数控加工工艺基础

1、第二章,机械工程学院,1,第,二,章,数,控,加,工,工,艺,基,础,第二章,机械工程学院,2,内容提要,2.1,数控加工工艺概述,2.2,数控加工工艺分析,2.3,数控加工工艺设计,2.4,数控加工中的数值计算与处理,2.5,数控加工中专用技术文件的编制,第二章,机械工程学院,3,2.1,数控加工工艺概述,本节内容,一,数控加工工艺的特点,二,数控加工工艺设计的主要内容,第二章,机械工程学院,4,一,数控加工工艺的特点,数控加工工艺是采用数控机床加工零件时,所运用,各种方法和技术手段,的总和,1,内容要求更加具体、详细,2,要求更严密、精确,3,数学处理和编程尺寸设定值的计算,4,考虑进给速

2、度对零件形状精度的影响,5,强调刀具选择的重要性,6,工序相对集中，工序内容比普通机床加工的工序内容复杂,7,数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特,殊内容,第二章,机械工程学院,5,二,数控加工工艺设计的主要内容,1,数控加工内容的选择,2,数控加工方法的选择,第二章,机械工程学院,6,1,数控加工内容的选择,1,适于数控加工的内容,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,加工能力时选择,第二章,机械工程学院,7,2,不适于数控加

3、工的内容,1,占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工,第一个精基准，需用专用工装协调的内容,2,加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这,时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通,用机床补加工,3,按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型,面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依,据发生矛盾，增加了程序编制的难度,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、工序间周转情况等等。总之，要,尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防,止把数控机床降格为通用机床使用,第二章,机械工程学院,8,2,数控加工方法的选择,外圆：车削和磨削，抛光,内孔：钻孔，扩孔，铰孔，镗孔,平

4、面：铣削，刨削，车削，磨削,平面轮廓：数控铣，线切割，磨削,曲面轮廓：数控铣,第二章,机械工程学院,9,被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广,下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分,析和审查的主要内容,1,几何要素的条件应完整、准确,2,统一几何类型及尺寸,3,内槽圆角半径不能太小,4,槽底圆角半径不能过大,5,统一基准定位,2.2,数控加工工艺分析,第二章,机械工程学院,10,2.3,数控加工工艺设计,数控加工工艺路线设计往往不是指从毛坯到,成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工,序工艺过程的具体描述。因而要与其它加工工,艺衔接好，常见工艺流程如图,第二章,机械工程学院,11,工序

5、的划分,数控加工工序的划分一般可按下列方法进行,a,以零件装夹定位方式划分工序,b,以粗、精加工划分工序,c,以所用刀具划分工序,一个（或一组）工人，在,一个工作地对同一个（或,同时对几个）工件连续完,成的那一部分加工过程,一、加工阶段的划分,第二章,机械工程学院,12,安装的划分,在一个工序中工件可能只安装一次,也可能要安装若干次,工位的划分,在工件的一次安装中，通过分度（位,移）装置，使工件相对机床床身变换加,工位置，把每一个加工位置上所完成的,工艺过程称为工位,在同一工序中，工件,每定位和夹紧一次所,能完成的那部分加工,第二章,机械工程学院,13,第二章,机械工程学院,14,工步的划分,

6、1,以粗、精加工划分工步,2,以加工部位划分工步,3,以同一把刀具加工的内容划分工步,走刀,切削刀具在加工表面上切削一次所完成,的工步内容,在一个工位中，加工表面、切削,刀具、切削速度和进给量都不变,时，所连续完成的那部分工序,第二章,机械工程学院,15,知识回顾,2.1,数控加工工艺概述,2.2,数控加工工艺分析,2.3,数控加工工艺设计,一、加工阶段的划分,工序,安装,工位,工步,走刀,第二章,机械工程学院,16,顺序安排一般应按以下原则进行,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,先进行内腔加工，后进行外形加工,以相同定位、夹紧方式加工或

7、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、换刀次数与挪动压板次数,二、加工顺序的安排,第二章,机械工程学院,17,在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数,控加工工序与普通加工工序各自的技术要求,加工目的、加工特点,如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔,的精度要求及形位公差；对校形工序的技术,要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使,各工序达到相互满足加工需要，且质量目标,及技术要求明确，交接验收有依据,三、数控加工工序与普通工序的衔接,第二章,机械工程学院,18,在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工,路线后，即可进行数控加工工序的设计,工序设计内容,确定走刀路线和安排加

8、工顺序,确定定位和夹紧方案,确定刀具与工件的相对位置,确定切削用量,四,数控加工具体工序设计,第二章,机械工程学院,19,走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运,动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反,映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依,据之一,1,确定走刀路线和安排加工顺序,第二章,机械工程学院,20,1,寻求最短加工路线,c,路线,2,b,路线,1,a,零件图样,第二章,机械工程学院,21,2,最终轮廓一次走刀完成,a,路线,1,b,路线,2,c,路线,3,为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要,求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续,加工出来,第二章,机械工程学院,22,3,选择切入切出方向,

9、考虑刀具的进、退,刀（切入、切出）路线,时，刀具的切出或切入,点应在沿零件轮廓的,切,线,上，以保证工件轮廓,光滑；应避免在工件轮,廓面上垂直上、下刀而,划伤工件表面；尽量减,少在轮廓加工切削过程,中的暂停以免留下刀痕,第二章,机械工程学院,23,4,选择使工件在加工后变形小的路线,对横截面积小的细长零件或薄板零件应,采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除,余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安,排对工件刚性破坏较小的工步,第二章,机械工程学院,24,2,确定定位和夹紧方案,在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题,1,尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一,2,尽量将工序集中，减少

10、装夹次数，尽可能在一次装夹后能,加工出全部待加工表面,3,避免采用占机人工调整时间长的装夹方案,4,夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位,第二章,机械工程学院,25,夹紧力作用点与夹紧变形的关系,a,薄壁套,b,第二章,机械工程学院,26,夹具的选择,通用夹具,已经标准化、无需调整或稍加调整就可,以用来装夹不同工件的夹具,第二章,机械工程学院,27,液压,三爪卡盘,用于回转工件的自,动装卡,四爪单动卡盘,用于非回转体或偏心,件的装卡,平口钳分固定侧,与活动侧，固定侧,与底面作为定位面,活动侧用于夹紧,第二章,机械工程学院,28,专用夹具,指专为某一工件的某一加工工序而设计制,造的夹具。结构紧

11、凑，操作方便，主要用于,固定产品的大批大量生产,第二章,机械工程学院,29,连杆加工专用铣槽夹具结构夹,具,l,一夹具体,2,一压板,3,7,一,螺母,4,5,一垫圈,6,一螺栓,8,一弹簧,9,一定位键,10,一菱,形销,11,一圆柱销,第二章,机械工程学院,30,组合夹具,第二章,机械工程学院,31,3,确定刀具与工件的相对位置,对刀点,是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点,对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下,1,所选的对刀点应使程序编制简单,2,对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点,的位置,3,对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置,4,对刀点的选择应有

12、利于提高加工精度,第二章,机械工程学院,32,在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀,所谓对刀是指使,刀位点”与“对刀点”重合的操作,刀位点,是指刀具的定位基准点,第二章,机械工程学院,33,4,确定切削用量,对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀,具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命,和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切,削用量,编程人员在确定切削用量时，要根据被加工,工件材料、硬度、切削状态、刀具耐用度，先,确定背吃刀量、进给量，最后选择合适的切削,速度,第二章,机械工程学院,34,1,背吃刀量,ap,切削深度,根据加工余量来确定

13、,粗加工,Ra1080,一次尽量切削所有余,量,半精加工,Ra1.2510,ap0.52mm,精加工,Ra0.321.25,ap0.20.4mm,第二章,机械工程学院,35,2,进给量,f,进给速度,Vf,Vf= fn,粗加工：根据加工材料，刀具尺寸,ap,来确定,半精加工、精加工：根据工件材料和切,削速度来确定,如：精铣,2025mm/min Vf,精车,0.10.2mm/r f,第二章,机械工程学院,36,3,切削速度,Vc,主轴转速,n,根据选定的,ap ,f,以及刀具耐用度选择切削,速度,n=1000Vc,D,第二章,机械工程学院,37,如何确定合理的切削用量,经验估算,查表修正,第二

14、章,机械工程学院,38,第二组数据,切削速度,350m/min,进给率,0.25 mm/r,切削深度,1.5mm,n=1393r/min,Vf=348mm/min,第一组数据,切削速度,350m/min,进给率,0.6 mm/r,切削深度,5.0mm,n=1393r/min,Vf=863mm/min,第二章,机械工程学院,39,工件,材料,车刀,刀杆,尺寸,工件,直径,切削深度,ap/mm,3,5,8,12,12,以上,进给量,f,mm/r,碳素,结构,钢,和,合金,结构,钢,16,25,20,0.30.4,40,0.40.5,0.30.4,60,0.50.7,0.40.6,0.30.5,10

15、0,0.70.9,0.50.7,0.50.6,0.40.5,25,25,20,0.30.4,40,0.40.5,0.30.4,60,0.60.7,0.50.7,0.40.6,100,0.81.0,0.70.9,0.50.7,0.40.7,参考表,1,硬质合金刀具粗车外圆及端面时进给量的参考值,三江学院,Sanjiang University,第二章,机械工程学院,40,工件材料,热处,理状,态,ap=0.32mm,ap=26mm,ap=610mm,f=0.080.3mm/r,f=0.30.6mm/r,f=0.61mm/r,Vc,m/min,Vc,m/min,Vc,m/min,低碳钢易切钢,热轧

16、,140180,100120,7090,中碳钢,热轧,130160,90110,6080,调质,100130,7090,5070,淬火,6080,4060,合金结构钢,热轧,100130,7090,5070,调质,80110,5070,4060,工具钢,退火,90120,6080,5070,参考表,2,硬质合金刀具切削速度参考值,三江学院,Sanjiang University,第二章,机械工程学院,41,2.4,数控加工中的数值计算与处理,刀位点,刀具运动过程中的相关坐标点，刀具的基准,点,平底立铣刀,刀具轴线与刀具底面的交点,球头铣刀,球头部分的球心,车刀,刀尖,基点,节点,第二章,机械工

17、程学院,42,基点,指各相邻几何元素间的,交点或切点,如直线与直线的交点，直线与圆弧的,交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点,等,基点坐标的计算,第二章,机械工程学院,43,基点的求解方法,人工计算：适用于较简单的图形数据,效率低，易出错,CAD,辅助图解法：适用于复杂图形,第二章,机械工程学院,44,CAD,辅助图解法举例,第二章,机械工程学院,45,节点：用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼,近线段与被加工曲线交点称为节点,例如，对下图所示的曲线用直线逼近时，其,交点,A,B,C,D,E,F,等即为节点,第二章,机械工程学院,46,数控加工技术文件主要有,数控编程任务书、数控加工工序卡片、工,

18、件安装和原点设定卡片、数控加工走刀路线图,数控加工程序单、数控刀具卡片等。以下提,供了常用文件格式，文件格式可根据企业实际,情况自行设计,2.5,数控加工专用技术文件的编写,第二章,机械工程学院,47,1,数控编程任务书,它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说,明，以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和,工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一,第二章,机械工程学院,48,2,数控加工工序卡片,数控加工工序卡与普通加工,工序卡的区别,工序简图中应注明编程原点与,对刀点，要进行简要编程说明,如：所用机床型号、程序编,号、刀具半径补偿、镜向对称,加工方式等）及切削参数（即,程序编入的主轴转速、进给速,度、最大背吃刀量或宽度等,的选择,第二章,机械工程学院,49,工艺卡片的格式,零件图号,数控车床加工工艺卡,机床型号,零件名称,机床编号,刀具表,量具表,工具表,T01,1,1,序号,工艺内容,切削用量,备注,S,r/min,F(mm/min,ap(mm,1,2,3,第二章,机械工程学院,50,3,数控加工工件安装和原点设定卡片,简称装夹图和零件设定卡,它应表示出数控加,工原点定位方法和夹,紧方法，并应注明加,工原点设置位置和坐,