CNC加工-基礎(chǔ)知識

CNC加工

——基礎(chǔ)知識——2019-8-18數(shù)控設(shè)備一、加工中心二、數(shù)控車床二、數(shù)控車床二、數(shù)控車床二、數(shù)控車床三、CNC數(shù)控設(shè)備選用數(shù)控銑床、加工中心選用根據(jù)被加工產(chǎn)品選用

每一種加工機(jī)床都有其最佳加工的典型零件，因此應(yīng)根據(jù)加工零件的不同選擇不同的數(shù)控機(jī)床根據(jù)機(jī)床的主參數(shù)選用在機(jī)床所有參數(shù)中，坐標(biāo)軸的行程是主要的參數(shù)。最基本的是X、Y、Z三個坐標(biāo)軸，這三個坐標(biāo)軸的行程反映機(jī)床的加工能力刀庫容量也是機(jī)床的主要參數(shù)。選擇機(jī)床時，要根據(jù)被加工零件的工藝分析結(jié)果確定所需刀具數(shù)量。（立加一般24把左右；臥加可有30~125左右，標(biāo)機(jī)選40左右較合適）。根據(jù)機(jī)床精度選用

要根據(jù)被加工零件關(guān)鍵部位加工精度要求來確定機(jī)床的精度等級。直線定位精度、重復(fù)定位精度、銑圓精度是評價數(shù)控機(jī)床精度的三個指標(biāo)。通常情況下，普通數(shù)控銑床、加工中心的直線定位精度為±0.01mm全程，重復(fù)定位精度為±0.006mm，銑床圓精度為0.03~0.04mm。精密型加工中心直線定位精度為±0.005mm，重復(fù)定位精度為±0.002mm，銑圓精度為0.02mm三、CNC數(shù)控設(shè)備選用刀具系統(tǒng)二、數(shù)控加工刀具異形刀具刀柄系統(tǒng)刀柄系統(tǒng)-加工中心刀具配置圖刀柄選擇刀柄系統(tǒng)-錐柄形式7：24工具錐柄的刀柄系統(tǒng)占所有加工中心刀柄的80％以上；HSK工具系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的剛性和穩(wěn)定性以及在高速加工時的產(chǎn)品精度,并縮短刀具更換的時間，在高速加工中發(fā)揮很重要的作用。刀柄系統(tǒng)-錐柄形式

大錐度7:24

DIN69871相對穩(wěn)定性較低(會晃動)軸向精度低有限的徑向精度不適合于高轉(zhuǎn)速重量較大，換刀較慢應(yīng)用廣泛

空心短錐DIN69893高的靜態(tài)及動態(tài)穩(wěn)定性高的軸向及徑向精度非常適合在高轉(zhuǎn)速下使用，定心準(zhǔn)確重量輕，易于換刀7：24工具系統(tǒng)HSK空心短圓錐工具系統(tǒng)7：24刀柄系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1、不自鎖，可以實(shí)現(xiàn)快速裝卸刀具；2、刀柄的錐體在拉桿軸向拉力的作用下，緊緊地與主軸的內(nèi)錐面接觸3、7：24錐度的刀柄在制造時只要將錐角加工到高精度即可保證連接的精度，所以成本相應(yīng)比較低，而且使用可靠。7：24刀柄系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)1、單獨(dú)的錐面定位。

7：24錐度刀柄連接錐度較大，錐柄較長，錐體表面同時要起兩個重要作用，即刀柄相對于主軸的精確定位以及實(shí)現(xiàn)刀柄夾緊。2、在高速旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，主軸前端錐孔會發(fā)生膨脹，膨脹量的大小隨著旋轉(zhuǎn)半徑與轉(zhuǎn)速的增大而增大，但是與之配合的7：24錐度刀柄由于是實(shí)心的所以膨脹量較小，因此總的錐度連接剛度會降低，在拉桿拉力的作用下，刀柄的軸向位移也會發(fā)生改變。每次換刀后刀柄的徑向尺寸都會發(fā)生改變，存在著重復(fù)定位精度不穩(wěn)定的問題。7：24刀柄系統(tǒng)特點(diǎn)主軸錐孔的“喇叭口”狀擴(kuò)張，還會引起刀柄及夾緊機(jī)構(gòu)質(zhì)心的偏離，從而影響主軸動平衡。軸向定位精度較低高速時產(chǎn)生徑向膨脹

錐柄的質(zhì)量和長度比較大支持外徑比較小沒有端面接觸1.彈簧夾頭刀柄功能：主要用于鉆頭、銑刀、絲錐等直柄刀具及工具的裝夾?？ɑ蓮椥宰冃瘟?mm

夾持范圍:φ0.5~φ32彈簧夾套的精度在4D處跳動在20μm以內(nèi)為A級（普通級）；在4D處跳動在10μm以內(nèi)為AA級（精密級）；在4D處跳動在5μm以內(nèi)為超級精密級；彈簧夾頭的裝夾鉆夾頭刀柄功能：主要用于夾緊直柄鉆頭，也可用于直柄銑刀、鉸刀、絲錐的裝夾。優(yōu)缺點(diǎn)：夾持范圍廣，單款可夾持多種不同柄徑的鉆頭，但由于夾緊力較小，夾緊精度低，所以常采用于直徑在￠16以下的普通鉆頭夾緊。注意事項(xiàng)：夾緊時要用專用扳手夾緊，在加工時如受力過大，很容易造成三爪斷裂。強(qiáng)力型刀柄功能：用于銑刀，鉸刀等直柄刀具及工具的夾緊。優(yōu)缺點(diǎn)：夾緊力比較大，夾緊精度較好，更換不同的筒夾來夾持不同柄徑的銑刀，鉸刀等。在加工過程中，強(qiáng)力型刀柄前端直徑要比彈簧夾頭刀柄大，容易產(chǎn)生干涉。精度:卡簧夾緊變形小，所夾持的刀具柄徑公差在h6注意事項(xiàng)：1，使用時務(wù)必將刀柄內(nèi)孔及卡簧擦干凈，切誤將油漬留于刀柄中。夾緊時不應(yīng)使用加長棍，野蠻鎖緊，以免損壞刀柄。

2，在加工過程中不要用柴油直接沖在刀柄上，這樣很容易損壞刀柄。側(cè)固式刀柄功能：適合裝夾快速鉆、銑刀、粗鏜刀等削平刀柄刀具的裝夾。優(yōu)缺點(diǎn)：側(cè)固式刀柄是夾持力度大，其結(jié)構(gòu)簡單，相對裝夾原理也很簡單。但通用性不好，每一種刀柄只能裝同柄徑的刀具。安裝方法：將刀具置入刀柄內(nèi)，將削平平面對準(zhǔn)鎖緊螺釘。平面銑刀柄功能：主要用于套式平面銑刀盤的裝夾，采用中間心軸和兩邊定位鍵定位，端面內(nèi)六角螺絲鎖緊。注意事項(xiàng)：1，平面銑刀柄分為公制跟英制，選取時應(yīng)了解銑刀盤內(nèi)孔孔徑。

2，在加工條件允許情況下，為提高剛性應(yīng)盡量選取短一點(diǎn)。莫式刀柄分類：1，莫氏銑刀刀柄（MTB)2，莫式鉆頭刀柄(MTA)功能：MTA適合于安裝莫氏有扁尾的鉆頭，鉸刀及非標(biāo)刀具。

MTB適合天安裝莫氏無扁尾的銑刀各非標(biāo)刀具。為了滿足模具深型腔加工，MTB刀柄有加長型跟超長型。注意事項(xiàng)：使用前務(wù)必將錐孔內(nèi)清洗干凈,保證無油脂否則會影響磨擦力,導(dǎo)致刀具的“夾緊力”的下降.刀具不使用時應(yīng)當(dāng)及時將刀具卸下來,長時間處與拉緊狀態(tài)可能會導(dǎo)致刀具無法拆卸的結(jié)果.絲攻刀柄功能：用于加工螺紋時的裝夾，伸縮攻牙刀柄通過內(nèi)部的保護(hù)機(jī)構(gòu)可使前后收縮5mm，在絲錐過載停轉(zhuǎn)時起到保護(hù)作用。注意事項(xiàng)：1，使用ER剛性攻牙筒夾。

2，選擇ER剛性攻牙筒夾時必須確認(rèn)好絲錐柄徑和方頭的心寸。也可以告知客戶使用絲錐是什么標(biāo)準(zhǔn)。

3，鎖緊時要用開口扳手夾住刀柄，使用另一只板手鎖緊螺帽。不能野蠻鎖緊。HSK空心短圓錐工具系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)的剛性和穩(wěn)定性以及在高速加工時的產(chǎn)品精度,并縮短刀具更換的時間；支持高速機(jī)械加工的運(yùn)用；刀柄供應(yīng)商正在不斷地改進(jìn)HSK工具系統(tǒng),使其適應(yīng)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到60,000轉(zhuǎn)/分；HSK工具系統(tǒng)正在被廣泛用于航空航天、汽車、精密模具等制造工業(yè)之中。加熱刀柄優(yōu)點(diǎn)：動平衡好，適合于高速加工。重復(fù)定位精度高，一般在0.002mm以內(nèi)。夾緊力大，支承好。徑向跳動小，可達(dá)到0.002mm-0.005mm.抗污能力好。在加工中防干涉能力好。缺點(diǎn)：可換性差，每種規(guī)格刀柄只適安裝一種柄徑的刀具。注意事項(xiàng)：需配置一套加熱設(shè)備。電磁誘導(dǎo)加熱器油路刀柄功能：在沒有中心出水的機(jī)床，通過刀柄內(nèi)部機(jī)構(gòu)將外部冷卻轉(zhuǎn)為中心內(nèi)冷。（在沒有中心出水機(jī)床上使用快速鉆，為了能使鐵屑能出來，就要將外冷轉(zhuǎn)成內(nèi)冷。）注意事項(xiàng)：安裝前要確認(rèn)刀柄中心到進(jìn)油孔的距離。角度頭功能：為了能在三軸的加工叫心實(shí)現(xiàn)第四軸的加工。工作原理：是通過機(jī)床主軸帶動角度頭內(nèi)的齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞力矩，從而實(shí)現(xiàn)角度轉(zhuǎn)換。注意事項(xiàng)：安裝原理跟油路刀柄一樣。使用時應(yīng)注意當(dāng)機(jī)床正轉(zhuǎn)時，角度頭是反轉(zhuǎn)的，機(jī)床反轉(zhuǎn)時，角度頭是正轉(zhuǎn)的。數(shù)控刀片識別數(shù)控加工工藝數(shù)控加工的內(nèi)容主要包括：分析圖樣、工件的定位與裝夾、刀具的選擇與安裝、編制數(shù)控加工程序、試切削或試運(yùn)行、數(shù)控加工、工件的驗(yàn)收與質(zhì)量誤差分析等質(zhì)量方面的內(nèi)容。數(shù)控加工工藝零件結(jié)構(gòu)工藝性分析（1）零件圖尺寸的正確率標(biāo)注各圖形的幾何要素的相互關(guān)系要明確；各種幾何要素的條件要充分，應(yīng)無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。（2）保證基準(zhǔn)統(tǒng)一在數(shù)控加工的圖樣上，最好以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。（3）零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性零件的內(nèi)腔與外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。由于刀尖r的影響，圓弧半徑R不能取得過??；零件結(jié)構(gòu)工藝性還一民R/H(H為零件輪廓的最大加工高度)的值有關(guān)，當(dāng)R/H>0.2時，零件的工藝性較好（較圖一外輪廓內(nèi)凹圓?。?，反之較差。三、數(shù)控加工工藝（3）零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性銑削底平面時，槽底圓角半徑r（圖二）不能過大。圓角半徑r越大，銑刀端面刃與銑削平面的最大接觸直徑d=D-2r(D為銑刀直徑)越小，加工平面的能力就越差，工藝性也越差。分析零件的變形情況對于零件在數(shù)控銑加工過程中的變形問題，可在加工前采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕ㄈ缯{(diào)質(zhì)、退火等）來解決，也可采取粗、精加工分開或?qū)ΨQ去余量等方法解決。毛坯結(jié)構(gòu)工藝性對于毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性要求，首先應(yīng)考慮毛坯的加工余量應(yīng)充足和盡量均勻；其次應(yīng)考慮毛坯在加工時定位與裝夾的可靠性與方便性，以便在一次安裝過程中加工出盡量多的表面。對于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺、工藝凸耳等輔助基準(zhǔn)。三、數(shù)控加工工藝加工順序的安排加工順序安排原則基準(zhǔn)先行原則用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝平夾誤差就越小。先粗后精原則各個表面的加工順序按照粗加工→半精加工→精加工→精密加工的順序依次進(jìn)行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度值。先主后次原則零件的主要工作表面、裝配基準(zhǔn)面應(yīng)先加工，從而及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進(jìn)行，放在主要加工表面加工到一定程度后，精加工之前進(jìn)行。先面后孔原則對箱體、支架類零件，平面輪廓尺寸較大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔，孔的軸線不易偏斜。三、數(shù)控加工工藝數(shù)控加工的特點(diǎn)數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求詳細(xì)而具體如：工藝中各工步的劃分和安排，刀具的幾何形狀和尺寸、走刀路線、加工余量、切削余量、夾具型號、規(guī)格以及其它特殊要求的內(nèi)容。數(shù)控加工工藝要求嚴(yán)密而精確數(shù)控機(jī)床雖然自動化程度高，但自適應(yīng)差，如：攻螺紋，內(nèi)孔已擠滿切屑，它不知道要清理，必須工藝員精心考慮，否則會導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此在數(shù)學(xué)處理，計(jì)算編程量一定要準(zhǔn)確無誤。制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的數(shù)學(xué)計(jì)算，編程時必須要考慮零件的尺寸公差值和形位公差值。選擇切削用量時要考慮進(jìn)給速度對加工零件形狀精度的影響。在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進(jìn)給速度越快，則插補(bǔ)精度越低；插補(bǔ)精度越低，工件輪廓形狀精度越差。三、數(shù)控加工工藝數(shù)控加工工藝的特殊要求機(jī)床剛性高，所配刀具好，→切削用量大→加工效率高↑。選擇時要特別注意這些特點(diǎn)。功能復(fù)合程度高，工序集中→減少工序數(shù)→工序內(nèi)容多，因此可以安排較復(fù)雜的工序。由于零件復(fù)雜，確定夾具、裝夾時，特別要注意刀具與夾具、工件的干涉問題。三、數(shù)控加工工藝主軸轉(zhuǎn)速的設(shè)定就遵循原則n=1000Vc/πDc刀具直徑越大，為使每齒切削完全，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速就越低。刀具直徑越小，為保證刀具的剛性，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速就越高。刀具材料越硬，為避免刀具刀齒受過慢速度影響，沖擊刀具設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)越高。切削材料塑性越大，如紫銅電極加工，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)越高。切削材料硬度越大，塑性韌性越小，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)越低。三、數(shù)控加工工藝進(jìn)給速度Vf的確定原則當(dāng)工件的加工質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)率，可選較高的進(jìn)給速度。一般在300-1000mm/min范圍內(nèi)選取，刀具好的還可以更高。在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選用較低的進(jìn)給速度，一般在50-300mm/min范圍內(nèi)選取當(dāng)被加工零件的加工精度、表面粗糙度要求較高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些。一般在20-150mm/min范圍內(nèi)選取刀具空行程時，特別是“遠(yuǎn)離”回零時，可選數(shù)控系統(tǒng)給定的最高速度。三、數(shù)控加工工藝背吃刀量ap的確定在剛度允許的情況下，應(yīng)盡量選擇背吃刀量等于工件的加工余量。為保證精度及粗糙度，一般應(yīng)留一定的精加工余量。數(shù)控機(jī)床的加工余量可略小于普通機(jī)床。三、數(shù)控加工工藝數(shù)控加工編程珠內(nèi)容與步驟分析零件圖樣：材料、形狀、尺寸、精度及毛坯形狀和熱處理。確定工藝流程。數(shù)值計(jì)算：幾何尺寸、進(jìn)給路線、工件坐標(biāo)系。編寫程序單。制備控制介質(zhì)。程序校驗(yàn)和試切削三、數(shù)控加工工藝數(shù)控銑削加工種類典型的數(shù)控加工編程加工都包括：粗加工、精加工、清根加工三種模式以及實(shí)體仿真。刀具的軌跡生成控制方式主要包括：二維輪廓粗精加工、深孔鉆削加工、平行或環(huán)形等高分層銑削、螺旋銑削、曲面流線、投影加工、曲面清根、放射加工等。銑削對象：平面類零件、變斜角類零件、空間曲面類零件。銑削方式：順銑、逆銑。四、數(shù)控銑削加工四、數(shù)控銑削加工但在切削表面有硬層、積渣、切削面凹凸不平時，如加工鍛件毛坯，應(yīng)采用逆銑。順銑功率消耗小，在同等條件下，順銑功率消耗比逆銑低5%~10%，同時順銑也更利于排屑。一般盡量采用順銑，以降低被加工零件的表面粗糙度值，保證尺寸精度。銑削刀具的選擇原則：根據(jù)被加工型面形狀選擇刀具：對于凹形表面，在半精加工和粗加工時，應(yīng)選用球頭銑刀，以得到較好的表面質(zhì)量，但在粗加工時宜選擇平底立銑刀或圓角立銑刀，這是因?yàn)榍蝾^銑刀的切削條件較差；對于凸形表面，粗加工時一般選用平底立銑刀或圓角立銑刀，但精加工時應(yīng)選用圓角立銑刀，這是因?yàn)閳A角立銑刀的幾何條件比平底立銑刀好；對于帶脫模斜度的側(cè)面，宜選用錐度銑刀，雖然采用平底立銑刀通過插值也可加工斜面，但會增大加工路徑而影響效率，同時也會加大刀具磨損而影響刀具壽命和加工質(zhì)量。四、數(shù)控銑削加工根據(jù)從大到小的原則選用刀具：零件一般包含多個類型的曲面，因此在加工時一般不能選擇一把刀具完成整個零件的加工。無論是粗加工還是精加工，盡可能選擇大直徑的刀具，因?yàn)榈毒咧睆皆叫?，加工路徑就越長，造成加工效率降低，同時刀具磨損也會造成加工質(zhì)量的明顯差異。銑削刀具的選擇原則：四、數(shù)控銑削加工根據(jù)加工型面曲率的大小選擇刀具在精加工時，所用最小刀具的半徑應(yīng)小于或等于被加工零件的內(nèi)輪廓圓角半徑，尤其是在拐角加工時，應(yīng)選用刀具半徑小于拐角半徑的刀具并以圓弧插補(bǔ)的方式進(jìn)行加工，這樣可以避免采用直線插補(bǔ)而出現(xiàn)過切現(xiàn)象。在粗加工時，考慮到盡可能用大直徑的刀具的原則，一般選擇刀具半徑較大，這時而要考慮的是粗加工所留余量是否會給半精加工和精加工造成過大的刀削負(fù)荷，因?yàn)檩^大直徑的刀具在零件輪廓拐角處會留下更多的余量，這往往在精加工過程中出現(xiàn)切削力的急劇變化而使刀具損壞或栽刀的直接原因。銑削刀具的選擇原則：四、數(shù)控銑削加工粗加工時盡可能采用圓角立銑刀一方面圓角立銑刀在刀削過程中可以在刀刃與工件接觸的0°~90°范圍內(nèi)給出連續(xù)切削力變化，這不僅對加工有利，而且會使刀具壽命大大延長。另一方面，在粗加工時選用圓角立銑刀，與球頭立銑刀相比，具有良好的切削條件，與平底立銑刀相比，可以留下較為均布的精加工余量，這對后續(xù)加工十分有利。銑削刀具的選擇原則：四、數(shù)控銑削加工數(shù)控車削分為：

區(qū)域車削、輪廓車削、凹槽車削、螺紋車削、孔加工。數(shù)控車削主要對象輪廓尺寸特別復(fù)雜或難以控制尺寸的回轉(zhuǎn)零件；表面粗糙度、尺寸精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件；帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件。五、數(shù)控車削加工數(shù)控車刀的種類種類：外圓車刀、外螺紋車刀、內(nèi)圓車刀、內(nèi)螺紋車刀、切斷刀具、孔加工刀具（包含中心鉆、鏜刀、絲錐等）一般數(shù)控加工都選用機(jī)夾式車刀五、數(shù)控車削加工數(shù)控車刀的選擇原則一次連續(xù)加工的表面盡可能多；在切削過程中刀具不能與工件輪廓發(fā)生干涉；有利于提高加工效率和加工表面質(zhì)量；有合理的刀具強(qiáng)度和壽命。五、數(shù)控車削加工六、CNC加工調(diào)機(jī)要點(diǎn)一、安全操作：

所有的工具和機(jī)床如果使用不當(dāng)或不小心都會造成事故。因?yàn)榘踩墓ぷ鞣绞娇偸亲钣行ё钫_的工作方式。無論是誰，在學(xué)習(xí)操作機(jī)床之前，都必須學(xué)習(xí)安全使用規(guī)則以及事故預(yù)防措施。許多事故都是由漫不經(jīng)心的工作習(xí)慣導(dǎo)致的養(yǎng)成安全的工作習(xí)慣與遭受事故帶來的一系列不良后果相比，要更容易、更聰明。安全問題關(guān)系到每個人，也是每個人的責(zé)任。二、工作中的安全問題在車間工作的人應(yīng)該做：工作時，穿著干凈整潔，并且佩戴相應(yīng)的安全防護(hù)工