《UG-NX12软件认证》课件-第2章：数控工艺基础

数控加工工艺与编程高等教育出版社数控加工工艺与编程第2章数控工艺基础数控加工工艺与编程第7章宏程序应用学习目标了解数控加工工艺和普通加工工艺的主要异同点。掌握数控加工工艺分析方法。掌握数控加工工艺设计的主要内容和应遵循的基本原则。了解刀具材料的主要类型及特点，能根据加工要求正确选择刀具材料。认识切削用量对切削加工的影响规律，会正确选择切削用量。掌握数控编程中常用的数学处理方法。了解数控机床的工具系统。了解数控加工工艺文件的主要内容和编制要求。数控加工工艺的基本特点工艺要求准确而严密

多坐标联动加工采用先进的工艺装备采用工序集中内容十分明确而具体数控加工工艺概述数控加工工艺的基本特点数控加工工艺概述数控加工工艺的主要内容选择适合在数控机床上加工的零件，确定数控机床加工内容。对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求。具体设计数控加工工序，如工步的划分、工件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。处理特殊的工艺问题，如对刀点、换刀点的选择，加工路线的确定，刀具补偿等。程编误差分析及其控制。处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。数控加工工艺概述数控加工工艺分析零件加工工艺分析，决定零件进行数控加工的内容零件的结构工艺性分析零件的内腔和外形尽可能地采用统一的几何类型和尺寸

内槽圆角不应过小

槽底圆角半径r不应过大

保证基准统一

粗基准选择原则非加工表面原则重要表面原则不重复使用原则大而平原则余量最小原则数控加工工艺分析与设计数控加工工艺设计定位基准的选择精基准选择原则基准统一原则互为基准原则自为基准原则便于装夹原则基准重合原则数控加工工艺分析与设计数控加工工艺设计定位基准的选择数控加工工艺分析与设计加工方案的确定选择加工方法时主要考虑哪些问题？序号加工方案经济精度表面粗糙度Ra值／μm适用范围1粗车IT11以下50～11.5适用于淬火钢以外的各种金属2粗车一半精车IT8～106.3～3.23粗车一半精车一精车IT7～81.6～0.84粗车一半精车一精车一滚压（或抛光）IT7～80.2～0.0255粗车一半精车一磨削IT7～80.8～0.4主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车一半精车一粗磨一精磨IT6～70.4～0.17粗车一半精车一粗磨一精磨一超精加工（或轮式超精磨）IT50.1～Rz0.18粗车一半精车一精车一金刚石车IT6～70.4～0.025主要用于要求较高的有色金属加工9粗车一半精车一粗磨一精磨一超精磨或镜面磨IT5以上0.025～Rz0.05极高精度的外圆加工

10粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨IT5以上0.1～Rz0.05外圆表面加工方法的适用范围数控加工工艺分析与设计序号加工方案经济精度经济表面粗糙度/μm适用范围1粗车—半精车IT96.3～3.22粗车—半精车—精车IT7～IT81.6～0.8端面3粗车—半精车—磨削IT8～IT90.8～0.24粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）IT8～IT96.3～1.6一般不淬硬平面（端铣表面粗糙度较细）5粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—刮研IT6～IT70.8～0.1精度要求较高的不淬硬平面；批量较大时宜采用宽刃精刨方案6以宽刃刨削代替上述方案刮研IT70.8～0.27粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—磨削IT70.8～0.2精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面8粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—粗磨—精磨IT6～IT70.4～0.029粗铣—拉IT7～IT90.8～0.2大量生产，较小的平面（精度视拉刀精度而定）

10粗铣—精铣—磨削—研磨IT6级以上0.1～Rz0.05高精度平面平面加工方法的适用范围数控加工工艺分析与设计孔方法的适用范围数控加工工艺分析与设计序号加工方案

经济精度经济表面粗糙度适用范围1钻IT11～1211.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属（但表面粗糙度稍大，孔径小于15～20㎜)2钻—铰IT93.2～1.63钻—铰—精铰IT7～81.6～0.84钻—扩IT10～1111.5～6.3同上，但孔径大于15～20㎜5钻—扩—铰IT8～93.2～1.66钻—扩—粗铰—精铰IT71.6～0.87钻—扩—机铰—手铰IT6～70.4～0.18钻—扩—拉IT7～91.6～0.1大批大量生产9粗镗（或扩孔）IT11～1211.5～6.3除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）IT8～93.2～1.611粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）IT7～81.6～0.812粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀精镗IT6～70.8～0.413粗镗（扩）—半精镗—磨孔IT7～80.8～0.2主要用于淬火钢也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨IT6～70.2～0.115粗镗—半精镗—精镗—金钢镗IT6～70.4～0.05主要用于有色金属加工16钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨；钻—（扩）—拉—珩磨；粗镗—半精镗—精镗—珩磨IT6～70.2～0.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述方案中的珩磨IT6级以上数控加工工艺分析与设计

1基准先行先粗后精先主后次先面后孔

2

3

4首先加工作为精基准的表面先粗加工，再半精加工和精加工先加工主要表面，后加工次要表面先加工平面，后加工孔切削加工顺序安排原则工序顺序的安排典型零件加工工艺分析已知该零件的毛坯为100mm×80mm×27mm的方形坯料，材料为45钢，且底面和四个轮廓面均已加工好，要求在立式加工中心上加工顶面、孔及沟槽。零件图样数控加工工艺分析与设计零件号101零件名称编制日期2003/10/5程序号O1011编制陈洪涛工步号程序段号工步内容刀具切削用量S功能F功能切深/mm1N11粗铣顶面端面铣刀（φ125）v=90m/minf=0.2mm/齿2.5S240F3002N12钻φ32，φ12孔中心孔中心钻（φ2）2.5S1000F1003N13钻φ32，φ12孔至φ11.5麻花钻（φ11.5）v=20m/minf=0.2mm/revS550F1104N14扩φ32孔至φ30麻花钻（φ30）v=25m/minf=0.3mm/revS280F855N15钻3-φ6孔至尺寸麻花钻（φ6）v=20m/minf=0.2mm/revS1100F2206N16粗铣φ60沉孔及沟槽立铣刀（φ18，2刃）v=20m/minf=0.15mm/齿5S370F110数控加工工序卡片数控加工工艺分析与设计7N17钻4-M8底孔至φ6.8麻花钻（φ6.8）v=20m/minf=0.15mm/revS950F1408N18镗φ32孔至φ31.7镗刀（φ31.7）v=80m/minf=0.15mm/rev1.7S830F1209N19精铣顶面端面铣刀（φ125）v=120m/minf=0.15mm/齿0.5S320F28010N20铰φ12孔至尺寸铰刀（φ12）v=6m/minf=0.25mm/revS170F4211N21精镗φ32孔至尺寸微调精镗刀（φ32）v=90m/minf=0.08mm/rev0.3S940F7512N22精铣φ60沉孔及沟槽至尺寸立铣刀（φ18，4刃）v=25m/minf=0.08mm/齿0.3S460F15013N23φ12孔口倒角倒角刀（φ20）v=20m/minf=0.2mm/revS550F11014N243-φ6，M8孔口倒角麻花钻（φ11.5）v=20m/minf=0.15mm/revS830F12015N25攻4-M8螺纹成丝锥（M8）v=8m/minS320F400数控加工工艺分析与设计切削速度：对刀具寿命有很大的影响提高切削速度时，切削温度就上升，而使刀具寿命大大缩短切削速度高低与工件和刀具材料关系很大切削用量的选择切削速度：对刀具寿命有很大的影响提高切削速度时，切削温度就上升，而使刀具寿命大大缩短切削速度高低与工件和刀具材料关系很大切削速度的影响：切削速度提高20%,刀具寿命降低1/2切削速度提高50%,刀具寿命将降至原来的1/5低速(20～40m/min)切削易产生振动，刀具寿命亦低切削用量的选择进给量：对工件表面粗糙度有很大的影响通常由表面粗糙度要求决定进给量进给量的影响：进给量小，后刀面磨损大，刀具寿命将降低进给量大，切削温度升高，后刀面磨损也增大进给量大，加工效率高切削用量的选择背吃刀量：由工件的余量、形状、机床的功率和刚性及刀具的刚性等因素确定的

背吃刀量的影响：ap小或微ap时，会造成刮擦。只切削到工件表面的硬化层，是刀具寿命降低的原因之一切削铸铁表面和氧化皮表面层时，应在机床功率极限范围内，尽量加大ap。否则刀刃尖端会因工件表层的硬皮、杂质而发生缺损、破损，使刀刃发生异常损伤切削用量的选择切削用量的选择切削用量与刀具寿命关系：vc：增加20%，T减少50%f

：增加20%，T减少20%ap：增加50%，T减少20%

选择切削用量的基本原则：粗加工首先选取尽可能大的ap其次根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的要求，选取尽可能大的f最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定vc半精、精加工在保证加工质量的前提下，兼顾必要的生产率高速或低速切削（避开切屑瘤区)进给量根据工件表面粗糙度的要求来确定较小的背吃刀量切削用量的选择特别提示：在实际应用中参阅有关刀具样本或相关资料选择切削用量至关重要！！切削用量的选择数控编程中的数学处理

基点坐标的计算基点：构成零件轮廓不同几何要素的交点或切点数控编程中的数学处理

基点坐标的计算基点：构成零件轮廓不同几何要素的交点或切点数控编程中的数学处理基点坐标的计算数控编程中的数学处理基点坐标的计算数控编程中的数学处理基点坐标的计算数控编程中的数学处理节点坐标的计算节点：逼近直线和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点等间距直线逼近法数控编程中的数学处理节点坐标的计算节点：逼近直线和圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点非圆曲线非圆曲线数控编程中的数学处理节点坐标的计算等间距法数控编程中的数学处理节点坐标的计算等步长法：每个逼近线段步长相等数控编程中的数学处理节点坐标的计算等误差法：每个逼近误差相等数控编程中的数学处理节点坐标的计算圆弧逼近法三点圆法相切圆法曲率圆法美、德、日等世界制造业发达的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。先进刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。数控刀具的特点和类型按照刀具结构分：整体式：钻头、立铣刀等镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式特殊形式：复合式、减振式等数控刀具的特点和类型

机夹可转位刀具得到广泛应用，数量上已达到整个数控刀具的30%~40%，金属切除率占总数80%~90%按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等数控刀具的特点和类型数控刀具材料刀具材料刀具材料的硬度和韧性关系图数控刀具材料刀具材料高速钢:

组成：合金工具钢+(W,Mo,Cr,V)常用牌号：W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2硬度：63～70HRC热硬性：550～600℃切削速度：20～40m/min分类：普通高速钢、高性能高速钢数控刀具材料刀具材料硬质合金:

组成：金属碳化物（WC、TiC等）金属粘结剂（Co、Ni、Mo等）常用牌号：YG8、YG6、

YG3

YT5、

YT15、

YT30硬度：74～81HRC热硬性：800～1000℃切削速度：是普通HSS的4～10倍数控刀具材料刀具材料普通硬质合金新型硬质合金超细晶粒硬质合金涂层硬质合金金属陶瓷粒径在1μm以下，这种材料具有硬度高、韧性好、切削刀可靠性高等优异性能保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间硬质合金刀具Cementedcarbide硬质合金的分类和标志

P类M类K类切削刀具用硬质合金根据国际标准ISO分类，把所有牌号分成用颜色标志的三大类，分别用P、M、K表示蓝色（包括P01~P50),系高合金化的硬质合金牌号。这类合金主要用于加工长切屑的黑色金属M类，黄色（包括M10~M40），系中合化的硬质合金牌号。这类合金为通用型，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属及有色金属

红色（包括K01~

K40），系单纯WC的硬质合金牌号。主要用~于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料

数控刀具材料陶瓷刀具：组成：Al2O3(或Si3N4)+少量金属硬度：＞78HRC（可用于切削60HRC以上的硬材料）热硬性：1200～1450℃不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数可进行高速切削,“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍数控刀具材料数控车床工具系统镗铣类整体式工具系统镗式铣工类具模系块统模块式刀柄通过将基本刀柄、接杆和加长杆（如需要）进行组合，可以用很少的组件组装成非常多种类的刀柄。整体式刀柄用于刀具装配中装夹不改变，或不宜使用模块式刀柄的场合。工具系统用来连接机床主轴