數(shù)控銑床編程實(shí)例分析畢業(yè)論文

1、數(shù)控銑床編程實(shí)例分析畢業(yè)論文 1?0 引言 21 世紀(jì),科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中以機(jī)械制造技術(shù)為先導(dǎo)的先進(jìn)制造技術(shù)正在以前所未 有的速度向前發(fā)展。 先進(jìn)制造技術(shù)顯示出對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用而被世界發(fā)達(dá)國 家列為重點(diǎn)支持和發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)業(yè),并把它和制造科學(xué)與信息科學(xué)、材料科學(xué)、生 命科學(xué)一起列為當(dāng)今四大支柱科學(xué)。在制造科學(xué)中數(shù)控加工有占有舉足輕重的地位, 它已在我國 144 個(gè)機(jī)械制造行業(yè)中使用。 它作為人類把自然界的資源轉(zhuǎn)化為社會(huì)物質(zhì) 財(cái)富的一門綜合性生產(chǎn)技術(shù),人們認(rèn)識到其水平的高低,不僅直接關(guān)系生產(chǎn)水平和生 產(chǎn)效率的高低、產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣,而且直接反映的制造加工領(lǐng)域的科技水平。 數(shù)控加工的一個(gè)重要運(yùn)用

2、就是模具的生產(chǎn)。由于模具的精度要求很高,傳統(tǒng)的 手工加工以很難適應(yīng)模具制造業(yè)的發(fā)展。隨著人類社會(huì)的發(fā)展,人們的消費(fèi)水平在不 斷的提高,消費(fèi)觀念的也在不斷的改變,對于工業(yè)產(chǎn)品的要求也越來越高。人們的追 求已不僅僅是質(zhì)量的好壞,外型的美觀也越來越多的被人們重視。人們的這種觀念在 很大程度上提高對加工制造業(yè)的要求,呼喚著先進(jìn)制造工業(yè)的發(fā)展。數(shù)控加工作為先 進(jìn)制造工業(yè)的一個(gè)重要支柱,其迅速的發(fā)展與普及已成為必然的趨勢。然而目前,我 國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比還有很大一段差距。 根據(jù)資料顯示,目前,我國數(shù)控技術(shù)人才緊缺 50 萬,加入 wto 以后,我國的制 造業(yè)將與國際接軌,傳統(tǒng)的制造工業(yè)技術(shù)將不

3、能適應(yīng)新形式下制造業(yè)的發(fā)展趨勢,我 們必須大力發(fā)展新興制造工業(yè)。數(shù)控加工最突出的優(yōu)點(diǎn)是零件加工尺寸的一致性好, 易于控制中間公差,從而使加工部件及整機(jī)的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。由于其高精度、高自動(dòng) 化、智能化,以及在加工復(fù)雜形狀零件時(shí)所體現(xiàn)出來的優(yōu)越性,使其在現(xiàn)代加工制造 體系中占據(jù)了重要地位,因此數(shù)控技術(shù)的發(fā)展將極大推動(dòng)加工制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控機(jī) 床加工程序的編制,是保證數(shù)控加工順利進(jìn)行的基礎(chǔ),對于數(shù)控加工編程的研究有其 很大的現(xiàn)實(shí)意義。 由于先進(jìn)三維造型軟件和數(shù)控加工仿真軟件的出現(xiàn),大大方便了工程人員進(jìn)行 數(shù)控加工。結(jié)合三維造型進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和仿真加工,可以為加工提供很多參考依據(jù), 實(shí)現(xiàn)加工過程的優(yōu)化。

4、現(xiàn)代數(shù)控加工,可以方便的通過仿真加工自動(dòng)生成加工程序, 然后將程序輸入數(shù)控機(jī)床,這樣就可以免去了工程人員很多復(fù)雜煩瑣的編程工作。自 動(dòng)生成的加工程序,由于是完全按照零件的輪廓軌跡來確定刀具的走刀路徑的,而且 由于計(jì)算機(jī)的輔助,使得刀具路徑點(diǎn)的坐標(biāo)與零件輪廓上各點(diǎn)的坐標(biāo)非常吻合,其加 工的精度非常高。這是傳統(tǒng)手工加工所無法比擬的。計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程的這種優(yōu)勢,在 加工復(fù)雜形狀零件時(shí)更為突出, 它可以幫助工程人員完成很多通過手工編程無法完成 的工作。 手工編程作為一種融合了工程人員設(shè)計(jì)思想、 設(shè)計(jì)理念的編程手段, 在加工簡單、數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 2?規(guī)則零件時(shí),也有其獨(dú)特的優(yōu)越性。由于機(jī)械制造業(yè)日

5、趨走向標(biāo)準(zhǔn)化,在加工一些具 有標(biāo)準(zhǔn)特征的零件時(shí),它能讓工程人員,據(jù)零件的具體形狀,更加合理的安排加工工 藝,從而能夠提高生產(chǎn)效率,節(jié)省加工成本。 由于自動(dòng)編程和手工編程在實(shí)際生產(chǎn)中各有其優(yōu)點(diǎn),根據(jù)零件的大小、形狀以及 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度合理的選擇編程方法,對于現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)過程有很大的意義。為了盡量 減少編程和加工過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤而對自動(dòng)編程和手工編程的進(jìn)行研究, 有很大的必 要性,它能夠幫助工程人員實(shí)現(xiàn)加工結(jié)果的優(yōu)化。 本文研究了一典型型腔類塑件模具的設(shè)計(jì), 仿真加工自動(dòng)生成加工程序和手工編 程加工的全過程。首先對塑件進(jìn)行測繪,并對測繪的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,根據(jù)處理后的數(shù) 據(jù)對塑件進(jìn)行三維造型,設(shè)計(jì)塑件的

6、模具,并進(jìn)行塑件模具的三維造型。對模具進(jìn)行 工藝分析,然后根據(jù)三維造型進(jìn)行仿真加工,自動(dòng)生成加工程序。進(jìn)行手工編程,并 在 fanuc xh-713a 立式加工中心進(jìn)行加工。結(jié)合這一過程,闡述了一些基于數(shù)控加工 工藝原則,提出了一種利用 autocad 進(jìn)行輔助編程的簡易手工編程方法,并對加工中 出現(xiàn)的過切、少切、意外碰刀等問題提出了一些解決方案。希望這些方法能給從事數(shù) 控編程加工的工作人員提高一些幫助。3?1.總體設(shè)計(jì)方案 本課題的設(shè)計(jì)目的是對典型型腔類零件三維造型、數(shù)控編程以及工藝數(shù)據(jù)庫 進(jìn)行研究。要進(jìn)行零件的三維造型,必須先對零件進(jìn)行測繪,畫出零件的零件的 工程圖,然后根據(jù)工程圖進(jìn)行零件

7、的三維造型,再將零件的三維造型轉(zhuǎn)化為模具 型腔的三維造型,然后進(jìn)行仿真加工,并生成 g代碼程序。進(jìn)行手工編程,在加 工中心進(jìn)行加工,并與軟件自動(dòng)編程的結(jié)果進(jìn)行對比分析。 完成這一切后,就進(jìn)行加工。加工時(shí),要根據(jù)模具型腔的材料、大小、精度 要求等,建立加工中常用刀具的切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫,覆蓋整個(gè)加工過程。對加工結(jié) 果進(jìn)行分析,編寫數(shù)控銑床的操作須知,包括操作要領(lǐng),操作規(guī)范,以及常用疑 難問題解決方案等內(nèi)容。 1.1 型腔類零件的特點(diǎn) 型腔類零件主要是由一些平面,島嶼和凹槽組成,一般曲面較少,手工編程 很方便。本課題選擇是一個(gè)塑料插座模具,以它作為研究對象,進(jìn)行工藝分析, 編程,加工以及對加工結(jié)果進(jìn)行

8、分析。在編程加工前,要充分結(jié)合型腔類零件的 特點(diǎn)以及加工機(jī)床的加工能力來設(shè)計(jì)合理的模具。 這樣, 才能保證加工的可行性。 1.2 設(shè)計(jì)加工工具的選擇 進(jìn)行模具設(shè)計(jì)加工,首先要對塑件進(jìn)行測繪,然后要進(jìn)行三維造型,仿真 加工。這一切都是依靠 cad/cam 軟件來進(jìn)行的。目前,較為流行的 cad/cam 軟件 有 ug、mastercam、pro/e、autocad 等。autocad 是一種先進(jìn)的二維軟件,在繪 制工程圖時(shí)很方便。pro/e 是美國 ptc 公司著名的 cad/cam 3d 設(shè)計(jì)系統(tǒng),由于參 數(shù)化設(shè)計(jì)可以隨時(shí)通過修改參數(shù)來改變設(shè)計(jì),自 1998 年問世以來,已逐漸成為 當(dāng)今世界最

9、普及的 cad/cam 3d 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件,受到廣泛應(yīng)用。mastercam 并沒 有采用參數(shù)化設(shè)計(jì),在進(jìn)行造型時(shí),不象 pro/e 那樣方便,但它在進(jìn)行時(shí),可以 方便的根據(jù)零件的工藝要求選擇各種切削用量,定義刀具的路徑,而且簡單,易 操作,故其在加工上更具優(yōu)勢。根據(jù)以上分析,我們主要選擇 pro/e 軟件進(jìn)行三 維造型,采用 mastercam 軟件進(jìn)行仿真加工,這樣可以綜合利用兩者的長處。進(jìn) 行加工時(shí),采用的 fanuc xh 713-a 立式加工中心,它可以很方便的實(shí)現(xiàn)編程加 工,而且該機(jī)床比一般的普通數(shù)控銑床更易操作,更有利于進(jìn)行編程。數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 4?2 塑件及其模具的造

10、型與設(shè)計(jì) 2.1 塑件的測繪與造型 塑件為塑料插座,材料為 abs,用游標(biāo)卡尺對零件進(jìn)行測繪。我們最終所需 要加工得到的是制造此零件的模具型腔,而我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來的千 千萬萬個(gè)塑件中的一個(gè),由于制造的原因,塑件在出模后不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定 的變形,因此對該零件的測量數(shù)值需要進(jìn)行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的 進(jìn)行修正,對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進(jìn)行圓整,然后繪出零件的測繪 草圖。(見附件)。 零件測繪草圖出來以后,應(yīng)該根據(jù)零件的測繪圖,對零件的進(jìn)行三維造型。 三維造型可以選用 pro/e 或 mastercam 軟件,三維造型的所有參數(shù)必須嚴(yán)格與測 繪的數(shù)據(jù)一致。 塑件的三

11、維造型如圖: 圖 2-1 圖 2-2 2.2 塑件模具的設(shè)計(jì)與造型 1)塑件尺寸精度 塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的, 但還必須充分考慮塑料的性能及成 型工藝的特點(diǎn)。由于該塑件是作為日常生活用具,要求其外表面光滑,既不會(huì)在使用 過程中對人造成傷害,還要必須考慮其外形的美觀。因此需要光滑的外表面的精度取 高一點(diǎn),為 6級精度,無具體要求的內(nèi)表面選用 5級精度。 2)塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 從塑件的測繪圖和三維造型可以看出塑件外部的結(jié)構(gòu)形狀比較規(guī)則, 除有幾個(gè)小 錐度圓臺外,其他都是平面,幾乎沒有復(fù)雜曲面,但塑件有很多薄的加強(qiáng)筋。 3)拔模斜度5?由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮,會(huì)使塑件緊緊地包住模具型

12、芯、型腔中突出的部分, 為了使塑件易于從模具內(nèi)脫出,在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證塑件的內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜 度。由于目前還沒有比較精確的脫模斜度計(jì)算公式,在選擇脫模斜度時(shí),主要還是參 照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù) abs 材料的性質(zhì)在設(shè)計(jì)中選用 2.5的拔模斜度。 4)分模 零件材料為 abs,其收縮率為 0.4%0.6%,取其平均收縮率為5%計(jì)算, 設(shè)計(jì)模具型腔。 取塑件內(nèi)表面為分型面,設(shè)計(jì)的模具型腔如下圖: 圖 2-3 圖 2-4 從加工角度分析,由于塑件有很多寬度為 1mm 的加強(qiáng)筋,分模后 b 圖中出現(xiàn)了 寬 1mm 的深槽。由于刀具直徑大小的限制,這樣的狹槽在加工中心上無法進(jìn)行加工, 故需對模具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)

13、計(jì)。 我們可以把圖 2-4 中的槽內(nèi)的孤島設(shè)計(jì)成鑲塊,并在槽內(nèi)鉆孔,模具加工好后把 鑲塊鑲在槽內(nèi).鑲塊形狀如下圖: 圖 2-5 這樣,圖 2-4 可以設(shè)計(jì)成如下圖:數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 6?圖 2-6 這樣,塑件的兩個(gè)模具型腔都可以進(jìn)行數(shù)控加工了。7?3 塑件模具的仿真加工 3.1 仿真加工 以圖 2-6 的模具加工為例 首先打開 mastercam,進(jìn)入主菜單,選擇 toolpaths, jobsetup, 進(jìn)行毛坯設(shè)置。 根據(jù)零件形狀,設(shè)置 10010025 的長方形毛坯。如圖: 圖 3-1 毛坯定義好后,就可以進(jìn)行加工了。仿真加工需認(rèn)真設(shè)定銑削加工切削參數(shù),主 要包括: spindle

14、 主軸轉(zhuǎn)速, feed rate x、 y向進(jìn)給, plunge (z向進(jìn)給), retract返 回, feed plane 進(jìn)給平面,depth (切削深度), stepover (切削間距) .cutting method (切削方法),. rough step粗加工切削量,finish cuts 精加工切削次數(shù), finish step精加工切削量 1)銑平面 選擇 face 命令,然后選擇一個(gè)窗口,將毛坯包括在內(nèi),則出現(xiàn) face 命令對話 如下圖:數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 8?圖 3-2 可以通過單擊 tool parameters 和 facing parameters 進(jìn)行操作界

15、面的切換。 圖 3-39?圖 3-4 以零件上表面為 xy平面,各主要參數(shù)如下: tool dia 刀具直徑 10 depth (切削深度) 0.0 spindle 主軸轉(zhuǎn)速 1500 stepover(切削間距) 75%刀具直徑 feed rate x、y向進(jìn)給 150 cutting method(切削方法) zigzag plunge(z向進(jìn)給) 50 . rough step粗加工切削量 2.0 retract返回 500 finish cuts 精加工切削次數(shù) 1 finish step精加工切削量 0.5 定義完后,點(diǎn)擊 ok,則系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行加工,生成刀具路徑。點(diǎn)擊 operatio

16、n 命令, 會(huì)出現(xiàn)如下圖對話框: 圖 3-5數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 10?選中模型樹中的 facing 選項(xiàng),點(diǎn)擊 verify, 則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行加工仿真。其加 工結(jié)果如下圖: 圖 3-6 在完成加工以后,要得到 cnc 控制器可以解讀的 nc 碼需進(jìn)行后處理。在操作 管理器中單擊 post 按鈕,可以自動(dòng)生成加工程序。 程序如下: % o0000 n100 g21 g21 表示公制單位 n102 g0g17g40g49g80g90 tool - 1 dia. off. - 1 len. - 1 dia. - 10. n104t1m6 選擇一號刀具 n106g0g90g54x-61.y-49

17、.998a0.s1500m3 轉(zhuǎn)速 1500 主軸正轉(zhuǎn) n108g43h1z50. 選擇一號刀補(bǔ) n110z15n112g1z3.5f100 直線插補(bǔ) f100 n114x56.f100 n370g0z50. 加工完畢,快速返回 z50 n372m5 程序結(jié)束 n374g91g28z0. 返回參考點(diǎn) n376g28x0.y0.a0n378m30 %11?2)銑中間凸臺 選擇 pocket 命令。選 endmill(平銑刀) 以零件上表面為 xy平面,各主要參數(shù)如下: tool dia 刀具直徑 10 depth (切削深度) -6.6 spindle 主軸轉(zhuǎn)速 1500 stepover(切削

18、間距) 75%刀具直徑 feed rate x、y 向進(jìn) 給 150 cutting method(切削方法) constant overl plunge(z 向進(jìn)給) 50 . rough step粗加工切削量 2.0 retract返回 500 finish cuts 精加工切削次數(shù) 1.0 finish step精加工切削量 0.5 定義好參數(shù)后,就可以進(jìn)行加工模擬,其加工結(jié)果如下圖: 圖?3?7?3)銑凹槽 選擇 pocket 命令, 選擇 endmill(平銑刀) 以零件上表面為 xy平面,各主要參數(shù)如下: tool dia 刀具直徑 4 depth (切削深度) -6.6 spin

19、dle 主軸轉(zhuǎn)速 1500 stepover(切削間距) 75%刀具直徑 feed rate x、y 向進(jìn)給 150 cutting method(切削方法) constant overl plunge(z 向進(jìn)給) 50 . rough step粗加工切削量 1.0 retract返回 500 finish cuts 精加工切削次數(shù) 1.0 finish step精加工切削量 0.5數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 12?圖 3-8 4)銑筋槽 選擇 couter 命令,選擇 endmill(平銑刀) 以零件上表面為 xy平面,各主要參數(shù)如下: tool dia 刀具直徑 2 depth (切削深度)

20、 -2.5 spindle 主軸轉(zhuǎn)速 1500 stepover(切削間距) feed rate x、y 向進(jìn)給 150 cutting method(切削方法) constant overl plunge(z 向進(jìn)給) 50 . rough step粗加工切削量 1.0 retract返回 500 finish cuts 精加工切削次數(shù) 1.0 finish step精加工切削量 0.5 定義好參數(shù)后,就可以進(jìn)行加工模擬,其加工結(jié)果如下圖: 圖 3-913?5)鉆孔 選擇 drill 命令,選擇 drill(鉆頭) 以零件上表面為 xy平面,各主要參數(shù)如下:?tool?dia?刀具直徑? 4

21、? depth?(切削深度)12.6?spindle?主軸轉(zhuǎn)速? 3500? stepover(切削間距)?feed?rate?x、y?向進(jìn)給? 50? cutting?method(切削方法)? constant?overl?plunge(z向進(jìn)給)? 50? .?rough?step粗加工切削量? 1.0?retract返回? 500? finish?cuts?精加工切削次數(shù)? 1.0?finish?step精加工切削量? 0.5?定義好參數(shù)后,就可以進(jìn)行加工模擬,其加工結(jié)果如下圖: 圖 3-10 6)銑斜孔 1 選擇 pocket 命令,選擇 endmill平銑刀) 以零件上表面為 xy

22、平面,各主要參數(shù)如下: tool dia 刀具直徑 4 depth (切削深度) -12.6 spindle 主軸轉(zhuǎn)速 3500 stepover(切削間距) feed rate x、y 向進(jìn)給 50 cutting method(切削方法) constant overl plunge(z 向進(jìn)給) 50 . rough step粗加工切削量 0.1 retract返回 500 finish cuts 精加工切削次數(shù) 2 finish step精加工切削量 0.05數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 14?定義好參數(shù)后,就可以進(jìn)行加工模擬,其加工結(jié)果如下圖: 圖 3-11 7)銑斜孔 2 選擇 pocke

23、t 命令,選擇 endmill平銑刀) 以零件上表面為 xy平面,各主要參數(shù)如下:?tool?dia?刀具直徑? 2? depth?(切削深度)12.6?spindle?主軸轉(zhuǎn)速? 3500? stepover(切削間距)?feed?rate?x、y?向進(jìn)給? 50? cutting?method(切削方法)? constant?overl?plunge(z向進(jìn)給)? 50? .?rough?step粗加工切削量? 0.1?retract返回? 500? finish?cuts?精加工切削次數(shù)? 2.0?finish?step精加工切削量? 0.05?定義好參數(shù)后,就可以進(jìn)行加工模擬,其加工結(jié)

24、果如下圖:15?圖 3-12 至此, 模具型腔一的一面已經(jīng)加工完成, 下面進(jìn)行澆注口的加工, 需重新裝夾, 在仿真加工中,需重新定義毛坯,其過程同上。其加工結(jié)果如下圖: 圖 3-13 模具型腔二的加工過程與模具型腔一的加工過程基本相同,這里不再贅述,其 加工結(jié)果如下圖:數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 16?圖 3-14 使用 mastercam 進(jìn)行自動(dòng)加工, 系統(tǒng)會(huì)根據(jù)零件形狀,自動(dòng)計(jì)算刀具的軌跡點(diǎn)。 在定義刀具路徑時(shí),應(yīng)該根據(jù)零件的外形,選擇合理的刀具路徑。在仿真加工時(shí),即 使其他參數(shù)完全一致,如果走刀方式不同,也會(huì)使加工結(jié)果不同。 3.2 加工后處理 要得到 cnc 控制器可以解讀的 nc碼需進(jìn)

25、行后處理。在操作管理器中單擊 po 按鈕,彈出下圖對話框: 圖 3-15 選中 save nc file,單擊 ok 即可。17?4 塑件模具的加工 模具制造中常有很多零件需采用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行加工。因此,無論是手工編程,還 是自動(dòng)編程,在數(shù)控編程之前均需對所加工的零件進(jìn)行全面的工藝分析。若工藝分析 不周全,往往會(huì)造成工藝設(shè)計(jì)不合理,從而引起編程工作反復(fù),使工作量成倍增加, 嚴(yán)重時(shí)甚至造成數(shù)控加工出錯(cuò),導(dǎo)致模具報(bào)廢。因此,合理的工藝分析是保證正確編 程的依據(jù)。 4.1數(shù)控加工工藝的一般原則 4.1.1 圖樣尺寸的標(biāo)注 一般情況下,尺寸標(biāo)注時(shí)因較多的考慮裝配因素,常采用分散尺寸標(biāo)注法,但 這樣常?；?/p>

26、給數(shù)控加工工序安排帶來很多不便。 由于數(shù)控加工精度及重復(fù)定位精度均 較高,不會(huì)產(chǎn)生較大的誤差影響使用性能,因此對數(shù)控編程的模具零件圖,將局部尺 寸分散標(biāo)注改為已同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。 這樣既便于編程又利于尺 寸間的相互協(xié)調(diào),還便于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)(或編程基準(zhǔn)點(diǎn)) 保持一致。 4.1.2 編程原點(diǎn)的選擇 編程原點(diǎn)通常作為編程坐標(biāo)的起始點(diǎn)和終點(diǎn),它的正確選擇將直接影響模具零 件的加工精度和坐標(biāo)尺寸計(jì)算的難易程度 1 編程原點(diǎn)因盡可能與圖樣上的尺寸基準(zhǔn)相重合。例如:以孔定位的零件,應(yīng) 以孔的中心作為編程原點(diǎn)。加工路線是封閉形式時(shí),因在精度要求較高的表 面選擇編程原

27、點(diǎn)(或加工其始點(diǎn)) 2 編程原點(diǎn)的選擇因有利于編程和數(shù)值的計(jì)算。 3 編程原點(diǎn)應(yīng)容易找出,測量位置較方便 4 編程原點(diǎn)所引起的加工誤差最小 4.1.3 模具加工的特殊工藝要求 普遍性的零件結(jié)構(gòu)工藝性同樣適用與數(shù)控加工,此外,結(jié)合模具制造和數(shù)控加工 的工藝特點(diǎn),應(yīng)注意: 1零件的型腔和外形應(yīng)盡量采用同類的幾何型體和統(tǒng)一的尺寸,尤其是加工轉(zhuǎn) 角處的凹圓弧半徑,最好采用統(tǒng)一的尺寸,已減少刀具品種和換刀次數(shù),便 于編程,有利于提高生產(chǎn)效率。 2應(yīng)采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。數(shù)控加工中若沒有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn),會(huì)因零件的重 新安裝而引起加工后兩個(gè)面上的輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào),生成較多的誤差。數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 1

28、8?3避免造成欠切削和過切削現(xiàn)象。用銑刀內(nèi)外輪廓時(shí),刀具的切入點(diǎn)和切出點(diǎn) 應(yīng)選在零件輪廓幾何參數(shù)交點(diǎn)處,并選擇合適的切入和切出方向。 4零件內(nèi)模轉(zhuǎn)角處的圓角半徑不宜過小,底面與側(cè)徑間的圓角半徑不宜過大。 4.2工藝分析 4.2.1 模具的工藝性審查 1)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 模具 a (見圖 2-3,零件圖見附圖)。該模具與塑件的外表面結(jié)合,有很高的精 度要求。主要加工的部分為較小的凸臺,但凸臺的形狀較為規(guī)則。 模具 b (見圖 2-4,零件圖見附圖)。該模具與塑件的內(nèi)表面結(jié)合,精度要求相 對較低。主要加工部分為槽和圓孔。 2)主要技術(shù)要求 零件圖上的主要技術(shù)要求有:1、淬火處理:43-47hrc;

29、2、銳角去毛倒鈍; 3、 未注拔模斜度 2.5 3)零件材料 零件的材料為 45鋼,可以通過淬火處理來獲得所需的機(jī)械和力學(xué)性能。 4.2.2 模具加工參數(shù)的設(shè)定 1)毛坯選擇 (1)考慮到零件所需的性能,選用鍛件作毛坯。 (2)確定毛坯的形狀、尺寸:選用 45鋼鍛件 10210221(mm)。 2)基準(zhǔn)選擇 加工中心要求工序集中,能在一次裝夾內(nèi)完成的加工盡量在一次裝夾內(nèi)完成, 這樣可以降低由于基準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的基準(zhǔn)不重合度誤差。 根據(jù)對工件的加工的初步 分析在毛坯的初次裝夾后可以完成加工,故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準(zhǔn)。 3)確定零件的安裝方法和夾具選擇 在確定零件的裝夾方法時(shí),應(yīng)注意減少次

30、數(shù),盡可能做到一次裝夾后能加工出全 部待加工表面,以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能。 夾具選擇必須力求其結(jié)構(gòu)簡單,裝卸零件 迅速,安裝準(zhǔn)確可靠。此零件的加工,根據(jù)其方形形狀,采用平口鉗作為夾具即可。 4)確定程序原點(diǎn)和換刀點(diǎn) 確定程序原點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定為了提高零件的加工精度,程序原點(diǎn)應(yīng)盡量選在零 件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)上。例如以孔定位的零件,以孔的中心作為原點(diǎn)較為合適。 程序原點(diǎn)還可選在兩垂直平面的交線上,不論是用已知直徑的銑刀,還是用標(biāo)準(zhǔn)心棒 加塞尺或是用測頭都可以很方便地找到這一交線。 換刀點(diǎn)是為帶刀庫的加工中心而設(shè)19?定的。 為了防止換刀時(shí)刀具與工件或夾具發(fā)生碰撞,換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在被加工零件的外面

31、。 針對此零件的加工,選擇零件的上表面左下點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。 5)工件坐標(biāo)系的設(shè)定 fanuc 立式加工中心可以設(shè)定多個(gè)坐標(biāo)系,并將坐標(biāo)值輸入加工中心,然后使 用g54g59調(diào)用設(shè)定的坐標(biāo)系,簡化編程。 4.2.3 擬訂加工工藝路線 見附件工藝過程卡 4.3 手工編程 手工編程應(yīng)該綜合考慮加工精度的要求、機(jī)床實(shí)際加工能力、刀具的大小、切削 用量的合理選擇 4.3.1 確定加工路線的原則與簡易方法 確定加工路線在確定走刀路線時(shí),應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單,程序段少,以減少程序工作 量。為了發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用,應(yīng)使加工路線最短,減少空走刀時(shí)間。對于點(diǎn)位控制的 機(jī)床,定位精度要求較高,所以定位過程盡可能快。 在編

32、程過程中可以充分利用 autocad 軟件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行編程的輔助。 通過精確的繪 制零件的二維工程圖,然后利用 autocad 中的 offset 命令根據(jù)刀具的直徑大小將輪 廓線偏置一距離,確定刀具的軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)值,從而方便編程。如下例: 圖 4-1數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 20?如圖加工深度為 6.6 的槽,槽的圓角半徑為 r2mm,選擇直徑為 4mm 的平銑刀, 利用 autocad 的 offset 命令,將槽的四條邊分別向里偏置 2mm 作為刀具的路徑,再 將槽內(nèi)左邊的線向右偏置 3.5mm 刀具直徑為 4mm,保證一定的重疊量,這樣可繪制 出加工路線,然后利用 autocad 的標(biāo)注尺

33、寸命令,將路線的各個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)出, 作為刀具的軌跡轉(zhuǎn)折點(diǎn),這樣可以方便的進(jìn)行編程。 編制程序如下: n0080 t01 m98 p9000 n0090 g00 g90 g54 x65.05 y36.1 n0100 g43 z100 h01 n0110 s800 m03 n0110 g00 z5 n0120 #01-1.6 n0130 g01 z#01 f100 n0130 x61.55 y36.1 n0140 x61.55 y63.9 n0150 x70.05 y63.9 n0160 x65.05 y65.05 n0170 x65.05 y60.04 n0180 x67.55 y36.1

34、n0190 g00 z10 n0120 #01#01-1 n0130 if #01 gt -6.71 goto 0130 n0140 g00 z100 n0150 m30 4.3.2 宏程序的使用 雖然子程序在編制相同加工操作的程序時(shí)可以簡化編程, 但宏程序由于允許使 用變量、 算術(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移, 使得編制相同加工操作的程序更方便, 更容易。 如上圖銑削深 6.6mm 的槽,編程時(shí)只需第一層的加工程序,使用變量#01表示 -z 方向的切削深度,并用#01=#01-1表示切削深度的變化,這樣可以通過判 斷語句和循環(huán)語句方便地實(shí)現(xiàn)指定的切削深度。 4.3.3 合理劃分程序塊 手工編程是一項(xiàng)

35、非常煩瑣的工作,編程時(shí)一個(gè)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致加工的出 錯(cuò)。由于數(shù)控加工一個(gè)是按照程序高自動(dòng)化進(jìn)行的過程。因此,編程時(shí)應(yīng)該合理的按21?照工序把程序劃分為若干個(gè)程序塊,每個(gè)程序塊包括幾個(gè)較為集中工序,這樣分塊進(jìn) 行編程加工,即有利于編程,又有利于程序的校驗(yàn)。 手工程序見附件 4.3.4 手工程序和自動(dòng)程序的比較 1).從程序的簡易程度看 一個(gè)很直觀的事實(shí)就是手工編制的程序要比自動(dòng)生成的程序簡便得多, 手工編程 由于融入了編程人員思想,在某些問題上會(huì)處理得更合理。 2).從使用的程序指令看 自動(dòng)編程所形成的加工軌跡,是完全按照模具的形狀,確定加工軌跡點(diǎn)的,很少 利用簡化編程的指令。它充分利用計(jì)算

36、機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能,來確定軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)值, 而且能近似到微米級的精度。手工編程,在很多時(shí)候,可以利用宏指令,循環(huán)語句、 判斷語句來簡化編程,程序中的套用要比自動(dòng)程序多得多,這也是手工編程很簡便一 個(gè)重要原因。 3).從程序產(chǎn)生過程看 利用仿真系統(tǒng)形成自動(dòng)加工程序,所需要計(jì)算量很小,但必須要對所加工的零件 進(jìn)行精確的三維造型。而手工編程,則需要進(jìn)行大量的復(fù)雜的、煩瑣的計(jì)算,必須借 助必要的工具來確定每一個(gè)軌跡轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo),很容易出錯(cuò),有時(shí)甚至?xí)驗(yàn)橐粋€(gè)數(shù) 據(jù)的計(jì)算錯(cuò)誤,或者是因?yàn)橐粫r(shí)的疏忽而給整個(gè)加工帶來無法挽回的后果。這種錯(cuò)誤 在加工復(fù)雜零件時(shí)更為突出。 4).從加工結(jié)果看 雖然自動(dòng)生成的加工程

37、序很復(fù)雜,也很煩瑣,甚至有很多加工軌跡點(diǎn)是人為無法 想象和確定的,但由于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能和高準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果,使得自動(dòng)生成的 加工程序其加工結(jié)果要比手工編程的加工結(jié)果精確得多, 尤其是在加工一些復(fù)雜形狀 的工件時(shí)。 4.4 加工?1).加工前,先根據(jù)零件的形狀大小,確定裝夾方式。我選擇平口鉗作為裝夾工 具。將平口鉗放于機(jī)床工作臺上,用百分表將鉗口拉成直線,再用兩個(gè)螺栓將平口鉗 固定。將等高塊置于鉗口內(nèi),把工件放在等高塊上,夾緊工件。將工件的基準(zhǔn)邊用立 銑刀切直。?2).確定基準(zhǔn) 先將標(biāo)準(zhǔn)棒裝在主軸上, 將標(biāo)準(zhǔn)棒移至基準(zhǔn)邊的左外側(cè)并使標(biāo)準(zhǔn)棒的端面低于工 件上平面 10mm左右,用標(biāo)準(zhǔn)塊在工件側(cè)

38、邊與標(biāo)準(zhǔn)棒之間進(jìn)行測量,使間距剛好為標(biāo) 準(zhǔn)塊的寬度。如圖所示:數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 22?圖 4-2 記下此時(shí)機(jī)床的 x軸機(jī)械坐標(biāo),計(jì)算工件的 x 軸零點(diǎn)位置。 計(jì)算公式如下: x軸工件坐標(biāo)x軸機(jī)械坐標(biāo)+標(biāo)準(zhǔn)棒直徑/2+標(biāo)準(zhǔn)塊寬度 y軸工件坐標(biāo)依此類推可得: y軸工件坐標(biāo)y軸機(jī)械坐標(biāo)+標(biāo)準(zhǔn)棒直徑/2+標(biāo)準(zhǔn)塊寬度 將標(biāo)準(zhǔn)棒移到工件上表面,測量方法如上,公式如下: z軸工件坐標(biāo)z軸機(jī)械坐標(biāo)-標(biāo)準(zhǔn)棒長度-標(biāo)準(zhǔn)塊寬度 將計(jì)算結(jié)果輸入機(jī)床。?3)裝夾刀具并確定刀具長度 將準(zhǔn)備好的刀具一一裝入刀庫,并將刀具長度值按編號輸入機(jī)床,以便加工時(shí) 直接調(diào)用刀具的長度補(bǔ)償值。?4)再將編好的程序輸入機(jī)床,檢查無誤

39、后即可進(jìn)行自動(dòng)加工。 我們利用手工編制的程序在 fanuc?xh?713a型立式加工中心進(jìn)行了加工, 結(jié)果 如下圖:23?圖 4-3 上面的白色塑料制品為塑件插座, 下面兩個(gè)是在加工中心上加工出來的塑件的模 具型腔圖。數(shù)控銑床編程實(shí)例分析? 24?5 塑件模具編程、加工中出現(xiàn)的問題及解決方案 模具加工好后,對其加工結(jié)果進(jìn)行測量分析。由于數(shù)控加工的精度較高,其尺寸 誤差較小,基本符合要求。存在的主要問題是: 5.1 銑削曲線輪廓時(shí)的過切與刀痕 銑削曲線輪廓的直接入刀會(huì)引起過切。因此必須采用刀具半徑補(bǔ)償,找到合 的入刀點(diǎn)是關(guān)鍵。從曲線入刀點(diǎn)法向入刀可有效防止曲線的過切,但從法向入刀,曲 線入刀點(diǎn)易

40、出現(xiàn)一個(gè)刀痕,可采用近似方式從曲線切向入刀。 如圖 5-1:銑削圓孔時(shí),銑刀從工件中心起刀,向下到 b點(diǎn)。從 b點(diǎn)開始銑圓, 銑刀運(yùn)動(dòng)一周,銑整園再回到 b點(diǎn),從 b點(diǎn)向上退刀到起刀點(diǎn),由于銑刀在 b點(diǎn)停 留時(shí)間較長會(huì)在 b點(diǎn)產(chǎn)生明顯的到痕。為避免刀痕,常使用切入圓弧和切出圓弧。如 圖 5-2: 圖 5-1 圖 5-2 切入、切出圓弧小于并接近于圓弧半徑,刀點(diǎn)從工件中心起刀到切入圓弧的起刀點(diǎn) a,沿切入圓弧銑削到 b點(diǎn),從 b點(diǎn)開始銑削整圓再回到 b點(diǎn),從 b點(diǎn)沿切出圓弧回 到切出圓弧的終點(diǎn) c,回到工件中心。當(dāng)使用圓臺時(shí)可使用與圓相切的切入、切出 直線段。 5.2 銑削曲線輪廓時(shí)的少切 加工

41、時(shí)數(shù)據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)不閉合,以至進(jìn)刀和退刀時(shí)刀具位置不重合,造成少切。 解決少切的關(guān)鍵是使數(shù)據(jù)曲線閉合,為消除切痕,超過曲線上實(shí)際切入點(diǎn)再退刀。 5.3 采用雙變量銑削錐槽時(shí)產(chǎn)生階梯形刀痕 如圖 5-1:現(xiàn)需銑 45 度錐槽,采用 2mm 銑刀,水平方向變量每和豎直方向變量25?每次都進(jìn)給 1mm,原本需得到的是 a-f 直線,但實(shí)際結(jié)果卻銑成 a-b-c-d-e 的階梯 形。如果改變水平方向和豎直方向進(jìn)給量,如每次 0.25mm,則其形狀就更加接近直 線。由于刀具原因,這種情況是不可避免的。但我們可以通過縮小變量的進(jìn)給值來 無限的逼近,加工完后,再進(jìn)行其他處理。 圖 5-3 5.4 其它常見問題 1 數(shù)控加工中忽視粗、精加工分開的原則。應(yīng)按先粗后精的原則劃分工序 減少粗加工變形對精加工的影響。 2 精加工時(shí),因適當(dāng)調(diào)整加緊力,合理選用刀具,以保證加工精度。 3 換刀位置不當(dāng)引起碰撞。換刀位置離工件較近,極可能發(fā)生刀具與工件或機(jī) 床部件的碰撞。因此,換刀點(diǎn)的設(shè)定因以刀架轉(zhuǎn)位時(shí)不碰撞工件和機(jī)床上的其他部件 為準(zhǔn)則。 4 刀具快進(jìn)時(shí),與工件發(fā)生碰撞。這種情況的放生通常是由于刀具在水平方 快速移動(dòng),而發(fā)生與工件的碰撞,而且很多時(shí)候是在加工已經(jīng)完成而回刀時(shí)。因此為 防止