《 模具制造技术 》 精品课程

1. 《模具制造技术》精品课程 四川航天职业技术学院

2. 教学要点 模具制造项目 课题：模具零件数控加工工艺参数设置 【目的要求】 1、掌握切削用量、进/退刀控制、提刀高度与安全高度、刀具半径补偿与长度补偿、刀具半径补偿与长度补偿、刀具的选择、走刀方式和切削方式的确定等数控加工工艺参数的设置； 2、掌握典型模具零件的数控加工。

3. 教学要点 模具制造项目 课题：模具零件数控加工工艺参数设置 【重点】 1、模具零件数控加工工艺参数设置； 2、典型模具零件的数控加工。 【难点】 1、典型模具零件的数控加工。

4. 教学案例 典型模具零件的数控加工

5. 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。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/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM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。

6. 一、切削用量 制定切削用量时，应该考虑的要素有如下几点： （一）切削加工生产率 在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素（切削深度、进给量、切削速度）均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍，然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其他两参数必须减小。因此，在制定切削用量时，三要素获得最佳组合时的高生产率才是合理的。

7. （二）刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为切削速度、进给量、切削深度。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量，然后再选用大的进给量，最后求出切削速度。 （三）加工表面粗糙度 精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。

8. 除此之外，还要考虑刀具和工件的材料、机床功率、机床、机床夹具、工件和刀具系统的刚度以及断屑、排屑条件等。除此之外，还要考虑刀具和工件的材料、机床功率、机床、机床夹具、工件和刀具系统的刚度以及断屑、排屑条件等。 切削用量的制定一般有着固定的程序，其制定步骤如图所示。

9. 二、进/退刀控制 （一）垂直进/退刀方式 在普通铣床上加工一个封闭的型腔零件时，一般都会分成两个工序，先预钻一个孔，再用立铣刀切削。在数控加工中，数控编程软件通常有3种垂直进刀的方式，一种是垂直向下进刀，一种是斜线轨迹进刀，一种是螺旋式轨迹进刀，如图所示。

10. （二）水平方向进/退刀方式 为了改善铣刀开始接触工件和离开工件表面时的状况，一般的数控系统都设置了刀具接近工件和离开工件表面时的特殊运行轨迹，以避免刀具直接与工件表面相撞并保护已加工表面。比较常用的方式有两种，即直线（法向）进/退刀方式与圆弧（切向）进/退刀方式，分别需要设定进刀线长度和进刀圆弧半径，如图所示。

11. 三、提刀高度与安全高度 安全高度，顾名思义，就是在加工过程中不会损坏加工工具和零件的高度。在切削过程中，要达到“安全”的高度，刀具在转移位置时将退到这一高度再走刀至下一位置。下图给出了加工过程中各个高度之间的关系。不难看到，起止高度作为进退刀的初始高度必须大于或等于安全高度。而提刀高度也叫做安全高度，各高度之间的关系如图所示。

12. 四、刀具半径补偿与长度补偿 用铣刀铣削工件的轮廓时，刀具中心的运动轨迹并不是加工工件的实际轮廓。如图所示，加工内轮廓时，刀具中心要向工件的内侧偏移一定距离；而加工外轮廓时，刀具中心要向工件的外侧偏移一定距离。由于数控系统控制的是刀心轨迹，因此编程时要根据零件轮廓尺寸计算出刀心轨迹。零件轮廓可能需要粗铣、半精铣和精铣3个步骤，由于每个步骤加工余量不同，因此它们都有相应的刀心轨迹。另外，刀具磨损后，也需要重新计算刀心轨迹，这样势必增加编程的复杂性。

13. 刀具半径补偿与长度补偿

14. 刀具半径补偿的执行过程分为刀补建立、刀补进行和刀补撤销3个步骤：刀具半径补偿的执行过程分为刀补建立、刀补进行和刀补撤销3个步骤： （一）刀补建立，即刀具以起刀点接近工件，由刀补方向G41/G42决定刀具中心轨迹在原来的编程轨迹基础上是伸长还是缩短了一个刀具半径值。 （二）刀补进行，一旦刀补建立则一直维持，直至被取消。在刀补进行期间，刀具中心轨迹始终偏离编程轨迹一个刀具半径值的距离。在转接处，采用了伸长、缩短和插入3种直线过渡方式。 （三）刀补撤销，即刀具撤离工件，回到起刀点。和建立刀具补偿一样，刀具中心轨迹也要比编程轨迹伸长或缩短一个刀具半径值的距离。

15. 五、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，如下图所示。

16. 在模具型腔加工时刀具的选择应遵循以下原则：在模具型腔加工时刀具的选择应遵循以下原则： （一）根据被加工型面形状选择刀具类型 （二）根据从大到小的原则选择刀具 （三）根据型面曲率的大小选择刀具 （四）粗加工时尽可能选择圆角铣刀

17. 六、走刀方式和切削方式的确定 （一）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，如下图所示。

18. （二）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。

19. 七、冷却液设置 冷却液开关在数控编程软件中可以自动设定，对自动换到的数控加工中心，可以按需要开启冷却液。对于一般的数控铣或者使用人工换刀进行加工的，应该关闭冷却液开关，因为通常在程序初始阶段，程序错误或者教调错误等会暴露出来，使加工有一定的危险性，此时需要机床操作人员观察以确保安全，同时应保持机床及周边环境整洁。冷却液开关应由机床操作人员确认程序没有错误，才可以在正常加工时打开。

20. 八、拐角控制 拐角包括凹角与凸角两种。对于凹角，刀具可以在零件内壁拐角处自动生成一个圆角几何体，半径略大于刀具半径，从而使刀轨圆滑。对于凸角，可以添加弧或切向延伸来处理。 在处理某些有加工余量的角落时，一些系统软件会将补正后的加工轮廓线做成角落角圆角，有下列3种处理方式，如下图所示。 （一）角落圆角：使工件外部轮廓及刀具路径都为圆角。 （二）角落尖角：使外部轮廓为尖角，刀具路径为圆角。 （三）路径尖角：使外部轮廓和刀具路径都为尖角。

22. 数铣编程示例： 如图所示的凹模板，材料为Cr12尺寸如图所示，所选立铣刀直径为φ20mm。加工程序见表。

24. 加工中心编程示例

25. O1111 N01 T01 M06 G91 G00 G45 X0 H01 G46 Y0 H02 G92 X0 Y0 Z0 G90 G44 Z10.0 H03 Sl500 M03 G00 X－30.0 Y40.0 M08 G01 Z0 Fl50 X80.0 Y20.0 X－30.0 G28 Z10.0 G00 X0 Y0 M00 N02 T02 M06 G92 X0 Y0 Z0 G90 G44 Z10.0 H04 S1000 M03 G00 X9.9 Y－12.0 M08 G01 Z－8.0 Fl50 X 76.0 Y20.0 X－12.0 G28 Z10.0 G00 X 0 Y0 M00 N02 T02 M06 G92 X0 Y0 Z0 G90 G44 Z10.0 H04 S1000 M03 G00 X9.9 Y－12.0 M08 G01 Z－8.0 Fl50 X 76.0 Y20.0 X－12.0 G28 Z10.0 G00 X 0 Y0 M00 N03 T03 M06 G92 X0 Y0 Z0 G90 G44 Z10.0 H05 M08 S1000 M03 G99 G83 Xl5.0 Y18.0 Z－27.0 R－6.0 Q5 F100 G98 Y46.0 Z－18.0 G99 X62.0 R2.0 Z－27.0 X46.0 Y32.0 Z－10.0 X 62.0 Y18.0 G00 G80 X 0 Y0 G28 Z15.0 M00 N04 T04 M06 G92 X0 Y0 Z0 G90 G44 Z l0.0 H06 M08 S700 M03 G99 G83 X62.0 Y32.0 Z－l0.0 R2.0 Q5 F100 X46.0 Y46.0 Yl8.0 Z－27.0 G98 Xl5.0 Y32.0 R－6.0 Z－18 G00 G80 G28 Z50.0 G28 X0 Y0 M30

26. Thank You !