数控加工工艺基础

1、数控加工工艺基础数控加工工艺基础内容提要: 本章将主要讲述数控加工工艺的主要内容,加工工艺基本特点,数控机床使用范围,零件工艺分析,加工方法与加工方案的确定,走刀路线的确定,刀具选择与切削用量的确定,工艺技术文件. 数控加工工艺基础数控加工工艺基础l一数控加工的工艺设计内容：一数控加工的工艺设计内容：l（1）根据数控加工适应性，确定零件是否适于数控加工，以及适于什么类型的数控加工。l（2）对零件进行数控工艺性分析；l（3）拟定数控加工的工艺路线；l（4）设计数控加工工序；l（5）编写数控加工专用技术文件。2.1数控加工工艺概述数控加工工艺概述数控加工工艺基础数控加工工艺基础l2.1数控加工工艺

2、概述数控加工特点：数控加工特点：1 1数控加工工艺内容要求具体而详细数控加工工艺内容要求具体而详细2 2数控加工工艺要求更严密而精确数控加工工艺要求更严密而精确 3 3制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算理和编程尺寸设定值的计算 4 4选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响形状精度的影响 5 5制定数控加工工艺时要特别强调刀具选择的制定数控加工工艺时要特别强调刀具选择的重要性重要性 6 6数控加工工艺的特殊要求数控加工工艺的特殊要求 7 7数控加工程序的编写、校验与修改是数控加数

3、控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容工工艺的一项特殊内容 数控加工工艺基础数控加工工艺基础2.2数控加工工艺分析的一般数控加工工艺分析的一般步骤步骤l1.1.机床的选用机床的选用: :普通机床、普通机床、专用机床、数控机床专用机床、数控机床l普通机床普通机床: :零件不太复杂零件不太复杂, ,生产批量小生产批量小l专用机床专用机床: :生产批量较大生产批量较大l数控机床数控机床: :小批量生产小批量生产, ,产产品品种变换频繁品品种变换频繁, ,批量小批量小, ,加工方法的区别大加工方法的区别大数控加工工艺基础数控加工工艺基础2.数控加工的工艺适应性1最适应类l（1）形状复

4、杂，加工精度要求高，通用加工设备无法加工或虽然能加工但很难保证产品质量的零件；l（2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件；l（3）具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒型零件；l（4）必须在一次装夹中合并完成铣、镗、铰或攻螺纹等多工序的零件。2.22.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础2 2较适应类较适应类l（1）在通用机床上加工时易受人为因素（如：情绪波动、体力强弱、技术水平高低等）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；l（2）在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件；l（3）需要多次更改设计后

5、才能定型的零件；l（4）在通用机床上加工需要作长时间调整的零件；l（5）用通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件。2.22.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l不适应类：不适应类：（1）需要通过较长时间占机调整的加工内容（如以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等）；（2）必须按专用工装协调的孔及其他加工内容（主要原因是采集编程用的数据有困难，协调效果也不一定理想）；（3）不能在一次安装中加工完成的其他零星部位，采用数控加工效果不明显，可安排普通机床补充加工。2.22.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控

6、加工工艺基础数控加工工艺基础l3.3.数控加工零件的工艺性分析数控加工零件的工艺性分析1 1零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则则 （1 1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点 在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便 （2)2)构成零件轮廓的几何元素的条件应充分构成零件轮廓的几何元素的条件应充分 在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时，要分

7、析几何元素的给定条件是否充分。 2.22.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础2 2零件各加工部位的结构工艺性应符合数控零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点加工的特点 （1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。 （a） （b）（3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大 。（4）采用统一的基准定位。 此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证、有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排

8、的封闭尺寸等。2.22.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l4.4.数控机床的工序划分的方式数控机床的工序划分的方式l（1 1）、刀具集中分序法）、刀具集中分序法l（2 2）、粗、精加工分序法）、粗、精加工分序法l（3 3）、加工部位分序法）、加工部位分序法l（4 4）、零件装夹分序法）、零件装夹分序法2.22.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础5工步的划分工步的划分 2.22.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考工步的划分主要从加工

9、精度和效率两方面考虑，工步划分的原则为。虑，工步划分的原则为。 （1 1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行；行； （2 2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的加工后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的加工精度。精度。 （3 3）按刀具划分工步。）按刀具划分工步。 总之，工序与工步的划分要根据具体零件总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。的结构特点、技术要求等

10、情况综合考虑。数控加工工艺基础数控加工工艺基础l6 6加工顺序的安排加工顺序的安排l保证定位夹紧时工件的刚性和有利于保证加工精度。一般应按下列原则进行l（1）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要综合考虑；l （2）先进行外型加工工序，后进行内型加工工序；l （3）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压紧元件次数；l （4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l7.7.定位基准与夹紧方

11、案的确定定位基准与夹紧方案的确定l在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：l （1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一；l （2）尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面；l （3）避免采用占机人工调整的方案。2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l8.8.夹具的选择夹具的选择l主要考虑下列几点：l（1）当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具；l（2）当成批生产时，考虑采用专用夹具，但应力求结构简单；l（3）夹具尽量要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀，以免产生碰撞；l（4）装

12、卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具等。 2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l9.9.刀具的选择刀具的选择l 数控机床所用刀具要求切削性能好、精度高、可靠性高、耐用度高、断屑及排屑性能好，装夹调整方便等，合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。 在如何配置刀具、辅具方面应掌握一条原则：质量第一，价格第二。只要质量好，耐用度高，即使价格高一些，也值得购买。 2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l10.切削用量的确定 切削用量包括主轴

13、转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。l(1)确定主轴转速 l主要根据允许的切削速度c（m/min）选取ln=1000c/（d）式中c切削速度；ld工件或刀具直径（mm）l切削速度高,也能提高生产效率,但应首先考虑采用尽可能大的背吃刀量来提高生产率,因为切削速度与刀具耐用度关系密切,随着vc的加大,刀具耐用度将急剧降低,故vc的选择主要取决于刀具耐用度。 2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l（2）确定背吃刀量l在刚度允许的情况下，ap相当于加工余量，应以最少的进给次数切除这一加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产效率。但为了保证加工精度和

14、表面粗糙度，一般都要留一点余量最后精加工。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般可取（0.20.5）mm 2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l（3）进给量l 进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。l 当加工精度要求高，表面粗糙度数值小时，进给量数值应取小些，一般在2050mm/min范围内选取。2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤l11.11.确定对刀点与换刀点确定对刀点与换刀点l(1)刀位点的概念:l 在进行数控加工程序编制时，往往将刀具视为没有形状和大小的一个运动质点，这

15、个点就是刀位点。2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l(2)(2)对刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点。l 换刀点换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床而设置的，在加工过程中间要自动换刀。l 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一定距离的地方，并要有一定的安全量。2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l对刀点选择原则如下：l （1）刀具的起点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件，应将孔的中心作为对刀点，以提高零件的加工精度；l （2）对刀点

16、应选在便于观察和检测，对刀方便的位置上；l （3）对于建立了绝对坐标系统的数控机床，对刀点最好选在该坐标系的原点上，或者选在已知坐标值的点上，以便于坐标值的计算。2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l12.走刀路线的确定l走刀路线的概念:l 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹和方向称为进给路线，也称走刀路线，它既包括切削加工的路线，又包括刀具切入、切出的空行程路线。2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l2.2数控加工工艺分析的一般步骤 此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余

17、量和机床、刀具的刚度等情况。Vf逆铣Vf顺铣螺旋线下刀 之字形下刀行切法 环切法数控加工工艺基础数控加工工艺基础l确定走刀路线时应注意:l（1）粗加工的走刀路线应以提高加工效率为主，尽可能缩短粗加工时间。 l（2）精加工的走刀路线主要应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求，并兼顾效率。 l（3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量； l（4）应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。 l（5）进、退刀位置应选在不太重要的位置，并且使刀具尽量沿切线方向切入和切出，避免采用法向切入、切出和进给中途停顿而产生刀痕。 l（6）选择使工件在加工后变形小的路线 。2.2数控加工工艺分析的一般

18、步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础13.13.选择数控加工方法选择数控加工方法（1）回转体零件的加工）回转体零件的加工（a） （b） 加工余量大而且不均匀，因此在粗加工中常采用分层切削的方法。 基本具备零件形状，预料较小且比较均匀，可以采用按零件轮廓形状进行切削的方式 2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础l 棒料毛坯铸造、锻造件毛坯分层切削轮廓切削分层切削轮廓切削数控加工工艺基础数控加工工艺基础选择数控加工方法选择数控加工方法（2 2）孔系零件的加工）孔系零件的加工 在编制加工程序时，还可采用子程序调用的方法来减

19、少程序段的数量，以减小加工程序的长度和提高加工的可靠性 2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺基础数控加工工艺基础选择数控加工方法选择数控加工方法（3）平面与曲面轮廓零件的加工）平面与曲面轮廓零件的加工 平面轮廓零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般在两坐标联动的铣床上加工。 2.2数控加工工艺分析的一般步骤数控加工工艺分析的一般步骤2.3数控加工工艺技术文件数控加工工艺技术文件l 数控加工专用技术文件既是数控加工的依据、数控加工专用技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。程。l 技术文件是对数

20、控加工的具体说明，目的是技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。l 数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。数控加工工艺基础数控加工工艺基础1.数控编程任务书工艺处数控编程任务书产品零件图号任务书编号零件名称使用数控设备共 页第 页主要工序说明及

21、技术要求：编程收到日期年月日经手人编制审核编程审核批准2.3数控加工工艺技术文件数控加工工艺技术文件数控加工工艺基础数控加工工艺基础l2 2数控加工工序卡数控加工工序卡 用数控加工工序卡的形式，可以把零件草图、尺用数控加工工序卡的形式，可以把零件草图、尺寸、技术要求、工序内容及程序要说明的问题集中反寸、技术要求、工序内容及程序要说明的问题集中反映在一张卡片上，做到一目了然。映在一张卡片上，做到一目了然。 l数控加工程序说明卡数控加工程序说明卡l加工程序作出说明的主要内容如下：加工程序作出说明的主要内容如下：l（1 1）所用数控设备型号；）所用数控设备型号；l（2 2）对刀点（程序原点）及允许的对刀误差；）对刀点（程序原点）及允许的对刀误差；l（3 3）工件相对于机床的坐标方向及位置（用简图表）工件相对于机床