数控加工工艺及刀具 第一章

第一章数控加工工艺概述1.1数控加工工艺概述1.2数控加工工艺设计1.1数控加工工艺概述1数控加工(如图1一1所示)就是将零件图形和工艺参数、加工内容等以数字信息的形式，编成程序代码输人到数控机床的控制系统中，再由其进行运算处理后转换成驱动伺服机构的指令信号，从而控制数控机床各执行部件协调动作，自动地加工零件1.1.1数控加工的特点1.数控机床加工的特点（1)适应性强。数控机床的一个运动方向定义为一个坐标轴，数控机床能实现多个坐标轴的联动，所以数控机床能完成复杂型面的零件加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表不的形状复杂的零件加工。下-页

返回1，1数控加工工艺概述(2)加工质量稳定。对于同一批零件，由于使用同一类数控机床和刀具及同一个加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动地进行加工的，可以避免人为的误差，因此这就保证了零件加工的一致性且质量稳定。(3)生产效率高。数控机床跟普通机床相比较，由于其刚度高、功率大、主轴转速和进给速度范围大且为无级变速，所以每道工序都可选择较大而合理的切削用量，大大减少了机动时间。(4）加工精度高。数控系统每输出一个脉冲时，机床移动部件的移动量就称为脉冲当量。数控机床的脉冲当量一般为0.001mm高精度的数控机床的脉冲当量可达0.0001mm，其运动分辨率远高于普通机床。上-页

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返回1.1数控加工工艺概述另外，数控机床可具有位置检测装置，可将移动部件的实际位移量或滚珠丝杆、伺服电机的转角反馈到数控系统中，并由数控系统自动进行补偿。因此数控加工可获得比机床本身精度还高的加工精度，所以零件加工尺寸的精度高。(5)工序集中一机多用。数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省加工车间的占地面积，从而带来较高的经济效益。上-页

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返回1.1数控加工工艺概述(6)减轻劳动强度。在输人数控程序并启动机床后，数控机床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。只要对操作人员进行了专门的培训，操作人员就可以且只是观察机床的运行，就使工人的劳动强度大大降低。(7)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控，便于现代化管理。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，易于建立与计算机间的通信联络一台计算机可以控制多台数控机床，即群控，便于现代化管理。上-页

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返回1.1数控加工工艺概述2.数控加工零件的特点在数控机床上加工的零件，可以是普通零件，但更多的零件是普通机床加工起来具有一定的难度或对操作人员的技术水平有相当高的要求一般在数控机床上加工的零件有如下的特点:(1)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。(2)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(需品贵的工艺装备)的零件。(4)价值品贵，加工中不允许报废的关键零件。上-页

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返回1.1数控加工工艺概述3.数控加工工艺的特点由于数控加工是利用程序进行加工，因此，数控加工工艺就必须有利于数控程序的编写并体现数控加工的特点一般数控加工工艺具有如下的特点:(1)数控加工工艺要充分考虑编程的要求。(2)数控加工工艺中工序相对集中，因此，工件各部位的数控加工顺序可能与普通机床上的加工顺序有很大区别。数控工艺规程中的工序内容要求特别详细。如加工部位、加工顺序、刀具配置与使用顺序，刀具加工时的对刀点、换刀点及走刀路线、夹具及工件的定位与安装、切削参数等，都要上-页

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返回1.1数控加工工艺概述清晰明确，数控加工工艺中的工序内容比普通机床加工工艺中的工序内容详细得多。1.1.2常用的数控加工方法1.平面孔系零件常用点位、直线控制数控机床(如数控钻床)加工，选择加工方法时，主要考虑加工精度和加工效率两个原则，即:用什么加工方法能保证零件的加工精度，用什么加工方法能提高零件的加工效率。2.旋转体类零件常用数控车床或数控磨床加工选择加工方法时，主要考虑加工效率和刀尖强度两个原则。上-页

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返回1.1数控加工工艺概述(1)考虑加工效率。在车床上加工时，通常加工余量大，必须合理安排粗加工路线，以提高加工效率。实际编程时一般不官’采用循环指令(否则，以工进速度的空刀行程太大)。比较好的方法是用粗车尽快去除材料，再精车。(2)考虑刀尖强度。数控车床上经常用到低强度刀具加工细小凹槽，在确定加工方法时必须考虑选用刀具的刀尖强度。3.平面轮廓零件常用数控铣床加工。选择加工方法时，主要考虑加工精度和加工效率两个原则，在确定加工方法时应注意:上-页

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返回1.1数控加工工艺概述2(1)刀具的切入与切出方向的控制。在图1一2中，铣削平面轮廓，刀具沿切削边的延长线方向切入、沿切削边的延长线方向切出，工件表面轮廓光滑。如果刀具不是沿切削边的延长线方向切入、切出，则在工件表面轮廓上会留下刀具切削的痕迹。(2)一次逼近方法的选择。用微小直线段或圆弧段逼近非圆曲线轮廓的方法称为一次逼近。在只具有直线和圆弧插补功能的数控铣床上加工非圆曲线轮廓时，微小直线段或圆弧段与被加工轮廓之间的误差称为一次逼近误差，选择一次逼近方法时，应该使工件的轮廓误差在合格范围内，同时程序段的数量以少为佳。上-页

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返回1.1数控加加工工艺艺概述54.立体体轮廓零零件常用多坐坐标轴联联动数控控机床(加工中中心)加加工。选选择加工工方法时时，主要要考虑加加工精度度和加工工效率两两个原则则，在确确定加工工方法时时应考虑虑:①工工件强度度及表面面质量。。立体轮轮廓零件件上的强强度薄弱弱部位，，常‘常常难以承承受粗加加工时的的切削量量，同时时对表面面质量要要求高的的部位要要采取相相应的工工艺措施施。②机机床的插插补功能能。如图图1一1和图1一5所示。1.1.3数控机机床的合合理使用用数控机床床是高精精度、高高效率的的加工母母机。合合理使用用数控机机床，有有利于最最大限度度地发挥挥数控机机床的功功效。上-页下-页返回1.1数控加加工工艺艺概述61.数控控机床的的应用范范围不同类型型的机床床有不同同的用途途，在选选用数控控机床前前，应对对其性能能、规格格、特点点及应用用范围作作详细的的了解。。一般来来说:数控车床床适用于于加工旋旋转体特特征的轴轴类、盘盘类零件件;数控铣床床、立式式加工中中心适用用于加工工板类、、箱体类类、具有有平面复复杂轮廓廓的零件件;卧式加工工中心适适用于加加工复杂杂的箱体体、泵体体、阀体体类零件件，见图1一6。2.数控控机床的的正常使使用条件件数控机床床的正常常使用条条件要求求主要包包括:机机床位置置的环境境要求、、电源要要求、温温度条件件的要求求;此外外，还要要按说明明书的规规定使用用数控机机床。上-页下-页返回1.1数控加加工工艺艺概述(1)机机床位置置环境要要求。机机床的位位置应远远离振源源和避免免阳光直直接照射射和热辐辐射的影影响，避避免潮湿湿和气流流的影响响。(2)电电源要求求。一般般数控机机床安装装在机加加工车间间，不仅仅环境温温度变化化大，使使用条件件差，而而且各种种机电设设备多，，致使电电网电压压波动大大。因此此，安装装数控机机床的位位置，需需要对电电源电压压有严格格控制。。(3)温温度条件件。一般般来说，，数控电电控箱内内部设有有排风扇扇或冷风风机，以以保持电电子元件件，特别别是中央央处理器器工作温温度恒定定或温差差变化很很小。(4)按按说明书书的规定定使用数数控机床床。用户户在使用用数控机机床时，，不允许许随意改改变控制制系统内内制造厂厂设定的的参数这这些参数数的设定定直接关关系到数数控机床床各部件件的动态态特征。。上-页返回1.2数控加加工工艺艺设计1.2.1数控控加工工工艺的主主要内容容数控加工工工艺有有以下九九方面的的内容:(1)选选择并确确定进行行数控加加工的零零件及内内容;(2)对对零件图图纸进行行数控加加工的工工艺分析析;(3)数数控加工工的工艺艺设计;(4)对对零件图图纸的数数学处理理;(5)编编写加工工程序单单;(6)按按程序单单制作控控制介质质;(7)程程序的校校验与修修改;下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计(8)首首件试加加工与现现场问题题处理;(9)数数控加工工工艺文文件的定定型与归归档1.2.2数控控加工工工艺设计计的具体体内容1.数控控加工内内容的选选择一般可按按下列原原则选择择数控加加工内容容:(1)普普通机床床无法加加工的内内容应作作为优先先选择内内容;(2)普普通机床床难加工工，质量量也难以以保证的的内容应应作为重重点选择择内容;(3)普普通机床床加工效效率低，，工人手手工操作作劳动强强度大的的内容，，可在数数控机床床尚有加加工能力力的基础础上进行行选择。。上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计相比之下下，下列列一些加加工内容容则不宜宜选择数数控加工工:(1)需需要用较较长时间间占机调调整的加加工内容容。(2)加加工余量量极不稳稳定，且且数控机机床上又又无法自自动调整整零件坐坐标位置置的加工工内容。。(3)不不能在一一次安装装中加工工完成的的零星分分散部位位，采用用数控加加工很不不方便，，效果不不明显，，可以安安排普通通机床补补充加工工。2.数控控加工零零件的工工艺性分分析对数控加加工零件件的工艺艺性分析析，主要要包括产产品的零零件图样样分析和和零件的的结构工工艺性分分析两部部分。上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计3.数控控加工工工艺路线线的设计计数控加工工工艺路路线的设设计工序序有以下下三步:(1)工工序的划划分;(2)加加工顺序序的安排排;(3)数数控加工工工序与与普通工工序的衔衔接。这里所说说的普通通工序是是指常规规的加工工工序、、热处理理工序和和检验等等辅助工工序。数数控加工工工序前前后一般般都穿插插其他普普通工序序，若衔衔接不好好就容易易产生矛矛盾。较较好的解解决办法法是建立立工序间间的相互互状态联联系，在在工艺文文件中做做到互审审会签。。例如是是否预留留加工余余量，留留多少、、定位基基准的要要求、零零件的热热处理等等，这些些问题都都需要前前后衔接接，统筹筹兼顾。。上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计4.数控控加工工工序的设设计数控加工工工序的的设计概概括如下下:(1)确确定走刀刀路线和和工步顺顺序;(2)工工件的定定位与夹夹紧方案案的确定定;(3)夹夹具的选选择。数数控加工工的特点点对夹具具提出了了两个基基本要求求:一是是保证夹夹具的坐坐标方向向与机床床的坐标标方向相相对固定定;二是是要能协协调零件件与机床床坐标系系的尺寸寸。(4)刀刀具的选选择。刀刀具的选选择是数数控加工工工艺中中重要的的内容之之一不仅仅影响机机床的加加工效率率，而且且直接影影响加工工质量。。(5)切切削用量量的确定定。上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计b1b2b4b5b6数控车削削切削条条件见表1一1。铣刀刀具具材料与与许用最最高切削削速度可可见表1-2。6.数控控加工工工艺文件件的填写写(1)数数控加工工工序卡卡(见表1一4)(2)数数控加工工刀具卡卡(见表1一5)(3)数数控加工工刀具明明细(见见表1一6)(4)数数控加工工路线图图主要反反映刀具具的运动动轨迹(5)数数控加工工程序单单。1.2.3数控控机床的的坐标系系上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计81.坐标标系统为了保证证数控机机床的正正确运动动，避免免工作的的不一致致性，简简化程序序的编制制方法，，并使所所编程序序有互换换性，ISO和和我国国国家标准准都统一一规定了了数控机机床坐标标轴及其其运动方方向，这这给数控控系统和和机床的的设计、、使用带带来了方方便。(1)机机床坐标标系与运运动方向向。为了了确定机机床的运运动方向向和移动动距离，，就要在在机床上上建立一一个坐标标系，该该坐标系系就叫机机床坐标标系，也也叫标准准坐标系系。数控控机床上上的坐标标系采用用右手直直角笛卡卡尔坐标标系，如如图1一8所示上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计(2)工工件坐标标系。工工件坐标标系是由由编程人人员根据据零件图图样及加加工工艺艺，以零零件上某某一固定定点为原原点建立立的坐标标系。又又称为编编程坐标标系或工工作坐标标系。工工件坐标标系一般般供编程程使用，，确定工工件坐标标系时不不必考虑虑工件在在机床上上的实际际装夹位位置。(3)附附加坐标标系。为为了编程程和加工工的方便便，如果果还有平平行于X,Y,Z坐标标轴的坐坐标，有有时还需需设置附附加坐标标系，可可以采用用的附加加坐标系系有:第第二组U,V,W坐标，，第三组组P,Q,R坐坐标。2.几个个重要术术语(1)机机床原点点。机床床原点又又称为机机械原点点，是机机床坐标标系的原原点。该该点是机机床上一一个固定定的点，，其位置置是由机机床设计计和制造造单位确确定的.上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计10(2)机机床参考考点。机机床参考考点是机机床上的的一个固固定点，，用于对对机床工工作台、、滑板与与刀具相相对运动动的测量量系统进进行标定定和控制制。其位位置由机机械挡块块或行程程开关来来确定。。机床参参考点对对机床原原点的坐坐标是一一个已知知定值，，也就是是说，可可以根据据机床参参考点在在机床坐坐标系中中的坐标标值间接接确定机机床原点点的位置置。一般数控控车床、、数控铣铣床的机机床原点点和机床床参考点点位置如如图1一10所示(3)工工件原点点工件坐坐标系的的原点称称为工件件原点或或编程原原点工件件原点在在工件上上的位置置虽可任任意选择择以利于于编程，，但一般般应遵循循的原则则有:上-页下-页返回1.2数控加加工工艺艺设计①工件原原点选在在工件图图样的设设计基准准或工艺艺基准上上，②工工件原点点尽量选选在尺寸寸精度高高、粗糙糙度值低低的工件件表面上上。③工工件原点点最好选选在工件件的对称称中心上上。①要要便于测测量和检检验。(4)绝绝对坐标标与相对对坐标。。绝对坐坐标是指指所有点点的坐标标值都是是相对于于坐标原原点计量量的;相相对