数控技术CNC第 23

1、数控人才是综合性人才数控人才是综合性人才u制图，读图制图，读图u工艺（机床，夹具，刀具，切削原理等）工艺（机床，夹具，刀具，切削原理等）u数学数学u电脑电脑u编程技巧（代码含义，语法处理，技巧掌握）编程技巧（代码含义，语法处理，技巧掌握）u机床操作（不同机床，不同数控系统）机床操作（不同机床，不同数控系统）u尺寸控制（测量技术，尺寸控制技巧等）尺寸控制（测量技术，尺寸控制技巧等）2.3 2.3 数控数控工艺分析工艺分析一、数控加工的工艺特点一、数控加工的工艺特点二、数控加工工艺内容二、数控加工工艺内容三、数控加工的工艺性分析三、数控加工的工艺性分析四、数控加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路

2、线设计五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计六、数控加工的工艺文件六、数控加工的工艺文件一、数控加工的工艺特点一、数控加工的工艺特点1.1. 数控加工工艺的内容十分具体数控加工工艺的内容十分具体 进行数控加工时，数控机床是接受数控系统的指令，进行数控加工时，数控机床是接受数控系统的指令，完成各种运动实现加工的。因此，在编制加工程序前，需完成各种运动实现加工的。因此，在编制加工程序前，需要对影响加工过程的各种工艺因素，如切削用量、进给路要对影响加工过程的各种工艺因素，如切削用量、进给路线、刀具的几何形状，甚至走刀的划分与安排等一一作出线、刀具的几何形状，甚至走刀的划分与安排等一一作出定量的

3、描述，对每一个问题都要给出确切的答案和选择。定量的描述，对每一个问题都要给出确切的答案和选择。而不能像用通用机床加工中，许多具体的工艺问题由操作而不能像用通用机床加工中，许多具体的工艺问题由操作工人根据自身经验和习惯灵活掌握和适时调整。这是数控工人根据自身经验和习惯灵活掌握和适时调整。这是数控加工与普通机床加工工艺的一个重要区别。加工与普通机床加工工艺的一个重要区别。2.2.数控加工的工艺处理相当严密数控加工的工艺处理相当严密 相对普通机床加工，数控加工具有加工过相对普通机床加工，数控加工具有加工过程自适应性差的缺点，即加工过程中如果出现程自适应性差的缺点，即加工过程中如果出现问题，不能像普通

4、机床那样进行适时调整，即问题，不能像普通机床那样进行适时调整，即自适应调整的自由度不大。自适应调整的自由度不大。 数控加工要求编程人员（即工艺人员）必数控加工要求编程人员（即工艺人员）必须具备扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设须具备扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验，具有严谨的工作作风，在编程设计工计经验，具有严谨的工作作风，在编程设计工艺的过程中，必须注意到加工中的每一个细节，艺的过程中，必须注意到加工中的每一个细节，考虑严密，一个小数点的差错酿成重大机床事考虑严密，一个小数点的差错酿成重大机床事故和质量事故的例子屡见不鲜。故和质量事故的例子屡见不鲜。一、数控加工的工艺特点一、数控加工

5、的工艺特点一、数控加工的工艺特点一、数控加工的工艺特点 例如：例如： 在攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已在攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续进行，这些情况必须事先由工艺员精心考虑，进行，这些情况必须事先由工艺员精心考虑，否则可能会导致严重的后果。否则可能会导致严重的后果。 在普通机床加工零件时，通常是经过多次在普通机床加工零件时，通常是经过多次“试切试切”过程来满足零件的精度要求，而数控过程来满足零件的精度要求，而数控加工过程是严格按程序规定的尺寸进给的，因加工过程是严格按程序规定的尺寸进给的，因此要准确无误。此

6、要准确无误。 一、数控加工的工艺特点一、数控加工的工艺特点3.3.数控加工工艺要注重加工的适应性数控加工工艺要注重加工的适应性 加工适应性：根据数控加工的特点，正确选择加加工适应性：根据数控加工的特点，正确选择加工方法和加工对象。工方法和加工对象。 通常情况下，在一般数控机床上加工，数通常情况下，在一般数控机床上加工，数控加工所承担的工作量最好占被加工零件总工控加工所承担的工作量最好占被加工零件总工作量的作量的80%80%以上，在加工中心上加工的产品应以上，在加工中心上加工的产品应占占90%90%以上。这样才能充分地体现数控加工的以上。这样才能充分地体现数控加工的综合技术经济效益。综合技术经济

7、效益。 二、数控加工的工艺内容二、数控加工的工艺内容实践证明，数控加工的工艺处理主要包括以下实践证明，数控加工的工艺处理主要包括以下几方面的内容：几方面的内容：1.1.选择并确定进行数控加工的零件及内容；选择并确定进行数控加工的零件及内容；2.2.对被加工零件的图样进行工艺分析，明确加对被加工零件的图样进行工艺分析，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，划分和安排加工工序；案，划分和安排加工工序；3.3.设计数控加工工序。如工步的划分、零件的设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位、夹具与刀具的选择、切削用量的确定等；定位、夹具与刀

8、具的选择、切削用量的确定等；4.4.选择对刀点、换刀点的位置，确选择对刀点、换刀点的位置，确定加工路线，考虑刀具的补偿；定加工路线，考虑刀具的补偿；5.5.分配数控加工中的容差；分配数控加工中的容差；6.6.数控加工工艺技术文件的定型与数控加工工艺技术文件的定型与归档。归档。二、数控加工的工艺内容二、数控加工的工艺内容三、数控加工的工艺性分析三、数控加工的工艺性分析1.1.数控加工零件图样分析数控加工零件图样分析a.a.尺寸标注分析尺寸标注分析 设计数据应符合编程方便的原则设计数据应符合编程方便的原则同一基准线引注尺寸同一基准线引注尺寸; ;直接给出坐标尺寸；直接给出坐标尺寸；对称公差等。对称

9、公差等。1.1.数控加工零件图样分析数控加工零件图样分析b.b.零件图样的完整性与正确性分析零件图样的完整性与正确性分析 在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题应及时与设计人员协商解决。否充分，发现问题应及时与设计人员协商解决。 三、数控加工的工艺性分析三、数控加工的工艺性分析2.2.数控加工零件结构工艺性分析数控加工零件结构工艺性分析结构工艺性：结构工艺性：所设计的零件在满足使用要求的前提所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济。下制造的可行性和经济。数控加工零件结构工艺性要求：a.a.零件的内腔和外形最好

10、采用统一的零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸；几何类型和尺寸；b.b.内槽圆角的大小决定着内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应太小；内槽圆角半径不应太小；三、数控加工的工艺性分析三、数控加工的工艺性分析c.c.零件铣槽底平面时，槽底圆角零件铣槽底平面时，槽底圆角半径半径r r不要过大；不要过大；2.2.数控加工零件结构工艺性分析数控加工零件结构工艺性分析三、数控加工的工艺性分析三、数控加工的工艺性分析铣刀端刃铣削平面的面积越小，铣刀端刃铣削平面的面积越小，加工表面的能力越差，加工表面的能力越差，工艺性也越差。工艺性也越差。改进零件结构提高数控加

11、工工艺性实例改进零件结构提高数控加工工艺性实例三、数控加工的工艺性分析三、数控加工的工艺性分析 数控加工工艺路线设计往往不是指从毛坯数控加工工艺路线设计往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因而要与其它加工工序工艺过程的具体描述。因而要与其它加工工艺衔接好，常见工艺流程如图。工艺衔接好，常见工艺流程如图。四、数控加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路线设计工艺路线设计内容：工艺路线设计内容：1.1.机床的选择机床的选择2.2.加工方法的选择加工方法的选择3.3.加工方案的确定加工方案的确定四、数控加工的工艺路线设

12、计四、数控加工的工艺路线设计1.1.机床的选择机床的选择一般来说，数控机床最适合加工具有如下特点的零件：一般来说，数控机床最适合加工具有如下特点的零件： (1) 多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件，短期急需的零件。件，短期急需的零件。 (2) 轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。 (3) 用普通机床加工较困难或无法加工用普通机床加工较困难或无法加工(需昂贵的工艺需昂贵的工艺装备装备)的零件。的零件。 (4) 价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。 数控车床一般具

13、有两轴联动功能数控车床一般具有两轴联动功能, ,Z Z轴是与主轴是与主轴方向平行的运动轴轴方向平行的运动轴, ,X X轴轴是在是在水平面内与主轴水平面内与主轴方向垂直方向垂直的运动轴的运动轴 一般地，数控车床适合于加工一般地，数控车床适合于加工形状比较复杂形状比较复杂的轴类零件的轴类零件和由复杂曲线回转形成的和由复杂曲线回转形成的模具内型腔模具内型腔；数控车床数控车床表面形状复杂的回转体零件表面形状复杂的回转体零件 世界上第一台数控机床就是数控铣床世界上第一台数控机床就是数控铣床. . 立式数控铣床适合立式数控铣床适合于加工平面凸轮、样板、于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体形状复杂的平

14、面或立体零件，以及模具的内、零件，以及模具的内、外型腔等外型腔等； 卧式数控铣床则适卧式数控铣床则适合于加工箱体、泵体和合于加工箱体、泵体和壳体类零件；壳体类零件；数控铣床数控铣床加工中心加工中心 数控加工中心是数控加工中心是“具有自动刀具交换装置具有自动刀具交换装置(ATC) ,(ATC) ,并能进行多种工序加工的数控机床并能进行多种工序加工的数控机床” ” a)立式立式加工中心的主轴是垂直的 b)卧式卧式加工中心主轴是水平方向的 在加工中心上在加工中心上, ,一个工件可以通过夹具安放在一个工件可以通过夹具安放在回转回转工台工台或交换托盘上或交换托盘上, ,通过通过工作台工作台的旋转可以加的

15、旋转可以加工多面体工多面体, ,通过托盘的交换可更换加工的工件通过托盘的交换可更换加工的工件, ,提提高了加工效率。高了加工效率。 数控平面磨床数控平面磨床 数控立式钻床数控立式钻床其它数控机床其它数控机床数控磨床主要用于数控磨床主要用于加工高硬度、加工高硬度、高精度表面。高精度表面。数控钻床主要完成钻孔、攻螺数控钻床主要完成钻孔、攻螺纹功能纹功能, ,同时也可以完成简单的同时也可以完成简单的铣削功能铣削功能, ,刀库可存放多种刀具。刀库可存放多种刀具。 数控线切割机床数控线切割机床 数控电火花成形机床数控电火花成形机床此两种数控机床主要适用于形状复杂的模具及难加工材料此两种数控机床主要适用于

16、形状复杂的模具及难加工材料的加工。的加工。 四、数控加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路线设计2.2.选择加工方法选择加工方法 加工方法的选择原则是加工方法的选择原则是保证加工表保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同样精度所用的加工方法很多，由于获得同样精度所用的加工方法很多，因而实际选择时，要结合零件的形状、因而实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。尺寸大小和热处理要求等全面考虑。四、数控加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路线设计2.2.选择加工方法选择加工方法a.a.外圆表面加工方法的选择外圆表面加工方法的选择四、数控

17、加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路线设计2.2.选择加工方法选择加工方法b.b.内孔表面加工方法的选择内孔表面加工方法的选择 例如，对对IT7IT7级精度的孔采用镗削、级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到要求，铰削、磨削等加工方法均可达到要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而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。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，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。以及工厂的生产设备等实际情况。

18、四、数控加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路线设计2.2.选择加工方法选择加工方法c.c.平面加工方法选择平面加工方法选择四、数控加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路线设计2.2.选择加工方法选择加工方法d.d.平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 平面轮廓平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。磨削等。 立体曲面立体曲面加工方法主要是数控铣削，多用加工方法主要是数控铣削，多用球头铣刀，以球头铣刀，以“行切法行切法”加工。加工。“行切法行切法”加工：所谓行切法是指刀具与工件轮加工：所谓行切法是指刀具与工件轮廓的切点轨迹是一

19、行一行的，而行间距是按零廓的切点轨迹是一行一行的，而行间距是按零件加工精度的要求来确定。件加工精度的要求来确定。 四、数控加工的工艺路线设计四、数控加工的工艺路线设计3.3.加工方案的确定加工方案的确定 确定加工方案时，首先应根据主要表面的确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，确定为达到这些要求精度和表面粗糙度的要求，确定为达到这些要求所需的最终加工方法，再确定半精加工和粗加工所需的最终加工方法，再确定半精加工和粗加工的加工方法。的加工方法。 例如，对毛坯上无孔，要加工例如，对毛坯上无孔，要加工IT7级精度及表面级精度及表面粗糙度粗糙度0.8的孔，最终的加工方法是精铰，则

20、精铰孔前的孔，最终的加工方法是精铰，则精铰孔前要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工方法。要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工方法。五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计 在选择了数控加工工艺内容和确定了零件在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工方案后，即可进行数控加工工序的设计。加工方案后，即可进行数控加工工序的设计。工序设计内容：工序设计内容：1.1.加工工序的划分加工工序的划分2.2. 加工路线的确定加工路线的确定3.3. 工件的安装与夹具的选择工件的安装与夹具的选择 4.4.数控加工刀具的选择数控加工刀具的选择5.5.确定切削用量确定切削用量6.6.确定刀具与工件的相对位置确定刀具与工件的相

21、对位置五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计工序划分的原则工序划分的原则工序集中原则工序集中原则工序分散原则工序分散原则 在数控加工中，更多的数控工艺的安排趋于工序集中。在数控加工中，更多的数控工艺的安排趋于工序集中。数控加工工序划分的方法：数控加工工序划分的方法：（1 1）按零件装夹定位方式与加工部位划分）按零件装夹定位方式与加工部位划分 （2 2）按粗、精加工划分工序。）按粗、精加工划分工序。（3 3）按同一把刀具加工的内容划分工序。）按同一把刀具加工的内容划分工序。1.加工工序的划分加工工序的划分加工工序的划分加工工序的划分（1）按零件装夹定位方式与加工部位划分）按零件装夹定位方式

22、与加工部位划分 由于每个零件结构形状不同，各表由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时其定面的技术要求也有所不同，故加工时其定位方式各有差异。一般在加工外形时，以位方式各有差异。一般在加工外形时，以内形定位；在加工内形时，则以外形定位。内形定位；在加工内形时，则以外形定位。因而可因而可根据定位方式的不同来划分工序根据定位方式的不同来划分工序。 第一道工序可在普通机床上进行，以外圆表面和第一道工序可在普通机床上进行，以外圆表面和B平面定位，加平面定位，加工端面工端面A和和 22H7的内孔；然后，再加工端面的内孔；然后，再加工端面B和和 4H7的工艺孔的工艺孔。ABR3822

23、H74H72-R11R22256030 第二道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在数控铣上第二道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在数控铣上铣削凸轮外表面曲线。铣削凸轮外表面曲线。 先铣平面后，经一段时间释放残余变形，先铣平面后，经一段时间释放残余变形，然后再加工孔，可保证加工出高精度的孔。然后再加工孔，可保证加工出高精度的孔。 所以，应先加工平面、定位面，再加工所以，应先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形状简单的几何形状，再加工复杂孔；先加工形状简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工低精度部位，再加工高精的几何形状；先加工低精度部位，再加工高精度部位。度部位。 一般地，为提高

24、机床寿命，保证精度、一般地，为提高机床寿命，保证精度、降低成本，通常把降低成本，通常把粗加工特别是零件的基准粗加工特别是零件的基准面、定位面在面、定位面在普通机床普通机床上加工上加工。 2按粗、精加工划分按粗、精加工划分 根据零件的加工精度、刚度和变形等根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即的原则来划分工序，即先粗先粗加工加工再精再精加工。加工。 粗精加工之间，最好隔一段时间，粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形能得到充分恢复，以使粗加工后零件的变形能得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加

25、工精度。再进行精加工，以提高零件的加工精度。 3按所用刀具划分工序按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数，压缩空程时间，为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件。序的方法加工零件。 即在一次装夹中，尽可能用同一把刀即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后具加工完成所有可能加工到的部位，然后再换另一把刀具加工其他部位。再换另一把刀具加工其他部位。 在专用数控机床和加工中心上常采用此法。在专用数控机床和加工中心上常采用此法。五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计工序划分的原则工序划分的原

26、则（1 1）先进行内腔加工，后进行外形加工；）先进行内腔加工，后进行外形加工；（2 2）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的 工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀 次数与挪动压板次数。次数与挪动压板次数。（3 3）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧， 中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（4 4）同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚）同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破

27、坏较小的工序。性破坏较小的工序。基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔2. 2. 加工路线的确定加工路线的确定 加工路线是指刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向。加工路线是指刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向。其主要确定原则如下：其主要确定原则如下： (1) 尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间，尽尽量减少进、退刀时间和其他辅助时间，尽量使加工路线最短。量使加工路线最短。 (2) 加工方式、路线应保证被加工零件的精度和加工方式、路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度。如铣削轮廓时，应尽量采用顺铣。表面粗糙度。如铣削轮廓时，应尽量采用顺铣。 (3) 进、退刀

28、位置应选在不大重要的位置，并且进、退刀位置应选在不大重要的位置，并且使刀具尽量沿切线方向进、退刀，避免采用法向使刀具尽量沿切线方向进、退刀，避免采用法向进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。 对点位控制机床，只要求定位精度对点位控制机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于较高，定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线无关紧要。因此，这类机工件的运动路线无关紧要。因此，这类机床应按空程最短来安排加工路线。床应按空程最短来安排加工路线。 但对孔位精度要求较高的孔系加工，但对孔位精度要求较高的孔系加工，还应注意在安排孔加工顺序时，防止将机还应注意在安

29、排孔加工顺序时，防止将机床坐标轴的反向间隙带入而影响孔位精度。床坐标轴的反向间隙带入而影响孔位精度。孔类加工（钻孔、镗孔）孔类加工（钻孔、镗孔）原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减 少空行程：少空行程：c)路线2b)路线1a)零件图样点位加工路线P564321XY对刀点(b)对刀点YX(a)123456 若按若按(a)图所示路线加工时，由于图所示路线加工时，由于5、6孔与孔与1、2、3、4孔定位方向相反，孔定位方向相反，Y方向反向间隙会使定位误差增加，影方向反向间隙会使定位误差增加，影响响5、6孔与其他孔的位置精度。孔与其他孔的位置精度。 按按(b)图路

30、线，加工完图路线，加工完4孔后往上孔后往上多移动一段距离到多移动一段距离到P点，然后再折回来点，然后再折回来加工加工5、6孔，使方向一致，可避免引入孔，使方向一致，可避免引入反向间隙。反向间隙。 对于车削，可考虑将毛坯件上过多对于车削，可考虑将毛坯件上过多的余量，特别是含铸、锻硬皮层的余量的余量，特别是含铸、锻硬皮层的余量安排在普通车床上加工。安排在普通车床上加工。 如必须用数控车加工时，则要注意如必须用数控车加工时，则要注意程序的灵活安排。可用一些子程序程序的灵活安排。可用一些子程序(或粗或粗车循环车循环)对余量过多的部位先作一定的切对余量过多的部位先作一定的切削加工。在安排粗车路线时，应让

31、每次切削加工。在安排粗车路线时，应让每次切削所留的余量相等。削所留的余量相等。90主偏刀车外圆的情况ee 如图所示，若以如图所示，若以90主主偏刀分层车外圆，合理的偏刀分层车外圆，合理的安排应是安排应是每一刀的切削终每一刀的切削终点依次提前一小段距离点依次提前一小段距离e(e可取可取0.05 mm)。这样就可防止主切削刃在这样就可防止主切削刃在每次切削终点处受到瞬时每次切削终点处受到瞬时重负荷的冲击。重负荷的冲击。当刀具的主偏角大于但仍接近90时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。车削螺纹时，避免在进给机构加速或减速车削螺纹时，避免在进给机构加速或减速过程中切

32、削；过程中切削；注意选择切入切出方向注意选择切入切出方向铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。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，应对刀具为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，应对刀具的切入和切出程序精心设计。的切入和切出程序精心设计。 如图所示，铣削外表面轮廓时，如图所示，铣削外表面轮廓时，铣刀的切入、切出点应沿零件轮廓铣刀的切入、切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出零曲线的延长线上切向切入和切出零件表面，而不应沿法线方向直接切件表面，而不应沿法线方向直接切入零件，引入点选在尖点处较妥。入零件，引入点选在尖点处较妥。切向引入法向引入切向引

33、出( a )( b )( c )( d )引出引入( a )( b )引入引出(a)切向引入法向引入切向引出( a )( b )( c )( d )引出引入( a )( b ) 如图所示，铣削内轮如图所示，铣削内轮廓表面时，切入和切出无法廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿法线方外延，这时铣刀可沿法线方向切入和切出或加引入引出向切入和切出或加引入引出弧改向，并将其切入、切出弧改向，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素点选在零件轮廓两几何元素的交点处。但是，在沿法线的交点处。但是，在沿法线方向切入方向切入/切出时，还应避切出时，还应避免产生过切的可能性。免产生过切的可能性。切向引入法向

34、引入切向引出( a )( b )( c )( d )引出引入( a )( b )切向引入法向引入切向引出( a )( b )( c )( d )引出引入( a )( b )切向引入法向引入切向引出(b)选择切入切出方向选择切入切出方向 对于槽形铣削，若为通槽，可采用行切法来回铣切，走刀换向在工件外部进行，如图所示。 若为封闭凹槽，可有图示若为封闭凹槽，可有图示(b)、(c)、(d)三种走刀方案。图三种走刀方案。图(b)为行切法，图为行切法，图(c)为环切法，图为环切法，图(d)为先用行切法，最后用环为先用行切法，最后用环切法一刀光整轮廓表面。这三种方案中，切法一刀光整轮廓表面。这三种方案中，(

35、b)图方案最差，图方案最差，(d)图方案最好。图方案最好。五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计3.3. 工件的安装与夹具的选择工件的安装与夹具的选择 数控机床上应尽量采用组合夹具，必要时可数控机床上应尽量采用组合夹具，必要时可以设计专用夹具。以设计专用夹具。 无论是采用组合夹具还是设计专用夹具，一无论是采用组合夹具还是设计专用夹具，一定要考虑数控机床的运动特点，注意协调零件和定要考虑数控机床的运动特点，注意协调零件和机床坐标系的关系。机床坐标系的关系。 数控机床上加工零件，由于工序集中，往往数控机床上加工零件，由于工序集中，往往是在一次装夹中就要完成全部工序，因此，对夹是在一次装夹中就

36、要完成全部工序，因此，对夹紧工件时的紧工件时的变形变形要给以足够的重视。要给以足够的重视。3.3. 工件的安装与夹具的选择工件的安装与夹具的选择 定位装夹的基本原则定位装夹的基本原则 (1) 力求设计、工艺与编程计算的基准统一。 (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) 避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。选择夹具的基本原则选择夹具的基本原则 (1) 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。当达到一定批量生产时才考虑用专用夹具，并力求结构简单。 (3) 夹具上各零部件应不

37、妨碍机床对零件各表面的加工。 此外，为提高数控加工的效率，在成批生产中，还可采用多位、多件夹具。 (2) 零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 夹紧力作用点与夹紧变形的关系夹紧力作用点与夹紧变形的关系 ： a) a) 薄壁套薄壁套 b) b) 改进方法改进方法2 2 c)c)改进方法改进方法2 2 4.4.数控加工刀具的选择数控加工刀具的选择五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计 选择刀具通常要考虑机床的加工能选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容和工件材料等因素。数控加力、工序内容和工件材料等因素。数控加工不仅要求刀具的精度高、刚度好、耐用工不仅要求刀具的精度高、刚

38、度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。5.5.切削用量的确定切削用量的确定 对于高效率的金属切削机床加工来说，对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削用量。必须合理地选择切削用量。 编程人员在确定切削用量时，要根据被编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、刀具耐用加工工件材料、硬度、切削

39、状态、刀具耐用度，先确定背吃刀量、进给量，最后选择合度，先确定背吃刀量、进给量，最后选择合适的切削速度。适的切削速度。五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计5.5.切削用量的确定切削用量的确定粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。粗加工粗加工大切削深度大切削深度a aP P，大进给量，大进给量F F，合理切削速度，合理切削速度V V；精加工精加工小切削深

40、度小切削深度a aP P和进给量和进给量F F，较高的切削速度，较高的切削速度V V。五、数控加工的工序设计五、数控加工的工序设计 (1) 背吃刀量阿背吃刀量阿ap (mm)，亦称切削，亦称切削深度。主要根据机床、夹具、刀具和工件深度。主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。的刚度来决定。 精加工时，则应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取(0.20.5) mm。 (2) 主轴转速主轴转速n(r/min)主要根据允许的主要根据允许的切削速度切削速度 c(m/min)选取。选取。 D v1000Cn式中： vc切削速度，由刀具的

41、耐用度决定； D工件或刀具直径(mm)。 主轴转速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中。 (3) 进给量进给量(进给速度进给速度)f(mm/min或或mm/r)是数控机床切削用量中的重要参数，是数控机床切削用量中的重要参数， 主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性质选取。最大进给量则受机床及刀具、工件材料性质选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制并与脉冲当量有关。刚度和进给系统的性能限制并与脉冲当量有关。 当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度(进给量进给量)应选小

42、些。粗加工时，一般进给量就取得大些。应选小些。粗加工时，一般进给量就取得大些。工件材料较软时，可选用较大；反之，应选较小的。工件材料较软时，可选用较大；反之，应选较小的。 车、铣、钻等加工方式下的切削用量可参车、铣、钻等加工方式下的切削用量可参考表考表1-2、1-3、1-4和和1-5选取。选取。表1-2 数控车削用量推荐表工件材料 加工方式 背吃刀量/mm 切削速度/(m/min) 进给量/(mm/r) 刀具材料 粗加工 57 6080 0.20.4 粗加工 23 80120 0.20.4 精加工 0.20.3 120150 0.10.2 车螺纹 70100 导程 YT 类 钻中心孔 5008

43、00 r/min 钻 孔 30 0.10.2 W18Cr4V 碳素钢 b600 MPa 切断(宽度 5 mm) 70110 0.10.2 YT 类 粗加工 23 5080 0.20.4 精加工 0.10.15 60100 0.10.2 合金钢 b=1470 MPa 切断(宽度 5 mm) 4070 0.10.2 YT 类 粗加工 23 5070 0.20.4 精加工 0.10.15 70100 0.10.2 铸 铁 200 HBS 以 下 切断(宽度 5 mm) 5070 0.10.2 YG 类 粗加工 23 6001000 0.20.4 精加工 0.20.3 8001200 0.10.2 铝

44、 切断(宽度 5 mm) 6001000 0.10.2 YG 类 粗加工 24 400500 0.20.4 精加工 0.10.15 450600 0.10.2 黄铜 切断(宽度 5 mm) 400500 0.10.2 YG 类 表1-3 铣刀的切削速度 (m/min)铣 刀 材 料 工 件 材 料 碳素钢 高速钢 超高速钢 Stellite YT YG 铝 75150 150300 240460 300600 黄铜 1225 2050 4575 100180 青铜(硬) 1020 2040 3050 60130 青铜(最硬) 1015 1520 4060 铸铁(软) 1012 1525 183

45、5 2840 75100 铸铁(硬) 1015 1020 1828 4560 铸铁(冷硬) 1015 1228 3060 可锻铸铁 1015 2030 2540 3545 75110 铜(软) 1014 1828 2030 4575 铜(中) 1015 1525 1828 4060 铜(硬) 1015 1220 3045 表表1-4 铣刀进给量铣刀进给量 (mm/每齿) 工件材料 圆柱 铣刀 面铣刀 立铣刀 杆铣刀 成形铣刀 高速钢 嵌齿铣刀 硬质合金 嵌齿铣刀 铸铁 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1 软(中硬)钢 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.

46、3 0.09 硬钢 0.15 0.15 0.06 0.04 0.03 0.2 0.08 镍铬钢 0.1 0.1 0.05 0.02 0.02 0.15 0.06 高镍铬钢 0.1 0.1 0.04 0.02 0.02 0.1 0.05 可锻铸铁 0.2 0.15 0.07 0.05 0.04 0.3 0.09 铸铁 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.08 青铜 0.15 0.15 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1 黄铜 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.21 铝 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.1 Al-S

47、i合金 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.18 0.08 Mg-Al-Zn 合金 0.1 0.1 0.07 0.04 0.03 0.15 0.08 Al-Cu-Mg 合金 Al-Cu-Si合金 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.1 表1-5 高速钢钻头的切削用量 (v：m/mm，f：mm/r)钻头直径 (mm) 25 611 1218 1925 2650 工件 材料 b (MPa) v f v f v f v f v f 490 2025 0.1 2025 0.2 3035 0.2 3035 0.3 2530 0.4 490686 2025 0.1 2

48、025 0.2 2025 0.2 2530 0.2 25 0.2 686882 1518 0.05 1518 0.1 1518 0.2 1822 0.3 1520 0.35 钢 8821078 1014 0.05 1014 0.1 1218 0.15 1620 0.2 1416 0.3 118176 2530 0.1 3040 0.2 2530 0.35 20 0.6 20 1.0 铸铁 176294 1518 0.1 1418 0.15 1620 0.2 16 0.3 1618 0.4 黄铜 软 50 0.05 50 0.15 50 0.3 50 0.45 50 青铜 软 35 0.05 3

49、5 0.1 35 0.2 35 0.35 35 在进行数控加工编程时，往往是将整个刀在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩视为一个点，那就是具浓缩视为一个点，那就是“刀位点刀位点”。它是。它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。在刀具上用于表现刀具位置的参照点。 一般来说，立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴一般来说，立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点为球心；镗刀、线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点为球心；镗刀、车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件头底面中心

50、；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。面的交点。6.6.确定刀具与工件的相对位置确定刀具与工件的相对位置n刀位点刀位点：车刀车刀钻头钻头立铣刀立铣刀 端铣刀端铣刀71对刀点对刀点：是在数控机床上加工零件时，刀具相对于是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。工件运动的起点。 v对刀：对刀： 对刀操作就是要测定出对刀点对刀操作就是要测定出对刀点(也称起刀点也称起刀点)相相对于机床原点以及工件原点的坐标位置。对于机床原点以及工件原点的坐标位置。就是使就是使“对刀点对刀点”与与“刀位点刀位点”重合的操作。重合的操作。X2X0X1Y1Y0Y2X机床原点对刀点工件原点换刀点Y如图，对

51、刀点相如图，对刀点相对于机床原点为对于机床原点为(X0，Y0)，相，相对于工件原点为对于工件原点为(X1，Y1)，据，据此便可明确地表此便可明确地表示出机床坐标系、示出机床坐标系、工件坐标系和对工件坐标系和对刀点之间的位置刀点之间的位置关系。关系。 数控机床对刀时常采用千分表、对刀测数控机床对刀时常采用千分表、对刀测头或对刀瞄准仪进行找正对刀，具有很高的对头或对刀瞄准仪进行找正对刀，具有很高的对刀精度。对有原点预置功能的刀精度。对有原点预置功能的CNCCNC系统，设定好系统，设定好后，数控系统即将原点坐标存储起来。在编程后，数控系统即将原点坐标存储起来。在编程时，应正确地选择时，应正确地选择“

52、对刀点对刀点”的位置。的位置。 其大致选择原则是：(1) 便于数学处理和简化程序编制。(2) 在机床上找正容易，加工中便于检查。(3) 引起的加工误差小。 对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。 对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。 成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，常将对刀点既作为程序的起点，也作为程序的常将对刀点既作为程序的起点，也作为程序的终点。终点。 五、数控加工的工序设计

53、五、数控加工的工序设计CR30R20R5020f刀具运动轨迹工件轮廓XZ 换刀点换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。相对位置点。 换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件和其他部件为准。刀、不碰撞工件和其他部件为准。 如在铣床上，常以机床参考点为换刀点；如在铣床上，常以机床参考点为换刀点；在加工中心上，以换刀机械手的固定位置点为换在加工中心上，以换刀机械手的固定位置点为换刀点；在车床上，则以刀架远离工件的行程极限刀点；在车床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。选取的这些点，都是便于计算的相点为换刀

54、点。选取的这些点，都是便于计算的相对固定点。对固定点。X2X0X1Y1Y0Y2X机床原点对刀点工件原点换刀点Y六、数控加工的工艺文件六、数控加工的工艺文件 数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收数控加工工艺文件既是数控加工、产品验收的依据，又是操作者要遵守、执行的规程，同时的依据，又是操作者要遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产作了技术上的必要工艺资还为产品零件重复生产作了技术上的必要工艺资料积累和储备。料积累和储备。 目前数控加工工艺文件尚未制定国家统一标目前数控加工工艺文件尚未制定国家统一标准，各企业一般都根据本单位的特点制定了一些准，各企业一般都根据本单位的特点制定了一些必要的工艺文件，主要包括数控加工工序卡、数必要的工艺文件，主要包括数控加工工序卡