【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 （ 2） 銑削用刀具及其選擇 數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 1）銑刀半徑 RD應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑 Rmin，一般取 RD=(～)Rmin： 2）零件的加工高度 H≤（ 1/41/6） RD，以保證刀具有足夠的剛度。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 12 3）粗加工內(nèi)輪廓時(shí)，銑刀最大直徑 D 可按下式計(jì)算（參見(jiàn)圖 210）： 式中 D1—— 輪廓的最小凹圓角半徑； Δ —— 圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量； Δ 1—— 精加工余量； ?—— 圓角兩鄰邊的最小夾角。 4）用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部 時(shí)，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑 Re=Rr,如圖 211 所示，即直徑為 d=2 Re=2（ Rr） ,編程時(shí)取刀具半徑為 Re=（ Rr）。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 13 對(duì)于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。如圖 212所示。 標(biāo)準(zhǔn)化刀具 目前，數(shù)控機(jī)床上大多使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化刀具，對(duì)可轉(zhuǎn)位機(jī)夾外圓車刀、端面車刀等的刀柄和刀頭都有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及系列化型號(hào)；對(duì)于加工中心及有自動(dòng)換刀裝置的機(jī)床，刀具的刀柄都已有系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，如錐柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為 TSG— JT，直柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為 DSG— JZ。 此外，對(duì)所選擇的刀具，在使用前都需對(duì)刀具尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量以獲得精確數(shù)據(jù)，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)用而完成加工過(guò)程，從而加工出合格的工件。 對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的設(shè)置 工件裝夾方式在機(jī)床確定后，通過(guò)確定工件原點(diǎn)來(lái)確定了工件坐標(biāo)系，加工程序中的各運(yùn)動(dòng)軸代碼控制刀具作相對(duì)位移。例如：某程序開(kāi)始第一個(gè)程序段為 N0010 G90 G00 X100 Z20 ，是指刀具快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)下 X=100mm Z=20mm 處。究竟刀具從什么位置開(kāi)始移動(dòng)到上述位 置呢？所以在程序執(zhí)行的一開(kāi)始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過(guò)對(duì)刀來(lái)確定，所以，該點(diǎn)又稱對(duì)刀點(diǎn)。 在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置原則是： 1）便于數(shù)值處理和簡(jiǎn)化程序編制。 2）易于找正并在加工過(guò)程中便于檢查。 3）引起的加工誤差小。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 14 對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓 或孔的中心與端面的交點(diǎn)作為對(duì)刀點(diǎn)。 實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可通過(guò)手工對(duì)刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對(duì)刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”的重合。所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心；平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動(dòng)對(duì)刀操作，對(duì)刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對(duì)刀鏡、對(duì)刀儀、自動(dòng)對(duì)刀裝置等，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高對(duì)刀精度。 加工過(guò)程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架轉(zhuǎn)動(dòng)換刀時(shí)的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時(shí)不 碰工件及其它部件為準(zhǔn)。 三、切削用量的確定 數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 1． 主軸轉(zhuǎn)速的確定 2． 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來(lái)選擇。其計(jì)算公式為： n=1000v/π D 式中 ： v切削速度，單位為 m/min，由刀具的耐用度決定； 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 15 n 主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； D工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。 計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速 n最后要根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。 3． 進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。 確定進(jìn)給速度的原則： 1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在 100～ 200mm/min 范圍內(nèi)選取。 2）在切斷、加工深孔 或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～ 50mm/min 范圍內(nèi)選取。 3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在 20～ 50mm/min范圍內(nèi)選取。 4）刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 3．背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般 ～ 。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 16 總之，切削用量的具體數(shù) 值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 數(shù)控編程的有關(guān)問(wèn)題 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸按標(biāo)準(zhǔn) JB305182 數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控機(jī)械的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向的命名方法 確定后，還要確定坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，這樣坐標(biāo)系才能確定下來(lái)。依原點(diǎn)的不同，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)分為機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。 1． 機(jī)床坐標(biāo)系 以機(jī)床原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立起來(lái)的 X、 Y、 Z 軸直角坐標(biāo)系，稱為機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床原 點(diǎn)為機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，也稱機(jī)床零點(diǎn)。機(jī)床零點(diǎn)是通過(guò)機(jī)床參考點(diǎn)間接確定的，機(jī)床參考點(diǎn)也是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，其與機(jī)床零點(diǎn)間有一確定的相對(duì)位置，一般設(shè)置在刀具運(yùn)動(dòng)的 X、 Y、 Z正向最大極限位置。在機(jī)床每次通電之后，工作之前，必須進(jìn)行回機(jī)床零點(diǎn)操作，使刀具運(yùn)動(dòng)到機(jī)床參考點(diǎn)，其位置由機(jī)械檔塊確定。這樣，通過(guò)機(jī)床回零操作，確定了機(jī)床零點(diǎn)，從而準(zhǔn)確地建立機(jī)床坐標(biāo)系，即相當(dāng)于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部建立一個(gè)以機(jī)床零點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，一般情況下，機(jī)床坐標(biāo)系在機(jī)床出廠前已經(jīng)調(diào)整好，不允許用戶隨意變動(dòng) 。 2． 工件坐標(biāo)系 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 17 工件圖樣給出以后，首先應(yīng)找出圖樣上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)。其他各項(xiàng)尺寸均是以此點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注。該基準(zhǔn)點(diǎn)稱為工件原點(diǎn)。以工件原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的 X、 Y、 Z軸直角坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。 工件坐標(biāo)系是用來(lái)確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的 坐標(biāo)系，工件原點(diǎn)的位置是人為設(shè)定的，它是由編程人員在編制程序時(shí)根據(jù)工件的特點(diǎn)選定的，所以也稱編程原點(diǎn)。 數(shù)控車床加工零件的工件原點(diǎn)一般選擇在工件右端面、左端面或卡爪的前端面與 Z軸的交點(diǎn)上。圖 213 所示，是以工件右端面與 Z 軸的交點(diǎn)作為工件原點(diǎn)的工件坐標(biāo)系。 數(shù)控銑床加工零件的工件原點(diǎn)選擇時(shí)應(yīng)該注意：工件原點(diǎn)應(yīng)選在零件圖的尺寸基準(zhǔn)上，對(duì)于對(duì)稱零件，工件原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在對(duì)稱中心上；對(duì)于一般零件，工件原點(diǎn)設(shè)在工件外輪廓的某一角上，這樣便于坐標(biāo)值的計(jì)算。對(duì)于 Z 軸方向的原點(diǎn)，一般設(shè)在工件表面，并盡量選在精度較高的工件表 面。 同一工件，由于工件原點(diǎn)變了，程序段中的坐標(biāo)尺寸也隨之改變。因此，數(shù)控編程時(shí)，應(yīng)該首先確定編程原點(diǎn)，確定工件坐標(biāo)系。編程原點(diǎn)的確定是在工件裝夾完畢后，通過(guò)對(duì)刀確定。 對(duì)刀 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 18 在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀具的刀位點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置，即常說(shuō)的對(duì)刀問(wèn)題。其中以手動(dòng)試切對(duì)刀最為常見(jiàn)。 1．?dāng)?shù)控車床的對(duì)刀 數(shù)控車床對(duì)刀方法基本相同，首先，將工件在三爪卡盤上裝夾好之后，用手動(dòng)方法操作機(jī)床，具體步驟如下： 1）回參考點(diǎn)操作 采用 ZERO（回參考點(diǎn)）方式進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作，建立機(jī)床坐標(biāo)系。此時(shí) CRT 上將顯示刀架中心（對(duì)刀參考點(diǎn)）在機(jī)床坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置的坐標(biāo)值。 2）試切對(duì)刀 先用已選好的刀具將工件外圓表面車一刀，保持 X向尺寸不變， Z 向退刀，按設(shè)置編程零點(diǎn)鍵， CRT 屏幕上顯示 X、 Z 坐標(biāo)值都清成零（即 X0， Z0）；然后，停止主軸，測(cè)量工件外圓直徑 D。如圖 214 所示。再將工件端面車一刀，當(dāng) CRT上顯示的 X 坐標(biāo)值為 （ D/2）時(shí)，按設(shè)置編程零點(diǎn)鍵， CRT 屏幕上顯示 X、 Z 坐標(biāo)值都清成零（即 X0， Z0），系統(tǒng)內(nèi)部完成了編程零點(diǎn)的設(shè)置功能。 3）建立工件坐標(biāo)系 刀尖（車刀的刀位點(diǎn)）當(dāng)前位置就在編程零點(diǎn)（即工件原點(diǎn)）上。 2．?dāng)?shù)控銑床的對(duì)刀 假設(shè)零件為對(duì)稱零件，并且毛坯已測(cè)量好長(zhǎng)為 L 寬為 L2，平底立銑刀的直徑也已測(cè)量好。如圖 215 所示，將工件在銑床工作臺(tái)上裝夾好后，在手動(dòng)方式操縱機(jī)床，具體步驟如下： 1） 回參考點(diǎn)操作 采用 ZERO（回參考點(diǎn)）方式進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作，建立機(jī)床坐標(biāo)系。此時(shí)CRT 上將顯示銑刀中心（對(duì)刀參考點(diǎn)）在機(jī)床坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置的坐標(biāo)值。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 19 2）手工對(duì)刀 先使刀具靠攏工件的左側(cè)面（采用點(diǎn)動(dòng)操作，以開(kāi)始有微量切削為準(zhǔn)），刀具如圖 A 位置，按設(shè)置編程零點(diǎn)鍵， CRT 上顯示 X0、 Y0、 Z0，則完成 X方向的編程零點(diǎn)設(shè)置。再使刀具靠攏工件的前側(cè)面，刀具如圖 B位置，保持刀具 Y方向不動(dòng)，使刀具 X 向退回，當(dāng) CRT 上 X坐標(biāo)值 0時(shí)，按編程零點(diǎn)設(shè)置鍵，就完成 X、 Y兩個(gè)方向的編程零點(diǎn)設(shè)置。最后抬高 Z 軸，移動(dòng)刀具，考慮到存在銑刀半徑，當(dāng) CRT上顯示 X坐標(biāo)值為（ L1/2+銑刀半徑）， Y的坐標(biāo)值為（ L2/2+銑刀半徑）時(shí)， 使銑刀底部靠攏工件上表面，按編程零點(diǎn)設(shè)置鍵， CRT 屏幕上顯示 X、 Y、 Z坐標(biāo)值都清成零（即 X0，Y0， Z0），系統(tǒng)內(nèi)部完成了編程零點(diǎn)的設(shè)置功能。就把銑刀的刀位點(diǎn)設(shè)置在工件對(duì)稱中心上，即工件坐標(biāo)系的工件原點(diǎn)上。 3）建立工件坐標(biāo)系 規(guī)定原則 （ 1） 右手笛卡兒坐標(biāo)系 標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)床系是一個(gè)右手笛卡兒坐標(biāo)系，用右手螺旋法則判定，如下圖所示 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 20 右手的拇指、食指、中指相互垂直，并分別代表 +X、 +Y、 +Z軸。圍繞 +X、 +Y、+Z 軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分別用 +A、 +B、 +C 表示，其正向用右手螺旋定則確定。與 +X、 +Y、+Z、 +A、 +B、 +C 相反的方向用帶“′”的 +X′、 +Y′、 +Z′、 +A′、 +B′、 +C′表示。 （ 2） 運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系與工件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。數(shù)控銑床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件相對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)。 （ 3） 運(yùn)動(dòng)的正方向 規(guī)定使刀具與工件距離增大的方向?yàn)檎较颉? 數(shù)控加工程序的編制 數(shù)控加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到機(jī)床 ,機(jī)床的控制系統(tǒng)對(duì)輸入信息進(jìn)行運(yùn)算與控制 ,并不斷地向直接指揮機(jī)床運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功能部件 —— 機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)發(fā)送脈沖信號(hào)，伺服機(jī)構(gòu)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床， 從而加工零件。所以數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。 數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床不同 ,整個(gè)加工過(guò)程中不需要人的操作 ,而由程序來(lái)進(jìn)行控制 .在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí) ,首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡及其位置數(shù)據(jù)：然后把全部工藝過(guò)程以及其他輔河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 21 助功能（主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、切削液的開(kāi)與關(guān)、變速、換刀等）按動(dòng)動(dòng)順序，用規(guī)則的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)過(guò)調(diào)試后記錄在控制介質(zhì)（或稱程序載體）上；最后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，以此控制數(shù)控機(jī)床不完成工件的全部 加工過(guò)程。因此，把從分析零件圖樣開(kāi)始到獲得正確的程序載體為止的全過(guò)程稱為零件加工程序的編制。 數(shù)控編程一般人為手工編程和自動(dòng)編程兩種。 （ 1）手工編程。手工編程是程序編制的整個(gè)步驟幾乎全部是由手工來(lái)完成。對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長(zhǎng)，計(jì)算也比較簡(jiǎn)單，出錯(cuò)機(jī)會(huì)較少，這樣用手工編程方便又經(jīng)濟(jì)，因而手工編程被廣泛地應(yīng)用于形狀簡(jiǎn)單的點(diǎn)位加工及平面輪廓加工中。但是工件輪廓復(fù)雜，特別是