2.1 数控加工的工艺处理.ppt

1,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1数控加工的工艺处理,2,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,数控机床加工工件的基本过程,3,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,工艺系统,4,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.1数控加工的主要内容,2.1数控加工的工艺处理,1适于数控加工的内容（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。,5,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.1数控加工的主要内容,2.1数控加工的工艺处理,2不适于数控加工的内容（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。,6,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.2数控机床的合理选用,2.1数控加工的工艺处理,选用数控机床需遵循以下几个原则：（1）生产上适用；（2）技术上先进；（3）经济上合理。,除上述基本原则以外，选用数控机床时还要考核生产企业质量保证体系的完善性和可信性，其售前和售后服务网络是否健全，服务队伍的素质是否能胜任工作，服务能否及时，是否能履行承诺，这对选用后设备的正常使用至关重要。,7,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,1数控加工工艺的主要内容：,（1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容；（2）对零件图纸进行数控工艺性分析；（3）零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；(4)选择数控机床的类型；（5）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等；,8,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,1数控加工工艺的主要内容：,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。,9,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,1数控加工工艺的主要内容：,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。,10,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,1数控加工工艺的主要内容：,（6）数控工序的设计，如工步、刀具选择、夹具定位与安装、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等；（7）加工程序的编写、校验和修改；（8）调整数控加工工艺程序，如对刀、刀具补偿等；（9）数控加工工艺技术文件的定型与归档。,11,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,2数控加工工艺分析的一般步骤与方法：,（1）零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则；（2）零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。,内槽圆角半径不应过小,12,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,2数控加工工艺分析的一般步骤与方法：,（1）零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则；（2）零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。,槽底圆角应小些，提高工艺性和效率,r越大，加工平面能力越差。,13,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,3加工方法的选择,原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。,（1）加工阶段的划分1）粗加工阶段2）半精加工阶段3）精加工阶段4）光整加工阶段,14,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.3零件加工的工艺分析,2.1数控加工的工艺处理,3加工方法的选择,原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。,（1）加工顺序的安排1）先粗后精减少误差复映2）先主后次减少不必要的浪费3）先基准后其它减少定位误差4）先面后孔避免切削变形，保证孔的加工精度5）工序集中提高生产率6）先内腔后外型保证加工精度7)先近后远减少空行程,15,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.4数控加工工序的划分,2.1数控加工的工艺处理,1工序划分的原则,遵循工序最大限度集中的原则,工序划分应考虑以下几个原则：（1）粗精加工分开的原则（2）一次定位的原则（3）先面后孔的原则（4）尽量减少换刀的原则（5）连续加工的原则,16,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.4数控加工工序的划分,2.1数控加工的工艺处理,2工序与工步的的划分,（1）一般工序划分有以下几种方式1）按零件装卡定位方式划分工序提高效率2）按粗、精加工划分工序减少误差复映，提高加工精度。3）按所用刀具划分工序减少换刀次数,17,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.4数控加工工序的划分,2.1数控加工的工艺处理,2工序与工步的的划分,（1）工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。工步划分的原则：1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。3）按刀具划分工步,18,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.5加工路线的确定,2.1数控加工的工艺处理,加工路线的确定原则,1加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；,图2-1刀具的切入和切出过渡,图2-2内轮廓加工刀具的切入和切出过渡,19,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.5加工路线的确定,2.1数控加工的工艺处理,加工路线的确定原则,1加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；,注意：对于平面轮廓的铣削，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继续运动的距离退刀，这样可以避免刀具在工件上的切人点和退出点处留下接刀痕。,20,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.5加工路线的确定,2.1数控加工的工艺处理,加工路线的确定原则,1加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；,(a)行切法,(b)环切法,(c)行切+环切法,图2-3封闭凹槽加工走刀路线,21,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.5加工路线的确定,2.1数控加工的工艺处理,加工路线的确定原则,开始切削型腔的方法：预钻削起始孔。不推荐这种方法，这需要增加一种刀具。较佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的线性坡走切削，以达到全部轴向深度的切削；可以以螺旋形式进行圆插补铣。这是一种非常好的方法，因为它可产生光滑的切削作用，而只要求很小的开始空间。,坡走铣,螺旋插补铣,22,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.5加工路线的确定,2.1数控加工的工艺处理,加工路线的确定原则,1加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；,（a）,图2-4孔系加工方案比较,(b),23,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.5加工路线的确定,2.1数控加工的工艺处理,加工路线的确定原则,2应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。,(a),(b),图2-5最短加工路线选择,24,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.5加工路线的确定,2.1数控加工的工艺处理,加工路线的确定原则,3应使数值计算简单，以减少编程工作量；此外，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀，还是多次走刀来完成加工以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。,25,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.6对刀点和换刀点的确定,2.1数控加工的工艺处理,“对刀点”是指数控加工时，刀具相对工件运动的起点，这个起点也是编程时程序的起点，因此“对刀点”也称“程序起点”或“起刀点”。对刀点不仅是程序的起点，往往也是程序的终点。,“对刀点”选择的原则是：1选定的对刀点位置，应便于数学处理和使程序编制简单。2在机床上容易找正。3加工过程中便于检查。4引起的加工误差小。,26,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.6对刀点和换刀点的确定,2.1数控加工的工艺处理,“对刀”刀位点与对刀点重合。,“刀位点”是指在编制加工程序时用以表示刀具位置的特征点。,27,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.6对刀点和换刀点的确定,2.1数控加工的工艺处理,“换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。,该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如车床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其他部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。,28,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.7切削用量的确定,2.1数控加工的工艺处理,切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。选择的具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。,切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。,铣削加工时：Vf=fzZn=（0.050.18）Zn进给速度=每刃切削量刀具刃数主轴转速,29,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.7切削用量的确定,2.1数控加工的工艺处理,粗加工时切削用量的选择原则是：主要考虑保证提高效率和刀具耐用度。,切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。,精加工时切削用量的选择原则是：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。,高速切削的切削速度比常规切削速度高5-10倍以上。,30,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.7切削用量的确定,2.1数控加工的工艺处理,高速钢刀具：粗加工：V15m/min半精加工：V25m/min精加工：V45m/min硬质合金刀具：粗加工：V30m/min半精加工：V50m/min精加工：V100m/min陶瓷刀具：510倍的硬质合金刀具,31,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.8零件的安装与夹具的选择,2.1数控加工的工艺处理,1定位基准的选择：减少装夹次数,有利于提高工件的刚性,尽量与设计基准重合.2装夹方案的确定：（1）夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开。（2）必须保证最小的夹紧变形。（3）装卸方便，辅助时间尽量短。（4）对小型零件或工序不长的零件，考虑多件加工.（5）夹具结构应力求简单。（6）夹具应便于与机床工作台面及工件定位面间的定位连接。,32,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.8零件的安装与夹具的选择,2.1数控加工的工艺处理,33,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.8零件的安装与夹具的选择,2.1数控加工的工艺处理,34,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.8零件的安装与夹具的选择,2.1数控加工的工艺处理,35,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.8零件的安装与夹具的选择,2.1数控加工的工艺处理,3定位安装的基本原则：（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一；（2）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；（3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。,数控车床工件安装数控铣床工件安装,36,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.9数控加工的工艺文件,2.1数控加工的工艺处理,1数控编程任务书2数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）3数控加工工序卡片4数控加工走刀路线图5数控刀具卡片,37,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.9数控加工的工艺文件,2.1数控加工的工艺处理,1数控编程任务书,38,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.9数控加工的工艺文件,2.1数控加工的工艺处理,3数控加工工序卡片,39,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.9数控加工的工艺文件,2.1数控加工的工艺处理,2数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）,40,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.9数控加工的工艺文件,2.1数控加工的工艺处理,4数控加工走刀路线图,41,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,2.1.9数控加工的工艺文件,2.1数控加工的工艺处理,5数控刀具卡片,42,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,补充数控机床的刀具与工具系统,43,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,一、数控加工对刀具的要求,数控机床的刀具与工具系统,数控刀具应具有以下特点：1、刀具有很高的切削效率2、数控刀具有高的精度和重复定位精度3、要求刀具有很高的可靠性和耐用度4、实现刀具尺寸的预调和快速换刀5、具有一个比较完善的工具系统6、建立刀具管理系统7、应有刀具在线监控及尺寸补偿系统,44,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,一、数控加工对刀具的要求,数控机床的刀具与工具系统,数控刀具材料应具备以下的切削性能：（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐热性和导热性（4）良好的工艺性（5）良好的经济性,45,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。,1从结构上可分为（1）整体式钻头、立铣刀等（2）镶嵌式刀片采用焊接和机夹式（3）减振式（4）内冷式（5）特殊型式,46,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,2.从制造所采用的材料上可分为（1）高速钢刀具（2）硬质合金刀具硬质合金刀片按国际标准分为三大类：P类(蓝色)，M类(黄色)，K类(红色)。P类适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的钨钴钛类，即YT类）。M类适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的钨钴钛钽铌类，即YW类）。M-S类适于加工耐热合金和钛合金。K类适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的钨钴类，即YG类）。K-N类适于加工铝、非铁合金。K-H类适于加工淬硬材料。,47,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,2.从制造所采用的材料上可分为（3）涂层硬质合金（4）陶瓷刀具（5）立方氮化硼刀具（6）金刚石刀具,48,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,3.从切削工艺上可分为（1）车削刀具外圆、内孔、螺纹、切断、成形车刀等,外圆和内孔加工,49,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,3.从切削工艺上可分为（2）钻削刀具钻头、铰刀、丝锥等小孔、短孔、深孔,50,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,3.从切削工艺上可分为（3）镗削刀具粗镗刀、精镗刀等,51,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,3.从切削工艺上可分为（4）铣削刀具1）面铣刀;2）立铣刀;3）模具铣刀三面刃铣、键槽铣刀、玉米铣刀鼓形铣刀、成形铣刀,52,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,二、数控刀具的种类,数控机床的刀具与工具系统,3.从切削工艺上可分为（5）特殊型刀具可逆式(自动反向)攻螺纹夹头刀柄、复合刀具和接杆类、强力弹簧夹头刀柄。,53,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,三、数控加工刀具的选择,数控机床的刀具与工具系统,刀具选择应考虑的主要因素、被加工工件的材料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。、加工工艺类别；车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。、工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。、刀具能承受的切削用量。、辅助因素：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。,54,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,四、数控机床的工具系统,数控机床的刀具与工具系统,工具系统:在加工中心上要适应多种形式零件不同部位的加工，故刀具装夹部分的结构、形式、尺寸也是多种多样的。把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化。,数控机床工具系统分为镗铣类数控工具系统和车床类数控工具系统。它们主要由两部分组成：一是刀具部分，二是工具柄部(刀柄)、接杆(接柄)和夹头等装夹工具部分。,55,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,四、数控机床的工具系统,数控机床的刀具与工具系统,2镗铣类数控工具系统,镗铣类工具系统分为整体式结构和模块式结构两大类。,整体式：特点是将锥柄和接杆连成一体，不同品种和规格的工作部分都必须带有与机床相连的柄部。优点是结构简单、使用方便、可靠、更换迅速，缺点是锥柄的品种和数量较多。,56,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,四、数控机床的工具系统,数控机床的刀具与工具系统,2镗铣类数控工具系统,目前我国的加工中心采用镗铣类整体数控工具系统（TSG整体式工具系统），其柄部有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。,57,数控技术,第二章数控加工技术基础知识,四、数控机床的工具系统,数控机床的刀具与工具系统,2镗铣类数控工具系统,镗铣类工具系统分为整体式结构和模块式结构两大类。,模块式：特点是把工具的柄部和工作部分分开，制成系统