模具数控加工技术 陈子银 第3章 模具数控铣削加工技术

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1、第3章模具数控铣削加工技术3.3刀具补偿3.4数控仿真技术3.2常用铣削刀具、刀柄3.1数控铣床与加工中心3.5数控模具铣雕机床3.6数控铣床（加工中心）编程基础3.7数控铣床（加工中心）编程指令思考与练习3.1数控铣床与加工中心数控铣床和加工中心一样，在制造业中得到了广泛的应用。其区别在于加工中心带有刀库和自动换刀装置，是将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起，零件在一次装夹后，可以将大部分加工面进行铣、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等多工序加工。因此其加工效率优于数控铣床。3.1.1数控铣床与加工中心组成数控铣床（加工中心）主要由输入装置、数控装置、驱动伺服系统、检测装置、

2、机床运动部件和辅助装置组成。1.输入装置数控程序编制后需要存储在一定的介质上，按目前的控制介质大致分为纸介质和电磁介质，通过不同方法输入到数控装置中去。纸带输入的方法，即在专用的纸带上穿孔，用不同孔的位置组成数控代码，再通过纸带阅读机将代表不同含义的信息读入，目前应用较少。穿孔纸带使用ISO和EIA两种标准信息代码，数控机床能自动识别。手动输入是将数控程序通过数控机床上的键盘输入，程序内容将存储在数控系统的存储器内，使用时可以随时调用。特别提醒的是，数控程序的产生由计算机编程软件或手工输入到计算机中，就可数控程序通过通讯方式传递到数控系统中，通常使用RS232C串行口或RJ45

3、口等来完成。2.数控装置数控装置是数控铣床（或加工中心）的核心，如图3.1所示。它是由数控系统、输入/输出接口等组成，它接受到的数控程序，经过编译、运算和逻辑处理后，输出相应信号到输出接口上。3.伺服系统接收数控装置输出的各种信号，经过分配、放大、转换等功能，驱动各运动部件完成零件的切削加工。4.检测装置位置检测、速度反馈装置根据系统要求不断测定运动部件的位置或速度，转换成电信号传输到数控装置中，与目标信号相比较、运算从而进行控制。5.机床运动部件包括床身、主轴箱、工作台、进给机构等机械部件组成，伺服电机驱动运动部件运动，完成工件与刀具之间的相对运动。６.辅助装置辅助装置是指数

4、控铣床（或加工中心）的一些配套部件，包括刀库与自动换刀装置、液压和气动装置、冷却系统和排屑装置等。3.1.2刀库与自动换刀装置1.刀库刀库是储存一定数量的加工刀具与辅助工具，通过机械手或相对运动实现与主轴上刀具的交换。目前多数加工中心取送刀具的位置是在刀库中某一固定刀位，所以刀库还需要有使刀具准确运动的机构来保证换刀的可靠性。刀库中刀具的定位机构是用来保证要更换的每一把刀具或刀套都能准确地停在换刀位置上。通常采用电动机或液压系统为刀库转动提供动力。（1）刀库容量和换刀时间刀库容量和换刀时间对加工中心的生产效率有直接影响。刀库容量是指刀库能存放加工所需要的刀具数量。事实上刀库中的

5、刀具并不是越多越好，太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀过程时间增长。因此刀库的容量要根据加工工艺的需要选择。目前常见的中小型加工中心多为16～60把，大型加工中心达100把以上。换刀时间是指带有自动交换刀具系统的数控机床，将主轴上使用的刀具与装在刀库上的下一工序需要的刀具进行交换所需要的时间。目前国内均在10～20S内完成换刀；国外不少数控机床换刀时间仅为4～5S。（2）刀库的类型根据刀库的容量和取刀方式，可以将刀库设计成各种形式。常见的有：①盘式刀库如图3.2所示盘式刀库结构简单，应用较多。其优点是结构简单，成本较低，换刀可靠性较好；缺点是换刀时间长，在刀库容量较小

6、的加工中心上采用。②链式刀库如图3.3所示链式刀库结构紧凑，刀库容量较大，链环形状可以根据机床的布局制成各种形状，也可将换刀位突出以便于换刀。当需要增加刀具数量时，只需增加链条的长度即可，给刀库设计与制造带来了方便。一般当刀具数量在30～120把时，多采用链式刀库。1—刀库2—机械手3—主轴箱4—立柱此外，密集形的鼓轮弹仓式或格子式刀库，虽然占地面积小，结构紧凑，在相同的空间内可以容纳的刀具数目较多，但是由于它的选刀和取刀动作复杂，现在已很少用于单机加工中心，多用于FMS（柔性制造系统）的集中供刀系统。（3）刀具的选择方式常见的刀具选择方式有顺序选刀和任意选刀两种。顺序选刀是在

7、加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入刀库的刀套中，顺序不能有差错，加工时按顺序调刀。加工不同的工件时必须重新调整刀库中的刀具顺序，因而操作十分烦琐，而且加工同一工件中各工序的刀具不能重复使用。这样就会增加刀具的数量，而且由于刀具的尺寸误差也容易造成加工精度的不稳定。其优点是刀库的驱动和控制都比较简单。因此这种方式适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型自动换刀数控机床。目前大多数的数控系统都采用任选功能，任选刀具的换刀方式分为刀套编码、刀具编码和记忆式等。刀具编码或刀套编码需