數(shù)控加工基礎(chǔ)知識課件

1、數(shù)控加工基礎(chǔ)知識教研室主任（簽名） 備課日期 年 月 日周授課班級授課日期星期 周1Mastercam第四章 數(shù)控加工基礎(chǔ)零件加工 2Mastercam41零件圖紙分析：零件作用及受力情況分析：此零件為一棘輪，表面承受摩擦力、彎曲和扭矩零件材料：20Cr主要技術(shù)要求：尺寸精度IT7位置精度：各槽的位置度0.05mm；平行度：0.03mm表面粗糙度：槽Ra1.6m3Mastercam2確定數(shù)控機床上加工的內(nèi)容 對于某些零件來說，并非全部加工工藝過程都適應(yīng)在數(shù)控機床上完成，而往往只是其中的一部分適應(yīng)于數(shù)控加工。因此，有必要對零件圖樣進行仔細分析，選擇那些最適合、最需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。同時

2、，還應(yīng)結(jié)合本單位的實際情況，立足于提高生產(chǎn)效率和充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢，一般可按下列原則，選擇數(shù)控加工內(nèi)容：(1) 通用機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇的內(nèi)容；(2) 通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇的內(nèi)容；(3) 通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存富余能力的基礎(chǔ)上進行選擇。 通常情況下，上述加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率與綜合經(jīng)濟效益等指標都會得到明顯的提高。 4Mastercam3主要加工路線擬定：、下料、正火、粗銑頂平面、側(cè)面、底面、鉆30的中孔、精銑側(cè)面、底面（精基準）、加工底平面、槽、14孔、由于位置精度要求較高，因此采用

3、數(shù)控機床加工。5Mastercam44數(shù)控加工工序的設(shè)計數(shù)控加工工序設(shè)計的主要任務(wù)是進一步把本工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式及刀具運動軌跡都確定下來，為編制加工程序做好充分準備。 1、確定走刀路線和工步順序 2、定位與夾緊方案的確定 3、刀具的選擇 4、數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫 6Mastercam4.4.1 確定走刀路線和工步順序走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。因此，在確定走刀路線時最好畫一張工序簡圖，畫出已經(jīng)擬定的走刀路線 (包括進、退刀路線)，以方便編程。 7Masterc

4、am在確定走刀路線時，主要遵循以下原則：（1）應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。（2）應(yīng)使刀具路徑最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率。（3）應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。8Mastercam當銑削二維圖形零件時，多采用立銑刀側(cè)刃切削。刀具切入、切出工件時，避免沿零件輪廓的法線方向切入或切出；應(yīng)沿輪廓切線的方向切入或切出，以保證零件輪廓平滑過渡。刀具的切入切出過渡 內(nèi)輪廓切入切出過渡 9Mastercam無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入切出 10Mastercam 用圓弧插補方式銑削整圓外側(cè)面時，不要在切點處直接退刀，而應(yīng)讓刀具沿切線方向多運動一段距離，以免取消刀補時，刀

5、具與工件表面相碰，造成工件報廢。銑削內(nèi)圓弧時也要遵循從切向切入的原則，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線，這樣可以提高內(nèi)孔表面的加工質(zhì)量。11Mastercam銑削曲面時，常用球頭銑刀采用行切法進行加工。 曲面加工路線 12Mastercam用行切法加工和環(huán)切法加工凹槽的走刀路線；圖(c)所示為先用行切法，最后環(huán)切一刀光整輪廓表面。三種方案中，(a)圖方案最差，(c)圖方案最好為提高工件表面的精度和減小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，而且精銑時宜采用順銑，最終輪廓安排的最后一次走刀路線應(yīng)連續(xù)地將表面加工出來，以減小零件被加工表面粗糙度的數(shù)值。 13Mastercam4.4.2定位與夾緊方案的確

6、定工件的定位基準與夾緊方案的確定，應(yīng)遵循定位基準的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，還應(yīng)該注意下列三點：（1）力求設(shè)計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重合誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。 （2）設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到一次定位裝夾后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機床的效率。（3）避免采用占機人工調(diào)整式方案，以免占機時間太多，影響加工效率。14Mastercam數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機床坐標系的尺寸。除此之外，重點考慮以下幾點：（1

7、）單件小批量生產(chǎn)時，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間和節(jié)省生產(chǎn)費用；（2）在成批生產(chǎn)時，應(yīng)考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單；（3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間；（4）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀(如產(chǎn)生碰撞等)；（5）為提高數(shù)控加工的效率，批量較大的零件加工可以采用多工位、氣動或液壓夾具。15Mastercam4.4.3刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要內(nèi)容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。另外，數(shù)控機床主軸轉(zhuǎn)速比普通機床高12倍，且主軸輸出功率大，

8、因此與傳統(tǒng)加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并合理選擇刀具結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)。16Mastercam選用數(shù)控銑刀時應(yīng)注意以下幾點。（1）在數(shù)控機床上銑削平面時，應(yīng)盡量采用可轉(zhuǎn)位式硬質(zhì)合金刀片銑刀。當兩次走刀（粗銑、精銑各一次）并連續(xù)切削時，粗銑刀直徑要小些以減小切削扭矩，精銑刀直徑要大一些，最好能包容待加工表面的整個寬度。加工余量大且加工表面又不均勻時，刀具直徑要選得小一些，否則，會因接刀刀痕過深而影響加工質(zhì)量。（2）高速鋼立銑刀多用于加工凸臺和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因

9、為毛坯面有硬化層和夾砂現(xiàn)象，會加速刀具的磨損。17Mastercam（3）加工余量小，并且要求表面粗糙度較低時，應(yīng)采用立方氮化硼(CBN)刀片端銑刀或陶瓷刀片端銑刀。（4）加工精度要求較高的凹槽時，可采用直徑比槽寬小一些的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具的半徑補償功能銑削槽的兩邊，直至達到精度要求為止。（5）在數(shù)控銑床上鉆孔，一般不采用鉆模。鉆深孔時，可采用固定循環(huán)指令，多次自動進退，以利于冷卻和排屑。鉆孔前最好先用中心鉆鉆一個中心孔或采用一個剛性好的短鉆頭锪孔引正，锪窩除了可以解決毛坯表面鉆孔引正問題外，還可以替代孔口倒角。18Mastercam粗、精加工時切削用量的選擇原則如下：（1

10、）粗加工時切削用量的選擇原則 首先盡可能大的選取背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性等限制條件，盡可能大的選取進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。（2）精加工時切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的表面粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。19Mastercam對刀點與換刀點的確定:在編程時，應(yīng)正確地選擇“對刀點”和“換刀點”的位置。所謂“對刀點”就是數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起始點?！皩Φ饵c”的選擇原則如下：（1）便于用數(shù)字處理和簡化程序編制；（2）在機床上找正容易，加工中便于檢查；

11、（3）有利于提高加工精度。20Mastercam4.4.4 數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫為了加強技術(shù)文件管理，數(shù)控加工專用技術(shù)文件也應(yīng)標準化、規(guī)范化，但目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一標準，下面介紹幾種數(shù)控加工專用技術(shù)文件，僅供參考使用。21Mastercam數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格和名稱數(shù) 量加工表面刀尖半徑/mm備注編制審核批準共 頁第 頁22Mastercam數(shù)控加工工序卡片單位名稱產(chǎn)品名稱和代號零件名稱零件圖號工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間工步號 工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格/ (mm)主軸轉(zhuǎn)速(r./min)進給轉(zhuǎn)速(mm/min)背吃刀量(mm )備注編制審核

12、批準共 頁第 頁23Mastercam MasterCam 加工 由MasterCam生成NC加工程序，首先要生成NCI刀具路徑文件，即含有刀具軌跡數(shù)據(jù)以及輔助加工數(shù)據(jù)的文件，它是由已建立的工件幾何模型生成的，然后由后處理器將零件的NCI文件翻譯成具體的NC加工程序。 在數(shù)控機床加工系統(tǒng)中，生成刀具路徑之前首先需要對加工工件的大小、材料及刀具等參數(shù)進行設(shè)置。24Mastercam4.5 工件設(shè)置 在主菜單中順序選擇ToolpathsJob setup選項后，打開Job setup（工作設(shè)置）對話框。對于銑床加工，可以采用以下幾種方法來設(shè)置工件外形尺寸： 在“Job setup”對話框的X、Y和

13、Z輸入框中輸入工件長、寬、高的尺寸。 單擊“Select corners”按鈕，在繪圖區(qū)選取工件的兩個對角點。 單擊“Bounding box”按鈕后，在繪圖區(qū)選取幾何對象，系統(tǒng)用選取對象的包絡(luò)外形來定義工件的大小。 在Mastercam銑床加工系統(tǒng)中，工件坐標原點可以直接在“Stock Origin”輸入框中輸入工件原點的坐標，也可單擊“Select origin”按扭，在繪圖區(qū)選取一點作為工件的原點。 在 “Job setup”對話框中選Display stock復選框后，將在屏幕中顯示出毛坯邊界。進行全屏顯示時毛坯邊界不作為圖形顯示。選中Fit screen to stock復選框后，在

14、進行全屏顯示操作時，顯示對象包括毛坯邊界。 25Mastercam “Job setup”對話框 26Mastercam4.6 刀具設(shè)置 在生成刀具路徑前，首先要選取該加工中使用的刀具。加工作業(yè)所用刀具由刀具管理器管理。單擊“Job Setup”對話框中的“Tools”按鈕，或在主菜單中順序選擇NC utilsDef.tools Current選項，打開刀具管理器，通過該管理器可以對當前刀具進行設(shè)置。 在“刀具管理器”對話框中的任意位置單擊鼠標右鍵，打開快捷菜單，可通過該快捷菜單各選項對刀具進行設(shè)置。 27MastercamEdit tools（編輯刀具參數(shù)） Edit tools選項用來編輯

15、當前已選刀具的參數(shù)。選擇該選項后，打開 “Define tools”對話框。對于不同外形的刀具，該選項卡的內(nèi)容不盡相同，一般包括以下幾個參數(shù)：Diameter：刀具直徑。Flute：刀具排屑槽長度。Shoulder：刀具從刀尖到切口肩的長度。28MastercamOverall：刀具外露長度。Arbor：刀柄直徑。Holder：設(shè)置夾頭的長度與直徑。Tools#：刀具編號，刀具在數(shù)控機床刀具庫中的編號。 Station：刀具位置號，數(shù)控機床中的刀具如果是以刀座位置編號，則可在此添入編號。Capable of：設(shè)置刀具適用的加工類型，分別為Rough（粗加工）、Finish（精加工）、Both（

16、都可以用）。 29Mastercam “Define Tool”對話框 30Mastercam 由于系統(tǒng)默認的刀具類型為Flat End Mill（端銑刀），若要選取其他類型的刀具，則可以單擊“Define Tools”對話框中的Tools Type標簽，在 “Tools Type”對話框中選擇需要的刀具類型。當選定了刀具類型后，返回到該類型刀具的參數(shù)設(shè)置選項卡。 單擊Parameters標簽，打開 “Parameters”對話框。該選項卡主要用于設(shè)置刀具在加工時的有關(guān)參數(shù)。主要參數(shù)的含義如下：Rough XY step（%）：粗加工時在垂直于刀具進給方向的步距增量，按刀具直徑的百分比計算該步

17、距量。 31MastercamFinish XY step：精加工時在垂直于刀具進給方向的步距增量，按刀具直徑的百分比計算該步距量。 Rough Z step：粗加工時在沿刀具軸向的步距增量，按刀具直徑的百分比計算步距量。 Finish Z step：精加工時在沿刀具軸向的步距增量，按刀具直徑的百分比計算該步距量。 Required Pilot dia：鏜孔、攻絲時的底孔直徑。 Dia offset number：刀具半徑補償號，此號為有刀具半徑補償功能的數(shù)控機床中的刀具半徑補償器號碼。32Mastercam “Parameters”對話框 33MastercamLength offset n

18、umber：刀具長度補償號，此號為有刀具長度補償功能的數(shù)控機床中的刀具半徑補償器號碼。Feed rate：進給量。Plunge rate：主軸進刀速率。Retract rate：主軸退刀速率。Spindle speed：主軸轉(zhuǎn)速。Number of flutes：刀具切削槽數(shù)。% of Matl cutting：切削速度的百分比。% of Matl Feed per：進刀量（每齒）的百分比。Spindle rotation：主軸旋轉(zhuǎn)方向。Coolant：加工時的冷卻方式。 34Mastercam2. Delete tools（刪除刀具）選擇該項后，在當前刀具管理器列表中刪除刀具。3. Save

19、 to library（保存刀具）選擇該項后，將選取的刀具添加到刀具庫中，此功能可用于自定義刀具的保存。4. Create new tools（添加新刀具）該選項用來在刀具列表中添加新的刀具，單擊該選項可以設(shè)置刀具的有關(guān)參數(shù)。對刀具進行編輯的方法與Edit tools選項設(shè)置刀具參數(shù)的方法相同。 35Mastercam5. Get from library（從刀具庫中選取刀具） 該選項可以從刀具庫中選擇一個刀具添加到當前刀具列表中。選擇該選項后，打開刀具庫中列表的“Tools Manager”對話框，在列表中選擇一個刀具，即可將該刀具添加到當前刀具列表中。 由于刀具庫中的刀具數(shù)量較大，選取刀具

20、時比較困難。為了簡化刀具的選取，“Tools Manager”對話框中提供了刀具過濾功能。單擊“Filter”按鈕后，打開 “Tools list Filter”對話框。 可以根據(jù)刀具類型、刀具直徑、刀具材料等參數(shù)進行設(shè)置。當選中對話框中的“Filter Active”復選框時，確認后在刀具列表中會列出滿足設(shè)置條件的所有刀具。 36Mastercam “Tools list Filter”對話框 37Mastercam6. Change library（改變刀具庫） 選擇該選項后，打開 “Select Tools library”對話框，可以在該對話框中選擇新的刀具庫。7. convert a

21、 library to text（將TL9文件轉(zhuǎn)換為文本文件） 該選項可將刀具庫文件（TL9）轉(zhuǎn)換為文本文件（TXT）并進行保存。8. Crete a library form text（將文本文件轉(zhuǎn)換為TL9文件） 該選項可將寫有刀具庫信息的文本文件（TXT）轉(zhuǎn)換為刀具庫文件（TL9）并進行保存。38Mastercam9. Doc file（刀具記錄） 該選項可以建立一個文檔，其中包含所用刀具的基本信息，包括當前刀具庫、刀具名、類型、幾何參數(shù)等信息。10. Detail doc file（刀具詳細記錄） 該選項可以建立一個文檔，其中列出所用刀具的詳細信息，將有關(guān)刀具的基本信息及所有相關(guān)信息進

22、行記錄。 39Mastercam4.7 材料設(shè)置 工件材料的選擇直接會影響到進給量、主軸轉(zhuǎn)速等加工參數(shù)。工件材料參數(shù)的設(shè)置與刀具參數(shù)設(shè)置的方法相似，可以直接從系統(tǒng)材料庫中選擇要使用的材料，也可以設(shè)置不同的參數(shù)來定義材料。單擊“Job Setup”對話框Material選項組的“Select”按鈕或在主菜單區(qū)順序選擇NC utilsDef. matls選項，則可打開“Material List”對話框，通過該對話框可以對當前材料列表進行設(shè)置并選取工件的材料。 在“Material list”對話框中的任意位置單擊鼠標右鍵，打開快捷菜單，主要通過該快捷菜單來實現(xiàn)對材料列表的設(shè)置。40Masterc

23、am “Material List”對話框 41Mastercam1. Get from library（從材料庫中選?。?該選項可以顯示材料列表，從中選擇要使用的材料并添加到當前材料列表中。2. Create new（設(shè)置材料參數(shù)） 通過設(shè)置材料各參數(shù)來定義材料。選擇該選項后，打開 “Material definition”對話框?？赏ㄟ^該對話框設(shè)置毛坯材料的參數(shù)。42Mastercam4.8 其他參數(shù)設(shè)置 在 “工作參數(shù)設(shè)置”對話框中，除了工件、刀具參數(shù)設(shè)置，還可以進行以下幾類參數(shù)的設(shè)置：1. 刀具路徑設(shè)置 Output operation comments to NCI：生成的NCI文件

24、中包括操作注解。 Generate Toolspath immediately：在編輯刀具路徑后，立即更新NCI文件。 Save Toolspath in MC9 file：在MC9文件中存儲刀具路徑信息。 43MastercamAssign Tools number sequentially：在設(shè)置當前刀具列表時，系統(tǒng)自動依序制定刀具號。 Use Toolss step,peck,coolant：加工中使用刀具的步距、步進、冷卻設(shè)置等參數(shù)。 Search Tools library when entering Tools：當在“Tools parameter”選項卡中輸入刀具號時，系統(tǒng)自動使

25、用刀具庫中對應(yīng)刀具號的刀具。2. 刀具偏置 Tools Offset Registers選項組用來設(shè)置刀具偏置量。3. 進給量計算 Feed Calculation選項組用來設(shè)置在加工時進給量的計算方法。44Mastercam4.9 操作管理 對于零件的所有加工操作，可以使用操作管理器來進行管理。使用“操作管理器”對話框可以產(chǎn)生、編輯、計算新刀具加工路徑，并可以進行加工模擬、仿真模擬、后處理等操作，以驗證刀具路徑是否正確。 在主菜單中順序選擇ToolspathsOperations項，打開 “Operations Manager”對話框，可以打開一個MC9文件時的操作管理器?？梢栽诖斯芾砥髦幸?/p>

26、動某個操作的位置來改變加工程序，也可以通過改變刀具路徑參數(shù)、刀具及與刀具路徑關(guān)聯(lián)的幾何模型等對原刀具路徑進行修改。對各類參數(shù)進行重新設(shè)置后，單擊“Regen Path”按鈕即可生成新的刀具路徑。 45Mastercam 操作管理器 46Mastercam4.10 刀具路徑模擬 對一個或多個操作進行刀具路徑模擬，可在主菜單中順序選擇NC utilsBackplot選項或單擊操作管理器中的“Backplot”按鈕，可打開 “Backplot”子菜單。“Backplot”子菜單中各選項可以對刀具路徑模擬的各項參數(shù)進行設(shè)置。該功能可以在機床加工前進行檢驗，提前發(fā)現(xiàn)錯誤。 刀具路徑子菜單 47Maste

27、rcam1. 刀具路徑模擬方式 Step（單段）：點擊該選項一次，刀具就執(zhí)行一次走刀，即執(zhí)行NC加工程序中的一行，直到刀具路徑完全結(jié)束。 Run（自動運行）：點擊該選項，刀具自動從起點開始走完整個路徑。48Mastercam2. 顯示方式設(shè)置 Show path（刀具路徑）：該選項設(shè)置為Y時，顯示模擬的刀具路徑。 Show Tools（顯示刀具）：該選項設(shè)置為Y時，在路徑模擬過程中顯示出刀具。 Show hold（顯示夾頭）：該選項只有在Show Tools選項設(shè)置為Y時才能進行設(shè)置。當“Show hold”選項設(shè)置為Y時，在路徑模擬過程中顯示出刀具的夾頭。以便檢驗加工中刀具和刀具夾頭是否會與

28、工件碰撞。49Mastercam4.11 仿真加工 在主菜單中順序選擇NC utilsVerify選項或在操作管理器中選擇一個或幾個操作。生成刀具路徑后，可以單擊“Verify”按鈕，在繪圖區(qū)顯示出工件和Verify工具欄，這時可以對選取的操作進行仿真加工操作。 “Verify”工具欄 50Mastercam4.12 后處理 經(jīng)過模擬加工后，如果對加工比較滿意，即可進行后處理。后處理就是將NCI刀具路徑文件翻譯成數(shù)控NC程序。在公共管理菜單或操作管理器中單擊“Post”按鈕，這時打開“后處理”對話框。用該對話框來設(shè)置后處理中的有關(guān)參數(shù)。 用戶應(yīng)根據(jù)機床數(shù)控系統(tǒng)的類型選擇相應(yīng)的后處理器，系統(tǒng)默認的后處理器為MPFAN.PST（日本FANUC控制器）。若要使用其他的后處理器，單