数控车削加工工艺与分析.ppt

数控车削加工工艺与分析,数控车削加工与普通车床加工工艺基本相同，在设计数控加工工艺时，首先要遵循普通车床加工工艺的基本原则与方法，同时还需考虑数控加工本身的特点和零件编程的要求。数控车削加工工艺的特点如下：1.工艺内容具体明确2.工艺设计准确严密3.加工工序相对集中,数控车削加工的工艺特点,由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。,数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点,1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细,普通加工工艺,许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。,数控加工工艺,所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。,2、数控加工工艺要求更严密、精确,普通加工工艺,数控加工工艺,加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。,自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。,(1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。(2)普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。(3)普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。,数控加工内容的选择,1.适于数控车削加工的内容：,（一）数控车削加工工艺的内容的选择,数控车削主要的加工对象是：精度要求高的回转体零件；表面粗糙度要求高的回转体零件；轮廓形状特别复杂的零件；带特殊螺纹的回转体零件等。,(1)需要用较长时间占机调整的加工内容。(2)加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。(3)不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。此外：要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。,2.不宜选择数控加工的内容：,3.机床的合理选用,1、多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。2、轮廓形状复杂，或对加工精度要求较高的零件。3、用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）的零件。4、需要多次改型的零件。5、价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。6、需要最短生产周期的急需零件。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,（二）数控加工零件的工艺性分析,1、零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则。（1）零件图上尺寸标注方法应该适应数控加工编程的特点。（2）构成零件轮廓几何元素的条件要完整、准确。2、精度及技术要求分析3、零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。零件的内腔和外型最好采用统一的几何类型和尺寸。应该采用统一的定位基准。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,1.加工方法的选择与加工方案的确定,确定加工方案时，首先应该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。此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能。原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,（三）数控车削加工路线的拟定,1加工方法的选择数控车削内、外回转表面的加工方案的确定，应注意以下几点。（1）加工精度为IT8IT9级、表面粗糙度Ra1.63.2m、除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。（2）加工精度为IT6IT7级、表面粗糙度Ra0.20.63m、除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。（3）加工精度为IT5级、表面粗糙度Ra0.2m的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。,3.加工方法的选择与加工方案的确定,2.工序的划分,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,（1）工序的划分的原则。工序的划分原则有工序集中原则和工序分散原则两种。（2）工序划分方法。在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序。按装夹方式划分按所用刀具划分按粗、精加工划分按加工部位划分（3）回转类零件非数控车削加工工序的安排。,3加工顺序的安排,（1）先粗后精原则。（2）先近后远原则。（3）内外交叉原则。（4）刀具集中原则。（5）基面先行原则。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,对于粗、精加工安排在一道工序内进行的，先对各表面进行粗加工，全部粗加工结束后，再进行半精加工和精加工逐步提高加工精度。数控车削加工中工步顺序安排的一般原则是：粗车在较短的时间内先将零件件各表面上的大部分加工余量切除，既要提高金属切除率，又要满足精车余量的均匀性。如果粗车后所留余量的均匀性满足不了精车时的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。此原则实质是在一个工序内分阶段进行加工，这样才能保证零件的加工精度，适用于精度要求高的零件加工，但在加工中会增加换刀的次数和加工路线的长度。,工步顺序的安排,数控车削工艺,先粗后精,所谓远和近，是指加工部位相对于对刀点（起刀点）的距离远近而言的。在一般情况下，先加工距对刀点距离近的部位，后加工距对刀点距离远的部位，以便缩短刀具的移动时间，提高工作效率。例如加工图示零件，如果按照零件直径尺寸先大后小的顺序安排进行车削，一定会增加刀具返回对刀点的空运行时间，还会使得各端面处产生毛刺。对于这类直径相差不大的台阶轴，以第一刀的进给深度在数控车床允许的范围内，零件直径尺寸以先小后大，对刀点（起刀点）相对于零件的起始加工部位以先近后远的顺序加工为好。,工步顺序的安排,数控车削工艺,先近后远,对于既有内腔型面加工又有外表型面加工的回转体零件，安排其加工顺序时，应先进行零件外、内表面的粗加工，后进行零件外、内表面的精加工。先将零件的一部分表面全部加工完毕、再进行零件其它部位的加工进给路线是不可取的。,工步顺序的安排,数控车削工艺,内外交叉,4确定进给路线,确定进给路线的重点，在于确定粗加工及空行程的进给路线，因精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。（1）刀具引入、切出。车螺纹时，必须设置刀具引入距离1和刀具切出距离2，即升速段和减速段，这样可避免因车刀升降速而影响螺距的稳定，如图1-2所示。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,图1-2切螺纹时的引入、引出距离,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,（2）确定最短的空行程路线。（3）确定最短的切削进给路线。如图1-3所示，为粗车零件时几种不同切削进给路线的安排示意图。（4）零件轮廓精加工一次走刀完成。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,数控车削工艺,最短空行程进给路线的确定,巧用起刀点,对刀点和起刀点重合,起刀点与对刀点分离，加工路线较短,数控车削工艺,最短空行程进给路线的确定,巧设换刀点,将换刀点设置在图b中的B点位置，可以缩短加工中空行程的距离，但是在加工过程中一定要注意不能让刀具与工件发生碰撞。,数控车削工艺,数控粗加工进给路线,（a）沿轮廓进给的路线（b）“三角形”进给路线（c）“矩形”进给路线图1-3走刀路线示例,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,5.零件的安装,1、设计基准、工艺基准和编程计算基准统一。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加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,6.夹具的选择,1、当零件加工批量不大时，应该尽量采用组合夹具、可调式夹具或其它通用夹具，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使用专用夹具。3、零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间。4、夹具上各零部件应该以不妨碍机床对零件各表面的加工。夹具要敞开，其定位夹紧机构的元件不能影响加工中的走刀运行。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,7.刀具的选择,数控刀具不仅要求精度高、刚度好、装夹调整方便，而且要求切削性能强、耐用度高。因此，数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金；精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀具参数。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,8.切削用量的确定,粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑加工成本。半精加工和精加工时，一般应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率和经济性和加工成本。具体选用数值应该根据机床说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,9.对刀点的确定,“对刀点”是数控加工中刀具相对于工件运动的起点，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”或“程序原点”。选择对刀点的原则是：（1）选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制；（2）对刀点在机床上容易校准；（3）加工过程中便于检查；（4）引起的加工误差小。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,10.工艺加工路线的确定,工艺加工路线是指数控加工过程中刀位点相对于被加工零件的运动轨迹。编程时，确定工艺加工路线的原则是：（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度；（2）方便数值计算，减少编程工作量；（3）缩短加工运行路线，减少空运行行程。,数控加工工艺分析的一般步骤与方法,数控车削工艺,1.选择正确数控车削加工内容,（1）通用机床无法加工的内容应该作为首选内容,（2）通用机床难以加工和质量难以保证的内容作为重点选择.,（3）通用机床加工效率低、手工操作劳动强度大的加工内容可以选择数控机床来加工。,（1）由轮廓曲线构成的回转表面,（2）具有微小尺寸要求的结构表面,（3）同一表面采用多种设计要求的结构,（4）表面有严格几何关系要求的表面,1.选择正确数控车削加工内容,数控车削工艺,1.选择正确数控车削加工内容,数控车削工艺,1.选择正确数控车削加工内容,数控车削工艺,2.对零件图进行工艺分析,（1）零件结构工艺性分析,（2）零件精度和技术要求分析,数控车削工艺,2.对零件图进行工艺分析,数控车削工艺,2.对零件图进行工艺分析,数控车削工艺,3.零件图的数学处理和编程尺寸的计算,（1）编程原点的选择,（2）编程尺寸设定值的确定,数控车削工艺,3.零件图的数学处理和编程尺寸的计算,数控车削工艺,该零件中的、四个直径尺寸都是最大尺寸，如果按此基本尺寸进行编程，考虑到车削加工外圆尺寸时的刀具磨损和加工中的让刀运动，零件外圆的实际加工尺寸将偏大，难以满足零件的加工要求。所以，必须按照平均尺寸确定编程尺寸。这些尺寸的修改，就不能保证圆弧和球面以及圆弧与圆弧相切的几何关系，因此需要对有关尺寸进行修正，才能最终确定编程尺寸值。,3.零件图的数学处理和编程尺寸的计算,数控车削工艺,4.数控车削加工工艺过程的拟订,（1）零件表面数控加工方案的选择,（2）工序的划分,（3）工序顺序的安排,（5）粗加工进给路线的确定,（6）精加工进给路线的确定,（4）工步顺序的安排,（7）最短空行程进给路线的确定,（8）数控加工余量、工序尺寸与公差的确定,数控车削工艺,4.数控车削加工工艺过程的拟订,（1）零件表面数控加工方案的选择,数控车削加工外圆回转体零件与端面加工方案的选择,加工精度为IT7IT8级、表面粗糙度Ra1.63.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工；加工精度为IT5IT6级、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案进行加工；加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案进行加工；对淬火钢等难加工材料，在淬火前可以采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。,数控车削工艺,4.数控车削加工工艺过程的拟订,数控车削加工内圆回转体零件加工方案的确定,加工精度为IT8IT9级、表面粗糙度Ra1.63.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工；加工精度为IT6IT7级、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案进行加工；加工精度为IT5、表面粗糙度Ra0.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案进行加工；对淬火钢等难加工材料，在淬火前可以采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。,（1）零件表面数控加工方案的选择,数控车削工艺,4.数控车削加工工艺过程的拟订,（2）工序的划分,以一次安装进行的加工作为一道工序,以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序,以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序,以粗、精加工划分工序,数控车削工艺,数控车削工艺,4.数控车削加工工艺过程的拟订,（2）工序的划分,数控车削工艺,（3）工序顺序的安排,a先加工定位面,b先加工平面后加工孔，先加工简单的几何形状，后加工复杂的几何形状。,c对于零件精度要求高，粗、精加工需要分开的零件，先进行粗加工后进行精加工。,d以相同定位、夹紧方式安装的工序，应该连接进行，以便减少重复定位次数和夹紧次数。,e加工中间穿插有通用机床加工工序的零件加工，要综合考虑合理安排加工顺序。,4.数控车削加工工艺过程的拟订,数控车削工艺,（4）工步顺序的安排,4.数控车削加工工艺过程的拟订,先粗后精,先近后远,内外交叉,保证工件加工刚度,同一把刀连续加工,一般原则,数控车削加工进给路线的确定,进给路线也称为加工路线。它泛指刀具从对刀点开始，直至返回该点并结束加工程序所经过的所有路线，包括切削加工的路径以及刀具切入、切出等空运行路线。,它不但包括了工步的内容，也反映了工步的顺序。进给路线是编写程序的依据之一。因此在确定进给路线时，最好画一张工序简图，内容包括所有拟订进给路线（包括进、退刀路线）。,数控车削加工进给路线的确定,数控车削加工进给路线的确定,确定数控车削加工进给路线的主要原则：首先按照拟定的工步顺序，确定零件各加工表面进给路线的顺序；确定的进给路线应该能保证工件轮廓表面加工后的精度和表面粗糙度要求；寻求最短的进给路线（包括空行程路线和进给加工路线），以便提高加工效率；要选择工件在加工时变形小的路线，对细长零件或薄壁零件应该采用分几次走刀加工到最后尺寸，或者用对称地去除加工余量的方法来安排进给路线。,确定进给加工路线的重点，主要在于确定粗加工切削过程与空行程的进给路线；精加工切削过程的进给路线，基本上都是沿着零件轮廓的顺序进行的。,数控车削工艺,5.数控粗加工进给路线,“矩形”循环进给路线,沿轮廓形状等距线循环进给路线,数控车削工艺,加工余量多且不均匀，不合理,每次切削留取的加工余量相等，合理,粗加工大余量毛坯阶梯切削路线,5.数控粗加工进给路线,5.数控粗加工进给路线,双向切削进给路线,数控车削工艺,数控车削工艺,