第4章模具的数控加工与编程

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1、模具制造工艺模具制造工艺 电子工业出版社电子工业出版社压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v4.1 数控机床概述数控机床概述v4.2 数控机床编程基础数控机床编程基础v4.3 数控车削数控车削v4.4 数控铣削数控铣削v4.5 加工中心加工中心v4.6 高速加工技术高速加工技术 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v4.1 数控机床概述数控机床概述v4.1.1 数控机床的基本概念数控机床的基本概念 v 数字控制（数字控制（Numerical Control，NC）机床，简称数控）机床，简称数控机床，它是通过

2、数字化信号来控制机床运动及其加工过机床，它是通过数字化信号来控制机床运动及其加工过程。具体地说，数控机床通过编制程序，即通过数字程。具体地说，数控机床通过编制程序，即通过数字（代码）指令来自动完成机床各个坐标的协调运动，正（代码）指令来自动完成机床各个坐标的协调运动，正确地控制机床运动部件的位移量，并且按加工的动作顺确地控制机床运动部件的位移量，并且按加工的动作顺序，自动控制机床各个部件的动作。序，自动控制机床各个部件的动作。 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v 加工过程柔性好，适宜多品种、单件小批量加工和产加工过程柔性好，适宜多品种、单件小批量

3、加工和产品开发试制，对不同的复杂工件只需要重新编制加工程品开发试制，对不同的复杂工件只需要重新编制加工程序，对机床的调整很少，加工适应性强。序，对机床的调整很少，加工适应性强。v 加工自动化程度高，减轻工人的劳动强度。加工自动化程度高，减轻工人的劳动强度。v 加工零件的一致性好，质量稳定，加工精度高。机床加工零件的一致性好，质量稳定，加工精度高。机床的制造精度高、刚性好，加工时工序集中，一次装夹，的制造精度高、刚性好，加工时工序集中，一次装夹，不需要钳工划线。数控机床的定位精度和重复定位精度不需要钳工划线。数控机床的定位精度和重复定位精度高，依照数控机床的不同档次，一般定位精度可达高，依照数控

4、机床的不同档次，一般定位精度可达 0.005mm，重复定位精度可达，重复定位精度可达 0.002mm。v 可实现多坐标联动，加工其他设备难以加工的，由数可实现多坐标联动，加工其他设备难以加工的，由数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓。学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓。v 应用计算机编制加工程序，便于实现模具的计算机辅应用计算机编制加工程序，便于实现模具的计算机辅助制造（助制造（CAM）。）。v 设备昂贵，投资大，对工人技术水平要求高。设备昂贵，投资大，对工人技术水平要求高。 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v4.1.2 数控机床的组成数控机床的组成 v

5、 1数控系统数控系统 v 数控系统是数控机床上最重要的部分，其作用是根据用数控系统是数控机床上最重要的部分，其作用是根据用户所输入的加工程序在系统内进行必要的数字运算和逻户所输入的加工程序在系统内进行必要的数字运算和逻辑运算，把用户程序转换成控制信号，实现对机床运动辑运算，把用户程序转换成控制信号，实现对机床运动的控制。的控制。 v 数控机床通过直线与圆弧插补，可以实现对刀具运动轨数控机床通过直线与圆弧插补，可以实现对刀具运动轨迹的连续轮廓控制，加工出由直线和圆弧几何要素构成迹的连续轮廓控制，加工出由直线和圆弧几何要素构成的轮廓工件。的轮廓工件。v 数控系统的刀具补偿功能使编程人员可以直接根据

6、工件数控系统的刀具补偿功能使编程人员可以直接根据工件的实际轮廓形状和尺寸进行编程，加工时的实际轮廓形状和尺寸进行编程，加工时CNC系统会根系统会根据所存储的刀具半径值和刀具长度值来自动计算刀具中据所存储的刀具半径值和刀具长度值来自动计算刀具中心的运动轨迹，并控制刀具中心的运动，完成对零件的心的运动轨迹，并控制刀具中心的运动，完成对零件的加工。加工。 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v 2伺服系统伺服系统 v （1）开环伺服系统）开环伺服系统 v （2）闭环伺服系统）闭环伺服系统 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控

7、加工与编程 v （3）半闭环伺服系统）半闭环伺服系统 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v 3辅助控制单元辅助控制单元v 辅助控制单元通常是与数控系统集成为一体的。它所控辅助控制单元通常是与数控系统集成为一体的。它所控制的运动属于开关性质，如主轴的启停、换向，刀具的制的运动属于开关性质，如主轴的启停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的开更换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的开关等。关等。v 4机床裸机机床裸机v 裸机部分与普通机床的构成基本相同，但是根据数控机裸机部分与普通机床的构成基本相同，但是根据数控机床的特点作

8、了一些特殊的设计以提高机床的加工精度。床的特点作了一些特殊的设计以提高机床的加工精度。例如提高床身、立柱、刀架等支撑件的刚度与抗振性，例如提高床身、立柱、刀架等支撑件的刚度与抗振性，采用滚珠丝杠、滚动导轨及各种消除间隙机构来提高运采用滚珠丝杠、滚动导轨及各种消除间隙机构来提高运动部件的灵敏度，通过减少机床内部热源、设计合理的动部件的灵敏度，通过减少机床内部热源、设计合理的机床结构和布局来减少机床的热变形等等。机床结构和布局来减少机床的热变形等等。 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v4.2 数控机床编程基础数控机床编程基础v4.2.1 数控机床的坐

9、标系统数控机床的坐标系统v 1控制轴数与联动轴数控制轴数与联动轴数v （1）控制轴数）控制轴数v 控制轴数是指在数控机床所能实现的运动中，除了主轴控制轴数是指在数控机床所能实现的运动中，除了主轴旋转运动以外的其他所有运动的数目。旋转运动以外的其他所有运动的数目。v （2）联动轴数）联动轴数v 联动轴数是指机床能够同时控制的轴数。联动轴数是指机床能够同时控制的轴数。 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 多轴数控机床多轴数控机床 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v 2坐标轴及其运动方向坐标轴及其运动方向v

10、统一规定与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标为统一规定与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标为Z轴，轴，远离工件的刀具运动方向为远离工件的刀具运动方向为Z轴正方向（轴正方向（+Z）。）。X轴是水轴是水平的（平行于零件装夹面），是刀具或零件定位平面内平的（平行于零件装夹面），是刀具或零件定位平面内运动的主要坐标。运动的主要坐标。右手直角坐标系右手直角坐标系 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v 3坐标原点坐标原点v （1）机床原点、机床参考点）机床原点、机床参考点v （2）工件原点）工件原点 v （3）编程原点）编程原点数控机床的原点偏置数控机床的原点偏置

11、 压铸模具设计压铸模具设计 第第4章章 模具的数控加工与编程模具的数控加工与编程 v 4刀位点、对刀点和换刀点刀位点、对刀点和换刀点 v 数控机床中使用的刀具类型很多，为了更准确地描述刀数控机床中使用的刀具类型很多，为了更准确地描述刀具运动，需要引入刀位点的概念。对于立铣刀来说，刀具运动，需要引入刀位点的概念。对于立铣刀来说，刀位点是刀具的轴线与刀具底平面的交点；对球头铣刀来位点是刀具的轴线与刀具底平面的交点；对球头铣刀来说是球头部分的球心；对车刀来说是刀尖；对钻头来说说是球头部分的球心；对车刀来说是刀尖；对钻头来说是钻尖。刀位点是描述刀具运动的基准。是钻尖。刀位点是描述刀具运动的基准。v 对