第3章 模具數(shù)控加工工藝

1、第3章 模具數(shù)控加工工藝3.1 模具數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.4 走刀路線與加工參數(shù)3.5 數(shù)控加工工藝文件本章要點(diǎn)理解模具數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)掌握模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)合理選擇數(shù)控機(jī)床及其刀具、夾具熟悉數(shù)控加工走刀路線與加工參數(shù)確定3.1 模具數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)3.1.1 數(shù)控加工工藝的概念3.1.2 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)5 數(shù)控機(jī)床的組成1. 主軸系統(tǒng)2. 傳動(dòng)預(yù)測量系統(tǒng)3. 數(shù)控裝置4. 伺服控制器5. 控制器軟件6. 機(jī)床本體3.1 模具數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)3.1.1 數(shù)控加工工藝的概念 數(shù)控加工工藝是以數(shù)控機(jī)床加工中的工藝問題為

2、研究對(duì)象的一門加工技術(shù)。它以機(jī)械制造中的工藝基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)，來解決數(shù)控加工中的工藝問題。3.1 模具數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)數(shù)控加工工藝的內(nèi)容主要包括l選擇數(shù)控加工的零件及其數(shù)控加工的內(nèi)容l分析零件圖紙的數(shù)控加工工藝l選擇刀具、夾具以及切削用量，確定零件的定位方式，設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序l選擇數(shù)控加工路線，確定對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的位置l分配加工誤差，考慮刀具補(bǔ)償l編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件3.1 模具數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)3.1.2 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)l數(shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體l數(shù)控加工的工藝處理相當(dāng)嚴(yán)密3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.1 模具零件數(shù)控加工內(nèi)容的選擇3

3、.2.2 模具零件數(shù)控加工工藝性分析3.2.3 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.1 模具零件數(shù)控加工內(nèi)容的選擇 模具需要數(shù)控加工的內(nèi)容：l優(yōu)先選擇普通機(jī)床無法加工的內(nèi)容l重點(diǎn)選擇普通機(jī)床難以加工，加工質(zhì)量很難保證的內(nèi)容l在數(shù)控加工設(shè)備尚有富裕能力時(shí)，可選擇普通機(jī)床上加工效率低，工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.1 模具零件數(shù)控加工內(nèi)容的選擇 模具不宜采用數(shù)控加工的內(nèi)容：l以毛坯的粗基準(zhǔn)定位來加工第一個(gè)精基準(zhǔn)等需要占機(jī)調(diào)整較長時(shí)間的加工內(nèi)容l必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其他加工內(nèi)容l按樣板、樣件、模胎等特定的制造依據(jù)加工的型面輪廓l不能在一次安

4、裝中加工完成的其他零星部位3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.2 模具零件數(shù)控加工工藝性分析l數(shù)控加工中零件圖尺寸數(shù)據(jù)的分析 分析零件圖上尺寸的標(biāo)注是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn) 分析構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件是否充分 分析零件定位基準(zhǔn)的可靠性3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.2 模具零件數(shù)控加工工藝性分析l數(shù)控加工零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件各加工面的凹圓弧不應(yīng)過于凌亂 內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)太小 槽底圓角半徑不應(yīng)過大3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.3 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)l1.工序的劃分 按所用的刀具劃分 按粗、精加工劃分 按加工部位劃分3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.3 數(shù)控加工

5、工藝路線的設(shè)計(jì)l2.順序的安排 上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插的通用機(jī)床加工工序也要綜合考慮 先進(jìn)行內(nèi)型和內(nèi)腔加工工序，后進(jìn)行外腔加工工序 以相同的定位夾緊方式或用同一把刀具的加工工序，連續(xù)進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)與換刀次數(shù) 在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對(duì)工件剛度破壞較小的工序3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.3 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)l3.數(shù)控加工工序與普通加工工序的銜接 數(shù)控加工工序與普通加工工序的劃分 數(shù)控加工工序與普通加工工序的銜接3.2 模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3.2.4 數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì)l 零件的裝夾方法l 刀具的選擇l 夾具的選用l 走刀路線l 切

6、削用量3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.3.1 數(shù)控機(jī)床的合理使用3.3.2 數(shù)控刀具的選擇3.3.3 夾具的設(shè)計(jì)和使用3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.3.1 數(shù)控機(jī)床的合理使用l數(shù)控機(jī)床的選用原則 高檔、中檔、經(jīng)濟(jì)型l曲面加工與坐標(biāo)軸數(shù)的選擇 兩軸半平面：曲線 三軸聯(lián)動(dòng)：復(fù)雜空間曲面 四軸聯(lián)動(dòng)：曲率半徑大且變化較小的變斜角面 五軸聯(lián)動(dòng)：葉輪和螺旋槳3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.3.2 數(shù)控刀具的選擇l數(shù)控加工對(duì)刀具的特殊要求 高強(qiáng)度、高剛度 高可靠性與高耐用度 較高的精度 可靠的斷屑l刀柄 整體式 模塊式3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.3.2

7、數(shù)控刀具的選擇l切削刀具 選用高效刀具和先進(jìn)刀具以發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。如：變斜角面零件若用圓柱銑刀加工，需四軸聯(lián)動(dòng)；若改用球頭銑刀或鼓形銑刀，只用兩軸半3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.3.2 數(shù)控刀具的選擇l數(shù)控加工的對(duì)刀 數(shù)控加工以標(biāo)準(zhǔn)刀具的刀尖進(jìn)行編程，通過對(duì)實(shí)際刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀具的偏差進(jìn)行補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)數(shù)控刀具的正確走位。 機(jī)上對(duì)刀：把刀具裝在數(shù)控機(jī)床主軸上，通過測頭機(jī)上對(duì)刀：把刀具裝在數(shù)控機(jī)床主軸上，通過測頭附件或利用數(shù)控裝置的數(shù)顯功能，測出每把刀具的附件或利用數(shù)控裝置的數(shù)顯功能，測出每把刀具的長度和半徑相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)刀具的實(shí)際偏差量，并把這長度和半徑相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)刀具的實(shí)際偏差量，并把這

8、些偏差量設(shè)置在偏置寄存器中。些偏差量設(shè)置在偏置寄存器中。 機(jī)外對(duì)刀：在對(duì)一些形狀復(fù)雜的零件加工時(shí)，往往機(jī)外對(duì)刀：在對(duì)一些形狀復(fù)雜的零件加工時(shí)，往往需要使用較多的刀具。為了有效縮短輔助時(shí)間，實(shí)需要使用較多的刀具。為了有效縮短輔助時(shí)間，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的快速自動(dòng)換刀，一般是使用刀具預(yù)調(diào)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的快速自動(dòng)換刀，一般是使用刀具預(yù)調(diào)儀來進(jìn)行機(jī)外對(duì)刀儀來進(jìn)行機(jī)外對(duì)刀 刀具預(yù)調(diào)儀：光學(xué)式、光柵數(shù)顯式、容柵數(shù)顯式、刀具預(yù)調(diào)儀：光學(xué)式、光柵數(shù)顯式、容柵數(shù)顯式、刻度尺千分表式刻度尺千分表式3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.3.3 夾具的設(shè)計(jì)與使用 數(shù)控機(jī)床的高精度、高速度和高度自動(dòng)化的加工特點(diǎn)，對(duì)夾具設(shè)計(jì)

9、提出了更高要求。 取零件在夾具上的定位基準(zhǔn)與零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)一致，以便建立加工零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系，便于建立編程坐標(biāo)系； 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度與剛度，以避免在振動(dòng)與裝夾力的作用下產(chǎn)生變形；應(yīng)避免過大的夾緊力與切削力使工件產(chǎn)生變形等；3.3 數(shù)控機(jī)床、刀具和夾具的選擇與使用3.3.3 夾具的設(shè)計(jì)與使用l數(shù)控夾具具體設(shè)計(jì)要求 夾具的設(shè)計(jì)要方便加工零件的裝卸，夾具要能迅速完成零件的定位、夾緊和拆卸； 夾具的設(shè)計(jì)要開敞，不能影響進(jìn)給和切削加工，避免刀具組件與夾具在加工過程中碰撞； 夾具的設(shè)計(jì)要方便對(duì)刀與測量； 盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具； 數(shù)控加工一般采用多工序集中

10、加工，夾具設(shè)計(jì)應(yīng)考慮方便排屑3.4 走刀路線與加工參數(shù)3.4.1 走刀路線3.4.2 切入點(diǎn)和切出點(diǎn)3.4.3 切削用量的選擇3.4 走刀路線與加工參數(shù)3.4.1 走刀路線 走刀路線是刀具在整個(gè)加工工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，它泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)或機(jī)床固定原點(diǎn)開始，到返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的所有路徑 走刀路線不僅影響加工零件的尺寸精度、位置精度與表面粗糙度，還影響數(shù)控機(jī)床與刀具的壽命，影響數(shù)控編程的計(jì)算。3.4 走刀路線與加工參數(shù)3.4.1 走刀路線 確定走刀路線主要考慮：l保證加工零件的精度與表面粗糙度；l力求走刀路線最短；l合理選擇銑削內(nèi)輪廓的走刀路線l注意刀具切入、切出點(diǎn)的距離3.4

11、 走刀路線與加工參數(shù)3.4.2 切入點(diǎn)和切出點(diǎn)l當(dāng)銑削平面零件的輪廓時(shí)，一般采用立銑刀側(cè)刃切削，在刀具切入、切出零件時(shí)，不允許刀具沿零件輪廓的法向切入、切出，以避免在切入切出處產(chǎn)生到刀具的刻痕。l應(yīng)該沿著切削終點(diǎn)的延伸線或切線方向逐漸切離工件。3.4 走刀路線與加工參數(shù)3.4.3 切削用量的選擇l主軸轉(zhuǎn)速l進(jìn)給量l背吃刀量（切削深度）3.5 數(shù)控加工工藝文件3.5.1 數(shù)控加工工序卡3.5.2 數(shù)控加工程序說明卡3.5.3 數(shù)控刀具、機(jī)床調(diào)整卡3.5 數(shù)控加工工藝文件3.5.1 數(shù)控加工工序卡l由于數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序卡的內(nèi)容比普通加工工序卡更詳細(xì)；l描述了加工設(shè)備的型號(hào)、各工步加

12、工的部位與尺寸、所用刀具及規(guī)格；l描述了刀具的編號(hào)及刃長、刀具夾持件標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及切削深度l復(fù)雜的零件，還要包括夾具、量具、零件草圖和裝夾示意圖。3.5 數(shù)控加工工藝文件3.5.2 數(shù)控加工程序說明卡 主要內(nèi)容包括l數(shù)控設(shè)備型號(hào)及數(shù)控系統(tǒng)型號(hào)；l編程坐標(biāo)系的設(shè)置、對(duì)刀點(diǎn)（程序原點(diǎn)）的選擇及允許的對(duì)刀誤差；l起刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、退刀點(diǎn)坐標(biāo)的位置及進(jìn)退刀方式；l所用刀具的規(guī)格及其在程序中所對(duì)應(yīng)的刀具號(hào)，刀具補(bǔ)償值，更換該刀具的程序段號(hào)l整個(gè)程序加工內(nèi)容的順序安排（工步內(nèi)容說明與工步順序）；l對(duì)程序中調(diào)入的子程序的功能和參數(shù)等內(nèi)容的說明l其他需要特殊說明的，如更換夾緊點(diǎn)的計(jì)劃停車程序段號(hào)、中間測量用的計(jì)劃停車程序段號(hào)、允許用的最大刀具半徑和長度補(bǔ)充值3.5 數(shù)控加工工藝文件3.5.3 數(shù)控刀具、機(jī)床調(diào)整卡l數(shù)控刀具調(diào)整卡 數(shù)控加工對(duì)刀具的要求十分嚴(yán)格，一般要在機(jī)外對(duì)刀儀上預(yù)先調(diào)好刀具的長度和直徑。數(shù)控刀具調(diào)整卡是指導(dǎo)機(jī)外對(duì)刀、預(yù)置、調(diào)整或修改刀具尺寸的工藝性文件，包括刀具調(diào)整卡和刀具配套卡 刀具調(diào)整卡：刀具號(hào)、刀具型號(hào)、刀具尺寸、刀柄型號(hào)、刀具補(bǔ)償號(hào) 刀具配套卡：反映了刀具的組合配套關(guān)系，在卡上列有相關(guān)的配套目