加工工艺基础.ppt

1、数控工艺培训教程,NC Craftwork Training Tutorial 主讲 马有良 Email: Tel机电类专业课程,西南科技大学,第二章：数控加工的工艺基础,2.1 数控加工对象,数控铣削对象 数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一，它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需25坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。根据数控铣床的特点，从铣削加工的角度考虑，适合数控铣削的主要加工对象有三类。,1.平面类零件,2.变斜角类零件,3.曲面类零件,第二章：数控加工的工艺基础,加工中心的加工对象 针对加工中心的工艺特点，

2、加工中心适宜加工形状复杂、加工内容多、要求较高，需多种类型的普通机床和众多的工艺装备，且经多次装夹才能完成加工的零件。主要加工对象有下列几种。,1.既有平面又有孔系的零件 2.结构形状复杂、普通机床难加工的零件 3.外形不规则的异型零件 4.加工精度较高的中小批量零件,第二章：数控加工的工艺基础,加工中心工艺分析,制定加工中心工艺方案是数控加工的一项重要工作，其主要内容包括：分析零件 的工艺性，选择加工中心的加工内容及设计零件的加工工艺等。 零件的工艺是制定加工中心加工工艺的首要工作。其任务是分析零件图的完整性、正确性和技术要求，选择加工内容，分析零件的结构工艺性和定位基准等。,第二章：数控加

3、工的工艺基础,前面讲解了适合加工中心加工的零件对象，这里的加工内容选择是指零件选定之后，选择零件上适合加工中心加工的表面。这里的表面通常是指：,（1）尺寸精度要求较高的表面 （2）相互位置精度要求较高的表面 （3）不便于普通机床加工的复杂曲线、曲面 （4）能够集中加工的表面,第二章：数控加工的工艺基础,数控铣床的种类、型号、规格及性能 CNC立式镗、铣床和立式加工中心： 它适应于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面和立体零件，以及模具的内、外型腔等。 CNC卧式镗、铣床和卧式加工中心： 它适应于加工形状复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等。多坐标联动的卧式加工中心还可以加工复杂的曲面

4、、曲线、叶轮、模具等。,第二章：数控加工的工艺基础,1、数控铣削的定义 铣削是由多齿刀具（铣刀）做连续旋转运动，工件相对于刀具作连续移动（平移、旋转）的运动在铣床上切削加工的方法。 2、铣削用的刀具选择 主要有： 1）、圆拄（端）铣刀 用于铣削平面。 2）、立铣刀 铣削平面、台面、沟槽、曲面等，有端面立铣刀和球面立铣刀两种最常用。,3）、盘铣刀 用于加工沟槽、小平台面等。 4）、键槽刀 用于加工键槽等。 5）、角度铣刀 加工各种角度沟槽。 6）、切断铣刀 用于开槽和切断。 7）、成形铣刀 加工特形面。,第二章：数控加工的工艺基础,外圆车刀,第二章：数控加工的工艺基础,内圆车刀,第二章：数控加工

5、的工艺基础,螺纹车刀,第二章：数控加工的工艺基础,切断（槽）车刀,第二章：数控加工的工艺基础,立（端）铣刀,立铣刀铣削深度,第二章：数控加工的工艺基础,立铣刀钻铣加工,攻丝加工,第二章：数控加工的工艺基础,球头铣刀,球头铣刀铣削参数,第二章：数控加工的工艺基础,面（盘）铣刀,三面刃铣刀,加工形状与铣刀的选择,弄清刀尖和刀心，两者都是刀具对称轴上的点，其间差一个刀角半径 当 时，为球头刀； 当 时，为 刀； 当 时,为端刀；,3、刀具的几何形状 包括刀刃、刀尖、前刀面、后刀面。,第二章：数控加工的工艺基础,手动装入刀具,机械手装入刀具,装刀检查,刀具安装,ATC换刀,主轴换刀,第二章：数控加工的

6、工艺基础,5、铣削方式 顺铣：铣刀的旋转方向与工件的进给方向一致。 逆铣：铣刀的旋向与工件的进给方向相反。切削不平稳，加工面粗糟。,4、数控铣削加工的形状 包括：平面、槽、曲面、钻孔、镗孔、铣孔、绞孔等。,第二章：数控加工的工艺基础,数控铣床顺铣、逆铣的简单判别方法： 刀具旋向为右向，对于凸形工件，顺时针为顺铣。 刀具旋向为右向，对于凹形工件，逆时针为顺铣。 对称和不对称铣: 单向和往复铣削：,第二章：数控加工的工艺基础,选择原则：保证图纸允许加工质量的前提下，最大缩短加工时间。 对于钢材，在走刀单程路径较短、抬刀时间相对长时，采用往复加工。 对于在走刀单程路径较长、加工表面质量要求较高时，采

7、用单向加工。,第二章：数控加工的工艺基础,2.2、数控加工的工艺分析,（一）、工序、工步划分的原则 1、保证精度和粗糙度的原则： 数控加工要求工序尽可能的集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，一般是先粗后精，先面后孔。加工时使用大流量的冷却和-润滑液进行喷淋。,第二章：数控加工的工艺基础,2、提高生产效率的原则： 减少换刀次数，节省换刀时间。应将需用同一把刀的加工部分完成后，再换另一把刀来加工其它部位。数控精加工时往往精车刀从工件右端开始一次精车完成。减少编程量，减少程序段数。 综合： 余量均匀，刀用到底；先基后它，先粗后精；先面后孔，先主后次；先上后下，先内后外；程序最短，空程量少。,第二章

8、：数控加工的工艺基础,（二）、数控机床对夹具的要求 为缩短生产准备周期应优先考虑使用通用夹具、组合夹具，必要时设计制造专用夹具。（如汽动、液压或电动等自动夹紧机构）。,第二章：数控加工的工艺基础,（三）、数控机床对刀具的要求 提高数控机床的利用率和效率，刀具是一个十分关键的因素。应选用适应高速切削的刀具材料和使用可转位刀片。为使刀具在机床上迅速的定位夹紧，普遍使用标准的刀具系统。 近年来发展起来的一些特殊刀具，可扩大加工范围，还有接触式测头刀柄的使用等。,第二章：数控加工的工艺基础,2.3 加工工艺路线的确定 刀具的引入和退出 数控加工，程序按段进行，每段的运动指令，总是使刀具从本段的起点向本

9、程序段的终点运动，运动开始时要升速，到达指定的 F 值时进行切削，快接近终点时降速，直到终点。,第二章：数控加工的工艺基础,升速和降速的过渡过程中，伺服系统的刚性差，不宜进行切削。 根据伺服系统的升速时间常数和降速时间常数，可计算出刀具的引进和切出距离。,第二章：数控加工的工艺基础,升速和降速的影响还表现在切削工件的轮廓时： 如铣削圆孔时，由起刀点下到B点，从B点开始铣刀运动一周再回到B点，再从B点退刀到起刀点（工件圆的中心），由于铣刀在B点停留的时间较长（过渡时间），会在B点产生明显的刀痕。,第二章：数控加工的工艺基础,为了避免产生刀痕，通常使用切入和切出圆弧。如由起刀点下到A点，再到B点，

10、运动一周回到B点，经C点退刀到起刀点。,第二章：数控加工的工艺基础,如铣削圆凸台时，则可使用与圆相切入、切出的直线段。,第二章：数控加工的工艺基础,综述： 当切削工件的轮廓时，应避免法向切入、法向退出刀具，必须设计、使用切入、切出的辅助轮廓段。 对于刀具的轴向切入距离有以下经验数据： 在已加工的面上钻孔、膛孔、绞孔时取1-3mm，在未加工面（如毛坯）取5-8mm，攻丝取3倍导程。,第二章：数控加工的工艺基础,五、平面及曲面的加工工艺处理简介 在机械加工中常遇到的是平面轮廓加工件，其母线形状多为直线和圆弧，也有可以用数学方程式表示的各种曲线。如遇到其轮廓可以用数学方程式表示的非圆曲线时，可以用直

11、线和圆弧逼近的方法进行加工。 如在机械加工中遇到的是曲面轮廓加工件，则可以使用两轴半联动加工，目前常用球头铣刀在XZ平面内进行插补铣削曲线，每加工完一段后移动一点Y，再加工相邻的曲线，如此反复进行最后加工出整个曲面，此法称为行切法。,第二章：数控加工的工艺基础,行切法选用球头铣刀球头半径的原则是： 不干涉相邻曲线的的曲率半径，并能满足粗糙度的要求。球头铣刀球头半径越大，粗糙度值越小，但球头铣刀球头半径不能大于工件曲面的最小曲率半径。,第二章：数控加工的工艺基础,最好使用三坐标轴以上的联动加工，既除直角坐标轴外，增加旋转坐标。但由于编程复杂，常常使用CAD/CAM自动编程系统来生成加工程序。,第

12、二章：数控加工的工艺基础,2.4、主要铣削参数 程序编制时，必须确定每道工序的切削用量，它包括主轴的转速、进给速度、每转进给、切削深度和切削宽度、铣削速度等等，还有其它切削要素。确定时应根据机床说明书的规定和要求，以及刀具的耐用度去选择和计算。还应结合实际经验。,第二章：数控加工的工艺基础,在数控铣床上选择刀具时注意： 平面加工应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀，用端铣刀粗铣，铣刀直径选小一些；用立铣刀精铣，铣刀直径选大一些； 刀具结构参数： 刀具半径R应小于零件内轮廓的最小曲率半径，一般取。,第二章：数控加工的工艺基础,零件的加工高度 ，以保证刀具有足够的刚度。 粗加工内型面时，刀具直径可按

13、下述公式估算： 式中 为槽的精加工余量。 为加工内型面时的最大精加工余量。 为零件内壁的最小夹角。,第二章：数控加工的工艺基础,主轴转速的确定：主轴转速N v 是切削线速度，单位是m/min 。 D 是刀具或关键的直径，单位是mm/min。 n 是主轴转速，单位是r/min。 计算的主轴转速要选取机床有的较接近的转速。,第二章：数控加工的工艺基础,第二章：数控加工的工艺基础,进给速度的确定： 计算进给速度 为铣刀的齿数， 每齿切削厚度。每转进给量,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100200mm/min范围内选取.,第二章：数控加工的工艺基础,(2)在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选取较低的进给速度，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)刀具行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。,