數(shù)控技術(shù)第11講

1、第十一講數(shù)控銑床及加工中心編程概述數(shù)控銑床的主要加工對象 平面類零件 變斜角類零件 曲面類零件 孔類零件數(shù)控銑床的主要功能 點位控制功能：利用這一功能，數(shù)控銑床可以點位控制功能：利用這一功能，數(shù)控銑床可以進(jìn)行只需要做點位控制的鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和進(jìn)行只需要做點位控制的鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和鏜孔等加工工作鏜孔等加工工作 連續(xù)輪廓控制功能：數(shù)控銑床通過直線插補(bǔ)和連續(xù)輪廓控制功能：數(shù)控銑床通過直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，可以實現(xiàn)對刀具運(yùn)動軌跡的連續(xù)輪圓弧插補(bǔ)，可以實現(xiàn)對刀具運(yùn)動軌跡的連續(xù)輪廓控制，加工出有直線和圓弧兩種幾何要素構(gòu)廓控制，加工出有直線和圓弧兩種幾何要素構(gòu)成的平面輪廓零件。對非圓曲線構(gòu)成的平面輪成的平

2、面輪廓零件。對非圓曲線構(gòu)成的平面輪廓零件，在經(jīng)過直線和圓弧逼近后也可以加工。廓零件，在經(jīng)過直線和圓弧逼近后也可以加工。除此之外，還可以加工一些空間曲面零件。除此之外，還可以加工一些空間曲面零件。 刀具半徑自動補(bǔ)償功能：各種數(shù)控銑床大都具有刀具刀具半徑自動補(bǔ)償功能：各種數(shù)控銑床大都具有刀具半徑補(bǔ)償功能，為零件加工程序的編制提供方便。該半徑補(bǔ)償功能，為零件加工程序的編制提供方便。該功能主要有以下幾方面的用途：功能主要有以下幾方面的用途： 利用這一功能，在編程時可以很方便地按零件實際輪廓形利用這一功能，在編程時可以很方便地按零件實際輪廓形狀和尺寸進(jìn)行編程計算，而加工過程中使刀具中心自動偏離狀和尺寸進(jìn)

3、行編程計算，而加工過程中使刀具中心自動偏離零件輪廓一個刀具半徑，加工出符合要求的輪廓表面。零件輪廓一個刀具半徑，加工出符合要求的輪廓表面。 利用該功能，通過改變刀具半徑補(bǔ)償量的方法來彌補(bǔ)銑刀利用該功能，通過改變刀具半徑補(bǔ)償量的方法來彌補(bǔ)銑刀制造的尺寸精度誤差，擴(kuò)大刀具直徑選用范圍和刀具返修刃制造的尺寸精度誤差，擴(kuò)大刀具直徑選用范圍和刀具返修刃磨的允許誤差。磨的允許誤差。 利用改變刀具半徑補(bǔ)償值的方法，以同一加工程序?qū)崿F(xiàn)分利用改變刀具半徑補(bǔ)償值的方法，以同一加工程序?qū)崿F(xiàn)分層銑削和粗、精加工，或者用于提高加工精度。層銑削和粗、精加工，或者用于提高加工精度。 通過改變刀具半徑補(bǔ)償值的正、負(fù)號，還可以

4、用同一加工通過改變刀具半徑補(bǔ)償值的正、負(fù)號，還可以用同一加工程序加工某些需要相互配合的零件，例如模具中相互配合的程序加工某些需要相互配合的零件，例如模具中相互配合的凹、凸模等。凹、凸模等。鏡像加工功能：鏡像加工也稱為軸對稱加鏡像加工功能：鏡像加工也稱為軸對稱加工，對于一個軸對稱形狀的零件來說，工，對于一個軸對稱形狀的零件來說，利用這一功能，只要編出一半形狀的加利用這一功能，只要編出一半形狀的加工程序就可完成整個零件的全部加工，工程序就可完成整個零件的全部加工， 固定循環(huán)功能：固定循環(huán)功能： 利用數(shù)控銑床對孔進(jìn)行鉆、利用數(shù)控銑床對孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸和鏜加工時，加工的基本動作是相同的，擴(kuò)、鉸和鏜加工

5、時，加工的基本動作是相同的，即刀具快速到達(dá)孔位一慢速切削進(jìn)給一快速退即刀具快速到達(dá)孔位一慢速切削進(jìn)給一快速退回。對于這種典型化動作，可以專門設(shè)計一段回。對于這種典型化動作，可以專門設(shè)計一段程序，在需要的時候進(jìn)行調(diào)用來實現(xiàn)循環(huán)加工。程序，在需要的時候進(jìn)行調(diào)用來實現(xiàn)循環(huán)加工。特別是在加工許多相同的孔時，應(yīng)用固定循環(huán)特別是在加工許多相同的孔時，應(yīng)用固定循環(huán)功能可以大大簡化程序。在利用數(shù)控銑床的連功能可以大大簡化程序。在利用數(shù)控銑床的連續(xù)輪廓控制功能時，也常常遇到一些典型化的續(xù)輪廓控制功能時，也常常遇到一些典型化的動作，如銑削整圓、方槽等，也可以實現(xiàn)循環(huán)動作，如銑削整圓、方槽等，也可以實現(xiàn)循環(huán)加工。加

6、工。數(shù)控銑床的分類 按機(jī)床主軸布置形式 數(shù)控立式銑床 數(shù)控臥式銑床 數(shù)控龍門銑床 按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類 經(jīng)濟(jì)數(shù)控銑床 全功能數(shù)控銑床 高速銑削數(shù)控銑床加工中心的分類 按布局方式分類按布局方式分類 立式加工中心立式加工中心 臥式加工中心臥式加工中心 龍門式加工中心龍門式加工中心 萬能加工中心萬能加工中心 虛軸加工中心虛軸加工中心 按換刀的形式分類 帶刀庫/機(jī)械手的加工中心 無機(jī)械手的加工中心 轉(zhuǎn)塔刀庫式加工中心 按加工中心機(jī)床的功用分類 鏜銑加工中心 車削加工中心 復(fù)合加工中心 主要加工對象 適合于加工既有平面又有孔系的零件適合于加工既有平面又有孔系的零件幻燈片幻燈片 20 適合于加工結(jié)構(gòu)形狀復(fù)

7、雜或外形不規(guī)則的異適合于加工結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜或外形不規(guī)則的異形零件形零件幻燈片幻燈片 23 適合于加工周期性重復(fù)投產(chǎn)的零件適合于加工周期性重復(fù)投產(chǎn)的零件 適合于加工精度要求較高的中小批量零件適合于加工精度要求較高的中小批量零件 適合于加工新產(chǎn)品試制中的零件適合于加工新產(chǎn)品試制中的零件加工中心加工的零件加工中心加工的零件幻燈片 19加工中心加工的零件數(shù)控銑削加工工藝數(shù)控銑削加工工藝一、銑削加工的特點和方式一、銑削加工的特點和方式1. 銑削特點銑削特點 銑削是銑刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動，工件或銑刀作進(jìn)給運(yùn)動的切削加銑削是銑刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動，工件或銑刀作進(jìn)給運(yùn)動的切削加工方法。數(shù)控銑削是一種應(yīng)用非常廣泛的數(shù)控切削加

8、工方法，能工方法。數(shù)控銑削是一種應(yīng)用非常廣泛的數(shù)控切削加工方法，能完成數(shù)控銑削加工的設(shè)備主要是數(shù)控銑床和加工中心。完成數(shù)控銑削加工的設(shè)備主要是數(shù)控銑床和加工中心。 數(shù)控銑削與數(shù)控車削比較有如下特點：數(shù)控銑削與數(shù)控車削比較有如下特點： （1）多刃切削。銑刀同時有多個刀齒參加切削，生產(chǎn)率高。）多刃切削。銑刀同時有多個刀齒參加切削，生產(chǎn)率高。 （2）斷續(xù)切削。銑削時，刀齒依次切入和切出工件，易引起周）斷續(xù)切削。銑削時，刀齒依次切入和切出工件，易引起周期性的沖擊振動。期性的沖擊振動。 （3）半封閉切削。銑削的刀齒多，使每個刀齒的容屑空間小，）半封閉切削。銑削的刀齒多，使每個刀齒的容屑空間小，呈半封閉狀

9、態(tài)，容屑和排屑條件差。呈半封閉狀態(tài)，容屑和排屑條件差。 2周銑與端銑周銑與端銑 銑刀對平面的加工，存在周銑與端銑兩種方式，如圖銑刀對平面的加工，存在周銑與端銑兩種方式，如圖3-23所示。周銑平面時，平面度的好壞主要取決于銑刀的圓柱素線所示。周銑平面時，平面度的好壞主要取決于銑刀的圓柱素線的直線度。因此，在精銑平面時，銑刀的圓柱度一定要好。用的直線度。因此，在精銑平面時，銑刀的圓柱度一定要好。用端銑的方法銑出的平面，其平面度的好壞主要取決于銑床主軸端銑的方法銑出的平面，其平面度的好壞主要取決于銑床主軸軸線與進(jìn)給方向的垂直度。同樣是平面加工，其方法不同對質(zhì)軸線與進(jìn)給方向的垂直度。同樣是平面加工，其

10、方法不同對質(zhì)量影響的因素也不同。量影響的因素也不同。 圖圖3-23 銑刀平面加工的周銑與端銑銑刀平面加工的周銑與端銑(a)圓柱形銑刀的周銑；圓柱形銑刀的周銑；(b)端銑刀的端銑；端銑刀的端銑；(c)立銑刀同時周、端銑；立銑刀同時周、端銑；(d)鍵槽銑刀的周、端銑鍵槽銑刀的周、端銑 3順銑與逆銑順銑與逆銑 在周銑時，因為工件與銑刀的相對運(yùn)動不同，就會有順銑在周銑時，因為工件與銑刀的相對運(yùn)動不同，就會有順銑和逆銑。周銑時的順銑與逆銑如圖和逆銑。周銑時的順銑與逆銑如圖3-24所示，二者之間有所差所示，二者之間有所差異。順銑與逆銑的比較如下。異。順銑與逆銑的比較如下。圖3-24 周銑時的順銑和逆銑 (

11、a)順銑；(b)逆銑 1)順銑順銑 切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向一致。通俗地說，是切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向一致。通俗地說，是刀齒追著材料刀齒追著材料“咬咬”，刀齒剛切入材料時切得深，而脫離工件，刀齒剛切入材料時切得深，而脫離工件時則切得少。順銑時，作用在工件上的垂直銑削力始終是向下時則切得少。順銑時，作用在工件上的垂直銑削力始終是向下的，能起到壓住工件的作用，對銑削加工有利，而且垂直銑削的，能起到壓住工件的作用，對銑削加工有利，而且垂直銑削力的變化較小，故產(chǎn)生的振動也小，機(jī)床受沖擊小，有利于減力的變化較小，故產(chǎn)生的振動也小，機(jī)床受沖擊小，有利于減小工件加工表面的粗糙度值，從而得到較

12、好的表面質(zhì)量，同時小工件加工表面的粗糙度值，從而得到較好的表面質(zhì)量，同時順銑也有利于排屑，數(shù)控銑削加工一般盡量用順銑法加工順銑也有利于排屑，數(shù)控銑削加工一般盡量用順銑法加工。 2）逆銑）逆銑 切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向相反。通俗地說，是刀切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向相反。通俗地說，是刀齒迎著材料齒迎著材料“咬咬”，刀齒剛切入材料時切得薄，而脫離工件時，刀齒剛切入材料時切得薄，而脫離工件時則切得厚。這種方式機(jī)床受沖擊較大，加工后的表面不如順銑則切得厚。這種方式機(jī)床受沖擊較大，加工后的表面不如順銑光潔，消耗在工件進(jìn)給運(yùn)動上的動力較大。由于銑刀刀刃在加光潔，消耗在工件進(jìn)給運(yùn)動上的動力較大。

13、由于銑刀刀刃在加工表面上要滑動一小段距離，刀刃容易磨損。但對于表面有硬工表面上要滑動一小段距離，刀刃容易磨損。但對于表面有硬皮的毛坯工件，順銑時銑刀刀齒一開始就切削到硬皮，切削刃皮的毛坯工件，順銑時銑刀刀齒一開始就切削到硬皮，切削刃容易損壞，而逆銑時則無此問題。容易損壞，而逆銑時則無此問題。二、進(jìn)給路線的確定二、進(jìn)給路線的確定 確定進(jìn)給路線時，要在保證被加工零件獲得良好的加工精確定進(jìn)給路線時，要在保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量的前提下，力求計算容易，走刀路線短，空刀時度和表面質(zhì)量的前提下，力求計算容易，走刀路線短，空刀時間少。進(jìn)給路線的確定與工件表面狀況、零件表面質(zhì)量、機(jī)床間少。進(jìn)

14、給路線的確定與工件表面狀況、零件表面質(zhì)量、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙、刀具耐用度以及零件輪廓形狀等有關(guān)。進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙、刀具耐用度以及零件輪廓形狀等有關(guān)。 確定銑削進(jìn)給路線應(yīng)考慮的主要問題確定銑削進(jìn)給路線應(yīng)考慮的主要問題 1.銑削零件表面時，要正確選用銑削方式。銑削零件表面時，要正確選用銑削方式。 2.進(jìn)給路線盡量短，以減少加工時間，提高效率。進(jìn)給路線盡量短，以減少加工時間，提高效率。 3.進(jìn)刀、退刀位置應(yīng)選在零件不太重要的部位，并且使刀具進(jìn)刀、退刀位置應(yīng)選在零件不太重要的部位，并且使刀具沿零件的切線方向進(jìn)刀、退刀，以避免產(chǎn)生刀痕。當(dāng)銑削內(nèi)表沿零件的切線方向進(jìn)刀、退刀，以避免產(chǎn)生刀痕。當(dāng)銑削內(nèi)表面輪廓

15、時，切入、切出無法外延，銑刀只能沿法線方向切入和面輪廓時，切入、切出無法外延，銑刀只能沿法線方向切入和切出，此時，切入點、切出點應(yīng)選在零件輪廓合適的位置（一切出，此時，切入點、切出點應(yīng)選在零件輪廓合適的位置（一般用圓弧過度）。般用圓弧過度）。 銑削外輪廓的進(jìn)給路線銑削外輪廓的進(jìn)給路線 為避免因切削力變化在加工表面產(chǎn)生刻痕，當(dāng)用立銑刀銑削為避免因切削力變化在加工表面產(chǎn)生刻痕，當(dāng)用立銑刀銑削外輪廓平面時，應(yīng)避免刀具沿零件外輪廓的法向切入、切出，外輪廓平面時，應(yīng)避免刀具沿零件外輪廓的法向切入、切出，而應(yīng)沿切削起始點延伸線或切線方向逐漸切入、切離工件，圖而應(yīng)沿切削起始點延伸線或切線方向逐漸切入、切離工

16、件，圖3-25所示。所示。 銑削內(nèi)輪廓的進(jìn)給路線銑削內(nèi)輪廓的進(jìn)給路線 銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，為避免沿輪廓曲線的法向切入、銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，為避免沿輪廓曲線的法向切入、切出，刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓。圖切出，刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓。圖3-26所所示為銑削內(nèi)輪廓的進(jìn)給路線。示為銑削內(nèi)輪廓的進(jìn)給路線。 圖3-25 銑削外輪廓的進(jìn)給路線銑削外輪廓的進(jìn)給路線 圖3-26 銑削內(nèi)輪廓的進(jìn)給路線銑削內(nèi)輪廓的進(jìn)給路線 三、銑削用量的選擇三、銑削用量的選擇 1吃刀量的選擇吃刀量的選擇 背吃刀量的選取主要由工件的加工余量、精度要求及工藝背吃刀量的選取主要由工件的加工余量、精度

17、要求及工藝系統(tǒng)的剛度決定。若工件的精度要求不高，工藝系統(tǒng)的剛度又系統(tǒng)的剛度決定。若工件的精度要求不高，工藝系統(tǒng)的剛度又足夠，則最好一次切凈加工余量，若工件的精度和表面粗糙度足夠，則最好一次切凈加工余量，若工件的精度和表面粗糙度要求較高，或工藝系統(tǒng)的剛度較差，則只能按先多后少的原則，要求較高，或工藝系統(tǒng)的剛度較差，則只能按先多后少的原則，采用多次走刀加工。采用多次走刀加工。 (1)當(dāng)工件表面粗糙度要求為當(dāng)工件表面粗糙度要求為Ra12.525m時，如果圓周銑時，如果圓周銑削的加工余量小于削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于，端銑的加工余量小于6mm，則粗銑，則粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但在

18、余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但在余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動力不足時，可分兩次走刀完成?；驒C(jī)床動力不足時，可分兩次走刀完成。 (2)當(dāng)工件表面粗糙度要求為當(dāng)工件表面粗糙度要求為Ra3.212.5m時，銑削可分粗時，銑削可分粗銑和半精銑兩個階段進(jìn)行。粗銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同銑和半精銑兩個階段進(jìn)行。粗銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑時留前。粗銑時留0.51.0mm余量，在半精銑時切除。余量，在半精銑時切除。 (3)當(dāng)工件表面粗糙度值要求為當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra0.83.2m時，銑削可分粗時，銑削可分粗銑、半精銑、精銑三個階段進(jìn)行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀

19、銑、半精銑、精銑三個階段進(jìn)行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量取量取1.52.0 mm；精銑時圓周銑的側(cè)吃刀量取；精銑時圓周銑的側(cè)吃刀量取0.30.5 mm，面銑刀的背吃刀量取面銑刀的背吃刀量取0.51.0 mm。 2.選擇切削速度選擇切削速度 單從理論上講，確定背吃刀量、進(jìn)給量后，為提高生產(chǎn)率，單從理論上講，確定背吃刀量、進(jìn)給量后，為提高生產(chǎn)率，切削速度應(yīng)該是越大越好因為這樣可以避開積屑瘤生成的速度，切削速度應(yīng)該是越大越好因為這樣可以避開積屑瘤生成的速度，獲得較低的表面粗糙度。但實際上，由于機(jī)床、刀具等的限制，獲得較低的表面粗糙度。但實際上，由于機(jī)床、刀具等的限制，切削速度一般只能控制在切削速度一

20、般只能控制在100200m/min的范圍內(nèi)。在銑削加的范圍內(nèi)。在銑削加工時，切削線速度工時，切削線速度Vc也稱為單齒切削量。提高也稱為單齒切削量。提高Vc值也是提高生值也是提高生產(chǎn)率的一個有效措施，但產(chǎn)率的一個有效措施，但Vc與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著著Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故的增大，刀具耐用度急劇下降，故Vc的選擇主要取決于刀的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度具耐用度。另外，切削速度Vc值還要根據(jù)工件的材料硬度來做值還要根據(jù)工件的材料硬度來做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 3.選擇進(jìn)給速度選擇進(jìn)給速度 進(jìn)給速度分快進(jìn)進(jìn)給速度分快進(jìn)(空行程進(jìn)給速

21、度空行程進(jìn)給速度)、工進(jìn)、工進(jìn)(包括切入、切出包括切入、切出和切削時的工作進(jìn)給速度和切削時的工作進(jìn)給速度)的進(jìn)給速度。為提高工效，減少空的進(jìn)給速度。為提高工效，減少空行程時間，快進(jìn)的進(jìn)給速度盡可能高一些，一般為機(jī)床允許的行程時間，快進(jìn)的進(jìn)給速度盡可能高一些，一般為機(jī)床允許的最大進(jìn)給速度。工進(jìn)的進(jìn)給速度最大進(jìn)給速度。工進(jìn)的進(jìn)給速度V與銑刀轉(zhuǎn)速與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)、銑刀齒數(shù)z及及每齒進(jìn)給量每齒進(jìn)給量f (單位為單位為mm/齒齒)的關(guān)系為的關(guān)系為V=fzn 工具系統(tǒng)選擇數(shù)控車床工具系統(tǒng)鏜銑類整體式工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)是針對數(shù)控機(jī)床要求與之配套的刀具必須可快換和高效切削而發(fā)展起來的，是刀具與機(jī)床的接口。工具系統(tǒng)分類工具系統(tǒng)分類鏜式銑工類具模系塊統(tǒng)模塊式刀柄模塊式刀柄通過將基本刀柄、接桿和