数控加工的工艺设计

工艺设计是对工件进展数控加工的前期工艺预备工作,它必需前面已经提到，工艺方面考虑不周是造成数控加工过失的主要缘由之一，工艺设计搞不好，往往要成倍增加工作量，有时甚至要推倒重来。因此，肯定要留意先把工艺设计好，不要先急赶忙忙考虑编程。一、数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计主要包括以下内容：依据数控加工的适应性，选择并打算零件的数控加工内容；对零件进展数控工艺性分析；拟定数控加工的工艺路线；设计数控加工工序；编写数控加工专用技术文件。二、数控加工工艺的设计数控加工工艺设计的原则和内容在很多方面和一般工艺一样，下面仅针对不同点分别进展简析。〔一〕选择并打算进展数控加工的内容中选择并打算某个零件进展数控加工后，并不等于要把它全部的加工内容都包下来，而可能只是其中的一局部进展数控加工，因此必需对零件图纸进展认真的工艺分析，选择那些适合、需要进展数控加工的内容和工序。在选择并作出打算时，应结合本单位的实际，立足于解决难题、攻克关键和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。选择时，一般可按以下挨次考虑：一般机床无法加工的内容应作为优先选择内容；一般机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；一般机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在充裕力量的根底上进展选择。一般来说，上述这些加工内容承受数控加工后，在产品质量、加工内容则不宜选择承受数控加工：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〕；必需按专用工装协调的孔及其它〔);按某些特定的制造依据〔如：样板、样件、模胎等〕加工的型面轮廓〔果不明显，可安排一般机床补加工。此外，在选择和打算加工内容时，也要考虑生产批量，生产周期，工序间周转状况等等。总之，要尽量做到合理，到达多、快、好、〔二〕选择效控加工方法旋转体零件的加工这类零件用数控车床或数控图1-9 旋转体零件的加工〔点击观看动画〕，因此在编程中，粗车的加工线路往往是要考虑的主要问题。图1-9为手柄加工实例，其轮廓由三个弧组成，由于加工余量较大而且又不1－9量，再用圆弧程序精加工成形。影响旋转体加工的因素，还有刀具的受孔系零件的加工这类零件孔数较多，孔间位置精度要求较高，宜用点位直线控有两坐标联动功能的数控机床，可以指令两轴同时运动，对没有联动的度和提高加工的牢靠性。平面和曲面轮廓零件的加工1-10平面轮廓加工实例〔点击观看动画〕的铣床上力工。图1-10组成，假设选用的铣刀半径为R，则点划线为刀具中心的运动轨迹。具有曲面轮廓的零件，多承受三个或三个以上坐标联动的铣床使刀具回转中心线和加工外表处处垂直或相切。为此加工这类零件，常模具型腔的加工一般状况下，该类零件型腔外表简单、不规章，外表质量及尺寸精度要求高，且常承受硬、韧的难加工材料，此时可考虑选用数控电火花成形加工。用该法加工零件时，由于电极和工件不接触，没有机械加工时的切削力，故特别适宜加工低刚度工件和进展微小加工。板材零件的加工这类零件可依据零件外形考虑承受数控剪板机，数控板料折弯模具构造简单，易磨损，价格昂贵，生产率低。承受数控冲压设备，能工件，一次装夹集中完成多工序加工。承受软件排样，既能保证加工精材料，生产效率高，特别是工件外形简单，一精度要求高，品种更换频繁时，更具有良好的技术经济效益。平板形零件的加工该类零件可选择数控电火花线切割机床加工。这种加工方法除外形都可以加工，而且加工余量少，加工精度高，无论被加工零件的硬度如何，只要是导体或半导体材料都能加工。〔三〕对零件图进展数控加工工艺性分析一般状况下，在选择和打算数控加工内容的过程中，有关工艺更认真、更扎实一些，以便为下面要进展的工作铺平道路，削减失误和返工，不留遗患。关于数控加工的工艺性问题，其涉及面很广，这里仅从数控加工的可能性和便利性几个角度提出一些必需分析和审查的主要内容。审查和分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点对数控加工来说，最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注法，既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计、工艺、检测基准和编程原点设置的全都性方面带来很大便利。便。事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较或坐标式尺寸是完全可行的。审查和分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分准确由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被无视，常常遇到构成零件轮廓的几何元素的条件不充分或模糊不清。如：圆弧和直线、圆弧和圆弧到底是相切还是相交，模糊不清；有些是明明画得相切，但程无从下手；有时，所给条件过多，以至自相冲突或相互干预，增加了明确或不确定，编程都无法进展。所以，在审查和分析图纸时，肯定要认真认真，觉察问题准时找设计人员更改。对于某些不适应数控加工的零件构造，必要时，还可在根本不转变使用性能的前提下，对零件的构造外形和尺寸进展修改，固然这要和有关方面协商，以求共识。审查和分析定位基准的牢靠性数控加工工艺特别留意定位加工，尤其是正反两面都承受数控工后两个面上的轮廓位置及尺寸协调。所以，如零件本身有适宜的孔，加工工艺的特点，对图纸或毛坯进展较大更改，一般是比较困难的，所以肯定要把重点放在零件图纸或毛坯图纸初步设计和设计定型之间的工艺性审查和分析上。编程人员不但要乐观参和审查和作过细的工作，可范围内，更多地满足数控加工工艺的各种要求。〔四〕数控加工的工艺路线设计在数控工艺路线设计中主要应留意以下几个问题。工序的划分依据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按以下方法进展：以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容不多的工件，加工完后就能到达待检状态；有些零件虽然能在一次安装加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：掌握系统的限制〔主要是内存容量〕，机床连续工作时间的限制〔如一道工序在一个工作班内不能完毕〕等。此外，程序太长会增加出错率，查错和检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多；对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部位分成几个局部，如内形、外形、曲面或平面等；对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生较大的变形而需要进展校形，故一般来说凡要进展粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时；肯定要视零件的构造和工艺性，机敏捷把握。什么零件宜承受工序集中的原则还是承受工序分散的原则，也要依据实际需要和生产条件来确定，要力求合理。加工挨次的安排工挨次的安排应依据零件的构造和毛坯状况，以及定位安装和精度。加工挨次安排一般应按以下原则进展：上道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；先进展内型内腔加工工序，后进展外形加工工序；以一样定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进展，以削减重复定位次数，换刀次数和挪动压紧元件次数；在同一次安装中进展的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。数控加工工序和一般工序的连接数控加工的工艺路线设计常常仅是几道数控加工工艺过程，而加工的整个工艺过程中间，因此在工艺路线设计中肯定要全面，瞻前顾及技术要求明确，交接验收有依据。关于手续问题，假设是在同一个车文件中互审会签，共同负责；如不是同一车间，则使用交接状态表进展规定，共同会签，然后反映在工艺规程中。坯图认真消化，结合数控加工的特点敏捷运用一般加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。〔五〕数控加工工序的设计当数控加工工艺路线设计完成后，各道数控加工工序的内容已根本确定。接下来便可以着手数控加工工序设计。数控加工工序设计的主要任务是拟定本工序的具体加工内容、切削用方面。确定走刀路线和安排工步挨次走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了因此，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去〔包括进、退刀路线〕，这样可为编程带来不少便利。工步的划分和安排一般可依据走刀路线来进展，在确定走刀路线时，主要考虑以下几点：选择最短走刀路线，削减空行程时间，以提高加工效率。为保证工件轮廓外表加工后的粗糙度要求，精加工时，最终轮廓应安排在最终一次走刀连续加工出来。刀具的进退刀〔切入和切出〕路线要认真考虑，以尽量削减刀而划伤工件〔1-10〕要选择工件在加工后变形较小的路线。例如对瘦长零件或薄走刀路线。定位基准和夹紧方案确实定在确定定位基准和夹紧方案时应留意以下三点：力求设计、工艺和编程计算的基准统一；尽量削减装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹后就能加工出全部待加工外表；避开承受占机人工调整式方案。夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个根本要求：一是要保证夹具系的尺寸。除此之外，主要考虑以下几点：当零件加工批量小时，尽量承受组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具；当成批生产时，考虑承受专用夹具，但应力求构造简洁；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；装卸零件要便利牢靠，以缩短预备时间，有条件时，批量较大的零件应承受气动或液压夹具、多工位夹具等。刀具的选择数控加工的特点对刀具的强度及耐用度要求较一般加工严格。由于刀具的强度不好，一是刀具不宜兼做粗，精加工，影响生产效率，下降。刀具的耐用度差，则要常常换刀、对刀，增加了关心时间，也简洁在工件轮廓上留下接刀刀痕，影响工件外表质量。对数控机床刀具，不同的零件材质，存在有一个切削速度、切削深度、进给量三者相互适应的最正确切削参数。这对大零件、稀有金属零件、贵重零件更为重要，工艺编程人员在选择刀具时，要留意对工件的构造及工艺性认真分析，结合工件材料，毛坯余量及具体加工部位综合考虑。努力摸索这个最正确切削参数，以提高生产效率。由于编程人员不直接设计刀具，仅能向刀具设计或选购人员提〔刀柄、质量第一，价格其次。只要质量好，耐用度高，即使价格高一些，也值承受。刀具确定好以后，要把刀具规格、专用刀具代号和该刀．所要加工的内容列表记录下来，供编程时使用。确定对刀点和换刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点。在编程时不管实际上是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看作静止，而易，编程便利，对刀误差小，加工时检查便利、牢靠。具体选择原则如下：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；对刀点应选在便于观看和检测，对刀便利的位置上；对于建立了确定坐标系统的数控机床，对刀点最好选在该坐标系的原点上，或者选在坐标值的点上，以便于坐标值的计算。对刀误差可以通过试切加工结果进展调整。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，的安全量。确定切削用量数控切削用量主要包括切削深度、主轴转速及进给速度等。对粗精加工、钻、铰、镗孔和攻丝等的不同切削用量都应编入加工程序。上表，主要是为了防止遗忘和便利编程。〔六〕数控加工专用技术文件的编写编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的重要内容之一。这些专用技术文件既是数控加工的依据、产品验收依据，也是需要操作者遵守、执行的规程；有的则是加工程序的具体说明或附加说明，所选用的刀具及其它问题。统一。下面介绍几种数控加工专用技术文件。数控加工工序卡数控加工工序卡和一般加工工序卡有很多相像之处，所不同的是：工序草图中应注明编程原点和对刀点，要进展编程简要说明〔如：所用掌握机型号、程序介质、程序编号、镜像加工对称方式、刀具半径补偿界限等〕及切削参数〔即程序编入的主轴转速、进给速度、最大切削深度或宽度等〕的选定。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映在一张卡片上，做到一目了然。图1-11 支架零件图1-11廓由列表曲线、圆弧及直线构成，外形简单，一般加工困难大，检测也1-1工序卡。数控加工程序说明卡实践证明，仅用加工程序单、工艺规程和掌握介质来进展实际加工会有很多缺乏之处。由于操作者对程序的内容不清楚，对编程人员的这种做法在程序仅使用一、二次就不用了的场合还是可以的。但是，假设程序用于长期批量生产的，则编程人员很难都到达现场。再者，如编程多了，弄不好会造成质量事故或临时停产。因此，对加工程序进展必要尤其重要。1-1数控加工工序卡数控加工工序卡零、组件图号ZG03·01零、组件名称版次文件编号支架工序号501牌号型号××-××第×页共×页精铣轮廓加工车间2LDS××××编程说明及操作控制SINUMERIK7K切削m/min机速度程序介质程序标记纸带ZG03·01-2主轴转速进给800r/min500～速度1000mm/min原点 G57编码上图x,y编程方式镜像加工转心距G90编程及对刀重合原点编程直径Ф21～3707.722无刀补Rmax﹤10.5界限一般应对加工程序作出说明的主要内容如下：所用数控设备型号及掌握机型号；对刀点〔程序原点〕及允许的对刀误差；工件相对于机床的坐标方向及位置〔用简图表述〕；镜像加工使用的对称轴；所用刀具的规格，图号及其在程序中对应的刀具号，必需按〔同一把刀具作粗加工而利用加大刀具半径补偿值进展时更换该刀具的程序段号等；整个程序加工内容的挨次安排〔相当于工步内容测和工步挨次〕，使操作者明白先干什么，后干什么；子程序的说明：对程序中编入的子程序应说明其内容，使人明白每个子程序是干什么的；其它需要作特别说明的问题，如：需要在加工中更换夹紧点〔挪动压板的打算停车程序段号，中间测量用的打算停车程序段号一允许的最大刀具半径和长度补偿值等。数控加工走刀路线图〔点击观看动画〕在数控加工中，常常要留意并防止刀具在运动中和夹具、工件等线〔如：从哪里下刀，在哪里抬刀，哪里是斜下刀等〕，使操作者在削减事故的发生。此外，对有些被加工零件，由于工艺性问题，必需在加工过程中挪动夹紧位置，也需要事先告知操在哪个程序段前挪动，夹紧点在零件的什么地方，然后更换到什么地方，需要在什么地方