第二章 数控加工工艺.doc

第二章 数控加工工艺21数控工艺特点与加工工序一、数控加工的工艺设计内容包括：选择并确定零件的数控加工内容；数控加工的工艺分析；数控加工工艺路线设计；数控加工工序的设计；数控加工的专用文件的编写。（工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率机加工成本的重要依据。）二、数控加工工艺的特点 1、工艺详细2、工序集中3、加工方法的特点三、数控加工工艺设计的主要内容（一）数控加工工艺设计的工作内容1、数控加工工艺内容的选择2、数控加工工艺的分析3、数控加工工艺路线的设计（二）适合数控加工的内容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是选择（三）不适合数控加工的内容1、占机调整时间长2、加工部分分散，需要多次安装3、按某些特定的制造依据技工的型面轮廓四、数控加工工艺性分析1、选择合适的对刀点和换刀点2、审查与分析工艺基准的可靠性3、选择合适的零件安装方式（1）尺寸标注应符合数控加工的特点（2）几何要素的条件应完整、准确（3）定位基准可靠（4）统一几何形状和尺寸五、数控加工工艺路线的设计1、工序的划分A、以一次安装、加工作为一道工序B、以同一把刀具加工内容划分工序C、以加工部分划分工序D、以粗、精加工划分工序2、顺序的安排A、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应综合考虑。B、先进行内腔加工，后进行外加工形加工。C、以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换到次数与挪动压板次数。3、数控加工工艺与普通工序的衔接六、数控加工工艺设计的方法1、确定走刀路线和安排加工顺序1）寻求最短加工路线2）最终轮廓一次走刀完成3）旋转切入、切出的方向2、确定定位夹紧方案1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程设计基准的统一2）尽量将工件集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部带加工的表面3）避免采用占机人工调整时间长得装夹方案4）夹紧力的作用点应落在工件刚度较好的部位3、确定刀具与工件的相对位置对刀点的选择原则：1）所选的对刀点应使用程序编制简单；2）应选择在容易找正 、便于确定零件加工原点的位置；3)、应选择在加工时检验方便；可靠的位置；4)对刀点的选择有利于提高加工精度。刀位点刀具的定位基准点。换刀点为避免换刀碰伤零件、刀具换和夹具的位置。换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全余量。4、确定切削用量1）背吃刀量（切削深度）2）主轴转速3）进给速度粗加工是应尽可能的取较大的被吃刀量和进给量，采用较低的切削速度，精加工时通常选择较小的背吃刀量和进给量，尽可能的提高切削速度。22数控机床的刀具一、数控加工对刀具的要求1、足够的强度和刚度2、高的刀具耐用度3、较高的精度4、可靠的断屑5、高的可靠性6、应能够快速更换刀具二、刀具材料的基本要求1、刀具材料及选用1）高的硬度和耐磨度2）足够的强度和韧性3）良好的导热性和耐热性4）良好的工艺性和较好的经济性三、常用刀具材料的选用1、高速钢（锋钢） 具有较高的强度、韧性和耐热性，但是导热性差。适合制造结构复杂的刀具，如车刀、铣刀、钻头等，可以切削的材料范围包括有色金属、铸铁、碳钢、合金钢。2、硬质合金1）K类（YG）即钨钴类，特点：韧度较好，但是硬度和耐磨性较差，适合于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用牌号有YG8、YG6、YG3等。2）P类（YT）钨钛钴类 特点：耐热性和耐磨性较好，但抗冲击韧性较差，适用于加工钢料等韧性材料。常用牌号：YT5、YT15、YT30等。3）M类（YW）钨钛钽钴类 特点：既能加工脆性材料又能加工韧性材料，同时还能加工高温合金，耐热合金及合金铸铁等难加工 材料。常用牌号：YW1、YW2等。3、其他刀具材料1）涂层硬质合金是在韧性和强度较好的硬质合金或高速钢的基体上涂一层极薄硬质和耐磨性极高的难溶金属化合物而得到的刀具材料。特点：既具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性。（现在主要I是用于2）陶瓷 特点：抗弯强度低、冲击韧性差，易崩到，主要用于钢、铸铁、高硬度材料及高精度零件的精加工。3）金刚石 一般不宜加工黑色金属，主要用于硬质合金、玻璃纤维素材、硬橡胶、石墨、陶瓷、有色金属等材料的高速加工。4）氮化硼主要用于加工淬火钢、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工的材料。四、数控刀具的选用1、铣刀的种类及选择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，常用于端铣较大的平面。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40r。2）立铣刀 立铣刀的圆柱表和端面上都有切削刃，圆柱表面的切削刃为主切削刃，断面上的切削刃为副切削刃。立铣刀是数控铣削中最常用的一种刀具。由于普通的立铣刀端面的中心无切削刃，所以立铣刀不能做轴向进给，端面铣刀主要用来加工与侧面垂直的底平面。3）模具铣刀 是有立铣刀发展而成的，适合于加工空间曲面零件，有时也用于平面零件上游较大转接凹圆弧的过渡加工。特点：是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃于球头刃圆弧连接，可以作为径向和轴向进给。分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头铣刀、圆锥形球头铣刀。4）、键槽铣刀 键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立铣刀又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深，在沿键槽方向铣出键槽全长。5）鼓形铣刀 主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加工。它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。2、孔加工刀具的选择1）麻花钻 在加工中心上钻孔，大多采用高普通的麻花钻。麻花钻高速钢和硬质合金两种。2）、扩孔刀具 扩孔钻的加工余量较小，主切削刃较短，因而容屑槽浅、刀体的强度和和刚度较好。它无麻花钻横刃，加之刀齿多，所以导向性好，切削平稳，加工质量和生产率都比麻花钻高。3）镗孔刀具 按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。4）饺孔刀具 加工中心上使用的铰刀多是通用标准铰刀。还有机夹硬质合金单刃铰刀和浮动铰刀。标准的铰刀有直柄、锥柄和套式三种。锥柄铰刀直径为2030mm,直柄铰刀直径为620mm,小孔直柄铰刀直径为16mm,套式铰刀直径为2580mm。五、刀具管理系统1、任务：1）保证每台机床有合适的，优质高效的刀具使用，保证不因缺刀而停机。2）监控刀具的工作状态，必要时进行换刀处理。3）安全、可靠但并及时的运送刀具，尽量杜绝因等刀而停机。4）追踪系统内的刀具情况，包括各刀具静态和动态的信息。5）检查刀具的库存量，及时补充或购买刀具。2、刀具管理的基本功能1）、收集生产计划和刀具资源的原始资料数据。2）制定刀具管理，调配计划。3）配备刀具管理系统所需要的硬件装备。4）开发刀具管理系统的各种软件和信息交换系统，实现刀具系统的自动化管理。3刀具管理系统的硬件配置、刀具自动化管理系统的基本功能1）原始资料数据2）刀具管理系统的计划3）刀具管理系统的硬件配置。4）刀具管理的软件系统23 数控机床的使用和维修一、数控机床的选用1、选用依据1）数控机床的使用范围2）工件的加工批量大于经济批量3）根据典型加工对象选用数控机床的类型2、选用内容1）数控机床的主参数（坐标轴的行程是最主要参数）2）数控机床的精度 影响零件的加工精度主要有机床因素和工艺因素。3）、数控机床功能 主要包括坐标轴数和联动轴数、辅助功能、数控系统等。4）、其他3、数控系统的选择 1）根据数控机床类型。2）根据数控机床的设计指标。3）根据数控机床的性能。4）订购数控系统时时要考虑周全。4、工时 加工一道工序所花费的平均时间。5、数控机床驱动电动机的选择1）进给驱动伺服电动机的选择。A、当机床做空载运行时，在整个速度范围内加在伺服电动机轴上的负载转矩应在电动机连续额定周期转矩范围内。2)最大负载转矩、加载及过载时间都应在提供的特性曲线的允许范围以内。3）电动机在加速或减速过程中转矩应在加减速区之间。4）对要求频繁启、制动及周期性变化的负载，必须检查它在一个周期的转矩均方根值，并应小于电动机的连续额定转矩。5）加在电动机轴上的负载惯量大小对电动机的灵敏度和整个的伺服系统精度将产生影响。2）主轴电动机的选择 A、所选择的电动机功率应能满足机床设计的切削功率的要求。B、根据要求的主轴加减速时间计算出电动机功率不应超过电动剧的最大输出功率。C、在要求主轴频繁启、制动的场合、必须计算出平均功率，气质不能超过电动机连续额定输出功率。D、在要求有恒表面速度控制的场合，则恒表面速度控制所需要的切削功率和加速度多需要功率两者之和应在电动机能够提供的功率范围之内。6、数控机床选择功能及附件的选择。二、数控机床的安装和调试1、数控机床初就位和连接 在机床到达之前，用户应按机床制造厂提供的机床基础图做好机床的基础，在安装地脚线螺栓的部位做好预留孔。当机床运到用户后，首先按机箱手续把机床的部件运至安装场地。接着，按说 明书把组成机床的各大部分分别在地基上就位。部件组装完成后就进行电缆、油管和气管的连接。2、数控装置的连接和调整1）数控装置的开箱检查。2）外部电缆的连接。3）数控系统电源线的连接。4）设定的确定。5）输入电源电压、频率及相序的确认。6）确定直流电源单元和电压输出端是否对地短路。7）接通数控柜电源，检查各输出电压。8）确认数控装置各参数的设定。9）确认数控装置于机床侧的接口。3、通电试车4、数控机床精度和功能的调试。5、试运行三、数控机床的验收1、验收的基本概念 一类是对于新型数控机床样机的验收机床验测中心进行；另一类是用户验收其购置的数控机床。2、数控机床外观检查 1）外表检查；2）数控柜内部件紧固情况检查；3）伺服电动机的外表检查。3、数控机床性能及NC功能试验。1）主轴系统性能；2）进给系统性能；3）自动刀系统；4）机床的噪声；5）电气装置；6）数控装置；7）安全装置；8）润滑装置；9）气、液装置；10）附属装置；11）数控机能；12）连续无载荷运转。4、数控机床几何精度检查5、数控机床定位精度检查6、数控机床切削精度检查四、数控机床的维修1、数控机床维修的基本概念 （1）可靠度 1）平均无故障时间MTBF;2）平均修复时间MTTR;3）有效度A.（2)维修 含义一：日常维护和定期维护，这是为了延长MTB