.plcworld
数控刀具
(数控车床部分).plcworld
刀具的选择.plcworld
目的
•通过刀具选择过程,理解影响刀具选择的主要因素
.plcworld
普通内外圆车削刀具选择
.plcworld
普通内外圆车削刀具选择
.plcworld
工件的影响
•形状
•刚性
•材质
•毛坯条件
•装夹
•尺寸公差要求
•表面质量要求
.plcworld
机床的影响
•机床类型
•刀位数量
•刀具装夹方式和尺寸
•切削方向
•转速范围
•主轴功率
.plcworld
刀杆的影响
•主偏角
•进给方向
•截面形状和尺寸
•长度刀片夹紧方式刀杆几何角度5°°.plcworld
选择与加工任务相适应的车刀片.plcworld
选择刀具材料的基本要求
•熟悉工件与刀具材料特性
•被选用的刀具材料与工件材料相互“匹配”
•既充分发挥刀具特性
•又较经济的满足加工要求.plcworld
切削刀具用硬质合金分类及标志
P类于加工长切屑的件M类于加工锈钢件K类于加工短切屑的铁件类于加工短切屑的铁材料S类于加工加工材料H类于加工材料.plcworld
通用材质.plcworld
专用材质.plcworld
选择刀片槽形.plcworld
刀片上的标记
断屑槽代号应用范围尖半径英制制来源于ISO工程制图面光洁度符号粗加工中等加工精加工超精加工PF-精加工-中等加工-粗加工-通用加工-负前角-正前角-锋利刃-修光刃–重加工制,2代表2/64in.,1/32in.,0.79mm
公制,08代表0.8mm.plcworld
车刀片选择实验实例.plcworld
车刀片选择练习
•精车图示的细长轴
•加工余量:0.5mm
•根据表面粗糙度要求必须使用的进给率f=0.1mm(刀尖R0.4)
•连续切削,表面已经经过加工
•材料C45
•机床刚性不好
•工件装夹不够牢固
.plcworld
.plcworld
6个工件材料组
•第一步,选择刀片的断屑槽型-LF
.plcworld
6个工件材料组
•第一步,选择刀片
的断屑槽型-LF
•第二步,选择刀片
的材质KT315
.plcworld
6个工件材料组
•第一步,选择刀片的断屑槽型
•第二步,选择刀片的材质
•第三步,选择切削速度
-LF
KT315
.plcworld
选车刀DCMT070204-LFKT315.plcworld
车刀片选择结果
1.细长轴用正型刀具,钢
•ap=0.5,f=0.1,得,
•槽形为–LF
2.同页
•-LF,连续切削,得,
•材质,KT315
•Vc=270m/min
3.选车刀样本DCMT070204-LFKT315
•Vc=270m/min
•ap=0.5mm
•f=0.1mm/r
.plcworld
车削实验一.plcworld
目的
•了解可转位车刀的结构,掌握可转位车刀的装卸方法
.plcworld
实验器材
•可转位车刀杆可转位刀片垫片垫片螺钉扳手压板开口销夹紧螺钉.plcworld
实验步骤
•实验教师讲解并演示可转位车刀的结构和装卸方法
•实验学员按要求进行可转位车刀的装卸.plcworld
车削实验二.plcworld
目的
•了解切削参数对断屑的影响.plcworld
实验器材
•数控车床
•45钢制工件(例如,直径80mm)
•可转位车刀CNMG120412-RN
•计算器
•直尺
.plcworld
实验步骤
•实验教师讲解切削参数对断屑的影响,给定实验数据,
–第一组数据,–第二组数据,
•切削速度,350m/min•切削速度,350m/min
•进给率,0.6mm/r•进给率,0.25mm/r
•切削深度,5mm•切削深度,1.5mm
•实验学员测量工件直径并按给定实验数据计算机床转速和进给速度
•按计算得到的机床转速和进给速度修改加工程序
•分别按两组数据进行切削,收集相应的切屑装入透明小胶袋贴于切削实验报告。
.plcworld
实验结果
–第二组数据,第一组数据,
•切削速度,350m/min切削速度,350m/min
•进给率,0.25mm/r进给率,0.6mm/r
•切削深度,1.5mm切削深度,5.0mm
•n=1393r/min
•Vf=863mm/min
•n=1393r/min
•Vf=348mm/min.plcworld
.plcworld
2.1数控加工工艺设计主要内容
2.2数控加工工艺设计方法
2.3填写数控加工技术文件
.plcworld
2.1数控加工工艺设计主要内容
在进行数控加工工艺设计时,一般应进行以下几方面的工作,数控加工工艺内容的选择,数控加工工艺性分析,数控加工工艺路线的设计。
2.1.1数控加工工艺内容的选择
对于一个零件来说,并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析,选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。.plcworld
1、适于数控加工的内容
在选择时,一般可按下列顺序考虑,
(1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容,
(2)通用机床难加工,质量也难以保证的内容应作为重点选择内容,
(3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容,可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。
2、不适于数控加工的内容
加工内容采用数控加工后,在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下,下列一些内容不宜选择采用数控加工,
(1)占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准,需用专用工装协调的内容,
(2)加工部位分散,需要多次安装、设置原点。这时,采用数控加工很麻烦,效果不明显,可安排通用机床补加工,
(3)按某些特定的制造依据,如样板等,加工的型面轮廓。
.plcworld
2.1.2数控加工工艺性分析
结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。
1、尺寸标注应符合数控加工的特点
在数控编程中,所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸,或尽量以同一基准引注尺寸。
2、几何要素的条件应完整、准确
在程序编制中,编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义,手工编程时要计算出每个节点的坐标,无论哪一点不明确或不确定,编程都无法进行。
.plcworld
3、定位基准可靠
在数控加工中,加工工序往往较集中, 以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准,或在毛坯上增加一些工艺凸台。如左下图所示的零件, 为增加定位的稳定性,可在底面增加一工艺凸台,如右下图所示。
4、统一几何类型及尺寸
零件的外形、 内腔最好采用统一的几何类型及尺寸,这样可以减少换刀次数,还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。
.plcworld
2. 1. 3 数控加工工艺路线的设计
数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程,而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到, 由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中, 因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如下图所示。
.plcworld
数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题,
1、工序的划分
根据数控加工的特点,数控加工工序的划分一般可按下列方法进行,
(1)以一次安装、加工作为一道工序。
(2)以同一把刀具加工的内容划分工序
(3)以加工部位划分工序
(4)以粗、精加工划分工序
.plcworld
2、顺序的安排
顺序安排一般应按以下原则进行,
(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧, 中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑,
(2)先进行内腔加工,后进行外形加工,
(3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加工, 以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。
3、数控加工工艺与普通工序的衔接
数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序,如衔接得不好就容易产生矛盾。 因此在熟悉整个加工工艺内容的同时,要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点,如要不要留加工余量, 留多少,定位面与孔的精度要求及形位公差,对校形工序的技术要求,对毛坯的热处理状态等。
.plcworld
2.2 数控加工工艺设计方法
在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后, 即可进行数控加工工序的设计。数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来,为编制加工程序作好准备。.plcworld
2.2. 1 确定走刀路线和安排加工顺序
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹,它不但包括了工步的内容,也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点,
1、寻求最短加工路线
如加工下图所示零件上的孔系。 中图的走刀路线为先加工完外圈孔后,再加工内圈孔。若改用右图的走刀路线,减少空刀时间,则可节省定位时间近一倍,提高了加工效率。
.plcworld
2、最终轮廓一次走刀完成
为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。
如下图为用行切方式加工内腔的走刀路线,这种走刀能切除内腔中的全部余量,不留死角,不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度,而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用中图的走刀路线,先用行切法,最后沿周向环切一刀,光整轮廓表面,能获得较好的效果。右图也是一种较好的走刀路线方式。
.plcworld
3、选择切入切出方向
考虑刀具的进、退刀,切入、切出,路线时,刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上, 以保证工件轮廓光滑,应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面,尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停,切削力突然变化造成弹性变形, , 以免留下刀痕,如右图所示。
4、选择使工件在加工后变形小的路线
对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。安排工步时,应先安排对工件刚性破坏较小的工步。
.plcworld
2.2.2 确定定位和夹紧方案
在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题,
( 1)尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统
一,
(2)尽量将工序集中,减少装夹次数,尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面,
(3)避免采用占机人工调整时间长的装夹方案,
(4)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
.plcworld
如图左图薄壁套的轴向刚性比径向刚性好,用卡爪径向夹紧时工件变形大,若沿轴向施加夹紧力,变形会小得多。在夹紧中图所示的薄壁箱体时,夹紧力不应作用在箱体的顶面,而应作用在刚性较好的凸边上,或改为在顶面上三点夹紧,改变着力点位置, 以减小夹紧变形,如右图所示。.plcworld
2.2. 3 确定刀具与工件的相对位置
对于数控机床来说,在加工开始时,确定刀具与工件的相对位置是很重要的,这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被加工零件上,也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置,对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下,
(1)所选的对刀点应使程序编制简单,
(2)对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置,
(3 )对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置,
(4)对刀点的选择应有利于提高加工精度。
.plcworld
例如,加工右图所示零件时,当按照图示路线来编制数控加工程序时,选择夹具定位元件圆柱销的中心线与定位平面A 的交点作为加工的对刀点。显然,这里的对刀点也恰好是加工原点。
.plcworld
在使用对刀点确定加工原点时,就需要进行“对刀”。
所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。每把刀具的半径与长度尺寸都是不同的,刀具装在机床上后,应在控制系统中设置刀具的基本位置。 “刀位点”是指刀具的定位基准点。如下图所示, 圆柱铣刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点,球头铣刀的刀位点是球头的球心点或球头顶点,车刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心,钻头的刀位点是钻头顶点。
.plcworld
换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的, 因为这些机床在加工过程中要自动换刀。对于手动换刀的数控铣床,也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外,并留有一定的安全量。
.plcworld
2.2.4 确定切削用量
对于高效率的金属切削机床加工来说,被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。经济的、有效的加工方式,要求必须合理地选择切削条件。
编程人员在确定每道工序的切削用量时,应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件,或保证刀具耐用度不低于一个工作班,最少不低于半个工作班的工作时间。
背吃刀量主要受机床刚度的限制,在机床刚度允许的情况下,尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件,要留有足够的精加工余量,数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。
.plcworld
编程人员在确定切削用量时,要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量,刀具耐用度,最后选择合适的切削速度。下表为车削加工时的选择切削条件的参考数据。
.plcworld
2.3 填写数控加工技术文件
填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据,也是操作者遵守、执行的规程。技术文件是对数控加工的具体说明, 目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。数控加工技术文件主要有,数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。 以下提供了常用文件格式,文件格式可根据企业实际情况自行设计。
.plcworld
2. 3. 1数控编程任务书
它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明, 以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一,详见附表。
2.3.2数控加工工件安装和原点设定卡片,简称装夹图和零件设定卡,
它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法,并应注明加工原点设置位置和坐标方向,使用的夹具名称和编号等,详见附表。
.plcworld
2.3.3数控加工工序卡片
数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处,所不同的是,工序简图中应注明编程原点与对刀点,要进行简要编程说明,如,所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等,及切削参数,即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等,的选择,详见附表。
2. 3.4 数控加工走刀路线图
在数控加工中,常常要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞,为此必须设法告诉操作者关于编程中的刀具运动路线,如,从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等, 。为简化走刀路线图,一般可采用统一约定的符号来表示,详见附表。
2.3.5数控刀具卡片
数控加工时,对刀具的要求十分严格,一般要在机外对刀仪上预先调整刀具直径和长度。刀具卡反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据,详见附表。.plcworld
2.2.4 确定切削用量
对于高效率的金属切削机床加工来说,被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。经济的、有效的加工方式,要求必须合理地选择切削条件。
编程人员在确定每道工序的切削用量时,应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件,或保证刀具耐用度不低于一个工作班,最少不低于半个工作班的工作时间。
背吃刀量主要受机床刚度的限制,在机床刚度允许的情况下,尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件,要留有足够的精加工余量,数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。
.plcworld
4、机床参考点
机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。
机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的,坐标值已输入数控系统中。 因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。
通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的,而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。下图为数控车床的参考点与机床原点。
.plcworld
.plcworld
1.1数控程序编制的概念
1.2数控机床的坐标系
1.3常用编程指令
1.4程序编制中的数学处理.plcworld
1 . 1数控程序编制的概念
在编制数控加工程序前,应首先了解,数控程序编制的主要工作内容,程序编制的工作步骤,每一步应遵循的工作原则等,最终才能获得满足要求的数控程序。
.plcworld
1. 1. 1数控程序编制的定义
编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作,理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件,还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥,使数控机床能安全、可靠、高效的工作。
.plcworld
1、数控程序编制的内容及步骤
数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括,
(1)分析零件图样和制定工艺方案
(2)数学处理3,编写零件加工程序4,程序检验 分析件样制工方 数学处理 编写程 程序校
修改.plcworld
2、数控程序编制的方法
数控加工程序的编制方法主要有两种,手工编制程序和自动编制程序。
(1)手工编程
手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。
零件图 工艺人 夹具表床表具表 工艺规 编程人 加工程 加工程改程手册
.plcworld
(2)计算机自动编程
自动编程是指在编程过程中, 除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外,其余工作均由计算机辅助完成。
采用计算机自动编程时,数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的, 由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹,使编程人员可及时检查程序是否正确,需要时可及时修改, 以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算,可提高编程效率几十倍乃至上百倍, 因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而, 自动编程的特点就在于编程工作效率高,可解决复杂形状零件的编程难题。
.plcworld
1. 1.2字与字的功能
1、字符与代码
字符是用来组织、控制或表示数据的一些符号,如数字、字母、标点符号、数学运算符等。
2、字
在数控加工程序中,字是指一系列按规定排列的字符,作为一个信息单元存储、传递和操作。字是由一个英文字母与随后的若干位十进制数字组成,这个英文字母称为地址符。
如, “X2500”是一个字, X为地址符,数字“2500”为地址中的内容。
.plcworld
3、字的功能
组成程序段的每一个字都有其特定的功能含义, 以下是以FANUC-0M数控系统的规范为主来介绍的。
(1)顺序号字N
顺序号又称程序段号或程序段序号。顺序号位于程序段之首, 由顺序号字N和后续数字组成。
(2)准备功能字G
准备功能字的地址符是G,又称为G功能或G指令,是用于建立机床或控制系统工作方式的一种指令。
附表, G功能字含义表
.plcworld
(3)尺寸字
尺寸字用于确定机床上刀具运动终点的坐标位置。
其中,第一组X( Y) Z( U) V(W) P( Q) R用于确定终点的直线坐标尺寸,第二组A( B) C( D) E用于确定终点的角度坐标尺寸,第三组I( J) K用于确定圆弧轮廓的圆心坐标尺寸。在一些数控系统中,还可以用P指令暂停时间、用R 指令圆弧的半径等。
(4)进给功能字F
进给功能字的地址符是F,又称为F功能或F指令,用于指定切削的进给速度。对于车床, F可分为每分钟进给和主轴每转进给两种,对于其它数控机床,一般只用每分钟进给。 F指令在螺纹切削程序段中常用来指令螺纹的导程。
.plcworld
(5)主轴转速功能字S
主轴转速功能字的地址符是S,又称为S功能或S指令,用于指定主轴转速。单位为r/min。
(6)刀具功能字T
刀具功能字的地址符是T,又称为T功能或T指令,用于指定加工时所用刀具的编号。对于数控车床,其后的数字还兼作指定刀具长度补偿和刀尖半径补偿用。
(7)辅助功能字M
辅助功能字的地址符是M,后续数字一般为1,3位正整数,又称为M功能或M指令,用于指定数控机床辅助装置的开关动作。
附表,准备M功能字含义表
.plcworld
1. 1. 3程序格式
1、程序段格式
一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式。程序段格式举例,
N30 G01 X88. 1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08N40 X90 ,本程序段省略了续效字“G01, Y30.2( F500) S3000( T02)
M08”,但它们的功能仍然有效,
在程序段中,必须明确组成程序段的各要素,
移动目标,终点坐标值X、 Y、 Z, 沿怎样的轨迹移动,准备功能字G,进给速度,进给功能字F, 切削速度,主轴转速功能字S,使用刀具,刀具功能字T, 机床辅助动作,辅助功能字M。.plcworld
1 .2 数控机床的坐标系
1.2. 1机床坐标系
, 、机床坐标系的确定
(1)机床相对运动的规定
在机床上,我们始终认为工件静止,而刀具是运动的。这样编程人员在不考虑机床上工件与刀具具体运动的情况下,就可以依据零件图样,确定机床的加工过程。
.plcworld
(2)机床坐标系的规定
标准机床坐标系中X、Y、 Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。
在数控机床上,机床的动作是由数控装置来控制的, 为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动,必须先确定机床上运动的位移和运动的方向,这就需要通过坐标系来实现,这个坐标系被称之为机床坐标系。
例如铣床上,有机床的纵向运动、横向运动
以及垂向运动。在数控加工中就应该用机床
坐标系来描述。
.plcworld
标准机床坐标系中X、Y、 Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定,
1,伸出右手的大拇指、食指和中指,并互为90° 。则大拇指代表X坐标,食指代表Y坐标, 中指代表Z坐标。
2)大拇指的指向为X坐标的正方向,食指的指向为Y坐标的正方向, 中指的指向为Z坐标的正方向。
3)围绕X、 Y、 Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、 B、 C表示,根据右手螺旋定则,大拇指的指向为X、 Y、 Z坐标中任意轴的正向,则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、 B、 C的正向。.plcworld
(3)运动方向的规定
增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向,下图为数控车床上两个运动的正方向。
