数控铣床加工工艺分析与程序设计.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除数控铣床加工工艺分析与程序设计目录摘要. 第一章 数控铣床加工零件的工艺分析第一节 零件图尺寸标注第二节 数控铣床加工编程的特点第三节 构成零件轮廓几何元素的条件第二章 加工方法的选择与加工方案的确定第一节 加工方法的选择. 第二节 确定加工方案的原则第三章 工艺与工步的划分.第一节 工序的划分第二节 零件装夹定位方式划分工序第三节 粗、精工序的划分.第四节 刀具工序的划分第四章 零件的安装与夹具的选择第一节 定位安装的原则第二节 选择夹具的基本原则第五章 刀具的选择与切削用量的确定 第一节 刀具的选择第二节 切削用量的确定第六章 对刀点的选择与换刀点的确定第七章 工艺加工路线的确定 参考文献 后记致谢摘要数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通讯技术于一体的机电一体化产品。它的发展与应用开创了制造业的新时代。特别是近年来，数控技术的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化的核心标志。我国是世界上机床产量最多的国家，随着经济的发展，数控机床的市场占有量和需求量都在不断的增加。但是一些机床的使用时间过长或相关技术跟不上时代、市场的需求，需要对其进行改造。机床改造已经成为机床发展的趋势，也已经形成了一种产业。数控仿行铣床是一种重要的数控铣床。随着数控相关技术的快速发展，为了使其更好的适应现带机械生产加工的要求，对其进行改造已经成为必然。零件图样的工艺性分析摘要：论述机床工具行业国有资产怎样管理 外企：服务影响中国成功突破均一加工速度曲线技术瓶颈焊接机器人在长安汽车股份公司的应用及存在问题转动机械轴振的量级划分为四级当前我国机床工具行业的形势及特点制造业为什么要做品牌？线路板加工中如何用数控钻床与铣床一重研制成功核电主容器堆芯支撑块车铣加工专机基于SolidEdge Insight的PDM系统中国第一台多通道模块化数控系统在大连问世2007年1-10月机床工具产品进出口分析(三)木质材料切削加工技术研究现状洛轴将为嫦娥工程提供轴承江苏多棱多面加工技术获突破性进展中国机床难配高枕数控机床机械结构的要求数控车床精确对刀方法数控加工中心常见数控机床中的英资料文缩写 标签:tag 根据数控铣削加工的特点，对零件图样进行工艺性分析时，应主要分析与考虑以下一些问题。 1.零件图样尺寸的正确标注 图1 零件尺寸公差带的调整 由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直和平行等）应明确。铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。 铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。数控铣削主要适合于下列几类零件的加工。1、平面类零件 平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。2、 直纹曲面类零件 直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。如图4.2所示零件的加工面就是一种直纹曲面，当直纹曲面从截面(1)至截面(2)变化时，其与水平面间的夹角从310均匀变化为232，从截面(2)到截面(3)时，又均匀变化为120，最后到截面(4)，斜角均匀变化为0。直纹曲面类零件的加工面不能展开为平面。当采用四坐标或五坐标数控铣床加工直纹曲面类零件时，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。这类零件也可在三坐标数控铣床上采用行切加工法实现近似加工。3、 立体曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触，若采用其它刀具加工，易于产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用以下两种加工方法。(1) 行切加工法采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。如图4.3所示，球头铣刀沿XY平面的曲线进行直线插补加工，当一段曲线加工完后，沿X方向进给X再加工相邻的另一曲线，如此依次用平面曲线来逼近整个曲面。相邻两曲线间的距离X应根据表面粗糙度的要求及球头铣刀的半径选取。球头铣刀的球半径应尽可能选得大一些，以增加刀具刚度，提高散热性，降低表面粗糙度值。加工凹圆弧时的铣刀球头半径必须小于被加工曲面的最小曲率半径。(2) 三坐标联动加工采用三坐标数控铣床三轴联动加工，即进行空间直线插补。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐标联动的方法加工。这时，数控铣床用X、Y、Z三坐标联动的空间直线插补，实现球面加工数控铣床加工工艺分析零件图的尺寸标注 一、设计基准与工艺基准 零件的尺寸基准是指零件装配到机器上或加工测量时，用以确定其位置的一引起面、或点。 根据基准的作用不同，一般将基准分为市尺堪准和工艺基准。 （一）设计基准 根据机器的结构和设计要求，用以确定零件在机器中位置的一些面、线、点，称为设计基准。依据轴线胶右轴肩确定齿轮轴在机器中的位置，因此该轴线和右轴肩端平面分别为齿轮轴径向和轴向的设计基准。 （二）工艺基准 根据零件加工制造、测量和检验等工艺要求所选定的一些面、线、点，称为工艺基准。齿轮轴，加工、测量时是以轴线和左右端面分别作为径向和轴向的基准，因此该零件的轴线和左右端面为工艺基准。 任何一个零件都有长、宽、高三个方向（或轴向、径向两个方向）的尺寸，每个尺寸都有基准，因此每个方向至少要有一个基准。同一方向上有多个基准时，其中必定有一个是订的，称为主要基准；其余的则为辅助基准。主要基准与辅助基准之间应有尺寸联系。 主要基准应为设计基准同时也为工艺基准；辅助基准可为设计基准或工艺基准。从设计基准出发标注尺寸，能反映设计要求，保证零件在机器中的工作性能；从工艺基准出发标注尺寸，能把尺寸标注与零件加工制造联系起来，保证工艺要求，方便加工和测量。因此，标注尺寸时应尽可能将设计基准与工艺基准统一起来，如上例齿轮轴的轴线既是径向设计基准也是径向工艺基准，即工艺基准与设计基准是重合的，称之为“基准重合原则”。这样既能满足设计要求，又能满足工艺要求。一般情况下，工艺基准与设计基准是可以做到统一的，当两者不能统一起来时，要按设计要求标注尺寸，在满足设计要求前提下，力求满足工艺要求。 可作为设计基准或工艺基准的面、线、点主要有：对称平面、主要加工面、结合面、底平面、端面、轴肩平面；回转面母线、轴线、对称中心线；圆心、球心等。应根据零件的设计要求和工艺要求，结合实际情况恰当选择尺寸基准。 二、尺寸标注的形式 （一）链状式 零件同一方向的几个尺寸依次首尾相接，后一个尺寸以前一个尺寸的终点为起点（基准），注写成链状，称为链状式。链状可保证所注各段尺寸的精度要求，但由于基准依次推移，使各段尺寸的位置误差相互影响。 加工制造该零件时，以C为基准加工测量尺寸c，以基准加工测理尺寸b，以为基准加工测量尺寸a，这样每段尺寸的误差均不受其它尺寸误差的影响，容易保证每段尺寸的精度。但是每段尺寸的位置由于基准不统一，则受前几个尺寸的误差影响，其位置误差为前几个尺寸的误差的影响，其位置误差为前几个尺寸误差之和，造成位置误差积累。如尺寸a到右端面的位置尺寸（即端面到端的距离）受尺寸b和尺寸c的误差影响，其端面到端面的最大距离为 (c+0.1)+(b+0.1)=(c+b)+0.2；端面到端面的最小距离为（c-0.1）+(b-0.1)=(c+b)-0.2,距离误差为0.2，即a尺寸的位置误差为b、c尺寸误差之和。因此，当阶梯状零件对总长精度要求不高而对各段长度的尺寸精度要求较高时，或零件中各孔中心距的尺寸精度要求较高时，均可采用这种注法。 （二）坐标式零件同一方向的几个尺寸由同一基准出发进行标注，称为坐标式。标式所注各段尺寸其尺寸精度只取决于本段尺寸加工误差，故能保证所注尺寸的精度要求，各段尺寸精度互不影响，不产生位置误差积累。因此，当需要从同一基准定出一组精确的尺寸时，常采用这种注法。（三）综合式 零件同一方向的尺寸标注既有链状式又有坐标式，是这两种形式的综合，故称为综合式。综合式具有链状式和坐标式的优点，既能保证一些精确尺寸，又能减少阶梯状零件中尺寸误差积累。所以标注零件图中的尺寸时，用得最多的是综合式注法。 三、合理标注尺寸应注意的事项 （一） 注意满足设计要求 1主要尺寸应从设计基准出发直接注出 所谓零件的主要尺寸是指影响产品性能、工作精度、装配精度及互换性的尺寸。为保证设计要求，对零件的主要尺寸应从设计基准出发直接注出。在一个零件的尺寸中，主要尺寸的数量是不多的，约占尺寸总数的（），其余是一般尺寸。一般尺寸在满足设计要还应情况下，可从工艺基准出发标注。 2、不应注成封闭的尺寸链 封闭的尺寸链是首尾相接，形成一个封闭圈的一组尺寸。链状尺寸形式注出尺寸a、b、c，如再注出总长d，这四个尺寸就构成封闭尺寸链。每个尺寸链为尺寸链中的组成环。根据尺寸标注形式对尺寸误差的分析，尺寸链中任一环的尺寸误差，都等于其它各环尺寸误差之和。因此，如注成封闭尺寸链，欲同时满足各验成环的尺寸精度是办不到的。 因此，标注尺寸时，在尺寸链中应选一个不重要的环不注尺寸，该环称为开口环，长度方向的未注尺寸段。开口环的尺寸误差等于其它各环尺寸误差之和，因为它不重要，在加工中最后形成，使误差积累到这个开口环上去，该环尺寸精度得不到保证对设计要求没有影响，从而保证了其它各组成环的尺寸精度。 小轴其长度方向尺寸一般注法。但出于某种需要有时也可注出开口环尺寸，但必须加括号，称为参考尺寸，加工时不作测量和检验3联系尺寸应注出，相关尺寸.应一致 为保证设计要求，零件同一方面上主要基准与辅助基准之间，确定位置的定位尺寸之间，都必须直接注出尺寸（联系尺寸），将其联系起来泵体中确定螺孔、销孔位置和泵盖中确定沉孔、销孔位置的定位尺寸、0及两图中确定齿轮位置的中心距0.02都必须对应一致地联系起来，注法不能矛盾，而就是和间的联系尺寸，应直接注出。 对部件中有配合、连接、传动等关系（如轴和轴孔、键和键槽、销和销孔、内螺纹和外螺纹、两零件的结合面等)的相关零件，在标注它们的零件图尺寸时应尽可能做到尺寸基准， 尺寸标注形式及其内容等协调一致，以利于装配，满足设计要求。泵体和泵盖中的上述相关尺寸，其尺寸数字和尺寸注法是一致的。 (二)注意满足工艺要求 1按加工顺序标注尺寸 按加工顺序标注尺寸符合加工过程，方便加工和测量，从而保证工艺要求，轴套类零件 的一般尺寸或零件阶梯孔等都按加工顺序标注尺寸，表示齿轮轴在车床上的加工顺序，车削加工后还要铣削轴上键槽，从加工顺序的分析中可以看出，对该齿轮轴的尺寸注法 是符合加工要求的。 2不同工序加工的尺寸应尽量分开标注 齿轮轴上的键槽是在铣床上加工的，标注键槽尺寸应与其它车削加工尺寸分开。图中将键槽长度尺寸及其定位尺寸注在主视图的上方，车削加工的各段长度尺寸注在下方，键槽的宽度和深度集中标注在剖面图上，这样配置尺寸清晰易找，加工时看图方便。 3标注尺寸应尽量方便测量 在没有结构上或其它重要的要求时，标注尺寸应尽量考虑测量方便。一些 图例是由设计基准注出中心至某面的尺寸，但不易测量；考虑对设计要求影响不大，注法则便于测量。在满足设计要求前提下，所注尺寸应尽量做到使用普通量具就能测量，以减少专用量具的和制造。 4铸件尺寸按形体分析法标注 铸件制造过程是先制做木模及芯盒，再造出砂型并浇注金属溶液而铸成。木模是由基本形体拼合成的，因此，对铸件尺寸应按形体分析法标注，这样既反映出设计意图，又方便制做木模。木模分解图，标注尺寸，直接给出了各基本形体的定形尺寸和定位尺寸，是符合制做木模工艺要求的。 5加工面与不加工面只能有一个尺寸相联系 因为铸件、锻件的不加工面(毛面)的尺寸精度只能由铸造、锻造时来保证，如果同一加工面与多个不加工面都有尺寸相联系，即以同一加工面为基准，来同时保证这些不加工面尺寸的精度要求，将使加工制造不方便，实际上也是不可能的。所以零件在同一方向上的加工面与不加工面之间，一般只能有一个尺寸相联系(加工第一个加工面时非得以毛面为基准不可，以后的加工面就要以另外加工面为基准)。而其它不加工面只能与不加工面发生尺寸联系。这样不仅加工面的尺寸精度要求容易保证，而且不加工面的尺寸精度也能从工艺上保证设计要求。同一加工面(底面)同时与不加工面A、B、C有尺寸10、28、34相联系，故不合理；该方向加工面(底面)仅有一个尺寸10与不加工面相联系，其余不加工面间的尺寸24、6、14与加工面(底面)无联系，故合理。 6标注尺寸应适合加工工艺特点要求 轴承盖的半圆柱孔，是与轴承的半圆柱孔合在一起之后加工出来以保证装配后的同轴度。因此应注直径不注半径，以方便加工和测量。轴上的槽，是用盘铣刀加工出来的，除应注出键槽的有关尺寸之外，由刀具保证的尺寸即铣刀直也应注出(铣刀用双点划线画出)，以便选用刀具。标注尺寸有时还要考虑检测方法上的某些特殊需要。 数控铣床编程的特点 解决:（1） 零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳类零件等。（2） 能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面零件。（3） 能加工一次装夹定位后，须进行多道工序加工的零件。（4） 加工精度高、加工质量稳定可靠。（5） 生产自动化程度高，可以减轻劳动者的劳动强度，有利于生产管理自动化。（6） 生产效率高。（7） 从切削原理上讲，无论是端洗或是周洗都属于断续切削方式，而不象车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，同时还要求有良好的钢性。 构成零件几何轮廓要素的条件由一个或几个表面形成的要素,称为轮廓要素.对称轮廓要素的中心点,中心线,中心面或回转表面的轴线,称为中心要素 被测要素为轮廓要素时,箭头指向一般均垂直于该要素.但对圆度公差,箭头方向必须垂直于轴线. 在手工进行数控加工的程序编制时，要计算加工轨迹中每个节点的坐标。在自动进行数控加工程序的编制时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时，要分析几何要素的给定条件是否充分。数控加工方法的选择与加工方案的确定时间加工方法的选择应以满足加工精度和表面粗糙度的要求为原则。由于获得同一级加工精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸和热处理要求等全面考虑。（1）加工方法的选择加工方法的选择应以满足加工精度和表面粗糙度的要求为原则。由于获得同一级加工精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸和热处理要求等全面考虑。例如，加工IT7级精度的孔，采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，如果加工箱体类零件的孔，一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削加工。一般小尺寸箱体孔选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。此外还应考虑生产率和经济性的要求，以及生产设备的实际情况。（2）加工方案的确定原则零件上比较精密的尺寸及表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些加工部位仅仅根据质量要求选择相应的加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成型的加工方案。确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。 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，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。 制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。 (1)先粗后精为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量(如图3- 4中的虚线内所示部分)去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工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人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。 (2)先近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，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。 (3)先内后外 对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。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，刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。 (4)走刀路线最短确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗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。走刀路线泛指刀具从对刀点(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引入、切出等非切削空行程。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件的磨损等。优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单计算。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。 数控加工工序与工步的划分 在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。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由于每个零件结构形状不同，各加工表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。2）粗、精加工划分工序根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。3）按所用刀具划分工序为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。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。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则：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，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。3）按刀具划分工步。某些机床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，提高加工生产率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。 数控加工零件的安装与夹具的选择 （1）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是合理选择定位基准和夹紧方案。在选择时应注意以下几点：1）力求设计、工艺和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：一是要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标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点：1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不是在数控编程的人机交互状态下进行的。数控加工工序的划分根据数控加工的特点，加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错率、查错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（2）以加工部分划分工序。对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。（3）以粗、精加工划分工序。对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生较大的变形而需要进行校形，因此一般来说凡要进行粗、精加工的工件都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性、机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。什么零件宜采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，也要根据实际需要和生产条件确定，要力求合理。加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹进的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序安排一般应按下列原则进行：1）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。（2）先进行内型腔加工工序，后进行外型腔加工工序。（3）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。（4）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连接进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。 刀具的选择 应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面(模具)加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（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。 在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行二维轮廓精加工，后进行曲面精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。加工过程中切削用量的确定合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；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。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素： 1. 切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 2. 切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：L=(0.60.9)d。 3. 切削速度V。提高V也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚 30CrNi2MoVA时，v可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，V可选200m/min以上。 4. 主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：V=pnd/1000。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 5. 进给速度Vf。vF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，Vf可选择得大些。在加工过程中，Vf也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 数控加工对刀点和换刀点的确定 在编程时，应正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。“对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“起点”或“起刀点”。对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基准有一定的关系。如图2-22中的x0和y0，这样才能确定机床坐标系与工件坐标系的关系。 图2-21 坐标原点偏置 图2-22 对刀点和换刀点若对刀精度要求不高时，可直接选用零件上或夹具上的某些表面作为对刀面。若对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。所谓“刀位点”是指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中心。对刀点即是程序的起点又是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值（x0，y0）来校核。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“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。切削用量的确定切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 一 制订切削用量时考虑的因素 切削加工生产率 在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。 加工表面粗糙度 精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。 二 刀具寿命的选择原则 切削用量与刀具寿命有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点：根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。 车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。 大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。 三 切削用量制定的步骤 背吃刀量的选择 进给量的选择 切削速度的确定 校验机床功率四 提高切削用量的途径 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷却润滑条件； 改进刀具结构，提高刀具制造质量。 二、数控加工切削用量的确定 合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；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。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般L的取值范围为：L=（0.60.9）d。 切削速度v。提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，v可选200m/min以上。主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：n=1000v/3.14159d式中，d为刀具或工件直径（mm）。 (数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。) 进给速度vF 。vF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。vF的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，vF可选择得大些。在加工过程中，vF也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。3、选择数控铣削用刀具。在数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下：一是铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取RD=(0.8-0.9)Rmin。二是零件的加工高度H(1/4-1/6)RD，以保证刀具有足够的刚度。三是用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r，即直径为d=2Re=2(R-r)，编程时取刀具半径为Re=0.95(Rr)。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。目前，数控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSG-JT，直柄刀具系统的标准代号为DSG-JZ，此外，对所选择的刀具，在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。二、设置刀点和换刀点;n;i8d2e(o%c5SD49151 刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查；引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件数控加工工艺路线的确定 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：（1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。（2）应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。（3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。对点位控制的数控机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能的快，而刀具相对于工件的运动路线是无关紧要的，因此这类机床应按空程最短来安排走道路线。除此之外还要确定刀具轴向的运动尺寸，其大小主要由被加工零件的孔深来决定，但也应考虑一些辅助尺寸，如刀具的引入距离和超程量。对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图2-23所示，图a为零件图，在该零件上镗六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。当按b图所示的路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，Y方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其他孔的位置精度。图2-23 镗孔加工路线示意图 按c图所示路线，加工完4孔后往上多移动一段距离到P点，然后再折回来加工5、6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其他孔的位