数控铣床加工中心概述课件

教学内容一、数控技术的基本知识一、数控技术的基本知识二、编程基本概念及坐标系二、编程基本概念及坐标系三、数铣三、数铣/加工中心编程的工艺特点加工中心编程的工艺特点数控技术基本知识v基本概念数控技术数字化信息控制某一对象的技术。对象：位移、角度、速度、温度、压力、流量、颜色特点：大小可以测量，经A/D或D/A转换，可数字信号表示数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。基本概念数控机床采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的机床数控机床将零件加工过程所需要的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，由编程人员编制成规定的加工程序，通过输入介质输入到控制系统内，由控制系统处理并发出各种指令来控制机床的动作，使机床自动地加工出所需要的零件。基本概念数控加工采用数字信息对零件加工过程进行 定义，并控制数控机床进行自动运 行的一种自动化加工方法。特点：高效率、高精度、高柔性、自动化。应用：复杂、精密、小批量、多变零件的加工问 题。数控加工过程图样分析阶段 工艺分析阶段 数控编程阶段零件几何形状分析零件精度分析加工设备的选择确定工艺路线选择工夹刃量辅具数值计算零件加工程序编制程序校验试切削及加工数控机床的组成 数控机床由输入/输出设备、计算机数控装置、伺服系统、机床本体和其它装置等组成。伺服系统反馈装置数控装置机床本体数控铣床的主要结构 加工中心的主要结构数控机床的种类 金属切削类金属切削类 金属成型类金属成型类 特种加工特种加工 其它类型其它类型 工艺用途工艺用途 点位控制点位控制 直线控制直线控制 轮廓控制轮廓控制 运动方式运动方式 开环开环 闭环闭环 半闭环半闭环 运动控制方式运动控制方式 开环、闭环、半闭环数控系统的主要功能v基本功能控制功能准备功能插补功能进给功能刀具功能主轴功能辅助功能字符显示功能诊断功能 补偿功能固定循环功能代码转换v选择功能图形显示功能。与外部设备的联网与通信功能。人机对话编程功能。数控系统由数控装置、伺服系统和反馈系统组成。它是数控机床的核心。数控编程的方法v手工编程零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序清单、输入程序直至程序校验等各个步骤均由人工完成的编程方法 该方式比较简单，容易掌握。适用于中等复杂程度、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。工编程的重要地位也不可取代 数控编程的方法v自动编程借助于数控语言编程系统或图形编程系统及相应的前置、后置处理程序，由计算机来自动生成零件加工程序的编程方法。按输入方式的不同，自动编程主要可分为数控语言编程(如APT语言)、图形交互式编程(如各种CAD/CAM软件，包括Master CAM、Cimatron、Pro/ENGINEER、UG、CATIA、I-DEAS、Solid Works、CAXA-ME等)、语音式自动编程和实物模型式自动编程等。现在，在我国应用较广泛的主要是语言自动编程和图形交互式编程。自动编程适合于曲线轮廓、三维曲面、多轴加工的复杂型面的零件的加工。程序的基本结构O1；程序号N10G54G17G40G49G90；第一程序段N20 M3 S300；第二程序段N30 G0 Z30.0；N40 X-60.0 Y0；N50 Z5.0；N60 G1 Z-5.0 F80；N70 G1 G42 X-50.0 Y10.0 D1；N80 G2 X-40.0 Y0 R10.0；N90 G1 Y-40.0；N100 X40.0；N110 Y40.0；N120 X-40.0；N130 Y0；N140 G2 X-50.0 Y-10.0 R10.0；N150 G1 G40 X-60.0 Y0；N160 M5；N170 M30；程序结束程序的基本结构程序段加工程序由程序号和若干个程序 段组成 每一行为一个程序段 字 由地址符后跟一个数值组成。地址 字母（A至Z）中的一个可以作为 地址符，一个地址定义了跟在其 后数字的含义 功 能地 址含 义程序号O程序号顺序号N顺序号准备机能G指定一种动作（直线，圆弧等）尺寸字X，Y，Z，U，V，W，A，B，C坐标轴移动指令I，J，K圆心的坐标R圆弧半径进给机能F每分钟进给率，每转进给率主轴速度机能S主轴速度刀具机能T刀具号辅助机能M机床控制开/关B分度工作台，等偏移量量号D，H偏移量量号暂停P，X暂停时间程序号指定P子程序号重复次数P子程序重复次数参数P，Q固定循环参数常用的地址程序的基本结构程序号程序段格式Fanuc数控系统12345678顺序号准备功能坐标字进给功能主轴功能刀具功能辅助功能结束符号O 1000程序的编号（1000号程）程序号地址（编号的指令码）坐标系统 v坐标系的确定原则刀具相对于静止的工件而运动 标准坐标系的确定v右手笛卡尔直角坐标系 坐标轴的确定及步骤 vZ轴产生切削力的主轴轴线为Z轴，刀具远离工件的方向为正。vX轴平行工件装夹面的水平面内Z轴垂直时，人面对主轴，向右为正X方向Z轴水平时，则向左为正X方向。vY轴按右手直角坐标系确定。vA、B、C轴用右手螺旋定则确定。坐标轴的确定数控/加工中心两坐标系v机床坐标系用来确定编程坐标系的基本坐标系 v编程坐标系用来确定工件轮廓的编程和计算的，其原点称为工件坐标系原点，简称为工件原点，或编程零点。编程时的刀具轨迹点是按工件轮廓在工件坐标系中的坐标确定编程坐标系的建立原则 v编程零点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误和编程错误。v编程零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。v能方便地安装工件，方便测量检验工件。v对于对称的零件，编程零点应设在对称中心上。v对于一般零件，编程零点可设在工件外轮廓的某一角上。vZ轴方向上零点一般设在工件上表面。工艺特点 v主要加工对象 立式数控铣床/加工中心一般适用于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外形腔等。卧式数控铣床/加工中心适用于加工箱体、泵体、壳体等零件。加工工序的划分 v刀具集中分序法 v粗、精加工分序法 v按加工部位分序法 加工路线的确定 v1、尽量减少进、退刀时间和其它辅助时间。v2、铣削零件轮廓时，尽量采用顺铣(顺铣是指在铣刀与工件的相切点，刀齿旋转的切线方向与工件的进给方向相同)，以提高表面精度。v3、先加工外轮廓，再加工内轮廓。v4、进、退刀位置应选在不太重要的位置，并且使沿零件的切线方向进刀和退刀，以免产生刀痕。切削用量的选择 v三要素：削速度(主轴转速)、背吃刀量、进给速度(进给量)v合理的切削用量，就是在一定条件下选择刀削用量的最佳组合，从而提高切削效率和零件的表面精度。v原则：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。切削用量的选择v背吃刀量ap(mm)主要根据机床、夹具、刀具和工件的风度来决定。在刚度允许的情况下，最好一切完余量，以便提高生产效率。v 2、主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度vc(m/min)来选取。n=1000*vc/D=318*vc/D式中 vc切削速度 D刀具直径(mm)影响切削速度的因素很多，主要有刀具材质、工件材质、刀具寿命、背吃刀量和进刀量、刀具的形状、切削液的使用、机床性能等。可根据具体情况或经验来选用。常用切削速度见表1-4.切削用量的选择工件材料硬度/HBS铣削速度vc(m/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢 22522532532542518421236 62166150541203675铸铁 1901902601603202136 8184.5106615045902130切削用量的选择进给速度F(mm/min)或进给量(mm/r)主要根据零件的加工精度和表面粗造度要求以及刀具、工件的材料性质选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取小值，铣刀为多齿刀具，其进给速度F、刀具转速n、刀个齿数Z及每齿进给量fz的关系为：F=n*Z*fz切削用量的选择工件材料每齿进给量fz(mm/z)高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30切削用量的选择选用14mm粗齿三刃高速钢立铣刀，粗加工45号钢材，由上可知选用切削速度vc为22m/min，则主轴转速为n=318*22/14=500r/min，若选用每齿进给量fz为0.1，则进给速度F=500*3*0.1=150mm/min。再选用12细齿四刃高速钢立铣刀，精加工45号钢材，选用800r/min(精加工转速高)的转速加工，若选用每齿进给量fz为0.03，则进给速度F=800*4*0.03=96 mm/min。加工时还要根据具体情况进行调节。刀具的选用 铣刀的种类 v面铣刀 v立铣刀v模具铣刀v键槽铣刀v鼓形铣刀v成形铣刀铣刀的选择 v选取刀具时，要使刀具尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓加工，常采用立铣刀，铣削平面时，应采用硬质合金片铣刀，加工凸台、凹槽时，应采用高速刚立铣刀。v 曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形刀。在单件或小批量生产中，为取代多坐标联运机床，常采用用鼓形或锥形刀来加工飞机上一些变斜角零件。加镶齿盘铣刀，适用于在五坐标联运的数控机床上加工一些球面，其效率比用球头铣刀高近十倍，并可获得好的加工精度。