通常數(shù)控鏜銑床和加工中心MC和數(shù)控機床編程及加工

通常數(shù)控鏜銑床和加工中心(MC，MachineCenter)在結構、工藝和編程等方面有許多相似之處。特別是全功能型數(shù)控鏜銑床與加工中心相比，區(qū)別主要在于數(shù)控鏜銑床沒有自動刀具交換裝置(ATC,AutomaticToosChanger)及刀具庫，只能用手動方式換刀，而加工中心因具備ATC及刀具庫，故可將使用的刀具預先安排存放于刀具庫內，需要時再通過換刀指令，由ATC自動換刀。數(shù)控鏜銑床和加工中心都能夠進行銑削、鉆削、鏜削及攻螺紋等加工。第四章數(shù)控鏜銑/加工中心的程序編制1數(shù)控鏜銑、加工中心的工藝特點數(shù)控鏜銑、加工中心加工的典型零件數(shù)控鏜銑、加工中心加工工藝的制定數(shù)控鏜銑、加工中心所使用的刀具類型及其特點數(shù)控鏜銑、加工中心機床的類型2立式龍門式臥式主要技術參數(shù)主要技術參數(shù)主要技術參數(shù)主要技術參數(shù)高速加工中心第一節(jié)數(shù)控鏜銑、加工中心機床的類型3立式加工中心主要技術參數(shù)項目

\

型號VMC-850工作臺面積1000x500mm左右行程(X軸)800mm前后行程(Y軸)500mm上下行程(Z軸)610mm主軸錐度BT-40CAT-40,HSKA63(選配)主軸轉速60~8000rpm

7.5/5kW

X-Y-Z快速進給30/30/20m/min切削進給率1~12023mm/min刀具選擇模式雙向任意式，最短距離選刀儲刀數(shù)圓盤式24機械手式24/32(選配)

最大刀具直徑

100mm最大刀具長度

300mm最大刀具重量10kg工作臺荷重

600kg機床凈重5500kg機床尺寸(LxWxH)

2350x3200x2698mm4臥式加工中心主要技術參數(shù)項目

\型號VHMC-630工作臺面積

630x630mm工作臺最大負載

1200kgX軸行程

1000mmY軸行程

800mmZ軸行程

950mm主軸錐度BT-50/CAT-50主軸轉速20～6000rpmX-Y-Z切削進給率1～12023mm/minX-Y-Z快速進給18/10/18m/min儲刀數(shù)60(80,120選配)最大刀具直徑x長度?75x320最大刀具重量

10kg刀具選擇模式雙向任意式,最短距離選刀換刀時間9sec主軸電動機15kW工作臺旋轉分度1°(0.001°選配)工作臺數(shù)目2(6,12選配)交換時間(自動交換工作臺)15sec機床尺寸(LxWxH)

5305x3200x3550mm機床重量

21000kg5龍門式加工中心主要技術參數(shù)項目

/

型號定柱式DMC-3000工作臺尺寸

3200x2200mmX軸行程

3000mmY軸行程

2650mmZ軸行程

800mm,1066mm選配主軸錐度BT-50/CAT-50主軸直徑

?90mm主軸轉速6000rpm自動高低檔主軸馬達26/22kWX-Y-Z快速進給12

x12

x10m/minX-Y-Z切削進給1-10000mm/min自動換刀系統(tǒng)儲刀數(shù)40刀

(60,80,120選配)最大直徑

?200mm最大刀長

350mm最大刀重

20kg刀具選擇模式雙向任意，最短距離選刀工作臺荷重

6000kgto20230kg機床尺寸(LxWxH)8870x5935x4900機床重量

58500kg6高速加工中心主要技術參數(shù)工作范圍縱向長度:

X400mm

橫向長度:

Y450mm

垂直高度:

Z350mm工作主軸

30'000min-1S612.5kW

S110.0kW工作主軸42'000min-1S613.0kW

S110.0kW工作主軸

60'000min-1S68.5kW

S16.5kW進給驅動進給速度X,Y,Z

40

m/分

加速度

X,Y,Z

17m/秒2工作臺工作臺面積

320x320

工作臺承重

200kg自動控制系統(tǒng)刀庫位置18-76

機上激光對刀儀

標準

工件托盤轉換裝置位置7,20,48

紅外工件測頭

可選重量包括工件托盤交換裝置

6500kg7

三坐標數(shù)控鏜銑床與加工中心的共同特點是除具有普通銑床的工藝性能外，還具有加工形狀復雜的二維以至三維復雜輪廓的能力。這些復雜輪廓零件的加工有的只需二軸聯(lián)動(如二維曲線、二維輪廓和二維區(qū)域加工)，有的則需三軸聯(lián)動(如三維曲面加工)，它們所對應的加工一般相應稱為二軸(或軸)加工與三軸加工。對于三坐標加工中心(無論是立式還是臥式)，由于具有自動換刀功能，適于多工序加工，如箱體等需要銑、鉆、鉸及攻螺紋等多工序加工的零件。一、三坐標數(shù)控鏜銑床/加工中心的工藝特點第二節(jié)數(shù)控鏜銑、加工中心的工藝特點8三軸加工實例加工模具示意圖技術數(shù)據(jù)粗加工半精加工

精加工

工步使用刀具rpm進給率加工

時間粗加工?66XR885020058min半精加工?32xR0.51850252032min精加工?10球頭65002023130min9

四坐標是指在X、Y和Z三個平動坐標軸基礎上增加一個轉動坐標軸(A或B)，且四個軸一般可以聯(lián)動。其中，轉動軸既可以作用于刀具(刀具擺動型)，也可以作用于工件(工作臺回轉／擺動型)；機床既可以是立式的也可以是臥式的；此外，轉動軸既可以是A軸(繞X軸轉動)也可以是B軸(繞Y軸轉動)。由此可以看出，四坐標數(shù)控機床可具有多種結構類型，但除大型龍門式機床上采用刀具擺動外，實際中多以工作臺旋轉／擺動的結構居多。但不管是哪種類型，其共同特點是相對于靜止的工件來說，刀具的運動位置不僅是任意可控的，而且刀具軸線的方向在刀具擺動平面內也是可以控制的，從而可根據(jù)加工對象的幾何特征按保持有效切削狀態(tài)或根據(jù)避免刀具干涉等需要來調整刀具相對零件表面的姿態(tài)。因此，四坐標加工可以獲得比三坐標加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果。四坐標臥式加工中心二、四坐標數(shù)控鏜銑床/加工中心的工藝特點10

對于五坐標機床，都具有兩個回轉坐標。相對于靜止的工件來說，其運動合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(受機構結構限制)任意控制，從而具有保持最佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力。因此，五坐標加工又可以獲得比四坐標加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于三維曲面零件的高效高質量加工以及異型復雜零件的加工。采用五軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。一般認為，一臺五軸聯(lián)動機床的效率可以等于兩臺三軸聯(lián)動機床。五坐標臥式加工中心三、五坐標數(shù)控鏜銑床/加工中心的工藝特點11主軸頭旋轉型復合型——主軸和工作臺旋轉型五坐標機床的類型及加工實例實例1實例212課堂討論

對于如圖所示形狀零件上三個直槽，比較分別采用三坐標和五坐標加工中心加工對零件加工的影響（從裝夾、加工精度和效率等方面比較）。13

高速加工技術是當代先進制造技術的重要組成部分，擁有高效率、高精度及高表面質量等特征。有關高速加工的含義，通常有如下幾種觀點：切削速度很高，通常認為其速度超過普通切削的5-10倍；機床主軸轉速很高，一般將主軸轉速在10000-20230r/min以上定為高速切削；進給速度很高，通常達15-50m/min，最高可達90m/min；對于不同的切削材料和所釆用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同。其優(yōu)點在于：加工時間短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常規(guī)的3～5倍。刀具切削狀況好，切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均小。切削力降低大概30%~90%，提高了加工質量。刀具和工件受熱影響小。切削產(chǎn)生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱變形小，有效地提高了加工精度。工件表面質量好。ap小，切削線速度高，工件粗糙度好。四、高速加工的工藝特點14高速加工實例毛坯材料使用刀具主軸轉速(r/min)進給速度(mm/min)NAK80(HRC40)?4球頭140002200加工零件示意圖高速加工切削條件15

一、平面類零件：加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。第三節(jié)數(shù)控鏜銑/加工中心加工的典型零件16

二、直紋曲面類零件：由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。17

三、立體曲面類零件:加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件，這類零件的加工面不能展成平面。工藝分析18

四、箱體類零件：一般是指具有孔系和平面，內部有一定型腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件。

19

五、異型件：外形不規(guī)則的零件，大多要點、線、面多工位混合加工。

20一、工件的裝夾數(shù)控夾具設計及組裝時應注意的問題為保證零件裝夾方位與編程中所選定的工件坐標系及機床坐標系方向一致性，及定向裝夾；夾具應具有盡可能少的元件和較高的剛度；夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，夾具不能和工步刀具軌跡發(fā)生干涉；保證在主軸的行程范圍內使工件的加工內容全部完成；對于有交互工作臺的加工中心，由于工作臺的移動、上托、下托和旋轉等動作，夾具設計必須防止夾具和機床的空間干涉；盡量在一次裝夾中完成所有的加工內容。當非要更換夾緊點時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞定位精度，必要時在工藝文件中說明；夾具底面與工作臺的接觸，夾具的底面平面度必須保證在以內，表面粗糙度不大于。第四節(jié)數(shù)控鏜銑、加工中心加工工藝的制定21三維效果圖零件圖樣工件的裝夾實例122工件裝夾時必須使工件在機床上占有正確位置工件裝夾時找正過程工作臺工作臺23工作臺工作臺定位銷低于加工面定位銷（3個）裝夾方案1：找正法裝夾方案2：用夾具裝夾24工件的裝夾實例2——組合夾具裝夾應用工步1裝夾示意圖工步2裝夾示意圖工步1加工完成工步2加工完成表面1表面2表面2表面125二、常用對刀方式偏心式尋邊器對刀X、Y向對刀過程：10mm的直柄可安裝于彈簧夾頭刀柄或鉆夾頭刀柄上；使其以400-600rpm的速度轉動；如圖2所示使測頭與工件的端面接近，未接觸之前，測頭不會振動，如圖2所示；一旦與工件端面相接觸，測頭就會如圖3所示，測頭后退0.01，即可恢復如圖2所示。工件端面所在的位置，就是加上測頭半徑5mm的坐標位置。圖1圖2圖326

Z軸設定器刀具長度方向的對刀：Z軸設定器：是用以對刀具長度補償?shù)囊环N測量裝置。對刀準確、效率高等特點；縮短了加工準備時間。采用手動方式工作，即：對刀時，機床的運動由操作者手動控制，特別適合單件、小批量生產(chǎn)；對刀儀：用于機外對刀，在使用前就可測量出刀具的準確尺寸數(shù)據(jù)。

對刀儀刀具直徑測量27三、加工工藝分析數(shù)控鏜銑或加工中心加工零件的表面不外乎平面、輪廓、曲面、孔和螺紋等，主要要考慮到所選加工方法要與零件的表面特征、所要求達到的精度及表面粗糙度相適應。在數(shù)控鏜銑床及加工中心上可銑削平面、平面輪廓及曲面，也可進行孔和螺紋的加工。孔加工的方法有鉆削、鉸削、銑削和鏜削等；螺紋的加工可采用攻螺紋、銑螺紋等方法。整體觀念、綜合考慮281）平面輪廓加工銑削平面類零件周邊輪廓一般采用立銑刀。刀具的尺寸應滿足：刀具半徑R小于朝輪廓內側彎曲的最小曲率半徑ρmin，一般可取～0.9)ρmin；如果ρmin過小，為提高加工效率，可先采用大直徑刀具進行粗加工，然后按上述要求選擇刀具對輪廓上殘留余量過大的局部區(qū)域處理后再對整個輪廓進行精加工。（1）刀具的選擇注意刀具懸長不得大于刀具直徑的5倍29（2）切入切出路徑注意：對于平面輪廓的銑削，無論是外輪廓或內輪廓，要安排刀具從切向進入輪廓進行加工，當輪廓加工完畢之后，要安排一段沿切線方向繼續(xù)運動的距離退刀，這樣可以避免刀具在工件上的切人點和退出點處留下接刀痕。302）型腔加工（1）型腔三種走刀路線環(huán)切法行切法行切+環(huán)切法31（2）開始切削型腔的方法主要有以下三種方法：預鉆削起始孔。不推薦這種方法，這需要增加一種刀具。較佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的線性坡走切削，以達到全部軸向深度的切削；可以以螺旋形式進行圓插補銑。這是一種非常好的方法，因為它可產(chǎn)生光滑的切削作用，而只要求很小的開始空間。坡走銑螺旋插補銑323）曲面加工走刀路線的選擇2軸半聯(lián)動加工3軸聯(lián)動加工5軸聯(lián)動加工刀具軸線補償平面實際刀具軌跡編程軌跡加工工件334）孔加工孔加工的常用方法選擇：對于直徑大于φ30mm的已鑄出或鍛出的毛坯孔的孔加工，一般采用粗鏜——半精鏜——孔口倒角——精鏜的加工方案；孔徑較大的可采用立銑刀粗銑——精銑加工方案；對于直徑小于φ30mm無底孔的孔加工，通常采用锪平端面——打中心孔——鉆——擴——孔口倒角——鉸加工方案，對有同軸度要求的小孔，需采用锪平端面——打中心孔——鉆——半精鏜——孔口倒角——精鏜(或鉸)加工方案（特別是加工臺階孔）。

孔加工主要方法：鉆削、擴削、鉸削、銑削和鏜削

345）螺紋加工螺紋加工方法選擇：內螺紋的加工根據(jù)孔徑的大小，一般情況下，M6～M20之間的螺紋，通常采用攻螺紋的方法加工。因為加工中心上攻小直徑螺紋絲錐容易折斷，M6以下的螺紋，可在加工中心上完成底孔加工再通過其他手段攻螺紋。對于外螺紋或M20以上的內螺紋，一般采用銑削加工方法。

螺紋加工主要方法：攻螺紋、銑螺紋與數(shù)控車進行比較學習35四、順銑與逆銑順銑逆銑在順銑加工中，銑刀受沖擊負荷較大；發(fā)熱量少；表面質量好，精加工采用。在逆銑加工中，銑刀受沖擊負荷較少；發(fā)熱量大；表面質量不好，粗加工采用。36

數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。第五節(jié)數(shù)控刀具的類型與特點37

1）數(shù)控刀具的分類按照刀具結構分：整體式：鉆頭、立銑刀等鑲嵌式：包括刀片采用焊接和機夾式機夾可轉位刀具得到廣泛應用，數(shù)量上已達到整個數(shù)控刀具的30%~40%，金屬切除率占總數(shù)的80%~90%38

按照切削工藝分：銑削刀具：面銑刀、立銑刀、螺紋銑刀等鉆削刀具：鉆頭、鉸刀、絲錐等鏜削刀具：粗鏜刀、精鏜刀等39常用銑刀40方肩銑刀41多功能圓刀片銑刀42球頭立銑刀43各種整體硬質合金銑刀44鉸刀鉆頭絲錐鉆削刀具45粗鏜刀精鏜刀鏜削刀具46鏜銑類整體式工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)是針對數(shù)控機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，是刀具與機床的接口。鏜式銑工類具模系塊統(tǒng)模塊式刀柄通過將基本刀柄、接桿和加長桿（如需要）進行組合，可以用很少的組件組裝成非常多種類的刀柄。整體式刀柄用于刀具裝配中裝夾不改變，或不宜使用模塊式刀柄的場合。2）工具系統(tǒng)分類47

(1)常用刀柄ER彈簧夾頭刀柄ER彈簧夾頭側壓式立銑刀柄48

整體鉆夾頭刀柄鉆夾頭刀柄面銑刀刀柄鏜刀柄49ISO7388及DIN69871

的A型拉釘

ISO7388及DIN69871

的B型拉釘

MASBT的拉釘

拉釘是帶螺紋的零件，常固定在各種工具柄的尾端。機床主軸內的拉緊機構借助它把刀柄拉緊在主軸中。數(shù)控機床刀柄有不同的標準，機床刀柄拉緊機構也不統(tǒng)一，故拉釘有多種型號和規(guī)格。拉釘?shù)倪x擇：根據(jù)數(shù)控機床說明書選擇；對機床自帶的拉釘進行測量后來確定。

注意：如果拉釘選擇不當，裝在刀柄上使用可能會造成事故。(2)拉釘?shù)姆N類及選擇50機械工程實驗教學中心數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學中心實驗目的通過數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質量和生產(chǎn)效率。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內容；編程步驟。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機床各坐標的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅動機床完成相應的運動。數(shù)控編程的目的機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質；⑤校對程序及首件試加工。數(shù)控編程的內容機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學處理編寫程序文件制作控制介質程序校驗及試切數(shù)控機床機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標準硬件系統(tǒng)構成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返回程序零點G28

G92定義絕對坐標系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結束M02

4M03主軸正轉M03√M04主軸反轉M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關冷卻液M09√

6M97程序跳轉M97P_

M98子程序調用M98P_L_

M99子程序返回M99