《数控铣床》模具CAD CAM加工（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《数控铣床》模具CAD CAM加工-讲义 1. 了解 CAD/CAM 基础知识。 2. 掌握 CAD/CAM 机床后置参数的设置。 3. 掌握程序的传输。 4. 了解 CAD/CAM 加工过程。 5. 了解 CAD/CAM 加工精度控制方法。 6. 完成图1、图2所示模具板零件的 CAD/CAM 加工，材料为 45 钢。 知识点一 加工工艺分析 1、 工、量、刃具清单(表1) 表1 工、量、刃具清单 ① 粗、精铣坯料上表面，粗铣余量由程序控制，留精铣余量 0.5mm。 ② 用 Φ8mm 键槽铣刀粗铣内轮廓和 Φ30mm 外轮廓。 ③ 用 Φ8mm 立铣刀精铣内轮廓和 30mm 外轮廓。 ④ 用 b8mm 球头刀粗铣 SR20mm 球面。 ⑤ 用 Φ6mm 球头刀精铣 SR20mm 球面。 ⑥ 用中心钻钻 4xф8mm中心孔。 ⑦ 用Φ8mm 麻花钻钻 4xd8mm孔。 2、 加工工艺方案 1. 加工工艺路线。该零件为比较复杂的凸圆弧曲面，在加工过程中应采用CAD/CAM编程软件编写加工程序；加工时可以选用键槽铣刀铣削曲面或用球头铣刀铣削曲面。若加工凹圆弧曲面，在加工过程中只能用球头铣刀铣削曲面。对于凸、凹圆弧曲面还可以用宏程序或R参数进行编写加工程序。对于一些复杂的曲面只能采用CAD软件造型后，再用CAM软件生成加工程序。 图1 模具版零件图 图2 三维效果图 2. 合理切削用量选择。加工钢件，粗加工深度除留精加工余量，可以分层切削。切削速度不可太高，但垂直下刀进给量应小，用球头刀粗、精加工球面时，注意每刀切削深度不能太深，参考切削用量见表2。 表2 切削用量选择 3. CAXA2020制造工程师三维造型过程如图3所示。 图3 三位造型过程图 4. CAXA2020制造工程师刀具轨迹图如图4所示。 图4 道具轨迹图 3、 机床后置处理 机床后滞参数设置如图5所示，生成的G代码如图6所示。 图5 机床后置参数设置 图6 生成G代码 在模具CAD/CAM系统中，CAM的核心功能是（ ） A. 几何建模 B. 数控编程 C. 工程分析 D. 数据管理 【答案】B 【解析】CAM狭义指数控程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、数控代码生成等。几何建模属于CAD功能，工程分析属于CAE范畴，数据管理是PDM系统的核心。 1. 以下哪种软件属于独立CAM软件？（ ） A. UG B. Pro/E C. Mastercam D. CATIA 【答案】C 【解析】UG、Pro/E、CATIA是集成CAD/CAM功能的软件，而Mastercam是独立的CAM软件，专注于数控编程和加工仿真。 2. 在模具加工中，粗铣余量通常由（ ）控制？ A. 刀具直径 B. 程序指令 C. 机床精度 D. 装夹方式 【答案】B 【解析】粗铣余量通过数控程序中的切削参数（如进给速度、主轴转速、切削深度）控制，程序指令直接决定加工路径和切削量。 3. 以下哪种加工方法适用于SR20球面的精加工？（ ） A. 端铣刀粗铣 B. Φ8键槽铣刀粗铣 C. Φ6球头刀精铣 D. 立铣刀精铣 【答案】C 【解析】球头刀（R刀）专用于曲面加工，Φ6球头刀适合小半径曲面精加工，可保证表面光洁度和形状精度。 1. 后置处理的主要作用是（ ） A. 生成刀具轨迹 B. 转换刀位文件为NC代码 C. 优化加工参数 D. 模拟加工过程 【答案】B 【解析】后置处理将CAM软件生成的刀位文件（CL文件）转换为特定数控机床可识别的G代码，解决不同机床指令格式差异问题。 2. 在模具板加工中，对刀仪的主要优势是（ ） A. 提高装夹效率 B. 减少辅助时间 C. 自动补偿刀具磨损 D. 检测工件尺寸 【答案】B 【解析】对刀仪可快速测量刀具长度和直径，减少手动对刀时间，使辅助时间占比从45%降至更低，提升整体加工效率。 3. 以下哪种切削用量参数直接影响加工表面粗糙度？（ ） A. 主轴转速（S） B. 进给速度（F） C. 切削深度（Ap） D. 刀具半径（R） 【答案】B 【解析】进给速度（F值）直接影响每齿进给量，F值过大会导致残留高度增加，表面粗糙度变差；F值过小则加工效率降低。 · 刀具半径补偿：模具加工中，刀具有半径，按轮廓编程刀具中心轨迹会偏。刀具半径补偿能依半径值自动调刀具中心轨迹，让刀具按轮廓切削，保证精度。像铣模具型腔，合理设置可减少尺寸误差。 · 加工工艺路线规划：规划模具板工艺路线，要基准先行，先加工定位基准面；先粗后精，粗加工去余量，精加工保质量；先面后孔，保证孔精度垂直度；依零件情况选工序集中或分散，提高效率与精度。 · 过切及避免：模具加工过切指刀具切了不该切部分，原因有路径规划不合理、补偿设置错、参数不当等。避免方法是在 CAM 软件模拟加工，检查轨迹；正确设置补偿值；依材料和精度选切削用量。 知识点二 零件加工 1、 加工准备 1. 阅读零件图，并检查坯料的尺寸。 2. 开机，机床回参考点。 3. 输人程序并检查该程序。 4. 安装夹具，夹紧工件。 平口钳安装在工作台上，用百分表校正钳口。工件装夹在平口钳上，并用平行垫铁垫起，使工件伸出钳口 5mm 左右。 5. 刀具装夹。本任务共使用了7把刀具，把不同类型的刀具分别安装到对应的刀柄上，注意刀具伸出的长度应能满足加工要求，不能干涉，并考虑钻头的刚性，然后按序号依次放置在刀架上，分别检查每把刀具安装的牢固性和正确性。 2、 机内自动对刀仪 1. X、Y向对刀 采用寻边器对刀。 2. Z向对刀 采用Z轴设定器对刀，测量7把刀的刀位点从参考点到工件上表面的Z数值，分别输入到对应的刀具长度补偿中。 3、 程序传送(即通信功能) 1. 通信软件使用 1) 打开 WINPCIN 通信软件，界面如图 1所示。 图1 WINPCIN 通信软件界面 2) 单击键进行参数设置，所设置参数应和机床参数一致，并保存所设定参数;否则不能传输程序。设置参数界面如图2所示。 图2 设置参数界面 3) 设置程序格式 FANUC系统程序开头 %； ：文件名； SIEMENS系统程序开头 主程序 %_N_文件名_MPF 子程序 %_N_文件名_SPF 4)单击键选择要传送的程序名，同时机床选择接受程序。 2. 设置数控机床输入/输出通信参数 发那科系统与西门子系统数控机床输入输出通信参数设置步骤见表1。 表1 发那科系统与西门子系统通信参数设置步骤 图3 发那科系统通信参数设置界面 图4 西门子系统机床配置界面 图5 西门子系统文件调试界面 图6 西门子系统通信参数设置界面 3. 程序传输操作步骤 发那科系统与西门子系统程序传输操作步骤见表2。 表2 发那科系统与西门子系统程序传输操作步骤 4、 零件自动加工 首先使各个倍率开关达到最小状态，按下循环启动键。机床正常加工过程中适当调整各个倍率开关，保证加工正常进行， 5、 任务检测与评分 零件加工结束后，进行尺寸检测，检测结果写在评分表中(表3)。 表3 模具板 CAD/CAM 加工任务评分表 6、 加工结束、清理机床 松开夹具，卸下工件，清理机床。 在零件加工准备阶段，以下哪项操作应最先进行？（ ） A. 安装夹具，夹紧工件 B. 阅读零件图，并检查坯料的尺寸 C. 刀具装夹 D. 机床回参考点 【答案】B 【解析】阅读零件图并检查坯料尺寸是加工准备的首要环节，通过分析零件图明确加工要求，检查坯料尺寸确保符合加工条件，为后续操作提供基础。 1. 平口钳安装在工作台上后，工件装夹时需用平行垫铁垫起，其目的是（ ） A. 防止工件松动 B. 使工件伸出钳口便于加工 C. 增加工件刚性 D. 保证工件表面与钳口平行 【答案】D 【解析】用平行垫铁垫起工件可使工件表面与钳口保持平行，避免加工时因工件倾斜导致尺寸误差，同时保证加工面与刀具垂直。 2. X、Y 向对刀通常采用的工具是（ ） A. Z 轴设定器 B. 寻边器 C. 百分表 D. 游标卡尺 【答案】B 【解析】寻边器是专门用于测量工件坐标系原点在机床坐标系中位置的测量工具，通过旋转接触工件边缘实现 X、Y 向对刀。 3. 以下关于 Z 向对刀的描述，正确的是（ ） A. 使用百分表校正 B. Z 轴设定器测量的是刀具刀位点到工件上表面的距离 C. 需手动输入所有刀具的补偿值 D. 对刀前需将刀具伸至工件底部 【答案】B 【解析】Z 向对刀通过 Z 轴设定器测量刀具刀位点到工件上表面的距离，并将该数值输入刀具长度补偿寄存器，以确定刀具在 Z 轴方向的精确位置。 1. FANUC 系统程序开头格式为（ ） A. %_N_文件名_MPF B. %；文件名； C. %_N_文件名_SPF D. O 文件名 【答案】B 【解析】FANUC 系统程序开头需以“%”开头，后接文件名，以“；”结尾，例如“%；模具板加工；”。 通信软件参数设置时，若未与机床参数保持一致，会导致（ ） A. 程序传输速度变慢 B. 程序无法传输 C. 刀具路径错误 D. 机床报警 【答案】B 【解析】通信参数（如波特率、数据位、停止位等）需与机床侧设置完全一致，否则通信协议不匹配，导致程序无法传输。 零件自动加工时，首先应将倍率开关调至（ ） A. 最大状态 B. 中间状态 C. 最小状态 D. 任意状态 【答案】C 【解析】启动加工前将倍率开关调至最小状态，可避免因进给速度过快导致刀具或工件损坏，加工过程中再根据实际情况调整倍率。 · 加工准备要点：阅读零件图、检查坯料、开机回零、装夹工件与刀具。 · 对刀操作要点：X/Y向用寻边器，Z向用Z轴设定器，输入补偿值。 · 程序传输要点：参数一致，软件与机床同步设置，传输后检测。 知识点三 操作注意事项 1. 安装平口钳时要对平口钳固定钳口进行找正。 2. 工件安装时要放在钳口的中间部位，以免钳口受力不均。 3. 发那科系统设置通讯参数时，系统应处于允许写人参数状态。 4. 机床及计算传输软件中通信参数必须一致。 5. 装、拆通信设备时，应关掉机床和计算机，以免通信接口烧坏。 安装平口钳时，关键操作是（ ） A. 快速拧紧螺栓 B. 对平口钳固定钳口进行找正 C. 将平口钳放置在工作台中央 D. 使用最大规格的平口钳 【答案】B 【解析】平口钳固定钳口找正可确保工件坐标系与机床坐标系对齐，避免加工偏差。 1. 工件装夹在平口钳上时，正确的位置是（ ） A. 紧贴固定钳口一侧 B. 放在钳口中间部位 C. 尽量靠近活动钳口 D. 随意放置，只要夹紧即可 【答案】B 【解析】工件放钳口中间可均匀分布夹紧力，防止加工中振动或位移。 2. 发那科系统设置通讯参数时，系统必须处于（ ） A. 紧急停止状态 B. 手动模式 C. 允许写入参数状态 D. 自动运行模式 【答案】C 【解析】通讯参数写入需系统开放权限，否则参数无法保存。 3. 机床与计算机传输程序时，通信参数必须（ ） A. 机床参数大于计算机参数 B. 计算机参数大于机床参数 C. 完全一致 D. 仅波特率一致即可 【答案】C 【解析】通信协议要求双方参数（波特率、数据位等）完全匹配，否则数据传输失败。 1. 装、拆通信设备时，正确的操作是（ ） A. 直接插拔接口 B. 先关掉机床和计算机电源 C. 边通电边操作 D. 仅关掉计算机电源 【答案】B 【解析】带电操作可能产生电弧，烧毁通信接口芯片。 2. 刀具装夹时，钻头刚性主要受（ ）影响 A. A. 刀具材料 B. B. 伸出长度 C. C. 刀具颜色 D. D. 刀柄重量 【答案】B 【解析】钻头伸出过长会降低刚性，易引发振动和折断。 3. 机内自动对刀仪中，X/Y向对刀通常使用（ ） A. A. 千分表 B. B. 寻边器 C. C. 卡尺 D. D. 深度规 【答案】B 【解析】寻边器通过旋转接触工件边缘，精确测量坐标原点位置。 · 平口钳装夹要点：固定钳口找正，工件放钳口中间，受力均匀防偏移。 · 通讯参数设置要点：发那科系统需允许写入，参数与机床、软件一致。 · 装拆通信设备要点：先关机床和计算机电源，避免接口烧坏。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$