数控第一章课件.pptx
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- 数控 第一章 课件
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1、 第一节数控加工工艺分析第一节数控加工工艺分析 工艺分析是对被加工零件进行数控加工的前期工艺准备工作。数控加工工艺涉及面广、影响因素多,因此,在对被加工零件进行加工工艺分析时,应充分考虑数控机床的加工特点,从数控加工的可能性和方便性出发,认真、仔细地进行工艺分析。一、分析零件图中的尺寸标注方法一、分析零件图中的尺寸标注方法工件用数控方法加工时,其工艺图样上的尺寸标注方法应与数控加工的特点相适应。通常,设计人员在标注尺寸时较多地考虑了装配与使用特性方面的因素,常采用局部分散的标注方法。例如,图1-1所示的箱体零件的孔系尺寸标注,是以孔距作为主要标注形式,以减少累积误差,满足性能及装配要求。在数控
2、加工中,图1-1所示的标注方式给工序安排和数控编程带来许多不便,因此,应将局部分散的标注方法改为同一基准标注方法,如图1-2所示。同一基准标注方法以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸,它与数控加工特点相适应,既便于编程,也便于保持设计、工艺、测量基准与编程原点设置的一致性。而且,由于数控加工精度及重复定位精度都很高,因此,采用同一基准标注方法不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性。二、分析构成零件轮廓的几何元素二、分析构成零件轮廓的几何元素构成零件轮廓的几何元素的形状与位置尺寸(如直线的位置、圆弧的半径、圆弧与直线是相切还是相交等)是数控编程的重要依据。手工编程时,需根据它们计算出每一个
3、节点的坐标;自动编程时,需依据它们对构成轮廓的所有几何元素进行定义。如果某一条件不明确,则编程将无法进行。因此,应认真仔细分析零件图,如果发现条件不明确等问题,应及时与设计人员协商解决。三、分析零件的技术要求三、分析零件的技术要求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工艺等。在保证零件使用性能的前提下,零件的技术要求应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂、加工困难、成本提高。四、分析零件的结构工艺性四、分析零件的结构工艺性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,可使零件加工容易,节省工时,节约
4、材料;而较差的结构工艺性,不但会浪费工时和材料,而且会使零件加工困难,甚至会使零件无法加工。因此,零件各部位的结构工艺性都应符合数控加工的特点。第二节数控加工工艺路线设计第二节数控加工工艺路线设计 适合数控加工的零件并不一定要在数控机床上完成所有加工工序,所以,数控加工工艺路线是几道数控加工工序的概括,而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程。因此,在设计数控加工工艺路线时,必须全面考虑,注意工序的正确划分、加工顺序的合理安排以及数控加工工序与普通加工工序的衔接等问题。一、工序的划分一、工序的划分在数控机床上加工的工件,一般按工序集中原则划分工序。根据数控机床的加工特点,加工工序的划分有以下几种方式
5、:(1)按装夹定位划分工序对于加工内容不多的工件,可根据装夹定位划分工序,即以一次装夹所完成的所有工艺过程划分为一道工序。通常,先将加工部位分为几个部分,每道工序加工其中一部分。例如,加工外轮廓时,以内腔夹紧;加工内腔时,以外轮廓夹紧。(2)按所用刀具划分工序为了减少换刀次数和空行程时间,可以按刀具划分工序。在一次装夹中,用一把刀加工完能加工的所有部位,然后换另一把刀加工其他部位,此时,可以将同一把刀具所完成的工艺过程划分为一道工序。这种方法适用于零件结构较复杂、待加工表面较多、机床连续工作时间较长、加工程序的编制和检查难度较大等情况。自动换刀数控机床中大多采用这种方法。(3)按粗、精加工划分
6、工序由于粗加工切削余量较大,会产生较大的切削力,使刚度较差的工件产生变形,故一般对易产生加工变形的零件,可按粗、精加工分开的原则来划分工序,即将粗加工中所完成的工艺过程划分为一道工序,将精加工中所完成的工艺过程划分为一道工序。(4)按加工部位划分工序对于加工内容很多的零件,可按其结构特点将加工部位分成几个部分,如内形、外形、曲面或平面等,并将加工同一型面所完成的工艺过程划分为一道工序。一般先加工平面和定位面,再加工孔;先加工简单的几何形状,再加工复杂的几何形状;先加工精度要求较低的部位,再加工精度要求较高的部位。综上所述,工序的划分,应根据零件的结构特点、工件的安装方式、数控加工内容、数控机床
7、的性能以及工厂的生产条件等因素,灵活掌握,力求合理。二、加工顺序的安排二、加工顺序的安排加工顺序对加工精度和效率有很大影响,安排数控加工工序时,除应遵循普通机床的工序安排原则外,还应考虑以下因素:1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧。2)以相同安装方式或用同一把刀加工的工序,最好连续进行,尽量减少重复定位和换刀次数,以减少误差,缩短辅助时间,提高生产效率。3)先加工工件内腔,后加工工件外轮廓。4)在同一次安装中加工多道工序时,应先安排对工件刚性破坏较小的工序。在安排加工顺序时,还要注意退刀槽、倒角等工序的安排。三、数控加工工序与普通工序的衔接三、数控加工工序与普通工序的衔接由于数控加
8、工工序穿插在工件加工的整个工艺过程中,如果衔接不好则极易产生问题,因此,要解决好数控加工工序与普通工序之间的衔接问题。最好的办法是建立相互状态要求。例如,是否要为后道工序留加工余量,留多少;定位面与孔的精度及形位公差要求;各工序的技术要求;毛坯的热处理工艺等。其目的是能相互满足加工需要,使质量目标及技术要求明确,交接验收有依据。交接状态要求一般用状态表表示,按一定程序会签,并反映在工艺规程中。第三节数控加工工序设计第三节数控加工工序设计数控加工工序设计的主要任务是确定本工序的具体加工内容、工装夹具、定位安装方式、切削用量及刀具运动轨迹等,为编制程序作好充分准备。一、加工路线的确定一、加工路线的
9、确定在数控加工中,刀具(严格说是刀位点)相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线,即刀具从对刀点开始运动起,直至结束加工所经过的路径,包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。确定加工路线时,主要遵循以下几点原则:1)加工路线必须保证工件加工精度和表面粗糙度要求。2)应尽量缩短加工路线,以减少空行程时间,提高生产率。3)应尽量简化数学处理时的数值计算工作量,以减少编程工作量。二、工件定位与夹紧方案的确定及夹具的选择二、工件定位与夹紧方案的确定及夹具的选择1.工件定位与夹紧方案的确定在数控机床上加工工件时,定位安装的基本原则与普通机床相同。为了提高数控机床的加工效率,在确定定位基准与夹紧方
10、案时应注意下列几点:1)力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一,这样可减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算工作量。2)尽量减少装夹次数,尽可能做到一次定位装夹后就能加工出工件上全部或大部分待加工表面,以减少装夹误差,提高加工表面之间的相互位置精度,充分发挥数控机床的效率。3)避免采用占机人工调整式方案,以减少占机时间,提高加工效率。2.夹具的选择根据数控机床的特点,选择夹具时有如下基本要求:1)保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。2)能协调工件与机床坐标系的尺寸。3)单件小批量生产时,尽量采用组合夹具、可调式夹具或其他通用夹具,以缩短生产准备时间,节省生产费用。4)成批生产时,
11、可考虑采用专用夹具,以保证加工精度、提高装夹效率,但应力求结构简单。5)夹具的定位、夹紧机构元件不能与刀具运动轨迹发生干涉。6)装卸工件要方便可靠,以缩短辅助时间,成批生产可考虑采用气动夹具、液压夹具及多工位夹具。三、刀具的选择三、刀具的选择 一般情况下,数控机床的主轴转速比普通机床的主轴转速高12倍,并能在大切削用量情况下实现长时间无人自动加工。因此,对数控机床刀具的要求比对普通机床刀具的要求要严格得多,不仅要求具有较高的强度、刚度和使用寿命,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。1.数控铣刀的种类及选用(1)数控铣削所用刀具的基本要求 1)铣刀刚性要好。要求铣刀刚性好的目的主要有两个:一是满足为
12、提高生产率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。2)铣刀的使用寿命要长。当一把铣刀的加工内容很多时,如果刀具磨损较快,不仅会影响工件的表面质量和加工精度,而且会增加换刀与对刀次数,从而导致工件加工表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶,降低了工件表面质量。(2)(2)常用铣刀的种类常用铣刀的种类1)面铣刀。面铣刀主要用于加工平面、台阶面等。面铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面或圆锥面上,副切削刃分布在铣刀的端面上。面铣刀按结构可以分为整体式面铣刀、硬质合金整体焊接式面铣刀、硬质合金机夹焊接式面铣刀和硬质合金可转位式面铣刀等形式。整体式面铣刀如图1-3所示。由于该
13、面铣刀的材料为高速钢,所以其切削速度、进给量等都受到限制,从而阻碍了生产效率的提高。而且该铣刀的刀齿损坏后很难修复,所以整体式面铣刀应用很少。硬质合金整体焊接式面铣刀硬质合金整体焊接式面铣刀如图1-4所示。该面铣刀由硬质合金刀片与合金钢刀体焊接而成。其特点是结构紧凑、切削效率高、制造较方便。但其刀齿损坏后很难修复,所以该铣刀应用也不多。硬质合金机夹焊接式面铣刀硬质合金机夹焊接式面铣刀如图1-5所示。该面铣刀是将硬质合金刀片焊接在小刀头上,再采用机械夹固的方法将小刀头装夹在刀体槽中。其特点是切削效率高,而且在刀头损坏后,只要更换新刀头即可,因此延长了刀体的使用寿命。硬质合金可转位式面铣刀硬质合金
14、可转位式面铣刀如图1-6所示。该面铣刀是将硬质合金可转位刀片直接装夹在刀体槽中。切削刃用钝后,将刀片转位或更换新刀片即可继续使用。硬质合金可转位式面铣刀具有加工质量稳定、切削效率高、刀具使用寿命长、刀片调整及更换方便、刀片重复定位精度高等特点,适合数控铣床或加工中心使用。2)2)立铣刀立铣刀。立铣刀是数控铣床上最常用的铣刀。立铣刀圆柱表面和端面上都有切削刃,它们可同时进行切削,也可单独进行切削。图1-7所示为高速钢立铣刀。该立铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上,副切削刃分布在铣刀的端面上。主切削刃一般为螺旋齿,以增加切削平稳性,提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃,所以立铣刀不能作轴
15、向进给,端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面为了能加工较深的沟槽,并保证刀具有足够的备磨量。立铣刀的轴向长度一般较长。为改善切屑卷曲情况,增大容屑空间,防止切屑堵塞,立铣刀刀齿数比较少,容屑槽圆弧半径较大。高速钢立铣刀有粗齿和细齿之分。粗齿齿数一般为36个,适用于粗加工;细齿齿数一般为510个,适用于半精加工。柄部有直柄、莫氏锥度锥柄、724锥度锥柄等多种形式。立铣刀应用较广,但切削效率较低。图1-8所示为硬质合金可转位式立铣刀,其基本结构与高速钢立铣刀相差不多,但切削效率大大提高,是高速钢立铣刀的24倍,且适用于数控铣床、加工中心的切削加工。3)3)模具铣刀模具铣刀。模具铣刀主要用于加工模
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