数控编程-6.doc

第1章 数控加工的工艺分析2.1 概述在数控机床上加工零件的过程不同与通用性机床，在通用机床上加工零件时，工序内工步的安排和走刀路线、刀具、切削用量等可由操作工人来考虑，选择，决定。而在数控机床上加工零件，是由机床按照事先编好的加工程序自动地进行加工，所以在编制数控加工程序前，编程员应事先选定和安排好数控加工内容、工艺过程、走刀路线、对刀点和换刀点、零件的装夹方法与夹具、切削用量及刀具等，即进行加工工艺分析。只有经过良好的工艺分析及制订合理的加工工艺方案，才能加工出合格的零件。2.1.1程序编制中工艺处理的重要性程序编制中的工艺处理是编程工作中较为复杂又非常重要的环节。无论是手工编程还是自动编程，在程序编制之前都要对所加工的零件进行正确合理的工艺处理。其目的主要是根据数控加工的特点，在数控加工过程中保证零件的加工精度和刚度，满足加工路线要短、加工工时要少、刀具耐用度及重复使用率要高、铺助时间要短、生产效率要高等要求。要掌握好数控加工过程中的工艺处理，应该具有扎实的普通加工工艺基础知识。一个好的编程人员应该是一个合格的工艺员，应对机床主体和数控系统的性能特点和应用，以及数控加工的工艺方案制定工作等各个方面，都有比较全面的了解。做好工艺处理工作，对于数控加工程序的编制及零件的加工是非常重要的。编程时对工艺处理考虑不周，常是造成数控加工失误的主要原因之一。2.1.2数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容包括以下几方面：（1）分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求。（2）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工艺的衔接等。（3）设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。（4）调整数控加工工序的程序。如对刀点和换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿等。（5）分配数控加工中的允差。（6）处理数控机床上的部分工艺指令。总之，数控加工工艺包括的内容较多，本章仅对编程中工艺处理的主要内容予以讨论。2.2 数控加工工艺处理方法2.2.1零件图样的分析零件图样的分析是工艺处理中的首要工作，它直接影响到零件加工程序的编制及加工结果。此项工作主要包括以下内容：1.零件图标题栏分析通过标题栏可以了解到该零件的名称、使用的材料及大概用途等，通过看比例及总体尺寸可以知道该零件的大概外形大小。有些国外的零件图看看有没有区别于国内的标注方法的特殊要求，例如：公英制标注的区别、公差的标法、视图画法及投影方向的区别等，如果有则要作相应的处理。2.加工轮廓的几何条件分析由于等多方面的原因，在图样可能出现加工轮廓的数据不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭等缺陷，这样就增加了编程的难度，有时甚至无法编程。当发现以上情况时，应向图样的设计人员或技术管理人员及时的反映，待解决以后才能进行程序编制工作。3.尺寸公差要求的分析分析零件图样上的尺寸公差要求，以确定控制尺寸精度的加工工艺。一般把零件图样上的尺寸分为两类，即重要尺寸和一般尺寸。尺寸公差要求高的尺寸称为重要尺寸，尺寸公差要求低的尺寸称为一般尺寸。重要尺寸在数控编程及加工过程中应特别注意，因为其公差值小，在加工过程难以控制，而一般尺寸相对容易保证。同时，在该项分析过程中，还可以同时进行一些编制尺寸的简单换算，如增量尺寸、绝对尺寸、中值尺寸及尺寸链计算等。在实际编程过程中，经常取尺寸的中间值作为编程的尺寸依据。4.形状和位置公差要求的分析图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要要求。在工艺准备过程中，除了按其要求确定零件的定位基准和检测基准，并满足其设计基准的规定外，还可以根据机床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效地控制其形状和位置公差。对于数控切削加工，零件的形状和位置误差主要受机床机械运动副精度的影响。因此，数控机床本身的精度对加工来讲也是一个非常重要的方面，如果无法提高机床本身的精度，那只有在工艺处理工作中，考虑进行工艺方面技术处理的有关方案。5.表面粗糙度要求的分析表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要条件，也是合理选择机床、刀具及确定切削用量的重要依据。6.材料与热处理要求的分析图样上给出的零件材料于热处理要求，是选择刀具（材料、几何参数及使用寿命）和选择机床型号及确定有关切削用量等的重要依据。7.毛坯要求的分析零件的毛坯要求主要指对坯件形状和尺寸的要求，如棒料、管材或铸、锻坯件的形状及其尺寸等。分析上述要求，对确定数控机床加工工序，选择机床型号、刀具材料及几何参数、走刀路线和切削用量等，都是必不可少的。当有些铸、锻坯件的加工余量过大或很不均匀时，若采用数控加工，则既不经济，又降低了机床的使用寿命。8.件数要求的分析零件的加工件数，对零件的定位与装夹、刀具的选择、工序安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的参数。2.2.2确定加工方案的原则加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案主要包括制定工序、工步和走刀路线等内容。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件指定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能所使制定的加工方案更加合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。制定某一零件加工方案的方法很多，应根据具体零件而定。在对加工工艺进行认真和仔细的分析后，制定加工方案一般的原则为先粗后精，先进后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短等。1.先粗后精为了提高生产效率并保证零件的加工质量，在数控切削加工时，一般应先安排粗加工工序，接着安排半精加工工序，最后安排精加工工序。数控粗加工及半精加工的工序安排与普通加工大致相同，但是安排可以一刀或多刀进行的数控精加工工序时其零件的最终轮廓线应由最后一刀连续加工而成。此时一定要考虑好刀具进刀和退刀的具体位置，尽量不要在连续的轮廓切削中安排切入和切出和换刀及停顿等工步，以免应切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓是产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。2.先进后远这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远还有利于保证坯件或半成品的刚性，改善其切削条件，保证零件加工最终的刚性要求。例如，当加工图2.1所示零件时，如果按38mm36mm34mm的次序安排车削，不仅会增加刀具返回对刀点所需的空行程时间，而且还有可能使台阶的外直角处产生毛刺。对这类直径相差不大的台阶轴，当第一刀吃刀深度未超限时，宜按34mm36mm38mm的次序先近后远地安排车削。3.先内后外对既有内表面又有外表面的零件加工，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内形和内腔，后加工外形表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀具的使用寿命易受切削热量影响而降低，而且在加工中清除切屑较困难。4.程序段最少对于数控加工程序的编制，在满足零件合格加工的前提下，应尽可能使程序段数最少，以使程序简洁，减少出错的几率及提高编程工作的效率。但是程序段数的多少没有硬性的规定，事实是也没法规定，只有根据加工零件的具体情况，很好的安排加工过程中的工序和工步，同时合理的安排每把刀走的路线，尽量减少铺助程序段的数目。这样，不但可以大大减少计算的工作量，而且能减少程序输入的时间及计算机内存的占有量。5.走刀路线最短确定走刀路线的目的主要在于确定粗加工、半精加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。走刀路线是指刀具从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程路线。在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部位的磨损等。2.2.3刀具及夹具的选择合理选择数控加工用的刀具及夹具，是工艺处理过程中的重要内容。在数控加工中，产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上将受到刀、夹距的制约。虽然大多数刀、夹具与普通加工所用的刀、夹具基本相同，但对一些工艺难度较大或其轮廓、形状等方面较特殊的零件加工，所选用的刀、夹具必须具有较高要求，或需作进一步的特殊处理，以满足数控加工的要求。数控加工对刀具的要求刀具性能及材料数控加工用刀具的基本性能与普通加工用刀具的性能大致相同，但数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便等。为适应机械加工技术的要求，特别是数控机床加工技术的高速发展，刀具材料宜宾最大的分类信息网宜宾通宜宾房租售招聘求职二手买卖，宜宾网址大全宜宾最大的网站站，宜宾通影院最受网民喜爱的宜宾本土影院也在大力发展之中。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。除了量大、面广的高速钢及硬质合金刀具材料外，还可以选择涂层刀具和陶瓷、金刚石及立方氮化硼等新型材料作为数控加工用的刀具材料。2.刀具的选择（1）应尽可能选择通用的标准刀具，不用或少用特殊的非标准刀具；（2）尽量不使用不重磨刀片，少用焊接式刀片；（3）大力推广标准模块化刀夹（刀柄和刀杆等）的使用；（4）不断推进可调试刀具（如浮动可调镗刀头）的开发和应用。数控加工对夹具的要求为了充分发挥数控机床的高速度、高精度和自动化的效能，还应有相应的数控夹具进行配合。数控机床所用的夹具除了刀具用夹具（刀夹）外，这里特指在数控机床是对工作进行定位和夹紧的夹具。1.零件定位安装的基本原则在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则与普通机床相同，也要合理选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列3点：（1）力求设计、工艺会议编程计算的基准统一；（2）尽量减少装夹次数，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。2.选择夹具的基本原则数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下四点：（1）当零件加工批量