第3章 模具数控加工
模具制造技术
教学内容与要求:
知识点 要求
模具数控加工的基础知识 识记 理解 应用 重点 难点
数控加工的基本概念 ☆
数控机床的工作原理与分类
☆
数控加工的特点与应用 ☆
数控机床加工的编程基础 ☆ ☆ ☆
程序编制的基本方法 ☆ ☆ ☆
数控程序的指令和代码功能 ☆
模具制造技术
知识点 识记 理解 应用 重点 难点
数控加工程序的结构与格式 ☆
数控加工基本指令的应用 ☆ ☆
数控铣床编程要点及示例 ☆ ☆
切削条件选择 ☆ ☆
工艺分析与刀具切削路径 ☆ ☆
编程要点 ☆ ☆ ☆
编程示例 ☆ ☆
加工中心编程要点及举例
编程要点 ☆ ☆
编程举例 ☆ ☆
模具制造技术
知识点 识记 理解 应用 重点 难点
模具数控加工及数控工艺设计
数控加工的模具零件结构 ☆
编程原点及定位基准的选择 ☆ ☆ ☆
刀具的选择及走刀 ☆ ☆ ☆
走刀速度 ☆ ☆ ☆
模具的高速数控切削技术
高速切削的原理 ☆
高速切削的关键技术 ☆ ☆ ☆
高速切削刀具技术 ☆ ☆ ☆
高速切削工艺、特点、应用 ☆ ☆
模具制造技术
模具数控加工的基础知识
数控加工的基本概念
模具制造技术
1.数控与数控机床
数字控制(Numerical Control,NC)是用数字化信号对机
床的运动及其加工过程进行控制的一种方法。是一种自动控制
技术。
数控机床就是采用了数控技术的机床,或者说是装备了数
控系统的机床。只需编写好数控程序,机床就能够把零件加工
出来。
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2.数控加工
数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。
数控加工与普通加工方法的区别:
在普通机床上进行加工时,机床动作的先后顺序和各运动部
件的位移都是由人工直接控制。
在数控机床上加工时,所有这些都由预先按规定形式编排井
输入到数控机床控制系统的数控程序来控制。
实现数控加工的关键是数控编程。
3.数控加工研究的主要内容
(1)数控加工工艺设计
1)选择并决定零件的数控加工内容;
2)零件图纸的数控加工艺性分析;
3)数控加工的工艺路线设计;
4)数控加工的工序设计;
5)数控加工专用技术文件的编写。
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(2)对零件图形的数学处理并编写数控加工程
序单。
(3)程序的校验与修改并首件试切加工与现场
问题处理。
(4)数控加工工艺技术文件的定型与归档。
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数控机床的工作原理与分类
1.数控机床的工作原理
数控机床加工零件时,首先要根据加工零件的图样与工艺
方案,按规定的代码和程序格式编写零件的加工程序单,这是
数控机床的工作指令。通过控制介质将加工程序输入到数控装
置,由数控装置将其译码、寄存和运算之后,向机床各个被控
量发出信号,控制机床主运动的变速、起停、进给运动及方向、
速度和位移量,以及刀具选择交换,工件夹紧松开和冷却润滑
液的开、关等动作,使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照
加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作,从而加工出符合
要求的零件。
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2.数控机床的组成
数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床
本体等四部分组成。
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图数控机床的组成 图开环、闭环和半闭环
(1)控制介质
控制介质是用于记载各种加工信息(如零件加工工艺过程、
工艺参数和位移数据等)的媒体,经输入装置将加工信息送给
数控装置。
常用的控制介质有标准的纸带、磁带和磁盘等。
(2)数控装置
数控装置是数控机床的核心,它的功能是接受输入装置输
入的加工信息,经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、
运算和逻辑处理之后,发出相应的脉冲送给伺服系统,通过伺
服系统控制机床的各个运动部件按规定要求动作。
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(3)伺服系统
伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成,它是
数控系统的执行部分。机床上的执行部件和机械传动部件组成
数控机床的进给伺服系统和主轴伺服系统,根据数控装置的指
令,前者控制机床各轴的切削进给运动,后者控制机床主轴的
旋转运动。
伺服系统有开环、闭环和半闭环之分。
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开环、闭环和半闭环
(4)机床本体
数控机床的本体包括:主运动部件,进给运动部件
如工作台,刀架及传动部件和床身立柱等支撑部件,此
外还有冷却、润滑、转位、夹紧等辅助装置。对加工中
心类的数控机床,还有存放刀具的刀库,交换刀具的机
械手等部件。
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3.数控机床的分类
按机械运动的轨迹可分为点位控制系统、直线控制系统和
轮廓控制系统。
按伺服系统的类型可分为开环控制系统、闭环控制系统和
半闭环控制系统。
按控制坐标轴数可分为两坐标数控机床、三坐标数控机床
和多坐标数控机床。
按数控功能水平可分为高档数控机床、中档数控机床和低
档数控机床。
按照数控机床的加工方式
金属切削类数控机床(如数控车床、数控铣床等)。
金属成形类数控机床(如数控折弯机、数控冲床等)。
特种加工类数控机床(有数控电火花线切割机床、数控
电火花成形机床等)。
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数控加工的特点与应用
1.数控加工的特点
(1)加工精度高
数控机床是精密机械和自动化技术的综合,数控机床的
定位精度可达±,重复定位精度为±。
(2)自动化程度高和生产率高
数控加工是按事先编好的程序自动完成零件加工任务。
(3)适应性强
改变加工零件时,只需更换加工程序,就可改变加工工
件的品种。
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(4)有利于生产管理现代化
用数控机床加工零件,能准确地计算零件的加工工时,并
有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。
(5)减轻劳动强度,改善劳动条件
操作者不需繁重而又重复的手工操作。
(6)成本高
数控加工初始投入资金大(数控设备及计算机系统),复
杂零件的编程工作量也大.
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2.数控加工的应用
适合加工多品种、中小批量以及结构形状复杂、加工
精度要求高的零件;特别是加工需频繁变化的模具零件。
3.数控加工技术的发展
数控加工技术是综合运用了微电子、计算机、自动控
制、自动检测和精密机械等多学科的最新技术;
高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及开放
性等方向发展。
数控机床加工的编程基础
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程序编制的基本方法
1.程序编制的基本步骤与方法
程序编制是指从零件图样到制成控制介质的过程。
程序编制的步骤如图所示。
图程序编制的一般过程
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(1)确定工艺过程
在制订零件加工工艺时,应根据图样的形状、技术条件、
毛坯及工艺方案等进行详细分析,从而确定加工方法。
(2)运动轨迹的坐标值计算
如运动轨迹的起点和终点、圆弧的圆心等坐标尺寸。
(3)编写加工程序单
按照数控装置规定使用的功能指令代码及程序格式,逐
段编写加工程序单。
(4)制备控制介质
程序单的内容制成穿孔纸带、磁盘等,作为数控装置的输
入信息。
(5)程序校验和首件试切
程序单和所制备的控制介质必须经过校验和试切削才能
正式使用。
2.数控机床的坐标系
JB3051~1999《数控机床坐标和运动方向的命名》标准。
(1)坐标轴的命名
标准的坐标系(又称基本坐标系)采用右手直角笛卡尔
坐标系,如图所示。
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图右手直角笛卡儿坐标系
(2)机床坐标轴的确定
确定机床坐标轴时,一般是先确定z轴,再确定x轴和y轴。
1)Z轴 对于有主轴的机床,如卧式车床、立式升降台
铣床等,则以主轴轴线方向作为z轴方向。
2) X轴 一般位于与工件安装面相平行的水平面内。
3) Y轴 根据已选定的Z、X轴按右手直角笛卡尔坐标系
来确定.
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4) 附加坐标轴 如果机床除有x、y、z主要坐标轴外,
还有平行于它们的坐标轴,可分别指定为U、V、W。如果还有第
三组运动,则分别指定为P、Q、R。
5) 旋转运动 A、B、C相应表示围绕x、y、z三轴轴线的
旋转运动,其正方向分别按x、y、z轴右螺旋法则判定。
6) 主轴回转运动方向 主轴顺时针回转运动的方向是按右
螺旋进入工件的方向。
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(3)机床原点与机床坐标系
机床原点(M)又称机床零点,是机床上的一个固定点,
由机床生产厂在设计机床时确定,原则上是不可改变的。
以机床原点为坐标原点的坐标系就称为机床坐标系。机床
原点是工件坐标系、编程坐标系、机床参考点的基准点。
图数控车床坐标系 图卧式加工中心坐标系
(4)机床参考点
机床参考点(R)是机床坐标系中一个固定不变的位置点,
是由机床制造厂人为定义的点,是用于对机床工作台、滑板与
刀具之间相对运动的测量系统进行标定和控制的点。
机床参考点相对于机床原点的坐标是一个已知定值。
(5)工件原点与工件坐标系
数控编程时,首先应该确定工件坐标系和工件原点。编程
人员以工件图样上的某一点为原点建立工件坐标系。
工件随夹具安装在机床上后,这时测得的工件原点与机床
原点间的距离称为工件原点偏置,操作者要把测得的工件原点
偏置量存储到数控系统中。
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(6)编程原点
编程原点是程序中人为采用的原点。一般取工件坐标系原点
为编程原点。
图所示,M为机床原点,W为工件原点,P为编程原点。
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图数控机床的圆点偏置
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(7)刀位点、对刀点和换刀点
对于立铣刀来说,刀位点是刀具的轴线与刀具底平面的
交点;对球头铣刀来说是球头部分的球心;对车刀来说是刀
尖;对钻头来说是钻尖。
对刀点是数控加工时刀具(刀位点)运动的起点。对刀
点确定后,刀具相对编程原点的位置就确定了。
图卧式加工中心坐标系
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换刀点是在为数控车床、数控钻镗床、加工
中心等多刀加工的机床编制程序时设定的,用
以实现在加工中途换刀。
换刀点常常设在被加工工件的外面,并要
远离工件。
1.准备功能“G”指令
它是由字母“G”和其后的二位数字组成,从
G00至G99共有100条指令,见表。
这些指令主要是命令数控机床进行何种运动,
为控制系统的插补运算作好准备。所以,一般它们
都位于程序段中坐标数字指令的前面。
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数控程序的指令和代码
2.辅助功能“M”指令
辅助功能M指令是由字母“M”和其后的二位
数字组成,从M00至M99共100条指令,见表。
这些指令与数控系统的插补运算无关,主要
是为了数控加工、机床操作而设定的工艺性指令
及辅助功能。
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3.其他功能指令
(1)进给功能指令F 该指令用来指定切削进给速度,
其单位为(mm/min)或(mm/r)。F地址后跟的数值有直接指定
法和代码指定法。
现在一般都使用直接指定,即F后的数字直接指定进给速
度,如“Fl20”即为进给量120mm/min,“”为