1、模块五数控加工中心的加工工艺数控加工工艺与刀具夹具模块五数控加工中心的加工工艺课题5.1加工中心的选刀与换刀指令课题5.2孔加工的常用固定循环课题5.3数控钻孔加工的工艺参数课题5.1加工中心的选刀与换刀指令【学习目标】1.知道数控加工中心上的刀具选择与刀具交换指令的区别，会正确应用选刀指令。2.知道加工中心对轮廓加工中两类拐角过渡方法的特点及其应用。课题5.1加工中心的选刀与换刀指令【学习任务的提出】5.1.1多刀多工序零件的数控加工图5-1铣削加工工件图样课题5.1加工中心的选刀与换刀指令【相关知识】数控加工中心（MC）是指具有刀库和自动换刀装置的数控机床。5.1.2关于选刀指令和换刀指令
2、在加工中心上交换刀具通过选择和转换两个动作完成。选刀指令与换刀指令是两个不同的概念，负责其指令执行的部件也不同。1.选刀指令TT是选刀指令，即刀具选择指令，用于将程序指令给出的刀具由刀库中挑选出来，并将该刀具放置到刀库的换刀基准刀位上，以便于下一个换刀动作的执行。2.换刀指令M06换刀指令是M06，即更换机床主轴中的当前刀具。课题5.1加工中心的选刀与换刀指令图5-2双爪换刀机械手换刀动作课题5.1加工中心的选刀与换刀指令5.1.3加工中心上的刀具长度补偿G43、G44、G49在加工中心上，为了使不同长度的各个刀具能够进入同一个NC加工程序，并由同一个出发点开始运动执行程序，采用了刀具长度补偿
3、原理统一机床主轴对刀具的引导。1.加工中心上的刀具长度补偿指令格式在加工中心上进行刀具长度补偿时，可以利用G43、G44、G49指令。课题5.1加工中心的选刀与换刀指令2.刀具长度补偿基本原理刀具进行长度补偿的基本原理，如图5 3所示。课题5.1加工中心的选刀与换刀指令图5-3加工中心上的刀长补偿原理课题5.1加工中心的选刀与换刀指令3.刀具长度值的测量对刀具长度的测量如前所述可以有各种不同的方法。比较经济适用的方法是利用刀具预调仪、机外对刀仪和图5 4所示的Z轴对刀器进行测量。图5-4刀具长度的测量课题5.1加工中心的选刀与换刀指令5.1.4走刀移动中的拐角过渡方式铣刀在切削过程中遇到拐弯时
4、，具有不同的转弯动作控制方式，即移动方向不同的变换方式。目前常用的方式主要有两种，如图5 5所示。这两种走刀方向的变换方式运用在铣刀的半径偏移补偿设置中，也称其为B型补偿和C型补偿。图5-5两种拐角补偿a)B型补偿b)型补偿课题5.1加工中心的选刀与换刀指令1.B型补偿图5 5a所示铣刀的刀心由a点向b点的过渡过程中，铣刀刀心轨迹将在拐角处以O点为圆心进行ab圆弧路线过渡，这种过渡方式称为刀心轨迹的B型补偿。由于刀刃在过渡过程中，始终以点为圆心，铣刀在回转中始终对点进行切削，随着铣刀切削余量的不断减小，铣刀的走刀弯曲变形程度不断恢复，所以会对点的工件材料不断地形成切削，待到刀心完成拐角的过渡转
5、到b点时，铣刀会将点的尖角逐渐铣掉，而形成一个小的圆弧过渡。采用B型拐角补偿将得不到尖锐的点尖角。课题5.1加工中心的选刀与换刀指令 2.C型补偿如果想在O点得到尖角，需要采用图5 5b的铣削走刀过渡方式，令铣刀刀心过a点时不停顿继续向前切削，直至到达c点。c点是两个刀心轨迹的交点，转换刀心运动方向在c点完成。此时，切削刃的回转不会切削到点材料，即可在O点得到理想的尖角。这种拐角过渡方式称为C型补偿，是需要在拐角处得到尖角时采取的过渡方式。课题5.2孔加工的常用固定循环【学习目标】1.掌握常用孔加工固定循环指令的特点及其应用场合。2.会正确应用数控加工中心上的各种孔加工固定循环指令。课题5.2
6、孔加工的常用固定循环【相关知识】5.2.1孔加工固定循环的基本知识1.加工中心上孔加工固定循环的种类加工中心上经常使用各种对孔加工的循环指令，见表5 1。利用固定循环指令可以使各类孔的加工程序大为简化。课题5.2孔加工的常用固定循环表5-1FANUC6MC的孔加工固定循环课题5.2孔加工的常用固定循环2.孔加工固定循环的动作分解孔加工固定循环的一个完整循环可以分解为图5 6所示的六个动作。在不同的孔加工循环中，可以对各个不同的分解动作进行所需要的参数设置。六个动作的分解情况如下：(1)刀具在初始平面内的X、Y定位初始平面是刀具在执行孔加工固定循环时的出发点所在平面。(2)刀具Z轴快速下刀至R点
7、刀具在X、Y定位的基础上，沿Z轴快速下刀进到R点，以便由此转入工作进给。(3)刀具进入工作进给刀具开始沿着Z轴方向以给定的F值轴向切削加工，直至孔底。课题5.2孔加工的常用固定循环(4)孔底动作刀具在孔底部所进行的必要动作，包括切削螺纹时的刀具停止与反转、镗阶梯孔时进行孔底的非进给切削动作，以保证孔底平面的平整性。(5)刀具Z方向返回到R点刀具根据切削程序，以既定方式从孔底返回到R点，以便对下一个动作进行准备。(6)刀具返回到初始平面如果R平面内没有其他加工孔，则刀具沿Z轴退回，直至到达初始平面。至此，刀具完成对一个孔的加工循环。课题5.2孔加工的常用固定循环图5-6孔加工固定循环的动作分解课
8、题5.2孔加工的常用固定循环3.孔加工固定循环中的相关概念与规则(1)初始平面初始平面是刀具执行一个孔加工固定循环时出发点所在的平面。(2)参考平面R与安全间隙Z参考平面是R点所在的平面，也称为R平面，是刀具在Z轴方向上进刀时由快速移动转为慢速工作进给的界限高度。(3)孔底平面Z孔底平面是刀尖在完成孔加工时的Z轴高度平面。(4)刀具返回位置指令G98和G99G98指令为令刀具自孔底直接返回到初始平面。(5)关于G90和G91的约定G90为绝对值指令的约定，G91为增量值指令约定。课题5.2孔加工的常用固定循环5.2.2各种孔加工固定循环功能的工艺应用1.深孔钻削加工G73和G83G73和G83
9、都用于钻深孔，为了帮助排出孔中的碎屑，采用图5 7所示啄进式的运动方式，即在钻削过程中不断将钻头抬起，达到断屑和排屑目的。课题5.2孔加工的常用固定循环图5-7啄进式钻孔加工课题5.2孔加工的常用固定循环2.钻孔循环G81、G82G81和G82用于进行一般孔的钻削加工。二者的区别是G81到达孔底后直接快速返回；而G82则具有孔底动作设置功能，可以在孔底进行暂停进给的光整加工，所以G82不光用于钻孔，还大量用于对各种沉孔的锪孔加工。G81主要用于一般孔的钻削和用中心钻进行定位的点钻加工。3.攻螺纹循环G74、G84G74用于切削左旋螺纹，G84用于切削右旋螺纹。4.镗孔加工课题5.2孔加工的常用
10、固定循环图5-8单程精镗加工循环G76课题5.2孔加工的常用固定循环(1)G76 单程精镗G76是单程精镗加工指令，其加工特点是镗刀在孔底时主轴可定向停止，即主轴的准停控制，如图5-8所示。(2)G85和G89网纹双向镗削G85和G89都是具有双向切削进给控制的镗削加工，对于需大量双向往复加工的精密孔，例如各类气缸套、液压缸套等高精度大孔，都需要采用这种镗孔或珩磨的形式加工。G85与G89的区别在于G89具有孔底动作设置功能，可以在孔底实现暂停，并对阶梯孔和具有端面台阶面的孔底精加工。课题5.2孔加工的常用固定循环图5-9反镗加工循环G87课题5.2孔加工的常用固定循环(3)G86 粗镗孔G8
11、6指令中的刀具在孔底停止转动，并立即沿轴向从孔中退出。(4)G87 反镗G87反镗也称背镗加工，是对内孔反方向的端面及台阶进行镗削加工的手段。(5)G88 手动镗孔加工G88的手动镗孔操作中，主轴只进行一个方向的自动走刀进给运动。以上所有的孔加工固定循环，都需要提前用M03或M04将主轴启动，然后再进入孔的加工循环。课题5.3数控钻孔加工的工艺参数【学习目标】1.知道数控孔加工中的有关工艺参数的意义。2.会对孔加工循环中的各工序参数进行正确的选择。课题5.3数控钻孔加工的工艺参数【相关知识】1.钻孔加工中的孔深尺寸Zf用麻花钻钻孔时，其孔加工循环程序段中的孔深尺寸Zf的确定方法应图5 10可以
12、看出，当钻头刀位点处于图示位置时，刀位点到孔底的走刀距离由三部分尺寸所组成：安全间隙Z、孔的有效深度Zd和钻头的钻尖高度Zp。(1)安全间隙安全间隙的大小由欲加工孔的表面质量所决定。对于已加工过的表面，钻孔、镗孔、铰孔可取=23mm。课题5.3数控钻孔加工的工艺参数(2)孔的有效深度Zd孔的有效深度值是孔的圆柱部分的深度尺寸，不包括钻头的钻尖圆锥部分。(3)钻尖高度Zp钻尖高度是指由普通麻花钻的两个118夹角的主切削刃所形成的圆锥部分高度。ZpDcot/2 03D图5-10孔深尺寸的计算课题5.3数控钻孔加工的工艺参数2.钻削加工的切削用量(1)主轴转速n与切削速度vc 主轴转速n。钻削时的主
13、轴转速n与切削速度vc间的关系如下n1000/d 切削速度vc。普通铣削加工，高速钢铣刀的切削速度一般在150m/min以内，常用值是50100m/min。对于排屑条件较差的高速钢麻花钻，切削速度则小得多，一般不超过35m/min。各种切削条件下的钻削速度可以参考表5 2和表5 3进行选择。(2)每转进给量f(mm/r)与铣刀不同，标准麻花钻是双刃刀具，其刚性条件极差。课题5.3数控钻孔加工的工艺参数表5 2和表5 3给出了钻孔加工的常用切削速度vc和进给量f的参考数值。表5-2高速钢钻头加工铸铁的切削用量课题5.3数控钻孔加工的工艺参数表5-3高速钢钻头切削钢材的切削用量3.镗孔加工切削用量
14、选择(1)切削速度v(m/min)由于镗孔是连续切削，其过程一般比较平稳，所以切削速度可以取得高一些。(2)进给量f(mm/r)镗孔加工的每转进给量一般约在0.5mm，精镗加工约在0.10mm。课题5.3数控钻孔加工的工艺参数表5-4镗孔加工切削用量参数4.铰孔加工的切削用量铰孔用于纠正孔的几何形状误差提高表面粗糙度质量，所以铰孔切削用量一般较小，在05mm以下。课题5.3数控钻孔加工的工艺参数表5-5铰孔加工的切削用量5.各种孔加工的工序余量选择孔加工各工序余量的确定可以参考表5 6和表5 7。表5 6给出了在没有底孔的实体表面用麻花钻钻孔、扩孔、铰孔和镗孔各工序间的切削余量参考值。课题5.
15、3数控钻孔加工的工艺参数表5-6在实体表面上直接钻孔的工序余量(单位:mm)课题5.3数控钻孔加工的工艺参数表5-6在实体表面上直接钻孔的工序余量(单位:mm)表5-7预留毛坯铸孔和冲孔的加工余量课题5.3数控钻孔加工的工艺参数表5-7预留毛坯铸孔和冲孔的加工余量课题5.3数控钻孔加工的工艺参数思考题：1.什么叫选刀指令？选刀指令由什么装置执行？2.什么叫换刀指令？换刀指令由什么装置执行？3.什么叫提前换刀？提前换刀有什么好处？4.完成一次换刀，机床需要进行哪些动作过程？5.目前的换刀可以达到什么水平？6.换刀时为什么要主轴准停？主轴需要停止定位于什么方位？7.机床在进行Z方向移动时，若不进行
16、刀具长度补偿，会发生什么问题？为什么？8.怎样测量刀具的伸出长度？9.加工中心上常用哪两种拐角过渡方式？应如何运用？课题5.3数控钻孔加工的工艺参数10.孔加工固定循环可分解成哪几个动作过程？11.什么叫安全平面？在什么位置？R平面有什么意义？12.常用的孔底动作有哪些？13.什么叫孔底平面？它的位置一定是最低的吗？14.深孔加工为什么要采用啄进式进给？15.钻尖高度Zp怎样计算？安全间隙Z应如何选择？16.G76镗孔具有哪些特点？17.G85循环具有哪些特点？可用来实现哪些加工？18.一个反镗(背镗)加工循环需要哪些动作过程？19.钻孔加工时的孔深尺寸Zf怎样计算？其中包括哪些内容？20.钻削加工中的切削速度vc和主轴转速n如何确定？21.对于一般的小尺寸高精度孔加工，常采用怎样的工艺过程？22.精镗和精铰的加工余量一般留多大？
