数控加工工艺第四 五章

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第4章数控加工工艺基础

作业答案

思考与练习题

1、试述单件小批生产、成批生产及大批大量生产的工艺特征有何区别？答：见下表

工艺特征毛坯的制造方法及加工余量机床设备及其布置单件小批生产木模手工铸造或自由锻，毛坯精度低，加工余量大。通用机床、数控机床。按机床类别采用机群式布置。工艺装备多采用通用夹具、刀具和量具。靠划线和试切法达到精度要求。工人技术水平技术熟练工人成批生产金属魔铸造或模锻部分毛坯，毛坯精度与加工余量适中。部分通用机床、数控机床及高效机床，按工件类别分工段排列。多采用可调夹具，部分大批大量生产广泛采用金属模铸造和模锻，毛坯精度高，加工余量小。广泛采用高效专用机床和自动机床，按流水线和自动线排列。广泛采用高效率的靠找正装夹达到精度要求。夹具、刀具和量具。用调较多采用专用刀具和量具。整法达到精度要求。技术比较熟练工人对操作工人技术要求低，对调整工人技术要求高。工艺文件工艺过程卡，关键工序卡。数控加工工序卡和程序单。工艺过程卡，关键零件的工序卡。数控加工工序卡和程序单。工艺过程卡，工序卡，关键工序调整卡和检验卡。生产率成本低高中中高低2、什么样的零件适合采用数控加工？答：

（1）最适应类

①形状繁杂，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具有繁杂曲线或曲面轮廓的零件；

③具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型零件；④必需在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。（2）较适应类

①零件价值较高，在通用机床上加工时简单受人为因素（如工人技术水平高低、情绪波动等）干扰而影响加工质量，从而造成较大经济损失的零件；

②在通用机床上加工时必需制造繁杂专用工装的零件；③需要屡屡更改设计后才能定型的零件；

④在通用机床上加工需要作长时间调整的零件；

⑤用通用机床加工时，生产率很低或工人体力劳动强度很大的零件。

3、简述确定零件加工方法和加工方案应考虑的因素？

答：应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案。

4、分析尺寸链时，为何要遵循尺寸链最短原则？

在极值算法中，封闭环的公差大于任一组成环的公差。当封闭环的公差一定时，若组成环数目较多，各组成环的公差就会过小，造成加工困难。因此，分析尺寸链时，应使尺寸链的组成环数目为最少，即遵循尺寸链最短原则。

5、简述对刀点与换刀点的区别。

答：“对刀点〞是数控加工时刀具相对零件运动的起点，又称“起刀点〞，也就是程序运行的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。

对数控车床、镗铣床、加工中心等多刀加工数控机床，在加工过程中需要进行换刀，故编程时应考虑不同工序之间的换刀位置（即换刀点）。为避免换刀时刀具与工件及夹具发生干扰，换刀点应设在工件的外部。

模拟自测题

一、单项选择题

1、零件的机械加工精度主要包括（D）。（A）机床精度、几何形状精度、相对位置精度（B）尺寸精度、几何形状精度、装夹精度（C）尺寸精度、定位精度、相对位置精度（D）尺寸精度、几何形状精度、相对位置精度

2、制订加工方案的一般原则为先粗后精、先近后远、先内后外，程序段最少，（A）及特别状况特别处理。

（A）走刀路线最短（B）将繁杂轮廓简化成简单轮廓（C）将手工编程改成自动编程（D）将空间曲线转化为平面曲线

3、换刀点是指在编制数控程序时，相对于机床固定参考点而设置的一个自动换刀的位置，它一般不能设置在（A）。

（A）加工零件上（B）程序原点上（C）机床固定参考点上（D）浮动原点上

4、加工精度高、（B）、自动化程度高，劳动强度低、生产效率高等是数控机床加工的特点。

（A）加工轮廓简单、生产批量又特别大的零件

（B）对加工对象的适应性强

（C）装夹困难或必需依靠人工找正、定位才能保证其加工精度的单件零件（D）适于加工余量特别大、质及余量都不均匀的坯件

5、在数控加工中，（D）相对于工件运动的轨迹称为进给路线，进给路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之一。

（A）刀具原点（B）刀具（C）刀具刀尖点（D）刀具刀位点6、以下表达中（B），不属于确定加工路线时应遵循的原则。（A）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度（B）使数值计算简单，以减少编程工作量

（C）应使加工路线最短，这样既可以减少程序短，又可以减少空刀时间（D）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔7、尺寸链按功能分为设计尺寸链和（D）。

（A）封闭尺寸链（B）装配尺寸链（C）零件尺寸链（D）工艺尺寸链8、以下关于尺寸链表达正确的是（C）。（A）由相互联系的尺寸按顺序排列的链环；（B）一个尺寸链可以有一个以上封闭环；

（C）在极值算法中，封闭环公差大于任一组成环公差；（D）分析尺寸链时，与尺寸链中的组成环数目多少无关。9、零件的相互位置精度主要限制（D）。

（A）加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围；（B）限制加工表面的宏观几何形状误差；（C）限制加工表面的宏观几何形状误差；（D）限制加工表面与其基准间的相互位置误差。10、在以下内容中，不属于工艺基准的是（D）。

（A）定位基准；（B）测量基准；（C）装配基准；（D）设计基准。

二、判断题（正确的打√，错误的打×）

1、为避免换刀时刀具与工件或夹具发生干扰，换刀点应设在工件外部。（√）2、在加工过程中的有关尺寸形成的尺寸链，称为工艺尺寸链。（×）3、尺寸链按其功能可分为设计尺寸链和工艺尺寸链。（√）

4、尺寸链中封闭环的基本尺寸，是其它各组成环基本尺寸的代数差。（×）5、平行度、对称度同属于形状公差。（×）

6、轮廓加工完成时，应在刀具离开工件之前取消刀补。（×）

7、立铣刀铣削平面轮廓时，铣刀应沿工件轮廓的切向切入，法向切出。（×）8、机床坐标系和工件坐标系之间的联系是通过回参考点来实现的。（×）9、设计基准和定位基准重合时，不存在基准不重合误差。（√）10、一般状况下，减小进给量，可有效地减小表面粗糙度（√）。

三、简答题

1、什么叫工序和工步？划分工序和工步的依据是什么？答：

一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。划分工序的依据是工作地是否发生变化和工作是否连续。

在加工表面（或装配时连接面）和加工（或装配）工具不变的状况下，所连续完成的那一部分工序内容，称为工步。划分工步的依据是加工表面和工具是否变化。

2、数控机床上加工的零件，一般按什么原则划分工序？如何划分？答：一般按工序集中原则划分工序，划分方法如下。

①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。②按安装次数划分以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。。

③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。

④按加工部位划分即以完成一致型面的那一部分工艺过程为一道工序。

3、划分加工阶段的目的是什么？答：划分加工阶段的目的在于：

①保证加工质量②合理使用设备

③便于及时发现毛坯缺陷④便于安排热处理工序

4、什么是对刀点？对刀点位置确定的原则有哪些？

答：“对刀点〞是数控加工时刀具相对零件运动的起点，又称“起刀点〞，也就是程序运行的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。对刀点选择的原则，主要是考虑对刀点在机床上对刀便利、便于观测和检测，编程时便于数学处理和有利于简化编程。对刀点可选在零件或夹具上。为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。5、什么叫尺寸链？尺寸链有哪些特征？

答：在机器装配或零件加工过程中，由相互联系且按一定顺序排列的尺寸组成的封闭链环，称为尺寸链。

a.关联性任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，必将影响间接保证的尺寸及其精度。

b.封闭性尺寸链中的各个尺寸首尾相接组成封闭的链环。

6、切削加工顺序安排的原则是什么？答：切削加工工序寻常按以下原则安排顺序。①基面先行原则②先粗后精原则③先主后次原则④先面后孔原则

7、确定加工余量应注意哪些问题？答：确定加工余量时应当注意的几个问题：①采用最小加工余量原则

②余量要充分防止因余量不足而造成废品。③余量中应包含热处理引起的变形④大零件取大余量

⑤总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定8、何谓加工精度？包括哪三个方面？

答：加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）与理想几何参数相符合的程度。加工精度包括三个方面：①尺寸精度②几何形状精度③相互位置精度

9、何谓表面质量？包括哪些方面？

答：面质量是指零件加工后的表层状态，它是衡量机械加工质量的一个重要方面。表面质量包括以下几个方面：

①表面粗糙度②表面波纹度③冷作硬化④剩余应力

⑤表层金相组织变化

10、从工艺因素考虑，产生加工误差的原因有哪些？

答：①加工原理误差；②工艺系统的几何误差；③工艺系统受力变形引起的误差；④工艺系统受热变形引起的误差；⑤工件内应力引起的加工误差；⑥测量误差11、影响表面粗糙度的工艺因素有哪些？

答：影响表面粗糙度的工艺因素主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数及切削液等。

四、计算题

1、图1所示为轴类零件图，其内孔和外圆和各端面均已加工好，试分别计算图示三种定位方案加工时的工序尺寸极其偏差。

图1

解：

方案1：设计基准与定位基准重合，故A1=12±0.1方案2：尺寸链如右图所示。

A3为封闭环，A3=A2－A1，A2为增环，A1为减环

A2=A3+A1=12+8=20mm

0.1=ESA2－(－0.05),ESA2=0.05mm－0.1=EIA2－0,EIA2=－0.1mm

0.05?A2?20??0.1mmA1A3A2方案3：尺寸链见下图

A1A2A4A3A2为封闭环，A2=A4－A3－A1，A4为增环，A1、A3为减环A3=A4－A1－A2=40－8－12=20mm0.1=0－EIA3－(－0.05),EIA3=－0.05mm－0.1=－0.1－ESA3－0,ESA3=0mm

?0.02?0.1902、图2所示零件，A1?70?0.07mm，A2?60?0.04mm，A3?200mm。因A3不

?A3?200?0.05mm便测量，试重新标出测量尺寸A4及其公差。

图2

解：

A3为封闭环，A3=A2+A4－A1，A2、A4为增环，A1为减环

A4=A1+A3－A2=70+20－60=30mm0.19=0+ESA4－(－0.07),ESA4=0.12mm0=－0.04+EIA4－(－0.02),EIA4=0.02mm

0.12?A4?30??0.02mm3、图3所示零件，镗孔前A、B、C面已经加工好。镗孔时，为便于装夹，选择A面

0?0.1为定位基准，并按工序尺寸L4进行加工。已知L1?2800mm，L2?80?0.06mm，

L3?100?0.15mm。试计算L4的尺寸及其偏差。

L2

L3

图3

解：L3为封闭环，L3=L2+L4－L1，L2、L4为增环，L1为减环

A

L4BCL1L4=L1+L3－L2=280+100－80=300mm0.15=0+ESL4－0,ESL4=0.15mm－0.15=－0.06+EIL4－0.1,EIL4=0.01mm

0.15?L4?300??0.01mm

4、如图4所示套筒，以端面A定位加工缺口时，计算尺寸A3及其公差。

图4

解：

A0为封闭环，A0=A2+A3－A1，A2、A3为增环，A1为减环A3=A1+A0－A2=70+12－35=47mm0.15=0.06+ESA3－(－0.07),ESA3=0.02mm0=0+EIA3－(－0.07),EIA3=－0.07mm

0.02?A3?47??0.07mm

第5章数控车削加工工艺