數(shù)控加工技術講義課件

專題一現(xiàn)代模具制造技術專題一現(xiàn)代模具制造技術1數(shù)控加工技術2快速原型制造技術RPM3高速切削技術HSM1數(shù)控加工技術1數(shù)控加工技術一、數(shù)控加工機床二、數(shù)控機床編程基礎三、數(shù)控車削四、數(shù)控銑削五、加工中心六、模具數(shù)控加工工藝三、數(shù)控車削1、數(shù)控車床的應用（1）加工精度要求高和表面粗糙度值低的回轉(zhuǎn)體零件。尺寸加工精度IT6~IT5。表面粗超度Ra1.6以下。數(shù)控車加工的特點加工精度高能做直線和圓弧插補在加工過程中能自動變速1、數(shù)控車床的應用（2）加工輪廓形狀復雜的零件。任意復雜回轉(zhuǎn)體零件的車削；例如：圖1-1、1-2所示，飲料瓶的吹塑模等。圖1-1吹塑模型芯的加工圖1-2塑料燈座壓制模型腔數(shù)控車床的應用（3）加工特殊類型的螺紋。車非標準螺紋圖1-3變導程螺紋的加工

車削中心與數(shù)控車床的主要區(qū)別在于：（1）動力刀具功能車削中心在刀架部分增加了驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)的裝置，因此它除了可以裝夾內(nèi)、外圓車刀以外，還可裝夾自驅(qū)動的回轉(zhuǎn)刀具，如銑刀、鉆頭、絲錐等。2、車削中心2、車削中心（2）C軸位置控制功能該功能可以達到很高的角度定位分辨率（一般為0.001°），還能使主軸和卡盤按進給脈沖做任意低速的回轉(zhuǎn)，這樣車床就具有X,Z,C三個坐標，可實現(xiàn)三坐標兩聯(lián)動控制。2、車削中心X-C坐標聯(lián)動可以在工件端面上進行銑削。Z-C坐標聯(lián)動可以在工件外圓上進行銑削?？摄娤魍馆啿酆吐菪邸?、車削中心觀看視頻：車削中心四、數(shù)控銑削1.數(shù)控銑床簡介四、數(shù)控銑削1.數(shù)控銑床簡介（1）立式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床在模具加工中應用最為廣泛。立式銑床按數(shù)控裝置可控軸數(shù)（即機床數(shù)控裝置能夠控制的坐標數(shù)目）分為兩軸半、三軸、四軸、五軸等數(shù)控立式銑床。（2）臥式數(shù)控銑床1.數(shù)控銑床簡介能完成銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋及自動工作循環(huán)，基本能滿足模具制造的所有切削需要。1.數(shù)控銑床簡介一般數(shù)控銑床的坐標定位精度為±0.01mm，重復定位精度為±0.005mm。（1）輪廓加工。采用數(shù)控銑床可以輕松地實現(xiàn)模具的輪廓加工，提高加工效率。例如：沖頭、凹模的加工，注塑模鑲塊、型芯的加工等。2.數(shù)控銑床的應用2.數(shù)控銑床的應用（2）曲面加工。曲面加工是數(shù)控銑削最擅長的加工領域。在塑料模中用到最多的就是型腔、型芯的加工，以及電極、鑲塊的加工。2.數(shù)控銑床的應用（3）孔系加工。加工型腔、型芯的固定孔；導柱、導套孔；推桿孔、拉桿孔；以及其他有配合要求的孔及孔系。一方面易于保證尺寸精度和位置精度，另一方面也可以減少重復安裝找正的時間，有利于縮短模具制造周期。五、加工中心五、加工中心具有自動交換刀具的功能（刀庫）的數(shù)控設備。車削中心：以回轉(zhuǎn)體零件為加工對象立式和臥式加工中心：以非回轉(zhuǎn)體零件為加工對象。1、立式加工中心盤、套、板類零件的加工應用廣泛不能加工太高的零件2、臥式加工中心除安裝面及頂面外4個面的加工（箱體類零件）帶有自動交換工作臺3、加工中心的主要加工對象箱體類零件復雜曲面：各種曲面成形模具如注塑模、橡膠模、壓鑄模等異形件盤、套、板類零件（1）換刀方式1）機械手換刀2）主軸換刀4、自動換刀4、自動換刀（2）刀具識別1）刀座編碼（刀具號與刀座號一致）2）刀柄編碼（刀柄感應器）5、機外對刀圖1-4CCD投影式刀具預調(diào)儀

5、機外對刀刀具預調(diào)儀是一種可預先調(diào)整和測量刀尖直徑、裝夾長度，并能將刀具數(shù)據(jù)輸入加工中心數(shù)控程序的測量裝置。預先測量使用的每把刀具的長度，并在CNC中設定標準刀具的長度和每把刀具的長度之間的差，即使刀具改變了，也不需要更換程序便可實現(xiàn)加工。該功能稱為刀具長度補償。6、刀具長度補償圖1-5刀具長度補償

因為刀具有半徑，所以刀具中心（刀位點）的軌跡相對于工件的輪廓偏移了一個刀具的半徑。如果刀具半徑儲存在CNC中的話，刀具可離開加工零件形狀為刀具半徑的軌跡移動。該功能稱為刀具半徑補償。7、刀具半徑補償圖1-6刀具半徑補償六、模具數(shù)控加工工藝（一）模具數(shù)控加工工藝設計步驟1．研究、消化零件的圖樣，并對其進行工藝分析，確定數(shù)控加工內(nèi)容。2．選擇與確定切削加工的數(shù)控機床。3．制定數(shù)控加工工藝路線，確定加工工序和工步。4．數(shù)控加工的刀具、夾具和量具的選擇及調(diào)整。模具數(shù)控加工工藝設計5．對零件的圖形進行數(shù)學處理，計算和優(yōu)化加工軌跡。6．編寫（自動生成）數(shù)控程序并對程序進行校驗及修訂。7．首件試制與現(xiàn)場問題處理。8．根據(jù)試制反饋的問題進行數(shù)控加工工藝的修訂、定型及歸檔。1、模具零件數(shù)控加工工藝性分析（1）數(shù)控加工零件圖尺寸數(shù)據(jù)的分析（2）數(shù)控加工零件各加工部位的結構工藝性分析（1）數(shù)控加工零件圖尺寸數(shù)據(jù)的分析分析零件圖上尺寸的標注是否適應數(shù)控加工的特點數(shù)控加工最傾向于以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸，因為這樣的尺寸標注既方便編程，又方便尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，能較好地保持設計基準、工藝基準、檢測基準與編程原點設置的一致性。實際生產(chǎn)零件圖（1）數(shù)控加工零件圖尺寸數(shù)據(jù)的分析分析構成零件輪廓的幾何元素的條件是否充分自動編程時，要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義，手工編程時，要計算出每個節(jié)點坐標，圖紙中無論哪一點定義不明確或不確定，編程都無法進行。（2）數(shù)控加工零件各加工部位的結構工藝性分析零件各加工面的凹圓弧不應過于零亂零件內(nèi)腔和外型上的凹圓弧半徑不要過于零亂，最好能夠采用統(tǒng)一的幾何尺寸；以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)；使編程簡單方便，使生產(chǎn)效益提高，同時還可提高零件表面的質(zhì)量。（2）數(shù)控加工零件各加工部位的結構工藝性分析內(nèi)槽圓角半徑不應太小內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，受刀具直徑的限制，內(nèi)槽圓角的半徑不應太小。刀具剛性好刀具剛性差（2）數(shù)控加工零件各加工部位的結構工藝性分析槽底圓角半徑不應過大銑削底平面時，零件槽底圓角半徑r不應過大。2、工序的劃分（數(shù)控加工工藝路線的設計）

在數(shù)控機床上特別是在加工中心上加工零件，工序十分集中，許多零件只需在一次裝夾中就能完成全部工序。

工序的劃分數(shù)控加工工序的劃分刀具集中分序法

粗、精加工分序法

按加工部位分序法

工序的劃分刀具集中分序法

即按所用刀具劃分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，再用第二把刀、第三把刀完成它們可以完成的其它部位。

特點：

這種分序法可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。

工序的劃分粗精加工分序法

這種分序法是根據(jù)零件的形狀、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分開的原則進行分序。對單個零件或一批零件先進行粗加工、半精加工，而后精加工。注意：

粗精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形得到充分釋放，再進行精加工，以提高零件的加工精度。

工序的劃分按加工部位分序法

即先加工平面、定位面，再加工孔；

先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的幾何形狀；先加工精度比較低的部位，再加工精度要求較高的部位。工序的劃分原則

1、零件材料變形小，加工余量均勻，可以采用刀具集中分序法，以減少換刀時間和定位誤差；

2、若零件材料變形較大，加工余量不均勻，且精度要求較高，則應采用粗精加工分序法。3、數(shù)控加工工序的設計在完成數(shù)控加工工藝路線的設計后，各道數(shù)控加工工序的加工內(nèi)容就基本確定了下來，接著便可以進行數(shù)控加工工序的設計。3、數(shù)控加工工序的設計數(shù)控加工工序是指一個零件在一次裝夾中連續(xù)自動加工直至結束的所有工藝內(nèi)容。它包括零件的裝夾方法、刀具的選擇、夾具的選用、確定合適的對刀點和換刀點、走刀路線、切削用量選擇等具體的加工內(nèi)容。（1）數(shù)控刀具的選擇數(shù)控加工對刀具的特殊要求

要求數(shù)控刀具的強度、剛度、可靠性、耐用度、精度都要高，而且還要求其尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。立銑刀工件彎斜量曲面工件立銑刀干涉區(qū)·立銑刀工件加工盲區(qū)··abc刀具干涉實例可靠的斷屑

數(shù)控機床與傳統(tǒng)自動化機床一樣，切屑不斷屑、切屑堆積、切屑纏繞都會影響加工的正常進行，因此，應合理選用斷屑槽的形狀、尺寸與切削用量，保證斷屑的可靠。（2）、走刀路線與加工參數(shù)走刀路線走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡(它泛指刀具從對刀點或機床固定原點開始，到返回該點并結束加工程序所經(jīng)過的所有路徑)。走刀路線不僅包括了工步的內(nèi)容，也反映出了工步的順序。走刀路線數(shù)控加工走刀路線的確定是非常重要的，它不僅影響加工零件的尺寸精度、位置精度與表面粗糙度;而且還影響數(shù)控機床與刀具的壽命，影響數(shù)控編程的數(shù)學計算。

走刀路線在確定走刀路線時，主要應考慮I保證加工零件的精度與表面粗糙度由于該零件的余量不均勻，其粗加工的合理走刀路線如圖中雙點劃線所示分為4段；在依次加工完成后，換精車刀一次精車全部外表面；這樣的走刀路線既保證了零件的加工效率，又避免了分段粗加工時的接刀痕，保證了零件的加工精度。走刀路線II力求走刀路線最短

數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床是典型的點位控制機床。這類機床多用在平面上加工孔，孔的定位精度較高。對于點陣孔群的加工路線，應力求保證各點間刀具運動路線的總和最短，以減少空程時間，提高加工效率。點位控制加工路線的確定a）b）

圖1-7最短加工路線的設計以圖1-7所示孔群的加工為例，按習慣，一般都是先加工一圈均布于圓上的8個孔，然后加工另一圈，如圖a）所示。但對于數(shù)控加工來說，這并不是最好的加工路線。若按b）所示的路線加工，比圖a）要減少大約一半的空程時間。由此可見，圖b）的加工路線最佳。走刀路線III合理選擇銑削內(nèi)輪廓的走刀路線行切法，路線雖短，但工件輪廓周邊有較大的殘留余量

環(huán)切法，路線較長且計算較復雜

先用行切法粗銑，最后用環(huán)切法精銑內(nèi)輪廓一周，既保證了加工質(zhì)量，路線也較短，計算又簡單，是最佳方案。走刀路線IV切入點和切出點所謂切入點和切出點就是一次切削的起始點和終了點。IV切入點和切出點數(shù)控加工輪廓完成時的最后一刀，一般都是連續(xù)加工而成；這時要確定好刀具的切入點和切出點位置，盡量不要在連續(xù)表面上安排切入和切出或者換刀與停刀；否則，會在光滑表面上留下接刀痕和滯留刀痕，影響表面質(zhì)量。IV切入點和切出點銑削平面零件外輪廓時，應沿切削起始點延伸線或輪廓曲線延長線的切向逐漸切入工件，以保證零件曲線的平滑過渡，同樣，在切離工件時，也應避免在切削終點處直接拾刀，要沿著切削終點延伸線或切線方向逐漸切離工件

IV切入點和切出點用圓弧插補方式銑削外整圓時，在整圓加工完畢后不得在切點處而應沿切線方向讓刀具多行一段距離，以免取消刀具補償時，刀具與工件表面發(fā)生碰撞，造成工件報廢IV切入點和切出點。。。ABC應盡量避免在連續(xù)幾何圖素的中間切入×雖然是兩幾何圖素的交點，但在這里刀具沿切線方向切出后將影響已加工表面精度可沿圖形輪廓切向切入切出，且保證輪廓封閉×√IV切入點和切出點銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，同銑削外輪廓一樣，刀具同樣不能沿輪廓曲線的法向切入和切出，由于內(nèi)輪廓曲線無法外延，此時刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓數(shù)控加工工藝文件的種類和形式有多種，不同的企業(yè)，其具體內(nèi)容也有所差異。但是，都應包含以下基本內(nèi)容：1．數(shù)控加工工序卡；2．數(shù)控刀具調(diào)整卡；3．數(shù)控機床調(diào)整卡；4．數(shù)控加工程序單。6、數(shù)控加工工藝文件數(shù)控刀具調(diào)整卡數(shù)控加工對刀具的要求十分嚴格，一般要在機外對刀儀上預先調(diào)好刀具的長度和直徑。數(shù)控刀具調(diào)整卡是指導機外對刀、預置、調(diào)整或修改刀具尺寸的工藝性文件。2高速切削技術高速切削技術一、高速加工技術二、高速加工的優(yōu)點三、高速加工設備與CAM系統(tǒng)四、高速加工應用一、高速加工技術（一）高速切削原理與特點高速加工（HighSpeedMachine，HSM）：是指使用超硬材料刀具，在高轉(zhuǎn)速、高進給速度下提高加工效率和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術。（一）高速切削原理與特點在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，隨著切削速度的增大，切削溫度隨之提高；例如圖1-8Salomon曲線的A區(qū)對每一種工件材料存在一個速度范圍，切削加工不能進行的死區(qū)，如圖1-8B區(qū)圖1-8Salomon曲線

（一）高速切削原理與特點Salomon指出：但當切削速度增大到某一數(shù)值Vc后，切削速度再增大，切削溫度反而降低，同時切削力也會大幅度降低。如圖1-8Vc的值與工件材料的種類有關。（一）高速切削原理與特點切削速度提高，切削過程產(chǎn)生的切削熱來不及傳于工件和刀具，而被切屑帶走。（加工質(zhì)量高，刀具耐用度高）切削剪切區(qū)溫度升高，材料屈服強度降低。（切削力降低）（二）、高速加工的優(yōu)點（1）加工效率高（2）加工質(zhì)量高（3）刀具磨損小（1）加工效率高高的切削速度，較大的進給速度，單位材料切除率大。硬度HRC62以下均可加工，可整體熱處理后，粗、精加工一次完成。加工精度高，減少研磨拋光時間。（2）加工質(zhì)量高切削力低（比常規(guī)可降低30%），→可減少工件變形；熱量95%以上被切屑帶走，→工件熱變形?。患庸み^程平穩(wěn)，振動小，→可實現(xiàn)高精度、低粗超度加工。（加工質(zhì)量可與磨削加工相當）（3）刀具磨損小切削力小，切削熱少，→刀具耐用度高常用陶瓷、立方氮化硼、涂層硬質(zhì)合金等刀具→刀具耐用度高。二、高速銑削高速銑削與常規(guī)銑削方式工藝參數(shù)選擇：常規(guī)銑削方式：低進給速度和大切削參數(shù)。高速銑削方式：高進給速度和小切削參數(shù)。高速銑削的工藝特點（1）主軸轉(zhuǎn)速（切削速度v）高（一般在20000r/min以上）；（2）進給速度快（最近研究可達60m/min，甚至可達120m/min）（3）切削深度小ap（一般在0.3~0.6之間）（4）切削行距小f（一般在0.2mm一下）1．高速加工設備（1）床身本體：人造花崗巖床身，龍門式結構；（2）主軸單元：將主軸電機與主軸合二為一，制成電主軸三、高速加工設備與CAM系統(tǒng)電主軸

1-編碼盤2-電主軸殼體3-冷卻水套4-電動機定子5-油氣噴嘴6-電動機轉(zhuǎn)子7-階梯過盈套8-平衡盤9-角接觸陶瓷球軸承（2）電主軸技術瑞士FISCHERAG公司的SC1060-0A電主軸：轉(zhuǎn)速范圍60000-160000r/min，采用陶瓷球軸承支撐，套筒直徑60mm（2）電主軸技術洛陽軸承研究所，加工中心銑削電主軸主軸轉(zhuǎn)速在10000-30000r/min直線電機傳動示意圖

1-直線滾動導軌2-床身3-工作臺4-直線電機動件（繞組）5-直線電機定件（永久磁鋼）

（3）進給驅(qū)動系統(tǒng)（3）進給驅(qū)動系統(tǒng)在復雜曲面的高速切削中，當進給速度增加1倍時，加速度增加4倍才能保證輪廓的加工精度要求。（3）進給驅(qū)動系統(tǒng)直線電機傳動的特點：實現(xiàn)了無接觸直接驅(qū)動，避免了滾珠絲杠傳動中的反向間隙、慣性、摩擦力和剛性不足等缺點，可獲得高精度的高速移動并且有極好的穩(wěn)定性。（3）進給驅(qū)動系統(tǒng)當前國際上電動機及其驅(qū)動系統(tǒng)的知名供應商：德國Siemens公司、日本FANUC公司、三菱公司等（3）進給驅(qū)動系統(tǒng)例如FANUC公司的L17000C3/2i參數(shù)為：最大推力17000N；連續(xù)推力3400N（自然冷）/4080N（氣冷）/6800N（水冷）；最大速度4m/s，最大加速度30g（4）刀具夾持系統(tǒng)（動平衡）2．CAM系統(tǒng)（1）CAM系統(tǒng)應具有很高的計算速度（2）全程自動過切處理能力及自動刀柄干涉檢查（3）進給率優(yōu)化處理功能（4）符合高速加工要求的豐富的加工策略四、高速加工應用（1）淬硬模具型腔的直接加工（2）特殊零件的加工（3）電火花加工用電極制造（4）實現(xiàn)模具快速制造

型腔常規(guī)加工方法：普通銑削粗加工→熱處理→電加工→研磨拋光（光整加工）高速銑削：整體熱處理→高速銑削完成粗精加工謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH最易遭老板“炒”的15種員工廣東韋邦集團李雙華有人在工作中出了問題，于是首先想到的是換一家企業(yè)去工作，考慮的只是換一個環(huán)境而已，根本沒有反思自身的問題?？墒?，換了工作環(huán)境問題卻依然存在啊！老板雖然換了，但他們考慮“炒魷魚”的因素是一致的。那么，老板眼中什么樣的人會被炒掉呢？這類對象一般是剛剛參加工作不久的職場新鮮人，對突發(fā)事件往往措手不及，結果行動常過分急躁，更甚者每次遇事每次如此，給老板留下不可調(diào)教的印象。01：不夠穩(wěn)重沉著喜歡夸夸其談，一旦需要實際操作時，往往發(fā)生許多困難，卻又找不出原因何在。02：理論與實際不能配合不能具體地評斷工作價值，往往分不清工作的目的是什么