数控铣加工基本知识VV.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控加工的建模与仿真,*,数控铣加工,一、数控铣加工基本概念,CAXA,制造工程师软件可实现两,-,五轴加工。,机床坐标系与机床原点,机床上固有的坐标系，并有其固定的坐标原点，即机床原点。,工件坐标系与工件原点,是编程人员在编制零件加工程序时，根据零件图纸所确定的坐标系。确定某一固定点为原点，建立坐标系。,工件原点偏置,指工件随夹具安装在机床上以后，测量工件原点与机床原点间的距离的方法。,2,数控加工的建模与仿真,一、数控铣加工基本概念,绝对坐标,刀具（或工件）运动位置的坐标值，均是相对某一固定坐标原点计算的坐标系,相对坐标（增量坐标）,刀具（或工件）运动位置的坐标值，均是相对起点坐标计算的坐标系,CAXA,软件造型过程中，允许交替使用软件的绝对坐标和用户定义坐标。软件在输出机床代码时，根据软件当前使用的坐标输出代码,。,3,数控加工的建模与仿真,一、数控铣加工基本概念,安装,定位,：,把工件放在工作台上或夹具中，使工件占有正确的位置。,定位基准：,工件定位时，作为根据的点、线、面。,定位基准面,：在工件定位时，作为根据的表面。,安装：,工件从定位到夹紧的过程。,定位基准的选择原则,尽可能使定位基准与设计基准、测量基准重合。,尽量使各加工面采用同一基准。,作为精基准的表面应先加工。,尽是使各加工面的余量分布均匀。,4,数控加工的建模与仿真,一、数控铣加工基本概念,工件的找正,找正：,根据六点定位原理，工件在空间有了确定位置后，为了保证零件的几何形状和位置正确，还必须使工件相对铣床和铣刀有一正确的位置。,两种铣削方式,逆铣法：,铣刀旋转方向与工件进给方向相反。,顺铣法：,铣刀旋转方向与工件进给方向相同。一般应尽是采用顺铣法。,5,数控加工的建模与仿真,一、数控铣加工基本概念,刀具半径补偿,在内轮廓加工时，刀具中心向零件内偏离一个刀具半径值；在外轮廓加工时，刀具中心向零件外偏离一个刀具半径值。若还要预留加工余量，则偏离的值还要加上此预留加工余量。,在,CAXA,制造工程师软件编程时，如果用,ON,方式，则应在程序中加上,G41,或,G42,，使用完后以,G40,取消刀具半径补偿；如果用,TO,或,PAST,方式，其算法上已经加进了半径补偿，不用在程序中进行添加。,6,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,1,、轮廓,一系列首尾相接曲线的集合,.,开轮廓,闭轮廓,有自交点的轮廓,如果轮廓是用来被加工区域的,则要求指定的轮廓是闭合的,.,如果加工的是轮廓本身,则轮廓也可以不闭合,7,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,2,、区域和岛,外轮廓,岛,区域,8,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,3,、轨迹控制参数,快速走刀,G00,起止高度,安全高度,退刀,(,退刀速度,),加工图形,接近速度,快速走刀,切削,(,进给速度,),慢速下刀高度,9,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,4,、刀具参数,刀杆长度,L,刀刃长度,I,R,r,刀具参数示意图,球刀：,r=R,端刀：,r=0,圆角刀,:rR,刀心,刀尖,球刀,圆角刀,端刀,刀尖、刀心重合,10,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,5,、刀具轨迹,是系统按给定工艺要求、对给定加工图形进行切削时，生成的刀具行进的路线。,刀位点：,平头立铣刀和钻头：底面中心,球头铣刀：球头球心,镗刀：刀尖,进刀点,刀位点,直线插补,圆弧插补,退刀点,11,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,6,、加工误差与步长,加工误差,刀具轨迹和实际加工模型的偏差。,步长,刀具步进方向上每两个刀位点之间的距离。,刀具轨迹,加工模型,刀位点,步长,误差,12,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,7,、行距和残留高度及刀次,行距,指加工轨迹相邻两行刀具轨迹之间的距离。,残留高度,三轴加工中，由于行距造成的两刀之间一些材料未被切削，这些材料距切削面的高度为残留高度,刀次,在加工时，生成的刀位行数,行距,残留高度,加工图形,刀具,13,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,8,、干涉,在切削加工表面时，切削到了不应该切的部分，也称过切。,分两种情况：自身干涉、面间干涉。,自身干涉,面间干涉,14,数控加工的建模与仿真,二、与轨迹生成相关基本概念,9,、限制线,用来限制刀具轨迹的线,。,10,、限制面,在参数线加工中，用来限制刀具轨迹的面。,15,数控加工的建模与仿真,三、刀具轨迹生成的参数设置,1,、刀具库设置,标识刀具和列表，刀具名是惟一的。,安装在加工中心机床的刀具库中的刀位号。,刀具补偿值的序列号。,刀杆上可以用于切削的部分长度。,刀尖到刀柄之间的距离。,16,数控加工的建模与仿真,三、刀具轨迹生成的参数设置,加工刀具的选择,加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。,精加工时，铣直径要选大些。,刀具半径应小于零件内的最小曲率半径。一般取最小曲率半径的,0.8,0.9,倍。,零件的加工高度（,Z,方向的吃刀浓度），不要超过刀具半径。,加工曲面和变斜角轮廓外形时，常用球头刀和,R,刀，曲面形状复杂时，建议使用球头刀。,选择刀刃长度和刀杆长度时，应考虑机床的情况及零件的尺寸是否会干涉。,17,数控加工的建模与仿真,三、刀具轨迹生成的参数设置,2,、进退刀参数,进刀方式,:,垂直：刀具在工件的第一个切削点直 接开始切削。,直线：刀具按给定的长度，以相切方式向工件的第一个切削点前进。,圆弧：刀具按给定半径，以,1/4,圆弧向工件的第一个切削点前进。,强制：刀具从给定点向工件的第一个切削点前进。,18,数控加工的建模与仿真,三、刀具轨迹生成的参数设置,进退刀方式示意图：,垂直进刀、垂直退刀,直线进刀、圆弧退刀,圆弧进刀、直线退刀,强制从圆心进刀、圆弧退刀,圆弧进刀、圆弧退刀,19,数控加工的建模与仿真,三、刀具轨迹生成的参数设置,3,、下刀切入方式,指在两个切削层之间刀具从上一层到下一层的切入方式,垂直切入,螺旋切入,倾斜切入,20,数控加工的建模与仿真,三、刀具轨迹生成的参数设置,4,、清根参数,轮廓清根：区域加工完后，刀具对轮廓进行清根加工。,岛清根：区域加工完后，刀具对岛进行清根加工。,21,数控加工的建模与仿真,四、平面轮廓加工,1,、功能,是生成沿轮廓线切削的两轴加工方式。主要用于加工封闭的和不封闭的轮廓，如有拔模斜度，可用两轴半加工。,2,、参数设置,加工精度：,刀具轨迹和实际加工模型的偏,差（最大允许偏差）。,拔模斜度：,两轴半加工时轮廓具有的倾斜,度，与拔模基准配合使用。,刀次：,生成的刀位的行数。,顶层高度：,被加工零件的的要加工的最高高度。,底层高度：,加工完成后，最后一层所在的高度。,每层下降高度：,每加工完一层，加工下一层时刀具下降的高度，即上一层与下一层在,Z,方向上的高度差。,22,数控加工的建模与仿真,四、平面轮廓加工,拐角过渡方式,尖角：,刀具从轮廓（如矩形）的一边到另一边的过程中，以直线的方式过渡，适合尖角大于,90,度的角。,圆弧,：刀具从轮廓（如矫形）的一边到另一边的过程中，以圆弧的方式过渡，适合小于,90,度的角。,走刀方式,指刀具轨迹的行与行之间的连接方式。,单向,：刀具加工到一行刀位的终点后，抬到安全高度再沿直线快速走刀（,G00,）到下一行首点所在位置的安全高度然后 按给定下刀方式，并沿着相同的方向进行加工。,特点：表面质量较高。,往复：,进给完一个行距后，刀具沿着相反的方向进行加工，行间不抬刀。,特点：表面质量差。多用于粗铣,。,23,数控加工的建模与仿真,四、平面轮廓加工,刀具轮廓补偿,ON,：刀具中心线与轮廓重合，即不考虑补偿。,TO,：刀具中心线不到轮廓，相差一个刀具半径。,PAST,：刀具中心线超过轮廓一个刀具半径。,加工轮廓,刀具轨迹,TO,方式加工轮廓外侧,刀具轨迹,加工轮廓,TO,方式加工轮廓内侧,刀具轨迹,加工轮廓,PAST,方式加工轮廓外侧,加工轮廓,PAST,方式加工轮廓内侧,刀具轨迹,24,数控加工的建模与仿真,四、平面轮廓加工,行距定义方式,为每层加工中刀具的吃刀量。,行距方式：确定最后加工完工件的余量及每两次加工之间的行距。,余量方式：定义每一次加工完所留的余量。,拔模基准,底层为基准：加工中所选的轮廓是工件的底层的轮廓。,顶层为基准：加工中所选的轮廓是工件顶层的轮廓。,层间走刀,层与层之间的走刀方式，分单向与往复,25,数控加工的建模与仿真,五、平面区域加工,1,、功能,生成具有多个岛的平面区域加工轨迹属于两轴半的加工方式，主要用于加工型腔等。,2,、参数设置,环切加工：刀具以环绕轮廓走刀方式切削工件。,平行加工：把刀具以平行走刀的方式切削工件。,26,数控加工的建模与仿真,五、平面区域加工,环切加工,平行单向加工,平行往复加工,27,数控加工的建模与仿真,六、导动加工,1,、功能,用轮廓线沿截面线平行运动生成轨迹的方式，是二轴半加工。,2,、特点：,简化造型，只需作平面轮廓或截面线。,生成的代码短,生成轨迹的轨迹快,能够自动清除加工刀具干涉现象。,28,数控加工的建模与仿真,六、导动加工,3,、加工参数,轮廓精度：拾取的轮廓有样条时的离散精度。,截距：沿截面线上每一行刀具轨迹间的距离按等弧长分布。,导动轮廓,轨迹,截距,29,数控加工的建模与仿真,七、参数线加工,1,、功能,对单个或多个曲面进行加工，是沿曲面的参数线方向所产生的三轴刀具轨迹。,2,、参数设置,每行进刀方式,每行退刀方式,步长定义方式,行距定义方式,第一系列限制面（避刀面）,第二系列限制面（避刀面）,走刀方式,干涉检查,加工余量,干涉余量,30,数控加工的建模与仿真,八、限制线加工,1,、功能,刀具轨迹限制在两条系列限制线内，可以对曲面作整体处理和局部加工，用来生成多个曲面的三轴刀具轨迹。,2,、参数设置说明,每行进刀,每行退刀,行距定义方式,加工误差,轮廓精度,加工余量,干涉余量,31,数控加工的建模与仿真,九、曲面轮廓加工,1,、功能：,生成沿一个轮廓线加工曲面的刀具轨迹。,2,、参数设置说明：,加工余量：,轮廓余量：,刀次、行距,：,32,数控加工的建模与仿真,十、曲面区域加工,功能：,生成加工曲面上的,封闭,区域的刀具轨迹。,注意：,岛可以是曲面上凸起部分，也可以是曲面投影方向上画的二维图形。,33,数控加工的建模与仿真,十一、投影加工,1,、功能,将已有的刀具轨迹投影到待加工见世面生成该曲面的加工轨迹。用在干涉面多、零件形状复杂的加工时，功效较好。,注意：,原有的刀具轨迹决定投影轨迹的,x,方向或,y,方向的加工走向，加工曲面决定,z,轴的走向。,可以拾取多个曲面，干涉面也可多个，刀具轨迹一次只能拾取一个，轨迹可以是,2D,和,3D,的。,34,数控加工的建模与仿真,十二、曲线加工,1,、功能：,生成切削三维曲线的刀具轨迹,注意：,加工误差是对样条线进行加工时，用折线段逼迫时的误差，加工精度越高，折线段越短，数控程序的代码越长。,35,数控加工的建模与仿真,十三、等高粗加工,1,、功能,生成大量去除毛坯材料的刀具轨迹。,2,、参数说明：,毛坯类型,拾取两点：指由,两角点,形成的长方体作为毛坯。,拾取轮廓：指由轮廓和顶层高度、底层高度围成的毛坯。,切入毛坯,直接切入：刀具直接切入所定义的毛坯。（不安全、应尽量避免）,毛坯外切入：刀具从所定义的毛坯外切入。,36,数控加工的建模与仿真,十四、等高精加工,1,、功能,两轴半加工，适用于曲面和实体较陡的面的加工，并可对等高加工不到的部分（较平坦的部分）做补加工。可用于零件做精加工和半精加工。,2,、加工参数说明：,加工余量,顶层高度：零件加工时的起始高度。也是零件的最高点。,底层高度：所要加工到的深度的,Z,坐标值。,降层高度：刀具轨迹层与层之间的高度差。,走刀类型：层优先和深度优先。,零件类型：实体零件和模具型腔。,补加工：可以根据等高线轨迹自动确定残留面积过大的区域，只对等高线加工没有加工到的区域进行处理。,37,数控加工的建模与仿真,十五、钻孔,功能：,生成钻孔的刀具轨迹。,加工参数说明,：,钻孔模式：,高速啄式深孔钻G73,镗孔（主轴停）,G86,左攻丝,G74,反镗孔,G87,精镗孔,G76,镗孔（暂停手动）,G88,钻孔,G81,镗孔（暂停）,G89,钻孔反镗孔,G82,啄式钻孔,G83,攻丝,G84,镗孔,G85,38,数控加工的建模与仿真,十七、轨迹生成批处理,将“悬挂”而未计算的记录进行计算，生成刀具加工轨迹。,十八、加工轨迹的仿真,对两轴或三轴加工的刀位轨迹进行具胡真实感的切削加工仿真。,十九、知识库加工,将大量的实际加工经验通过知识模板固化到系统中，以便于编程人员利用和企业的管理。,39,数控加工的建模与仿真,二十、后置处理与加工代码,后置处理：,结合特定的机床把系统生成的两轴或三轴刀具轨迹转化成机床能够识别的,G,代码指令。,共包含四个模块：后置设置,生成,G,代码,校核,G,代码,生成工序卡,一、后置设置,40,数控加工的建模与仿真,系统规定的刀具号,TOOL_NO,主轴速度,SP_SPEED,当前,X,坐标值,COORD_X,当前,Y,坐标值,COORD_Y,当前,Z,坐标值,COORD_Z,当前后置文件名,POST_AME,当前日期,POST_DATE,当前时间,POST_TIME,当前程序号,POST_CODE,当前加工参数信息,PARA_MSG,当前刀具信息,TOOL_MSG,行号指令,LIE_O_ADD,行结束符,BLOCK_ED,速度指令,FEED,快速移动,G0,直线插补,G1,顺圆插补,G2,逆圆插补,G3,Xy,平面定义,G17,Yz,平面定义,G19,Xz,平面定义,G18,绝对指令,G90,相对指令,G91,刀具半径补偿取消,DCMP_OFF,刀具半径左补偿,DCMP_LFT,刀具半径右补偿,DCMP_RGH,刀具长度补偿,LCMP_LEN,坐标设置,WCOORD,主轴正转,SP_CW,主轴反转,SP_CCW,主轴停,SP_OFF,主轴转速,SP_F,冷却液开,COOL_ON,冷却液关,COOL_OFF,程序停止,PRO_STOP,换行指令,41,数控加工的建模与仿真,