數(shù)控編程：數(shù)控機(jī)床加工工序和加工路線的設(shè)計(jì)

心心相通892 2012-05-06

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數(shù)控編程：數(shù)控機(jī)床加工工序和加工路線的設(shè)計(jì)

2012年04月14日星期六 0:43

一、工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：
  確定工序的具體加工內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位安裝方式及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，為編制程序作好準(zhǔn)備.

   二、確定加工路線的原則：

  加工路線的設(shè)定是很重要的環(huán)節(jié)，加工路線是刀具在切削加工過(guò)程中刀位點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不僅包括加工工序的內(nèi)容，也反映加工順序的安排，因而加工路線是編寫加工程序的重要依據(jù)。品質(zhì)新空間

1)加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度。

2)設(shè)計(jì)加工路線要減少空行程時(shí)間，提高加工效率。

3)簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算和減少程序段，減少編程工作量。

4)根據(jù)工件的形狀、剛度、加工余量、機(jī)床系統(tǒng)的剛度等情況，確定循環(huán)加工次數(shù)。

5)合理設(shè)計(jì)刀具的切入與切出的方向。采用單向趨近定位方法，避免傳動(dòng)系統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差。品質(zhì)新空間

6)合理選用銑削加工中的順銑或逆銑方式。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床采用滾珠絲杠，運(yùn)動(dòng)間隙很小，因此順銑優(yōu)點(diǎn)多于逆銑。

   三、數(shù)控機(jī)床加工路線：

1)數(shù)控車床加工路線：
  數(shù)控車床車削端面加工路線如圖2.4所示的A-B-Op-D，其中A為換刀點(diǎn)，B為切入點(diǎn)，C--0p為刀具切削軌跡，0p為切出點(diǎn)，D為退刀點(diǎn)。

      圖2.4數(shù)控車床車削端面加工路線     圖2.5數(shù)控車床車削外圓加工路線
  數(shù)控車床車削外圓的加工路線如圖2.5所示A-B-C-D-E-F，其中A為換刀點(diǎn)，B為切入點(diǎn)，C--D--E為刀具切削軌跡，E為切出點(diǎn)，F(xiàn)為退刀點(diǎn)。品質(zhì)新空間

2)數(shù)控銑床加工路線：立銑刀側(cè)刃銑削平面零件外輪廓時(shí)，應(yīng)沿著外輪廓曲線的切向延長(zhǎng)線切入或切出，避免切痕，保證零件曲面的平滑過(guò)渡。

圖2.6外輪廓銑削的加工路線      圖2.7內(nèi)輪廓銑削的加工路線

  當(dāng)銑削封閉內(nèi)輪廓表面時(shí)，刀具也要沿輪廓線的切線方向進(jìn)刀與退刀，如圖2.7所示，A-B-C為刀具切向切入輪廓軌跡路線，C-D-C為刀具切削工件封閉內(nèi)輪廓軌跡，C-E-A為刀具切向切出輪廓軌跡路線。
3)孔加工定位路線：要注意各孔定位方向的一致性，即采用單向趨近定位方法，這樣的定位方法避免了因傳動(dòng)系統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差，提高孔的位置精度。如圖2.8所示

   圖2.8孔加工定位路線

    四、工件的安裝與夾具的選擇

1)工件的安裝

①力求符合設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、安裝基準(zhǔn)和工件坐標(biāo)系的基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
②減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次裝夾后能加工全部待加工表面。
③盡可能采用專用夾具，減少占機(jī)裝夾與調(diào)整的時(shí)間。

2) 夾具的選擇

①小批量加工零件，盡量采用組合夾具，可調(diào)式夾具以及其它通用夾具。
②成批生產(chǎn)考慮采用專用夾具，力求裝卸方便。
③夾具的定位及夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響刀具的走刀運(yùn)動(dòng)。

④裝卸零件要方便可靠，成批生產(chǎn)可采用氣動(dòng)夾具、液壓夾具和多工位夾具。

    五、切削用量的選擇
  切削用量包括切削速度Vc(或主軸轉(zhuǎn)速n)、切削深度ap和進(jìn)給量f，選用原則與普通機(jī)床相似：粗加工時(shí)，以提高生產(chǎn)率為主，可選用較大的切削量；半精加工和精加工時(shí)，選用較小的切削量，以保證工件的加工質(zhì)量。品質(zhì)新空間

  1)數(shù)控車床切削用量
①切削深度ap：在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的條件下，可選取較大的切削深度，以減少進(jìn)給次數(shù)。當(dāng)工件的精度要求較高時(shí)，則應(yīng)考慮留有精加工余量，一般為0.1～0.5mm。
切削深度ap計(jì)算公式：ap=（dw- dm)/2
式中dw—待加工表面外圓直徑，單位: mm
dm—已完成加工后的表面外圓直徑，單位mm
②切削速度Vc：切削速度由工件材料、刀具材料及加工性質(zhì)等因素所確定，可查表。
切削速度計(jì)算公式：　Vc=Πdn/1000 (m/min)
式中： d—工件或刀尖的回轉(zhuǎn)直徑，單位: mm
n—工件或刀具的轉(zhuǎn)速，單位: r/min
③進(jìn)給速度：進(jìn)給速度是指單位時(shí)間內(nèi)，刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，單位為mm/min，也可表示為主軸旋轉(zhuǎn)一周刀具的進(jìn)給量，單位為mm/r。
進(jìn)給速度Vf的計(jì)算:
Vf= n f
式中：
n—車床主軸的轉(zhuǎn)速，單位: r/min 。

f—刀具的進(jìn)給量，單位: mm/r
  2) 數(shù)控銑床切削用量選擇
  數(shù)控銑床的切削用量包括切削速度vc、進(jìn)給速度vf、背吃刀量ap和側(cè)吃刀量ac。切削用量的選擇方法是考慮刀具的耐用度，先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進(jìn)給速度，最后確定切削速度。
①背吃刀量ap（端銑）或側(cè)吃刀量ac（圓周銑）
  如圖2.9所示，背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸，單位為mm;
側(cè)吃刀量ac為垂直于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸，單位為mm，

端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對(duì)表面質(zhì)量要求決定。

圖2.9銑刀銑削用量
②進(jìn)給速度vf
  進(jìn)給速度指單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移，單位為mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量fz(單位為mm/z)有關(guān)。
進(jìn)給速度的計(jì)算公式：vf= fzZ n
式中每齒進(jìn)給量fz的選用主要取決于工件材料和刀具材料的機(jī)械性能、工件表面粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件剛性差或刀具強(qiáng)度低，fz值取小值。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀的選用值，可查表選用。
③切削速度
  銑削的切削速度與刀具耐用度T、每齒進(jìn)給量fz、背吃刀量ap、側(cè)吃刀量ac
以及銑刀齒數(shù)Z成反比，與銑刀直徑d成正比。其原因是fz、ap、
ac、Z增大時(shí)，使同時(shí)工作齒數(shù)增多，刀刃負(fù)荷和切削熱增加，加快刀具磨損，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大銑刀直徑則可以改善散熱條件，相應(yīng)提高切削速度。

    六、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的選擇

   1)對(duì)刀點(diǎn)是刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，程序就是從這一點(diǎn)開(kāi)始的，故又叫程序原點(diǎn)或程序起點(diǎn)（起刀點(diǎn)）。
其選擇原則是：

①應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，如以孔定位的零件，應(yīng)以孔中心作為對(duì)刀點(diǎn)。
②對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在對(duì)刀方便的位置，便于觀察和檢測(cè)。
③應(yīng)便于坐標(biāo)值的計(jì)算。如絕對(duì)坐標(biāo)系的原點(diǎn)或已知坐標(biāo)值的點(diǎn)上。
④使加工程序中刀具引入（或返回）路線短并便于換刀。

   2)對(duì)刀點(diǎn)可選在零件上，也可選在夾具或機(jī)床上，若選在夾具或機(jī)床上，則必須與工件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸聯(lián)系。如圖2.10所示。

圖2.10對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定

    3)對(duì)刀時(shí)，應(yīng)使"刀位點(diǎn)"與" 對(duì)刀點(diǎn)" 重合，對(duì)刀的準(zhǔn)確程度直接影響加工精度，不同刀具的刀位點(diǎn)是不同的。如圖2.11所示。

圖2.11不同刀具的刀位點(diǎn)

   4)對(duì)數(shù)控車床、鏜銑床、加工中心等多刀加工數(shù)控機(jī)床，因加工過(guò)程中要進(jìn)行換刀，故編程時(shí)應(yīng)考慮不同工序間的換刀位置，設(shè)置換刀點(diǎn)。為避免換刀時(shí)刀具與工件及夾具發(fā)生干涉，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件外合適的位置。如上圖2.10所示。

數(shù)控編程：數(shù)控機(jī)床加工工序和加工路線的設(shè)計(jì)

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