自考02211自动化制造系统数控铣削

自考02211自动化制造系统数控铣削

数控工艺铣

第一章

数控铣床/加工中心机械结构与功能

1.数控机床本身的精度主要是：几何精度，运动精度，定位精度。

2.数控机床组成：数控装置，伺服系统，机床车体。前两者是数控机床区别普通机床的标志。

3.所谓伺服，指有关的传动或运动参数，均严格按照数控装置的控制指令实现的。

4.数控机床机械系统基本要求：良好的动，静刚度；更小的热变形；更好的宜人性；良好的高低速运动平稳性。其中合理的结构可提高静刚度，提高阻尼系数可提高动刚度。

5.机床原点的作用：使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点，机床固有的。

6.机床参考点一般为机床的自动换刀位置，编程原点建立工件坐标系。

7.数控机床主传动系统基本要求：较宽的调速范围；足够的功率和扭矩；高的主轴旋转精度和运动精度；高的主轴静刚度和抗震性。

8.主传动系统的变速方式：变速齿轮传动，同步齿形带传动，内装电主轴传动。

9.主轴部件：主轴轴承，主轴准停装置，自动夹紧和切屑清除装置，冷却和润滑。

10.主轴旋转速度的唯一评定标准：主轴中径与其转速的乘积，即：dm*n

11.主轴准停装置作用：使主轴每次都准确停在固定不变的周向位置上，保证自动换刀时主轴上的端面键槽对准刀柄上的键槽，提高刀具的重复安装精度，间接提高加工精度和一致性。

12.滚珠丝杠传动的传动效率可达85%-98%，是普通滑动丝杠传动的2-4倍。

13.机床支承件基本要求：具有足够的静刚度和较高的刚度-质量比；良好的动态特性；良好的热变形特性；应便于排屑清砂，合理布置元器件，并具有良好的工艺性，便于制造和装配。

14.加工中心换刀方式：机械手换刀，主轴换刀。换刀装置常用：机械手或机械转位结构。

第二章

机床的数字控制系统

15.数控机床的加工原理：机床刀具沿理想运动曲线的直线或圆弧作插补运动，从而以指定的精度切削出零件形状。

16.数字控制：用数字信号对机床运动及加工过程进行自动控制的方法。包括顺序/数字控制。

17.I/O接口电路作用：电平转换和功率放大；必要的电气隔离，防止电磁干扰引起误动作。

18.插补分为：脉冲增量插补和数字增量插补（也称数据采样插补）。脉冲增量插补：逐点比较法，数字积分法。数字增量插补：时间分割法插补，扩展DDA法插补。

19.B功能刀具半径补偿要求编程轮廓的过渡为圆角过渡。只在本段程序计算刀具中心运行轨迹。C功能刀具半径插补主要解决下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响问题。

20.CNC系统接口电路的主要任务：电平转换和功率放大;防止干扰引起误动作；数/模，模/数转换；防止信号畸变。

21.现代数控系统性能要求：高效性，稳定性，可靠性，开放性。

22.光栅位置检测装置可以检测：长度，角度，速度，加速度，振动和爬行。

23.数控机床对伺服系统基本要求：高精度；快速响应；调速范围宽；低速大扭矩；惯量匹配；较强的过载能力。

第三章

铣削工具系统

24.立铣刀包括：端面铣刀，球头立铣刀，R角立铣刀。小背吃刀量，大进给量对刀具寿命有利。球头铣刀采用等高线方法加工，不易损伤刀具。

25.切削力比较：可转位刀片立铣刀>通用整体立铣刀>大螺旋角立铣刀>分屑粗加工立铣刀。

26.通用铣削夹具有：螺钉压板，平口钳，分度头，三爪卡盘等。

27.平口钳应保证工件高度2/3以上处于夹持状态，否则会出现夹持不稳，定位不准，切削振动过大等问题。

28.陶瓷刀具适用加工对象：高锰钢；高铬，镍等合金钢；冷硬铸铁；淬硬钢；各类铸铁等。

29.量具指来测量或检验零件尺寸形状的工具，结构比较简单。量仪指用来测量零件或检定量具的仪器，结构比较复杂。

30.低精度量具测量高精度零件：无法读出准确数值；误差测量大，增加零件的误废率和误收率。高精度量具测量低精度零件：不经济，增加测量费用；加速量具磨损，容易丧失精度。

第四章

加工工艺分析与设计

31.编程前应完成：加工准备；工艺设计与规划；编制加工程序；工装设计，工艺分析与技术经济分析。

32.面积较大的薄板，厚度小于3mm时，应重视振动。当R<0.2H时，认为该部位工艺性不好。

33.使用未加工过的毛坯表面做定位基准称粗基准，使用已加工表面做定位基准则称精基准。

34.定位基准应遵循基准重合原则，即设计基准，工艺基准，编程基准的统一。

35.机床选用原则：保证加工零件的技术要求，加工出合格产品；有利于提高生产率；尽可能降低成本。

36.刀具选用原则：根据加工表面特点及尺寸选择刀具类型；根据工件材料及加工要求选择刀片材料及尺寸

；根据加工条件选择刀柄。

37.同一直径的铣刀，一般齿数愈多，同时切削的齿数愈多，则切削过程较平稳，可获得较高的加工质量，有利提高生产率。当齿数过多时，则影响排屑，反而影响生产率。

38.箱体零件常用一个支承面，一个导向面，一个限位面的三平面装夹法。

39.对刀点选择原则：便于数字处理和简化程序编制；在机床上容易找正，加工中易于检查；引起的加工误差小。

40.工序划分原则：以一次安装作为一道工序；以粗，精加工划分工序；以同一把刀具加工的内容划分工序；以加工部位划分工序。

41.工序包括：切削加工工序，热处理工序，辅助工序。其安排原则：先粗后精；基准面先行；先面后孔；先主后次。

42.工步划分从加工精度和效率两方面考虑。其原则：同一表面按粗加工，半精加工，精加工依次完成，或者全部加工表面按先粗后精分开经行；对于既有面又有孔的零件，采取先面后孔的原则；按所用刀具划分；在一次装夹中，尽可能完成所有能加工的表面。

43.对刀点是数控机床加工零件时，刀具相对于工件运动的起点，又称为程序起点或起刀点。

44.换刀点是刀架转位换刀时的位置，可以是固定的，也可以是任意的一点。

45.刀位点是刀具的定位基准点。车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。

46.加工路线：刀具刀位点相对于工件运动的轨迹。加工路线确定原则：加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；数值计算简单，减少编程工作量；使加工路线最短，即减少程序段，又减少空刀时间。

47.合理选择切削用量原则：粗加工时，一般以提高生产率为主，兼顾经济型和加工成本；半精加工和精加工时，在保证加工质量前提下，兼顾切削效率，经济性和加工成本。影响切削用量的因素有：机床，刀具，工件，装夹方式，冷却情况。

48.行距表示两相邻两行刀具轨迹之间的距离，一般与刀具直径成正比，与切削深度成反比。

49.相邻两行刀轨间所残留的未加工区域的高度称为残留高度。

50.切削速度主要取决于刀具耐用度。进给速度取决于切削速度。

51.高速铣削工艺三个关键问题：保持切削载荷平稳；最小进给率损失，最大程序处理速度。

52.加工中心的加工特点是工序集中。

53.加工过程中尽可能实现最少的换刀次数和最短的走刀路径，减小加工距离，空程运行时间和空刀时间，以减少辅助时间，减小刀具磨损，提高效率。

第五章

数控铣削加工编程

54.手工编程的一般步骤：分析工件的零件图及工艺要求；确定工艺路线；计算刀具轨迹坐标；用数控代码编制程序。

55.完整程序由程序号，程序段，程序结束三部分组成。

56.G92与G54-G59的区别：二者均为建立工件坐标系。G92在使用前必须保证机床处于加工起始点，即对刀点。G92需由后续坐标值指定当前工件坐标值，因此需单独一个程序段指定，该程序段中尽管有位置指令值，但不产生运动。G54-G59可以单独指定，也可以与其他程序段共同指定，如果该程序段有位置指令就会产生运动。

57.G90

绝对坐标编程

G91

增量坐标编程

58.G功能分模态与非模态之分。非模态G功能只能在规定程序段有效，程序段结束时被注销。模态G功能可以互相注销，一旦被执行就一直有效，直到被同一组G功能注销。

59.MOO

程序停止（模态信息不变，按重启键则继续运行）；M01

选择停止（面板）；M02

程序结束（不返回原点）；M30

程序结束（返回原点）；M07/08

切削液开；M09

切削液关。

60.刀具半径补偿过程分为：刀补建立，刀补进行，刀补取消。建立刀补和取消刀补应在非切削状态下进行。

61.铣削加工轮廓时，刀具应避免法向切入切出，应沿切线或切线延长线切入切出。

62.同一程序中，对同一尺寸刀具，利用刀具半径补偿，可以进行粗精加工。

63.零件图样尺寸分为：一般尺寸（尺寸公差要求低），重要尺寸（尺寸公差要求高的尺寸）。

64.初始平面：是为安全下刀而规定的一个平面；R平面也称R参考平面，是刀具下刀时自快进转为工进的高度平面，一般距离取2-5mm；孔底平面：加工盲孔时孔底平面就是孔底的Z轴高度；钻孔定位平面选择由代码G17-G19决定。

65.G81

钻削循环

到达孔底后，无孔底动作，快速退回。

66.G82

钻削循环

到达孔底时，刀具旋转不作进给运动，一般用于扩孔或沉头孔加工。

67.G73

深孔钻削循环

采用间歇进给，有利排屑。

68.G84

攻螺纹循环

进给时主轴正转，退出时主轴进给速度反转。

69.G74

左旋攻螺纹循环

进给时反转，退出正转。

70.G85

镗孔加工循环

主轴正转，到达孔底后立即退出。

71.G86

镗孔循环

到达孔底后，主轴停止，并快速退出。

72.G89

镗孔循环

到达孔底后，加进给暂停。

73.G76

精镗循环

在孔底有三个动作：进给暂停，主轴定向停止，刀具沿刀尖所指反方向偏移Q值，然后快速退出；G87

反镗削循环；G80

取消循环指令。

74.子程序命名规定：开始两字符必为字母，组成为数字下划线，最多8个字符，无分隔符。

75.子程序的嵌套深度最多为8层，用M02或RET指令结束子程序。

76.宏调用和子程序调用的区别：用G65，可以指定一个自变量，而M98没有这个功能；当M98含有一个NC语句时，则执行该语句后再调用子程序，G65则无条件调用一个宏。

77.镜像加工编程也称轴对称加工编程，将数控加工刀具轨迹关于某坐标轴做镜像变换而形成轴对称零件的加工轨迹。G24

建立G25

取消。建立镜像后，G02，G41的作用都会反过来。

78.简化编程功能分为：镜像编程，旋转编程G68，比例缩放G50（关闭）

G51。

第六章

CAXA制造工程师的零件造型

79.交互图形编程的实现以CAD技术为前提，编程的核心是刀位点的计算。

80.图像编程系统实质上是一个典型的CAD/CAM系统。

81.空间点由三个坐标值决定，点的输入方式：键盘输入的绝对坐标，键盘输入的相对坐标，鼠标捕捉的点。

82.CAXA造型功能有：线架造型，曲面造型，实体造型，模具功能。

83.CAXA执行命令两种方式：菜单命令，工具按钮。

84.导动面：让特征截面线沿着轨迹线（导动线）的某一个方向扫动所生成的曲面。

85.放样面：用一组互不相交，方向相同，形状相似的截面线为骨架蒙上一张曲面。

86.曲面编辑包括：曲面（剪裁，过渡，缝合，拼接，延伸，优化和重拟合）。

87.曲面缝合两种方式：曲面切矢，平均切矢。

88.曲面优化功能是在给定的精度范围内，尽量去掉多余的控制顶点。使曲面的运算效率大为提高。曲面优化不支持剪裁曲面。

89.几何变换主要针对曲线，曲面的操作命令，包括：平移，平面旋转，旋转，平面镜像，镜像，阵列，缩放。对实体造型操作无效。

90.平移有两种方式：两点或偏移量。平面镜像有拷贝和平移两种方式。阵列分圆形和矩形。

91.实体造型包括：草图的建立和特征的生成和编辑。草图必须存在于选定的基准平面上。

92.生成三维实体必须依赖封闭曲线组合，生成实体造型的步骤：确定基准面，在基准面上绘制草图，生成特征。

93.每个基准平面上只能绘制一个草图，每个特征需要一个或多个草图。

94.基准面是空间曲线变成草图曲线的投影面。

95.草图曲线和空间曲线的区别于转换：草图曲线必须是封闭轮廓曲线（筋板功能，分模功能，薄壁特征例外），曲线不能有重叠或断点，但空间曲线无此要求；草图曲线是平面曲线，只能用来增料和除料。空间曲线是三维曲线，可以用来构建线架或曲面造型，也可通过曲线投影转换成草图线来构建实体特征；空间线可以转换成草图线，草图线不能转换成空间线。草图状态不能编辑空间线，非草图状态不能编辑草图线。

96.特征操作的基本方法：菜单命令，工具按钮，布尔实体运算命令。

97.三维CAD造型分为零件设计造型，零件加工造型。

98.特征造型技术原则：CAXA在单独窗口中不支持两个及以上独立存在是实体；尽可能减少特征树的数量；生成实体前尽量先确定基准面，绘制草图时再标注尺寸；慎用文件合并；避免临界状态操作；注意二维图形的方向性。

第七章

CAXA制造工程师加工编程

99.模型一般表达为系统存在的所有线架，曲面和实体的总和。

100.一旦修改了几何模型的任何几何要素，原来的加工轨迹就不能再用。

101.刀具由刀刃，刀杆，刀柄组成。平面铣削一般走刀两次。

102.两轴，两轴半加工以平面为主。三轴加工中，曲面形状复杂有起伏时，建议用球头铣刀。

103.四种通用切入方式：垂直方向，Z字形方式，螺旋线方式，与切削方向相反的斜线方向。

104.3D圆弧切入切出方式适用行间连接处和层间连接处，主要解决曲线高速加工时轨迹平滑过渡的问题。

105.加工轨迹的生成是CAM软件的主要工作内容，是影响加工效率和质量的重要因素。

106.轮廓是一系列首尾相接曲线的集合，用来界定被加工区域或被加工的图形本身。如果是制定被加工区域，则要求轮廓是闭合的。如果加工的是轮廓本身，则轮廓可以不闭合。

107.区域指由一个闭合轮廓围成的内部空间，内部可以有岛，是外轮廓和岛之间的部分。岛是由闭合轮廓界定的。外轮廓和岛共同指定待加工区域，外轮廓用来界定加工区域的外部边界，岛用来屏蔽其内部不需要加工或者需保护的部分。

108.刀具轨迹是系统按给定工艺要求生成的，对给定加工图形进行切削时刀具行进的路线。由一系列有序的刀位点和连接这些点的直线或圆弧组成。

109.系统的刀具轨迹是按刀尖位置来计算和显示的。、110.步长指刀具行进的最小步距，即刀具步进方向上每两个刀位点之间的距离。

111.CAXA走刀方式：平行线，环切线，扫描线，摆动线，插铣线。

112.环切线加工同一层过程中不需要抬刀，振动较大，适合内部有岛的不规则内腔零件加工。

113.平行线走刀分为单方向和往复两种方式。区别：单向走刀加工总是处于顺铣或逆铣的状态，加工表面刀痕一致，能达到很高的加工精度，适合精加工，但抬刀过程使效率降低，边界精度降低。往复走刀效率高，但顺铣逆铣交替进行，又有行间连接，故表面质量差，多用粗铣，适合粗加工。

114.扫面线和平行线的区别：都是按行距来切削，扫描线相邻两行的起始点相接，具有区域识别和优化功能，等高层切削时，可根据曲面形状在高度方向变化轨迹，粗精加工都可用。

115.插铣线分单向和往复走刀，往复用于粗加工，路径越短愈好。单向用于侧壁的精加工。

116.刀具轨迹行与行之间连接方式：直线连接，圆弧连接，拾刀连接，S形连接。其中圆弧和S形连接方式可避免刀具方向急剧变化，有利高速切削。

117.加工曲面曲率半径过大或精度要求不高时，用层高定义吃刀量，以提高运算速度。曲率半径小或精度要求高时，用残留高度来定义吃刀量，以在较陡面获得更多的走刀次数。

118.实际加工中在满足加工质量前提下，尽量加大切削深度以提高效率。

119.粗加工中，行距大有利提高加工效率，平底端铣刀粗加工行距一般为（0.6-0.9）D。精加工中，首先考虑零件精度和表面粗糙度，在满足加工精度要求前提下，尽量加大行距。

120.刀具补偿选项：ON

刀具中心线与轮廓重合，不考虑补偿；TO

刀具中心线不到轮廓，相差一个刀具半径；PAST

道具中心线超过轮廓一个刀具半径。补偿左偏还是右偏，取决于加工的是内轮廓还是外轮廓。

121.等高线加工中，XY优先也称层优先；Z优先也称高度优先。

122.轮廓线加工属于2.5轴加工，只需要二维平面图就可生成加工轨迹。

123.铣削封闭轮廓时，起始点最好不设置在转角附近，避免挤压造成下刀点处表面质量下降。

124.平面轮廓线精加工是针对工件轮廓（一系列首尾相连曲线的集合），所进行的两轴联动加工，主要用于加工零件的平面轮廓和槽。

125.区域式粗加工是根据给定的轮廓和岛，生成分层的加工轨迹，主要用型腔加工。与轮廓加工最大的区别是：区域式粗加工时大量的去除封闭轮廓内的材料，而后者通常是除去零件侧面的一层材料。

126.轮廓导动精加工是针对3D曲面的高效加工方式，特点是生成轨迹方式简单，支持残留高度模式，生成轨迹速度快。

127.等高线精加工用于大部分直壁或斜度不大的侧壁加工。一般用圆弧方式切入，避免过切。

128.参数线精加工能生成沿曲面参数线UV方向的加工轨迹，允许选取数个曲面为加工对象。加工出的零件具有表面光滑的特点。所选择的多个曲面必须是相接的，以保证刀具轨迹连续。

129.笔式清根加工是一个补加工，由于刀具和机床刚度的影响，当加工深腔切吃刀量大时，会产生让刀，在轮廓及岛周围形成不必要的斜度，此时就需要清根加工。

130.根据补加工刀具轨迹行数多少，补加工可分为区域补加工，交线清根加工。

131.扫描线精加工优化加工方法：通常，上坡式，下坡式。通常：生成通常的单向扫描线，未优化。上坡式：生成上坡式的扫面线精加工优化轨迹，加工表面受力均匀一致，表面质量好。下坡式：生成下坡式的扫面线精加工优化轨迹，适合加工较软，塑性大，易变形的表面。

132.毛坯零件的一次粗加工，通常用等高层切。对高速铣削，摆线式层切更好。

133.轨迹仿真目的：帮助加工者分析加工干涉可能和加工效率问题，保证刀具路径绝对正确。

134.轨迹仿真不能编辑NC数据。

135.加工轨迹裁剪和编辑对已生成的由刀位点或刀位行组成的刀具轨迹经行处理，其目的是：分析走刀的合理性，避免加工错误。不能对NC代码产生影响。

136.轨迹裁剪边界形式有：在曲线上，不过曲线，超过曲线。裁剪后刀具通过裁剪区会产生抬刀，以避免干涉。

137.裁剪曲线可是是封闭的，也可以是不封闭的。对于不封闭的裁剪曲线，系统会自动将其变成封闭曲线。

138.轨迹反向，对生成的刀具轨迹中的刀具走向进行反向，可实现顺铣，逆铣的切换。

139.插入一个刀位点，可以使刀具路径发生变化。

140.轨迹打断：在被拾取的刀位点处把刀具轨迹分为两个独立的部分。刀具起点不变，进刀点和退刀点有变化。

141.轨迹连接的前提条件：所有轨迹使用的刀具必须相同；两轴与三轴的轨迹不能互相连接；被连轨迹的安全高度应该一致，否则刀具与工件容易发生碰撞。

142.CAM最终目的是生成数控机床可以识别的代码程序，数控机床所有的运动和操作是执行特定的数控程序的结果。

143.自动编程软件生成的加工轨迹不是数控程序，需要进行后置处理。

144.程序说明为了管理的需要而设置，目的是方便管理，不进行计算。

145.自动生成工艺表单生成的格式为：HTML和TXT格式。

第八章

机床操作

146.开机后进行返回机床参考点操作，以建立机床坐标系。

147.试切进刀时，进给倍率开关必须打到最低档。

148.机床故障斩断方法：观察检查法，PLC程序法，接口信号法，试探交换法。

149.铣刀直径小于16mm时，使用普通ER弹簧夹头刀柄夹持。当铣刀直径大于16mm或切削力很大时，采用侧固式刀柄，强力弹簧夹头刀柄，液压夹头刀柄夹持。

150.寻边器用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的XY值，也可测量工件简单尺寸。

151.选刀是把刀库上被指定的刀具自动转换到换刀位置上，为换刀做准备。换刀是刀库上位于换刀位置的的刀具与主轴上的刀具经行自动交换。选刀应在换刀前，可节省时间。

152.一般立式加工中心规定换刀点在机床坐标系Z轴零点处，卧式在机床坐标系Y轴零点处。

153.球面检测方法：圆孔端面检测，样板检测，内径量表检测，测量球面的位置。

154.数控加工仿真作用：主要是预测切削过程的正确性，减少工件的试切，提高生产率。