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电脑锣加工技术经验

2011-10-31  Darhi

1. 白钢刀转速不可太快。

2. 铜工开粗少用白钢刀,多用飞刀或合金刀。

3. 工件太高时,应分层用不同长度的刀开粗。

4. 保证余量一致才光刀,用大刀开粗后,应用小刀再清除余料。

5. 平面应用平底刀加工,少用球刀加工,以减少加工时间。

6. 铜工清角时,先检查角上R大小,再确定用多大的球刀。

7. 校表平面四边角要锣平。

8. 凡斜度是整数的,应用斜度刀加工,比如管位。

9. 做每一道工序前,想清楚前一道工序加工后所剩的余量,以避免空刀或加工过多而刀。

10. 尽量走简单的刀路,如外形、挖槽,单面,少走环绕等高。

11. WCUT时,能走FINISH 的,就不要走ROUGH

12. 外形光刀时,先粗光,再精光,工件太高时,先光边,再光底。

13. 合理设置公差,以平衡加工精度和电脑计算时间。开粗时,公差设为余量 1/5,光刀时,公差设为0.01

14. 做多一点工序,减少空刀时间。 做多一点思考,减少出错机会。 做多一点辅助线辅助面,改善加工状况。

15. 树立责任感,仔细检查每个参数,避免返工。

16. 勤于学习,善于思考,不断进步。

铣非平面,多用球刀,少用端刀,不要怕接刀;

小刀清角,大刀精修;

不要怕补面,适当补面可以提高加工速度,美化加工效果.

毛坯材料硬度高:逆铣较好

毛坯材料硬度低:顺铣较好

机床精度好、刚性好、精加工:较适应顺铣,反之较适应逆铣

零件内拐角处精加工强烈建议要用顺铣。

粗加工:逆铣较好,精加工:顺铣较好

刀具材料韧性好、硬度低:较适应粗加工(大切削量加工)

刀具材料韧性差、硬度高:较适应精加工(小切削量加工)

CNC加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧

    随着科技的发展和社会的进步,人们对产品的性能和质量要求越来越高,从而使数控机床应用已得到一定程度的普及,而高性能高效率的加工中心也逐渐成为社会所需。通过几年的加工中心实际应用和教学实践及摸索,笔者将自己的体会和经验总结出来,希望对广大读者有所启迪。

    1 暂停指令

    G04XU_/P_ 是指刀具暂停时间(进给停止,主轴不停止),地址PX后的数值是暂停时间。X后面的数值要带小数点,否则以此数值的千分之一计算,以秒(s)为单位,P后面数值 不能带小数点(即整数表示),以毫秒(ms)为单位。

       例如,G04 X2.0;G04 X2000;暂停2 G04 P2000;

    但在某些孔系加工指令中(如G82G88G89),为了保证孔底的精糙度,当刀具加工至孔底时需有暂停时间,此时只能用地址P表示,若用地址X表示,则控制系统认为XX轴坐标值进行执行。 例如,G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200P2000;钻孔(100.0100.0)至孔底暂停2

             G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200X2.0 钻孔(2.0100.0)至孔底不会暂停。

     2 M00M01M02M30的区别与联系

     M00为程序无条件暂停指令。程序执行到此进给停止,主轴停转。重新启动程序,必须先回? OG状态下,按下CW(主轴正转)启动主轴,接着返回AUTO状态下,按下START键才能启动程序。

    M01为程序选择性暂停指令。程序执行前必须打开控制面板上OP STOP键才能执行,执行后的效果与M00相同,

    要重新启动程序同上。

    M00M01常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。

    M02为主程序结束指令。执行到此指令,进给停止,主轴停止,冷却液关闭。但程序光标停在程序末尾。

    M30为主程序结束指令。功能同M02,不同之处是,光标返回程序头位置,不管M30后是否还有其他程序段。

    3 地址DH的意义相同

    刀具补偿参数DH具有相同的功能,可以任意互换,它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称,但具体补偿值是多少,关键是由它们后面的补偿号地址来决定。不过在加工中心中,为了防止出错,一般人为规定H为刀具长度补偿地址,补偿号从120号,D为刀具半径补偿地址,补偿号从21号开始(20把刀的刀库)。

    例如,G00G43H1Z100.0;

       G01G41D21X20.0Y35.0F200;

    4 镜像指令

    镜像加工指令M21M22M23。当只对X轴或Y轴进行镜像时,切削时的走刀顺序(顺铣与逆铣),刀补方向,圆弧插补转向都会与实际程序相反,如图1所示。当同时对X轴和Y轴进行镜像时,走刀顺序,刀补方向,圆弧插补转向均不变。

    注意:使用镜像指令后必须用M23进行取消,以免影响后面的程序。在G90模式下,使用镜像或取消指令,都要回到工件坐标系原点才能使用。否则,数控系统无法计算后面的运动轨迹,会出现乱走刀现象。这时必须实行手动原点

    复归操作予以解决。主轴转向不随着镜像指令变化。

    1 镜像时刀补、顺逆变化

       5 圆弧插补指令

       G02为顺时针插补,G03为逆时针插补,在XY平面中,格式如下:G02/G03X_Y_I_K_F_G02/G 03 X_Y_R_F_,其中XY为圆弧终点坐标,IJ为圆弧起点到圆心在XY轴上的增量值,R为圆弧半径,F为进给量。

    在圆弧切削时注意,q180°,R为正值;q>180°,R为负值;IK的指定也可用R指定,当两者同时被指定时,R指令优先,IK无效;R不能做整圆切削,整圆切削只能用IJK编程,因为经过同一点,半径相同的圆有无数个,如图2所示。

    2 经过同一点的圆

    当有IK为零时,就可以省略;无论G90还是G91方式,IJK都按相对坐标编程;圆弧插补时,不能用刀补指令G41/G42

    6 G92G54G59之间的优缺点

        G54G59是在加工前设定好的坐标系,而G92是在程序中设定的坐标系,用了G54G59就没有必要再使用G92,否则G54G59会被替换,应当避免,如表1所示。

    1 G92与工作坐标系的区别 `

    注意:(1)一旦使用了G92设定坐标系,再使用G54G59不起任何作用,除非断电重新启动系统,或接着用G92设定所需新的工件坐标系。(2)使用G92的程序结束后,若机床没有回?

     G92设定的原点,就再次启动此程序,机床当前所在位置就成为新的工件坐标原点,易发生事故。所以,希望广大读者慎用。

    7 编制换刀子程序。

    在加工中心上,换刀是不可避免的。但机床出厂时都有一个固定的换刀点,不在换刀位置,便不能够换刀,而且换刀前,刀补和循环都必须取消掉,主轴停止,冷却液关闭。条件繁多,如果每次手动换刀前,都要保证

    这些条件,不但易出错而且效率低,因此我们可以编制一个换刀程序保存谙低衬诖婺冢诨坏妒保MDI状态

    下用M98调用就可以一次性完成换刀动作。

    PMC-10V20加工中心为例,程序如下:

    O2002;      (程序名)

    G80G40G49  ; (取消固定循环、刀补)

    M05;      (主轴停止)

    M09;      (冷却液关闭)

    G91G30Z0;   (Z轴回到第二原点,即换刀点)

    M06;      (换刀)

    M99;      (子程序结束)

     在需要换刀的时候,只需在MDI状态下,键入“T5M98P2002,即可换上所需刀具T5,从而避免了许多不必要的失误。广大读者可根据自己机床的特点,编制相应的换刀子程序。

    8.其他

     程序段顺序号,用地址N表示。一般数控装置本身存储器空间有限(64K),为了节省存储空间,程序段顺序号都省略不要。N只表示程序段标号,可以方便查找编辑程序,对加工过程不起任何作用,顺序号可以递增也可递减,也不要求数值有连续性。但在使用某些循环指令,跳转指令,调用子程序及镜像指令时不可以省略。

    9.同一条程序段中,相同指令(相同地址符)或同一组指令,后出现的起作用。

    例如,换刀程序,T2M06T3; 换上的是T3而不是T2;

    G01G00X50.0Y30.0F200;执行的是G00(虽有F值,但也不执行G01)。

    不是同一组的指令代码,在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同。

    G90G54G00X0Y0Z100.0;

    G00G90G54X0Y0Z100.0;

    以上各项均在PMC-10V20FANUC SYSTEM)加工中心上运行通过。在实际应用中,只有深刻理解各种指令的用法和编程规律。

M00:程序暂停。当按下面板“启动”钮时,继续运行程序。

M02:程序结束。

M03:主轴正转。

M04:主轴反转。

M05:主轴停转。

M08:开启切削液。

M09:关闭切削液。

M10:自动螺纹倒角。

M11:注销M10

M30:程序结束,并返回开始初。

M98 P :调用子程序。格式为M98 P*******,前三位为调用次数(若没有,则表示1次),后四位为所调子程序号。

M99:子程序结束标志。

 

众所周知,在借助CAM软件进行数控编程的过程中,工艺参数的选择十分重要,它不仅对被加工零件的质量影响巨大,甚至可以决定着机床功效的发挥和安全生产的顺利进行。本文作者针对模具零件的特点,分析了模具零件数控铣削加工编程中工艺参数的选择对加工质量的影响,并结合实际介绍了模具数控加工中CAM编程时工艺参数的设定方法和原则。

一、引言

数控加工技术已广泛应用于模具制造业,如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等,其中数控铣削是复杂模具零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件,但要达到预期的加工效果,编制高质量的数控程序是必不可少的,这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程,而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的模具零件,通常采用手工编程的方法,对于复杂的模具零件,往往需要借助于CAM软件编制加工程序,如Pro/ENGINEERUGCimatronMasterCAM等。无论是手工编程或计算机辅助编程,在编制加工程序时,选择合理的工艺参数,是编制高质量加工程序的前提。

二、刀具的选择

在模具型腔数控铣削加工中,刀具的选择直接影响着模具零件的加工质量、加工效率和加工成本,因此正确选择刀具有着十分重要的意义。在模具铣削加工中,常用的刀具有平端立铣刀、圆角立铣刀、球头刀和锥度铣刀等,如图1所示。

三、刀具定义

在模具型腔加工时刀具的选择应遵循以下原则:

1.根据被加工型面形状选择刀具类型

对于凹形表面,在半精加工和精加工时,应选择球头刀,以得到好的表面质量,但在粗加工时宜选择平端立铣刀或圆角立铣刀,这是因为球头刀切削条件较差;对凸形表面,粗加工时一般选择平端立铣刀或圆角立铣刀,但在精加工时宜选择圆角立铣刀,这是因为圆角铣刀的几何条件比平端立铣刀好;对带脱模斜度的侧面,宜选用锥度铣刀,虽然采用平端立铣刀通过插值也可以加工斜面,但会使加工路径变长而影响加工效率,同时会加大刀具的磨损而影响加工的精度。

2.根据从大到小的原则选择刀具

模具型腔一般包含有多个类型的曲面,因此在加工时一般不能选择一把刀具完成整个零件的加工。

无论是粗加工还是精加工,应尽可能选择大直径的刀具,因为刀具直径越小,加工路径越长,造成加工效率降低,同时刀具的磨损会造成加工质量的明显差异。

3.根据型面曲率的大小选择刀具

在精加工时,所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内轮廓圆角半径,尤其是在拐角加工时,应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工,这样可以避免采用直线插补而出现过切现象;在粗加工时,考虑到尽可能采用大直径刀具的原则,一般选择的刀具半径较大,这时需要考虑的是粗加工后所留余量是否会给半精加工或精加工刀具造成过大的切削负荷,因为较大直径的刀具在零件轮廓拐角处会留下更多的余量,这往往是精加工过程中出现切削力的急剧变化而使刀具损坏或栽刀的直接原因。

4.粗加工时尽可能选择圆角铣刀

一方面圆角铣刀在切削中可以在刀刃与工件接触的0~90°范围内给出比较连续的切削力变化,这不仅对加工质量有利,而且会使刀具寿命大大延长;另一方面,在粗加工时选用圆角铣刀,与球头刀相比具有良好的切削条件,与平端立铣刀相比可以留下较为均匀的精加工余量,如图2所示,这对后续加工是十分有利的。

四、 圆角铣刀与平端铣刀粗加工后余量比较

三、走刀方式和切削方式的确定

走刀方式是指加工过程中刀具轨迹的分布形式。切削方式是指加工时刀具相对工件的运动方式。在数控加工中,切削方式和走刀方式的选择直接影响着模具零件的加工质量和加工效率。其选择原则是根据被加工零件表面的几何特征,在保证加工精度的前提下,使切削时间尽可能短,切削过程中刀具受力平稳。

1.走刀方式

在模具加工中,常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式,如图3所示。其中,图3a为单向走刀方式,在加工中切削方式保持不变,这样可以保证顺铣或逆铣的一致性,但由于增加了提刀和空走刀,切削效率较低。粗加工中,由于切削量较大,一般选用单向走刀,以保证刀具受力均匀和切削过程的稳定性。图3b是往复走刀方式,在加工过程中不提刀进行连续切削,加工效率较高,但逆铣和顺铣交替进行,加工质量较差。一般在粗加工时由于切削量大不宜采用往复走刀,而在半精加工和表面质量要求不高的精加工时可选用往复走刀。图3c是环切走刀方式,其刀具路径由一组封闭的环形曲线组成,加工过程中不提刀,采用顺铣或逆铣切削方式,是型腔加工常用的一种走刀方式。

五、 走刀方式

2.铣削方式

铣削方式的选择直接影响到加工表面质量、刀具耐用度和加工过程的平稳性。在采用圆周铣削时,根据加工余量的大小和表面质量的要求,要合理选用顺铣和逆铣,一般地,粗加工过程中余量较大,应选用逆铣加工方式,以减小机床的震动;精加工时,为达到精度和表面粗糙度的要求,应选择顺铣加工方式。在采用端面铣削时,应根据所加工材料的不同,选用不同的铣削方式,一般地,在加工高硬度的材料时应选用对称铣削;在加工普通碳钢和高强度低合金钢时,应选用不对称逆铣,可以延长刀具的使用寿命,得到较好的工件表面质量;在加工高塑形材料时应选用不对称顺铣,以提高刀具的耐用度。

四、刀具的切入与切出

在模具型腔数控铣削中,由于模具型腔的复杂性,往往需要多次更换不同的刀具才能完成对模具零件的加工。在粗加工时,每次加工后残留余量形成的几何形状是在变化的,在下次进刀时如果切入方式选择不当,很容易造成栽刀事故。在精加工时,切入和切出时切削条件的变化往往会造成加工表面质量的差异。因此,合理选择刀具切入、切出方式具有非常重要的意义。一般的CAM软件提供的切入切出方式有刀具垂直切入切出工件(Plunge)、刀具以斜线切入工件(Ramp)、刀具以螺旋轨迹下降切入工件(Spiral)、刀具通过预加工工艺孔切入工件(Entry Hole)以及圆弧切入切出工件(ARC_TANGENT)其中刀具垂直切入切出工件是最简单、最常用的方式,适用于可以从工件外部切入的凸模类工件的粗加工和精加工以及模具型腔侧壁的精加工;刀具以斜线或螺旋线切入工件常用于较软材料的粗加工;通过预加工工艺孔切入工件是凹模粗加工常用的下刀方式;圆弧切入切出工件由于可以消除接刀痕而常用于曲面的精加工。需要说明的是在粗加工型腔时,如果采用单向走刀(Zig)方式,一般CAD/CAM系统提供的切入方式是一个加工操作开始时的切入方式,并不定义在加工过程中每次的切入方式,这个问题有时是造成刀具或工件损坏的主要原因,解决这一问题的一种方法是采用环切走刀方式或双向走刀方式,另一种方法是减小加工的步距(Step-over),使背吃刀量小于铣刀半径。

五、切削参数的控制

切削参数的选择对加工质量、加工效率以及刀具耐用度有着直接的影响。在CAM软件中与切削相关的参数主要有主轴转速(Spindlespeed)、进给速率(Cut feed)、刀具切入时的进给速率(Lead in feed rate)、步距宽度(Step-over)和切削深度(Step depth)等。

1.主轴转速

主轴转速一般根据切削速度来计算,其计算公式为:n = 1 0 0 0 V c /πd,式中d为刀具直径(mm),Vc为切削速度(m/min)。切削速度的选择与刀具的耐用度密切相关,当工件材料、刀具材料和结构确定后,切削速度就成为影响刀具耐用度的最主要因素,过低或过高的切削速度都会使刀具耐用度急剧下降。在模具加工,尤其是模具的精加工时,应尽量避免中途换刀,以得到较高的加工质量,因此应结合刀具耐用度认真选择切削速度。

2.进给速度与刀具切入进给速度

进给速度的选择直接影响着模具零件的加工精度和表面粗糙度,其计算公式为F=nzf,式中n为主轴转速(r/min),z为铣刀齿数,f为每齿进给量(mm/齿)。每齿进给量的选取取决于工件材料的力学性能、刀具材料和铣刀结构。工件的硬度和强度越高,每齿进给量越小;硬质合金铣刀比同类高速钢铣刀每齿进给量要高;当加工精度和表面粗糙度要求较高时,应选择较低的进给量;刀具切入进给速度应小于切削进给速度。

3.吃刀量

吃刀量的大小主要受机床、工件和刀具刚度的限制,其选择原则是在满足工艺要求和工艺系统刚度许可的条件下,选用尽可能大的吃刀量,以提高加工效率。为保证加工精度和表面粗糙度,应留0.2~0.5mm的精加工余量。在粗加工时,余量的切除往往采用层切的方法,在CAM编程时,需要设置每层切削深度和最大步距宽度,而实际步距往往与工件形状有关。在精加工时,吃刀量的选择与表面粗糙度有关,CAM软件中通常提供有两种参数控制表面粗糙度:步距宽度(Stepover)和残留高度(Scallop)。采用步距宽度控制表面粗糙度时,步距宽度越小,表面粗糙度越小,但加工路径和加工时间会大大延长,因此步距宽度不宜设置得太小,在实践中可以通过改变半精加工和精加工走刀路径的方法(二者成正交关系)改善表面质量;采用残留高度控制表面粗糙度时,步距宽度会依据工件形状自动调整。

六、其他参数

在模具数控加工编程中,除以上参数的设定外,还有诸如工件坐标系(Work Coordinate)、刀具快速运动平面(Rapid Plane)、加工安全平面(Clearance Plane)、加工余量参数(Allowance)以及后置处理参数等的设定。工件坐标系的设定一般应与工件的工艺基准相重合;刀具快速运动平面和加工安全平面的选择应结合工件形状和夹具结构,在保证安全的情况,尽量减小空刀行程;加工余量的选择不宜过小或过大,过小容易造成粗加工时的过切,过大则会影响精加工质量;后置处理参数应结合数控机床控制系统的特点来设定。总之,模具零件数控编程具有很大的灵活性,只有正确理解以上工艺参数,在实践中不断进行总结,才能编制出高质量的加工程序,加工出高质量的模具零件。

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