工 之前要用比精加工使用的刀具小的刀具进行淸角。
笔式淸角采用的策略为,首先找到先前大尺寸刀具加 工后有残留的拐角和凹槽区域,然后自动沿着这些拐角走刀。
英允许用户采用越来越小的刀具,直到刀 具的半径与三维拐角或凹槽的半径相一致,如图9所示。
精加工前淸角,在期望保持切屑去除率为常量的髙速加工中是非常重要的。
精加工前缺少了淸角,当 精 加工这些带有侧壁和腹板的部件时,刀具总到拐角处将产生较大的金属去除率,难以获得较好的表而加 工质量。
淸角后,拐角处的切削难度降低,减少了让刀量和噪声的产生。
4
所以3D 精加工之前对工件进行行笔式清根可以有效地减小让刀量,使切削过程更稳定,减小噪声,从而 获得较好的加工质量。
3. 4采用f =P 工艺来达到髙速髙精度工件表而A
在髙速铳削过程中,最好采用f 二P 的铳削方式 (如图10所示)°这样加工出来的表而粗糙度比较 均
刃具按动
rmAnx
W 带加匸關消角示总图
匀,可以获得较好的表面加工质量[2] o
图10铳削工艺
1・3. 5退刀时采用进给速率亠在髙速数控精加工中采用进给速率退刀可以减小切削载荷的瞬间变化,使切削过程更平稳,从而获得较好的表而加工质量。
€结语2髙速铳削技术以義卓越的加工优点被运用于各行各业。
髙速切削的发展源于市场日益激烈的竞争,对时间和成本效率的要求越来越高,这便要求数控NC编程不断地优化加工策略,充分发挥髙速铳削的优点。