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数控铣床正在多范畴的运用及基本知识

2011年9月24日 10:15

1.数控铣床的分类 自从工业革命以来,机床产业发作了天翻地覆的转变。大多数人相识的是铣床、车床和钻床,也就是所说的一般机床,这些装备经由过程技术工人操纵手轮挪动刀架使刀具沿准确的偏向走刀到零件所加工的位置。一般机床需求经由过程接管过较长时间的专业培训而且具有肯定操作技能的操作者正在具有肯定前提的情况下才气加工出下质量的零件。相对来讲,一般装备的加工效力较低,本钱较下。 今天,数控装备正在相称多的范畴曾经完整或逐步庖代了一般装备,取一般机床差别,数控机床加工零件的历程完整主动天停止,加工历程中野生不克不及干涉干与。因而,起首必需将所要加工件的全部信息,包孕工艺历程、刀具活动轨迹及走刀偏向、位移量、工艺参数(主轴转速、进给量、切削深度)和辅佐行动(换刀、变速、冷却、夹紧、松开)等,按加工递次接纳尺度或划定的顺序指令编写出准确的数控加工顺序,然后输入到数控装备的控制系统中,随后控制系统按数控顺序的要求掌握数控机床对零件停止加工。所谓数控编程,一样平常指包孕零件图样剖析、工艺剖析取设想、图形数学处置惩罚、编写并输入顺序清单、顺序校验的全部事情历程。数控编程可分为手工编程和主动编程两种体式格局。 数控铣床可停止钻孔、镗孔、攻罗纹、表面铣削、平面铣削、平面型腔铣削及空间三维庞大型里的铣削加工。加工中心、柔性加工单位是正在数控铣床的基础上发生和生长起来的,其重要加工体式格局也是铣加工体式格局。 数控铣床可按通用铣床的分类要领分为以下3类: (1)数控立式铣床 数控立式铣床主轴轴线垂直于水平面,这类铣床占数控铣床的大多数,运用局限也最广。现在三坐标数控立式铣床占数控铣床的大多数,一样平常可停止三轴联动加工。 (2)卧式数控铣床 卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工局限和扩大功用,卧式数控铣床一般接纳增添数控转台或全能数控转台的体式格局去实现四轴和五轴联动加工。如许既能够加工工件侧面的一连回转表面,又能够实现正在一次装夹中经由过程转台改动零件的加工位置也就是一般所说的工位,停止多个位置或工作面的加工。 (3)坐卧两用转换铣床 这类铣床的主轴能够停止转换,可正在统一台数控铣床上停止立式加工和卧式加工,同时具有坐、卧式铣床的功用。 2.数控铣床的重要加工工具(1)平面类零件 平面类零件的特性显示正在加工外面既能够平行水平面,又能够垂直于水平面,也能够取水平面的夹角成定角;现在正在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件,平面类零件是数控铣削加工中最简朴的一类零件,一样平常只需求用三坐标数控铣床的两轴联动或三轴联动便可加工。正在加工历程中,加工里取刀具为里打仗,粗、精加工皆可采用端铣刀或牛鼻刀。 (2)曲面类零件 曲面类零件的特性是加工外面为空间曲面,正在加工历程中,加工里取铣刀始终为点接触。外面精加工多接纳球头铣刀停止。 3.数控铣床的坐标系 为了形貌点正在平面和空间中的位置,起首需求界说一个肯定方向和相对位置的坐标系,数控机床的坐标系接纳右手直角笛卡儿坐标系。它划定直角坐标X、Y、Z三个坐标轴的正方背用右手轨则判断,盘绕各坐标轴的旋转轴A、B、C的正方背用右手螺旋轨则判断。数控加工接纳的是空间三维坐标系,三维坐标系是正在二维即平面坐标系的基础上增添了一个垂直偏向的轴,一般称之为Z轴,为平行于机床主轴的坐标轴 为了正在数控装备上加工零件,起首需求肯定工件正在机床上的位置,因而,必需竖立一个取加工零件相干的坐标系,固然数控装备的上风在于许可大概机床上、大概工件上、大概夹具上的任何位置皆能够作为数控编程的零点而竖立坐标系,但最好的解决方案挑选既简朴又轻易定位的位置,如许操作者经由过程按掌握面板上的几个按钮便能够完成竖立加工坐标系了。具体操作能够简朴的界说为以下几个步调: ① 凭据数控编程坐标系或加工坐标系肯定零件坐标系的位置和坐标轴的偏向。 ② 应用零件和夹具上定位里竖立加工坐标系。 ③ 校订加工坐标系,经由过程校订加工坐标系,使竖立的加工坐标系知足数控加工的要求。 (2)竖立加工坐标系的要素 多少元素点、线、面临找正和校订加工坐标系异常有效,一个要害的身分是能够肯定零件和夹具上的特性位置,进而肯定加工坐标系的位置。正在实际操作中,零件和夹具上的定位里、定位孔等常常作为找正和校订加工坐标系的重要手腕,那重要基于经由过程简朴的多少运算便能够将机床坐标系和零件坐标系联络起来。以下是竖立加工坐标系的三个要素。 ① 肯定坐标平面:挑选和找正定位里肯定事情平面的方向和位置。 ② 肯定坐标轴偏向:平移或扭转所丈量的元素作为偏向矢量肯定加工坐标系的坐标轴偏向,扭转元素需垂直于已找正的元素。那掌握着轴线相对事情平面的扭转定位。 ③ 肯定坐标系原点:作为界说X、Y、Z坐标轴的原点或零点。 4.数控铣床的零点 数控顺序的刀位点位置和刀位矢量肯定依赖于加工坐标系的位置,以是,正在加工零件前必需肯定加工坐标系或编程坐标系的正确位置。 正在一般装备上加工工件时,操纵技师一般运用刀具的刃边或刃口去肯定工件的边沿位置作为加工的零点,然后用机床刻度盘的刻度值大概数字显示器显现的读数经由过程简朴的数学运算去肯定事情坐标系的零点,所有的位置皆以此点作为参考点,那也就是加工坐标系的由来。 数控铣床和一般铣床的事情道理是一样的:加工前必需肯定工件正在机床上的位置,大概用刻度盘值大概用位置数字显示器的数值给零件定位。然后,操作者经由过程按数控机床掌握面板上的按钮去竖立加工坐标系,也就是一般所说的零点。只不过零点的位置肯定经由过程数控装备控制系统内部的运算去完成。 正在数控铣床上竖立工件的加工坐标系,是为了肯定工件正在加工坐标系中的正确位置,起首应当相识两个零点的观点,它们分别是机床坐标系原点和加工坐标系原点。 数控铣床皆有一个参考点,也就是一般所说的机床坐标系原点或机床的初始位置,是由机床制造商设置正在机床上的一个流动基准位置点,经由过程限位开关或传感器去竖立。感化是使机床取控制系统同步,竖立丈量机床活动的肇端点。从实际意义上讲,机床零点是流动稳定的,一般正在机床的右上方。当机床启动后,机床必需实行返回到机床零点的流动轮回顺序即初始化顺序,然后将机床参考点和机床原点之间的偏置值主动存储正在机床掌握单位MCU(Machine Control Unit)中。 关于数控编程和数控加工来讲,另有一个主要的原点是顺序原点,是编程员正在停止数控编程时界说的多少基准点,并以此点作为加工坐标系的原点,即一般所说的工件原点。工件坐标系是零件停止数控编程时肯定的加工坐标系。 5.数控铣床偏置 (1)机床偏置的观点 机床零点和事情零点之间的间隔,叫做偏置,如图2所示。每一个坐标轴皆有相互联系关系的各自的偏置值,该值存储正在机床掌握单位的偏置寄存器中。正在停止零件数控加工时,机床掌握单位将一向存储这些偏置值,并应用这些偏置值主动跟踪和挪动刀具到准确的位置。偏置值也能够正在机床掌握单元中停止编纂或调解。比方:正在X-偏置值上加1mm,则全部坐标系便会背X正向挪动1mm,一种常见的掌握工件加工质量而停止的调解要领。(2)机床坐标系的设置和偏置 如今,大多数数控机床皆能竖立多个工件偏置去界说多个工件坐标系。事实上,即使加工同一个工件需求竖立多个工件坐标系,也无需完整从新竖立事情坐标系。该义务能够经由过程设置G代码或G指令去完成工件的偏置。最常用的坐标系设置指令为G54,其他坐标系设置指令为G55~G59等。如图3所示的X轴偏置值和Y轴偏置值即为G54指令所设定的事情坐标系。 其他的事情坐标系设置,如G55指令所界说的事情坐标系能够存储正在同一个坐标事情平面如G54中,如图4所示,挑选G55指令也就是一般所说的竖立另一个工件坐标系G55。 竖立另一个工件坐标系指令代码能够是常见的G54~G59,也能够为其他的G代码,完整取决于机床制造商为偏置值而设定的G代码界说花样。必需正在您的零件顺序中运用该代码界说偏置值或坐标系。调出界说工件偏置值的G代码一般正在绝对的平安位置如正在顺序最先局部: O1111; N5 G54 G90 G40 G70; 大概正在换刀后: N20 M06 T09; N25 G54 G00 X50.0 Y20.0 Z100.0; 设置工件偏置必需经由过程刀尖或刀具刃部打仗零件或其他要领去完成,所界说的工件各轴的偏置值X、Y、Z存储正在机床掌握单位的寄存器中。(3)工件偏置的感化 正在数控编程历程中,为了制止尺寸盘算,需求屡次将事情坐标系停止恰当的平移、扭转。一样平常数控机床能够预先设定6个(G54~G59)工件坐标系,这些坐标系的坐标原点相对机床原点的坐标偏置值存储正在机床掌握单元中,正在机床停止回整操纵或初始化后仍旧存在,一旦顺序中指定了该G指令,数控系统即指定并调出该坐标系作为当前的工件坐标系,该工件坐标系原点即为当前顺序原点,后续顺序中工件挪动坐标值均为相对该坐标系原点的坐标值。 (4)Z坐标偏置和刀具长度偏置 Z 轴的坐标偏置值因为主轴上装有刀具而使得Z偏向的偏置值设置变得庞大一些,由于该偏置值是机床原点到工件坐标系原点之间的Z轴的偏置值,而不是铣刀刃端到工件坐标系之间的Z轴偏置值。相对来讲,X、Y两个轴偏置值的丈量和设置相对简朴一些,由于操作者能够试着把机床主轴的中心线取工件的边沿对齐。Z坐标偏置值设置则有一些不同之处,缘由是数控铣床主轴上装有刀具,因此不能不思索刀具对Z轴偏置值的影响。刀具长度偏置成为处理这个问题的有用要领。 当控制系统实行顺序中的指令使Z轴抵达指定的程度位置时,控制系统要做的事情是将顺序中的坐标点的数值和刀具长度偏置值都加到Z轴的坐标偏置值中。比方: 控制系统实行的数控顺序为:G01 Z-100.0; Z坐标偏置值为:-12.5; 刀具长度偏置值为:35.8; 则控制系统实行该顺序段时敏捷停止以下数学运算: 机床Z位置=-100.0+(-12.5)+35.8=-76.7 然后主轴动员刀具挪动到该位置。 机床控制系统只实行活动掌握点的机床绝对位置也就是机床坐标系的绝对坐标值,而所有的其他数值的感化只是使数控编程和刀具设置变得简朴而已。 当运转数控顺序时,数控系统凭据刀具长度偏置值使刀具主动脱离工件一个恰当的间隔,去完成刀具长度偏置事情。 正在加工历程中,为了掌握切削深度或停止试切加工,经常接纳加大刀具长度偏置值的要领,以掌握刀具的切削深度,而不需从新修正数控顺序。 6.刀具参数预设置 刀具预设置经常用来设置最新安装的刀具参数包孕长度偏置值、直径值等。设置的要领有试切法、机床内部对刀法、机床内部对刀法,上面引见最常见的对刀仪丈量法。 (1)对刀仪丈量法 对刀仪丈量法为机床内部对刀法,其目标是正在数控机床内部预先设置刀具参数,而不需将数控机床停下来,手动体式格局使刀具触及到工件去停止刀具参数设置。 对刀仪上有一个预先装好的、取刀柄相配合的锥孔,对刀时先将刀具安装到刀柄上,再将装有刀具的刀柄插到对刀仪的合营锥孔中;然后运用一个无打仗光学系统去丈量刀具,无打仗光学系统一般为一个剖面投影仪,它能经由过程较大的放大倍数许可操作者丈量刀具参数。对刀仪上的光学放大镜能够聚焦刀具的刃端,纪录聚焦后的刀具长度偏置值、刀尖圆角和直径值等刀,如图5所示刀具参数;最初将所有的刀具参数值手工输入或经由过程体系传输到机床控制系统偏置值寄存器中,如许,准确的数控加工便能够最先了。 (2)机中对刀仪的构成 ● 刀柄定位机构 对刀仪的刀柄定位机构取尺度刀柄相对应,它是丈量的基准,以是要有很下的精度,并取加工中心的定位基准要求一样,以包管丈量和运用的一致性。定位机构包孕回转精度很下的主轴、使主轴回转的传动机构和使主轴取刀具之间拉紧的预松机构3局部。 ● 测头取丈量机构 测头有打仗式和非打仗式两种,打仗式测头间接打仗刀具的重要丈量点(最高点和最大外圆处);非打仗式重要用光学的要领,把刀具投影到屏幕上停止丈量。丈量机构供应刀刃的切削点处的Z轴和X轴尺寸值,即刀具的轴向尺寸和径向尺寸,丈量的读数有机械式(如游标刻线尺)的,也稀有隐和光学式的。 ● 丈量数据处理装配 丈量数据处理装配的感化是将刀具的丈量值主动打印出来,或取上一级管理计算机联网,停止柔性加工,实现主动批改和赔偿。 同其他的如手动使刀具打仗或试切工件边沿的要领比拟,接纳对刀仪丈量刀具参数的要领越发准确、快速。一般,手工挪动主轴使刀具打仗或试切工件边沿的要领受许多状况的限定,如现实刀具的精度、工件试切边缘的精度和操作者的丈量伎俩等。另一方面,运用对刀仪丈量刀具直径偏置比纯真输入一个刀具直径值更准确,操作者和编程员必需考虑到主轴的扭转精度题目,由于现实加工历程中刀具是随主轴一同扭转的。 精度较下的机中对刀仪所设置的体系具有更多的功用,运用越发轻易。比方:刀具参数经由过程数据交流体系主动传输到机床控制系统中,间接成为操作者所需求的刀具参数,如许,便不需要操作者将刀具参数手工输入机床掌握单元中,能够制止工资毛病的发作。 机中对刀仪重要用来丈量刀具的长度、直径、刀具外形、角度。关于加工中心刀库中寄存的刀具其主要参数皆要有正确的值,这些参数值正在体例加工顺序时都要加以思索。运用中果刀具破坏需求改换新刀具时,用机外对刀仪能够测出新刀具的主要参数值,以便把握取本刀具的偏向,然后经由过程修正刀补值确保其一般加工。另外,用机外对刀仪还可测量刀具切削刃的角度和外形等参数,有利于进步加工质量。 (3)刀具参数丈量注意事项 ● 运用对刀仪应注重的题目 运用前要用尺度芯轴停止校准。每台对刀仪都随机带有一个尺度的对刀芯轴,要妥帖珍爱使其不锈蚀或遭到外力作用而变形。每次运用前都要对轴向和径向尺寸停止校准。 ● 静态刀具参数丈量值的批改 静态丈量的刀具尺寸和现实加工出的尺寸之间有一差值。影响那一差值的身分许多,重要有: ·刀具和机床的精度和刚度。 ·加工工件的质料和状态。 ·冷却液和冷却系统的状况。 ·运用对刀仪的技能和纯熟水平等。 因为以上缘由,静态丈量的刀具尺寸应大于加工后的现实尺寸,因而对刀时要思索一个批改值,那要由操作者的履历去预选,一样平常要偏大0.01~0.05mm。 ● 工件坐标系原点的批改 零件找正或夹具定位装夹后,必需准确测定工件的编程原点正在机床坐标系中的坐标值,然后输入到偏置寄存器中。停止试切削时,因为现场情况等身分的影响,如机床的反复定位精度。即使运用统一顺序加工,现实加工尺寸也能够由于加工前提的转变而泛起较大的偏移,这时候可凭据实测的效果停止批改,直至知足零件手艺要求为止,终究使得刀具活动轨迹取数控编程轨迹完整重合,需要时为了进步工件的加工精度,也能够接纳以上要领停止刀具赔偿批改。

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