第三章 数控加工技术 3.2 数控加工工序的划分原则与内容（2）工序的划分

第三章数控加工技术3.2数控加工工序的划分原则与内容（2）工序的划分本节目录工序划分的原则工序划分的方法加工路线的确定切削参数的确定编程误差及其控制数学处理零件的工艺规程12345671工序划分的原则工序划分的原则工序集中原则先粗后精原则基准先行原则先面后孔原则一般情况下数控加工的工序内容要比通用机床加工内容复杂，这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单工序，在经济上对提高生产效益有限。另外考虑到数控机床的特点，通常在数控机床上加工的零件应尽可能安排较复杂的工序内容，减少零件的装夹次数。1.1工序集中原则1工序划分的原则根据零件形状、尺寸精度、零件刚度以及变形等因素，可按粗、精加工分开的原则划分工序，先粗加工，后精加工。考虑到粗加工时零件产生的变形需要一定时间恢复，最好粗加工后不要紧接着安排精加工。当数控机床的精度能满足零件的设计要求时，可考虑粗精加工一次完成。1.2先粗后精原则1工序划分的原则在工序安排时，应首先安排零件粗精加工时要用到的定位基准面的加工。被加工零件的基准面和基准孔等，可考虑在普通机床上预先加工，但一定要保证精度要求。当零件重新装夹进行精加工时，应考虑精修基准面或孔，也可采用以加工表面作为新的定位基准面的方法。1.3基准先行原则1工序划分的原则零件上既有面加工，又有孔加工时，要采用先加工面，后加工孔的工序划分原则，这样可以提高孔的加工精度。1.4先面后孔原则1工序划分的原则2工序划分的方法工序划分的方法以一次安装、加工作为一道工序以同一把刀具加工的内容划分工序以加工部位划分工序以粗、精加工划分工序这种方法适合于加工内容不多的零件，加工完成后就能达到待检状态。2.1以一次安装、加工作为一道工序2工序划分的方法有些零件虽然能在一次安装加工多个待加工表面，但程序太长，会受到某些限制，如受到系统的限制(主要是内存容量)，机床连续工作时间的限制(一个零件在一个工作班内应该加工完毕)等。此外程序太长，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。2.2以同一把刀具加工的内容划分工序2工序划分的方法对于加工内容较多的零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位。2.3以加工部位划分工序2工序划分的方法对于易发生变形的零件，为减小加工后的变形，一般先进行粗加工，后进行精加工，并将粗、精加工工序分开。2.4以粗、精加工划分工序2工序划分的方法综上所述，在划分工序时，一定要视零件的工艺性，机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握，哪些零件采用工序集中，哪些零件采用工序分散的原则，也要根据具体情况确定，许多工序的安排是按上述划分方法进行综合安排的。2工序划分的方法在数控机床加工过程中，每道工序加工路线的确定是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面粗糙度直接相关。所谓加工路线是指数控机床在加工过程中刀具中心相对于被加工工件的运动轨迹和方向。确定加工路线就是确定刀具运动轨迹和方向。妥善地安排加工路线(或称进给路线)，

对于提高加工质量和保证零件的技术要求是非常必要的。加工路线不仅包括切削加工时的加

工路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。3加工路线的确定3.1基本概念确定加工路线

的原则主要有下列几点:１)使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量。２)使数值计算容易，以减少编程工作量。３)尽量使进给路线最短，这样可使程序段数减少，缩短空走刀时间。3加工路线的确定3.2确定原则3加工路线的确定3.3确定路线在确定进给路线时应首先考虑刀具如何切入工件。刀具切入方法有法向切入、切向切入和任意向切入三种方法。法向切入是早期数控机床常采用的方法，此法系统程序编制简单，但在零件的切入点易留下切削痕迹，故推荐使用切向切入和任意向切入方法。对于二维轮廓的铣削，无论是外轮廓或内轮廓，要安排刀具从切向进入轮廓进行加工，当轮廓加工完毕之后，要安排一段沿切线方向退刀，这样可以避免刀具在工件上的切入点和退出点处留下接刀痕。铣削外圆走刀路线3加工路线的确定铣削外圆可采取的进给路线，其切向进、退刀采取的是直线段。而对于内轮廓的加工，其切向进、退刀可采用圆弧段。此外，在铣削加工零件轮廓时，要考虑尽量采用顺铣加工方式，这样可以提高零件表面质量和加工精度，减少机床的“颠振"。要合理地选择进、退刀位置，尽可能选在不太重要的位置。3.3确定路线型腔区域加工走刀路线

a)行切法b)环切法3加工路线的确定对于二维型腔的加工主要包括型腔区域的加工与轮廓（包括边界和岛屿廓）的加工，一般采用立铣刀或环形刀(取决于型腔侧壁与底面间的过渡要求）进行加工。型腔的切削分两步，第一步切内腔，第二步切轮廓。切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步。3.3确定路线三坐标曲面行切法加工3加工路线的确定三坐标曲面加工通常采用行切法，即通过刀具沿各切削行的运动，近似包络出被加工曲面。3.3确定路线曲面加工走刀路线3加工路线的确定曲面加工的进给路线有参数线型、截面线型、放射线型、环型等多种进给路线方式，对于不同形状的零件采用不同的走刀方式对加工效率、加工质量、编程计算复杂性和零件程序长度等有着重要影响，因此，如何根据曲面形状、刀具形状以及零件加工要求，合理选择进给路线是一个既十分重要又十分复杂的问题，其优化选择的分析方法仍有待进一步的研究。3.3确定路线4切削参数的确定切削参数切削深度或宽度主轴速度进给速度…….4切削参数的确定对于粗加工、精加工、钻孔、攻螺纹等，应选用不同的切削参数。具体数值的选取应根据数控机床编程说明书的规定和要求，以及刀具的耐用度、工件材料去选择和计算，同时应参照机床削用量手册结合实践经验确定。确定切削参数的目标是尽量提高材料的切除率，同时保持稳定的切削状态和要求的加工提供准确的数据。4切削参数的确定切削深度主要受机床、工件和刀具的刚度限制，在刚度允许的情况下，尽可能加大切削深度，以减少进给次数，提高加工效率。对精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够精加工余量。主轴转速n根据允许的切削速度U和刀具直径D选择切削速度受刀具耐用度的限制。进给速度是切削用量的主要参数，要根据零件加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与工件材料选取。代码与实际值对应关系F代码进给速度／（mm/min）F代码进给速度／（mm/min）２０２.００２４３.１８２１２.２４︙２２２.５２２３２.８２9936004切削参数的确定进给速度的确定4切削参数的确定影响数控加工精度的误差因素有：机床误差、系统插补误差、伺服动态误差、定位误差、对刀误差、刀具磨损误差、工件变形误差、编程误差等。编程的误差，一般应控制在零件公差要求的10%-20%以内。5编程误差及其控制5编程误差及其控制编程误差及其控制近似计算误差逼近误差尺寸圆整误差程序编制中产生的误差主要由下述三部分组成:近似计算误差：用近似计算方法表达零件轮廓形状时所产生的误差。逼近误差：用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。在三维曲面加工时采用行切加工方法对实际型面进行近似包络成型。尺寸圆整误差：计算过程中由于计算精度而引起的误差，相对于其他误差来说，该项误差一般可以忽略不计。5编程误差及其控制数学处理工作就是计算出零件轮廓上或刀具中心轨迹上一些点的坐标数据，为程序编制提供准确的数据。一个零件的轮廓线可能由许多不同的几何元素组成，如直线、圆弧、二次曲线等。各几何元素间的联接点叫做基点，例如圆弧与圆弧的切点或交点，直线与圆弧的切点或交点，两直线的交点等。显然，相邻基点间只能是一个几何元素。当零件轮廓曲线(包括圆弧)用直线段逼近时，在满足允许程编误差条件下轮廓曲线被分割成许多直线段，相邻两直线段的交点叫做节点。6数学处理非圆曲线零件，在编程时所需解决的问题。确定非圆曲线的插补段长度和计算节点坐标的方法：①选择插补方式，即是采用直线逼近非圆曲线还是采用圆弧逼近非圆曲线。②插补点坐标计算。用直线逼近时，计算其插补节点坐标；用圆弧逼近时，计算各分段圆弧起点、终点坐标和圆心坐标。③刀具中心轨迹的坐标计算。④按控制系统输入格式要求，人工或计算机编制加工程序单和控制介质。6数学处理确定非圆曲线的插补段长度和计算节点坐标的方法有：①等间距直线逼近的节点计算：使每个插补段的一个坐标增量相等。②按“等插补段法”确定插补段长度和计算节点：使每个插补段长度相等，因而插补误差不等。③按“等插补误差法”确定插补段长度和计算节点：使各插补段的插补误差相等，并小于或等于允许的插补误差。④圆弧逼近的节点计算：曲线的圆弧逼近有曲率圆法、三点圆法和相切圆法等方法。6数学处理7零件的工艺规程工艺规程的作用组织生产的指导性文件生产准备工作的依据工艺规程是组织生产的指导性文件。生产的计划和调度、数控加工程序的编制、质量的检查等都是以工艺规程为依据的。7零件的工艺规程7.1组织生产的指导性文件7零件的工艺规程7.2生产准备工作的依据工艺规程是生产准备工作的依据。在产品投入生产以前，要做好大量的技术准备工作和生产准备工作，例如刀具、夹具、量具的设计，制造或采购；毛坯件的制造或采购；以及必要设备的改装或添置等，所有这些工作都是以工艺规程作为依据来安排和组织的。7零件的工艺规程7.2生产准备工作的依据零件的工艺过程要能可靠地保证图样上所有技术要求的实现,这是制定工艺规程的基本原则。工艺规程的制定要依据零件的毛坯形状和材料的性质等因素来决定。数控加工工序卡