数控加工程序编制及操作课程

《数控加工程序编制及操作》课程电子教案无锡职业技术学院第2章

数控加工工艺设计

2.1数控加工工艺设计主要内容2.2数控加工工艺设计方法

2.3填写数控加工技术文件

在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：数控加工工艺内容的选择；

数控加工工艺性分析；

数控加工工艺路线的设计。

2.1.1数控加工工艺内容的选择

对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。2.1

数控加工工艺设计主要内容第2章

数控加工工艺设计

1、适于数控加工的内容在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；

（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；

（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。2、不适于数控加工的内容加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。第2章

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2.1.2数控加工工艺性分析结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。1、尺寸标注应符合数控加工的特点在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。2、几何要素的条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。

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3、定位基准可靠

在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如左下图所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如右下图所示。4、统一几何类型及尺寸零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。第2章

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2.1.3数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它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工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如下图所示。第2章

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数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：

1、工序的划分

根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序（3）以加工部位划分工序（4）以粗、精加工划分工序第2章

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2、顺序的安排

顺序安排一般应按以下原则进行：（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应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）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、换刀次数与挪动压板次数。3、数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等。第2章

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2.2数控加工工艺设计方法在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。第2章

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2.2.1确定走刀路线线和安排加工工顺序走刀路路线就就是刀刀具在在整个个加工工工序序中的的运动动轨迹迹，它它不但但包括括了工工步的的内容容，也也反映映出工工步顺顺序。。走刀刀路线线是编编写程程序的的依据据之一一。确确定走走刀路路线时时应注注意以以下几几点：：1、寻寻求最最短加加工路路线如加工工下图图所示示零件件上的的孔系系。中中图的的走刀刀路线线为先先加工工完外外圈孔孔后，，再加加工内内圈孔孔。若若改用用右图图的走走刀路路线，，减少少空刀刀时间间，则则可节节省定定位时时间近近一倍倍，提提高了了加工工效率率。第2章章数控加加工工工艺设设计2、最最终轮轮廓一一次走走刀完完成为保证证工件件轮廓廓表面面加工工后的的粗糙糙度要要求，，最终终轮廓廓应安安排在在最后后一次次走刀刀中连连续加加工出出来。。如下图图为用用行切切方式式加工工内腔腔的走走刀路路线，，这种种走刀刀能切切除内内腔中中的全全部余余量，，不留留死角角，不不伤轮轮廓。。但行行切法法将在在两次次走刀刀的起起点和和终点点间留留下残残留高高度，，而达达不到到要求求的表表面粗粗糙度度。所所以如如采用用中图的走走刀路路线，，先用用行切切法，，最后后沿周周向环环切一一刀，，光整整轮廓廓表面面，能能获得得较好好的效效果。。右图图也是是一种种较好好的走走刀路路线方方式。。第2章章数控加加工工工艺设设计3、选选择切切入切切出方方向考虑刀刀具的的进、、退刀刀（切切入、、切出出）路路线时时，刀刀具的的切出出或切切入点点应在在沿零零件轮轮廓的的切线线上，，以保保证工工件轮轮廓光光滑；；应避避免在在工件件轮廓廓面上上垂直直上、、下刀刀而划划伤工工件表表面；；尽量量减少少在轮轮廓加加工切切削过过程中中的暂暂停（（切削削力突突然变变化造造成弹弹性变变形）），以以免留留下刀刀痕，，如右右图所所示。。4、选选择使使工件件在加加工后后变形形小的的路线线对横截截面积积小的的细长长零件件或薄薄板零零件应应采用用分几几次走走刀加加工到到最后后尺寸寸或对对称去去除余余量法法安排排走刀刀路线线。安安排工工步时时，应应先安安排对对工件件刚性性破坏坏较小小的工工步。。第2章章数控加加工工工艺设设计2.2.2确确定定定位位和夹夹紧方方案在确定定定位位和夹夹紧方方案时时应注注意以以下几几个问问题：：（1））尽可可能做做到设设计基基准、、工艺艺基准准与编编程计计算基基准的的统一一；（2））尽量量将工工序集集中，，减少少装夹夹次数数，尽尽可能能在一一次装装夹后后能加加工出出全部部待加加工表表面；；（3））避免免采用用占机机人工工调整整时间间长的的装夹夹方案案；（4））夹紧紧力的的作用用点应应落在在工件件刚性性较好好的部部位。。第2章章数控加加工工工艺设设计如图左图薄壁套套的轴轴向刚刚性比比径向向刚性性好，，用卡卡爪径径向夹夹紧时时工件件变形形大，，若沿沿轴向向施加加夹紧紧力，，变形形会小小得多多。在在夹紧紧中图所示的的薄壁壁箱体体时，，夹紧紧力不不应作作用在在箱体体的顶顶面，，而应应作用用在刚刚性较较好的的凸边边上，，或改改为在在顶面面上三三点夹夹紧，，改变变着力力点位位置，，以减减小夹夹紧变变形,如右图所示示。第2章章数控加加工工工艺设设计2.2.3确确定定刀具具与工工件的的相对对位置置对于数数控机机床来来说，，在加加工开开始时时，确确定刀刀具与与工件件的相相对位位置是是很重重要的的，这这一相相对位位置是是通过过确认认对刀刀点来来实现现的。。对刀刀点是是指通通过对对刀确确定刀刀具与与工件件相对对位置置的基基准点点。对对刀点点可以以设置置在被被加工工零件件上，，也可可以设设置在在夹具具上与与零件件定位位基准准有一一定尺尺寸联联系的的某一一位置置，对对刀点点往往往就选选择在在零件件的加加工原原点。。对刀刀点的的选择择原则则如下下：（1）所选选的对对刀点点应使使程序序编制制简单单；（2）对刀刀点应应选择择在容容易找找正、、便于于确定定零件件加工工原点点的位位置；；（3）对刀刀点应应选在在加工工时检检验方方便、、可靠靠的位位置；；（4）对刀刀点的的选择择应有有利于于提高高加工工精度度。第2章章数控加加工工工艺设设计例如，，加工工右图图所示示零件件时，，当按按照图图示路路线来来编制制数控控加工工程序序时，，选择择夹具具定位位元件件圆柱柱销的的中心心线与与定位位平面面A的交点点作为为加工工的对对刀点点。显显然，，这里里的对对刀点点也恰恰好是是加工工原点点。第2章章数控加加工工工艺设设计在使用用对刀刀点确确定加加工原原点时时，就就需要要进行行“对对刀””。所谓对对刀是是指使使“刀刀位点点”与与“对对刀点点”重重合的的操作作。每每把刀刀具的的半径径与长长度尺尺寸都都是不不同的的，刀刀具装装在机机床上上后，，应在在控制制系统统中设设置刀刀具的的基本本位置置。““刀位位点””是指指刀具具的定定位基基准点点。如如下图所示，，圆柱柱铣刀刀的刀刀位点点是刀刀具中中心线线与刀刀具底底面的的交点点；球球头铣铣刀的的刀位位点是是球头头的球球心点点或球球头顶顶点；；车刀刀的刀刀位点点是刀刀尖或或刀尖尖圆弧弧中心心；钻钻头的的刀位位点是是钻头头顶点点。第2章章数控加加工工工艺设设计换刀点点是为为加工工中心心、数数控车车床等等采用用多刀刀进行行加工工的机机床而而设置置的，，因为为这些些机床床在加加工过过程中中要自自动换换刀。。对于于手动动换刀刀的数数控铣铣床，，也应应确定定相应应的换换刀位位置。。为防防止换换刀时时碰伤伤零件件、刀刀具或或夹具具，换换刀点点常常常设置置在被被加工工零件件的轮轮廓之之外，，并留留有一一定的的安全全量。。第2章章数控加加工工工艺设设计2.2.4确确定定切削削用量量对于高高效率率的金金属切切削机机床加加工来来说，，被加加工材材料、、切削削刀具具、切切削用用量是是三大大要素素。经经济的的、有有效的的加工工方式式，要要求必必须合合理地地选择择切削削条件件。编程人人员在在确定定每道道工序序的切切削用用量时时，应应根据据刀具具的耐耐用度度和机机床说说明书书中的的规定定去选选择。。在选选择切切削用用量时时要充充分保保证刀刀具能能加工工完一一个零零件，，或保保证刀刀具耐耐用度度不低低于一一个工工作班班，最最少不不低于于半个个工作作班的的工作作时间间。背吃刀刀量主主要受受机床床刚度度的限限制，，在机机床刚刚度允允许的的情况况下，，尽可可能使使背吃吃刀量量等于于工序序的加加工余余量，，这样样可以以减少少走刀刀次数数，提提高加加工效效率。。对于于表面面粗糙糙度和和精度度要求求较高高的零零件，，要留留有足足够的的精加加工余余量，，数控控加工工的精精加工工余量量可比比通用用机床床加工工的余余量小小一些些。第2章章数控加加工工工艺设设计编程人人员在在确定定切削削用量量时，，要根根据被被加工工工件件材料料、硬硬度、、切削削状态态、背背吃刀刀量、、进给给量，，刀具具耐用用度，，最后后选择择合适适的切切削速速度。。下表为车车削加加工时时的选选择切切削条条件的的参考考数据据。第2章章数控加加工工工艺设设计2.3填填写写数控控加工工技术术文件件填写数数控加加工专专用技技术文文件是是数控控加工工工艺艺设计计的内内容之之一。。这些些技术术文件件既是是数控控加工工的依依据、、产品品验收收的依依据，，也是是操作作者遵遵守、、执行行的规规程。。技术术文件件是对对数控控加工工的具具体说说明，，目的的是让让操作作者更更明确确加工工程序序的内内容、、装夹夹方式式、各各个加加工部部位所所选用用的刀刀具及及其它它技术术问题题。数数控加加工技技术文文件主主要有有：数数控编编程任任务书书、工工件安安装和和原点点设定定卡片片、数数控加加工工工序卡卡片、、数控控加工工走刀刀路线线图、、数控控刀具具卡片片等。。以下下提供供了常常用文文件格格式，，文件件格式式可根根据企企业实实际情情况自自行设设计。。第2章章数控控加加工工工工艺艺设设计计2.3.1数数控控编编程程任任务务书书它阐阐明明了了工工艺艺人人员员对对数数控控加加工工工工序序的的技技术术要要求求和和工工序序说说明明，，以以及及数数控控加加工工前前应应保保证证的的加加工工余余量量。。它它是是编编程程人人员员和和工工艺艺人人员员协协调调工工作作和和编编制制数数控控程程序序的的重重要要依依据据之之一一，，详详见见附表表。2.3.2数控控加加工工工工件件安安装装和和原原点点设设定定卡卡片片（简简称称装装夹夹图图和和零零件件设设定定卡卡））它应应表表示示出出数数控控加加工工原原点点定定位位方方法法和和夹夹紧紧方方法法，，并并应应注注明明加加工工原原点点设设置置位位置置和和坐坐标标方方向向，，使使用用的的夹夹具具名名称称和和编编号号等等，，详详见见附附表表。。第2章章数控控加加工工工工艺艺设设计计2.3.3数控控加加工工工工序序卡卡片片数控控加加工工工工序序卡卡与与普普通通加加工工工工序序卡卡有有许许多多相相似似之之处处，，所所不不同同的的是是：：工工序序简简图图中中应应注注明明编编程程原原点点与与对对刀刀点点，，要要进进行行简简要要编编程程说说明明（（如如：：所所用用机机床床型型号号、、程程序序编编号号、、刀刀具具半半径径补补偿偿、、镜镜向向对对称称加加工工方方式式等等））及及切切削削参参数数（（即即程程序序编编入入的的主主轴轴转转速速、、进进给给速速度度、、最最大大背背吃吃刀刀量量或或宽宽度度等等））的的选选择择，，详详见见附附表表。。2.3.4数数控控加加工工走走刀刀路路线线图图在数数控控加加工工中中，，常常常常要要注注意意并并防防止止刀刀具具在在运运动动过过程程中中与与夹夹具具或或工工件件发发生生意意外外碰碰撞撞，，为为此此必必须须设设法法告告诉诉操操作作者者关关于于编编程程中中的的刀刀具具运运动动路路线线（（如如：：从从哪哪里里下下刀刀、、在在哪哪里里抬抬刀刀、、哪哪里里是是斜斜下下刀刀等等））。。为为简简化化走走刀刀路路线线图图，，一一般般可可采采用用统统一一约约定定的的符符号号来来表表示示，详详见见附附表表。。2.3.5数控控刀刀具具卡卡片片数控控加加工工时时，，对对刀刀具具的的要要求求十十分分严严格格，，一一般般要要在在机机外外对对刀刀仪仪上上预预先先调调整整刀刀具具直直径径和和长长度度。。刀刀具具卡卡反反映映刀刀具具编编号号、、刀刀具具结结构构、、尾尾柄柄规规格格、、组组合合件件名名称称代代号号、、刀刀片片型型号号和和材材料料等等。。它它是是组组装装刀刀具具和和调调整整刀刀具具的的依依据据，，详详见见附附表表。。第2章章数控控加加工工工工艺艺设设计计2.2.4确确定定切切削削用用量量对于于高高效效率率的的金金属属切切削削机机床床加加工工来来说说，，被被加加工工材材料料、、切切削削刀刀具具、、切切削削用用量量是是三三大大要要素素。。经经济济的的、、有有效效的的加加工工方方式式，，要要求求必必须须合合理理地地选选择择切切削削条条件件。。编程程人人员员在在确确定定每每道道工工序序的的切切削削用用量量时时，，应应根根据据刀刀具具的的耐耐用用度度和和机机床床说说明明书书中中的的规规定定去去选选择择。。在在选选择择切切削削用用量量时时要要充充分分保保证证刀刀具具能能加加工工完完一一个个零零件件，，或或保保证证刀刀具具耐耐用用度度不不低低于于一一个个工工作作班班，，最最少少不不低低于于半半个个工工作作班班的的工工作作时时间间。。背吃吃刀刀量量主主要要受受机机床床刚刚度度的的限限制制，，在在机机床床刚刚度度允允许许的的情情况况下下，，尽尽可可能能使使背背吃吃刀刀量量等等于于工工序序的的加加工工余余量