《机床数控技术 第4版》课件 第3章 数控机床程序编制中的工艺处理

机床数控技术

第一节概述一、数控加工工艺的特点 1.数控加工工艺的内容十分具体 2.数控加工的工艺处理相对严密二、数控加工工艺处理的主要内容 1.选择并确定进行数控加工的零件的内容 2.对被加工零件的图样进行工艺分析 3.设计数控加工工序 4.选择对刀点、换刀点的位置，确定加工路线，刀补。 5.分配数控加工中的容差。 6.数控加工工艺技术文件的定型与归档。第三章数控机床程序编制中的工艺处理一、选择数控加工的零件

1.最适应类 1）形状复杂，加工精度要求高。 2）用数学模型描述的复杂曲线或者曲面轮廓零件。 3）具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的内腔壳体或者盒型零件。 4）必须在一次装夹中合并完成铣、镗、铰等多工序的零件。第二节选择数控加工的零件及数控加工的内容第三章数控机床程序编制中的工艺处理

2.较适应类 1）在通用机床上加工时极易受人为因素的干扰，零件价值高的零件。 2）在通用机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件。 3）多次更改设计后才能定型的零件。 4）通用机床上加工需要作长时间调整的零件。 5）通用机床加工生产效率很低的零件。 3.不适应类 1）生产批量大的零件。 2）装夹困难的零件。 3）加工余量很不稳定。 4）必须用特定的工艺装备协调加工的零件。二、选择数控加工的内容第三章数控机床程序编制中的工艺处理一、分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点二、分析构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分三、分析零件定位的基准的可靠性第三节数控加工零件的工艺性分析第三章数控机床程序编制中的工艺处理一、加工工序划分

在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点。第四节数控加工工艺路线设计第三章数控机床程序编制中的工艺处理2.以粗精加工划分工序

数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。3.按所用刀具划分工序

数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。1.根据装夹定位划分工序一、走刀路线（加工路线）的确定在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。

确定加工路线的原则：（1）必须保证被加工零件的尺寸精度和表面粗糙度要求。第五节数控加工工序的设计第三章数控机床程序编制中的工艺处理切向切入径向切入第三章数控机床程序编制中的工艺处理n个))(1)1(2bananb+-=-+=（黄线长红线长ba+切入/出段+切入/出段（2）走刀路线尽量短，为了提高生产效率，在确定加工路线时应尽量缩短加

工路线，减少刀具空行程时间。（3）为了减少编程工作量，还应使数值计算简单，程序段数量减少，程序短。第三章数控机床程序编制中的工艺处理三、夹具的选择、工件装夹方法的确定数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： 1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产

准备时间。

2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。

4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。四、刀具的选择五、确定对刀点与换刀点六、切削用量的确定二、定位基准与夹紧方案的确定七、数控编程的误差控制第五节数控加工工艺路线设计第三章数控机床程序编制中的工艺处理八、数控加工工艺分析实例

数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：通用台虎钳、数控分度转台等。第三章数控机床程序编制中的工艺处理三、夹具的选择、工件装夹方法的确定1．夹具的选择

数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：

第三章数控机床程序编制中的工艺处理1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。2.工件装夹方法的确定

与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。第三章数控机床程序编制中的工艺处理四、刀具的选择

工件装夹方式在机床确定后，通过确定工件原点来确定了工件坐标系，加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。例如：某程序开始第一个程序段为N0010G90G00X100Z20，是指刀具快速移动到工件坐标下X=100mmZ=20mm处。究竟刀具从什么位置开始移动到上述位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。

第三章数控机床程序编制中的工艺处理五、对刀点、换刀点的设置1．对刀点的定义

在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：

1）便于数值处理和简化程序编制。

2）易于找正并在加工过程中便于检查。

3）引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。例：以外圆或孔定位零件，可以取外圆或孔的中心与端面的交点作为对刀点。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。

加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。

第三章数控机床程序编制中的工艺处理2．对刀点、换刀点的设置第三章数控机床程序编制中的工艺处理1．主轴转速的确定

主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为：

n=1000v/πD

式中 v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；

n----主轴转速，单位为r/min；

D----工件直径或刀具直径，单位为mm。

计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。第三章数控机床程序编制中的工艺处理六、切削用量的确定第三章数控机床程序编制中的工艺处理2．进给速度的确定

进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。

确定进给速度的原则：

1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100～200mm/min范围内选取。

2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。

3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。

4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。

3．背吃刀量确定

背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工