数控加工工艺基础ppt课件

1、数控加工工艺学第4章 数控加工工艺根底4.1 数控加工工艺概述4.2 数控加工工艺分析4.3 数控加工工艺道路的拟定4.4 数控加工工序设计4.5 对刀点和换刀点确实定4.6 数控加工工艺文件4.7 数控编程数学根底4.8 机械加工精度及外表质量一、数控加工工艺的根本特点与普通加工工艺相比，数控加工工艺有如下根本特点。1加工工艺的内容非常详细2工艺要求相当准确而严密 二、数控加工工艺的主要内容 数控加工工艺主要包括以下内容：(1) 选择适宜在数控机床上加工的零件，确定工序内容。(2) 对零件图样进展分析，明确加工内容及技术要求。4.1 数控加工工艺概述(3) 确定零件的加工方案，拟定加工工艺道

2、路。如划分工序，安排加工顺序等。(4) 设计加工工序，如工步划分、工件的定位与夹具的选择、刀具的选择，切削用量的选择等。(5) 处置特殊工艺问题，如对刀点、换刀点的选择、刀具补偿和走刀道路确实定等。(6) 分配数控加工中的误差。(7) 处置数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。 4.1 数控加工工艺概述 数控加工工艺分析主要包括3个方面的内容，即选择适宜数控加工的零件、确定数控加工的内容和数控加工零件的工艺性分析。 一、选择适宜数控加工的零件 数控加工的零件按顺应程度分以下3类。 1最顺应类1外形复杂、加工精度高，用普通机床无法加工或虽能加工但质量难以保证的零件。2具有复杂曲线或曲面轮廓的零件

3、。3具有难丈量、难控制进给、难控制尺寸的不敞开内腔的壳体或盒形零件。4必需在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多道工序的零件。4.2 数控加工工艺分析2较顺应类(1)价值高且在普通机床上加工时极易受人为要素如工人技术程度高低、心情动摇、膂力强弱等干扰的零件。(2)在普通机床上加工时必需制造复杂的公用工装的零件。(3)需求多次更改设计后才干定型的零件。(4)在普通机床上加工需求作很长时间调整的零件。(5)在普通机床上加工效率低、工人劳动强度大的零件。4.2 数控加工工艺分析3不顺应类(1)消费批量大不排除其中个别工序采用数控加工。(2)装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件。(3)加工余

4、量极不稳定，且在数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件。(4)必需用特定工艺配备协调加工的零件。4.2 数控加工工艺分析二、确定数控加工的内容判别一个零件中哪些工序最适宜、最需求进展数控加工，普通可根据以下原那么进展。(1)能否为普通机床无法加工的内容。(2)能否为普通机床难以加工、质量也难以保证的内容。(3)能否为普通机床加工效率低、工人劳动强度大的内容。4.2 数控加工工艺分析相比之下，以下一些内容不宜采用数控加工。(1)占机调整时间长的内容，如以毛坯粗基准定位加工第一个精基准。(2)加工部位分散，不能在一次安装中完成较多加工的内容。(3)编程获取数据困难的型面、轮廓。(4)

5、加工余量大且不均匀的粗加工。4.2 数控加工工艺分析三、数控加工零件的工艺性分析零件的工艺性分析是从加工制造的角度对零件进展分析，主要内容包括零件图的工艺性分析和零件构造工艺性分析两方面内容。1零件图的工艺性分析(1)零件图的完好性与正确性分析。(2)尺寸标注分析。(3)零件技术要求分析。(4)零件资料分析。4.2 数控加工工艺分析2零件的构造工艺性分析零件的构造工艺性是指所设计的零件在满足运用要求的前提下制造的可行性和经济性。采用数控加工时，必需留意零件设计的合理性，必要时，还应在根本不改动零件性能的前提下，对零件的构造外形及尺寸进展修正，详细可参照以下几点。1尽量工序集中，以充分发扬数控机

6、床的专长，提高精度和效率。2采用规范刀具、减少刀具规格与种类。3减少机床调整，缩短辅助时间。4利于减少编程任务量。5利于减少加工劳动量。6利于保证定位刚度和刀具刚度，以提高加工精度。4.2 数控加工工艺分析表4-1为对一些原始零件构造进展修正以顺应数控加工的实例。4.2 数控加工工艺分析工艺道路的拟定是制定工艺规程的一项重要内容。其主要内容有选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处置、检验和其他工序等。一、定位基准的选择定位基准分为粗基准和精基准。以未加工过的外表进展定位的基准称为粗基准，以已加工过的外表进展定位的基准称为精基准。4.3 数控加工工艺道路的拟定1粗基准的选择原那么工

7、件加工的第一道工序的定位基准即粗基准，详细选择时应参考以下原那么。(1) 对于同时具有加工外表与不加工外表的工件，为了保证加工外表和不加工外表间的相互位置精度要求，应选择不加工外表为基准面。假设工件上有多个不加工面，那么应选择其中与加工外表位置精度要求较高的外表作为粗基准。(2) 对于具有较多加工外表的工件，选择粗基准时，应思索合理分配各外表的加工余量。在分配余量时，应留意两点： 选择毛坯余量最小的外表作为粗基准； 选择工件上重要的外表作为粗基准。粗基准应防止反复运用。4.3 数控加工工艺道路的拟定2精基准的选择原那么选择精基准的目的是使装夹方便可靠，以保证加工精度。详细遵照以下原那么。(1)

8、 基准重合原那么。(2) 基准一致原那么。(3) 互为基准原那么。(4) 自为基准原那么。4.3 数控加工工艺道路的拟定二、加工方法的选择1加工经济精度和经济粗糙度所谓加工经济精度是指在正常加工条件下采用符合质量规范的设备、工艺配备和规范技术等级工人，不延伸加工时间所能保证的加工精度。而经济粗糙度是指在正常的加工条件上，所能保证的粗糙度值。4.3 数控加工工艺道路的拟定表4-2表4-4分别列出外圆、圆柱孔和平面3种典型外表的加工方法和各种加工方法所能到达的加工经济精度和经济粗糙度。4.3 数控加工工艺道路的拟定2加工方法的选择满足同样精度要求的加工方法有假设干种，所以选择时还应思索以下要素。1

9、所选择的加工方法能否到达零件精度的要求。2零件资料的加工性能如何。3消费率对加工方法有无特殊要求。4本厂的工艺才干和现有加工设备的加工经济精度如何。4.3 数控加工工艺道路的拟定三、加工阶段的划分加工过程划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工4个阶段。1粗加工阶段。 粗加工阶段的主要义务是去除各外表的大部分余量。2半精加工阶段。 半精加工阶段的义务是到达一定的精度要求，留有一定的精加工余量，并为主要外表的精加任务预备。3精加工阶段。 精加工阶段的义务是到达零件的全部技术要求主要是保证主要外表的加工质量。4光整加工阶段。 其主要目的是提高尺寸精度、减小外表粗糙度。4.3 数控加工工艺道路的拟定

10、划分加工阶段的益处有以下几个方面。(1)有利于保证加工质量。(2)可以合理地运用设备。(3)便于安排热处置工序。(4)便于及时发现毛坯的缺陷。4.3 数控加工工艺道路的拟定四、工序的划分1工序的划分原那么工序的划分可采用工序集中原那么和工序分散原那么。(1) 工序集中原那么。工序集中原那么是指使每道工序包括尽能够多的内容，因此使总工序数减少。工序集中特点是工序数目少、工序内容复杂。(2) 工序分散原那么。工序分散原那么是指将工件的加工分散在较多工序内进展，每道工序的加工内容很少。工序分散的特点是工序数目多，工序内容简单4.3 数控加工工艺道路的拟定2工序的划分方法(1)按安装次数分。以一次安装

11、所完成的那一部分加任务为一道工序。(2)按所用刀具分。以同一把刀具完成的那一部分加任务为一道工序。(3)按加工部位分。以完成一样型面的那一部分工艺过程作为一道工序。(4)按粗、精加工分。即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。4.3 数控加工工艺道路的拟定五、加工顺序的安排1切削加工顺序的安排(1)先加工基准面，再加工其他外表。(2)先安排粗加工工序，后安排精加工工序。(3)先加工主要外表，后加工次要外表。(4)普通情况下，先加工平面，后加工孔。4.3 数控加工工艺道路的拟定2热处置及外表处置工序的安排为了改善切削性能而进展的热处置工序如退火、正火

12、、调质等，应安排在切削加工之前。为了消除毛坯在制造和机械加工过程中产生的内应力而进展的热处置工序如人工时效、退火、正火等，最好安排在粗加工之后，精加工之前。对于普通铸件，常在精加工前或粗加工后安排一次时效处置；对于精度要求较高的零件，在半精加工后尚需再安排一次时效处置.对于一些刚性较差、精度要求极高的重要零件如精细丝杠、主轴等，经常在每个加工阶段后都安排一次时效处置。4.3 数控加工工艺道路的拟定3辅助工序的安排辅助工序主要包括检验、去毛刺、倒棱、平衡、防锈和清洗等。其中检验工序是保证产质量量合格的关键工序之一，普通安排在粗加工全部终了后、精加工之前、重要工序之后、工件在不同车间之间转移前后和

13、工件全部加工终了后。切削加工之后，应安排去毛刺处置。工件在进入装配之前，普通应安排清洗。4数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后普通都交叉有其他普通工序，假设衔接不好就容易产生矛盾，影响加工过程。因此，最好的方法是建立相互形状要求，使各工序之间到达相互满足加工需求，且质量目的及技术要求明确，交接验收有根据。4.3 数控加工工艺道路的拟定一、加工余量确实定1加工余量的概念加工余量是指加工过程中，所切去的金属层厚度。加工余量有工序余量与加工总余量之分。每一道工序所切除的金属层厚度称为工序余量，其值等于前后工序根本尺寸之差。毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量。加工总余量和工序余量的关系可

14、用下式表示：4.4 数控加工工序设计0123n1niiZZZZZZ工序余量有标称余量简称余量、最大余量和最小余量的区别如图4-1。 4.4 数控加工工序设计工序余量有标称余量简称余量、最大余量和最小余量的区别如图4-1。 图4-1 加工余量与工序公差的关系余量公差的大小等于本道工序尺寸公差与上道工序尺寸公差之和。即：4.4 数控加工工序设计ZmaxminabTZZTT2影响加工余量的要素影响加工余量的要素有以下几种。(1)前道工序加工后的外表上有微观的外表粗糙度Ra和外表缺陷层Da，如图4-2(a)所示。(2)前道工序的外表尺寸公差Ta。 本工序余量应包含上道工序的尺寸公差Ta。(3)前道工序

15、的相对位置尺寸公差a，如图4-2(a)所示。如直线度、同轴度、垂直度误差等。(4)本工序加工时的安装误差。 包括定位误差、装夹误差及夹具本身的误差。如图4-2(b)所示。4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-2 影响加工余量的要素3确定加工余量的方法(1)阅历估算法。阅历估算法是根据阅历确定加工余量的方法。(2)查表修正法。查表修正法是以消费实际和实验研讨积累的有关加工余量的资料数据为根底，并结合实践情况进展适当修正来确定加工余量的方法。(3)分析计算法。分析计算法根据加工余量计算公式和一定的实验资料，经过计算确定加工余量的一种方法。4.4 数控加工工序设计此外，在确定加工余量

16、时，还应留意以下几个问题。(1)采用最小加工余量原那么。 (2)余量充分且应包含热处置变形。(3)大零件取大余量。(4)总加工余量和工序余量要分别确定。4.4 数控加工工序设计二、工序尺寸及公差确实定1工艺尺寸链的根本概念(1)尺寸链的定义。 在零件加工或装配过程中，由相互联络构成的封锁尺寸组称为尺寸链。如43所示。4.4 数控加工工序设计图4-3 零件加工过程中的尺寸链(2)尺寸链的组成。按各尺寸在工艺尺寸链中的作用可分为环、封锁环、组成环、增环、减环和补偿环。 环。列入工艺尺寸链中的每一个尺寸称为工艺尺寸链的环。 封锁环。尺寸链中在加工过程最后间接获得的尺寸环称为封锁环。封锁环普通用字母加

17、下标“0表示。如图4-3中A0。 组成环。尺寸链中直接获得的并对封锁环有影响的全部环即除封锁环以外的其他一切环都称为组成环。如图4-3中A1和A2。 增环。尺寸链中的组成环。由于其变动引起封锁环同向变动，那么该组成环为增环。如图4-3中A1。 减环。尺寸链中的组成环。由于其变动引起封锁环反向变动，那么该组成环为减环，如图4-3中A2。 补偿环。尺寸链中预先选定的某一组成环，可以经过改动其大小或位置，使封锁环到达规定的要求。4.4 数控加工工序设计在尺寸链图上，先给封锁环任一方向画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路。依次给每个组成环画出箭头，凡箭头方向与封锁环的箭头方向一样的为减环，箭头方向相反

18、的为增环，如图4-4所示。4.4 数控加工工序设计图4-4 工艺尺寸链的组成及组成环增减性的判别(3)尺寸链的特征。工艺尺寸链的主要特征是封锁性和关联性 封锁性。尺寸链中各尺寸首尾相接组成封锁的链环。 关联性。任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，必将影响间接保证的尺寸及其精度，且彼此间具有特定的函数关系。(4)尺寸链的建立。尺寸链的建立普通按照以下步骤。 封锁环确实定。 组成环的查找。 区分增减环。 4.4 数控加工工序设计2尺寸链的计算公式尺寸链的计算，是指计算封锁环与组成环的根本尺寸、公差及极限偏向之间的关系。计算方法分为极值法和概率统计法。极值法多用于环数少的尺寸链，概率统计法多用于环

19、数多的尺寸链。目前消费中，普通采用极值法。(1)封锁环的根本尺寸计算。 封锁环的根本尺寸等于一切增环的根本尺寸之和减去一切减环的根本尺寸之和。即：4.4 数控加工工序设计1011mnijij mAAA(2)极限尺寸的计算。 封锁环的最大极限尺寸等于一切增环的最大极限尺寸之和减去一切减环的最小极限尺寸之和。即:封锁环的最小极限尺寸等于一切增环的最小极限尺寸之和减去一切减环的最大极限尺寸之和。即:4.4 数控加工工序设计1max0maxmin11mnijij mAAA1max0minmin11mnjiij mAAA(3)封锁环上下偏向的计算。 封锁环的上偏向等于一切增环的上偏向之和减去一切减环的下

20、偏向之和；封锁环的下偏向等于一切增环的下偏向之和减去一切减环的上偏向之和，即：4.4 数控加工工序设计0111ijmnij mESESEI 0111ijmnij mEIEIES (4)封锁环的公差计算。封锁环的公差等于一切组成环公差之和。即:4.4 数控加工工序设计011()()niiT AT A3尺寸链的计算方式在尺寸链计算时，有以下3种情况：(1)正计算。知各组成环尺寸、公差及极限偏向，求封锁环根本尺寸、公差及极限偏向。(2)反计算。知封锁环的根本尺寸、公差和极限偏向，求各组成环的根本尺寸、公差和极限偏向。(3)中间计算。知封锁环和部分组成环的根本尺寸、公差及极限偏向，求其他组成环的根本尺

21、寸、公差及极限偏向。4.4 数控加工工序设计4尺寸链的分析和计算 (1)基准重合时工序尺寸及公差的计算。在这种情况下，各工序的加工尺寸取决于各工序的加工余量，其公差那么由该工序所采用的加工方法的经济精度决议。其计算顺序是先确定各工序余量的根本尺寸，再由后往前逐个工序推算，即由零件的设计尺寸开场，由最后一道工序开场向前推算，直至毛坯尺寸。4.4 数控加工工序设计解: 首先，经过查表和凭阅历确定毛坯总余量及其公差、工序余量以及工序的经济精度和公差值表4-5，然后，计算工序根本尺寸，结果列于表4-5中。4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计(2)基准不重合时工序尺寸及公差的计算。 零件的加

22、工中，当加工外表的定位基准或丈量基准与设计基准不重合时，就需求进展尺寸换算以求得其工序尺寸及公差。 定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸换算。4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-5 定位基准与设计基准不重合时的工艺尺寸计算解4.4 数控加工工序设计 丈量基准与设计基准不重合时的工序尺寸换算。4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-6 丈量基准与设计基准不重合时的尺寸计算4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计 中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算。4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-7 插键槽时工序尺寸的计算4.4 数控加工工序设计三、

23、工件的定位基准与夹紧方案确实定工件的定位基准与夹紧方案确实定，应遵照有关定位基准的选择与工件夹紧的根本要求。此外，还应留意以下几点：1力求设计基准、工艺基准与编程原点一致。2尽量减少工件的装夹次数和辅助时间，即尽能够在工件的一次装夹中加工出工件上全部或大部分待加工外表。3防止采用人工调整方案，以充分发扬数控机床的效能。4对于加工中心，工件在任务台上的安放位置要兼顾各个工位的加工，要思索刀具长度及其刚度对加工质量的影响。4.4 数控加工工序设计四、走刀道路和工步顺序确实定确定走刀道路时应留意以下几点。1保证零件的加工精度和外表粗糙度对于数控铣削，顺铣优点多于逆铣，所以应尽量采取顺铣的走刀道路加工

24、方案。对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等资料的铣削，建议也采用顺铣加工。零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，那么采取逆铣较为有利。加工位置精度要求较高的孔系时，应特别留意安排孔的加工顺序。4.4 数控加工工序设计4.4 数控加工工序设计图4-8 孔位置精度的保证图4-8(a)所示零件上6个尺寸一样的孔，有两种走刀道路。按图4-8(b)所示道路加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，x向反向间隙会使定位误差添加，从而影响5、6孔与其他孔的位置精度。按图4-8(c)所示道路加工时，加工完4孔后往上多挪动一段间隔至P点，然后折回来在5、6孔处进展定位加工，从而使各孔加工进给方向一致，防止反向间隙

25、的引入。4.4 数控加工工序设计2寻求最短走刀道路，减少刀具空行程时间如图4-9(a)所示加工零件的孔系，图4-9(b)所示的走刀道路为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。假设改用图4-9(c)的走刀道路，可使各孔间距减小，空行程最短，从而节省定位时间，提高加工效率。4.4 数控加工工序设计图4-9 最短走刀道路例如3最终轮廓一次走刀完成为保证工件轮廓外表加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中延续加工出来。图4-10 三种方案中，图4-10(a)方案最差，图4-10(c)方案最正确。4.4 数控加工工序设计图4-10 最终轮廓走刀例如五、机床和工艺配备的选择1机床的选择机床设备的选择对

26、工序的加工质量、消费率和经济性有很大的影响。为使所选定的机床能符合工序的要求，必需思索以下要素：1机床的任务精度应与工序的加工精度相顺应。2机床任务区的尺寸应与工件的轮廓尺寸相顺应。3机床的功率与刚度应与工序的性质和合理的切削用量相顺应。4机床的消费率应与工件的消费方案相顺应。4.4 数控加工工序设计2夹具的选择数控加工的特点对夹具提出两个根本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点思索以下几点：(1)单件小批量消费时，应优先思索运用组合夹具、通用夹具和可调夹具，以缩短消费预备时间和节省消费费用。(2)成批消费时，才思索采用公用夹具

27、，并力求构造简单。(3)为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高。(4)装卸工件要方便可靠，以缩短辅助时间。(5)夹具上各零部件不妨碍机床对零件各外表的加工，即夹具敞开性要好。4.4 数控加工工序设计3刀具的选择普通应优先采用规范刀具，必要时也可采用各种高效的复合刀具及其他一些公用刀具。此外，应结合实践情况，尽能够选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求，刀具资料应与工件资料相顺应。关于车刀、铣刀的类型及其规格的选择将在第5章中详细引见。4量具的选择数控加工普通采用通用量具，如游标卡尺、百分表等。对于成批消费和大批大量消费部分数

28、控工序，应采用各种量规和一些高消费率的公用量具和量仪等。量具精度必需与加工精度相顺应。4.4 数控加工工序设计六、切削用量确实定1切削用量的选择原那么对于粗加工，要尽能够保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。提高切削速度、增大进给量和背吃刀量，都能提高金属切除率。对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的那么是背吃刀量。所以，在选择粗加工切削用量时，应优先思索采用大的背吃刀量，其次思索采用大的进给量，最后才干根据刀具耐用度的要求，选定合理的切削速度。半精加工尤其是精加工，普通多采用较小的背吃刀量和进给量。用硬质合金刀具进展精加工时普通多采用较高的切削速度；高速钢刀具那么普通多

29、采用较低的切削速度。4.4 数控加工工序设计此外，除遵照上述普通原那么外，选择切削用量时还应思索以下要素。(1) 刀具的差别。 不同消费厂家消费的刀具质量差别较大，所以切削用量必需根据实践所用刀具和现场阅历加以修正。(2) 机床特性。 切削用量受机床功率和刚性的限制，必需在机床阐明书规定的范围内选取。(3) 数控机床的消费率。 数控机床的工时费用较高，刀具损耗费用所占比重较低，应尽量用高的切削用量，经过适当降低刀具寿命来提高数控机床的消费率。4.4 数控加工工序设计2切削用量确实定(1) 背吃刀量ap确实定。 在粗加工时，一次走刀应尽能够切去全部加工余量，在中等功率机床上，ap可达810mm。

30、半精加工时，ap可达0.52mm。精加工时，ap可达0.20.4mm。在工艺系统刚性缺乏或加工余量太大，或加工余量极不均匀时，可分几次走刀进展。(2) 进给量f的选择。 粗加工时，对工件外表质量没有太高要求，这时切削力往往很大，合理的进给量应是工艺系统所能接受的最大进给量。这一进给量要遭到以下一些要素的限制：机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等。精加工时，最大进给量主要受加工精度和外表粗糙度的限制。4.4 数控加工工序设计(3) 切削速度vc确实定。根据已选定的切削深度ap、进给量f及刀具耐用度T，就可以按以下公式计算切削速度vc。即：4.4 数

31、控加工工序设计cspvvxymvvCvKTaf一、数控加工中有关对刀的概念1刀位点刀位点代表刀具的基准点，也是对刀时的凝视点，普通是刀具上的一点。尖形车刀刀位点为刀尖点；刀尖带圆弧时刀位点为圆弧中心；钻头刀位点为钻尖；平底立铣刀刀位点为端面中心；球头铣刀刀位点为球心。4.5 对刀点和换刀点确实定2起刀点起刀点是刀具相对零件的起点，即零件加工程序开场时刀位点的起始位置，并且大多时候还是程序运转的终点，有时也指一段循环程序的起点。3对刀点与对刀对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。对刀点和起刀点是两个

32、不同的概念，虽然在编程中它们经常选在同一点，但有时对刀点是不能作为起刀点的。4.5 对刀点和换刀点确实定4对刀基准点对刀基准点是对刀时为确定对刀点位置所根据的基准。该基准可以是点，也可以是线或面，可设在工件、夹具或机床上。图4-11表示工件坐标系圆度、刀位点、起刀点、对刀点、对刀基准点和对刀参考点之间的关系与区别。其中，O1为对刀基准点；O为工件坐标系原点；A为对刀点，也是起刀点和此时的刀位点。5对刀参考点对刀参考点是用来表示刀架、刀台或刀盘在机床坐标系内的位置参考点，即CRT上显示的机床坐标系下坐标值表示的点，也称刀架中心或刀具参考点，如图4-11所示B点。6换刀点换刀点是数控程序中指定用于

33、换刀的位置点。不能将换刀点和对刀点的概念混淆。4.5 对刀点和换刀点确实定4.5 对刀点和换刀点确实定图4-11 有关对刀各点的关系二、对刀点的选择与对刀 选择对刀点时要思索到找正容易、编程方便、对刀误差小，加工时检查方便可靠。详细选择原那么如下：1刀具的起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。2对刀点应选在机床上容易找正的位置，并便于察看和检测。3对于建立绝对坐标系的数控机床，对刀点最后选在该坐标系的原点或者在知坐标值的点，以便于数字处置和简化编程。对刀普通分为手动对刀和自动对刀两大类。目前，绝大多数数控机床特别是车床采用手动对刀，其根本方法有定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法和试切对刀

34、法。 4.5 对刀点和换刀点确实定三、换刀点确实定换刀点可以是某一固定点如加工中心的换刀点，也可以是恣意一点如车床。换刀点的位置应防止与工件、夹具和机床干涉。其设定值可用实践丈量方法或计算确定。4.5 对刀点和换刀点确实定数控加工工艺文件主要有数控编程义务书、工件安装和加工原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀道路图、数控刀具卡片等。一、数控编程义务书数控编程义务书阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序阐明以及数控加工前应保证的加工余量。详细见表4-6。二、数控加工工件安装和加工原点设定卡片工件安装和加工原点设定卡片应表示出数控加工原点、定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设定位置

35、和坐标方向，运用的夹具称号和编号等，见表4-7。4.6 数控加工工艺文件4.6 数控加工工艺文件4.6 数控加工工艺文件三、数控加工工序卡片数控加工普通采用工序集中，每一加工工序又可分为多个工步，工序卡不仅包括每一工步内容，还包含其程序段号、所用刀具类型及资料、刀具号，刀具补偿及切削用量等内容。详见表4-8。四、数控加工走刀道路图普通用数控加工走刀道路图来反映刀具走刀道路，该图应准确描画刀具从起刀点开场，直到加工终了前往终点的轨迹。表4-9为一种常见格式。五、数控刀具卡片数控加工刀具卡片主要反映运用刀具的称号、编号、规格、长度和半径补偿以及所用刀柄的型号等内容。见表4-10。4.6 数控加工工

36、艺文件4.6 数控加工工艺文件根据被加工零件的图样，按照曾经确定的加工道路和允许的编程误差，计算数控系统所需求输入的数据，称为数学处置。一、数学处置的内容图形的数学处置普通包括两个方面：一方面要根据零件图给出的外形、尺寸和公差等直接经过数学方法如三角、几何与解析几何法等计算出编程时所需求的有关各点的坐标值、圆弧插补所需求的圆弧圆心的坐标；另一方面，按照零件图给出的条件还不能直接计算出编程时所需求的一切坐标值。4.7 数控编程数学根底1数值换算(1) 直接换算。直接换算是指直接经过图样上的标注尺寸，即可获得编程尺寸的一种方法。例4-5 在图4-12(b)中，除尺寸42.1mm外，其他均属直接按图

37、4-12(a)的标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中59.94mm、20mm及140.08mm3个尺寸分别取两极限尺寸平均值后获得编程尺寸。 (2) 间接计算。间接计算是指需求经过平面几何、三角函数等计算方法进展必要解算，才干得到其编程尺寸的一种计算方法。例如图4-12(b)所示尺寸42.1mm就属于间接换算后得到的尺寸。4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底图4-12 标注尺寸换算在取极限尺寸中值时，假设遇到比机床所规定的最小编程单位还小一位数值时，那么应尽量向其最大实体尺寸靠拢并圆整。即对于轴尺寸，通常将其尾数向最小编程单位进一位；而对于孔尺寸按照“四舍五入的方法进位取值。例如

38、，当最小编程单位规定为0.01mm时： 当孔尺寸为16+0.070mm时，取中值为16.035mm，四舍五入，取其编程尺寸为16.04。 当轴尺寸为180-0.043mm时，取中值为17.9785mm，靠拢并圆整，取其编程尺寸为17.98。4.7 数控编程数学根底2坐标值的计算坐标值的计算包括基点的计算、节点的拟合计算及刀位点轨迹计算。详细内容将在后面进展详细引见。3辅助计算辅助计算主要是辅助程序段的计算。该项任务主要包括刀具在切削开场之前，从对刀点到切入点，以及加工完成时，刀具从切出点前往到对刀点而特意安排的程序段中的坐标值计算。4.7 数控编程数学根底二、基点的计算1基点的含义构成零件轮廓

39、的不同几何元素的衔接点称为基点，如两直线的交点、直线与圆弧的交点或切点、圆弧与圆弧的交点或切点、圆弧或直线与二次曲线的切点或交点等。两个相邻基点间只能有一个几何元素。2基点计算的内容基点计算的内容主要包括每条运动轨迹线段的起点或终点在选定坐标系中的各坐标值和圆弧运动轨迹的圆心坐标值。4.7 数控编程数学根底3基点的计算方法普通基点的计算可根据图纸给定条件用作图法、代数计算法和平面几何计算法、解析几何法、三角函数法求得。1作图法。作图法适用于以下几种情况： 精度要求较高或加工轮廓较复杂，而加工部位的总体轮廓尺寸却很小的零件。 精度要求较低或加工轮廓较简单的零件。 对复杂轮廓几何关系进展分析及与其

40、他方法所得结果进展比较。4.7 数控编程数学根底例4-6 知条件如图4-13所示，试用作图法计算确定图像上各基点的坐标值。4.7 数控编程数学根底图4-13 作图法例如解 选取5 1的比例在规范坐标纸上放大作图，如图4-14所示。4.7 数控编程数学根底图4-14 例如件图解(1) 以知G点为圆心，R10为半径画弧，并与距横坐标Z为15mm即102+10的平行直线相交，得交点O1即SR10圆弧的圆心。(2) 以O1为圆心，25mm即1015为半径画弧，并与间隔坐标为-5mm即10-15的平行直线相交，得交点O2即R15圆弧的圆心。(3) 过O2点作横坐标的垂线至R15mm的圆弧顶点B，并与横坐

41、标轴相交，得交点O3即R10圆弧的圆心。(4) 衔接O1和O2，得直线O1O2。(5) 以O1为圆心、GO1为半径，由G点画R10mm圆弧，与直线O1O2交于D点即与R15圆弧外切时的切点。4.7 数控编程数学根底(6) 以O2为圆心、DO2为半径，由D点画R15mm圆弧，与过O2的横坐标垂线相交于顶点B即与R10圆弧内切时的切点。(7) 以O3为圆心，O3B为半径，由B点画R10mm圆弧，与横坐标交于点A。(8) 分别过G、D点作横坐标的平行线，当与过O1点所作横坐标的垂线相交时，得交点F、E，与O2B交于点C。图解结果：除O3A等于O3B并知为10mm外，设分别以B及D点为其增量坐标系的原

42、点，并按如图4-15所示一格表示1mm的比例，即量得基点D相对于B点的增量坐标值除另有阐明外，以下均按前置刀架式数控车床规定的坐标系列出各坐标值，其中U为实长值W9，U3；基点G相对于D点的增量坐标值W14，U2；圆心O1相对于D点的增量坐标值W6，U8。4.7 数控编程数学根底2代数计算法和平面几何计算法。以下两公式在代数计算法中最为常用。 乘方公式 一元二次方程 ( )的求根公式 4.7 数控编程数学根底222()2abaabb20axbxc0a 242bbacxa 例4-7 知如图4-15所示，试用代数和平面几何计算法求出编程时所需的x值。4.7 数控编程数学根底图4-15 代数和平面几

43、何计算法例如图4-16 计算分析图4.7 数控编程数学根底例4-8 知编程轮廓尺寸,如图4-17(a)所示，试用平面几何计算法求各基点和圆心的增量坐标值。4.7 数控编程数学根底图4-17 代数和平面几何计算法解题分析：根据零件轮廓图尺寸画出其计算分析图，然后按知条件并经过分析图确定出全部所需的几何关系，如图4-17(b)所示。4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底保管两位小数后得到的计算结果分别为： 圆心相对于点的增量坐标值 W6.93， U4；基点相对于点的增量坐标 X14.47， Y1.33；圆心相对于点的增量坐标 X9.43，

44、Y3.33；基点相对于点的增量坐标 X18.42， Y1.04；圆心相对于点的增量坐标为 X5.4， Y2.63；基点相对于点的增量坐标 X5.4， Y3.37。 (3) 平面解析几何计算法。常见的直线与圆方程见表4-11。4.7 数控编程数学根底图418 法线式参数 直线与直线相交。4.7 数控编程数学根底图4-20 直线与圆弧相交4.7 数控编程数学根底 直线与圆弧相交或相切。4.7 数控编程数学根底图4-20 直线与圆弧相交4.7 数控编程数学根底 圆弧与圆弧相交或相切。4.7 数控编程数学根底图4-21 圆弧与圆弧相交4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底例4-9 知条件如图

45、4-22所示，试用平面解析几何计算法求其基点和圆心的绝对坐标。4.7 数控编程数学根底图4-22 平面解析几何计算法例题解题分析： 选定坐标系原点位置后，作计算分析图，如图4-23所示。 此题几何关系比较简单，只需添加以下两条辅助线：距知直线l115mm作平行L2，距X坐标轴20mm作平行线L3。4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底解题阐明： 该题的坐标系原点可以选在A点，但为了减少尺寸换算，选图中O点更为适宜。 直线l2的方程也可按其法线式得到，但不论用哪种方法，都必需预先进展有关辅助计算如b、p等。 在解C点坐标时，因直线与R=15mm圆弧相割，解其联立

46、方程组后得到两个割点，应舍去其中不合题意的一个。计算结果：D48.05，20；B44.93，5.33；C33.68，15.71。4.7 数控编程数学根底(4) 三角函数法。 类型。 如图4-24所示，直线与圆相切，求切点坐标。4.7 数控编程数学根底图4-24 直线与圆相切4.7 数控编程数学根底 类型。 如图4-25所示，直线与圆相交，求交点坐标。4.7 数控编程数学根底图4-25 直线与圆相交4.7 数控编程数学根底 类型。 如图4-26所示，两圆相交，求交点坐标。4.7 数控编程数学根底图4-26 两圆相交4.7 数控编程数学根底 类型。 如图4-27所示，直线与两圆相切，求切点坐标。4

47、.7 数控编程数学根底图4-27 不断线与两圆相切4.7 数控编程数学根底例4-10 知编程用轮廓尺寸如图4-28所示，试用三角函数计算法计算各基点的增量坐标值。4.7 数控编程数学根底图4-28 三角函数计算法例如解题分析：根据零件轮廓尺寸的要求，可按两种方法加辅助线绘出其分析图，然后确定出所需求的三角函数关系，如图4-29所示。4.7 数控编程数学根底图4-29 例4-13计算分析图按图4-29(a)进展分析： 过A点作程度线与直线BC的延伸线交于D点。 过C点作DA的平行线，并与过B点DA的垂线相交于G点。 过C点作DA的垂线，与DA交于E点，显然EF=CG。按图4-29(b)进展分析：

48、 在前一种分析方法图4-32(a)的根底上，去掉D点及DE、DC两段延伸线。 衔接C点与A点，得直线CA。4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底二、节点的拟合计算1节点的概念假设零件的轮廓曲线不是由直线或圆弧构成如能够是椭圆、双曲线、抛物线、普通二次曲线、阿基米德螺旋线等曲线而数控安装又不具备其他曲线的插补功能时，要采取用直线或圆弧逼近的数学处置方法。即在满足允许编程误差的条件下，用假设干直线段或圆弧段分割逼近给定的曲线。相邻直线段或圆弧段的交点或切点就称为节点。4.7 数控编程数学根底2常用的拟合方法常用的拟合方法有等间距法、等插补段法及三点定圆法等。(1) 等间距法。在一个坐标轴

49、方向，将拟合轮廓的总增量进展等分后，对其设定节点所进展的坐标值计算方法，称为等间距法，如图4-30所示。(2) 等插补段法。当设定其相邻两节点间的弦长相等时，对该轮廓曲线所进展的节点坐标值计算方法，称为等插补段法，如图4-31所示。(3) 三点定圆法。三点定圆法是一种用圆弧拟合非圆曲线时常用的计算方法，其本质是过知曲线上的三点作一圆，包括求其圆心的坐标和该圆半径4.7 数控编程数学根底4.7 数控编程数学根底图4-30 等间距法表示图4.7 数控编程数学根底 图4-31 等插补段法三、刀位点轨迹计算刀位点轨迹计算又称为刀具中心轨迹计算，实践就是被加工零件轮廓的等距计算。详细求法是：首先分别写出

50、零件轮廓曲线各程序段的等距线方程，再求出各相邻程序段等距线的基点或节点坐标，即求解等距线方程的公共解。详细的求解方法读者可自行查阅相关资料，这里不作详细引见。4.7 数控编程数学根底一、机械加工精度的概念 机械加工精度是指加工后零件外表的实践尺寸、外形、位置3种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。机械加工精度包括3个方面内容：1尺寸精度指加工后零件的实践尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。2外形精度指加工后零件外表的实践几何外形与理想几何外形的相符合程度。3位置精度指加工后零件有关外表之间的实践位置与理想位置相符合程度。4.8 机械加工精度及外表质量二、影响加工精度的主要要素及改良

51、措施1加工原理误差加工原理误差是指采用近似的传动关系或近似的刀刃轮廓进展加工而产生的误差。只需能把加工误差限制在规定范围内，可以采用近似加工方法。2工艺系统的几何误差工艺系统中各组成环节的实践几何参数和位置相对于理想几何参数和位置发生偏离而引起的误差，称为工艺系统的几何误差。工艺系统的几何误差包括机床、刀具和夹具本身在制造时所产生的误差，以及运用中产生的磨损和调整误差等。4.8 机械加工精度及外表质量(1) 机床的几何误差。机床的几何误差主要包括主轴的回转运动误差、导轨导向误差和传动误差。 主轴的回转运动误差。 主轴的回转运动误差是指主轴实践回转轴线相对于实际回转轴线的偏移，可分为轴向窜动、径

52、向跳动和角度摆动3种方式，如图4-32所示。4.8 机械加工精度及外表质量 (a) 轴向窜动；(b) 径向跳动；(c) 角度摆动理想回转线实践回转线图4-32 机床主轴回转误差类型轴向窜动是指瞬时回转轴线沿平均回转轴线方向的轴向运动，它主要影响工件的端面外形和轴向尺寸精度。径向跳动是指瞬时回转轴线平行于平均回转轴线的径向运动量，它主要影响加工工件的圆度和圆柱度。角度摆动是指瞬时回转轴线与平均回转轴线成一倾斜角度作公转，它对工件的外形精度影响很大。4.8 机械加工精度及外表质量影响主轴回转运动误差的主要要素有主轴误差、轴承误差及轴承配合件的误差等。为提高主轴回转精度，可采用以下措施：a. 提高主

53、轴部件的加工精度；b. 采用高精度的轴承；c. 提高箱体支撑孔、主轴轴颈的加工精度；d. 使主轴回转的误差不反映到工件上,如采用死顶尖磨削外圆，只需保证定位中心孔的外形、位置精度，即可加工出高精度的外圆柱面。4.8 机械加工精度及外表质量 机床的导轨误差。导轨误差主要包括：机床导轨在程度面内的直线度误差、导轨在垂直平面内的直线度误差和两导轨间的平行度误差，如图4-33和图4-34所示。4.8 机械加工精度及外表质量图4-33 机床导轨垂直平面内直线度误差与程度面内直线度误差4.8 机械加工精度及外表质量图4-34 车床导轨面间的平行度误差a. 导轨在垂直平面内的直线度误差。 如图4-33(a)

54、所示，使刀尖产生z的位移，呵斥工件在半径方向上的误差Rz22R，即工件直径误差为z2R。b. 导轨在程度面内的直线度误差。 如图4-33(b)所示，使刀尖在程度面内产生了y，引起工件在半径方向上的误差R。因Ry，所以工件在直径上的加工误差为2y。c. 两导轨间的平行度误差。 两导轨的平行度产生误差扭曲，使鞍座产生横向倾斜，刀具产生位移，因此引起工件外形误差。如图4-34所示，车床中心高为H，导轨宽度为B，那么导轨扭曲量引起的刀尖在工件径向变化量为:D=2=2HB4.8 机械加工精度及外表质量 机床的传动误差。为了减小机床传动误差对加工精度的影响，可以采用如下措施：a. 减少传动链中的环节，缩短

55、传动链；b. 采用降速传动链传动；c. 提高传动副特别是末端传动副的制造和装配精度；d. 消除传动间隙。4.8 机械加工精度及外表质量(2) 工艺系统的其他几何误差。 刀具误差。刀具误差主要指刀具的制造、磨损和安装误差等。 夹具误差。夹具误差主要包括定位误差、夹紧误差、夹具安装误差和对刀误差以及夹具的磨损等。 调整误差。 零件加工的每一道工序中，为了获得被加工外表的外形、尺寸和位置精度，必需对机床、夹具和刀具进展调整。而采用任何调整方法及运用任何调整工具都难免带来一些原始误差，这就是调整误差。4.8 机械加工精度及外表质量3工艺系统受力变形引起的误差(1) 切削力作用点位置变化引起的加工误差。

56、 在两顶尖间车削粗而短的光轴时，由于工件刚度较大，在切削力作用下的变形相对机床、夹具和刀具的变形要小得多，可忽略不计。此时，工艺系统的总变形完全取决于机床床头、尾架包括顶尖和刀架包括刀具的变形，工件产生的误差为双曲线圆柱度误差。 在两顶尖间车削细长轴时，由于工件刚度小，在切削力作用下的变形大大超越机床夹具和刀具的受力变形。此时，工艺系统的变形完全取决于工件的变形。4.8 机械加工精度及外表质量(2) 切削力变化引起的加工误差。 由于工件的毛坯在尺寸、外形以及外表层资料硬度均匀性上都有较大的误差，在切削过程中使切削深度不断发生变化，从而导致切削力变化，进而引起工艺系统产生相应的变形，使得零件在加

57、工后还保管与毛坯外表类似的外形及尺寸误差。当然工件外表残留的误差要比毛坯外表误差小得多，这种景象称为“误差复映，所引起的误差称为“复映误差。4.8 机械加工精度及外表质量(3) 其他作用力引起的加工误差。 夹紧力引起的加工误差。 对于刚性较差的工件，夹紧力引起的加工误差就不容忽视。夹紧力引起的工件外形误差不仅取决于夹紧力的大小，而且与夹紧力的作用点及分布有关。 因惯性力变化引起的加工误差。 有些夹具或工件由于构造需求，能够在加工过程中由于旋转不平衡而产生离心力，由于离心力在旋转过程中的方向是不断变化的，从而引起工艺系统的某个环节发生变化，从而呵斥加工误差。 机床部件和工件自重引起的加工误差。

58、机床部件和工件的自重有时会引起本身的变形，从而呵斥加工误差。4.8 机械加工精度及外表质量(4) 减少工艺系统受力变形的途径。 选用合理的零部件构造和断面外形。 提高衔接外表的接触刚度。 设置辅助支撑。 采用合理的安装方法和加工方法。 减小切削力及其变化。4.8 机械加工精度及外表质量4工艺系统受热变形引起的误差(1) 工艺系统的热源。 工艺系统的热源分内部热源和外部热源两大类。 内部热源。内部热源是由驱动机床的能量在使其完成切削运动和切削功能的过程中相当一部分转变为热能而构成的热源。 外部热源。外部热源是以热辐射和热传导的方式由外界环境传入工艺系统的能量。4.8 机械加工精度及外表质量(2)

59、 机床热变形引起的加工误差。如图4-35所示为几种机床的热变形趋势。4.8 机械加工精度及外表质量图4-35 几种机床的热变形趋势为减少机床热变形对加工精度的影响，目前主要采取的措施有：第一，减少发热和隔热。第二，加强散热才干。 第三，用热补偿法减少热变形的影响。 第四，工艺措施的改良。 4.8 机械加工精度及外表质量(3) 工件热变形引起的加工误差。工件的热变形分均匀受热和不均匀受热两种情况。 工件均匀受热。对于一些外形简单，对称的零件，如轴、套筒等进展车削或内外圆磨削加工，都可视为工件均匀受热。它主要影响工件的加工精度。 工件不均匀受热，平面铣、磨、刨等加工，工件单面受热，上下外表之间构成

60、温差产生弯曲变形，它主要影响几何外形精度。4.8 机械加工精度及外表质量为减少工件热变形对加工精度的影响，可采取以下措施： 在切削区内施加充分冷却液。 提高切削速度或进给量，使传入工件的热量减少。 工件在精加工前给予充分冷却时间。 及时刃磨刀具和修正砂轮，以免刀具或砂轮变钝，引起切削热增大。 采用弹簧后顶尖，使工件在夹紧时有受热伸缩自在。4.8 机械加工精度及外表质量(4) 刀具热变形引起的加工误差。如图4-36所示为车削时车刀的热变形与切削时间的关系曲线。4.8 机械加工精度及外表质量图4-36 车刀的热变形曲线减少刀具热变形对加工精度影响的措施有：减小刀具伸出长度；改善散热条件；改良刀具角