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模具數(shù)控加工技術(shù)教案第 20 次 課- 21 次 課
第 二 十 次 課授 課 提 綱 三、加工中心的工步設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)加工中心機(jī)床的加工工藝實(shí)際就是設(shè)計(jì)各表面的加工工步。在設(shè)計(jì)加工中心工步時(shí)，主要從精度和效率兩方面考慮。主要有以下方面。 （1）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工次序完成，或全部加工表面按先粗加工，然后半精加工、精加工分開進(jìn)行。 （2）對(duì)于既要銑面又要鏜孔的零件，如各種發(fā)動(dòng)機(jī)箱體，可以先銑面后鏜孔。 （3）相同工位集中加工，應(yīng)盡量按就近位置加工，以縮短刀具移動(dòng)距離，減少空運(yùn)行時(shí)間。 （4）按所用刀具劃分工步。 （5）當(dāng)加工工件批量較大而工序又不太長時(shí)，可在工作臺(tái)上一次裝夾多個(gè)工件同時(shí)加工，以減少換刀次數(shù)。 （6）考慮到加工中存在著重復(fù)定位誤差，對(duì)于同軸度要求很高的孔系，就不能采取原則（4），應(yīng)該在一次定位后，通過順序連續(xù)換刀，順序連續(xù)加工完該同軸孔系的全部孔后，再加工其它坐標(biāo)位置孔，以提高孔系同軸度。 （7）在一次定位裝夾中，盡可能完成所有能夠加工的表面。 四、工件的定位與裝夾 （一）加工中心定位基準(zhǔn)的選擇 加工中心定位基準(zhǔn)的選擇，主要有以下方面： （1）盡量選擇零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 （2）一次裝夾就能夠完成全部關(guān)鍵精度部位的加工。 （3）當(dāng)在加工中心上既加工基準(zhǔn)又完成各工位的加工時(shí)，其定位基準(zhǔn)的選擇需考慮完成盡可能多的加工內(nèi)容。 （4）當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)難以重合時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖紙，確定該零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功能，通過尺寸鏈的計(jì)算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的公差范圍，確保加工精度。 （二） 加工中心夾具的選擇和使用 加工中心夾具的選擇和使用，主要有以下方面： （1）根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具類型有專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具、成組夾具以及工件統(tǒng)一基準(zhǔn)定位裝夾系統(tǒng)。 （2）加工中心的高柔性要求其夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)更緊湊、簡單，夾緊動(dòng)作更迅速、準(zhǔn)確，盡量減少輔助時(shí)間，操作更方便、省力、安全，而且要保證足夠的剛性，能靈活多變。因此常采用氣動(dòng)、液壓夾緊裝置。 （3）為保持工件在本次定位裝夾中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要盡量開敞，夾緊元件的空間位置能低則低，必須給刀具運(yùn)動(dòng)軌跡留有空間。 （4）考慮機(jī)床主軸與工作臺(tái)面之間的最小距離和刀具的裝夾長度，夾具在機(jī)床工作臺(tái)上的安裝位置應(yīng)確保在主軸的行程范圍內(nèi)能使工件的加工內(nèi)容全部完成。 （5）自動(dòng)換刀和交換工作臺(tái)時(shí)不能與夾具或工件發(fā)生干涉。 （6）有些時(shí)候，夾具上的定位塊是安裝工件時(shí)使用的，在加工過程中，為滿足前后左右各個(gè)工位的加工，防止干涉，工件夾緊后即可拆去。對(duì)此，要考慮拆除定位元件后，工件定位精度的保持問題。 （7）盡量不要在加工中途更換夾緊點(diǎn)。 （三）確定零件在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳位置 五、加工中心刀具的選用 加工中心使用的刀具由刃具和刀柄兩部分組成。 1．對(duì)刀具的要求 2．刀具的種類 加工中心加工內(nèi)容的多樣性決定了所使用刀具的種類很多，除銑刀以外，加工中心使用比較多的是孔加工刀具，如圖5-10所示。 3．刀柄 刀柄可分為整體式與模塊式兩類。 下面介紹常用的幾種。 （1）ER彈簧夾頭刀柄 （2）強(qiáng)力夾頭刀柄 （3）莫氏錐度刀柄 （4）側(cè)固式刀柄 （5）面銑刀刀柄 （6）鉆夾頭刀柄 （7）絲錐夾頭刀柄 （8）鏜刀刀柄 （9）增速刀柄 （10）中心冷卻刀柄 （11）轉(zhuǎn)角刀柄 （12）多軸刀柄 4．刀具預(yù)調(diào) 刀具預(yù)調(diào)是加工中心使用中一項(xiàng)重要的工藝準(zhǔn)備工作，其目的是在工藝設(shè)計(jì)后根據(jù)加工要求，確定各工序所使用的刀具在刀柄上裝夾好后的軸向尺寸和徑向尺寸，并填寫在工藝文件中，供加工時(shí)使用。如用于孔精加工的可調(diào)鏜刀，在加工前必須先準(zhǔn)確調(diào)整刀刃相對(duì)于主軸軸線的徑向位置和軸向位置，即快速簡單地預(yù)調(diào)到一個(gè)固定的幾何尺寸。 刀具預(yù)調(diào)一般使用機(jī)外對(duì)刀儀。 總之，配備完善的、先進(jìn)的刀具系統(tǒng)，是用好加工中心的重要一環(huán)。 六、換刀點(diǎn) 由于加工中心采用自動(dòng)換刀，換刀點(diǎn)應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工空間大小，工件的大小及在工作臺(tái)上的裝夾位置、被更換的刀具尺寸以及換刀動(dòng)作的最大空間范圍等進(jìn)行合理選擇。原則上是避免相關(guān)部件在換刀時(shí)產(chǎn)生干涉，同時(shí)使刀具在換刀前后運(yùn)動(dòng)的空行程最小。 第 二 十 一 次 課 授 課 提 綱 第三節(jié) 加工中心的程序編制 一、加工中心的編程要求 加工中心的編程有如下要求： （1）首先應(yīng)進(jìn)行合理的工藝分析和工藝設(shè)計(jì)。 （2）根據(jù)加工批量等情況，確定采用自動(dòng)換刀或手動(dòng)換刀。 （3）為提高機(jī)床利用率，盡量采用刀具機(jī)外預(yù)調(diào)，并將測(cè)量尺寸填寫到刀具卡片中，以便操作者在運(yùn)行程序前確定刀具補(bǔ)償參數(shù)。 （4）盡量把不同工序內(nèi)容的程序，分別安排到不同的子程序中。 （5）除換刀程序外，加工中心的編程方法與數(shù)控銑床基本相同。 二、換刀程序的編制 不同的加工中心，其換刀程序是不同的，通常選刀和換刀分開進(jìn)行。換刀完畢啟動(dòng)主軸后，方可執(zhí)行后面的程序段。選刀可與機(jī)床加工重合起來，即利用切削時(shí)間進(jìn)行選刀。多數(shù)加工中心都規(guī)定了換刀點(diǎn)位置。主軸只有運(yùn)動(dòng)到這個(gè)位置，機(jī)械手或刀庫才能執(zhí)行換刀動(dòng)作。一般立式加工中心規(guī)定的換刀點(diǎn)位置在機(jī)床Z軸零點(diǎn)處，臥式加工中心規(guī)定在機(jī)床Y軸零點(diǎn)處。 編制換刀程序一般有兩種方法： 方法一：… N10 G91 G28 Z0 T02 N11 M06 … 即一把刀具加工結(jié)束，主軸返回機(jī)床原點(diǎn)后準(zhǔn)停，然后刀庫旋轉(zhuǎn)，將需要更換的刀具停在換刀位置，接著進(jìn)行換刀，再開始加工。選刀和換刀先后進(jìn)行，機(jī)床有一定的等待時(shí)間。 方法二：… N10 G01 X—Y—Z—T02 … N17 G91 G28 Z0 M06 N18 G01 X—Y—Z—T03 … 這種方法的找刀時(shí)間和機(jī)床的切削時(shí)間重合，當(dāng)主軸返回?fù)Q刀點(diǎn)后立刻換刀，因此整個(gè)換刀過程所用的時(shí)間比第一種要短一些。在單機(jī)作業(yè)時(shí)，可以不考慮這兩種換刀方法的區(qū)別，而在柔性生產(chǎn)線上則有實(shí)際的作用。 三、固定循環(huán)指令的編程方法 加工中心的編程方法與數(shù)控銑床基本相同，在這里主要介紹加工中心的固定循環(huán)指令的編程方法。 加工中心配備的固定循環(huán)功能主要用于孔的加工，包括鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻絲等，有的加工中心還具有鍵槽、橢圓、方槽加工等固定循環(huán)。 1．固定循環(huán)的動(dòng)作 孔加工固定循環(huán)通常由以下六個(gè)動(dòng)作組成： 如圖5-27所示，圖中用虛線表示快速進(jìn)給，用實(shí)線表示切削進(jìn)給。 （1）初始平面 （2）R點(diǎn)平面 （3）孔底平面 孔加工循環(huán)與平面選擇指令（G17、G18、G19）無關(guān)，即不管選擇了哪個(gè)平面，孔加工都是在XY平面上定位并Z在軸方向上鉆孔。 2．固定循環(huán)的代碼及格式 （1）數(shù)據(jù)形式，如圖圖5-28所示。 （2）返回點(diǎn)平面G98、G99 （3）固定循環(huán)指令的G代碼 這里介紹FANUC 0M-C數(shù)控系統(tǒng)的固定循環(huán)功能，如表5-1所示。 （4）固定循環(huán)的格式 G73～G89 X Y Z R Q P F K 取消孔加工固定循環(huán)用G80。 對(duì)于加工一般的孔，可以使用G81代碼，刀具動(dòng)作比較簡單。在孔中心上方定位后，快速靠近工件表面，然后以切削進(jìn)給速度加工孔，到達(dá)要求的深度時(shí)，主軸不停，快速退刀，停留的位置由G98、G99指定，如圖圖5-29所示。當(dāng)使用不同的刀具，就可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔等加工。 G81的指令格式為：G81 X Y Z R F 3．固定循環(huán)編程實(shí)例 【例題5-1】如圖5-30所示零件。 對(duì)該零件編制加工程序的步驟如下： （1）為方便加工時(shí)對(duì)刀，設(shè)置編程坐標(biāo)系如圖中所示，取零件上表面為Z向零點(diǎn)。 （2）計(jì)算孔中心坐標(biāo)。 （3）設(shè)計(jì)加工路線。按1→2→…→9的順序依次鉆孔，快進(jìn)R點(diǎn)距離零件上表面5mm，考慮鉆頭鉆尖的影響，為保證能將孔完整地加工出來，鉆孔深度為35mm。 （4）編寫程序單。根據(jù)加工路線和坐標(biāo)數(shù)據(jù)，選擇G81鉆孔固定循環(huán)指令逐條編寫加工程序，如表5-2所示。 第四節(jié) 加工中心加工實(shí)例 【例題5-2】如圖5-31所示，為座盒零件圖，圖5-32為其立體圖。零件材料為LY12CZ。 1．工藝分析 2．工藝路線設(shè)計(jì) 如圖5-33所示。 該零件的主要加工內(nèi)容可安排在一臺(tái)或兩臺(tái)加工中心上進(jìn)行�？刹扇∫韵录庸し桨福� （1）下料； （2）銑上下平面，保證厚度尺寸25； （3）打2-8工藝孔； （4）銑反面矩形槽，銳邊倒圓； （5）銑正面矩形槽、外形，銳邊倒圓，鉆、鉸 8、 10孔； （6）鉗工去工藝凸臺(tái)、毛刺； （7）檢驗(yàn)。 3．加工中心加工的工序設(shè)計(jì) 在加工中心上加工內(nèi)容為上述2中（4）和（5），即銑正反面矩形槽、外形，銳邊倒圓及鉆孔。為控制零件的加工變形，外形和矩形槽同時(shí)在厚度方向進(jìn)行分層銑削，最后鉆、鉸孔。 （1）以正面和 8工藝孔定位裝夾，銑反面外形、矩形槽、銳邊倒圓，如圖5-34所示。 （2）以反面和 8工藝孔定位裝夾，銑正面外形、四處矩形槽，銳邊倒圓，如圖5-35所示。 （3）鉆、鉸 10和 8的孔，如圖5-36所示。 （4）鉗工去掉工藝凸臺(tái)，并修銼毛刺，完成該零件的全部加工。 4．程序編制 （1）程序編制方法 為提高效率、保證程序的準(zhǔn)確性，采用自動(dòng)編程方法更恰當(dāng)。 （2）編程坐標(biāo)系和對(duì)刀點(diǎn) 考慮零件在機(jī)床工作臺(tái)上的安裝位置，取長度方向?yàn)閄坐標(biāo)，寬度方向?yàn)閅坐標(biāo)，厚度方向?yàn)閆坐標(biāo)。由于采用工藝凸臺(tái)和工藝孔定位裝夾，為方便對(duì)刀操作，編程坐標(biāo)系原點(diǎn)和對(duì)刀點(diǎn)設(shè)在同一點(diǎn)，即工件左側(cè)工藝孔的中心，Z向零點(diǎn)設(shè)在夾具定位面上。 第五章小結(jié) 加工中心是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在單機(jī)作業(yè)時(shí)，其工藝設(shè)計(jì)與程序編制和數(shù)控銑床基本相同。當(dāng)加工的內(nèi)容和使用的刀具比較多時(shí)，需充分利用加工中心的自動(dòng)換刀功能，盡量將工序集中，從而提高其加工效率。 加工中心的加工工藝范圍比較寬，隨著其加工對(duì)象的復(fù)雜行和多樣性，所用的刀具、夾具、量具及輔具等也比較多，在編制工藝規(guī)程和數(shù)控程序時(shí)應(yīng)全面考慮，注意在工藝文件中表達(dá)詳細(xì)和準(zhǔn)確。對(duì)于稍微復(fù)雜零件的程序編制，應(yīng)盡量采用數(shù)控自動(dòng)編程方法（將在第七中介紹），以提高編程的效率和準(zhǔn)確性。 第 二 十 二 次 課 授 課 提 綱 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué) 1【模具數(shù)控加工技術(shù)教案第 20 次 課- 21 次 課】相關(guān)文章：
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