項(xiàng)目一數(shù)控銑削的基礎(chǔ)知識(shí)

項(xiàng)目一數(shù)控銑削的基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)描述：1、了解數(shù)控銑削所加工的過程。2、了解數(shù)控銑削加工涉及的技術(shù)。任務(wù)分析：能掌握數(shù)控銑削的基本知識(shí)及數(shù)控銑削加工的工藝分析；以及數(shù)控銑削加工所涉及的技術(shù)知識(shí)。一、 數(shù)控銑削的預(yù)備知識(shí)1.1數(shù)控銑削的加工范圍平面銑削 曲面銑削輪廓銑削鉆孔 鏜削 螺紋1.2數(shù)控銑削的類型數(shù)控銑床如同傳統(tǒng)的普通銑床一樣，按主軸在空間所處的狀態(tài)，分有立式和臥式以及立、臥兩用數(shù)控銑床。主軸在空間處于垂直狀態(tài)的，稱為立式數(shù)控銑床；主軸在空間處于水平狀態(tài)的，稱為臥式數(shù)控銑床1）．立式數(shù)控銑床如圖1-1所示為立式數(shù)控銑床。立式數(shù)控銑床是數(shù)控銑床中數(shù)量最多的一種，應(yīng)用范圍最廣小型數(shù)控立式銑床的X、Y、Z方向的移動(dòng)一般都由工作臺(tái)完成，主運(yùn)動(dòng)為主軸旋轉(zhuǎn)，與普通立式升降臺(tái)銑床相似。中型數(shù)控立銑的縱向和橫向移動(dòng)一般由工作臺(tái)完成，且工作臺(tái)還可手動(dòng)升降主軸除完成主運(yùn)動(dòng)外，還能沿垂直方向伸縮。大型數(shù)控立銑，由于需要考慮擴(kuò)大行程、縮小占地面積、剛性等技術(shù)問題，多采用龍門架沿床身作縱向移動(dòng)主軸在龍門架的橫向與垂直溜板上運(yùn)動(dòng)。2）．臥式數(shù)控銑床

圖1-2臥式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床的主軸水平布置，為了擴(kuò)大加工范圍和使用功能，通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn)4?5軸加工。這樣不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來，而且可以實(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工”。尤其是萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤可以把工件上各種不同角度的加工面擺成水平面來加工，可以省去許多專用夾具或?qū)Ｓ媒嵌瘸尚豌姷?。?duì)箱體類零件或在一次安裝中需要改變工位的工件來說，選擇帶數(shù)控轉(zhuǎn)盤的臥式數(shù)控銑床進(jìn)行加工是非常合適的。如圖1-2所示為臥式數(shù)控銑床。臥式銑床的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床操作方便，能承載重負(fù)荷切削，加工范圍廣，切削穩(wěn)定性能好。使用刀具：可用各種圓柱銑刀、圓片銑刀、角度銑刀、成型銑刀和端面銑刀加工各種平面、斜面、溝槽等。3）．立、臥兩用數(shù)控銑床立、臥兩用數(shù)控銑床的主軸方向可以變換，能達(dá)到在一臺(tái)機(jī)床上既可以進(jìn)行立式加工、又可以進(jìn)行臥式加工。立、臥兩用數(shù)控銑床的主軸方向的更換有手動(dòng)與自動(dòng)兩種。采用數(shù)控萬能主軸頭的立、臥兩用數(shù)控銑床，其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。當(dāng)立、臥兩用數(shù)控銑床增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的“五面加工”，即除了工件與轉(zhuǎn)盤貼面的定位面外，其他表面都可以在一次安裝中進(jìn)行圖1-3數(shù)控銑床組成各部分1.3數(shù)控銑床組成結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)1）.數(shù)控銑床組成結(jié)構(gòu)由圖1-3可見，數(shù)控銑床的系統(tǒng)一般由以下幾個(gè)部分組成：（1）數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的核心，是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的靈魂所在。主要由輸入裝置、監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)、可編程控制器、各類輸入／輸出接口等組成。（2）進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控銑床一般有多個(gè)進(jìn)給方向的運(yùn)動(dòng)控制，如前后、左右、上下方向的運(yùn)動(dòng)。各方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的機(jī)械執(zhí)行部件都配有一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。（3）主軸伺服系統(tǒng)機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，隨切削加工情形的變化，要求主軸轉(zhuǎn)速能夠隨之變化?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床要求主軸具有很高的轉(zhuǎn)速和很寬的調(diào)速范圍，主軸的正反方向都可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和自動(dòng)加減速，并且可以在最高速與最低速間指令任意轉(zhuǎn)速，屬于無級(jí)調(diào)速方式。（4）輔助裝置輔助裝置主要包括液壓控制系統(tǒng)、潤滑裝置、切削液裝置、排屑裝置、工件夾緊放松機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、過載和保護(hù)裝置等。⑸機(jī)床主體銑床主體是數(shù)控銑床的機(jī)械部件，包括床身、主軸箱、銑頭、工作臺(tái)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。與傳統(tǒng)的普通銑床相比較，其整體布局、外觀造型、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工具系統(tǒng)等方面都發(fā)生了很大的變化。如：主傳動(dòng)及主軸部件具有傳遞功率大、剛度高、抗振性好及熱變形小等優(yōu)點(diǎn)；進(jìn)給傳動(dòng)件具有傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)；機(jī)床本身具有很高的動(dòng)、靜剛度；采用全封閉罩殼。2）．?dāng)?shù)控銑床/加工中心主要技術(shù)參數(shù)數(shù)控銑床/加工中心的主要技術(shù)參數(shù)包括工作臺(tái)面積、各坐標(biāo)軸行程、主軸轉(zhuǎn)速范圍、切削進(jìn)給速度范圍、刀庫容量、換刀時(shí)間、定位精度、重復(fù)定位精度等。表1-1為DT450數(shù)控銑床/立式加工中心技術(shù)參數(shù)說明。表1-1數(shù)控銑床/VDF-850立式加工中心技術(shù)參數(shù)說明機(jī)械規(guī)格VDF-850機(jī)械規(guī)格VDF-850行程X軸（mm）850Y軸電機(jī)（kw）1.2行程Y軸（mm）510Z軸電機(jī)（kw）1.8行程Z軸（mm）510控制器FANUC主軸端面至工作臺(tái)（mm）150?660快速移動(dòng)速率（m/min）18/18/16工作臺(tái)尺寸（mm）1000x500切削進(jìn)給率（mm/min）1-7600最大承重（kg）150定位精度（mm）±0.025/0.020主軸孔錐度規(guī)格BT40重復(fù)定位精度（mm）±0.008主軸轉(zhuǎn)速（rpm）8000氣壓（kg/cm2）三6主軸電機(jī)（kw）7.5刀庫（選裝）20（機(jī)械手）X軸電機(jī)（kw）1.2機(jī)床重量（kg）65003）．?dāng)?shù)控銑床/加工中心技術(shù)參數(shù)識(shí)讀數(shù)控銑床/加工中心主要技術(shù)參數(shù)識(shí)讀可分成尺寸參數(shù)、接口參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)、精度參數(shù)、其它參數(shù)幾個(gè)方面來認(rèn)識(shí)。尺寸參數(shù)。包括：工作臺(tái)面積(長、寬)、承重；主軸端面到工作臺(tái)的距離；交換工作臺(tái)尺寸數(shù)量及交換時(shí)間；作用：影響到加工工件的尺寸范圍大小重量編程范圍及刀具、工件、機(jī)床之間的干涉。接口參數(shù)。包括：工作臺(tái)T型槽數(shù)；槽寬槽間距；主軸孔錐度、直徑；最大刀具尺寸及重量；刀具容量交換時(shí)間(加工中心)等。作用：影響到工件、刀具安裝及加工適應(yīng)性和效率。運(yùn)動(dòng)參數(shù)。包括：各坐標(biāo)行程及擺角范圍；主軸轉(zhuǎn)速范圍；各坐標(biāo)快速進(jìn)給速度、切削進(jìn)給速度范圍。動(dòng)力參數(shù)。內(nèi)容包括：主軸電機(jī)功率；伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。作用：影響到切削負(fù)荷。精度參數(shù)。內(nèi)容包括：定位精度和重復(fù)定位精度；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度精度。作用：影響到加工精度及其一致性，其它參數(shù)。內(nèi)容包括：外形尺寸、重量。作用：影響到使用環(huán)境。1.4數(shù)控銑床或加工中心選用．?dāng)?shù)控銑床或加工中心的類型選擇不同類型的數(shù)控銑床或加工中心，其使用范圍也有一定的局限性，只有加工與工作條件相適合的工件，才能達(dá)到最佳的效果。一般來說，立式數(shù)控銑床及鏜銑加工中心適用于加工平面凸輪、樣板、箱蓋、殼體等形狀復(fù)雜單面加工零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等；臥式銑床和加工中心配合回轉(zhuǎn)工作臺(tái)適用于加工箱體、泵體、殼體有多面加工任務(wù)的零件，如果對(duì)箱體的側(cè)面與頂面要求在一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。如果在立式銑床和加工中心上加工適合臥式銑床和加工中心加工的典型零件，則當(dāng)對(duì)零件的多個(gè)加工面、多工位加工時(shí)，需要更換夾具和倒換工藝基準(zhǔn)，這樣會(huì)降低加工精度和生產(chǎn)效率。如果將適合在立式銑床和立式加工中心的典型工件在臥式銑床或加工中心上加工，則常常需要增加彎板夾具，從而降低工件加工工藝系統(tǒng)的剛性。為了保持?jǐn)?shù)控銑床及鏜銑加工中心的精度，降低生產(chǎn)成本，延長使用壽命，又通常把零件的粗加工，零件基準(zhǔn)面、定位面的加工安排在普通機(jī)床上進(jìn)行。．機(jī)床規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)被加工典型工件大小尺寸選用相應(yīng)規(guī)格的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的主要規(guī)格包括工作臺(tái)尺寸、幾個(gè)數(shù)控進(jìn)給坐標(biāo)的行程范圍和主軸電動(dòng)機(jī)功率。選用合適的工作臺(tái)尺寸保證工件在其上面能順利裝夾；選擇合適的進(jìn)給坐標(biāo)行程保證工件的加工尺寸在各坐標(biāo)有效行程內(nèi)。CNC銑床或加工中心的工作臺(tái)面尺寸和三個(gè)直線坐標(biāo)行程都有一定比例關(guān)系，如機(jī)床的工作臺(tái)為500mmX500mm,其X軸行程一般為700?800mm,Y軸為550?700mm,Z軸為500?600mm,因此工作臺(tái)的大小基本確定了加工空間的大小。此外,選擇數(shù)控機(jī)床時(shí)還應(yīng)考慮工件與換刀空間的干涉及工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)與護(hù)罩等附件干涉等一系列問題,而且還要考慮機(jī)床工作臺(tái)的承載能力。對(duì)機(jī)床的主要的技術(shù)參數(shù)認(rèn)識(shí)是確定機(jī)床能否滿足加工的重要依據(jù)。．機(jī)床精度的選擇選擇機(jī)床的精度等級(jí)應(yīng)根據(jù)被加工工件關(guān)鍵部位的加工精度要求來確定,一般來說,批量生產(chǎn)零件時(shí)，實(shí)際加工出的精度公差數(shù)值為機(jī)床定位精度公差數(shù)值的1.5?2倍。數(shù)控銑床和加工中心按精度分為普通型和精密型,其主要精度項(xiàng)目如表1-2所示。普通型CNC機(jī)床可批量加工IT8級(jí)精度的工件;精密型CNC銑床和加工中心加工精度可達(dá)IT5?6級(jí)，但對(duì)使用環(huán)境要求較嚴(yán)格，以及要有恒溫等工藝措施。CNC銑床和加工中心的直線定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運(yùn)動(dòng)元部件的綜合精度。尤其是重復(fù)定位精度，它反映了該控制軸在全行程內(nèi)任意點(diǎn)定位穩(wěn)定性，這是衡量該控制軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。銑圓精度是綜合評(píng)價(jià)CNC銑床和加工中心有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的指標(biāo)。由于數(shù)控機(jī)床具有一些特殊功能，因此，在加工中等精度的典型工件時(shí)，一些大孔徑圓柱面和大圓弧面可以采用高切削性能的立銑刀銑削，測定每臺(tái)機(jī)床的銑圓精度的方法是用一把精加工立銑刀銑削一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓柱試件，中小型機(jī)床圓柱試件的直徑一般在?200??300mm左右。將銑削后加工得到的標(biāo)準(zhǔn)圓柱試件放到圓度儀上，測出加工圓柱的輪廓線，取其最大包絡(luò)圓和最小包絡(luò)圓，兩者間的半徑差即為其精度。表1-2數(shù)控銑床和加工中心主要精度項(xiàng)目表精度項(xiàng)目普通型(mm)精密型(mm)直線定位精度±0.01/全程±0.005/全程重復(fù)定位精度±0.006土0.002銑圓精度0.03?0.040.021.5夾具和刀具數(shù)控銑床所常用的夾具和刀具如圖1.4所示圖1-4刀具和夾具二、數(shù)控銑削的加工過程1．1加工工藝分析提問：我們要加工什么？——對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行分析怎樣進(jìn)行加工？——確定加工方案選擇什么工具完成加工？——確定工藝裝備1．分析零件樣圖，并確定毛坯：2．確定加工方案：

1）確定加工方法2）確定加工過程，制定工序3．確定工藝裝備1）刀具的選擇：2）設(shè)計(jì)裝夾、定位方式：4．確定加工工藝參數(shù)及走刀路線5．制定工藝規(guī)程1．2編制數(shù)控程序手工編程：整個(gè)編程過程由人工完成。對(duì)編程人員的要求高（不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機(jī)械加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力）。計(jì)算機(jī)輔助編程：編程人員只要根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個(gè)自動(dòng)編程系統(tǒng)的規(guī)定，將零件的加工信息用較簡便的方式送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動(dòng)打印出程序單和制備控制介質(zhì)。1．3將程序輸入數(shù)控系統(tǒng)：編制好的數(shù)控程序要以文本文件（ASCII碼）的形式存儲(chǔ)在數(shù)控系統(tǒng)之中，以便加工時(shí)調(diào)用，一般可以利用數(shù)控系統(tǒng)提供的編輯功能將程序輸入并存儲(chǔ)；也可以利用數(shù)控系統(tǒng)的通訊功能直接將數(shù)控程序文件傳輸至數(shù)控系統(tǒng)之中。1．4校驗(yàn)并首件試切一般在正式加工之前，要對(duì)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。通常可采用機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)的方式，來檢查機(jī)床動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)軌跡的正確性，以檢驗(yàn)程序的正確性。1．5數(shù)控銑床的工作原理數(shù)控加工是先根據(jù)零件圖樣的要求確定零件的加工工藝過程、工藝參數(shù)等條件，再按編程手冊(cè)規(guī)定編制零件數(shù)控加工程序，然后手動(dòng)輸入或計(jì)算機(jī)輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)以控制數(shù)控機(jī)床刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而完成零件的加工。1.6零件加工如圖1-5所示，零件加工是先根據(jù)零件圖樣的要求確定零件的加工工藝分析，制定工藝卡片，再按編程要求編制零件數(shù)控加工程序，然后輸入到數(shù)控系統(tǒng)校驗(yàn)無誤后進(jìn)行對(duì)刀操作并首件試切，根據(jù)試切結(jié)果再確定零件的加工，一直到最后加工成零件成品。加工加工圖1-5零件加工過程三、 數(shù)控銑削所涉及的知識(shí)1．正確識(shí)圖能夠看懂三視圖，根據(jù)圖設(shè)計(jì)所需要的夾具和刀具及加工工藝。2．熟悉機(jī)械加工基本知識(shí)：熟悉加工的材料和所用刀具的材料。3．熟悉數(shù)控技術(shù)，熟練操作機(jī)床機(jī)床所使用的系統(tǒng)不同，操作功能就有所不同，操作面板設(shè)計(jì)就有所不同。任務(wù)熟悉三視圖和機(jī)床操作任務(wù)描述：以一臺(tái)型號(hào)為ZK6350K配凱恩帝lOMi系統(tǒng)的數(shù)控鉆銑床為例，分析圖1-6所示的零件的加工工藝，本次任務(wù)重點(diǎn)是掌握數(shù)控機(jī)床操作的基本步驟。圖1-6零件圖任務(wù)分析：數(shù)控加工設(shè)備的任務(wù)是接受數(shù)控程序，并按照程序完成各種加工動(dòng)作。要分析三視圖的數(shù)值尺寸，去確定加工工藝，選擇合適的刀具。任務(wù)實(shí)施：機(jī)床操作（1）機(jī)床面板操作機(jī)床面板主要用于控制機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，由模式選擇按鈕、運(yùn)行控制開關(guān)等多個(gè)部分組成，如圖1-7所示。（2）NC系統(tǒng)面板操作機(jī)床系統(tǒng)操作鍵盤在視窗的右上角，其左側(cè)為顯示屏，右側(cè)是編程面板，如