NC加工

早在20世纪30年代已经有人以圆形锯片尝试高速切削时发现，当以切削速度Vc=15000m/min切削时产生的切削温度已到达最高，若切削速度再增高则切削温度会随着切削速度的增高而上升，同时会加速刀具损耗。其后，在高速切削的专利编号523594公布后，依然花了很长的时间始将高速切削应用在实际的加工作业中。

直到20世纪60年代初期才掌握有关高速切削的效能与切削在加工中被移除过程的决定性基础知识。德国的一所技术学校成功的利用磁式轴承装配成的主轴达到Vc4700m/min的切削速度.此是第一次将可减少加工时间同时又将加工精度提升40%的高速切削技术应用在工业用途上.

1990年初期,在将可供高速加工之机器结构,主轴与机台控制器组合搭配成加工机台及高速切削刀具被研发出来后才使用高速切削以可被接受的价位应用在实际的工作上.此期总共花了60年.

2.高速切削的简介

认识高速切削

在高速切削与传统式切削,加工时切削被移除的过程是不尽相同的.加工时所产生的切削其形成过程视被切削材质之同而有所

差异.我们所讨论的切削形成过程是针对加工具有延展性的材料,通常此类材料在被加工的过程中皆会产生连续性长条状的切削.大多数的钢材及铜.铜合金.铝合金等皆属于具有延展性的材料.

当加工时,在刀刃的边缘同时生成下列三个过程: 1. 材料被切削后产生的塑化变化;

2. 被削起的切削材料与刀具切削面所产生的变化; 3. 加工面与刀具间隙之间所产生的摩擦力

理论上,两移动物体之间的摩擦系数是恒定的.但此种假设却无法被应用在高速切削上,因为高速切削时,在切削的底部(即刀具与工件的接触点)会达到极限的熔解温度而形成液化层,此情况下切削表面与刀具表面间的面摩擦力因而降低.

高速加工时所产生的高温主要发生在切削材料被切断及切削

飞离并重新固化过程中的,故当切削速度增加时,因刀具与工件摩擦而增加在工件表面的温度约小于可被忽略的5%.皆因高速切削所产生的高温绝大部分皆被飞离的切削带走.故工件的温度比传统的加工方式明显地来得低.若在加工时加以有效的油雾冷却或润滑可更明显的降低工件的温度.

3．高速加工中几个影响品质的因素 3．1高速加工的效应

当切削速度增高会导致切削区域的温度大为上升，刀具与

工件之间的磨擦系数因而降低，切削表面磨擦力使其形成尺寸大为缩小。切削移除及形成被改变。以下是高速加工所产

生的效应与影响。 3.1.1切削形成的改变

切削形成及飞离的改变使切削力量降低,因而对工件的加

工精度与表面品质有正面的影响.另外,薄壁工件的加工与细长刀具的使用.刀具在加工时负载的降低皆得利于此效应 3.1.2切削区域的温度

高速切削使刀具置于高温环境中,使刀具加速磨损.故用在

高速切削的刀具必须对高温有相对的稳定性. 3.1.3切削速度的提高

当增加切削速度(Vc)与进给速度(Vf)，可提高被切削材料

的移除率并降低加工时间。因高速加工的主轴在运转时会有影响性的振动。

提高切削速度的影响

提高切削速度 增加切削区域的温度 切削的形成及切削的排除方式被改变 加工 减少切削力量 提高材料移除率 减少加工时间 高温被切削带走 刀具 因高温而损伤 大量磨损工件 低温度 提高工件精度 表面品质提升 二．生产安全教育,机床维护,刀具的讲解和使用 2.1生产安全教育

我们所用的加工中心，主要有法兰克系统的MAKINO，永进以及日本的法兰克，主轴转速都在8000转以上,对于较高转速的加工中心,作业人员务必要做到以下几点: 1.

作业人员在作业时(除装夹工件),严禁戴手套,衣服的袖口一定要扎紧. 2. 3. 4. 5.

作业时尽可能不要开启安全门. 定期加固机床刀把的尾钉,以免松动 严禁随意拉闸断电。 不得私自修改机床参数。

以上的安全措施只是常规作业中经常遇到的问题，详细部分在永进操作使用说明中再一一解说。

2．2刀具的讲解和使用

我们常用的刀具有两种,一种是合金刀,一种是钨钢涂层超硬

刀.前者主要用于铜铝等软性材料的加工,后者用于钢材等(主要有718,738,NAK80和S136HRC48~52以及2083HRC48~52等)比较硬的材料的加工,涂层刀也可用来做铜公加工,但成本相对较高,一般不用.

为了节约会成本,降低采购量.我们的两种刀具都是相互搭配

用.加工铜公的合金刀的刀锋磨损比较大时,可用来做钢料的开粗加工和中光加工,涂层刀只用来做精光加工.减少了涂层刀的使用

次数,降低成本,加工出来的工件又能有品质保证.至于具体的使

用方法会再一面的钢料加工和铜料加工中具体讲解。

三、铜公加工

1．复制程式

收到铜公程式单，首先要复制CAM程式，根据铜公单显示的数字我们可以得到以下信息：

铜公编号加工所用刀具 所要复制的程式

根据铜公单上的信息复制程式，一般路径是：CAM\\share CNC & WC\\CNC

然后再根据模号选择CAM工程师的文件夹复制到DNC文件

夹里。 2、

改写程式名

如上图，CAM的程式名为：L097F7G等，这种格式机床不会接收。那么就要把CAM的程式名改写为机床所接收的格式，具体格式为：

O0001 后边四位数字 开头一个英文字母O

改写好的程式名必须是唯一的，不能重复。

3、传输程式

打开传输所用软件，点击FTP。

传输软件

FTP

机台 左键单击该处，

打开传输软件后，用右键选择所要传输的程名称，直接拖动至另一边，即机台的硬盘里

电脑DNC文件 所用机台

此时则要求传输的程式名称和机台里的程式名不能重复，所以改写的程式名称必须是唯一的。

4．备料

根据铜公单上标注的分中台尺寸备料。常用的标准铜料有两种：一种是15*15的，另一种是25*25的，还用非标准的铜料。

如图，该铜公就要用非标准的铜料来加工。在开非标准铜料备料单，铜料的开料尺寸一般要比铜公的最大外围大到5MM左右。

如图，该铜公要用标准的铜料25*25来加工。

5、装夹

机台上用来装夹铜料的夹具有三种，一种是用来装夹15*15的铜料，一种是用来装夹25*25的铜料，另外一种就是用来装夹比较大的铜公。通常标准的铜料都已经由机加工打好直角，只需将夹具里的铜屑吹干净，铜料去好批锋，将两个基准面紧贴夹具的三个棱柱即可。

三个棱柱 基准角

6、确定基准面

将铜料装入夹具后，要确定夹具的所在机床坐标，那个是

G55、那个是G56，务必要分清楚。在加工电极的专用机床上，装夹的确夹具较多，在输入机床加工坐标时，一定要对号入座。确定加工基准面只是用刀将铜料顶部扫平，然后在该夹具所在的相应机床坐标里输入Z0.即可，但其重要性不容忽视。例如：

加工G55坐标上的电极，作业人员用刀将铜料基准面扫平，

误将Z0.输入G56里面，此时G56坐标Z轴显示数据为-343.856，如果G55坐标里Z轴的数据为-300.784，那么启动加工后刀具将在该铜料上方走空刀；如果G55从标里Z轴低于G56的Z轴数据，刀将会以低于零面以下的位置加工,轻者会因为吃刀量太多使夹具错位,后续加工的电极中心不对称;重则会使刀具因受刀太大而断掉;有时G55的数据低于G56的数据太多,很有可能会使刀头撞到铜料上,形成撞机,严重影响机床精度。

用刀扫完平面后，还要养成一个习惯，把手轮关掉，避免不

小心触动手轮，导致输入加工坐标数据不准确。 输入坐标步骤如下：

将加工模式置于程式编辑（EDIT）模式： OFFEST按键 坐标系（WORK）

找到该铜料的加工坐标，输入Z0.，对照机械坐标，两者相同则输入数据无误，不同则输入有误。

G56 G57 G55 G59 G58

如图，机床上的五个坐标所在位置务必要清楚。

7、改写主程式

对照铜公程式单，将刀具、进给、转速、程式名、加工个数

及加工坐标输入主程式。铜公分粗公和精公，在改写主程式时，粗公用粗公的程式名，精公有精公的程式名，两者不能混在一块。

上图是一张铜公程式单的前半部分,从图上可以得知以下信息: （1）、该铜公是用来加工JQ6098-CORE-INSERT1的,

（2）、该铜公的制做者是SUN,图层在61层,铜公编号是S6098-61,（3）、要加工一个粗公一个精公,粗公的火花位是双边0.3MM,精公火花位是双边0.1MM.

上图是铜公单的下半部分,同样可以得出如下信息: （1）、加工所用的刀具有两把，都是10MM的

（2）、φ10 S098I1G.TP，G/R A*0.1 Z-12.09，用φ10的刀开粗，侧边留0.1MM的余量，加工深度是12.09MM;

φ10 S098I1R R0.3 Z-12.09

S098I1F F0.1 Z-12.09

粗精公都用φ10的刀光刀,粗公光刀的程式名称是S098I1R，精公光刀的程式名称是S098I1F。 对照机床刀库

从刀库明细可以得知，1号刀位是基准刀，用来确定加工基准面的，2号3号分别是φ10的开粗刀和光刀，再对照主程式：

在改写刀具时，是改写刀具所在机床刀库刀号的位置，

如上图所列程式单所用刀具，同时对照刀库明细，在改写主程式时就将用#2和#3上的刀具。

8、启动加工

主程式改写好后，点击复位键（或重置键）

将机床显示

屏幕上的光标重置于主程式最开头，确定执行的是当前页面的程式，启动

，开始加工。

9、加工过程

铜公的加工过程中，作业人员要在工作岗位上时时留意刀具的使用状况及主程式的运行状况。特别是在加工主体铜公时，作业人员要留意每次换刀是否与改写的主程式一致，调用刀具是否与刀库明细一致以及刀与刀相接的面是否平顺等等。

10、 自检

铜公加工完成后，用风把油渍吹掉，自检铜公的尺寸同时查看外观是否与图纸一致，如果图纸上的铜公外观不是很清晰，作业人员就要查看图档。外观检查完成后，自检程式单上标注的铜公尺寸，所有公差要求在0.02mm之内。

铜公对照图纸

图纸

四、铜公加工的相关细节问题

1． CAM程式单的时间和程式时间是否一致

CAM程式单上的时间务必要和网络上放置的程式时间一致，新模加工时基本上是一致的，修改模铜公加工时一定要对照时间。如果没有CAM知会，出现程式的时间在CAM程式单的时间的前面，此时的程式切记不可用，须通知组长和领班与CAM沟通，重新更新程式；

此为程式单上的时间

左侧为加工所用程式！！！！！

阴影部分为所要考取的程式，注意其时间

2． 作业人员修改后的程式编号是否和CAM程式一致

作业人员在加工前要把CAM的程式修改为机床可以接受

的格式，修改后的程式编号一定要和CAM程式单上的程式是一一对应，否则加工出的铜公外观不符，甚至断刀。

修改后的程式名 程式单的程式名 程式单的程式名 修改后的程式名

3． 程式里的刀具是否和CAM程式单上的刀具一致

由于CAM编程和NC加工都是加工速度较快，更换频率较高的作业，所以在加工过程中很容易因马虎大意而出现失误；其中刀具的使用错误就最常见。因此在加工过程中一定要查看程式里的刀具是否和CAM程式单上的刀具是否一致；

程式名称 程式里的刀具 程式单上的刀程式名称

4． 串联主程式中的S、F、O、T是否一致;

为了方便加工提高效率，我们在加工中把CAM的程式用一个主程式串联起来。串联主程式中的S、F、O、T都是一一对应的，在修改串联主程式时也务必做到一一对应，有几个T，就要对应几个S、O、F，并且S、F的搭配要合理；

转速 主程式里的刀具，与进给，对应上边的参数，也是六个 后边一一对应 第一个加工坐标所用的程式名，对应也是六个 第二个坐标所用的程式名，也是六个 转速

5． 抄写坐标是否是所用加工坐标;

在法兰克系统的机床里配置了六个加工坐标，铜公加工设定五个坐标；在加工铜公时务必要确定坐标，那个坐标在那个位置加工的是那张铜公单，在抄写坐标时切不可搞混，否则轻可断刀重则可能会撞机；

6． 非标铜料的装夹方向是否和加工方向一致;

这一项主要对非标夹具来讲，看清铜公单，搞清楚基准；

基准角 这一种是铁夹具，孔距12mm,分为两种；一

种是横向夹具，一种是坚向夹具，

孔是坚向 孔是横向 基准角 基准角

所有铁夹具的基准角都以下图夹具的基准角为准

基准角

另外一种是铜夹具，现在为了降低成本，已用铝替代(孔距

铝夹具 铜夹具 都是40mm)；

7． 加工刀具的有效长度是否到位;

一般的刀具都有其一定的有效长度，特别是小直径的刀具，

有效长度一般较短，在加工中对此类刀具特别要注意。

直柄刀 刀杆大于前端刀刃，注意避空

在加工中我们用到的直柄刀较多，所谓直柄刀也就是刀杆是多少刀锋就是多少，φ10、φ10R0.5、φ8、φ8R0.5、φ6、φ6R0.5、φ4、φ3、R5、R4、R3、R2、R1.5这些刀都有直柄刀，加工时不会因为刀杆太大擦到工件。φ2、 φ1.5、φ1、φ0.6、R1.5、R1、R0.5、R0.3这些刀的刀杆都是3mm，大于前端的刀锋，在加工时要考虑到刀锋的有效长度，避免刀杆擦到工件。

刀锋 刀杆

8． 机床刀库的刀具是否和刀具明细一致;

由于铜公加工所用刀具较多,同时机床也备用有刀库,为了清楚刀具装备情况,防止加工中出现错误,特在铜公加工的机床上列出所用刀具明细.操作人员在改写主程式时务必清楚了解刀具的装备情况,避免出现错误.如S33机床的

刀具明细如下:

刀库明细必须与机床刀库一致

五、钢料加工

钢料加工可分为两个方面：开粗加工和光刀加工。在手机模

具的制做中，模芯的材料应用较多的就是S136HRC50-52和2083HRC48-50，治具模具和其它部分模具的模芯还有用到738、718和NAK80等材料。对于不同的材料、不同的加工方法和使用不同的机床，加工时刀具所用的转速和进给也有所不同。 1、 开粗加工

开粗加工基本上也有两个方面：HT（即热处理）前的开粗加工和非HT光刀前的开粗加工，两者也不尽相同。前者开粗后余量较多，防止HT时工件变形。后者余量较少，不需外发HT直接

光刀。开粗时刀具所用的转速相对较低，进给却较快一点。 2、 光刀加工

光刀加工是钢料加工中非常重要的一个环节。光刀所用刀具必须保证刀具磨损较少，加工能够到位。工件光刀后，外观不能粗糙，NC加工到的地方尺寸必须到位。光刀所用刀具的转速较高，进给相对较缓慢一点。 3、 钢料加工的作业流程 3．1退磁

NC的前一工序是磨床，磨床加工完的工件磁性较强，如果不

退磁，在NC加工中会影响寻边器（即分中棒）分中定位，进而影响到加工精度。 3．2复制程式

按照CAM程式单上给出的程式名称复制程式，其方法与铜公

加工复制程式方法一样。 3．3工件装夹、

NC加工的装夹有两种较常用的方法，一种是批士装夹，一种

是锁板装夹。前者装夹速度快，但装夹的工件容易变形；后者装夹相对较慢，但装夹出来的工件不容易变形，加工出的精度相对较高。

装夹时还要考虑码铁与工件的避让，避免在加工过程中刀具将码铁锣到。如不了解刀具的刀路和加工深度，可查看熊族。

将工件装到机床工作平台后，对工件进行打表。如果是锁板装夹，要先用高度规检测磨床加工的打表平面是否是平的，如不平退回磨床返工。把工件放到工作平台上，对平面进行打表，此允许的平面公差是0.01—0.03mm，如超出太多，则要重新锁板或对工件平台进行重新清理。然后对工件侧边打表，侧边打平后先将工件的两个对角码铁锁紧，接着将百分表放于工件平面，慢慢固定另外的两个码铁直到工件平面是平的为止。若是批士装夹，先用

批士锁紧工件，用铜锤敲打工件直到百分表托动时是表针分差在0.015mm之内，此时推工件下面的垫块是不会动的，表示工件与垫块已经完全贴紧了。然后再托动侧边，如果不平则用铜锤敲打批士侧边，直到平为止。 3．4分中

把工件装夹到机床上后，还要进行定位（即确定加工坐标）。

通常用寻边器（即分中棒）在工件四边碰数后移至工件中心。一般加工中都有两种分法：一种是单边取数，一种是两边取数。所以在确定工件的坐标时一定要看清楚CAM程式单上标示的是不是分中的。

单边取数。对于小的工件来说，为了方便加工，单边取数的

较多。

如图，该工件分中时就要注意，红色X方向是单边取数，在使用寻边器时应该再减去寻边器的一半（我们所用的寻边器是大圆部分是直径10 mm，小圆部分直径是4 mm）。Y方向则是分中的，因为是两边都是用同样圆棒部分碰数，所以不必减数。

分中取数比较常用。但也有两边取数而不是分中的。如下图，

在X方向标注的要求两边取数不分中。分中时先对两边碰数将主轴移至中心，然后看那边少就往那边移数。具体移数的计算方法是：

（67.23-62.77）/2，也就是拿多一边的数减去少一边的数，然后往少的一边移这个减法结果一半的数量即2.23 mm。

分中碰数

3．5加工过程

钢料的加工过程与铜公有所不同，铜公的刀具在加工前已经

装夹好，但钢料所用的刀具都要在加工时装夹，相同的就是两者都要考虑刀具的有效长度及刀头的避空。

刀具的避空、刀头与工件之间的避让、刀头刀具与码铁之间的避让以及每把刀的加工深度和加工那些地方都要知道

加工时要尽量按照CAM程式单上的刀具排列顺序（如果刀与刀

之的刀路不存在干涉，可以按照现场刀具的储备情况来用）并且刀与刀之间相互衔接的面务必平顺，不能有台阶。一般来讲，加工平面时用吹气加工，加工弧面或斜面（即用R刀）时用吹油加工，这样加工出的工件外观较好。

HT前 HT后所用程式

如上图钢料加工程式单,对于HT后加工所用程式有两种,一种是M,即中光;一种是F,即光刀。中光时用稍微差一点的刀具，中光后待光刀时，并不能直接用新的刀具光刀，因为中光后留的余量还有0.05mm，所以还要用旧刀抬起走光刀程式，平底刀抬0.01mm，R刀抬0.03mm(如果中光时留有0.05mm,光刀时可直接用新刀加工)，然后再用新刀照数加工。特别要注意：在用R刀加工一些拐角的地方时，F要放慢，防止弹刀过切；或用较大的R刀光面后再用小R刀清角，尽量先抬刀走，因为此时角落里的余量还是相当多的。

3．6自检

钢料加工完成后，对于一些能够检测到的平面要用百分表进

行检测，确保加工到位，刀与刀之间相互衔接的面要平顺，不能有台阶，如果有就要对程式进行处理把台阶清掉。同时查看图档留意有没有弹刀过切的现象。

钢料加工的精度控制并非一步到位的，在其平面光刀加工后

要进行一次检测，然后再加工再检测，确定平面尺寸到数（一般检测的平面都是面积较大的平面），后续的光刀加工都要以此为准接平接顺。加工中只有光刀用到的是新刀，开粗加工和用光刀程抬刀加工的中光加工中用的都是旧刀，不管是平底刀还是R刀，所以钢料加工对作业人员的磨刀技术有很高的要求。