数控加工编程与操作课件cha

第3章数控加工工艺分析【学习目标】1．了解数控机床加工工艺与普通机床加工工艺的不同点，明确数控加工前机床运动过程与零件工艺过程的联系2．熟悉刀具和夹具选择，以及数控刀具路径的设计方法3．熟悉数控加工切削用量的确定方法，以及典型数控零件的工艺分析3.1数控加工工艺性分析3.1.1数控加工工艺内容

1．数控加工工艺的特点（1）数控加工的内容要求更加具体、明确（2）数控加工的工艺要求更精确、严密（3）数控加工工序相对集中（4）数控加工工艺的特殊要求

2．数控加工工艺的主要内容数控加工工艺主要包括：选择并确定需要进行数控加工的零件及内容，数控加工工艺设计，对零件图形进行必要的数学处理，编写加工程序，程序校验与首件试加工，数控加工工艺技术文件的编写与归档等。（1）选择并确定需要进行数控加工的零件及内容数控加工较适应的零件包括以下几种。①形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件。②多品种、小批量生产的零件。③几何形状较复杂的零件。④需要频繁改型的零件。⑤需要最短周期的急需零件。（2）数控加工工艺设计①数控加工工艺分析：主要包括零件图分析、结构工艺性分析、零件安装方式的选择等内容。②工序的划分：工序划分主要考虑生产纲领、所用设备及零件本身的结构、技术要求等，数控工序的划分概念与普通机床工序划分有所不同。在数控机床上加工零件，工序划分方法有如下3种。●按所用刀具划分：以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的待加工表面较多、机床连续工作时间过长、加工程序的编制和检查难度较大等情况，加工中心常用这种方法划分。●按定位方式划分工序：这种方法一般适合于加工内容不多的工件，加工完后就能达到待检状态。通常是以一次安装及加工作为一道工序。●按粗、精加工划分：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。③工步的划分：工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个数控加工工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。工步划分的原则如下。●同一加工表面按粗加工、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行。若加工尺寸精度要求较高时，考虑到零件尺寸、精度、刚性等因素，可采用前者划分工步。若加工表面位置精度要求较高时，建议采用后者。●对于既有铣面又有镗孔的零件，可以采用“先面后孔”的原则划分工步。●按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。工序与工步的划分要根据实际零件的结构特点、加工技术要求等情况综合确定。④加工顺序的安排：在确定了某个工序的加工内容后，要详细安排这些工序内容的加工顺序，如一般数控铣削采用工序集中的方式，通常按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工内腔、外形，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。数控切削加工工序通常按下列原则安排顺序：●基面先行原则：用做精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如，轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。又如，箱体类零件加工时，总是先加工定位用的平面和两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。●先粗后精原则：先粗后精是指按照粗加工—半精加工—精加工的顺序进行加工，逐步提高加工精度。粗加工可在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切除，一方面可提高金属切除率，另一方面可满足精加工的余量均匀性要求。若粗加工后所留余量不能满足精加工要求，则应安排半精加工。●先内后外原则：内表面加工散热条件较差，为防止热变形对加工精度的影响，应先安排加工。对于有内孔和外圆表面的零件加工，通常先加工内孔，后加工外圆。同样，对于内外轮廓加工，先进行内轮廓（型腔）加工工序，后进行外形加工工序。●先主后次原则：零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。●先面后孔原则：对于有平面和孔加工的零件，应先加工孔，后加工平面。加工顺序的安排还应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的要求综合确定。⑤确定走刀进给路线：走刀进给路线是指数控机床在整个加工工序中刀具相对于工件的运动轨迹和方向，即刀具从开始运动起，直至加工程序结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。可见走刀路线不但包括了工步的内容,也反映出工步顺序。（3）对零件图形进行必要的数学处理在完成工艺设计的工作之后，下一步需根据零件的几何尺寸、加工路线和刀具补偿方式，计算刀具的运动轨迹，以获得刀位资料。（4）编写加工程序在完成工艺设计和数学处理的工作之后，编程人员应根据所使用的数控系统的程序指令的编程格式和编程方法，编写零件加工程序单。（5）程序校验与首件试加工程序须经过校验和首件试加工后才能正式使用。程序校验可通过数控系统图形显示功能，模拟工件的切削过程，以检验程序是否正确，但这只能检验运动是否正确，不能检查零件的加工精度，因此，还必须进行零件的首件试加工，检查零件加工精度能否达到要求，如加工有误差，应综合分析误差产生的原因，找出问题所在，并加以解决。（6）数控加工工艺技术文件的编写与归档编写（填写）数控加工工艺技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些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、执行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，进行技术积累。工艺文件主要包括如下内容。①数控加工工序卡片：数控加工工序卡与普通加工工序卡很相似，表述了数控加工工艺内容。它是操作人员配合数控程序进行数控加工的主要指导性工艺资料。工序卡应包括设备名称、工步名称、工序加工简图、定位装夹方式、本工序加工尺寸及精度、刀具名称及规格、切削用量、技术要求等内容。②数控加工刀具调整单：主要包括数控刀具卡片（简称刀具卡）和数控刀具明细表（简称刀具表）两部分。其主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格甚至刀片型号材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据。刀具表是调刀人员调整刀具、机床操作人员进行刀具数据输入的主要依据。③数控加工走刀路线图：设计好数控加工走刀路线是编制合理加工程序的重要前提。通过确定刀具运动路线，防止刀具在运动中与工件、夹具等发生碰撞。同时，根据走刀路线和走刀顺序正确编制加工程序。④数控加工程序单：是实现数控加工的主要依据，是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移资料的清单。不同的数控系统，程序单的格式可能不同。3.1.2零零件件数控控加工工工艺艺性分分析1．数数控加加工零零件图图的工工艺性性分析析数控加加工零零件的的加工工内容容确定定后，，应对对零件件的数数控加加工工工艺进进行全全面、、仔细细、认认真的的分析析。主主要是是零件件图分分析、、结构构工艺艺性分分析、、零件件安装装方式式的选选择等等内容容。（1））尺寸寸标注注方式式分析析由于数数控加加工精精度和和重复复定位位精度度都很很高，，不会会因产产生较较大的的累积积误差差而破破坏零零件的的使用用特性性，因因此，，可将将局部部的分分散标标注法法改为为同一一基准准标注注或直直接给给出坐坐标尺尺寸的的标注注法。。如图图3-1所所示，，将图图（b）所所示分分散的的尺寸寸标注注方式式改为为图（（a））所示示的坐坐标标标注方方式较较为合合理。。（a））同一一基准准标注注（（b）较较分散散的标标注图图3-1尺尺寸寸标注注方式式（2））轮廓廓几何何要素素分析析由于手手工编编程时时，要要计算算每个个基点点的坐坐标，，在自自动编编程时时，要要对构构成轮轮廓的的所有有几何何要素素进行行定义义，在在分析析零件件图时时，要要分析析几何何要素素的给给定条条件是是否充充分。。在零零件图图设计计时，，如果果出现现构成成加工工轮廓廓的条条件不不充分分，尺尺寸模模糊不不清，，将使使编程程存在在困难难。（3））精度度及技技术要要求分分析在确定定加工工方法法、装装夹方方式、、刀具具及切切削用用量之之前，，必须须对零零件的的加工工精度度及技技术要要求进进行分分析。。分析析的主主要内内容有有4个个方面面：一一是分分析精精度及及各项项技术术要求求是否否齐全全合理理；二二是分分析机机床的的加工工精度度能否否达到到加工工要求求；三三是找找出有有位置置精度度要求求的表表面，，这些些表面面应安安排在在一次次安装装中完完成；；四是是对表表面粗粗糙度度要求求较高高的表表面应应采取取恒线线速度度切削削功能能进行行加工工。2．零零件的的结构构工艺艺性分分析零件的的结构构工艺艺性是是指所所设计计的零零件在在满足足使用用要求求的前前提下下制造造的可可行性性和经经济性性。良良好的的结构构工艺艺性，，可以以使零零件加加工容容易，，节省省工时时和材材料。。而较较差的的零件件结构构工艺艺性，，会使使加工工困难难，浪浪费工工时和和材料料，有有时甚甚至无无法加加工，，因此此，零零件各各加工工部位位的结结构工工艺性性应符符合数数控加加工的的特点点。①零零件的的内腔腔和外外形应应尽量量采用用统一一的几几何类类型和和尺寸寸，尤尤其是是加工工面转转接处处的凹凹圆弧弧半径径，一一根轴轴上直直径差差不大大的各各轴肩肩处的的退刀刀槽宽宽度最最好统统一尺尺寸。。这样样可以以减少少刀具具规格格和换换刀次次数，，使编编程方方便，，提高高生产产效率率。对于零零件上上有多多个外外圆槽槽时，，如图图3-2所所示。。图3-2轴轴上槽槽宽②内内槽及及缘板板之间间转接接圆角角的大大小决决定着着刀具具直径径的大大小，，所以以内槽槽圆角角半径径不应应太小小。对对于图图3-3所所示零零件，，被加加工轮轮廓低低、转转角圆圆弧半半径的的大则则其结结构工工艺性性好。。图3-3内内槽结结构工工艺性性③铣铣削零零件槽槽底平平面时时，槽槽底圆圆角半半径r不要过过大。。如图图3-4所所示，，铣削削平面面的最最大接接触直直径d=D−2r（D为铣刀刀直径径），，当D一定时时，r越大，，铣刀刀端面面刃与与铣削削平面面的面面积越越小，，加工工平面面的能能力就就越差差，效效率越越低，，工艺艺性也也越差差。当当r大到一一定程程度时时，甚甚至必必须用用球头头铣刀刀加工工，这这是应应该尽尽量避避免的的。图3-4零零件槽槽底平平面圆圆弧的的影响响3．应应采用用统一一的基基准定定位在数控控加工工中若若没有有统一一的定定位基基准，，则会会因工工件的的二次次装夹夹而造造成加加工后后两个个面上上的轮轮廓位位置及及尺寸寸不协协调现现象。。另外外，零零件上上最好好有合合适的的孔作作为定定位基基准孔孔。若若没有有，则则应设设置工工艺孔孔作为为定位位基准准孔。。若无无法制制出工工艺孔孔，也也要用用精加加工表表面作作为统统一基基准，，以减减少二二次装装夹产产生的的误差差。此外，，还应应分析析零件件所要要求的的加工工精度度、尺尺寸公公差等等是否否可以以得到到保证证，有有没有有引起起矛盾盾的多多余尺尺寸或或影响响加工工安排排的封封闭尺尺寸等等。3.2数数控加加工刀刀具路路径刀具路路径是是指数数控机机床在在整个个加工工工序序中刀刀具中中心（（严格格说来来是刀刀位点点）相相对于于工件件的运运动轨轨迹和和方向向。在在确定定刀具具路径径时，，主要要遵循循以下下原则则。①应应能保保证零零件具具有良良好的的加工工精度度和表表面质质量。。②应应尽量量缩短短加工工路线线，减减少空空刀时时间以以提高高加工工效率率。③应应使数数值计计算简简单，，程序序段数数量少少。④确确定轴轴向移移动尺尺寸时时，应应考虑虑刀具具的引引入距距离和和超越越距离离。3.2.1数数控控车削削刀具具路径径1．进进给路路线的的选择择（1））最短短的切切削进进给路路线选择最最短的的切削削进给给路线线，直直接缩缩短加加工时时间，，可提提高生生产率率，降降低刀刀具磨磨损，，因此此，在在安排排粗加加工或或半精精加工工切削削路线线时，，应综综合考考虑被被加工工工件件的刚刚性和和加工工的工工艺性性等要要求，，制定定最短短的切切削路路线。。图3-5所所示为为3种种不同同的切切削路路线，，其中中图（（a））所示示为利利用复复合循循环指指令沿沿零件件轮廓廓加工工的切切削路路线，，图（（b））所示示为按按“三三角形形”轨轨迹加加工的的切削削路线线，图图（c）所所示为为利用用矩形形循环环指令令加工工的切切削路路线。。通过过分析析和判判断，，按矩矩形循循环轨轨迹加加工的的进给给路线线的长长度总总和最最短，，因此此，在在同等等条件件下，，其切切削所所需时时间（（不含含空行行程））最短短，刀刀具的的损耗耗最小小。图3-5不不同粗粗车进进给路路线示示意（2））大余余量毛毛坯的的切削削进给给路线线图3-6所所示为车削削大余量的的两种加工工进给路线线，其中图图（a）所所示的由““小”到““大”的切切削方法，，在同样的的背吃刀量量的条件下下，所剩余余量过大；；而按图（（b）所示示由“大””到“小””的切削方方法，则可可保证每次次的车削所所留余量基基本相等，，因此，该该方法切削削大余量较较为合理。。图3-6大大余量量毛坯的切切削进给路路线（3）车螺螺纹时的加加工路线和和轴向进给给距离车螺纹时，，刀具沿轴轴向的进给给应与工件件旋转保持持严格的速速比关系。。考虑到刀刀具从停止止状态加速速到指定的的进给速度度或从指定定的进给速速度降至零零时，驱动动系统有一一个过渡过过程，因此此，刀具沿沿轴向进给给的加工路路线长度，，除保证螺螺纹加工的的长度外，，还应增加加δ1（2～5mm））的刀具引引入距离和和δ2（1～2mm））的刀具切切出距离，，如图3-7所示，，以便保证证螺纹切削削时，在升升速完成后后才使刀具具接触工件件，在刀具具离开工件件后再开始始降速。图3-7车车螺纹纹时轴向进进给距离（4）循环环切除余量量数控车削中中应根据毛毛坯类型和和工件形状状确定切除除余量的方方法，以达达到减少走走刀次数，，提高加工工效率的目目的。①轴类零零件。轴套套类零件安安排走刀的的原则是轴轴向走刀、、径向进刀刀，这样可可以减少走走刀次数，，如图3-8所示。。②盘类零零件。盘类类零件安排排走刀路线线的原则是是径向走刀刀、轴向进进刀，与轴轴套类零件件相反，如如图3-9所示。图3-8轴轴套类类零件循环环切除余量量图3-9盘盘类零零件循环切切除余量③铸锻类类零件。铸铸锻件毛坯坯形状与加加工零件形形状相似，，留有较均均匀的加工工余量。循循环去除余余量的方式式是刀具轨轨迹按工件件轮廓线运运动，逐渐渐逼近图纸纸尺寸。这这种方法实实质上是采采用轮廓仿仿形车削的的方式，如如图3-10所所示。。图3-10铸锻锻件毛坯零零件循环切切除余量2．退刀路路径的确定定数控机床加加工过程中中，为了提提高加工效效率，刀具具从起始点点或换刀点点运动到接接近工件部部位，以及及加工完成成后退回起起始点或换换刀点，是是以快速运运动方式完完成的。在快速运动动中，首先先应考虑运运动过程的的安全性，，即在退刀刀过程中不不能与工件件发生碰撞撞；然后考考虑缩短快快速运动时时间，使退退刀路线最最短。根据据刀具加工工零件部件件的不同，，退刀的路路线确定方方式也不同同，数控车车床加工中中常见有3种退刀方方式。①斜线退退刀方式，，适用于加加工外圆表表面的退刀刀。②径—轴轴向退刀方方式，适用用于切槽等等加工的退退刀，这种种退刀方式式是刀具先先径向垂直直退刀，到到达指定位位置时再轴轴向退刀。。③轴—径径向退刀方方式，适用用于镗孔等等加工的退退刀，轴——径向退刀刀方式的顺顺序与径——轴向退刀刀方式恰好好相反。3.2.2数控控铣削刀具具路径1．顺铣和和逆铣的选选择在铣削加工工中，采用用顺铣还是是逆铣方式式是影响加加工表面粗粗糙度的重重要因素之之一。逆铣铣时切削力力F的水平分力力FH的方向与与进给运动动vf的方向相相反；顺铣铣时切削力力F的水平分力力FH的方向与与进给运动动vf的方向相相同。铣削削方式的选选择应视零零件图样的的加工要求求，工件材材料的性质质、特点以以及机床、、刀具等条条件综合考考虑。通常常，由于数数控机床传传动采用滚滚珠丝杠结结构，其进进给传动间间隙很小，，顺铣的工工艺性优于于逆铣。图3-11（a）所所示为采用用顺铣切削削方式精铣铣外轮廓，，图3-11（b））所示为采采用逆铣切切削方式精精铣型腔轮轮廓。图3-11顺铣铣和逆铣切切削方式2．平面零零件轮廓的的刀具路径径对于平面轮轮廓的铣削削，无论是是外轮廓或或内轮廓，，铣刀在切切入工件时时应沿轮廓廓曲线的切切向进入轮轮廓进行加加工，而不不应沿法线线直接切入入工件，以以保证零件件轮廓切入入处的表面面光滑。图3-12铣削削平面零件件轮廓的刀刀具路径3．型腔加加工的刀具具路径型腔加工是是铣削中常常见的加工工，通常采采用立铣刀刀铣削，图图3-13所示为加加工槽的3种进给路路线，因进进给路线不不一致，加加工结果也也将各异。。图3-13（a））和图3-13（b）所示分分别为行切切法和环切切法加工内内槽。图3-13型腔腔铣削加工工进给路线线4．铣削曲曲面的刀具具路径铣削曲面时时，常用球球头刀进行行加工。图图3-14所示为加加工边界敞敞开的直纹纹曲面常用用的两种进进给路线。。当采用图图（a）所所示方案加加工时，每每次直线进进给，刀位位点计算简简单，程序序较短，而而且加工过过程符合直直纹面的形形成规律，，可以准确确保证母线线的直线度度。而采用用图（b））所示方案案加工时，，符合这类类工件表面面资料给出出情况，便便于加工后后检验，叶叶形的准确确度高，因因此，在实实际生产中中最好将以以上两种方方案结合起起来。另外外，由于曲曲面工件的的边界是敞敞开的，没没有其他表表面限制，，所以曲面面边界可以以外延，为为保证加工工的表面质质量，球头头刀应从曲曲面边界外外部进刀和和退刀。当当边界不敞敞开时，确确定走刀路路线要另行行处理。图3-14加工工直纹曲面面的两种常常用进给路路线5．孔加工工刀具路径径孔加工时，，一般是首首先将刀具具在xy平面内快速速定位运动动到孔中心心线的位置置上，然后后沿z向运动进行行加工，所所以，孔加加工进给路路线的确定定包括xy平面内和z向进给路线线。（1）确定定xy平面内的进进给路线孔加工时，，刀具在xy平面内的运运动属于点点位运动，，确定进给给路线时，，主要考虑虑以下问题题。①定位要要迅速。例例如，钻如如图3-15所示零零件的孔。。图3-15最短短加工路线线的选择②定位要要准确。孔孔加工中，，除了空行行程尽量最最短之外，，在镗孔中中，孔系之之间往往还还要较高的的位置精度度，因此，，安排镗孔孔路线时，，要安排各各孔的定位位方向一致致，即采用用单向趋近近定位点的的方法，以以免传动系系统的误差差或测量系系统误差对对定位精度度的影响。。如图3-16所示示。图3-16准确确定位进给给路线（2）确定定Z向（轴向））的进给路路线刀具在Z向的进给路路线分为快快速移动进进给路线和和工作进给给路线。刀刀具先从初初始平面快快速运动到到距工件加加工表面一一定距离的的R平面，然后后按工作进进给速度进进行加工。。如图3-17（a）所示为为加工单个个孔时刀具具的进给路路线。对多多个孔加工工而言，为为减少刀具具的空行程程进给时间间，加工中中间孔时，，刀具不必必退回到初初始平面，，只要退回回到R平面上即可可，其进给给路线如图图3-17（b）所所示。图3-17刀具具Z向进给路线线3.3工工件定位和和夹紧3.3.1零件件的定位根据数控加加工的特点点，工件的的定位基准准和夹紧方方案的确定定应遵循有有关定位基基准和工件件夹紧的基基本要求。。1．工件定定位、安装装的基本原原则①力求设设计基准、、工艺基准准与编程计计算的基准准统一。②尽量减减少工件的的装夹次数数，尽可能能在一次定定位装夹后后，加工出出全部待加加工表面。。③避避免采采用占占机人人工调调整式式加工工方案案，以以充分分发挥挥数控控机床床的效效能。。2．工工件的的定位位基准准应与与设计计基准准保持持一致致在工件件定位位方案案制定定时，，工件件定位位基准准应尽尽量与与设计计基准准保持持一致致，注注意防防止定定位干干涉现现象，，且便便于工工件的的安装装，决决不允允许出出现欠欠定位位的情情况。。箱体工工件最最好选选择一一面两两削作作为定定位基基准。。定位位基准准在数数控机机床上上要细细心找找正，，否则则加工工出来来的工工件决决不会会是高高精度度的产产品。。为了了找正正方便便，有有的机机床，，如卧卧式加加工中中心工工作台台侧面面，安安装有有专用用定位位板。。对于于形状状不规规则或或测定定工件件原点点不方方便的的工件件，可可在夹夹具上上设置置找正正定位位面，，以便便设置置工件件原点点。同同时，，选择择定位位方式式时应应尽量量减少少装夹夹次数数。有有些工工件需需要二二次装装夹时时，应应尽量量采用用同一一定位位基准准以减减少定定位误误差。。3．工工件装装夹选择工工件定定位方方法后后，就就应确确定采采用一一定的的夹紧紧方法法和夹夹紧装装置将将工件件压紧紧夹牢牢，以以防止止工件件在加加工过过程中中，因因切削削力、、离心心力、、惯性性力及及重力力等作作用下下发生生位移移和振振动。。与普普通机机床一一样，，通过过选择择合理理的装装夹方方案，，获得得较高高的定定位精精度和和较好好的夹夹紧方方案。。工件常常用的的装夹夹方法法有如如下3种。。（1））直接接找正正装夹夹用百分分表、、划针针等工工具直直接找找正工工件位位置并并加以以夹紧紧的方方法。。这种种方法法生产产率低低，精精度取取决于于操作作人员员的技技术水水平和和测量量工具具的精精度，，通常常用于于单件件小批批量生生产或或位置置精度度要求求特别别高的的工件件。（2））划线线找正正装夹夹此法是是先在在毛坯坯上按按照零零件图图划出出中心心线、、对称称线和和各待待加工工表面面的加加工线线，然然后按按照划划好的的线找找正工工件位位置。。这种种装夹夹方法法不仅仅划线线费时时，生生产率率低，，精度度低，，而且且对工工人技技术水水平要要求高高。这这种装装夹方方法通通常用用于单单件小小批量量生产产中加加工形形状复复杂而而笨重重的工工件，，或低低精度度毛坯坯的加加工。。（3））用夹夹具装装夹此法是是将工工件直直接安安装在在夹具具的定定位组组件上上。由由于采采用夹夹具装装夹，，不需需要找找正就就能保保证工工件的的装夹夹定位位精度度，因因此，，这种种方法法装夹夹迅速速方便便，定定位精精度较较高且且稳定定，生生产率率高，，但需需要设设计、、制造造专用用夹具具。这这种装装夹方方法广广泛用用于中中批量量以上上生产产类型型。3.3.2零零件件的夹夹紧由于数数控机机床具具有工工序集集中的的使用用特点点，即即工件件通常常一次次装夹夹完全全部加加工工工序，，应防防止工工件因因夹紧紧不当当引起起的变变形造造成对对工件件加工工的不不良影影响。。在设设计工工件的的夹紧紧方案案或设设计夹夹紧装装置时时，应应满足足以下下基本本要求求。①在在夹紧紧过程程中应应能保保持工工件定定位时时所获获得的的正确确位置置。②夹夹紧应应可靠靠和适适当。。夹紧紧机构构要能能自锁锁，保保持工工件在在加工工中不不产生生松动动和振振动。。夹紧紧工件件时不不允许许产生生过大大变形形和表表面损损伤。。③夹紧装装置应操作作方便、安安全、省力力。④夹紧方方案或夹紧紧装置的自自动化程度度和复杂程程度应与工工件的生产产批量和生生产方式相相适应，结结构设计力力求简单紧紧凑，尽量量使用标准准化组件。。3.3.3夹具具的选择1．选择夹夹具的基本本要求①单件小小批量生产产时，应尽尽量采用组组合夹具、、可调式夹夹具及通用用夹具，以以缩短生产产准备时间间，节省生生产费用。。②成批生生产时，可可考虑采用用专用夹具具，但结构构要力求简简单。③数控机机床夹具的的精度要求求更高。④零件在在夹具上的的装卸要快快速、方便便、可靠，，实现夹具具的高效自自动化。2．常用数数控夹具（1）数控控车床夹具具数控车床的的夹具通常常使用三爪爪自定心卡卡盘、四爪爪单动卡盘盘（见图3-18））等，四爪爪卡盘用于于非回转体体或偏心件件的装卡。。大批量生生产使用便便于自动控控制的液压压、电动及及气动夹具具（如液压压三爪卡盘盘），用于于回转工件件的自动装装卡。数控控车床加工工中还有多多种相应的的夹具，主主要分两大大类，即用用于轴类工工件的夹具具和盘类工工件的夹具具。图3-18四四爪卡盘盘（2）数控铣铣床上的夹具具数控铣床上的的夹具一般安安装在工作台台上，其形式式根据被加工工工件的特点点可多种多样样，如通用平平口钳（见图图3-19））、组合夹具具、数控分度度转台（见图图3-20））等，根据工工件加工情况况也常用螺栓栓螺母、压板板和垫铁夹紧紧（见图3-21）。对于斜面零件件可用正弦平平口钳夹紧。。正弦平口钳钳通过钳身上上的孔及滑槽槽来改变角度度，其外形结结构如图3-22所示。。图3-19平平口钳图3-20数数控分度度转台图3-21螺螺栓螺母母、压板和垫垫铁夹紧图3-22正正弦平口口钳组合夹具适用用于新产品研研制、单件小小批量生产和和生产周期短短的产品零件件。使用组合合夹具可节省省夹具的材料料费、设计费费、制造费，，方便库存保保管；另外，，其组合时间间短，能够缩缩短生产周期期，可反复拆拆装，不受零零件尺寸改动动限制，可以以随时更换夹夹具定位易磨磨损件。但对对于定型产品品大批量生产产时，组合夹夹具的生产效效率不如专用用夹具生产效效率高。组合夹具的类类型分孔系组组合夹具和槽槽系组合夹具具。图3-25槽槽系组合合夹具图3-23孔孔系组合合夹具图3-24孔孔系组合合夹具应用实实例（3）专用夹夹具专用夹具指专专为某一工件件的某一加工工工序而设计计制造的夹具具。其结构紧紧凑，操作方方便，主要用用于固定产品品的大批大量量生产。图3-26所示示为连杆加工工铣槽专用夹夹具结构。图3-26连连杆加工工铣槽专用夹夹具3.4刀具具与工件的相相对位置3.4.1对对刀点与与刀位点对刀点可以设设置在被加工工零件上，尽尽可能设在零零件的设计基基准或工艺基基准上，也可可以设在夹具具上与零件定定位基准有一一定尺寸联系系的某一位置置。对刀点的的选择原则如如下。①所选的对对刀点应使程程序编制简单单。②对刀点应应选择在容易易找正、便于于确定零件加加工原点的位位置。③对刀点的的位置应检验验方便、可靠靠。④对刀点的的选择应有利利于提高加工工精度。2．刀位点在使用对刀点点确定工件原原点时，就需需要进行“对对刀”，对刀刀是指使“刀刀位点”与““对刀点”重重合的操作。。所谓“刀位位点”是指刀刀具的定位基基准点，常用用刀具的刀位位点规定：立立铣刀、端铣铣刀的刀位点点是刀具轴线线与刀具底面面的交点，球球头铣刀刀位位点为球心，，镗刀、车刀刀刀位点为刀刀尖或刀尖圆圆弧中心，钻钻头为钻尖，，如图3-27所示。图3-27常常用刀具具刀位点如图3-28所示，零件件安装后工件件坐标系与机机床坐标系就就有了确定的的尺寸关系。。图3-28对对刀点和和机床零点、、工件零点的的尺寸关系3.5刀具具与切削用量量的确定3.5.1数数控加工工刀具特点1．数控刀具具的种类（1）按刀具具结构按刀具结构，，分整体式、、镶嵌式和特特殊型式。（2）按刀具具材料按刀具材料，，分高速钢刀刀具、硬质合合金刀具、金金刚石刀具和和其他材料刀刀具（如立方方氮化硼刀具具，陶瓷刀具具）等。目前前数控机床用用的最多最普普遍的是高速速钢刀具和硬硬质合金刀具具。（3）按切削削工艺按切削工艺，，分车削刀具具、铣削刀具具、钻削刀具具、镗削刀具具等。车削刀刀具有外圆、、内孔、螺纹纹、切割刀具具等多种；铣铣削刀具有端端铣刀、立铣铣刀、球头铣铣刀等；钻削削刀具有麻花花钻、铰刀、、丝锥等。2．数控刀具具的特点为适应数控加加工精度高、、效率高、工工序集中及零零件装夹次数数少等要求，，数控刀具与与普通机床上上所用的刀具具相比，主要要有以下特点点。①高的切削削效率。②刀具精度度高，精度稳稳定。③刚性好，，抗振及热变变形小。④耐用度好好，切削性能能稳定、可靠靠。⑤刀具的尺尺寸调整方便便，换刀调整整时间短。⑥系列化，，标准化。3.5.2数数控加工工刀具的选择择1．刀具选择择总的原则思思路刀具选择总的的原则思路是是：安装调整整方便，刚性性好，耐用度度和精度高。。在满足加工工要求的前提提下，尽量选选择较短的刀刀柄，以提高高刀具加工的的刚性。2．车刀选择择数控车刀主要要采用机夹可可转位车刀。。选择的主要要问题是刀片片的形状、角角度、精度、、材料、尺寸寸、厚度、圆圆角半径、断断屑槽、刃口口修磨等要能能满足各种加加工条件的要要求，各种外外圆车刀、螺螺纹车刀等及及适应的工件件表面如图3-30所示示。图3-30车车刀选择择3．铣刀选择择常见铣刀及适适应加工表面面，如图3-31所示。。图3-31常常见铣刀刀及适应加工工表面4．孔加工刀刀具选择（1）钻孔刀刀具选择在数控铣床上上钻孔，一般般不采用钻模模，钻孔深度度为直径的5倍左右的深深孔加工容易易折断钻头，，可采用固定定循环程序，，多次自动进进退，以利冷冷却和排屑。。钻孔刀具较多多，有普通麻麻花钻、喷吸吸钻、扁钻等等，根据加工工材料、加工工尺寸及加工工质量要求合合理选择，普普通麻花钻如如图3-32所示。加工30以下孔时时多采用麻花花钻，钻削大大直径孔时，，可采用刚性性较好的硬质质合金扁钻。。图3-32普普通麻花花钻（2）铰孔刀刀具选择铰孔是孔的精精加工方法之之一，在生产产中应用很广广。对于较小小的孔，相对对于内圆磨削削及精镗而言言，铰孔是一一种较为经济济实用的加工工方法。铰孔孔所用刀具是是铰刀，铰刀刀从工件孔壁壁上切除微量量金属层，以以提高尺寸精精度和孔表面面质量。铰刀大多是通通用标准铰刀刀，用于对孔孔的精加工。。通用标准铰铰刀有直柄、、锥柄和套式式3种。锥柄柄铰刀直径为为10～32mm，，直铰刀直径径为6～20

mm，，小孔直柄铰铰刀直径为1～6

mm，套套式铰刀直径径为25～80

mm，，如图3-33所示。图3-21机机用铰刀（3）螺纹加加工刀具选择择在数控铣床和和加工中心上上加工各种中中、小尺寸内内螺纹一般使使用丝锥，丝丝锥加工螺纹纹的过程叫攻攻螺纹。丝锥锥结构简单，，使用方便，，既可手工操操作，也可以以在机床上工工作，在生产产中应用广泛泛。丝锥工作作部分是由切切削部分和校校准部分组成成，切削部分分齿形是不完完整的，后一一刀齿比前一一刀齿高，当当丝锥作螺旋旋运动时，每每一个刀齿都都切下一层金金属，校准部部分的齿形是是完整的，它它主要用来校校准及修光螺螺纹廓形，并并起导向作用用，如图3-34所示。。图3-34丝丝锥（4）镗孔刀刀具选择当孔径大于30～40

mm时时，一般用镗镗刀加工。镗镗孔刀具的选选择主要问题题是刀杆的刚刚性，要尽可可能地防止或或消除振动。。目前，精镗镗时常用的镗镗刀有精镗微微调刀，如图图3-35所所示。这种镗镗刀的径向尺尺寸可以在一一定范围内调调整，结构简简单，通用性性强，因此，，在加工中心心上得到较为为广泛的应用用。图3-35镗镗刀5．刀柄及工工具系统加工中心所用用的切削工具具由两部分组组成，即刀具具和刀柄及拉拉钉，如图3-36所示示。①刀柄。在在加工中心上上一般采用7∶24锥柄柄，这是因为为这种锥柄不不自锁，换刀刀比较方面，，并且与直柄柄相比有高的的定心精度和和刚性，刀柄柄和拉钉已经经标准化，各各部分尺寸参参见相关标准准。②工具系统统。在加工中中心上加工的的部位繁多使使刀具种类很很多，造成与与锥柄相连的的装夹刀具的的工具多种多多样，把通用用性较强的装装夹工具标准准化、系列化化就成为工具具系统，如图图3-37所所示。图3-36刀刀具的组组成图3-37加加工中心心刀柄及工具具系统图3-37加加工中心心刀柄及工具具系统（续））3.5.3切切削用量量的确定通常切削用量量的选择顺序序是：先确定定背吃刀量，，其次确定进进给量，最后后确定切削速速度。1．确定背吃吃刀量（ap）背吃刀量的大大小主要依据据机床、夹具具、刀具和工工件组成的工工艺系统的刚刚度来决定，，在系统刚度度允许的情况况下，为保证证以最少的进进给次数去除除毛坯的加工工余量，根据据被加工零件件的余量确定定分层切削深深度，选择较较大的背吃刀刀量，以提高高生产效率。。背吃刀量（ap）是指平行行于铣刀轴线线的切削层尺尺寸，端铣时时为切削层的的深度，周铣铣时为切削层层的宽度，如如图3-38所示。图3-38铣铣刀切削削用量当零件表面粗粗糙度Ra为12.5～25时，，在周铣的加加工余量小于于5

mm，，端铣的加工工余量小于6

mm时，，粗铣一次进进给就可以达达到要求。但但在加工余量量较大，工艺艺系统刚度和和机床动力不不足时，应分分两次切削完完成。当零件表面粗粗糙度Ra为3.2～～12.5时时，应分粗铣铣和半粗铣进进行切削，粗粗铣时吃刀量量按上述要求求确定，粗铣铣后留0.5～1.0mm的加工工余量，在半半精铣时切除除。当零件表面粗粗糙度Ra为0.8～～3.2时，，应分粗铣、、半精铣和精精铣3步进行行。半精铣的的吃刀量取1.5～2.0

mm；；精铣时周铣铣侧吃刀量取取0.1～0.3

mm；端铣背吃吃刀量取0.5～1.0

mm。为提高切削效效率，端铣刀刀应尽量选择择较大的直径径，切削宽度度取刀具直径径的1/3～～1/2，切切削深度应大大于冷硬层的的厚度。2．进给速度度的确定进给速度F是刀具切削时时单位时间内内工件与刀具具沿进给方向向的相对位移移，单位为mm/min。对于多齿齿刀具，其进进给速度F、刀具转速n、刀具齿数z和每齿进给量量fz（多齿刀具每每转或每行程程中每齿相对对于工件在进进给运动方向向上的位移量量）的关系为为F=nzfz进给速度是影影响刀具耐用用度的主要因因素，在确定定进给速度时时，要综合考考虑零件的加加工精度、表表面粗糙度、、刀具、工件件的材料等因因素，参考切切削用量手册册选取。粗加工时，主主要考虑机床床进给机构和和刀具的强度度、刚度等限限制因素，根根据被加工零零件的材料、、刀具尺寸和和已确定的背背吃刀量，选选择进给速度度。半精加工和精精加工时，主主要考虑被加加工零件的精精度、表面粗粗糙度、工件件、刀具的材材料性能等因因素的