数控铣床加工中心工艺知识

1、数控铣床及加工中心工艺知识一)数控加工工艺是编写数控加项目序的主要依据，主要包括如下内容： 选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容； 分析被加工零件的图样，加工中心明确加工内容及技术要求； 确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如划分工序、安排加工顺序，处理与非数控加工工序的衔接等； 加工工序的设计，如选取零件的定位基准，夹具方案的确定，划分工步、选取刀辅具、确定切削用量等； 数控加项目序的调整，选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线； 处 理 数 控 机 床上 的 部 分 工 艺 指 令。(1数控加工对象的选择数控机床相对于普通机床有其自身的特点，并非所有的零件都适合在数控

2、机床上加工，在考虑产品质量、生产效率、加工成本等因素的前提下，根据数控加工的特点， 按零件对数控加工的工艺适应性将零件区分为以下几类。 优先类：结构形状复杂，加工精度要求高，普通加工设备无法加工或虽能加工但加工质量很 难保证的零件；用数学模型描述的复杂曲线曲面轮廓零件；加工中心难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件；工序易于集中的零件。 适应类：在普通机床上加工时易受人为因素干扰，零件价值又高，一旦质量失控便造成重大 经济损失的零件；在普通机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件；需要多次更改设计才能定型的 零件；在普通机床上加工需要长时间调整的零件；普通机床上加工生产效率很

3、低劳动强度很大的零件。 不宜类：生产批量大的零件；装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件；沈阳第一 机床厂加工余量很不稳定的零件；必须用特定的工艺装备协调加工的零件。当选择并决定对某个零件进行数控加工后，还必须选择零件数控加工的内容，以决定零件的哪 些表面需要进行数控加工。一般按下列顺序考虑：普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择 内容；普通机床难加工、质量也难保证的内容应作为数控加工重点选择的内容；加工中心普通机床加 工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。(2对零件图进行数控加工工艺性分析审查与分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控

4、加工的特点；审查与分析零件图样中构成轮廓的几何元素是否充分；审查与分析定位基准的可靠性。(3零件毛坯的工艺性分析在对零件图进行工艺性分析后，还应结合数控加工的特点，对所用毛坯(常为板料、铸件、自由锻及模锻件 进行工艺性分析，否则毛坯不适合数控加工，加工将很难 进行，甚至会造成前功尽弃。毛坯的工艺性分析一般从下面几个方面考虑：毛坯的加工余量是否充 分，批量生产时的毛坯余量是否稳定；分析毛坯在安装定位方面的适应性；分析毛坯的余量大小及均 匀性。(4机床的选择不同类型的零件应在不同的数控机床上加工，要根据零件的设计要求选择机床。数控立式镗铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、加工中心平面凸轮、样板、

5、形状复杂平面 或立体零件以及模具的内外型腔。数控卧式镗铣床和卧式加工中心适于加工各种复杂的箱体类零件、 泵体、阀体、壳体等。多坐标联动的卧式加工中心还可用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具 等。(5 加 工 方 法 的 选择 与 加 工 方 案 的 确 定 加工方法的选择。加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。因为获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺 寸大小和热处理要求等全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体

6、孔选择铰孔，加工中心当孔径较大时则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产 设备等实际情况。常用加工方法的加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册。 加工方案确定的原则。零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工 逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯 到最 终 成形的加 工 方 案。确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要 的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰孔前通常要经过 钻 孔、 扩 孔 和 粗 铰 孔 等 加

7、 工。 加工余量的选择。加工余量泛指毛坯实体尺寸与零件（图样尺寸之差。零件加工就是把大于零件（图样尺寸的毛坯实体加工掉，使加工后的零件尺寸、精度加工中心、表面粗糙度均能符合图样 的要求。通常要经过粗加工、半精加工和精加工才能达到最终要求。因此，零件总的加工余量应等于 中间工序加工余量之和。工序间加工余量的选择应按以下两条原则难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或 盒 形 零 件； 工 序 易 于 集 中 的 零 件。 适应类：在普通机床上加工时易受人为因素干扰，零件价值又高，一旦质量失控便造成重大 经济损失的零件；在普通机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件；需要多次更改设计才能定型的 零件；在普通机

8、床上加工需要长时间调整的零件；普通机床上加工生产效率很低劳动强度很大的零件。 不宜类：生产批量大的零件；装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件；加工余量 很不稳定的零件；必须用特定的工艺装备协调加工的零件。当选择并决定对某个零件进行数控加工后，还必须选择零件数控加工的内容，以决定零件的哪 些表面需要进行数控加工。一般按下列顺序考虑：加工中心普通机床无法加工的内容应作为数控加工 优先选择内容；普通机床难加工、质量也难保证的内容应作为数控加工重点选择的内容；普通机床加 工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。数控铣床及加工中心工艺知识二）（2对零件

9、图进行数控加工工艺性分析审查与分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点；审查与分析零件图样中构成轮廓的几何元素是否充分；加工中心审查与分析定位基准的可靠性。（3零件毛坯的工艺性分析在对零件图进行工艺性分析后普通车床，还应结合数控加工的特点，对所用毛坯（常为板料、铸件、自由锻及模锻件 进行工艺性分析，否则毛坯不适合数控加工，加 工将很难进行，甚至会造成前功尽弃。毛坯的工艺性分析一般从下面几个方面考虑：毛坯的加工余量 是否充分，批量生产时的毛坯余量是否稳定；分析毛坯在安装定位方面的适应性；分析毛坯的余量大 小及均匀性。（4机床的选择不同类型的零件应在不同的数控机床上加工，要根据零件的设计

10、要求选择机床。数控立式镗铣床和立式加工中心适于加工箱体、普通车床箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂平面 或立体零件以及模具的内外型腔。数控卧式镗铣床和卧式加工中心适于加工各种复杂的箱体类零件、 泵体、阀体、壳体等。多坐标联动的卧式加工中心还可用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具 等。（5 加 工 方 法 的 选择 与 加 工 方 案 的 确 定 加工方法的选择。加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。因为获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，加工中心因而在实际选择时，要结合零件的 形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨

11、削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔 选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。常用加工方法的加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册。 加工方案确定的原则。普通车床零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工 和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确 定 从 毛 坯 到 最 终 成 形 的 加 工 方 案。确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求 所需要的加工方法。例如，对于孔

12、径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰孔前通常 要 经 过 钻 孔、 扩 孔 和 粗 铰 孔 等 工。 加工余量的选择。加工余量泛指毛坯实体尺寸与零件（图样尺寸之差。零件加工就是把大于零件（图样尺寸的毛坯实体加工掉，使加工后的零件尺寸、精度、加工中心表面粗糙度均能符合图样 的要求。通常要经过粗加工、普通车床半精加工和精加工才能达到最终要求。因此，零件总的加工余 量应等于中间工序加工余量之和。工序间加工余量的选择应按以下两条原则对于整个零件而言，往往有很多位置尺寸和位置精度要求，但在各个方向上通常有一个主设计基准。主设计基准常与装配基准重合。轴向的主设计？基准是A面，径向的主设计

13、基准是5650h6外圆柱面的轴线。b 工艺基准。工艺基准是指在工艺过程中所采用的基准。普通车床按其作用不同，工艺基准可以分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 工序基准：工序基准是指在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的 基准。定位基准：定位基准是指加工中用作定位的基准。用夹具装夹时，定位基准就是工件上与夹具的定位元件相接触的面。测量基准： 测量基准是指测量时所采用的基准。装配基准：装配基准是指装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。 定位基准的选择。选择定位基准时，加工中心应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来

14、。一般选择零件上不需要数控铣削的平面或孑L普通车床做定位基准。对薄板零件，选择的定位基准应有利于提高工件的刚性，以减少切削变形。定位基准应尽 量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。在第一道工序中，加工中心只能使用毛坯的表面来定位，这种定位基面称为粗基面（或毛面。采用已经加工过的表面作为定位基面，这种定位基面称为精基面 （或光面数控铣床及加工中心工艺知识一一 三）如果工件上没有能作为定位基面用的恰当的表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基 面，这种基面称为辅助基面。辅助基面在零件工作中无作用，加工中心它仅是为加工的需要而设置的。精 基 准 的 选 择 原 则 如 下。a 基准重合

15、原则。尽可能选用设计基准作为定位基准。特别是精加工，机床为了保证精度，更应该注意这个原则。这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。b 基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证表面间的位置精度。例 如，车床主轴加工采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工大多数表面， 而且保证了各外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求。c .互为基准、反复加工原则。比如，车床主轴支承轴颈与主轴锥孑L的同轴度要求很高。人们常常采用互为基准、反复加工的方法来达到零件图的要求。d .自为基准原则。有些精加工工序要求加工余量小而均匀，为保证加工质量和提高生产率， 往往就以

16、被加工面本身作为精基面。例如，车床床身导轨面的磨削等。选择粗基面时，重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺 寸、位 置 符 合 零 件 图 要 求。粗基准的选择原则如下。a.如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，加工中心就机床应该选择该表面作为粗基 面。当工件上有多个重要加工面都要保证余量均匀时，则应选余量最小的面为粗基面。b .如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为 粗基面，如果工件上有好几个不加工表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基 面， 以 求 壁 厚 均 匀、 外 形 对 称 等。c .应该选

17、择毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工 表面对不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图样要求。铸件上不应选择浇冒口的表面、分模面、有飞刺或夹砂的表面作粗基面。在锻件上不应选择有 飞边的表 面 作粗 基 面。d .粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。总 之，定位基准的选择原则是从生产实践中总结出来的，加工中心在保证加工精度的前提下，应使定位 简单准确、夹紧可靠、加工方便、夹具结构简单。 定位方式的确定。工件的定位基准有各种形式，如平面、外圆柱面、圆孑L、机床圆锥面、型面等。对于这些基准表面可以用各种不同的方法实现定位。a

18、 .工件以平面为定位基准。常用支承钉或支承板作定位元件来实现定位。工件以未经机械加 工的平面定位，一般常采用三点定位方式。工件以已经机械加工的平面为定位基准平面时因其加工后 误差较小，可以直接放在平面上定位。工件以平面定位时用的定位元件通常称为支承件。常用的有固 定支承钉和支承板。此外还有支承高度可变化的可调支承、适应工件基本位置变化的自位支承。b .工件以外圆柱面定位。工件在圆柱孔中定位时，加工中心定位件通常作成定位衬套形式， 镶在夹具体上，有时也可在夹具体上直接作出定位孔。定位时把工件的定位基准面放人定位孔中即可实现定位。用V形块定位。V形块是由两个互成角的平面组成的定位元件，用V形块定位

19、装卸工件方便，并且在垂直于对称面的方向上机床误差等于o，因此适用于加工对称性要求较高的工件。巳工件以孔定位（是指工件的定位基准为内圆柱面的情况 ，常用的定位方法有圆柱销定位或心 轴 定 位， 锥 销 定 位 及 自 动 定 心 装 置 。 夹具的选择。数控铣床可以加工形状复杂的零件，但在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣 床的工件装夹方法一样，所使用的夹具往往并不复杂，加工中心只要求有简单的定位、机床夹紧机构 就可以。但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。 数控铣床及加工中心工艺知识四）必须注意以下问题。A 工件的被加工表面必须充分暴露在外，夹紧元件与被加工表面间的距离要保持一

20、定的安 全距离。各夹紧元件应尽可能低，以防铣夹头或主轴套筒与之在加工过程中相碰撞的 坐 标 联 系。 （夹紧点 的设计。若必须更换时，要保证 的定位用原贝U应采用组合夹具。它是由可重复使用压板等。b 夹具安装应保证工件的方 加工中心位与工件坐标系一致，并且还要能协调零件定位面与数 铣 床 之 间 保 持 一 c 夹具的刚性和稳定性要好，尽量不采用更换压板 破坏工件 夹具选a 在生产类型为批量较小或单件试制时，若零件复杂，的标准零件组成。若零件结构简单时，可采用通用夹具，如虎钳、b 在生产类型为中批量或批量生产时，一般用专用夹具，其定位效率较高，且稳定可靠c .在生产批量较大时，可考虑采用多工位

21、夹具、机动夹具，如液压、气压夹具。 （8 数控铣床巾 n 工中心零件的找正与装夹 在加工中心上对工件进行加工，工件的装夹方法根据不同的工件和加工批量，一般采用如下 几种a 用通用夹具装夹将夹具（如三爪自定心卡盘、精密平口虎钳 放置在机床工作台适当位置， 利用夹具装夹工件，并通过找正工具确定其位置，可用来装夹一定形状和尺寸范围内的工件。b 用压板螺栓装夹是以工件的有关表面作为找正依据，用百分表逐个地找正工件相对于机床 和刀具的位置，然后把工件夹紧。利用靠棒确定工件在工作台中的位置，加工中心将机器坐标值置于 G54坐标系（或其他坐标系 中，以确定工件坐标零点，这种装夹方法适合尺寸较大或形状比较复杂

22、的工 件c 用专用夹具装夹是靠夹具来保证工件相对于刀具及机床所需的位置，并使其夹紧。工件在 夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的，不再需要找正 便可将工件夹紧。夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确位 置。 这种装夹方法在成批生产中广泛运用 找正器种类与 使用a 找正器种类。加工中心的工作是由程序中给出的数字控制指令进行的，因此在加工前必须 首先确定工件或夹具在机床工作台的位置，即确定工作坐标系。用来确定工作坐标系的工具称为找正 器目前加工中心所使用找正器种类很多，从其功用上可划分为以下几类测量类：主要包括百分表、千分表、杠

23、杆表。主要用于确定工具及夹具定位基准面的方位。目测类：主要包括电子感应器、偏心轴、验棒等。加工中心主要用于确定工件和夹具在机床工 作台的坐标位置自动测量类：主要包括机床的自动测量系统b.找正器的使用电子感应器：电子感应器的结构。使用时将其夹持在主轴上，其轴线与主轴轴线重合，采用手 动进给缓慢地将标准钢球与工件靠近。在钢球与工件定位基准面接触的瞬间，由机床、工件、电子感 应器组成的电路接通，指示灯亮，从而确定其基准的位置。使用电子感应器时是人为目测定位，随机 误差较大，须重复操作几次，以确定其正确位置，其重复定位精度在2p . m以内 注意，电子感应器在使用时必须小心翼翼，让其钢球部位与工件接触

24、，同时被加工工件必须是 良导体， 定位基准面有较好的表面粗糙度 偏心轴：偏心轴是采用离心力的原理来确定工件位置的，主要用于确定工作坐标系及测量工件长 度、 ？ 孔 径、 槽 宽 等。 使 用 过 程 如 下。 将偏心轴夹持在机床主轴上，札 Omm测定端处于下方。将主轴转速设定在 400600r/min的范围内，加工中心测定端保持偏心距o. 5mm左右。将测定端与工件端面相接触且逐渐逼近工件端面，测定端由摆动逐步变为相对静止，此时采用 微动进给，直到测定端重新产生偏心为止。重复操作几次，可使定位精度在3/ 1m以内，这时考虑测定端的直径就能确定工件的位置。在使用偏心轴时，主轴转速不宜过高，超过6

25、00r/min时，受自身结构影响误差较大。定位基准面应有较好的表面粗糙度和直线度，确保定位精度。 装夹实例。加工中心常用的夹具有 平口钳、分度头、三爪卡盘和平台夹具 等。下面以在乎口 钳 上 装 夹 工 件 为 例 说 明 工 件 的 装 夹 步 骤。把平口钳安装在加工中心工作台面上，加工中心两固定钳口与X轴基本平行并张开到最大。把装有杠杆百分表的磁性表座吸在主轴上 。 使杠杆百分表的触头与固定钳 口 接触。在X方向找正，直到使百分表的指针在一个格内晃动为止，最后拧紧平口钳固定螺母。根据工件的高度情况，在平口钳钳口内放人形状合适和表面质量较好的垫铁后，再放人工件， 一般是工件的基准面朝下，与垫

26、铁表面靠紧，然后拧紧平口钳。在放人工件前，要对工件、钳口和垫 铁 的 表 面 进 行 清 理， 以 免 影 响 加 工 质 量。在X、y两个方向找正，直到使百分表的指针在一个格内晃动为止。 取下磁性表座，夹紧工件，加工中心工件装夹完成数控铣床及加工中心工艺知识一一 五）（9对刀点与换刀点的确定对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。在编程时不论是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看作静止，加工中心刀具在运动。通常把对刀点称为程序原点，它可以设在被加工零件上 （如零件的定位孔中心距机床工作台或夹具表面的某一点 处，也可以设在与零件定位基准有固定尺寸摇臂钻床关系的夹具上的某一位置

27、（如专门在夹具上设计 一圆柱销或孔等 。其选择原则找正容易；编程方便；对刀误差小；加工时检查方便、可靠。对刀时应使对刀点与刀位点重合。所谓刀位点，是指刀具的定位基准点。对于各种立铣刀，一 般取刀具轴线与刀具底端面的交点，钻头则取为钻尖。换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的，因为这些机床在加工过程中 间要自动换刀。为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的外面，并要有一定的 安全量。（10加工路线的确定进给路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工工件运动的轨迹和方向。在数控机床加工过程中，每道工序加工路线的确定都非常重要，因为它与工件的加工精度和表面 粗糙度直接相

28、关。进给路线不但包括加工工艺内容，也反映出各工步顺序。进给路线是编写程序的依 据之一，因此，加工中心在确定进给路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的进给路线画上去（包括进、退刀路线 ，这样可带来不少方便。在数控加工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原 则主要有以下几点： 加工路线应保证被加工零件的精度和表摇臂钻床面粗糙度，且效率较高； 使数值计算简便，以减少编程工作量； 应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。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。进给路线泛

29、指刀具从对刀点（或机床参考点 开始运动起，直至返回该点并结束加项目序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空 行程。在保证加工质量的前提下，使加项目序具有最短的进给路线，不仅可以节省整个加工过程的执 行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。摇臂钻床实现最短的进 给路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析。 最短的空行程路线。 a，利用起刀点。合理设置起刀点位置，加工中心在安全的前提下，缩短空行程。b .利用换刀点。合理设置换刀点，精粗换刀点分开设置。c .合理安排回参考点路线。在不发生干涉的情况下，两轴同时回零。d .合理安排空程进给路线。在铣

30、床加工中，加工均布的相同要素时，合理设进给路线。 切削进给路线选择原则。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。 此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次进 给，还是多次进给来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。对点位控制的数控机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对工件的运动路 线是无关紧要的，因此这类机床应按空程最短来安排进给路线。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孑 L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 越

31、量。 对于位置精度要求较高的孑L系加工，特别要注意孑L的加工顺序的安排，安排不当时，有可 能将坐标轴的反向间隙带人，直接影响位置精度。孔系加工路线，加工中心在加工孔W时，X方向的反向间隙将会影响川、摇臂钻床W两孔的孔距精度；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。铣削外表面轮 廓时，铣刀的切人和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切人和切出零件表面，而不应沿法向直 接切人零件，以避免加工表面产生刀痕，保证零件轮廓光滑。铣削内轮廓表面时，切人和切出无法外延，这时应尽量由圆弧过渡到圆弧，无法实现时，铣刀 可沿零件轮廓的法线方

32、向切人和切出，并将其切人、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。加工过程中，在工件、刀具、夹具、机床系统弹性变形平衡的状态下，进给停顿时，切削力减 小，会改变系统的平衡状态，刀具会在进给停顿处的零件表面留？下刀痕。因此，在轮廓加工中应避免进给停顿。 顺铣、逆铣的选择。铣刀与工件接触部分的旋转方向与工件进给方向相同称为顺铣反之为逆 铣。铣床的螺母和丝杠间总会有或大或小的间隙，顺铣时假如工作台向右移动，丝杠和螺母在左侧贴 紧，加工中心间隙留在右侧，而这时水平铣削分力也向右，因此当水平铣削分力大到一定程度时会推 动工作台和丝杠一起向右窜动，摇臂钻床把间隙留在左侧；随着丝杠继续转动，间隙又恢复到右侧，

33、在这一瞬间工作台停止运动；当水平铣削分力又大到一定程度时又会推动工作台和丝杠再次向右窜 动。这种周期性的窜动使得工作台运动很不平稳，容易造成刀齿损坏。此外，在铣削铸、锻件时，刀 齿首先接触黑皮，加剧刀具磨损；但顺铣的垂直铣削分力将工件压向工作台，刀齿与已加工面滑行、 摩擦现象小，对减小刀齿磨损、减少加工硬化现象和减小表面粗糙度均有利。因此，当工作台丝杠和 螺母的间隙调整到小于o. 03mm寸或铣削薄而长的工件时宜采用顺铣。逆铣时铣削垂直分力将工件上 抬，刀齿与已加工面滑行使摩擦加大。但铣削水平分力有助于丝杠和螺母贴紧，使工作台运动比较平 稳，铣削铸、锻件引起的刀齿磨损也较小。加工中心因此一般铣

34、削多采用逆铣。顺铣有让刀的趋势， 逆铣有深啃的趋势，特别是角落，所以有内部拐角的最好用/顷铣。加工一些软材料时，比如紫铜， 摇臂钻床最好用逆铣，光洁度会比顺铣好很多。 数控机床工艺文件与夹具的选择 数控机床工乙文件是数控机床加工零件的依据，是操作者必须遵：y和执行的规程，也是必须积累和储备的技术资料。目前， 数控机床工艺文件尚无统一的标准，但一般应包蚓数控加工工序卡、 数控加工刀具卡和数控加项目序单等。数控加22T_序卡与普通加1_55序卡有许多相似之处，所不同的是：工序图中应注明编矧原点 与对刀点：工序卡中要有编程说明，如数控系统型号、程序编号等。数控机床卡主要反映刀具编弓、刀具别号、刀柄型

35、号和刀具规格等，其中刀具则弓中应包含刀 具名称和材料。针对不同类型的数控机床和不同的数控系统，数控机床程序单的格式会有所不同，数控加工时，零件 安装定位的基本原则与普通机床加丁时相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机 床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应该注意以下几点： (1力求设计基准、工艺基准和编程计算基准的统一。 (2尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后加工出全部待加工表面。 (3避免采用占机人丁调整的加工方法，以免影响数控机床的有效工作时间。夹具的作用是用宋装夹被数控机床的，要在保证被加工零件央紧可靠、定位精度高跚提下，做 到装卸方便、快捷，提高加工效率。除此之外

36、，还应该考虑以下几点： (1零件加丁批量不大时，应尽量采用通用夹具、可调式夹具或组合夹具，缩短生邝备时间，降低生产成本。(2成批生产时，应考虑使用专用夹具，以提高生产效率。(3夹具各组成零部件不能妨碍机床对零件各表面的加工。(4尽可能使夹具的坐标方向与机床的坐标方向致，便于协调零件和机床坐标系刚尺寸关系数控加工中心夹具典型结构 数控加工中心时，零件必须首先在机床上占有个正确的位置(即定位，然后将具夹紧。定位与夹紧的过程称为装央。用于装夹丁件的工艺装备就是机床央具。1 .机床夹具的分类机床夹具的分类方法很多。例如，按机床的类型可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹

37、具等；按夹紧装置的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具等。通常，人们更习惯于按夹具的专门化程加工中心度和结构特点， 将其分为以下几种类型： (1通用夹具。是指已经标准化、无须调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的央具，如三 爪F盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批量生产。(2专用夹具。是指专为某一丁件的某一加 32 L序而设计制造的夹具。其特点是结构紧凑、操 作方便， 主要用于固定产品的大批量生产。(3组合夹具。是种标准化、系列化、通用化程度很高的丁艺装备。它由一些预先制造好 的不同形状、不同规格、不同尺寸的通用标准元件和

38、部件组装而成，且在使用完毕后，可方便地拆散成标准元件或部件，待需要时重新组装使用的夹具。组合夹具适用于数控加工、新产品的试加工中 心制和中、小批量生产，以钻模夹具和车床夹具最多。(4可调夹具。包括通用可调夹具和成组夹具，它们都是通过调整或更换少量元件就能 装夹一定尺寸范围内的工件，从而使多种零件的单件小批量生产变为一组零件在同一夹具L的“成批生产”，因而兼有通用夹具和专用夹具两者的优点。通用可调夹具适用范围较宽，加工对象并不十分 明确；成组夹具是根据成组丁艺要求，针对一组形状及尺寸相似、加丁丁艺相近的工件加千而设计 的，其加工：对象和范围很明确，又称为专用可调夹具。数控机床常使用通用可调央具和

39、组合夹具。2 .机床夹具的组成机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它加工中心们的组成基本上是相同的。下面以图6-7所不数拧铣床夹具为例，对夹具的各组成部分进行简要的说明。(1定位元件。定位元件用于保证工件在夹具中处于正确的位置，如图6-7所示的短圆柱销及定位平面。定位元件的设计，应遵循“六点定位”原理。(2夹紧装置。夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，使工件在加丁过程中受到外力(主要是切削力 作 用 时 仍 能 保 持 正 确 的 定 位。(3对刀或导向装置。对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置，如图在铣床夹具的对刀块上对刀时，常须借助塞尺。另外，钻床夹具、镗床夹具中通常用钻套和镗套作为

40、 导向装置，用于确定刀具轴线相对工件的正确位置。(4连接元件。连接元件是确定夹具在加工中心机床上正确位置的元件。两个定位 键与机床工作台上T型槽配合，可保证夹具在工作台上唯一不变的方向。(5夹具体。夹具体是机床夹具的基础件，如图6-7所示的底座。定位元件、夹紧装置、导向元件、对刀装置、连接元件等都装在它上面，因此夹具体一般都比较复杂，它保证了各元件之间的相 对位置精度， 其 自身的精度要求也比较高。(6其他装置或元件。是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件，如动力装置的操作系统 等。车床夹具的典型结构1 .车床夹具车床主要用于加工内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。上述各 表面都是

41、绕车床主轴轴线旋转而形成的，根据这一加工特点和夹具在车床一L安装的位置，将车床夹具分为两种基本类型：一类是安装在车床主轴上的夹具，这类夹具和车床主轴相连接并带动工件一起随 主轴旋转，除了各种卡盘、顶尖等通用夹具或其他机床附件外，常常根据加工的需要设计出各种心轴 或其他专用夹具：另一类是安装在滑板或床身上的夹具，对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常 常把夹具安装在车床滑扳上，刀具则安装在车床主轴上作旋转运功，爽具作进给运动。以下为第一类 夹具的几种典型结构：(1三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘是一种晕常用的自动定心夹具，适用于装夹轴类、盘套 类零件。因为随着主轴转速的提高，卡盘的夹紧力迅速衰减，

42、传统的机械式三爪卡盘已不能满足数控 车床加工的需要。目前，国内外均研制了采用不同原理、不同动力源的具有夹持精度高、磨损小、夹 紧力大而稳定、动平衡好的高速动力卡盘，其中有些动力卡盘的工作转速可达10000r/min以上。对于薄壁工件的加工，三爪卡盘容易引起工件的变形，而六爪自定心卡盘则具有优势，特别适合于各种柄类刃具磨削加工时的夹持。(2四爪单动卡盘。适用于外形不规则、非圆柱体、有偏心及位置精度要求高的零件。实际 上，三爪、四爪卡盘在数控铣削加工中也很常见，卡盘结构更加简单，便于固定在工作台上。 (3心轴。常用心轴有圆柱心轴、圆锥心轴和花键心轴。圆柱心轴主要用于套筒和盘类零件的 装丸圆锥心轴(

43、小锥度心轴 的定心精度高，但工件的轴向位移误差较人，多用于以孔为定位基准的工 件：花键心轴用于以花键孔定位的工件。2 .铣床夹具 数控铣床常用的通用夹具主要是严门虎铂、液压虎钳、卡盘等，它们都适合装夹形状规则的小型工件。对专用夹具则需要根据零件的具体形状，依据“六点定位”原理进行专门的设计。其中，夹 紧机构具有通用性，比较常见的有以下几种： (1斜楔夹紧机构。采用斜楔作为传山元件或夹紧元件的夹紧机构，称为斜楔夹紧机构。欲在 工件上钻一个女8F8的孔，丁件放入夹具后，用锤轻轻敲击楔块 4的大端，使楔块水平移动，对工件 3 产生夹紧力和对夹具体5产生正压力，从而把工件夹紧，加工完毕后用锤击斜楔小端

44、即可车床松开工 件。斜楔夹紧机构能改变夹紧力的方向，且结构简单、町靠、增力作用显著，常与汽缸、油缸等联用实现自动夹紧；缺点足行程较小。为增大夹紧行程，在实际应用中常/故成双角楔块。设计中，选 择楔角既要考虑自锁，又要考虑夹紧行程。(2螺旋夹紧机构。采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机构，称为螺旋 夹紧机构。98旋夹紧机构包括螺钉夹紧和螺帽夹紧两类单螺旋夹紧机构。在螺钉头一L口了摆动压块，以增大接触面积，防止己加丁表面受到伤害。此外，螺旋夹紧机构还可与压板结合，形成复合夹 紧机构。螺旋夹紧机构具有结构简单、增力比较大、自锁性好、夹紧行程不受限制和制造方便等优 点，很适用于手动夹紧

45、，因而在机床夹具中得到/泛的应用。缺点是夹紧动作赞时、效率低，因此 在机动夹紧机构中应用较少。(3偏心夹紧机构。是由偏心夹紧元件直接夹紧 车床工件或与其他元件组合快速夹紧工件的机 构，称为偏心夹紧机构。偏心夹紧元件有圆偏心和曲线偏心两种形式，曲线偏心制造困难，因此产中 多用圆偏心夹紧机构。圆偏心夹紧机构动作迅速、效率高，而且结构简单、制造容易，在夹具中应用 广泛。缺点是夹紧行程小，白锁性能不稳定，仅适用于夹紧表面形状规矩、尺寸变化小和加工十五振 动的场合。3 .组合夹具 组合夹具是机床夹具中一种标准化、系列化、通用化程度很高的新型工艺装备。它山一套预先制造好的标准元件组合而成，这些元件具有各种

46、不同的形状、尺寸和规格，并且有较好的互换性、耐 磨性和较高的精度，根据工件的工艺要求，采用搭积木的方式组装成各种专用夹具。使用完毕后，可方便地拆开车床元件，待重新使用时组装。 组合夹具一般是为某一工件的某一丁序组装的专用夹具，也町以组装成通用的可调夹具或成组 夹具。组合夹具适用于各类机床，但以钻模和镗铣夹具用得罩多。组合夹具把专用夹具的设计一制造 一使用的单向过程变为组装一拆卸一再组装的循环过程，不仅缩短生产周期，节省十时和材料，降低 生产成本，还可减少夹具占用的库房面积，有利于生产管理。组合夹具的组成元件通常分为以下八大 类。(1基础件。基础件包括各种规格尺寸的方形、矩形、圆形基础板和基础角

47、铁等，基础件除可 用做夹具体外，还有其他用途，如用方形或矩形基础板组成一个角度作为角度支承使用。(2支承件。包括各种规格尺寸的垫片、垫板、菱形板、螺孔板、伸长板等，以及v形支承、方形支承、角度支承、角铁支承。支承件主要用做不同高度的支承和各种定位支承平面，是夹具体的 骨架，尺寸较大的支承件也可用做基础件。支承件在组合夹具元件巾型式多、用途广，组装时应充分 发挥其作用。(3定位件。包括各种定位销、定位键、定位盘、对位轴、各种定位支座、定位支承、顶尖 等，定位件主要用于确定兀件与元件、元件与工件之间的相对位置，以保证夹具的装配精度和了件的加工精度，还用于增强元件之间的连接强度和整个夹具的刚度。(4

48、导向件。包括各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等。导向件主要用来引导刀具，并确定刀具与工件的相对位置，有时也可用做定位件。(5夹紧件。包括各种形状尺寸的压板。夹紧件主要用来夹紧工件，保证工件定位后的正确位 置在外力作用下不会改变。夹紧件有时也可用做垫板和挡板。(6紧固件。包括各种螺栓、螺钉、螺母和垫圈等。紧固件主要用来把夹具上各种元件连接紧 周成一个整体，并可通过压板把工件夹紧。组合夹具 -亡使用的紧固件要求强度高、寿命长、体积小， 因此所用的材料比一般标准紧固件的好，且有较高的加工要求。(7组合件。指在组装过程中不拆散使用的独庄部件。车床拉其用途可分为定位合件、导向合件、夹紧合件和分廑合件等。

49、组合件中使用最多的是导向合件和分度合件。(8其他。包括除上述7大类以外的各种用途的单一元件，例如，连接扳、浮动块、各种支承钉、支承帽、二爪支承、三爪支承、平衡块等。数控机床高速切削工艺1.高速切削工艺随着高速数控机床、高速加工刀具、高速加工编程等相关技术的完备，对高速切削加工工艺问 题的研究已是水到渠成，并显得非常急迫。尽管目前已有许多成功的高速切削加上的应用实例，但在 理论上，对高速切削工艺的研究还不够完善，特别是高速切削的稳定性、工艺优化和切削数据库等方 面， 还 有 许 多 问 题 尚 待 深 入 研 究。相对于昔通切削而言，采用高速切削技术可使单位时间内的材料切除率提高3. 5倍或更高

50、，同时加工成本可降低20%50%,加工精度和表而质量可提高 12级，这就是世界各国竞相研究高数 控 机 床 速 切 削 技 术 的 重 要 原 因。什么是高速切削？一般认为，高速切削是指切削速度超过普通切削的510倍或机床主轴转速在100加I /min以上的切削。实际上，根据工件材料、切削加工方式及/J具材料的小同，高速切削的速度范围会有很大的变化。高速切削包括高速车削、高速铣削、高速钻孔、高速乍铣等，其中，高 速铣削数控机床的应用最为广泛。就切削速度这一参数而言，目前铝合金己达2000 7500n/mim铸铁 9005000n/min：钢 6003000n/min；耐热镍基合金 500n/m

51、in；钛合金 150 1000n/mira 纤维增 强塑 料2阗09000I/uun。高速切削是一项综合性的高新技术，数控机床单就高速切削工艺而言，其关键技术至少应包含 以下几项内容：优化的高速加工参数，适合高速切削的加卜走刀方式，专业的CA/CAM编程策AL充分冷数控机床却润滑并具有环保特性的冷却方式等。 cnc机床自动加工在CNCM床主屏幕上，按下F3键，系统被切入“自动加工”屏，该屏的主要功能(1图形模拟原点设置(Fl键 在“自动加工”屏上，按下Fl键或用“一一”键，将亮条移到“原点设置” 显示区，再按ENTERS进入图形原点设置操作。操作方法：接下Fl键，进入原点设置功能后，用“一”“

52、一”“十+”键将屏幕上的“ +”字光标移到合适位置，按 ENTERS确认，便可设置图形模拟的原点。读取文件(F2键 在“自动加工”屏上，按下F2键，则系统便进入“读取文件”功能操作，该功 能可读取零件的加项目序。该功能有两种用法：1 CNC机床已经调人了一个NC程序，若想用另一个NC程序加工零件，则按F2键，系统便提示“清除原文件吗(丫/N”，这时若按丫键，系统便清除了已调入的NC程序。写入盘符、路径及Ng 序名，按ENTEF键后，贝U想用的NC程序即被调入。若按N键，则不再清除原NC程序。2 CNC机床还没有调人NC程序，此时按F2键，则可直接调人所需的NC程序。输入程序名按 ENTEF键确

53、认后，CNC自动将NC程序调入。若段有该程序，则系统提示“文件不存在”。CNC机床能调人硬盘上任意长度的 NC程序进行加工，不受限制，所以特别适合 CAD/CA生成的 NC程序加工。但超过64K程序，不允许具有循坏、子程序调用、镜像等功能指令。3 )在“自动加工”操作显示屏上，按下 F3键，则系统进入图形模拟功能。该功能主要用于图 形模拟加工轨迹，检查所编 NC程序的正确性。在模拟时，屏幕右侧显示加工轨迹；状态显示部分显示主轴转速（S、进给速度（F、模态指令、当前主轴上的刀号以及刀具相对机械零点的距离，屏幕下方 显示当前使用的三段NC程序，橙色亮条表示正在执行的 NC程序段。操作方法如下：按下

54、F3键，进人图形模拟功能，系统提示请输入模拟速度，单位 mm/min此时，程序中设置的进给速度无效）。CNC机床自动设定模拟速度为3 000 . mm7min，用户可用数字量修改，按ENTE键确认。在单段（F7加工方式下，按一下ENTERS，便执行一段NC程序；在连续（F8加工方式下，按ENTERS，则自动完成全部加工模拟轨迹。 若NC程序有错，CNC机床会用中文提示，用户可用“编辑”功能修改程序。（4加工（F4键 在“自动加工”显示屏上，按下 F4键，则系统进入加工功能操作。该功能可完 成对工件的自动加工。CNC机床在控制机床加工零件的同时，屏幕用图形跟踪加工过程。在第一次进行“加工”功能时

55、，必须使 X，y，Z兰轴及机械手返回机械零点，否则不能执行自动加工。若在NC程序中有换刀，在加工前必须检查主轴上的刀号是否有误，如果有误，可用FI0键重新定义刀号，以免碰刀。CNC是自动记忆主轴上刀具号的，但不能判断。如果在NC程序中换刀号有误，CNC机会自动报警，并提示错误原因。操作方法：在“自动加工”显示屏上，按 F4健，再接ENTERS，便开始自动加工。在加工过程中 若需要暂停，进行单段加工，则按 F7键确认，此时，按一次ENTERS，便执行一段程序，若又需要连 续加工则按F8键，再按ENTER®, CNCS恢复连续加工。（5模拟平面选择（F5键 在“自动加工”屏上，接下 F5

56、键，则系统进入“模拟平面选择”功 能,该功能主要用于图形模拟时，选择投影平面及二维或三维模拟。操作方法如下：按F5键，进入“模拟平面选择”功能。共有 4种情况可选择：X-O-Y选择显示轨迹在X-O-Y平面上的投影。x-0-z .选择显示轨迹在x-0-z平面上的投影。 Y-O-Z .选择显示轨迹在 Y-O-Z平面上的投影。X -Y -Z，选择显示轨迹在X-Y-Z三维平面上的投影。 用“十”“”键将亮条移到所选位置，按ENTERS确认，屏幕上显示相应投影平面上的图形，按esc®退出该功能。 （6倍率选择（F6键 在“自动加工”屏上，按F6键，则系统进入“倍率选择”功能。该功 能主要用于模拟图形的放大、缩小的倍率选择。倍率范畴大于O,小于100。操作方法：按F6键，系统提示请输入倍率值，倍率值输入后，再按ENTERS确认。（7单段（F7键 如前所述，该键功能实际上是“加工”功能的补充，如果在自动加工开始后，需进行单段程序执行，则可使用本功能键。（8连续（F8键 该键功能实际上也是“加工”和“单段”功能的补充。如果在自动加工过程中执行“单段”功能，又需改变为连续加工，则可使用本功能键。（9回机械零点（F9键 在“自动加工”屏上，按下F9键，则系统进入“回机