Download
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
数控加工与编程 PowerPoint Presentation
Download Presentation
数控加工与编程

数控加工与编程

132 Vues Download Presentation
Télécharger la présentation

数控加工与编程

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. 数控加工与编程 何永强

  2. 第二章 数控编程中的工艺分析 2.1 数控加工工艺分析的特点及内容 2.2 数控加工的工艺分析与工艺设计 2.3 数控加工工艺文件 2.4 计算机辅助工艺设计

  3. 2.1数控加工工艺分析的特点及内容 2.1.1 数控加工工艺的基本特点 2.1.2 数控加工工艺分析的基本内容

  4. 数控加工工艺:是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和,应用于整个数控加工工艺过程。它是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术,它是人们大量数控加工实践的经验总结。 数控加工工艺过程:是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等,使其成为成品或半成品的过程。 2.1.1 数控加工工艺的基本特点 一、概念:

  5. 2.1.1 数控加工工艺的基本特点 二、基本特点: 1、数控加工工艺内容要求更加复杂、具体、详细 普通加工工艺 许多具体工艺问题,如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等,在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定,一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定,零件的尺寸精度也可由试切保证。 数控加工工艺 所有工艺问题必须事先设计和安排好,并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤,还包括夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容,以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。

  6. 2.1.1 数控加工工艺的基本特点 2、数控加工工艺要求更严密、精确 普通加工工艺 加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。 数控加工工艺 自适应性较差,加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑,否则导致严重的后果。

  7. 攻螺纹时,数控机床不知道孔中是否已挤满切屑,是否需要退刀清理一下切屑再继续加工。攻螺纹时,数控机床不知道孔中是否已挤满切屑,是否需要退刀清理一下切屑再继续加工。 普通机床加工可以多次“试切”来满足零件的精度要求,而数控加工过程严格按规定尺寸进给,要求准确无误。 2.1.1 数控加工工艺的基本特点 例如

  8. 选择适合在数控上加工的零件,并确定数控加工工序内容。选择适合在数控上加工的零件,并确定数控加工工序内容。 分析被加工零件的图纸,明确加工内容及技术要求。在此基础上,确定零件的加工方案,制定数控加工工艺路线,如工序的划分、加工顺序的安排、与非数控加工工序的衔接等。 设计数控加工工序,如选取零件的定位基准,工步的划分、刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确定等。 调整数控加工工序的程序。如选择对刀点、换刀点、确定刀具的补偿。 处理数控机床上部分工艺指令。 2.1.2 数控加工工艺分析的基本内容

  9. 2.2 数控加工的工艺分析与工艺设计 2.2.1 数控机床的合理选择 2.2.2 零件的加工工艺性分析 2.2.3 加工方法的选择与加工方案的确定 2.2.4 工艺路线设计 2.2.5 零件的装夹方法与夹具的选择 2.2.6 加工路线的确定 2.2.7 刀具的选择 2.2.8 切削用量的确定 2.2.9 对刀点与换刀点的确定

  10. 多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件;多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件; 轮廓形状复杂,对加工精度要求较高的零件; 用普通机床加工时,需要有昂贵的工艺装备(工具、夹具和模具)的零件; 具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型零件; 必须在一次装夹中完成铣、镗、铰或攻丝等多工序的零件; 价值昂贵,加工中不允许报废的关键零件; 需要最短生产周期的急需零件。 2.2.1 数控机床的合理选择 一、适合数控机床加工的零件

  11. 两种情况: 2.2.1 数控机床的合理选择(续) 二、机床的选用 ①有零件图样和毛坯,要选择适合加工该零件的数控机床; ②已经有了数控机床,要选择适合该机床加工的零件。

  12. 根据零件图样选择机床 1. 平面孔系零件的加工 这类零件或孔数较多,或孔位置精度要求较高,宜用点位直线控制的数控钻床与镗床加工。 2. 旋转体类零件的加工 此类零件多选用数控车床或数控磨床加工。 3. 平面轮廓的加工 此类零件的轮廓多由直线和圆弧组成,一般选两坐标联动的数控铣床加工。 4. 立体轮廓表面的加工 一般选用具有三轴或三轴以上联动功能的数控铣床加工此类零件。

  13. 根据机床选择加工零件 1. 数控车床 适合加工比较复杂的轴类零件和复杂曲线回转内型腔。 2.数控镗铣床、立式加工中心 适合加工箱体类零件、板类零件、具有平面复杂轮廓的零件。

  14. 根据机床选择加工零件(续) 3.卧式加工中心 适合加工复杂箱体、泵体、阀体、壳体类零件。 4.多坐标联动的卧式加工中心 适合加工复杂的曲线曲面、叶轮等零件。

  15. 三方面因素: 图2-1数控机床加工范围的定性分析 2.2.1 数控机床的合理选择(续) ①要保证被加工零件的技术要求,加工出合格的产品; ②有利于提高生产率; ③尽可能地降低生产成本。

  16. 零件图样上给出的尺寸数据应便于编程 零件的结构工艺性应符合数控加工的要求 2.2.2 零件的加工工艺性分析

  17. 零件图样上给出的尺寸数据应便于编程 图2-2 零件尺寸标注 1.零件图样上尺寸标注应符合数控加工的特点 对数控加工来说,最趋向于 “以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸”。 由于数控加工的精度和重复定位精度都很高,因而可将局部的分散坐标改为同一基准标注或直接给出坐标尺寸。

  18. 零件图样上给出的尺寸数据应便于编程(续) 2.构成零件轮廓的几何元素的条件应充分 构成零件轮廓的几何元素(点、线、面)的条件(如:相切、相交、垂直、平行)是数控编程的重要依据。 自动编程要对构成轮廓的所有几何元素进行定义,而手工编程时,我们要依据这些条件来计算每一个节点的坐标。

  19. 零件图样上给出的尺寸数据应便于编程(续) 3.认真分析零件的技术条件 零件的技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理。 在满足这些要求保证零件的使用性能的前提下,应经济合理。 4.零件材料分析 在满足零件功能的前提下,应选用廉价、切削性能好的材料。

  20. 零件的结构工艺性应符合数控加工的要求 零件的结构工艺性:是指所设计的零件在满足使用要求的前提下,制造的可行性和经济性。 良好的结构工艺性,可以使得零件加工容易,节省工时和材料。而较差的零件结构工艺性,会使加工困难,浪费工时和材料,有的甚至无法加工。 1.零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸 可以减少刀具规格和换刀次数,使得编程方便,提高生产效率。

  21. 零件的结构工艺性应符合数控加工的要求(续) 图2-3 内槽结构工艺性对比 2.内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小,故内槽圆角半径不应太小。 R<0.2H时,零件该部位的工艺性不好。

  22. 零件的结构工艺性应符合数控加工的要求(续) 图2-4 零件槽底平面圆弧对加工工艺的影响 3.零件铣槽底平面时,槽底圆角半径 r 不要过大。

  23. 零件的结构工艺性应符合数控加工的要求(续) 4.应采用统一的基准定位 如没有统一的定位基准,就会因工件的二次装夹而造成加工后,工件两个面上的轮廓位置及尺寸不协调。 零件上最好有合适的孔作为定位基准孔,如没有则需要设置工艺孔作为定位基准孔。 如果无法制出工艺孔,则需要用精加工表面作为统一基准,以减少二次装夹产生的误差。

  24. 2.2.3 加工方法的选择与加工方案的确定 (1)加工方法的选择 以“满足加工精度和表面粗糙度的要求”为原则。 在实际选择加工方法时,还要结合零件的形状、尺寸和热处理要求进行全面考虑。 (2)加工方案的设计原则 零件上比较精密的尺寸及表面的加工,是通过粗加工、半精加工、精加工逐步达到质量要求。 仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的,应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

  25. 图2-5 斜面轮廓加工 2.2.3 加工方法的选择与加工方案的确定(续) (3)平面类零件斜面轮廓加工方案的选择

  26. 2.2.3 加工方法的选择与加工方案的确定(续) (3)平面类零件斜面轮廓加工方案的选择 • 固定斜角的外形轮廓:可采用不同的刀具进行加工.在实际加工中,应根据零件的尺寸精度、倾斜角的大小、刀具的形状、零件的安装定位方法、编程的难易程度等因素,选择一个较好的加工方案。 • 变斜角的外形轮廓: 最好的加工方案是:采用多坐标联动的数控机床,生产率高,加工质量好。其缺点是:这种设备的投资大,生产费用高。 其它的加工方案:在两轴半坐标控制的数控铣床上,用锥形铣刀或鼓形铣刀,采用多次行切的方法进行加工。

  27. (1)工序划分的原则 (2)工序划分的方法 (3)工步的划分 (4)加工顺序的安排 2.2.4 工艺路线设计

  28. 加工顺序按照“粗加工 半精加工 精加工 光整加工”, 逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。 (1)工序划分的原则 • 基面先行原则 用作精基准的表面应优先加工,减小装夹误差. • 先粗后精原则 • 先主后次原则 先加工零件的主要工作表面、装配基准面, 次要表面放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前穿插加工。

  29. (1)工序划分的原则 (续) • 先面后孔原则 对箱体、支架类零件,平面轮廓尺寸较大,一般先加工平面,再加工孔和其它尺寸 。 优点:一方面用加工过的平面定位,稳定可靠;另一方面在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工精度,特别是钻孔时的轴线不易偏斜。

  30. 图2-6 按零件的装夹定位方式划分工序 (2)工序划分的方法 • 按所用的刀具划分工序 为了减少换刀次数,压缩空行程时间,减少不必要的定位误差,可按刀具集中工序的方法加工零件。 • 按零件的装夹定位方式划分工序 一般加工外形时以内形定位,加工内形时以外形定位。

  31. 图2-7 按粗、精加工划分工序 (2)工序划分的方法(续) • 按粗、精加工划分工序 根据零件的加工精度、刚度和变形因素来划分工序时,可按粗、精加工分开的原则划分工序,即先粗加工再精加工。

  32. (3)工步的划分 ①同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成,整个加工表面按先粗加工后精加工分开进行。 ②对于既有铣面又有镗孔的零件,可先铣面后镗孔。 ③当机床工作台回转时间比换刀时间短时,可采用按刀具划分工步,以减少换刀次数,提高加工效率。

  33. (4)加工顺序的安排 ①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。 ②先进行内形内腔加工工序,然后进行外形加工工序。 ③以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序,最好连接进行。 ④在同一次装夹中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏较小的工序。

  34. 2.2.5 零件的装夹方法与夹具的选择 (1)零件的装夹 (2)夹具的选择

  35. 零件的装夹 六点定位原理:夹具用合理分布的六个支承点,分别限制工件的六个自由度,使工件在夹具中的位置完全确定,称为“六点定位原理”。 (1)零件的装夹 使工件相对于机床及刀具处于正确的位置 定位 工件定位后,将工件紧固,使工件在加工过程中不发生位置变化 夹紧

  36. (1)零件的装夹(续) 零件安装定位的基本原则 • 力求设计基准、工艺基准和编程计算的基准统一。 设计基准:零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。 工艺基准:零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。 • 尽量减少装夹次数,尽可能在一次装夹定位后,加工出全部待加工表面。 • 避免采用占机人工调整式的加工方案,以便充分发挥数控机床的效能。 • 工件定位、夹紧部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以及重要部位的测量。

  37. 按用途分类 通 用 夹 具 通 用 可 调 夹 具 专 用 夹 具 组 合 夹 具 成 组 夹 具 拼 拆 式 夹 具 (2)夹具的选择 夹具的分类

  38. 按动力源分类 手动 夹 具 气动 夹 具 液 压 夹 具 气 液 增 压 夹 具 电 动 夹 具 磁 力 夹 具 真 空 夹 具 离 心 力 夹 具 其 它 (2)夹具的选择(续)

  39. 按使用机床分类 车床 夹 具 铣床 夹 具 钻 床 夹 具 镗 床 夹 具 磨 床 夹 具 齿 轮 机 床 夹 具 其 它 机 床 夹 具 (2)夹具的选择(续)

  40. 1、保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;1、保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定; 2、要能协调零件与机床坐标系的尺寸。 (2)夹具的选择(续) 夹具的选择原则 两个基本要求 重点考虑以下5点 • 单件小批量生产时,优先选用组合夹具、可调夹具和通用夹具; • 在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求结构简单; • 零件的装卸要快速、方便、可靠,缩短机床的停顿时间; • 夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工; • 批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液压夹具。

  41. 图2-8a 新型数控夹具体

  42. 图2-8b 新型数控夹具体

  43. (1)加工路线的确定原则 (2)辅助程序段的设计 (3)孔加工路线的确定 (4)内型腔加工路线设计 (5)曲线加工路线的确定 2.2.6 加工路线的确定

  44. (1)加工路线的确定原则 加工路线:在数控加工中,刀具刀位点相对工件运动的轨迹。 加工路线的确定应遵循以下原则: ①加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,而且效率高; ②数值计算简单,减少编程工作量; ③应使加工路线最短,既减少程序段又可减少空刀时间。

  45. 切出方向 表面产生切痕 切入方向 径向切入 切入方向 切向切入 (2)辅助程序段的设计 ①轮廓加工的进退刀路径设计 (a)外轮廓加工,刀具的切入和切出: 原则:沿外轮廓曲线延长线的切向切入、切出

  46. a b (2)辅助程序段的设计(续) ①轮廓加工的进退刀路径设计 (a)外轮廓加工,刀具的切入和切出: 图2-9 外轮廓加工,刀具的切入和切出

  47. 图2-10(a) 内轮廓加工,刀具的切入和切出 (2)辅助程序段的设计(续) (b)内轮廓加工,刀具的切入和切出 I.内轮廓曲线允许外延,则遵循“沿切线方向切入切出”原则。 对于内圆弧的铣削也遵循此原则,而且最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线,以提高内孔的加工精度和加工质量。

  48. 图2-10(b) 内轮廓加工,刀具的切入和切出 (2)辅助程序段的设计(续) (b)内轮廓加工,刀具的切入和切出 II.内轮廓曲线不允许外延,刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出。刀具的切入切出点尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处;如内部几何元素相切无交点时,为防止刀具在轮廓拐角处留下凹口,刀具的切入切出应远离拐点。

  49. 已加工面的钻镗铰孔△Z=1~3mm, 毛面的钻、镗、铰孔△Z=5~8mm, 铣削前攻螺纹时△Z=5~10mm 图2-11 数控钻孔的尺寸关系 (2)辅助程序段的设计(续) ②孔加工时引申距离的确定 刀具轴向 位移量 刀具超越距离为1~3mm 钻孔深度 Zp=0.5Dcotθ 刀具的引入距离 被加工孔的深度(mm)

  50. 图2-12 车螺纹时引入距离δ1和超越距离δ2 (2)辅助程序段的设计(续) ③螺纹加工时引申距离的确定 一般δ1=2~5mm,对大螺距和高精度的螺纹取大值;δ2=1/4δ1。