加工中心平面加工

第 一 節(jié) 平 面 類 零 件 加 工 一 、 平 面 類 零 件 的 特 征 零 件 上 的 平 面 根 據(jù) 功 能 特 點 可 分 為 連 接 平 面 、 配 合 平面 和 普 通 平 面 。 這 些 平 面 按 空 間 結(jié) 構(gòu) 上 的 位 置 又 可 以 分為 水 平 面 、 垂 直 面 和 斜 面 。 如 下 圖 所 示 ， A面 與 B面 是 相互 垂 直 的 平 面 ； C面 是 與 水 平 面 成 一 定 夾 角 的 斜 平 面 。平 面 類 零 件 是 數(shù) 控 銑 加 工 對 象 中 較 為 簡 單 的 一 類 ， 也 是數(shù) 控 加 工 操 作 的 基 本 技 能 之 一 。 二 、 平 面 類 零 件 的 技 術 要 求 平 面 類 零 件 的 技 術 要 求 一 般 包 括 平 面 度 、 平 面 的 尺 寸 精 度 、平 面 的 位 置 精 度 和 表 面 粗 糙 度 。 銑 削 加 工 的 平 面 是 否 平 整 以 平 面 度 來 衡 量 。 在 數(shù) 控 銑 削 加工 中 ， 平 面 的 平 面 度 主 要 由 機 床 精 度 、 加 工 方 法 、 工 件 的 裝夾 和 切 削 參 數(shù) 來 保 證 。 平 面 的 尺 寸 精 度 是 指 面 與 面 之 間 的 尺 寸 精 度 要 求 ； 平 面 的位 置 精 度 主 要 包 括 平 面 與 平 面 之 間 的 垂 直 度 、 傾 斜 度 和 平 行度 。 平 面 的 位 置 精 度 主 要 由 加 工 方 法 、 走 刀 路 線 、 刀 具 的 選擇 、 工 件 的 裝 夾 和 切 削 用 量 來 保 證 。 在 平 面 加 工 過 程 中 影 響 表 面 粗 糙 度 的 因 素 有 很 多 ， 如 加 工方 法 、 切 削 參 數(shù) 、 刀 具 和 夾 具 的 剛 度 等 。 銑 削 平 面 的 粗 糙 度 值 可 達 Ra1.6 3.2 m。 三 、 平 面 銑 削 刀 具 平 面 刀 具 的 選 擇 應 綜 合 考 慮 工 件 的 材 質(zhì) 、 加 工部 位 的 形 狀 、 機 床 和 夾 具 的 剛 度 以 及 刀 具 的 耐 用 度等 因 素 。 一 般 情 況 下 應 優(yōu) 先 選 用 硬 質(zhì) 合 金 可 轉(zhuǎn) 位 面銑 刀 。 可 轉(zhuǎn) 位 面 銑 刀 由 刀 體 和 刀 片 組 成 ， 如 后 面 的 圖所 示 。 由 于 刀 片 耐 用 度 高 ， 大 大 提 高 了 加 工 效 率 和工 件 表 面 質(zhì) 量 ， 另 外 ， 刀 片 的 切 削 刃 在 磨 鈍 后 ， 無需 刃 磨 刀 片 ， 只 需 更 換 新 刀 片 ， 因 此 ， 在 數(shù) 控 加 工中 得 到 了 廣 泛 的 應 用 。 可 轉(zhuǎn) 位 面 銑 刀 四 、 平 面 銑 削 路 線 對 于 較 大 的 平 面 ， 刀 具 的 直 徑 相 對 較 小 ， 不 能 一 次 切除 整 個 平 面 ， 因 此 ， 需 要 采 用 多 次 走 刀 來 完 成 平 面 的 加工 。 在 確 定 加 工 路 線 時 ， 應 根 據(jù) 加 工 平 面 的 大 小 、 刀 具直 徑 以 及 加 工 精 度 來 設 計 銑 削 路 線 。 數(shù) 控 銑 床 上 大 平 面 的 銑 削 一 般 可 以 采 用 單 向 銑 削 和雙 向 銑 削 的 方 法 。 單 向 銑 削 是 指 每 次 的 進 刀 路 線 都 是 從零 件 一 側(cè) 向 另 一 側(cè) 加 工 ， 即 刀 具 從 每 條 刀 具 路 徑 的 起 始位 置 到 終 止 位 置 后 ， 抬 刀 快 速 返 回 到 下 一 個 刀 具 路 徑 的起 始 位 置 ， 再 次 加 工 ， 如 圖 4 4所 示 。 雙 向 銑 削 路 線 如圖 4 5所 示 ， 它 比 單 向 銑 削 的 效 率 高 ， 加 工 時 刀 具 從 每行 的 起 始 位 置 到 結(jié) 束 位 置 后 ， 不 抬 刀 ， 沿 著 另 一 個 軸 的方 向 移 動 一 個 距 離 ， 然 后 再 沿 著 反 向 移 動 到 另 一 側(cè) 。 圖 4-4 單 向 銑 削 圖 4-5 雙 向 銑 削 在 設 計 大 平 面 刀 具 路 線 時 ， 要 根 據(jù) 零 件 平 面 的 長度 和 寬 度 來 確 定 刀 具 起 始 點 的 位 置 以 及 相 鄰 兩 條 刀 具路 線 的 距 離 （ 又 稱 步 距 ） 。 由 于 面 銑 刀 一 般 不 允 許 Z向 切 削 ， 故 起 始 點 的 位 置應 選 在 零 件 輪 廓 以 外 。 一 般 來 說 ， 粗 銑 和 精 銑 時 起 始點 的 位 置 S D/2（ D為 刀 具 直 徑 )， 如 圖 4 6所 示 。 為了 保 證 刀 具 在 下 刀 時 不 與 零 件 發(fā) 生 切 削 ， 通 常 S的 取 值為 刀 具 半 徑 加 上 3 5mm。 終 止 點 位 置 E在 粗 加 工 時 E 0即 可 ， 精 加 工 時 為 了 保 證 零 件 的 表 面 質(zhì) 量 ， ED/2， 使 刀 具 完 全 離 開 加 工 面 。 兩 條 刀 具 路 徑 之 間 的 間 距 B，一 般 根 據(jù) 表 面 粗 糙 度 的 要 求 取（ 0.6 0.9） D， 如 刀 具 直 徑 為20mm， 路 徑 間 距 取 0.8D時 ， 則 兩條 路 徑 的 間 距 為 16mm， 這 樣 就 保證 了 兩 刀 之 間 有 4mm的 重 疊 量 ，防 止 平 面 上 因 刀 具 間 距 太 大 留 有殘 料 。 銑 削 過 程 中 ， 刀 具 中 心 距 零 件外 側(cè) 的 間 隙 距 離 為 H。 粗 加 工 時 ，為 了 減 小 刀 具 路 徑 長 度 ， 提 高 加工 效 率 ， H0； 精 加 工 時 ， 為 了 保證 加 工 平 面 質(zhì) 量 ， H D/2， 使 刀具 移 出 加 工 面 。 圖 4 6 加 工 參 數(shù) 五 、 零 件 的 裝 夾 數(shù) 控 銑 床 上 平 面 的 銑 削 ， 一 般 根 據(jù) 零 件 的 大 小選 用 夾 具 ， 零 件 尺 寸 較 小 選 擇 平 口 鉗 裝 夾 ， 尺 寸 較大 時 選 擇 螺 栓 、 壓 板 進 行 裝 夾 。 在 大 批 量 生 產(chǎn) 中 ，為 了 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 可 以 使 用 專 用 夾 具 來 裝 夾 。六 、 基 本 編 程 指 令1 尺 寸 單 位 選 擇 指 令 （ G20、 G21）格 式 ： G20（ G21） ； 例 ： G20 G01 X100.0 F40； 表 示 刀 具 向 X軸 正 方 向 移 動 100in。例 ： G21 G01 X100.0 F40； 表 示 刀 具 向 X軸 正 方 向 移 動 100mm。（ 2） 公 制 與 英 制 的 換 算 關 系 1mm 0.0394 in 1in25.4mm2 快 速 定 位 指 令 （ G00）格 式 ： G00 X Y Z ；式 中 G00表 示 快 速 定 位 指 令 ； X、 Y、 Z 終 點 的 坐 標 。 G00指 令 控 制 刀 具 以 點 位 控 制 方 式 ， 各 軸 以 系 統(tǒng)預 先 設 定 的 移 動 速 度 ， 從 當 前 位 置 快 速 移 動 到 程 序 段指 令 的 定 位 目 標 點 。 其 速 度 由 機 床 參 數(shù) 確 定 ， 操 作 時可 利 用 機 床 操 作 面 板 上 的 倍 率 開 關 調(diào) 整 。 G00指 令 一 般 用 在 加 工 前 的 快 速 定 位 或 加 工 后 的快 速 退 刀 ， 不 能 進 行 切 削 加 工 。 由 于 機 床 各 軸 的 移 動速 度 不 同 ， 在 執(zhí) 行 G00指 令 時 ， 其 軌 跡 不 一 定 是 一 條直 線 ， 如 圖 4 7所 示 ， 刀 具 從 起 始 點 （ 原 點 ） 執(zhí) 行G00 X90.0 Y50.0 時 ， 運 動 軌 跡 是 OAAB， 而 不 是OB。 所 以 操 作 者 在 使 用 G00編 程 時 應 格 外 小 心 ， 避 免 刀具 與 工 件 發(fā) 生 碰 撞 。 G00指 令 為 模 態(tài) 代 碼 ， 可 由 同 組的 其 他 代 碼 注 銷 。 圖 4 7 G00運 動 軌 跡 3 直 線 插 補 指 令 （ G01）格 式 ： G01 X Y Z F ；式 中 G01表 示 直 線 插 補 指 令 ； X、 Y、 Z 為 終 點 的 坐 標 ； F表 示 進 給 速 度 ， 單 位 mm/min。 G01指 令 刀 具 以 聯(lián) 動 的 方 式 ， 按 指 定 的 進 給 速 度F ， 從 當 前 位 置 按 線 性 路 線 移 動 到 程 序 段 指 令 的 終點 。 如 圖 4 8所 示 ， 刀 具 當 前 位 置 為 原 點 ， 執(zhí) 行G01 X90.0 Y50.0 F100 后 ， 刀 具 將 從 原 點 移 動 到X90.0 Y50.0的 終 點 ， 其 軌 跡 是 一 條 從 O到 A的 直 線 。 G01指 令 是 模 態(tài) 代 碼 ， 可 以 由 同 組 的 其 他 代 碼（ G00、 G02、 G03或 固 定 循 環(huán) 指 令 ） 注 銷 。圖 4 8 G01運 動 軌 跡 4 絕 對 值 指 令 （ G90） 格 式 ： G90； 程 序 中 G90指 令 后 所指 定 的 尺 寸 均 為 絕 對 坐 標值 尺 寸 。 絕 對 值 編 程 時 的尺 寸 值 和 方 向 是 以 編 程 原點 為 基 點 計 算 和 判 斷 的 。 例 ： 如 右 圖 所 示 ， 加工 軌 跡 是 一 條 直 線 ， 從 “ A”點 到 “ B”點 。 采 用 G90方式 編 程 ， 編 程 指 令 表 示 為 ： G90 G01 X80.0 Y40.0 F40； 圖 4 9 G90方 式 5 增 量 值 指 令 （ G91） 格 式 ： G91； G91指 令 后 所 指 定 的 尺寸 均 為 增 量 坐 標 值 尺 寸 。增 量 值 編 程 又 稱 為 相 對 值編 程 ， 程 序 中 的 坐 標 值 表示 從 刀 具 所 在 點 到 上 一 個點 的 坐 標 值 。 例 ： 如 右 圖 所 示 ， 采 用G91方 式 編 程 ， 編 程 指 令 表示 為 ：G91 G01 X70.0 Y20.0 F40； 圖 4 9 G90方 式 七 、 平 面 類 零 件 加 工 實 例 平 面 的 加 工 路 線 較 為 簡 單 ， 一 般 是 由 直 線 段所 組 成 ， 編 程 時 采 用 直 線 插 補 指 令 即 可 完 成 。 對于 較 小 的 平 面 ， 采 用 直 徑 大 于 平 面 寬 度 的 面 銑 刀 ，一 次 走 刀 便 可 以 完 成 整 個 平 面 的 加 工 ； 對 于 較 大的 平 面 ， 應 根 據(jù) 加 工 平 面 的 大 小 和 刀 具 的 直 徑 ，設 計 走 刀 路 線 ， 然 后 根 據(jù) 走 刀 路 線 進 行 編 程 。 下 面 以 圖 4 10所 示 為 例 ， 編 寫 平 面 的 加 工 程序 。 已 知 毛 坯 尺 寸 為 200mm 140mm 32mm。面 銑 刀 的 直 徑 為 50mm。 圖 4 10 平 面 加 工 零 件 圖 樣 零 件 上 表 面 的 加 工 余 量 為 2mm， 表 面 粗 糙 度 為 3.2m。為 了 保 證 加 工 表 面 質(zhì) 量 ， 提 高 加 工 效 率 ， 采 用 粗 精 方 式 進 行加 工 ， 粗 加 工 時 ， 以 快 速 去 除 毛 坯 余 量 為 原 則 ， 走 刀 路 線 應設 計 為 最 短 ， 一 般 選 用 雙 向 銑 削 ； 精 加 工 時 ， 為 了 保 證 表 面粗 糙 度 及 表 面 紋 理 一 致 ， 采 用 單 向 銑 削 的 方 式 。1 工 藝 分 析 （ 1） 粗 加 工 刀 具 路徑 粗 加 工 刀 具 路 徑及 編 程 原 點 如 右 圖 所示 。 刀 具 從 1點 下 刀 ，到 達 2點 后 以 0.7倍 刀具 直 徑 的 間 距 ， 依 次到 達 3點 4點 5點6點 7點 8點 9點 到 達 10點 后 抬 刀 。各 基 點 的 坐 標 值 見 表4 2。 圖 4 11 粗 加 工 刀 具 路 徑 表 4 2 各 基 點 坐 標 值基 點 X Y1 -35 02 200 03 200 354 0 355 0 706 200 707 200 1058 0 1059 0 140 10 235 140 （ 2） 精 加 工 刀 具 路徑 精 加 工 刀 具 路 徑及 編 程 原 點 如 右 圖所 示 。 刀 具 從 1點 下刀 ， 到 達 2點 后 以0.7倍 刀 具 直 徑 的 間距 ， 抬 刀 后 快 速 移動 至 3點 下 刀 加 工 至4點 ， 依 次 到 達 5點6點 7點 8點9點 到 達 10點 后抬 刀 。 圖 4 12 精 加 工 刀 具 路 徑 各 基 點 的 坐 標 值 見 表 4 3。 2 選 擇 切 削 用 量（ 1） 背 吃 刀 量 （ ap） 由 于 刀 具 為 可 轉(zhuǎn) 位 硬 質(zhì) 合 金 面 銑 刀 ， 工 件 加 工深 度 為 2mm， 為 了 提 高 加 工 效 率 并 保 證 表 面 質(zhì) 量 分兩 刀 加 工 ， 粗 加 工 背 吃 刀 量 取 ap=1.5mm； 精 加 工 背吃 刀 量 取 ap=0.5mm。 min/7645014.3 12010001000 rDvn c min/9555014.3 15010001000 rDvn c （ 2） 主 軸 轉(zhuǎn) 速 （ n）1） 粗 加 工 時 切 削 速 度 vc取 120m/min。2） 精 加 工 時 切 削 速 度 vc取 150m/min。 （ 3） 進 給 速 度 （ vf）已 知 面 銑 刀 的 齒 數(shù) 為 4齒 。1） 粗 加 工 時 每 齒 進 給 量 fz取 0.06mm/z。 vf=fz z n=0.06 4 764183mm/min2） 精 加 工 時 每 齒 進 給 量 fz取 0.05mm/z vf=fz z n=0.05 4 955191mm/min3 裝 夾根 據(jù) 零 件 的 形 狀 采 用 平 口 鉗 和 墊 鐵 進 行 裝 夾 。 5 程 序 編 制平 面 粗 加 工 程 序 見 表 4 5 精 加 工 程 序 見 表 4 64 填 寫 數(shù) 控 加 工 工 藝 卡數(shù) 控 加 工 工 藝 卡 見 表 4 4。