数控加工路线的确定.ppt

加工路线的确定加工路线的确定 第三节第三节 第三章第三章 数控加工工艺基础数控加工工艺基础 确定进给路线的工作重点，主要在于确定粗加 工及空行程的进给路线，因精加工切削过程的进给 路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。 对点位控制的数控机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能 的快，而刀具相对于工件的运动路线是无关紧要的，因此这类机 床应按空程最短来安排走道路线。 除此之外还要确定刀具轴向的运动尺寸，其大小主要由被加工零 件的孔深来决定，但也应考虑一些辅助尺寸，如刀具的引入距离 和超程量。 对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的 安排，安排不当时，就有可能将坐标轴的反向间隙带入，直接影 响位置精度。 一、最短的空行程路线 1、巧用起刀点 2、巧设换刀点 3、合理安排“回参考点”路线 4、巧排空程进给路线 加工路线的确定确定 走刀路线应注意以下几点： 1.寻求最短加工路线 如加工下图a所示零件上的孔系。b图的走刀路线为先加工完 外圈孔后，再加工内圈孔。若改用c图的走刀路线，减少空 刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。 a)零件图样 b)路线1 c)路线2 先加工完外圈孔先加工完外圈孔 后，再加工内圈后，再加工内圈 孔，时间较长孔，时间较长。 交错加工内、交错加工内、 外圈孔，外圈孔，减少减少 空刀时间。空刀时间。 (a) (b) 最短加工路线选择 (a) (b) 2、确定对刀点与换刀点 刀具与工件原点 X 轴方向之距离 刀具与工件原点 Y 轴方向之距离 刀具与工件原点 Z 轴方向之距离 确定对刀点与换刀点 对于数控机床来说，在加工开始时，确定对于数控机床来说，在加工开始时，确定 刀具与工件的相对位置是很重要的，它是刀具与工件的相对位置是很重要的，它是 通过对刀点来实现的。通过对刀点来实现的。 对对对对刀点刀点 指通指通过对过对过对过对 刀确定刀具与工件相刀确定刀具与工件相 对对对对位置的基准点。位置的基准点。 对刀、换刀 确定起始点与返回点确定起始点与返回点 起始点起始点 指程序开始指程序开始时时时时，刀尖（刀位点）的初始，刀尖（刀位点）的初始 停留点。采用停留点。采用G92G92对对对对刀刀时时时时一般一般为对为对为对为对 刀点刀点 。 返回点返回点 指一把刀具在程序指一把刀具在程序执执执执行完行完毕毕毕毕后，刀尖后，刀尖 返回后的停留点。一般返回后的停留点。一般为换为换为换为换 刀点。刀点。 在同一个程序中起始点和返回点最好相同。如果一个零件的加在同一个程序中起始点和返回点最好相同。如果一个零件的加 工需要几个程序才能完成，这几个程序的起始点和返回点也最好工需要几个程序才能完成，这几个程序的起始点和返回点也最好 完全相同，以免引起加工操作上的麻烦。程序起始点和返回点的完全相同，以免引起加工操作上的麻烦。程序起始点和返回点的 坐标值最好设置坐标值最好设置X X坐标值和坐标值和Y Y坐标值均为零，这样能够使得按照工坐标值均为零，这样能够使得按照工 件坐标系原点对刀后就不必进行件坐标系原点对刀后就不必进行X X、Y Y坐标方向的移动，只需坐标方向的移动，只需Z Z方方 向移到高出被加工零件的最高点向移到高出被加工零件的最高点5050100mm100mm左右的某一位置上，左右的某一位置上， 即起始平面、退刀平面所在的位置上。即起始平面、退刀平面所在的位置上。 确定对刀点与换刀点 对刀点的选择原对刀点的选择原 则则 便于用数字处理和简化程序编制便于用数字处理和简化程序编制 在机床上找正容易，加工中便于检查在机床上找正容易，加工中便于检查 引起的加工误差小引起的加工误差小 确定对刀点与换刀点 对刀点可以设在零件上、夹具上或机对刀点可以设在零件上、夹具上或机 床上，但必须与零件的定位基准有已知的床上，但必须与零件的定位基准有已知的 准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀 点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准 上。上。 对对对对于以孔定位的零件，可以取孔的于以孔定位的零件，可以取孔的 中心作中心作为对为对为对为对 刀点。刀点。 对刀点与换刀点 对刀点与加工原点重合对刀点与加工原点重合 粗车矩形循环进给路线选择 工步起点与对刀工步起点与对刀 点重合，空行程点重合，空行程 长。长。 工步起点与对刀工步起点与对刀 点分离，空行程点分离，空行程 短。短。 对刀点与换刀点 对刀点在几何对称中心对刀点在几何对称中心 对刀与换刀 对刀点 对刀点在加工过程中便于检查对刀点在加工过程中便于检查 确定对刀点与换刀点 刀位点刀位点 是指确定刀具位置的基准点是指确定刀具位置的基准点 如如： 平平头头头头立立铣铣铣铣刀的刀位点一般刀的刀位点一般为为为为端面中端面中 心；球心；球头铣头铣头铣头铣 刀的刀位点取刀的刀位点取为为为为球心；球心；钻钻钻钻 头为钻头为钻头为钻头为钻 尖。尖。 对对对对刀刀时应时应时应时应 使使对对对对刀点与刀位点重合。刀点与刀位点重合。 确定对刀点与换刀点 换刀点换刀点 应应应应根据工序内容来作安排根据工序内容来作安排 ，为为为为了防止了防止换换换换刀刀时时时时刀具碰刀具碰 伤伤伤伤工件，工件，换换换换刀点往往刀点往往设设设设在在 距离零件距离零件较远较远较远较远 的地方。的地方。 (3)选择切入切出方向 考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路 线时，刀具的切出或切入点应在沿零件 轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑； 应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而 划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切 削过程中的暂停（切削力突然变化造成 弹性变形），以免留下刀痕，如下图所 示。 切入、切出点 切入点切入点 。 切入点是指在曲面的初始切削位置上，刀具与曲面的切入点是指在曲面的初始切削位置上，刀具与曲面的 接触点。接触点。 切出点是指在曲面切削完毕后，刀具与曲面的接触点切出点是指在曲面切削完毕后，刀具与曲面的接触点 。 切入、切出点 切入点或切出点一般选取在零件轮切入点或切出点一般选取在零件轮 廓两几何元素的交点处。引入线、引廓两几何元素的交点处。引入线、引 出线由与零件轮廓曲线相切的直线组出线由与零件轮廓曲线相切的直线组 成，这样可以保证零件轮廓曲线的加成，这样可以保证零件轮廓曲线的加 工形状平滑。工形状平滑。 切入、切出点 切入点选择原则：切入点选择原则： 粗加工选择曲面内的最高角点作为切入点粗加工选择曲面内的最高角点作为切入点 。 精加工选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为切入点精加工选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为切入点 。 总之避免铣刀当钻头使用，否则因受力大而损坏总之避免铣刀当钻头使用，否则因受力大而损坏 。 切入、切出点 切出点选择原则：切出点选择原则： 能连续完整的加工曲面。能连续完整的加工曲面。 非加工时间短。非加工时间短。 切入、切出点 虽然是两几何图素的交点 ，但在这里刀具沿切线 方向切出后将影响已加 工表面精度 应尽量避免在连续几何 图素的中间切入 可沿图形轮廓切向 切入切出，且保证 轮廓封闭 切入点的选择切入点的选择 加工路线的确定 铣削内外圆时加工路线的确定 铣削整圆时，要安排刀具从切向进入圆 周进行铣削加工，当整圆加工完毕之 后，不要在切点处取消刀补和退刀， 要安排一段沿切线方向继续运动的距 离，这样可以避免在取消刀补时，刀 具与工件相撞而造成工件和刀具报废 。铣切外圆加工路线如图所示。 切入、切出路径 铣削外圆的切入切出路径铣削外圆的切入切出路径 切入、切出路径 铣削外轮廓的切入切出路径铣削外轮廓的切入切出路径 图3-6 切入切出方式 铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲 线允许外延，则应沿切线方向切入切出 。若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能 沿内轮廓曲线的法向切入切出，此时刀 具的切入切出点应尽量选在内轮廓曲线 两几何元素的交点处。当内部几何元素 相切无交点时（见图2），为防止刀具在 轮廓拐角处留下凹口，刀具切入切出点 应远离拐角 切入、切出路径 当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量 遵循从切向切入的方法，但此时切入无法遵循从切向切入的方法，但此时切入无法 外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工 路线。当实在无法沿零件曲线的切向切入路线。当实在无法沿零件曲线的切向切入 、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切 出，在这种情况下，切入切出点应选在零出，在这种情况下，切入切出点应选在零 件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过 程中要避免停顿。程中要避免停顿。 加工路线的确定加工路线的确定 铣削内外圆时加工路线的确定 当铣切内圆时也应该遵循此 种切入的方法。最好安排从 圆弧过渡到圆弧的加工路线 。切出时也应多安排一段过 渡圆弧再退刀，这样可以降 低接刀处的接痕，从而可以 降低孔加工的粗糙度和提高 孔加工的精度，图是铣切内 圆的加工路线示意图。 切入、切出路径 铣削内轮廓的切入切出路径 铣削内圆的切入切出路径铣削内圆的切入切出路径 切入、切出路径 铣削内轮廓的切入切出路径 从尖点切入铣削内轮廓从尖点切入铣削内轮廓 切入、切出路径 不在拐角点作 为切入切出点 切入、切出路径 铣削内轮廓的切入切出路径 若在此作为切入、切出 点，容易产生过切现象 切入、切出路径 为了消除由于系统刚度变化引起为了消除由于系统刚度变化引起 进退刀时的痕迹，可采用多次走刀进退刀时的痕迹，可采用多次走刀 的方法，减小最后精铣时的余量，的方法，减小最后精铣时的余量， 以减小切削力。以减小切削力。 （4）选择使工件在加工后变形小的路线 对横截面积小的细长零件或薄板零 件应采用分几次走刀加工到最后尺 寸或对称去除余量法安排走刀路线 ，安排工步时，应先安排对工件刚 性破坏较小的工步。 （5）根据加工质量要求和工件毛坯的质量及材料 ，选择好铣削的方式（顺铣或逆铣）。 6）孔加工时的加工路线确定，应根据技术 条件按加工路线最短或加工精度最高的原则 ，同时，还应考虑孔加工时的引伸距离。 对于点位控制的数控机床，只要求定位 精度较高，定位过程尽可能地快，而刀具相 对于工件的运动路径无关紧要，因此这类机 床应按路径最短来安排走刀路线。 对于位置要求较高的孔系加工，特别要 注意孔的加工顺序的安排。在精镗孔系时， 镗孔路线一定要注意各孔的定位方向一致， 即采用单向趋近定位点的方法，以避免传动 系统反向间隙误差对定位精度的影响。 二、最短的切削进给路线 Zd钻孔深度（mm）。 Zp=0.3d Zf刀具轴向位移量，即程 序中的坐标尺寸（mm）， Zf=Zd+Z+Zp 钻孔时刀具超越距离为1 / / 3mm。 孔加工时引伸距离的确定孔加工在确定轴向尺寸时，应考虑 一些辅助尺寸，包括刀具的引入距离和超越距离。数控钻孔的尺 寸关系如图6所示，图中各参数的含义如下。 Zd被加工孔的深度（mm）； Z具的轴向引入距离（mm），其经验数据为已加工面 钻、镗、铰孔Z=1-3mm；毛面上钻Z=5-8mm；铣削前攻螺纹 时Z=5-10mm； (a) 零件图 (b) 差 (c) 好 镗削孔系走刀路线比较 螺纹加工的引伸距离的确定在数控车床上车螺纹时，沿螺距 方向的Z向进给应和车床主轴的旋转保持严格的速度比例关系， 因此应避免在进给机构加速或减速的过程中切削。为此要有引入 距离1和超越距离2。如图7所示，1和2的数值与车床拖动系 统的动态特性、螺纹的螺距和精度有关。一般1为2-5mm，对 大螺距和高精度的螺纹取大值；2一般取1的1 / 4 左右。若螺 纹收尾处没有退刀槽时，收尾处的形状与数控系统有关，一般按 45退刀收尾。 铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削 。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切 入和切出程序需要精心设计 当铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削 。刀具切入工件时，应避免沿零件外廓的法向切入，而 应沿外廓曲线延长线的切向切入，以避免在切入处产生 刀具的刻痕而影响表面质量，保证零件外廓曲线平滑过 渡。同理，在切离工件时，也应避免在工件的轮廓处直 接退刀，而应该沿零件轮廓延长线的切向逐渐切离工件 。 从拐角切入、切 出，