数控加工工艺讲义.doc

数控加工工艺讲义主讲 周新红1.数控加工工艺11.1数控加工的定义与特点11.1.1定义11.1.2数控加工的主要内容11.1.3数控加工工艺的特点11.2数控加工工艺设计基础11.2.1数控加工工艺的主要内容11.2.2数控加工内容的选定11.2.3数控加工工艺性分析21.2.4加工方法选择及加工方案的确定21.2.5数控加工的加工工艺路线设计31.2.6数控加工工序的设计32.数控车削加工工艺52.1数控车床的主要加工对象52.2数控车削加工工艺的制订52.2.1零件图纸的数控工艺性分析62.2.2工序和装夹方式的确定62.2.3工步顺序的确定62.2.4走刀路线的确定62.2.5夹具的选择72.2.6刀具的选择82.2.7切削用量的选择83.数控铣削加工工艺103.1数控铣床的主要加工对象103.1.1平面类零件103.1.2变斜角类零件103.1.3曲面类零件103.2数控铣削工艺的制订103.2.1数控加工内容的选定103.2.2数控加工工艺性分析113.2.3走刀路线的设计方法113.2.4铣刀的选择123.2.5切削用量131.数控加工工艺数控加工工艺是伴随数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是数控加工实践的经验总结。实践表明：数控机床的使用效果很大程度上取决于用户的技术素质和工艺水平的高低；数控加工技术的普及与提高已成为推动数控技术应用与发展的重要环节。1.1数控加工的定义与特点1.1.1定义数控加工工艺是指应用数控机床加工零件的方法和手段。1.1.2数控加工的主要内容数控加工与普通加工在方法和内容上是相似的，但控制方式不同。对普通加工来说，以某工序为例，其工步安排、走刀路线和走刀量的确定、切削参数选择等内容，在很大程度上由操作工人自行考虑和确定的，机床加工也是用手工操作方式来控制的。而对数控加工来说，在加工前，需将加工操作的所有内容工步的划分与顺序、走刀路线、走刀量、切削参数等，按规定的代码形式编制成程序，再将程序输入数控机床，加工时由机床控制系统对程序代码进行解释运算和处理，再通过机床伺服系统控制传动机构按程序运动，从而加工出所需零件。可见数控加工的关键是编程，而编制程序的前提是制定零件的加工工艺方案。一般来说，数控加工流程主要包含如下内容：选择并确定数控加工的零件及内容；对零件图纸进行数控加工工艺分析；数控加工工艺设计；对零件图形进行数学处理；编写加工程序并输入机床；程序的校验与修改；首件试切与现场问题处理；数控加工工艺技术文件的定性与归档。1.1.3数控加工工艺的特点数控加工工艺的内容十分具体数控加工时，各工步的划分与安排，刀具的选择，走刀路线的确定和切削用量等，必须事先设计与安排.数控加工工艺必须严密由于数控机床是通过严格按照加工程序运动来加工工件的，它无法根据工件的变化自动调整，其自适应性很差，因此在数控加工工艺设计时必须周密考虑加工过程的每一细节，如：粗加工的第一刀切削量的大小、下刀的进给率、小于刀具半径的内圆弧面切削、钻孔及攻螺纹的排屑问题等，同时在数学处理、计算和编程时，要力求准确。实践表明：数控加工的失误主要是由于工艺不周和计算与编程的粗心产生的。工序相对集中。1.2数控加工工艺设计基础数控工艺的设计是进行数控加工的前期准备工作，是程序编制的依据。数控铣削加工工艺制订的合理与否，直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。设计数控工艺时，必须考虑周全，否则可能事倍功半，并造成不必要的损失。1.2.1数控加工工艺的主要内容l 选择并确定零件的数控加工内容；l 零件图纸的数控工艺性分析，明确加工内容和技术要求；l 数控加工的加工工艺路线设计；l 数控加工的工序设计，选择刀具、夹具及切削用量；l 处理特殊的工艺问题，如对刀点、换刀点确定，加工路线确定，刀具补偿，分配加工误差等。l 数控加工技术文件的编写。1.2.2数控加工内容的选定当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都由数控完成，而可能只是其中的一部分内容进行数控加工。选定数控加工内容的出发点：解决加工难题、提高生产效率和经济效益。在选择时一般按如下顺序考虑：l 通用机床无法加工的内容作为优先选择的内容；l 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；l 通用机床加工效率低，手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床存在富余能力的基础上进行选择。一般来说，上述这些可加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产率与综合经济效益等方面都会等到明显提高，相比之下，下列一些内容则不宜选择采用数控加工。l 需要通过较长时间占机调整的加工内容，如：以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等。l 必须按专用工装协调加工的孔及其它内容。主要是采集编程用的数据有困难，协调效果也不一定理想,有“费力不讨好”之感。l 按某些特定的制造依据（如样板、样件、模胎等）加工的型面轮廓。取数据难，易与检验依据发生矛盾，增加编程难度。l 不能在一次安装中完成的其它零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工.此外在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量，生产周期，工序间周转情况等。1.2.3数控加工工艺性分析(1)审查与分析零件图纸中的尺寸标注是否适合数控加工的特点最适合数控加工的尺寸标注方法是以同一基准标注或坐标标注。便于编程和尺寸间的协调，在保持设计、工艺、检验基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便.由于数控加工精度重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此改动局部的分散式标注为同一基准标注或坐标式标注是完全可行的。(2)审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何要素是否充分以及能否加工。l 直线与圆弧、圆弧与圆弧的连接状态是相切还是相交，以及能否成立；l 零件轮廓表面能否构建（加工）出来；l 轮廓表面所给条件是否便于数学处理与计算等。(3)审查与分析定位基准的可靠性。数控加工特别强调定位加工，尤其是正反两面都采用数控加工的零件，以同一基准定位十分必要，否则很难保证两次定位安装加工后两个面上的轮廓位置及尺寸协调。因此，最好采用零件上的孔或专门设置工艺结构作为定位基准。(4)分析零件的材料及热处理状态，确定工件的变形情况，并制定解决工艺措施。对图纸的工艺性分析与审查，一般是在零件图纸的设计和毛坯设计以后进行的，当要求根据数控加工工艺的特点，对图纸或毛坯进行较大的更改是比较困难的，所以一定要把重点放在零件图纸或毛坯图纸初步设计与设计定型之间的工艺性审查与分析上。编程人员不但要积极参与审查和做仔细地工作，还要与设计人员密切合作，并尽力说服他们在不损害零件使用特性的许可范围内，更多地满足数控加工工艺的各种要求。1.2.4加工方法选择及加工方案的确定1.2.4.1机床的的选用在数控机床上加工零件,一般有以下两种情况：l 一种是有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床；l 另一种是已经有了数控机床要选择适合该机床加工的零件。无论哪种情况，考虑的因素主要有毛坯的材料和类型、零件轮廓形状的复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。数控机床的选用要满足以下要求：l 保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的工件；l 有利于提高生产率；l 可以降低生产成本。1.2.4.2加工方法的选择加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。1.外圆表面：加工方法主要是车削和磨削。2.内孔表面：钻、扩、铰、镗、拉、磨孔以及光整加工等。3.平面：铣、刨、车（端面）、磨及拉削等。4.平面轮廓：数控铣削、线切割及磨削等。l 数控铣削加工适用于除淬火钢以外的各种金属;l 数控线切割加工可用于各种金属。l 对曲率半径较小的内轮廓，宜采用线切割；l 淬火后再加工的钢件，宜采用线切割；l 零件切削层深度很大的工件，可考虑采用线切割。l 数控磨削适用于除有色金属以外的各种金属5.曲面轮廓：主要是数控铣削。多采用球状铣刀，以“行切法”加工。根据曲面形状、刀具形状以及精度要求等通常采用二轴半联动或三轴联动。对精度和表面粗糙度要求高的曲面，当采用三轴联动的“行切法“加工不能满足要求时，可用模具铣刀，采用四坐标或五坐标联动加工。表面加工方法的选择，除了考虑加工质量、零件的结构形状和尺寸、零件的材料和硬度以及生产类型外，还要考虑到加工的经济性。在选择加工方法时，应根据工件的精度要求选择与经济精度相适应的加工方法。1.2.5数控加工的加工工艺路线设计数控加工的工艺路线仅仅是零件加工工艺过程中的数控加工部分，一般均穿插在零件加工的整个过程中。因此，在设计数控加工工艺路线时，一定要考虑周全，使之与整个工艺路线协调吻合。在数控工艺路线设计中主要应注意以下问题：1.2.5.1工序的划分在数控机床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽可能完成大部分工序，首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作。若不能，则应选择哪一部分零件表面需用数控机床加工，即对零件进行工序划分。一般工序划分有以下几种方式：l 按所用刀具划分工序。即以同一把刀具完成的哪一部分工艺过程为一道工具。目的：减少安装次数，提高加工精度；减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间过长（如在一个工作班内不能完成），加工程序的编制和检查难度较大等情况。l 按安装次数划分工序即以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序.适合于加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。 l 以粗、精加工划分工序即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。适用于加工变形大，需要粗、精加工分开的零件，如薄壁件或毛坯为铸件和锻件，也适用于需要穿插热处理的零件。l 以加工部位划分工序。即完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。适用于加工表面多而复杂的零件，此时，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面）将加工划为分几个部分。1.2.5.2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。在一个工序内往往采用不同刀具和切削用量，对不同表面进行加工。为了便于分析和描述复杂的工序，在工序内又细分为工步。以加工中心为例说明工步划分的原则。l 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，整个加工表面按先粗后精分开进行。l 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，以提高孔的加工精度。因铣削时切削力较大，工件易发生变形，先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形而引起的对孔精度的影响。l 某些机床的工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。总之，工序与工步的划分要根据零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。1.2.5.3加工顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状态，定位安装与夹紧的要求来考虑,重点是不能破坏工件的刚性。顺序安排的原则如下：上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；先进行内形、内腔的加工，再进行外形的加工；以相同定位、夹紧方式或同一刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。在同一安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。 1.2.5.4数控工序与普通工序的衔接数控工序前后一般都穿插有其它普通工序，如衔接得不好就容易产生矛盾，最好的办法是相互建立状态要求，如：要不要留加工余量，留多少；定位面、孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；毛坯的热处理状态等。 目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。关于手续问题，如果在同一车间，可由编程人员与主管该零件的工艺员共同协商确定，在制订工序工艺文件中互相会签，共同负责；如不是同一车间，则应使用交接状态表进行规定，共同会签，然后反映在工艺规程中。1.2.6数控加工工序的设计主要任务是将本工序的加工内容、切削用量、工装、刀具、定位夹紧方式及刀具运动轨迹等具体确定下来，为程序编制做好充分准备。1.2.6.1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。走刀路线确定原则：寻求最短路径，减少空刀时间以提高加工效率；为保证加工精度和粗糙度要求，应安排粗精加工，精加工轮廓应在一次走刀中连续加工出来。刀具切入、切出工件时最好沿切线方向进行，以避免在工件表面形成接刀痕。应选择对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。使数值计算简单，以减少编程运算量。1.2.6.2定位基准与夹紧方案的确定力求工艺、计算、编程的基准与设计基准重合；尽量减少装夹次数，以提高形位精度；避免采用占机人工调整方式。 1.2.6.3对刀点、工序起点、换刀点1.对刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点，也称程序起点。其作用是确定编程原点在工件上的位置，因此其位置必须与工件的定位基准有固定尺寸关联。选择原则：l 便于数学处理和程序编制；l 找正容易； l 对刀误差小；l 退回对刀点便于检测 ；l 工件装夹方便。2.工序起点某工步走刀路线的起点。工序起点合理与否，直接影响本工步走刀路线的长短。工步走刀路线结束时，一般应回到工序起点，也可直接移动到下一工步工序起点或返回对刀点。3.换刀点换刀点是指加工中心在加工过程中自动换刀时刀具所处位置。为防止换刀时刀具和工件或夹具相撞，一般换刀点设在工件的外边或机床上某一固定位置。 1.2.6.4夹具的选用1.基本要求：夹具应能保证在机床上定向安装，以保证零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系的方向一致，还要求协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。夹具应尽可能开敞，夹紧元件与加工面间应有一定的安全距离，且夹紧元件因尽可能低；夹具的刚性与稳定性要好，在加工过程中尽量不要更换夹紧点。2.选用原则：批量很小时，尽量采用组合夹具，可调式夹具及其它通用夹具；小批量或成批生产时，可考虑专用夹具，但应力求简单；批量较大时，可采用气动、液动夹具或多工位夹具。1.2.6.5刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。基本要求：刚性好可采用大切削用量提高生产效率,另外当加工余量很不均匀时,可基本不用调整切削用量,或不需要采用分层切削。耐用度要高可避免因刀具磨损而影响加工精度，以及换刀操作。几何参数合理、排屑性能好。1.2.6.6切削用量切削用量主要包括切削深度、主轴转速(切削速度)、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入相应的程序单中。合理选择切削用量的原则是：l 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也要考虑经济性和加工成本。l 半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据工件材料、热处理状态、表面粗糙度以及刀具材料等确定，确定时应努力寻求切削速度、切削深度、进给量相互适应的最佳参数。也可根据刀具厂商提供的推荐值选用并试切调整 。在选择进给速度时，还要注意零件加工中的特殊因素。如在轮廓加工中，当零件轮廓有拐角时，刀具易产生“超程”现象，从而导致加工误差，如下图所示。解决的办法是，在编程时，在接近拐角前适当降低进给速度，过拐角后再逐渐增加进给速度。但这一问题在目前的数控系统中并不明显，原因是现在的数控系统一般都具有在工件拐角处自动进行加减速处理的能力，只有在较老的数控系统中，才需考虑该问题。另外也还可以通过机床上的速度倍率旋钮进行适当修正。2.数控车削加工工艺2.1数控车床的主要加工对象1.精度要求高的回转体零件因数控车床刚性好，制造精度、对刀精度、重复定位精度高，具有刀具补偿功能，使其可加工尺寸精度要求高的零件。数控车床的刀具运动通过高精度插补运算和伺服驱动实现，可加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。数控车床的制造精度高，工件装夹次数少，对提高零件的位置精度有利。2.表面粗糙度要求高的回转体数控车床具有恒线速度切削功能，能以最佳线速度切削，使各加工面获得均匀一致的表面粗糙度。3.轮廓形状复杂的零件数控车床具有直线和圆弧插补功能，可车削任意直线和曲线组成的形状复杂的回转体零件。例：球面、方程曲线、列表曲线4.带特殊类型螺纹的回转体零件l 可加工任何等导程的直、锥、端面螺纹，也可加工增、减导程螺纹，以及要求等导程与变导程间平滑过渡的螺纹。l 主轴无需变向，螺纹车削效率高。l 螺纹精度高，表面粗糙度小。2.2数控车削加工工艺的制订数控工艺的设计是进行数控加工的前期准备工作，是程序编制的依据。制订工艺时，应遵循一般工艺原则,并结合数控车床的特点制订。制订数控工艺时，必须考虑周全，否则可能事倍功半，并造成不必要的损失. 数控车削工艺的主要内容有：l 选择并确定零件的数控加工内容；l 零件图纸的数控工艺性分析；l 数控加工的加工工艺路线设计；l 数控加工的工序设计；l 数控加工技术文件的编写。 2.2.1零件图纸的数控工艺性分析1.审查与分析图纸中的尺寸标注是否适合数控加工的特点最适合与数控加工的尺寸标注方法是以同一基准标注或坐标标注。2.结构工艺性分析零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型。在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。(如零件上槽宽是否统一)。3.轮廓几何要素分析在手工编程时，要计算每个节点坐标，在自动编程时要定义零件轮廓的所有几何元素进行定义，因此分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分以及能否成立(如：尺寸是否完整；图纸中直线与圆弧.圆弧与圆弧的连接状态与由尺寸关系决定的是否一致；尺寸是否有冲突的地方等)4.精度及技术要求分析对被加工零件的精度和技术要求进行分析是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、刀具及切削用量进行正确而合理的选择。分析的主要内容有：l 分析精度及各项技术要求是否齐全、合理；l 分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，如达不到，需采取其它措施(如磨削)弥补，应给后续工序留余量；l 图样上有位置精度要求的表面，应在一次装夹下完成；l 粗糙度要求较高的表面应确定用恒线速切削。2.2.2工序和装夹方式的确定1.工序的划分在数控车床上加工零件时，应按工序集中的原则划分工序，在一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面。l 按零件加工表面划分：将位置精度要求较高的表面安排在一次装夹下完成，以免安装误差影响位置精度。l 按粗、精加工表面划分：对毛坯余量较大或加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。2.装夹方式的确定根据零件结构的不同，通常选择外圆、端面或内孔、端面装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程原点统一。定位方式：利用主轴内锥面加定位挡块，以工件左端面定位；在卡盘上设定位块，以工件左端面或左侧台阶定位； 2.2.3工步顺序的确定制订零件车削加工顺序一般遵循下列原则：1.先粗后精按照粗车半精车精车的顺序，遂步提高加工 精度l 粗车去除大余量，以提高金属切除率，满足精车余量均匀性要求；l 如粗车后余量均匀性不能满足精车要求，应安排半精车；l 精车时，应在一次走刀中安图样尺寸切出零件轮廓,以保证加工精度.2.先远后近指加工部位相对对刀点的距离远近。l 离对刀点远的部位后加工，有利于缩短刀具移动距离，减小空行程时间。l 先远后近，有利于保持毛坯或半成品的刚性，改善切削条件。3.内外交叉对既有内表面(内型、腔)，又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面的粗加工，后进行内外表面的精加工。l 先内后外有利于保持工件的刚性；l 先内后外、先粗后精，可使工件在粗加工中产生的变形在精加工中充分消除。注意：l 切不可在粗精加工完内(外)表面后，再加工剩余的表面(外/内表面)；l 对薄壁件，粗精加工应分工序进行，以使工件在粗加工后有足够时间进行变形，消除应力集中，有利于精加工保证加工精度。2.2.4走刀路线的确定走刀路线指刀具从对刀点(或机床原点)开始运动起，直至返回该点并结束加工所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。它不但包含了工步的内容，也反映了工步的顺序。确定走刀路线时，主要确定粗加工及空行程的进给路线(精加工一般沿零件轮廓进行)。2.2.4.1走刀路线设计原则l 保证加工精度和表面粗糙度；l 最短走刀路线，减少空行程时间；l 最终轮廓应在精加工走刀中连续加工出来。l 认真考虑切入和切出问题，以免产生扎刀或在工件表面留下接刀痕。l 毛坯粗加工时，可考虑安排单独走刀来去除外圆及端面处的氧化层，以利于后续走刀和减小刀具磨损。2.2.4.2走刀路线的设计方法1.最短的空行程路线(1)合理确定工步起点在确定工步起点时，应尽可能将其靠近工件，以使空行程路线最短。使用复合循环去除余量时，工步起点处直径应略小于毛坯外径，以免产生第一刀吃刀量不够或空切。(2)合理确定退刀时的让刀量在保证让刀安全的前提下，应尽可能的减小让刀量，以减小空行程距离。如：使用单一固定循环去除余量时，可将循环起点遂步内(外)移。(3)巧设换刀点在换刀时，为方便和安全起见，通常将换刀点放在对刀点或机床第二参考点，但这会增加空行程的距离。如果在起刀点附近换刀是安全的话，可考虑将换刀点放在起刀点。这对于快速运动速度还是很高的数控机床来说，可显著减小空行程时间。(4)合理安排“回零”路线回零指本工步加工完成后让刀具返回对刀点。在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，每一工步完成后，进行“回零”，可使计算简化，不易出错且便于校核，但会增加空行程。因此应尽可能少的进行“回零”，在上一工步完成后，刀具直接定位到下一工步起刀点，有利于缩短空行程。2.最短的切削进给路线切削进给路线最短可提高生产效率，降低刀具损耗。在安排粗加工、半精加工的切削进给路线时，应兼顾工件的刚性和加工工艺性要求。常见的切削进给路线有如下三种：(1)“矩形”进给路线：适用于棒料毛坯，进给路线较短。可用内外径粗车复合循环、端面粗车复合循环、单一固定循环实现。(2)）“三角形”进给路线：适用于棒料毛坯，进给路线较长。可用程序循环或单一固定循环实现。(3)“仿形”进给路线：用于铸、锻件毛坯时进给路线较短。可用仿形（封闭）粗车复合循环实现。3.大余量毛坯的切削进给路线(1)阶梯切削进给进给路线应注意让每次切削所留余量均匀。(2)双向进刀切削进给路线4.精加工轮廓的连续进给切削路线在精加工工序中，零件的最终轮廓应在一次连续走刀中完成。此时，刀具的进、退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入、切出或换刀及停顿，以免因切削力的突然变化而造成弹性变形，使工件产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。2.2.5夹具的选择主要有通用三爪自定心卡盘，四爪卡盘，液动、电动及气动卡盘等。可分为两类：1、用于轴类工件的夹具有：自动夹紧拔动卡盘、拔齿顶尖、三爪拔动卡盘和快速可调万能卡盘等。2、用于盘类工件的夹具主要有：可调卡爪式卡盘和快速可调万能卡盘。2.2.6刀具的选择刀具的选择是数控工艺设计中的重要内容之一，刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、零件材质的切削性能、毛坯余量、工件尺寸精度和表面粗糙度等 。1.对刀具的要求l 对粗车刀要求强度高、刚性好、耐用度好；l 对精车刀要求精度高、刚性好、耐用度好； l 尺寸稳定、安装调整方便。2.车刀和刀片的种类根据与刀体的联接固定方式不同，车刀可分为焊接式与机械夹固式两大类。(1)焊接式车刀根据工件加工表面以及用途不同，焊接车刀可分为切断(槽)刀、外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、螺纹车刀以及成形车刀等。(2)机夹可转位车刀由刀杆、刀片、刀垫及夹紧元件组成。刀片大致可分为带圆孔、带沉孔和无孔三大类，形状有：三角形、正方形、五边形、六边形、圆形、菱形等共17种。3.车刀类型的选择常用的车刀类型一般可分为三类：1）尖形车刀以直线形切削刃为特征的车刀，其刀尖(也为刀位点)由直线形的主、副切削刃构成。如：90内、外圆车刀，左、右端面车刀，切槽（断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆、内孔车刀。2）圆弧形车刀主切削刃形状为圆度误差或轮廓度很小的圆弧；该圆弧上每一点都是刀尖，其刀位点在圆心上；用于车削内外表面，特别是光滑连接的成型面(凹形)。3）成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。常见的成型车刀有：小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。数控车削加工中尽量少用或不用成型车刀。4.刀片的选择为减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。1）刀片材质的选择车刀刀片材料主要有：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质的依据是：被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程中有无冲击和振动等。2）刀片尺寸的选择刀片的尺寸大小取决于必要的有效切削长度L，有效切削刃长度与吃刀量p和车刀的主偏角r。使用时可查阅有关刀具手册选取。3)刀片形状的选择主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。2.2.7切削用量的选择数控车床加工中的切削用量包括：吃刀量、主轴转速(切削速度)、进给速度(进给量)。切削用量应在机床允许的范围内选取。1.吃刀量的确定在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下,尽可能选取较大的吃刀量,以减少进给次数.零件精度要求较高时,应适当留出精车余量(一般比普通车削余量小),常取0.10.5mm.2.主轴转速的确定1)光车时主轴转速根据零件被加工部位直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度确定后，用下式计算主轴转速。表：硬质合金外圆车刀切削速度参考值工件材料热处理状态p=0.32mmp=26mmp=610mmf=0.080.3mm/rf=0.30.6mm/rf=0.61mm/r低碳钢易切钢热轧1401801002007090中碳钢热轧130160901106080调质10013070905070合金结构钢热轧10013070905070调质8011050704060工具钢退火9012060805070灰铸铁HBS355881212碳素结构钢、合金结构钢、耐热钢16252040601004000.30.40.40.50.50.70.60.90.81.20.30.40.40.60.50.70.71.00.30.50.50.60.60.80.40.50.50.6203025252040601004000.30.40.40.50.50.70.81.01.21.40.30.40.50.70.70.91.01.20.40.60.50.760.81.00.40.70.60.90.40.6铸铁及铜合金162540601004000.40.50.50.80.81.21.01.40.50.80.71.01.01.20.40.60.60.80.81.00.50.70.60.82030252540601004000.40.50.50.90.91.31.21.80.50.80.81.21.21.60.40.70.71.01.01.30.50.80.91.10.70.93.数控铣削加工工艺3.1数控铣床的主要加工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，从铣削加工的角度来考虑，适合数控铣削的主要加工对象有以下几类：3.1.1平面类零件1.定义：加工面平行、垂直于水平面或与水平面夹角为定角的零件。2.特点：各加工面为平面或可展开成平面。如：水平面、铅垂面、圆弧面、椭圆面等。3.平面类零件加工方案加工方案：通常采用三坐标数控铣床进行两轴半联动加工。平面轮廓加工示例：斜面加工方法 小尺寸工件，斜垫板垫平加工； 主轴摆角加工； 斜面坡度不大时，行切法加工，接刀痕钳工修除。 五坐标数控铣床主轴摆角加工。3.1.2变斜角类零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。此类零件一般需要用自动编程实现,在此不予探讨.3.1.3曲面类零件1.定义：加工面为空间曲面的零件。2.特点：加工面不能展开为平面，且加工时，加工面与铣刀为点接触。3.所用铣床：一般采用3坐标数控铣床。4.加工方法两轴联动用行切法加工。三轴联动加工。5.刀具：通常采用球头铣刀 。3.2数控铣削工艺的制订数控工艺的设计是进行数控加工的前期准备工作，是程序编制的依据。数控铣削加工工艺制订的合理与否，直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。设计数控工艺时，必须考虑周全，否则可能事倍功半，并造成不必要的损失。3.2.1数控加工内容的选定选定出发点:解决加工难题、提高生产效率和经济效益.适合采用数控加工的加工内容：工件上的曲线轮廓内、外形，特别是由数学表达式给出的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；已给出数学模型的空间曲面；形状复杂,尺寸繁多,划线与检测困难的零件；用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的内外槽；用尺寸协调加工的高精度孔或面；可在一次安装中顺带铣出的简单表面或形状；可极大提高生产效率、减轻劳动强度的一般加工内容。不宜采用数控加工的内容：需长时间占机人工调整的加工表面，如：以毛坯粗基准定位划线找正加工精基准，加工表面之外的表面为不加工表面，不能用作定位基准等；必须按专用工装协调的加工内容；毛坯上余量不均匀或不太稳定的表面；简单的粗加工表面；必须用细长铣刀加工的部位。此外，在选择和决定加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等。3.2.2数控加工工艺性分析1.零件结构工艺性分析(1)审查与分析零件图纸中的尺寸标注是否适合数控加工的特点最适合与数控加工的尺寸标注方法是以同一基准标注或坐标标注。(2)审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何要素是否充分以及能否加工。直线与圆弧、圆弧与圆弧的连接状态是相切还是相交，以及能否成立；零件轮廓表面能否构建（加工）出来；轮廓表面所给条件是否便于数学处理与计算等。 (3)审查与分析各加工表面间的转接圆弧是否会影响刀具的选用以及切削效率。l 轮廓转接内圆弧半径R常常限制刀具直径的选用，一般来说，当R0.2H（轮廓的加工高度）时，该部位的工艺性不好；l 下陷底部转接圆弧半径r当加工下陷底部转接圆弧时，端刃处的圆角半径通常与下陷底部转接圆弧是一致的，下陷底部转接圆弧半径越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也较低。l 各加工表面间转接圆弧尺寸零乱不统一。会增加刀具数和换刀次数，而换刀又会增加换刀痕，降低了加工表面质量。（4）审查与分析定位基准的可靠性。数控加工特别强调定位加工，尤其是正反两面都采用数控加工的零件，以同一基准定位十分必要，否则很难保证两次定位安装加工后两个面上的轮廓位置及尺寸协调。因此，最好采用零件上的孔或专门设置工艺结构作为定位基准。（5）分析零件的材料及热处理状态，确定工件的变形情况，并制定解决工艺措施。2.零件毛坯工艺性分析数控加工时，因加工过程的自动化，使余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工很难进行下去。进行毛坯工艺性分析时，主要考虑如下几方面：(1)毛坯应有充分、稳定的加工余量毛坯主要指锻件、铸件。因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量的多少不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量的不充分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工面应有较充分的余量。经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面间的尺寸，在这种情况下，应适当增加非加工面处的余量。(2)分析毛坯的装夹适应性主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便于在一次安装中加工出较多的表面。对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。(3)分析毛坯的余量大小及均匀性主要考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削。也要分析加工中与加工变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。3.2.3走刀路线的设计方法1.顺铣和逆铣的选择：当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣，按顺铣安排走刀路线，此时，零件已加工表面质量好，刀齿磨损小。精铣时，尤其是零件材料为铝镁合金、钛铁合金或耐热合金时，应尽量采用顺铣。当工件表面有硬皮，机床进给机构有间隙时，应按逆铣安排进给路线。此时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刃，同时机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。2.缩短的空行程路线合理确定工序起点在确定工序起点时，在保证下刀安全的前提下，应尽可能将其靠近工件，以使空行程路线最短。合理确定让刀时的抬刀量在保证让刀安全的前提下，应尽可能的减小抬刀量，以减小空行程距离。一般来说，抬刀高度在工件或夹具的最高点之上约一个刀具半径即可。3.最短的切削进给路线切削进给路线最短可提高生产效率，降低刀具损耗。在安排粗加工、半精加工的切削进给路线时，应兼顾工件的刚性和加工工艺性要求。常见的切削进给路线有如下二种：(1)行切进给路线刀具沿某一方向（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。适用于端铣平面、台阶面、矩形下陷或曲面铣削。一般应选择切削路线较长的方向作为主切削方向，此时进给路线较短。可用子程序实现。(2)环切进给路线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。适用于圆形或不规则内、外形的加工。计算复杂，手工编程实现较困难，程序较长.4.精加工轮廓的连续进给切削路线在精加工工序中，零件的最终轮廓应在一次连续走刀中完成。此时，刀具切入、切出工件时最好沿切线方向进行，以避免在工件表面形成接刀痕。在内、外形精加工时，如果工件在刀具轴线方向的尺寸较大时，最好分层加工，以避免因切削力过大产生让刀而导致工件上下精度不一致。3.2.4铣刀的选择1.铣刀的种类(1)面铣刀面铣刀的圆周表面和端面上都 有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高，加工效率高，加工表面质量也好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿安装方式不同可分为整体焊接式、机夹焊接式和可转位式三种。由于整体焊接式和机夹焊接式面铣刀难以保证焊接质量，刀具耐用度低，重磨较费时，目前已逐渐被可转位式面铣刀所取代。可转位面是将刀片通过夹紧元件夹固在刀体上，当刀片的一个切削刃用钝后，直接在机床上将刀片转位或更换新刀片。(2)立铣刀数控机床上用得最多的一种铣刀，其圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以不能作轴向进给，必要时可用螺旋线切削或倾斜切削来下刀。(3)模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种。(4)键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面上都有切削刃，端面刃延伸到中心，既