模具数控加工技术教案第次课次课.docx

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模具数控加工技术教案第次课次课

模具数控加工技术教案第21次课---23次课

题目：

模具数控加工技术教案第21次课

第二十一次课授课提纲第三节加工中心的程序编制一、加工中心的编程要求加工中心的编程有如下要求：

（1）首先应进行合理的工艺分析和工艺设计，模具数控加工技术教案第21次课---23次课。

（2）根据加工批量等情况，确定采用自动换刀或手动换刀。

（3）为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便操作者在运行程序前确定刀具补偿参数。

（4）尽量把不同工序内容的程序，分别安排到不同的子程序中。

（5）除换刀程序外，加工中心的编程方法与数控铣床基本相同。

二、换刀程序的编制不同的加工中心，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀分开进行。

换刀完毕启动主轴后，方可执行后面的程序段。

选刀可与机床加工重合起来，即利用切削时间进行选刀。

多数加工中心都规定了换刀点位置。

主轴只有运动到这个位置，机械手或刀库才能执行换刀动作。

一般立式加工中心规定的换刀点位置在机床Z轴零点处，卧式加工中心规定在机床y轴零点处。

编制换刀程序一般有两种方法：

方法一：

…N10G91G28Z0T02N11m06…即一把刀具加工结束，主轴返回机床原点后准停，然后刀库旋转，将需要更换的刀具停在换刀位置，接着进行换刀，再开始加工。

选刀和换刀先后进行，机床有一定的等待时间。

方法二：

…N10G01X—y—Z—T02…N17G91G28Z0m06N18G01X—y—Z—T03…这种方法的找刀时间和机床的切削时间重合，当主轴返回换刀点后立刻换刀，因此整个换刀过程所用的时间比第一种要短一些。

在单机作业时，可以不考虑这两种换刀方法的区别，而在柔性生产线上则有实际的作用。

三、固定循环指令的编程方法加工中心的编程方法与数控铣床基本相同，在这里主要介绍加工中心的固定循环指令的编程方法。

加工中心配备的固定循环功能主要用于孔的加工，包括钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻丝等，有的加工中心还具有键槽、椭圆、方槽加工等固定循环。

1．固定循环的动作孔加工固定循环通常由以下六个动作组成：

如图5-27所示，图中用虚线表示快速进给，用实线表示切削进给。

（1）初始平面

（2）R点平面（3）孔底平面孔加工循环与平面选择指令（G17、G18、G19）无关，即不管选择了哪个平面，孔加工都是在Xy平面上定位并Z在轴方向上钻孔。

2．固定循环的代码及格式

（1）数据形式，如图图5-28所示。

（2）返回点平面G98、G99（3）固定循环指令的G代码这里介绍FANUc0m-c数控系统的固定循环功能，如表5-1所示。

（4）固定循环的格式G73～G89XyZRQPFk取消孔加工固定循环用G80。

对于加工一般的孔，可以使用G81代码，刀具动作比较简单。

在孔中心上方定位后，快速靠近工件表面，然后以切削进给速度加工孔，到达要求的深度时，主轴不停，快速退刀，停留的位置由G98、G99指定，如图图5-29所示。

当使用不同的刀具，就可以进行钻孔、扩孔、铰孔、锪孔等加工。

G81的指令格式为：

G81XyZRF3．固定循环编程实例【例题5-1】如图5-30所示零件。

对该零件编制加工程序的步骤如下：

（1）为方便加工时对刀，设置编程坐标系如图中所示，取零件上表面为Z向零点。

（2）计算孔中心坐标。

（3）设计加工路线。

按1→2→…→9的顺序依次钻孔，快进R点距离零件上表面5mm，考虑钻头钻尖的影响，为保证能将孔完整地加工出来，钻孔深度为35mm。

（4）编写程序单。

根据加工路线和坐标数据，选择G81钻孔固定循环指令逐条编写加工程序，如表5-2所示。

第四节加工中心加工实例【例题5-2】如图5-31所示，为座盒零件图，图5-32为其立体图。

零件材料为Ly12cZ。

1．工艺分析2．工艺路线设计如图5-33所示。

该零件的主要加工内容可安排在一台或两台加工中心上进行。

可采取以下加工方案：

（1）下料；

（2）铣上下平面，保证厚度尺寸25；（3）打2-ø8工艺孔；（4）铣反面矩形槽，锐边倒圆；（5）铣正面矩形槽、外形，锐边倒圆，钻、铰8、10孔；（6）钳工去工艺凸台、毛刺；（7）检验。

3．加工中心加工的工序设计在加工中心上加工内容为上述2中（4）和（5），即铣正反面矩形槽、外形，锐边倒圆及钻孔。

为控制零件的加工变形，外形和矩形槽同时在厚度方向进行分层铣削，最后钻、铰孔。

（1）以正面和8工艺孔定位装夹，铣反面外形、矩形槽、锐边倒圆，如图5-34所示。

（2）以反面和8工艺孔定位装夹，铣正面外形、四处矩形槽，锐边倒圆，如图5-35所示。

（3）钻、铰10和8的孔，如图5-36所示。

（4）钳工去掉工艺凸台，并修锉毛刺，完成该零件的全部加工。

4．程序编制

（1）程序编制方法为提高效率、保证程序的准确性，采用自动编程方法更恰当。

（2）编程坐标系和对刀点考虑零件在机床工作台上的安装位置，取长度方向为X坐标，宽度方向为y坐标，厚度方向为Z坐标。

由于采用工艺凸台和工艺孔定位装夹，为方便对刀操作，编程坐标系原点和对刀点设在同一点，即工件左侧工艺孔的中心，Z向零点设在夹具定位面上。

第五章小结加工中心是在数控铣床的基础上发展起来的，在单机作业时，其工艺设计与程序编制和数控铣床基本相同。

当加工的内容和使用的刀具比较多时，需充分利用加工中心的自动换刀功能，尽量将工序集中，从而提高其加工效率。

加工中心的加工工艺范围比较宽，随着其加工对象的复杂行和多样性，所用的刀具、夹具、量具及辅具等也比较多，在编制工艺规程和数控程序时应全面考虑，注意在工艺文件中表达详细和准确。

对于稍微复杂零件的程序编制，应尽量采用数控自动编程方法（将在第七中介绍），以提高编程的效率和准确性。

第二十二次课授课提纲现场教学1、现场讲解华中Ⅰ型数控铣削系统的用户界面、功能、编程、程序输入和程序校验，数控加工中心Siemens810D系统等内容；2、现场演示华中Ⅰ型数控铣削系统和数控加工中心Siemens810D系统下的程序调试和加工零件的过程；3、学生实际操作数控铣床Zjk7532、仿形铣Zjk7532A和加工中心XH714加工零件；4、了解数控铣削和加工中心加工的工艺与工装。

第二十三次课授课提纲第六章数控特种加工技术第一节数控电火花成形加工技术电火花加工又称放电加工或电蚀加工。

它是利用在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的电腐蚀作用对工件进行加工的一种工艺方法。

一、数控电火花成形加工简介

（一）数控电火花成形加工原理如图6-1所示，电火花成形加工的原理是基于工件与工具电极（简称电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到零件的加工要求。

电火花成形加工须具备以下条件：

（1）自动进给调节系统保证工件与电极之间经常保持一定距离以形成放电间隙。

（2）加工中工件和电极浸泡在液体介质中，这种液体介质称为工作液。

（3）脉冲电源输出单向脉冲电压加在工件和电极上。

当电压升高到间隙中工作液的击穿电压时，会使介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火花放电，如图6-2（a）所示，瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料形成小的凹坑，如图6-2（b）。

脉冲电源提供的脉冲电流波形如图6-3所示。

（二）数控电火花成形机床的主要组成电火花成形加工机床按数控程度分为普通（非数控）电火花成形加工机床和数控电火花成形加工机床。

见图6-1，数控电火花成形加工机床主要由主机、脉冲电源和机床电气系统、数控系统和工作液循环过滤系统等部分组成。

1．主机及附件机床主机由床身、立柱、主轴头、工作台等组成。

附件包括用以实现工件和电极的装夹、固定和调整其相对位置的机械装置，电极自动交换装置（ＡＴＣ或ＡＥＣ）等，教案《模具数控加工技术教案第21次课---23次课》。

可调节工具电极角度的夹头属机床附件。

平动头也属机床附件，如图6-4所示。

2．脉冲电源脉冲电源的作用是将工频交流电转变成一定频率的定向脉冲电流，提供电火花成形加工所需能量。

3．数控系统

（1）自动进给调节系统它的任务是通过改变、调节主轴头（电极）进给速度，使进给速度接近并等于蚀除速度，以维持一定的“平均”放电间隙，保证电火花加工正常而稳定进行，以获得较好的加工效果。

常用自动进给调节系统有电液自动控制系统和电—机械式自动进给调节系统，数控电火花机床普遍采用电—机械式自动进给调节系统。

（2）电火花成形加工单轴数控系统（3）电火花成形加工多轴数控系统图6-5为采用X、Z、c多轴联动加工型孔。

图（a）为横向X轴伺服进给水平加工圆孔；图（b）为横向X轴和垂直方向Z轴联动加工；图（c）为Z向伺服进给，每加工一个长方孔后，c轴分度转过300（12等分），加工圆周均布的多个长方形孔。

图6-6为电火花三轴数控摇动加工（指工作台在数控系统控制下向外逐步扩弧运动）型腔。

4．工作液循环过滤系统工作液在电火化成形加工中的作用是形成火花击穿放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道起压缩作用，使放电能量集中；在强迫流动过程中，将电蚀产物从放电间隙中带出来，并对电极和工件表面起到冷却作用。

工作液循环过滤系统由工作液箱、液压泵、电机、过滤器、工作液分配器、阀门、油杯等组成，它的作用是强迫一定压力的工作液流经放电间隙将电蚀产物排出，并且对使用过的工作液进行过滤和净化。

工作液循环过滤系统的工作方式有冲油式、抽油式两种，如图6-7所示。

（三）数控电火花成形加工的特点及应用数控电火花成形加工的特点与应用有如下方面：

（1）适合于难切削材料的加工

（2）可加工特殊及复杂形状的零件（3）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程自动控制。

（4）主要加工金属等导电材料，但在一定条件下也可加工半导体和非导体材料。

（5）加工效率一般较低，电极存在损耗，加工的最小角部半径受限制。

由于电火花加工有其独特的优点，加上电火花加工工艺技术水平的不断提高，数控电火花成形加工机床的普及，其应用领域日益扩大，已在模具制造、机械、航空、电子、仪表、轻工业等部门用来解决各种难加工的材料和复杂形状零件的加工问题。

第二十四次课授课提纲二、数控电火花成形加工的一般工艺规律电火花成形加工的主要工艺指标有加工速度、加工精度、加工表面质量和电极损耗等，影响这些工艺指标的因素构成电火花成形加工工艺的基本规律。

（一）影响材料放电腐蚀的主要因素为提高电火花加工的生产率、降低电极的损耗，必须了解影响材料放电腐蚀的主要因素。

1．极性效应在电火花加工过程中，工件和电极都要受到不同程度的电腐蚀。

实践证明，即使工件和电极材料完全相同，也会因为所接电源的极性不同而有不同的蚀除速度，这一现象称为“极性效应”。

在生产中常把工件接脉冲电源的正极，称为“正极性加工”或“正极性接法”；反之，工件接脉冲电源的负极称为“负极性加工”或“负极性接法”。

由上分析可知，脉冲宽度ti是影响极性效应的一个主要原因，实际加工中，极性效应还受到电极及工件材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的综合影响。

在电火花加工中，极性效应愈显著愈好。

要充分利用极性效应，正确选择极性，使工件的蚀除量大于电极的蚀除量，最大限度降低电极损耗。

极性的选择主要靠经验或实验确定：

当采用短脉冲，如紫铜加工钢ti＜10s时加工，应选用正极性加工；当采用长脉冲，如紫铜加工钢ti＞80s时，应选用负极性加工。

2．电参数电参数即为脉冲电源提供给电火花成形加工的脉冲宽度、脉冲间隙和峰值电流。

研究结果表明，在连续的电火花加工过程中，工件或工具都存在单个脉冲的蚀除量q′与单个脉冲能量wm在一定范围内成正比的关系。

某一段时间的总蚀除量q约等于这段时间内单个有效脉冲蚀除量的总和，故正、负极的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比。

用公式表达为：

（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）单个脉冲放电所释放的能量取决于极间放电电压、放电电流和放电持续时间。

实验表明：

火花维持电压与脉冲电压幅值、极间距离、以及放电电流大小等的关系不大，因而可以说，单个脉冲能量正比于平均放电电流的大小和电流脉宽，即：

wm=kieti（6-5）由上述讨论知，提高电蚀除量和生产率的算途径在于：

提高脉冲频率f；增加单个脉冲能量wm或者增加单个脉冲平均放电电流ie（对矩形波即为峰值电流Ie）和脉冲宽度ti；减少脉冲间隔t0；设法提高系数ka、kc。

当然，实际生产时要考虑到这些因素之间的相互制约关系和对其他工艺指标的影响。

。

3．金属材料热学常数金属的热学常数指材料的熔点、沸点、热导率、比热容、熔化热、气化热等。

当脉冲放电能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热愈高，电蚀量将愈少，愈难加工；另一方面，热导率愈大的金属，由于较多地把瞬时产生的热量传导散失到其它部位，因而降低了本身的蚀除量。

在单个脉冲能量一定时，材料的热学常数和脉冲宽度综合影响电蚀量，脉冲电流峰值Ie愈小，即脉冲宽度ti愈长，散失的热量也愈多，从而减少电蚀量。

。

由此可见，蚀除量与金属的热学常数、脉冲宽度和单个脉冲能量有密切关系。

在脉冲能量一定时，都会有一个使工件电蚀量最大的最佳脉宽，且对于不同材料，其最佳脉宽也不同。

一般选择脉冲宽度在其最佳脉宽附近，再加以正确选择极性，可实现“高效低损耗”加工。

此外，影响加工电蚀量的还有工作液、加工过程的稳定性等因素。

（二）影响加工精度的主要因素影响电火花加工精度的工艺因素很多，主要有机床本身的制造精度、工件的装夹精度、电极的制造及装夹精度、电极损耗、放电间隙、加工斜度等因素，这里主要讨论与电火花加工工艺有关的因素。

1．放电间隙大小及其一致性电火花加工时，工具电极与工件之间存在着一定的放电间隙。

除了放电间隙能否保持一致外，其大小对加工精度也有影响，尤其是对复杂形状的加工表面，棱角部位电场强度分布不均，间隙越大，影响越严重。

如图6-8所示。

2．电极的损耗电火花加工时是将电极的形状和尺寸复制到工件上的，工具电极的损耗对工件尺寸精度和形状精度都有影响。

电火花穿孔加工时，电极可以贯穿型孔而补偿电极的损耗，型腔加工时则无法采用这一方法，精密型腔加工时可采用更换电极的方法。

3．二次放电二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等地介入而再次引起的一种非正常放电，集中反映在加工深度方向产生斜度和加工棱边棱角变钝等方面，从而影响电火花加工的形状精度。

产生加工斜度的情况图6-9所示。

目前，电花火加工的精度可达～左右。

（三）影响电火花加工表面质量的工艺因素1．表面粗糙度电火花加工后的表面，是由脉冲放电时所形成的大量凹坑和硬凸边排列重叠而形成的。

在一定的加工条件下，加工表面的粗糙度可用以下经验公式表示Ra=（6-6）由上式可以看出，电蚀表面粗糙度的评定参数Ra随脉冲宽度和电流峰值增大而增大。

在一定的加工条件下，脉冲宽度和电流峰值增大使单个脉冲能量增大，电蚀凹坑的断面尺寸也增大，所以表面粗糙度主要取决于单个脉冲能量。

单个脉冲能量愈大，表面愈粗糙。

要使Ra减小，必须减小单个脉冲能量，但加工速度要下降许多。

2．表面变质层（电火花加工表层）经电火花加工后的工件表层，由于受瞬时高温作用和工作液的冷却作用，其化学成分和组织结构发生了很大变化，它包括熔化凝固层和热影响层，如图6-10所示。

（四）电极在电火花成形加工过程中，电极是十分重要的部件，对其工艺影响甚大。

1．电极损耗电火花成形加工时，电极和工件一样会受到电腐蚀而损耗。

电极的损耗是影响加工精度的一个重要因素。

减少电极损耗的措施有：

（1）正确选择极性一般说来，在短脉冲精加工时采用正极性加工，而在长脉冲粗加工时则采用负极加工。

（2）利用吸附效应。

2．电极材料根据电火花加工原理，可以说任何导电材料都可以用来制作电极，但在生产中应选择损耗小，加工过程稳定，生产率高，机械加工性能良好，丰富，价格低廉的材料作电极材料。

电极的损耗受电极材料的热物理常数的综合影响。

电极材料的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热愈高，加工时损耗愈小，电极材料的热导率愈大，能将瞬时热量传导散失到其它部份，损耗愈小。

常用电极材料的种类和性能见表6-1。

选择时应根据加工对象、工艺方法、脉冲电源的类型等因素综合考虑。

3．电极结构电极结构可分为整体式电极、组合式电极和镶拼电极等三种。

（1）整体式电极整个电极用一块材料加工而成，如图6-11所示，是最常用的结构形式。

（2）组合式电极在同一工件上有多个型孔或型腔时，在某些情况下可以把多个电极组合在一起，如图6-12所示，一次可同时完成多型孔或型腔的加工。

（3）镶拼电极对形状复杂的电极整体加工有困难时，常将其分成几块，分别加工后再镶拼成整体，这样可节省材料，且便于制造。

4．电极长度的确定电极的长度取决于被加工零件的结构形式、型孔或型腔的复杂程度、加工深度、电极使用次数、装夹形式及电极工艺等一系列因素。

加工凹模型孔时电极长度可按图6-13进行计算，即：

（6-7）加工型腔时电极长度h按如图6-14进行计算，即：

h=h1+h2（6-8）h1=H1+c1H1+c2S-δj

　　〔模具数控加工技术教案第21次课---23次课〕【人性最可怜的就是：

我们总是梦想着天边的一座奇妙的玫瑰园，而不去欣赏今天就开在我们窗口的玫瑰。

】范文题目：

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