职业学校《数控加工工艺分析方法+铣床夹具+数控加工常用夹具》课件

单元1数控加工工艺分析方法单元1数控加工工艺分析方法一、数控加工工艺分析方法（一）零件图的工艺分析（二）加工方法的选择（三）工序的划分（四）定位与夹紧方式的确定（五）加工顺序的安排（六）确定走刀路线和工步顺序（七）切削用量的选择（八）对刀点与换刀点的确定（九）高速切削加工技术二、典型零件数控加工工艺分析实例

（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例（二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例一、数控加工工艺分析方法（一）零件图的工艺分析

1、零件图分析（1）尺寸标注方法分析注意基准统一原则，减少累积误差。（2）零件图的完整性与正确性分析几何图素条件要求充分。（3）零件技术要求分析尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、热处理等都会影响工艺方案。同时考虑安装、刀具、切削用量。（4）零件材料分析材料影响价格、切削用量、工艺方案。2、零件的结构工艺性分析（1）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀，提高效率，减少成本。（2）内槽圆角影响刀具的选择，应大些。（3）槽底圆角应小些，提高工艺性和效率。（4）统一基准定位，减少定位误差。（5）减少刀具数量，减低成本和减少定位误差。R越大，加工平面能力越差。（二）加工方法的选择1、外圆表面加工方法的选择

2、内孔表面加工方法的选择1、Ф40H7孔粗糙度要求较高，选择钻孔—粗镗（或扩孔）—半精镗—精镗方案。2、Ф13和Ф22孔没有尺寸公差要求，粗糙度要求不高，选择钻孔—锪孔方案。3、平面加工方法的选择4、平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择

方法有数控铣削、线切割及磨削等

对曲面轮廓，采用数控铣削。对平面外轮廓，采用数控铣削。对曲率半径较小的平面内轮廓，采用线切割。（三）工序的划分1.工序划分的原则工序集中原则（数控加工常采用的原则）：减少设备投入，减少安装次数、有利于保证加工精度。调整麻烦，生产周期长。工序分散原则：设备投入成本大，生产效率高。2.工序划分方法考虑生产纲领、设备、零件结构和技术要求。要求遵循以下原则：（1）按所用刀具划分。如加工中心，减少换刀次数。（2）按安装次数划分。减少定位误差。（3）按粗、精加工划分。减少误差复映，提高加工精度。（4）按加工部位划分。减少空行程，提高效率。（四）定位与夹紧方式的确定

正确选用定位方案和夹紧方式是保证加工精度的条件。要求：基准重合、减少安装次数、避免采用占机调整方式。（五）加工顺序的安排1、基面先行原则：减少定位误差。2、先粗后精原则：减少误差复映。3、先主后次原则：减少不必要的浪费。4、先面后孔：避免切削变形，保证孔的加工精度。5、先近后远原则：减少空行程，提高效率。（六）确定走刀路线和工步顺序

走刀路线是刀具刀位点在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包含了工步的内容，也反映了工步的顺序。

走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。走刀路线确定原则：1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。铣削平面零件外轮廓时，刀具的切入、切出应沿轮廓切线方向进行，避免在工件表面形成接刀痕。且注意留有切入长度和切出长度。

铣削外轮廓的切入切出路径铣削外圆的切入切出路径

铣削平面零件内轮廓时，刀具切入、切出点应选择在轮廓两几何元素的交点处。若无交点，刀具切入、切出点应远离拐角，或选择圆弧切入、切出。铣削内圆的切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径铣削无交点内轮廓的切入切出路径从拐角切入、切出，容易产生过切现象。从直线中间圆弧切入、切出。

确定孔加工路线时，若孔的位置精度要求较高，加工路线的定位方向应保持一致。无反向误差的加工路线存在反向误差的加工路线XXYY车螺纹时，为保证螺距的准确，应避免在进给机构的加速和减速过程中切削，故应有引入距离和超越距离。

引入距离超越距离

常见的切削进给路线行切法刀具沿某一方向（如X）进行切削，沿另一方向进给，来回往复切削去除加工余量。环切法刀具沿与精加工轮廓平行的路线进行切削，从外向内或从内向外，呈环状逐步去除加工余量。行切法切削进给路线环切法切削进给路线

最终轮廓应一次走刀连续完成。

行切法在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，达不到要求的表面粗糙度。先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。

环切法，效果也较好，但加工时间较长。铣削内腔的三种走刀路线根据加工质量要求和工件毛坯的质量及材料，选择好铣削的方式（顺铣或逆铣）。2、寻求最短走刀路线，减少空行程，提高效率。先加工完外圈孔后，再加工内圈孔，时间较长。交错加工内、外圈孔，减少空刀时间。

零件样图

孔加工最短走刀路线选择工步起点与对刀点重合，空行程长。工步起点与对刀点分离，空行程短。粗车矩形循环进给路线选择仿形进给路线，用于铸、锻件毛坯时进给路线较短。三角形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较长。矩形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较短。粗车进给路线选择3、应使数值计算简单，以减少编程工作量。4、应选择使工件加工变形小的走刀路线。对薄板类零件应采用分层切削或对称切削的走刀路线。（七）切削用量的选择1、切削用量的选择原则考虑切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本。（1）粗加工时切削用量的选择原则：主要考虑保证提高效率和刀具耐用度。背吃刀量进给量切削速度（2）精加工时的切削用量的选择原则：主要考虑保证加工精度和表面粗糙度，其次是刀具耐用度和效率。背吃刀量进给量切削速度

数控车削刀具、工件材料、切削用量选择视频

数控铣削刀具、工件材料、切削用量选择视频2、切削用量的选择方法

（1）背吃刀量的选择（常规加工条件下）

CK6140机床车削工艺时：粗车：≥3mm

半精加工：≈3～0.5mm

精加工：≈0.5～0.05mmXK714机床铣削工艺时：粗铣：X、Y方向取刀具直径的75%Z方向取刀具半径的1/4～1/6

半精加工：X、Y方向取刀具直径的50%Z方向取刀具半径的1/4～1/6

精加工：X、Y方向取0.1～0.5mmZ方向取0.1～0.3mm（2）进给量（进给速度）的选择

主要根据零件的表面粗糙度、加工精度、刀具和工件的材料、刀具的刃数等因素选择。

车削加工时：粗加工：0.3~0.5mm/r

半精加工：0.15~0.25mm/r

精加工：0.05~0.15mm/r

铣削加工时：

Vf=fzZn=（0.05～0.18）Zn

进给速度=每刃切削量×刀具刃数×主轴转速刀具小时取小端数值，刀具大时取大端数值。每种规格的刀具每刃切削量变化在0.01~0.03的范围内，刃数少时取偏大的值，刃数多时取偏小的数值。精加工时取刃数多的刀具，粗加工时取刃数少的刀具。（3）切削速度的选择

根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具材料和刀具耐用度等选择。

n=1000Vc/πD

主轴转速=1000×切削线速度/（π×刀具直径或工件直径）

高速钢刀具：粗加工：V≈15m/min

半精加工：V≈25m/min

精加工：V≈45m/min

硬质合金刀具：粗加工：V≈30m/min

半精加工：V≈50m/min

精加工：V≈100m/min

陶瓷刀具：5～10倍的硬质合金刀具（八）对刀点与换刀点的确定1、对刀点的确定对刀点——加工零件时刀具相对于工件运动的起始点。对刀点的选择原则便于数字处理和简化编程。容易找正、便于检查。引起的加工误差小。2、换刀点的确定换刀点——指刀架转位换刀时的位置。换刀点选择原则：换刀点应设在工件或夹具的外部，刀架转位时刀具不与其他部位干涉为原则。

（九）高速切削加工技术

高速切削的切削速度比常规切削速度高5~10倍以上。高速切削加工技术体系是机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控、切削机理等诸多方面的有机集成。

高速切削加工视频1、特点切削力随着切削速度的提高而下降；切削产生的热量绝大部分被切屑带走；加工表面质量提高；在高速切削范围内，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围。2、优点有利于提高生产效率；有利于改善工件的加工精度和表面质量；有利于减少模具加工中的手工抛光；有利于减小工件变形；有利于使用小直径刀具；有利于加工薄壁零件和脆性材料；有利于加工较大零部件。3、应用加工材料适于高速切削加工的工件材料包括铝合金、钢、铸铁、铅、铜及铜合金，此外还包括模具钢、钛合金、不锈钢、镍基合金、纤维增强合成树脂等难加工材料。

常用工件材料的高速切削速度范围表(m/min)

应用范围

目前，高速切削加工技术主要应用于车削和铣削工艺，今后将涵盖所有的传统加工范畴，从粗加工到精加工，从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、滚齿等。航空制造业、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。三、典型零件数控加工工艺分析实例

（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例

轴承套数控车削加工工艺（单件小批量生产），所用机床为CJK6240。

1、零件图工艺分析采取以下工艺措施：1）编程时取基本尺寸。2）先加工左、右端面。3）内孔尺寸较小，镗1﹕20锥孔、φ32孔及15°斜面时需掉头装夹。2、确定装夹方案1）内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。2）加工外轮廓时，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧。外轮廓车削装夹方案

3、确定加工顺序及走刀路线

先加工内孔各表面，再加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。

外轮廓加工走刀路线

4、刀具选择

5、切削用量选择

根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，计算结果祥见工序卡。6、数控加工工艺卡片拟订

（二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例

加工平面凸轮零件上的槽与孔，外部轮廓已加工完，零件材料为HT200。1、零件图工艺分析1）凸轮槽内外轮廓及φ20、φ12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。

2）应以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。2、确定装夹方案1）加工φ20、φ12两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。2）加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和φ20、φ12两个孔两个孔为定位基准。3、确定加工顺序及走刀路线1）加工顺序的确定先加工用作定位基准的φ20、φ12两个孔，再加工凸轮槽内外轮廓表面。且粗、精加工分开，其中φ20、φ12两个孔的加工采用钻孔一粗铰一精铰方案。1）走刀路线的确定走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。平面内进给时，采用顺铣方式铣削。外凸轮廓从切线方向切入。内凹轮廓从过渡圆弧切入。深度进给有两种方法：在xz平面（或yz平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度。先打一个工艺孔，再从工艺孔进刀到既定深度。4、刀具选择5、切削用量选择

凸轮槽内、外轮廓精加工时留0．1mm铣削余量，精铰φ20、φ12两个孔时留0．1mm铰削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，再计算主轴转速与进给速度。6、填写数控加工工艺卡片

数控加工常用夹具1数控加工夹具简介2组合夹具3拼装夹具数控加工常用夹具

1数控加工夹具简介①、数控机床夹具必须适应特点；数控机床的高精度、高效率、多方向同时加工、数字程序控制及单件小批生产的。②、数控机床夹具的新要求：(1)推行标准化、系列化和通用化；(2)发展组合夹具和拼装夹具，降低生产成本；(3)提高精度；(4)提高夹具的高效自动化水平。

③、通用夹具的种类：1．数控车床夹具数控车床夹具分类：A、三爪自定心卡盘

图优点：可自动定心，装夹方便，应用较广，缺点：夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件B、四爪单动卡盘

图特点：四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧力大，适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件。C、花盘

2．数控铣床夹具

图特点：装夹方便，应用广泛，适于装夹形状规则的小型工件3．加工中心夹具数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件数控回转工作台分类立式工作台、卧式工作台和立卧两用回转工作台回转工作台可以用来进行各种圆弧加工或与直线坐标进给联动进行曲面加工，及实现精确的自动分度④、其他的数控机床夹具A、拼装夹具、B、组合夹具、C、可调夹具和数控夹具。组合夹具1．组合夹具的概念：（图a、b）组合夹具是一种标准化、系列化程度很高的柔性化夹具。它由一套预先制造好的具有不同几何形状、不同尺寸的高精度标准元件与合件组成，使用时按照工件的加工要求，采用组合的方式组装成所需的夹具。2．组合夹具的特点：优点：组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换缺点：体积较大，刚度较差，一次投资多，成本高3．分类：组合夹具分为槽系和孔系两大类。组合机床夹具特点优点万能性好缩短生产准备时间降低夹具成本便于保存4．槽系组合夹具(1)槽系组合夹具的规格槽系组合夹具分大、中、小型三种规格(2)组合夹具的元件①基础件（图a）②支承件（图b）③定位件

④导向件（图a）⑤夹紧件（图b）⑥紧固件

⑦夹紧件

⑧合件

⑨其他新元件和合件3．孔系组合夹具

图（1）元件定位方式：一面两圆柱销定位（2）特点：优点：允许使用的过定位；其定位精度高，刚性比槽系组合夹具好，组装可靠，体积小，元件的工艺性好，成本低，可用作数控机床夹具缺点：组装时元件的位置不能随意调节，常用偏心销钉或部分开槽元件进行弥补。

3拼装夹具概念：图拼装夹具：在成组工艺基础上，用标准化、系列化的夹具零部件拼装而成的夹具。固定零点编程：三个加工孔的坐标尺寸可用机床定位孔1作为零点进行计算编程浮动零点编程：选夹具上方便的某一定位孔作为零点进行计算编程特点：有组合夹具的优点，比组合夹具有更好的精度和刚性，更小的体积和更高的效率，因而较适合柔性加工的要求，常用作数控机床夹具。

1．基础元件和合件2．定位元件和合件4．回转过渡花盘3．夹紧元件和合件组成拼装夹具的元件和合件图a、b图a、b图a、b、c图a、b谢谢观看!(a)支承块(b)钻套(a)支承块(b)钻套后盖零件钻径向孔的工序图后盖钻夹具完全定位示例分析在车床上加工通孔

磨平面欠定位示例(a)长销和大端面定位(b)平面和两短圆柱销定位(a)大端面加球面垫圈(b)大端面改为小端面滚齿夹具1—压紧螺母2—垫圈3—压板4—工件5—支承凸台6—工作台7—心轴支承钉用可调支承加工相似件1—销轴

2—V形块

3—可调支承支承板圆柱定位销(a)D＞3～10(b)D＞10～18(c)D＞18(d)带套可换定位销(a)间隙配合心轴

(b)过盈配合心轴

(c)花键心轴

圆锥销定位

(左)粗基准定位(右)精基准定位

圆锥销组合定位

（a）V形架对中性分析

（b）V形架

活动V形架应用

一面两孔组合定位

削边销的形成

削边销结构(a)d<3(b)d=3～50(c)d>50

夹紧装置组成示意图

1—气缸2—连杆3—压板

夹紧力方向对镗孔垂直度的影响(a)合理(b)不合理

夹紧方向与夹紧力大小的关系（a）最合理（b）较合理（c）可行（d）不合理（e）不合理（f）最不合理夹紧力方向与工件刚性关系

夹紧力作用点应在支承面内

(a)不合理(b)合理

夹紧力作用点应在刚性较好部位

(a)不合理(b)合理夹紧力作用点应靠近加工表面

楔块夹紧钻模

双升角楔块

单螺旋夹紧

(a)偏心轮夹紧(b)圆偏心展开图

圆偏心夹紧及其圆偏心展开图

三爪自定心卡盘的构造

四爪单动卡盘

1-卡盘体2-卡爪3-丝杆

平口钳

1-底座2-固定钳口3-活动钳口4-螺杆

盘类件钻径向孔工序图

钻盘类零件径向孔的组合夹具

1—基础件

2—支承件

3—定位件

4—导向件

5—夹紧件

6—紧固件

7—其它件8—合件

a）基础件

b）支承件

定位件

a）导向件

b）压紧件

紧固件

其它件

合件

密孔节距钻模板1一本体2一可调钻模板1—螺塞

2—油管接头

3—基础板

4—液压缸

5—键

6—活塞

液压缸的基础板BIUCO孔系组合夹具组装示意图

数控机床夹具

1、2—定位孔

3—定位销孔

4—数控机床工作台

5—液压基础平台6—工件

7—通油孔

8—液压缸

9—活塞

10—定位键

11、13—压板

12—拉杆、普通矩形平台1—T形槽2—定位销孔