学习情境4 数控机床面板操作和数控刀具的了解2

教学文档学习情境4数控机床面板操作和数控刀具的了解 学习任务描述数控面板的操作是我们使用数控机床的第一步，只有熟炼掌握数控面板的操作才能做好以后的操作。数控刀具是我们加工的工具，我们必须了解数控刀具知识，选好和用好刀具。数控机床的维护是我们保护数控机床的寿命的关键。一、 学习准备1了解操作数控机床面板知识2了解数控机床的保养相关规定。3查找相关的刀具知识。4规划刀具的使用。二、任务安排计划1操作数控机床面板2了解使用机床地保养和维护，做好相关工作。3.掌握根据加工图纸选择刀具的能力和规划刀具以及测算刀具的消费成本三、任务实施任务一、熟悉面板操作面板一、怎么开关机二、怎么进行回原点操作三、怎么让机床主轴旋转四、怎么手动移动机床。五、怎么手轮操作机床。六、怎么建立、数控、删除程序。怎么输入程序、修改程序。画出相关流程图任务二、了解数控机床的保养和维护1、 查找相关的机床保养维护知识。了解维护的种类和维护的方法。2、 了解使用的机床的维护方法，制订具体的保养维护方案。任务三 数控刀具知识了解一、 数控加工对刀具的要求数控加工具有高速、高效和自动化程度高等特点，数控刀具是实现数控加工的关键技术之一。为了适应数控加工技术的需要，保证优质、高效地完成数控加工任务，对数控加工刀具提出了比传统的加工用刀具更高的要求，它不仅要求刀具耐磨损、寿命长、可靠性好、精度高、刚性好，而且要求刀具尺寸稳定、安装调整方便等。数控加工对刀具提出的具体要求如下。1刀具材料应具有高的可靠性数控加工在数控机床或加工中心上进行，切削速度和自动化程度高，要求刀具应具有很高的可靠性，并且要求刀具的寿命长、切削性能稳定、质量一致性好、重复精度高。解决刀具的可靠性问题，成为数控加工成功应用的关键技术之一，在选择数控加工刀具时，除需要考虑刀具材料本身的可靠性外，还应考虑刀具的结构和夹固的可靠性。2刀具材料应具有高的耐热性、抗热冲击性和高温力学性能为了提高生产效率，现在的数控机床向着高速度、高刚性和大功率发展 切削速度的增大，往往会导致切削温度的急剧升高。因此，要求刀具材料的熔点高、氧化温度高、耐热性好、抗热冲击性能强，同时还要求刀具材料具有很高的高温力学性能，如高温强度、高温硬度、高温韧性等。3数控刀具应具有高的精度由于在数控加工生产中，被加工零件要求在一次装夹后，完成其加工精度。因此，要求刀具借助专用精对刀装置或对刀仪，调整到所要求的尺寸精度后，再安装到机床上应用。这样就要求刀具的制造精度要高。尤其在使用可转位结构的刀具时，刀片的尺寸公差、刀片转位后刀尖空间位置尺寸的重复精度，都有严格的精度要求。4数控刀具应能实现快速更换数控刀具应能与数控机床快速、准确地接合和脱开，并能适应机械手和机器人的操作，并且要求刀具互换性好、更换迅速、尺寸调整方便、安装可靠，以减少因更换刀具而造成的停顿时间。刀具的尺寸应能借助于对刀仪在机外进行预调 以减少换刀调整的停机时间。现在的数控加工中心多采用自动换刀装置。5数控刀具应系列化、标准化和通用化数控刀具应系列化、标准化和通用化，尽量减少刀具规格，以利于数控编程和便于刀具管理：降低加工成本，提高生产效率。应建立刀具准备单元，进行集中管理，负责刀具的保管、维护、预调、配置等工作。6数控刀具大量采用机夹可转位刀具由于机夹可转位刀具能满足耐用、稳定、易调和可换等要求，目前，在数控机床以及加工中心等设备上，广泛采用机夹可转位刀具结构。机夹可转位刀具在数量已达到整个数控刀具的3040。如图3-1-1为可转位车刀的刀头。7.控刀具应能可靠地断屑或卷屑为了保证自动生产的稳定进行，数控加工对切屑处理有更高的要求。切削塑性材料时切屑的折断与卷曲，常常是决定数控加工能否正常进行的重要因素。因此，数控刀具必须具有很好的断屑、卷屑和排屑性能。要求切屑不能缠绕在刀具或工件上、切屑不影响工件的已加工表面、不妨碍冷却浇注效果。数控刀具一般都采取了一定的断屑措施(如可靠的断屑槽型、断屑台和断屑器等)，以便可靠的断屑或卷屑。8.具材料应能适应难加工材料和新型材料加工的需要随着科学技术的发展，对工程材料提出了愈来愈高的要求，各种高强度、高硬度、耐腐蚀和耐高温的工程材料愈来愈多地被采用。它们中多数属于难加工材料，目前难加工材料已占工件的40以上。因此，数控加工刀具应能适应难加工材料和新型材料加工的需要。二、数控加工刀具按形状分有哪些类型，按材料分有哪些类型按形状分： 车削刀具 分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。 数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。 数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。 机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。 常规车削刀具为长条形方刀体或圆柱刀杆。 方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。它 们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统”。它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。 数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。 钻削刀具 分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等。 钻削刀具可用于数控车床、车削中心，又可用于数控镗铣床和加工中心。因此它的结构和联接形式有多种。有直柄、直柄螺钉紧定、锥柄、螺纹联接、模块式联接（圆锥或圆柱联接）等多种。 镗削刀具 分粗镗、精镗等刀具。 镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。 铣削刀具 分面铣、立铣、三面刃铣等刀具。 面铣刀（也叫端铣刀） 面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。 立铣刀 立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。结构有整体式和机夹式等，高速钢和硬质合金是铣刀工作部分的常用材料。 模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和 圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。 键槽铣刀 鼓形铣刀 成形铣刀按材料分：高速钢刀具高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适于各种特殊需要的非标准刀具。硬质合金刀具硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。陶瓷刀具立方氮化硼刀具金刚石刀具三、在数控加工过程中，怎么来选择数控加工刀具在选择数控机床加工刀具时，还应考虑以下几方面的问题：刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面：（1）根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。 （2）根据零件的加工阶段选择刀具。即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小。 （3）根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀，齿数也不要超过4齿。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般很小，故球头铣刀适用于曲面的精加工。而端铣刀无论是在表面加工质量上还是在加工效率上都远远优于球头铣刀，因此，在确保零件加工不过切的前提下，粗加工和半精加工曲面时，尽量选择端铣刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 在加工中心上，所有刀具全都预先装在刀库里，通过数控程序的选刀和换刀指令进行相应的换刀动作。必须选用适合机床刀具系统规格的相应标准刀柄，以便数控加工用刀具能够迅速、准确地安装到机床主轴上或返回刀库。编程人员应能够了解机床所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围等方面的内容，以保证在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸，合理安排刀具的排列顺序。四、查找相关计算公式1、切削速度计算公式和单位 字母代表的含义公式：Vc=Dn1000Vc ：切削速度（m/min）2、主轴转速的计算公式和单位 字母代表的含义公式：n=1000 v /d式中：v切削速度（m/min）,由刀具的耐用度决定; n主轴转速(r/min)； D工件直径或刀具直径(mm)3、工作台进给速度（进给速度）的计算公式和单位 字母代表的含义公式为,：F=fRnn铣刀齿数R转速f每齿每转进给量4、每齿进给量和每转进给量的计算公式和单位 字母代表的含义五、计算1、选用20mm的端铣刀，以20m/min的切削速度，粗铣削一低碳钢工件，则铣刀每分钟的转速应为多少？2、16mm，刃数为4刃的端铣刀进行加工，铣削速度为24m/min ,每一个刀刃进给量为0.15mm，试求：铣床主轴转速和进给量。六、根据现场的铣刀指出其是什么铣刀，并熟练其使用方法。任务四 了解相关的刀刀具系统和刀具安装的方法6