數(shù)控銑削加工技術(shù)課件

數(shù)控銑削加工技術(shù)第一節(jié)數(shù)控銑床簡介一、分類與結(jié)構(gòu)特點（一）按機床主軸的佈置形式及機床的佈局特點分類可分為數(shù)控立式銑床、數(shù)控臥式銑床和數(shù)控龍門銑床等。

1．數(shù)控立式銑床如圖4-1所示。

2．數(shù)控臥式銑床如圖4-2所示。

3．數(shù)控龍門銑床對於大尺寸的數(shù)控銑床，一般採用對稱的雙立柱結(jié)構(gòu)，保證機床的整體剛性和強度，即數(shù)控龍門銑床，有工作臺移動和龍門架移動兩種形式。第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)它適用於加工飛機整體結(jié)構(gòu)件零件、大型箱體零件和大型模具等，如圖4-3所示。（二）按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類數(shù)控銑床可為經(jīng)濟型數(shù)控銑床、全功能數(shù)控銑床和高速銑削數(shù)控銑床等。

1．經(jīng)濟型數(shù)控銑床

2．全功能數(shù)控銑床採用半閉環(huán)控制或閉環(huán)控制，數(shù)控系統(tǒng)功能豐富，一般可以實現(xiàn)4座標以上聯(lián)動，加工適應(yīng)性強，應(yīng)用最廣泛。

3．高速銑削數(shù)控銑床高速銑削是數(shù)控加工的一個發(fā)展方向，技術(shù)已經(jīng)比較成熟，已逐漸得到廣泛的應(yīng)用。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

二、數(shù)控銑床的主要功能不同檔次的數(shù)控銑床的功能有較大的差別，但都應(yīng)具備以下主要功能。

1．銑削加工數(shù)控銑床一般應(yīng)具有三座標以上聯(lián)動功能,能夠進行直線插補和圓弧插補,自動控制旋轉(zhuǎn)的銑刀相對於工件運動進行銑削加工,如圖4-4所示。座標聯(lián)動軸數(shù)越多,對工件的裝夾要求就越低,加工工藝範圍越大。

2．孔及螺紋加工可以採用定尺寸孔加工刀具進行鑽、擴、鉸、鍃、鏜削等加工，也可以採用銑刀銑削不同尺寸的孔，如圖4-5所示。

3．刀具補償功能一般包括刀具半徑補償功能和刀具長度補償功能。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)4．公制、英制單位轉(zhuǎn)換可以根據(jù)圖紙的標注選擇公制單位（mm）和英制單位（inch）進行程式編制，以適應(yīng)不同企業(yè)的具體情況。

5．絕對座標和增量座標編程

6．進給速度、主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整

7．固定迴圈固定迴圈是固化為G指令的副程式，並通過各種參數(shù)適應(yīng)不同的加工要求，主要用於實現(xiàn)一些具有典型性的需要多次重複的加工動作，如各種孔、內(nèi)外螺紋、溝槽等的加工。使用固定迴圈可以有效地簡化程式的編制。但不同的數(shù)控系統(tǒng)對固定迴圈的定義有較大的差異，在使用的時候應(yīng)注意區(qū)別。

8．工件坐標系設(shè)定

9．數(shù)據(jù)輸入輸出及DNC功能

10．副程式

11．數(shù)據(jù)採集功能

12．自診斷功能返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

三、主要加工對象數(shù)控銑床主要用於加工各種材料如黑色金屬、有色金屬及非金屬的平面輪廓零件、空間曲面零件和孔加工。

1．平面輪廓零件

2．空間曲面零件

3．孔

4．螺紋內(nèi)、外螺紋,圓柱螺紋,圓錐螺紋等都可以在數(shù)控銑床上加工。第二節(jié)數(shù)控銑削的加工工藝與工裝一、選擇並確定數(shù)控銑削的加工部位及內(nèi)容一般情況下，某個零件並不是所有的表面都需要採用數(shù)控加工，應(yīng)根據(jù)零件的加工要求和企業(yè)的生產(chǎn)條件進行具體的分析，確定具體的加工部位和內(nèi)容及要求。具體而言，以下方面適宜採用數(shù)控銑削加工：（1）由直線、圓弧、非圓曲線及列表曲線構(gòu)成的內(nèi)外輪廓；返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

（2）空間曲線或曲面；（3）形狀雖然簡單，但尺寸繁多，檢測困難的部位；（4）用普通機床加工時難以觀察、控制及檢測的內(nèi)腔、箱體內(nèi)部等；（5）有嚴格位置尺寸要求的孔或平面；（6）能夠在一次裝夾中順帶加工出來的簡單表面或形狀；（7）採用數(shù)控銑削加工能有效提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度的一般加工內(nèi)容。

二、加工資訊的讀取及工藝性分析目前數(shù)控加工技術(shù)在製造業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用，CAD/CAM技術(shù)也在快速的發(fā)展，同時由於數(shù)控加工對象的複雜性，特別是空間曲面，加工資訊一般採用電腦建立的數(shù)學(xué)模型來描述和傳遞，並作為數(shù)控加工的唯一依據(jù)，而傳統(tǒng)的二維工程圖則作為加工時的參考。對於簡單的平面零件，只要能夠完全的表達清楚，仍然可以採用二維工程圖作為加工依據(jù)。因此，加工資訊的讀取對象有兩類，即二維工程圖和數(shù)學(xué)模型。

1．二維工程圖 返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

（1）首先檢查圖紙各視圖表達的正確性，尺寸、形位公差、表面粗糙度等標注和技術(shù)要求及零件材料填寫的完整性。按照其他國家標準繪製的二維工程圖，在必要時應(yīng)進行轉(zhuǎn)換，使其符合我國的國家標準。（2）對零件進行工藝性分析，有以下方面：

①根據(jù)二維工程圖和數(shù)學(xué)模型分析零件的形狀、結(jié)構(gòu)及尺寸的特點，確定零件上是否有妨礙刀具運動的部位，是否有會產(chǎn)生加工干涉或加工不到的區(qū)域，零件的最大形狀尺寸是否超過機床的最大行程，零件的剛性隨著加工的進行是否有太大的變化等。

②檢查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在現(xiàn)有的加工條件下是否可以得到保證，是否還有更經(jīng)濟的加工方法或方案。

③在零件上是否存在對刀具形狀及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如過渡圓角、倒角、槽寬等，這些尺寸是否過於淩亂，是否可以統(tǒng)一。儘量使用最少的刀具進行加工，減少刀具規(guī)格、換刀及對刀次數(shù)和時間，以縮短總的加工時間。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)④對於零件加工中使用的工藝基準應(yīng)當著重考慮，它不僅決定了各個加工工序的前後順序，還將對各個工序加工後各個加工表面之間的位置精度產(chǎn)生直接的影響。

⑤分析零件材料的種類、牌號及熱處理要求，瞭解零件材料的切削加工性能，才能合理選擇刀具材料和切削參數(shù)。同時要考慮熱處理對零件的影響，如熱處理變形，並在工藝路線中安排相應(yīng)的工序消除這種影響。而零件的最終熱處理狀態(tài)也將影響工序的前後順序。

⑥當零件上的一部分內(nèi)容已經(jīng)加工完成,這時應(yīng)充分瞭解零件的已加工狀態(tài)，數(shù)控銑削加工的內(nèi)容與已加工內(nèi)容之間的關(guān)係,尤其是位置尺寸關(guān)係,這些內(nèi)容之間在加工時如何協(xié)調(diào),採用什麼方式或基準保證加工要求,如對其他企業(yè)的外協(xié)零件的加工。

2．數(shù)學(xué)模型

①圖形標準在數(shù)學(xué)模型傳遞時，儘量使用相同的CAD/CAM軟體，以保證數(shù)據(jù)的正確。

②數(shù)學(xué)模型的檢查、修改及確認。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

三、毛坯的選擇

1．確定毛坯形狀及尺寸

2．確定毛坯的定位裝夾方法

四、加工表面的加工方案數(shù)控銑削的四類加工對象的主要加工表面一般可以採用有關(guān)的加工方案。

五、制訂工藝路線

1．在中低檔數(shù)控銑床上加工

2．在高檔數(shù)控銑床上加工

六、數(shù)控銑削工序設(shè)計

1．數(shù)控銑削工序內(nèi)容在數(shù)控銑削加工工藝分析中所確定的加工內(nèi)容基礎(chǔ)上，根據(jù)加工部位的性質(zhì)、刀具使用情況以及現(xiàn)有的加工條件，將這些加工內(nèi)容安排在一個或幾個數(shù)控銑削工序中。（1）當加工中使用的刀具較多時，為了減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，可以將一把刀具所加工的內(nèi)容安排在一個工序（或工步）中。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

（2）按照工件加工表面的性質(zhì)和要求，將粗加工、精加工分為依次進行的不同工序（或工步）。先進行所有表面的粗加工，然後再進行所有表面的精加工。（3）按照從簡單到複雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工外形、內(nèi)腔，最後加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。

2．工序加工順序（工步）

3．工序單（卡片）數(shù)控加工工序單（卡片）是數(shù)控加工工藝規(guī)程的主要組成部分，其內(nèi)容主要包括以下三個部分：（1）零件有關(guān)資訊如零件圖號、零件名稱、零件材料牌號、裝配圖號等。（2）工序加工內(nèi)容及工步順序（3）加工程式及使用說明返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

七、對刀點和換刀點的選擇對刀點和換刀點的選擇主要根據(jù)加工操作的實際情況，考慮如何在保證加工精度的同時，使操作簡便。

1．對刀點的選擇對刀點可以設(shè)置在工件上，也可以設(shè)置在夾具上，但都必須在編程坐標系中有確定的位置，如圖4-9中的X1和Y1。對刀點既可以與編程原點重合，也可以不重合，這主要取決於加工精度和對刀的方便性。當對刀點與編程原點重合時，X1=0，Y1=0。

2．換刀點的選擇由於數(shù)控銑床採用手動換刀，換刀時操作人員的主動性較高，換刀點只要設(shè)置在零件外面，不發(fā)生換刀阻礙即可。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

八、數(shù)控刀具系統(tǒng)

1．刀柄及其標準

2．銑刀種類銑刀在加工中的重要性顯而易見,數(shù)控加工中對刀具的要求遠遠比普通銑削加工高,不僅要有更高的剛性、更高的耐用度、更好的抗震性、更好的斷屑排屑性能、更合理的幾何角度參數(shù)，還應(yīng)有更高的製造精度。在數(shù)控加工中主要是要解決如何正確選擇和使用刀具,包括選擇刀具的種類、結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、幾何角度以及確定合理而高效的切削參數(shù)等。如圖4-13所示，刀具種類和尺寸一般根據(jù)加工表面的形狀特點和尺寸選擇。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

3．常用銑刀的刀具運動方式在數(shù)控銑削加工中，常用立銑刀和球頭銑刀兩類。

4．切削參數(shù)切削參數(shù)的選擇是工藝設(shè)計和程式編制時一個重要的內(nèi)容，其合理性會直接影響工藝方案的實施和加工效果。數(shù)控銑削時切削參數(shù)主要根據(jù)工件材料、加工要求、刀具材料和刀具尺寸確定，同時還應(yīng)考慮機床的性能，如機床剛性、主軸功率等。一般按照以下步驟進行：（1）根據(jù)工件材料和刀具材料查表確定切削速度，再由刀具直徑可得到主軸轉(zhuǎn)速；（2）根據(jù)機床功率確定切削深度；（3）根據(jù)切削深度查表確定每齒進給量；（4）根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速及每齒進給量可得切削進給速度。

5．刀具管理返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

九、夾具在數(shù)控加工中使用的夾具有通用夾具、專用夾具、組合夾具以及較先進的工件統(tǒng)一基準定位裝夾系統(tǒng)等，主要根據(jù)零件的特點和經(jīng)濟性選擇使用。

1．通用夾具它由於具有較大的靈活性和經(jīng)濟性，在數(shù)控銑削中應(yīng)用廣泛。

2．夾具與程式編制的關(guān)係

3．工件統(tǒng)一基準定位裝夾系統(tǒng)在20世紀70年代發(fā)展起來的工件統(tǒng)一基準定位裝夾系統(tǒng),是在所有機床上建立標準化的介面,使每個工件在每道工序的機床上實現(xiàn)快速而精確的定位裝夾,並可以將所有加工機床連成敏捷製造柔性生產(chǎn)線。這種定位裝夾方法適應(yīng)了高精度、高效率加工的需要，正得到日益廣泛的應(yīng)用。

十、回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭為了擴大數(shù)控銑床的工藝範圍，可以為三座標數(shù)控銑床配備回轉(zhuǎn)工作臺，增加一個或二個回轉(zhuǎn)運動座標，實現(xiàn)四、五座標聯(lián)動，以加工更複雜的零件。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

十一、量具數(shù)控銑削加工零件的檢驗，一般常規(guī)尺寸仍可使用普通的量具進行測量，如遊標卡尺、內(nèi)徑百分表等，也可以採用投影儀測量，如圖4-19所示。而高精度尺寸、空間位置尺寸、複雜輪廓和曲面的檢驗則只有採用三座標測量機才能完成，如圖4-20所示。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)第三節(jié)數(shù)控銑削的程式編制一、數(shù)控銑削編程的基本原理由圖4-21可知，數(shù)控銑床編程就是按照數(shù)控系統(tǒng)的格式要求，根據(jù)事先設(shè)計的刀具運動路線，將刀具中心運動軌跡上或零件輪廓上各點的座標編寫成數(shù)控加工程式。

二、加工程式代碼標準數(shù)控加工所編制的程式,要符合具體的數(shù)控系統(tǒng)的格式要求。返回課件首頁控制系統(tǒng)項目FANUCSIEMENS代碼標準ISO或EIAISO或EIA程式段格式字地址程式段格式字地址程式段格式程式名O×××英文字母、數(shù)字及下劃線構(gòu)成，開頭必須是字母，最多8個字元。主程序名O××××：×××副程式名O××××英文字母、數(shù)字及下劃線構(gòu)成，開頭必須是字母，最多8個字元。程式段結(jié)束符；LF注釋符（）；程式結(jié)束符M30M02第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

三、編程坐標系的選擇編程坐標系也稱工件坐標系,是設(shè)置在工件上用來計算刀具位置座標數(shù)據(jù)的基準,其各個坐標軸及其方向應(yīng)同機床坐標系一致。四、刀具補償?shù)慕ⅰ?zhí)行與撤銷利用數(shù)控系統(tǒng)的刀具補償功能，編程時不需要考慮刀具的實際尺寸，包括刀具半徑及長度，而按照零件的輪廓計算座標數(shù)據(jù)，有效簡化了數(shù)控加工程式的編制。（一）刀具半徑補償?shù)慕?、?zhí)行與撤銷銑削加工的刀具半徑補償分為刀具半徑左補償（G41）和刀具半徑右補償（G42），一般使用非零的D代碼確定刀具半徑補償值寄存器號，用G40取消刀具半徑補償。有關(guān)G41、G42的規(guī)定，與車削編程時相同。

1．刀具半徑補償?shù)慕⑷鐖D4-22所示，刀具半徑補償?shù)倪\動指令使用G00或G01與G41或G42的組合，並指定刀具半徑補償值寄存器號。

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程式如下：N1G00G90X-20Y-20

（刀具運動到開始點S）N2G17G01G41X0Y0D01F200（在A點切入工件，建立刀左補）或N2G17G01G42X0Y0D01F200

在E點建立刀具右補償）

2．刀具半徑補償?shù)膱?zhí)行除非用G40取消，一旦刀具半徑補償建立後就一直有效，刀具始終保持正確的刀具中心運動軌跡。程式如下：N3X0Y50(A→B)N4X50Y50(B→C)N5X50Y0(C→D)N6X0Y0(D→E)或N3X50Y0(E→D)N4X50Y50(D→C)N5X0Y50(C→B)N6X0Y0(B→A)返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

3．刀具半徑補償?shù)某蜂N當工件輪廓加工完成，要從切出點E或A回到開始點S，這時就要取消刀具半徑補償，恢復(fù)到未補償?shù)臓顟B(tài)，程式如下：

N7G01G40X-10Y-10

需要說明的是，G41或G42必須與G40成對使用，否則程式不能正確執(zhí)行。（二）刀具長度補償?shù)慕ⅰ?zhí)行與撤銷使用刀具長度補償功能，在編程時可以不考慮刀具在機床主軸上裝夾的實際長度，而只需在程式中給出刀具端刃的Z座標，具體的刀具長度由Z向?qū)Φ秮韰f(xié)調(diào)。刀具長度補償分為刀具長度正補償（G43）和刀具長度負補償（G44），使用非零的H代碼確定刀具長度補償值寄存器號。取消刀具長度補償用G49。刀具長度補償也有刀具長度補償?shù)慕?、?zhí)行和撤銷等三個過程，與刀具半徑補償?shù)南囝愃?。返回課件首頁第四章數(shù)控銑削加工技術(shù)

（三）刀具補償?shù)倪\用當數(shù)控加工程式編制好後，可以靈活地利用刀具補償值來適應(yīng)加工中出現(xiàn)的各種情況，如圖4-23所示。

五、編程實例【例題4-1】如圖4-24所示零件外形加工，假設(shè)已經(jīng)粗加工，採用手工編程方法編制其外形精加工程式。1．零件圖分析2．設(shè)計刀具運動路線3．選擇編程坐標系選擇編程坐標系如圖4-24所示。4．計算各點座標5．編寫數(shù)控加工程式根據(jù)以上座標數(shù)據(jù)和刀具運動路線，逐條編寫加工程式如表4-6所示。返回課件首頁返回課件首頁程序段說明N1G20(G92X0Y0Z50)選擇米制單位N2G90G0X-60.Y-60.絕對座標編程，刀具快速運動到S點N3G43H1Z-10.S600M3下刀，建立刀具長度正補償，主軸正轉(zhuǎn)N4G1G41D2X-32.476Y-43.75F180.M8切入1點，建立刀具半徑左補償，切削液開N5X-54.1266Y-6.25.直線1→2N6G2Y6.25I10.8253J6.25順圓2→3。I、J值為圓心相對於起點，也可用R12.5代（以下同）N7G1X-32.476Y43.75直線3→4N8G2X-21.6506Y50.I10.8253J-6.25順圓4→5N9G1X21.6506直線5→6N10G2X32.476Y43.75R12.5順圓6→7N11G1X54.1266Y6.25直線7→8N12G2Y-6.25I-10.8253J-6.25順圓8→9N13G1X32.476Y-43.75直線9→10N14G2X21.6506Y-50.I-10.8253J6.25順圓10→11N15G1X-21.6506直線11→12N16G2X-32.476Y-43.75R12.5順圓12→1N17G1G40X-60.Y-60.1→S，取消刀具半徑補償N18G0G49Z50.M5