数控加工技术课件(同名24)

1、第1章 绪论第2章 金属切削基础第3章 数控加工工艺的设计第4章 数控车削工艺知识第5章 数控镗铣削加工工艺知识第6章 数控编程基础第7章 数控车削加工编程第8章 数控镗铣削加工编程第1章绪 论1.1 数控加工的基本知识1.2 数控机床的分类1.3 数控机床的工作原理及组成1.4 数控机床的主要性能指标第1章绪 论1.1数控加工的基本知识1.1.1数控加工的基本概念数控机床，是指采用数字程序进行控制的机床。1.1.2 数控机床的产生 数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。 机床数控系统的发展经历了两个阶段共六代。 1.数控（NC）阶段 2.

2、计算机数控（CNC）阶段我国的数控技术发展过程可划分为四个阶段:第一阶段: 1958-1965年，处于试制、试用阶段。第二阶段: 从1965年开始，已开始从试验阶段进入生 产试用阶段。第三阶段: 1972-1979年，是数控技术的生产和试用 阶段。第四阶段: 1980年以后，是稳定发展阶段。 1 高速化 2 高精度化 3 复合化 4 控制智能化 5 互联网络化 6 计算机集成制造系统第1章绪 论1.1.3 数控技术的发展方向车铣复合中心加工复杂零件 数控机床由主传动、进给传动机构，滚珠丝杠螺母副、导轨副、自动换刀装置及回转工作台机械结构构成。 1数控机床的支承件 2数控机床的主传动系统 3数控

3、机床的进给系统 4数控机床导轨 5其他装置第1章绪 论1.1.4 数控机床的机械结构1.2 数控机床的分类 1.普通数控机床 2.数控加工中心 3.特种加工机床类 4.板材加工类数控机床 第1章绪 论1.2.1 按加工工艺方法分类专用数控机床加工阀类零件 1.2.2 按运动方式分类 （2）直线控制系统（Straight-line Control） （1）点位控制系统（Positioning Control）第1章绪 论 （3）轮廓控制系统（Contour Control） 运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。工件刀具轮廓控制数控机床的加工示意图第1章绪 论 1.2.2 按运动方式分类 1

4、.开环控制数控机床1.2.3按伺服系统的控制方式分类第1章绪 论2.闭环控制数控机床3.半闭环控制数控机床图1-7第1章绪 论 1.2.2 按运动方式分类 1.二轴联动 同时控制两轴运动1.2.4按联动坐标轴的个数分类 2.两轴半联动 其中两轴联动，另一轴作周期运动3. 三轴联动 （1）X、Y、Z三个坐标轴联动（2）除了同时控制X、Y、Z其中两个坐标 轴联动外，还同时控制围绕其中某一坐标轴旋转的旋转坐标轴。第1章绪 论 4. 四轴联动 5. 五轴联动1.2.4按联动坐标轴的个数分类五轴联动1.3数控机床的工作原理及组成1.3.1数控机床的组成第1章绪 论1.3.2 数控机床的基本工作原理 图1

5、-13 数控机床的加工过程1-CNC control CNC控制 2-Technological processing 技术处理 3-Geometrical processing 几何处理 4-Adjustment control 调节 5-Axis control 控制各轴 6-Actual Position value 实际位置值 第1章绪 论 1. 定位精度和重复定位精度 定位精度是指实际位置与数控指令位置的一致程度。不一致量表现为误差。 2. 分度精度 分度精度是指分度工作台在分度时，指令要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值。1.4 数控机床的主要性能指标1.4.1 数控机床的精度

6、 1.4.2 数控机床的控制轴数与联动轴数 第1章绪 论 数控机床的运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、回转轴的转角范围、刀库容量及换刀时间等。 1. 最高主轴转速和最大加速度 2. 最高快移速度和最高进给速度 3. 行程 4. 回转轴的转角范围 5. 刀库容量和换刀时间 1.4.3 数控机床的运动性能指标第1章绪 论第一章 结束第2章 金属切削基础2.1 切削运动和切削用量的概念2.2 金属切削刀具2.3 金属切削过程基本规律2.4 刀具几何参数的合理选择2.5切削用量及切削液的选择 金属切削过程就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料切除，达到零件精度要求的过程。切削中，

7、刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。按切削运动在切削加工中所起的作用不同，可分为主运动和进给运动。 2.1 切削运动和切削用量的概念2.1.1 切削运动 1. 主运动刀具与工件之间产生相对运动，直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的基本运动。主运动是由机床提供的主要运动。如图2-1所示， 图2-1切削运动和工件表面 注：从主运动的形式上看，它分为直线运动和回转运动两大类。 2. 进给运动进给运动是不断的把切削层投入到切削中去的运动。 3. 加工中形成的工件表面切削过程中，工件上多余的材料不断地被刀具切除而转变为切屑，因此，工件在切削过程中形成了三个不

8、断变化的表面（见图2-2），即已加工表面、加工表面和待加工表面。 图2-2加工中形成的表面a）车外圆 b）车内孔 c）车端面2.1 切削运动和切削用量的概念 1. 背吃刀量（p）背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为米。2.1.2 切削用量的概念 2. 进给量（f） 3切削速度(vc)切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。d切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径（mm）；工件或刀具的转速（r/min）。 n工件或刀具的转速（rmin） 图2-3 1. 切削厚度hD 2. 切削宽度bD 3. 切削面积AD2.1.3切削层参数图2-4 车外圆时切削层的参数 1.

9、切削部分的组成包括： (1) 前刀面：刀具上切屑流过的表面。一般来讲是指刃磨后的断屑槽表面。 (2) 主后刀面 (3) 副后刀面 (4) 主切削刃 (5) 副切削刃 (6) 刀尖2.2 金属切削刀具2.2.1刀具切削部分组成要素图2-8 刀具的几何形状 1.确定刀具角度的平面正交参考系刀具几何参数的确定需要以一定的参考坐标系和参考坐标平面为基准。 2.2.2 刀具切削部分的几何角度图2-9 平面正交参考系 （1）基面(Pr)：通过切削刃的某一选定 点，垂直于该点切削速度方向的平面。（2）切削平面(Ps)：通过切削刃选定点，垂直于基面的平面。（3）正交平面(Po)：通过主切削刃选定点，分别与基面

10、和切削平面垂直的平面。 2. 刀具的标注角度 （1）在正交平面中测量的角度 1）前角0 2）后角0 3）偰角 （2）在基面中测量的角度 1）主偏角kr 2）副偏角kr 3）刀尖角rr2.2.1刀具切削部分组成要素 （3）在切削平面中测量的角度 刃倾角s （4）在副正交平面内测量的角度 副后角0图2-10 刀具的几何角度2.2.1刀具切削部分组成要素2. 刀具的标注角度 2.2.1刀具切削部分组成要素2. 刀具的标注角度 前角后角主偏角r副偏角r副后角o刃倾角S车刀六个角度2.2.1刀具切削部分组成要素2. 刀具的标注角度 刀具材料主要是指刀具切削部分的材料 1刀具材料应具备的性能 （1）高的硬

11、度和耐磨性 （2）足够的强度和韧性 （3） 良好的耐热性和导热性 （4）良好的工艺性 （5）经济性2.2.3 刀具材料2.2 金属切削刀具 2. 刀具材料的种类（1）高速钢 高速钢是含有较多的钨、铬、铝、钒等合金元素的高合金工具钢。 1）通用型高速钢：常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。 2）高性能高速钢：高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过增加碳、钒的含量或添加钴、铝等合金元素而得到的耐热性、耐磨性更高的新钢种。常用牌号有：90W18Cr4V、9W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Co8、及W6Mo5Cr4V2Al等。2.2 金属切削刀具 （2）硬质合金 硬质合金是硬

12、度和熔点都很高的碳化物（如WC、TiC、NbC等），用Co、Mo、Ni作粘合剂高温高压制成的粉末冶金制品。 1）钨钴类硬质合金（YG）：以碳化钨做硬质相、钴为粘结相高温、高压粉末冶金得到的硬质合金。常用的牌号有：YG8、YG6、YG3,数值代表钴的含量。分别适用于粗加工、半精加工和精加工。ISO标准中又称K类。 2）钨钛钴类硬质合金（YT）：以碳化钨、碳化钛做硬质相，钴为粘结相粉末冶金得到的硬质合金。常用的牌号有YT5、YT15、YT30等，其中的数字表示碳化钛的含量。ISO标准中又称P类。 3）钨钛钽（铌）类硬质合金（YW）：在钨钛钴类硬质合金中加入少量的碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC），

13、所形成一种硬质合金。是一种综合性能较好的刀具材料。常用牌号有YW1和YW2，ISO标准中又称M类。2.2 金属切削刀具2. 刀具材料的种类2.2 金属切削刀具2. 刀具材料的种类 （3）其他刀具材料 1） 涂层刀具材料：这种材料是在韧性较好的硬质合金 体上或高速钢基体上，采用化学气相沉淀（CDV）法或物理气相沉淀（PVD）法涂覆一薄层硬度和耐磨性极高的难熔金属化学物而得到的刀具材料。 2） 陶瓷刀具材料：其主要成分是Al2O3 3）金刚石刀具材料：金刚石分为人造和天然两种。 4）立方氮化硼（CBN）：人工合成的一种高硬度材料，其硬度可达73009000HV,可耐13001500的高温，与铁族元

14、素亲和力小。2.2 金属切削刀具2. 刀具材料的种类 1切屑的形成过程 金属的切削过程是将工件上多余的金属层通过切削加工被刀具切除而形成切屑的过程。把切削区域划分为三个变形区：第变形区（剪切滑移区）；第变形区（滞流层）；第变形区（ 加工硬化、残余应力 ）2.3 金属切削过程基本规律图2-11三个形变区的划分2.3.1切屑的形成及种类2.3 金属切削过程基本规律2.3.1切屑的形成及种类2. 切屑的种类 （1）带状切屑 （2）挤裂切屑 （3）单元切屑（4）崩碎切屑图2-13切屑的种类a)带状切削 b) 节状 c) 单元状 d) 崩碎状2.3 金属切削过程基本规律2.3.1切屑的形成及种类2.3

15、金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热rFcFFpFf pFfFf pFf pfv切削力的分解Fp吃刀抗力F切削合力Fc主切削力1. 切削力的来源及分解 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力切屑、工件与刀具间摩擦力。切削力分解切削力来源2.3 金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热2. 影响切削力的主要因素（1）工件材料的影响 （2）切削用量的影响 切削深度与切削力近似成正比； 进给量增加，切削力增加，但不成正比； 切削速度对切削力影响复杂如图5 19 28 35 55 100 130 切削速度 v（m/min） 981784588主切削力Fc（N）切削速度对切削力的影响刀具几何角

16、度影响前角0 增大，切削力减小主偏角r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ r Fp，Ff，）前角对0切削力的影响前角0切削力F0 - Fc0 Fp0 Ff主偏角r对切削力的影响主偏角r / 切削力/ N3045607590r - Fcr Ffr Fp20060010001400180022002.3 金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热2. 影响切削力的主要因素 刃倾角s对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ s Fp，Ff） 刀尖圆弧半径 r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（ r Fp，Ff） 刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间

17、的摩 擦，而影响切削力 ； 切削液：有润滑作用，使切削力降低 ；后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响最为显著。2.3 金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热2. 影响切削力的主要因素 切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热 主要来源 QA=QD+QFF+QFR QD , QFF , QFR分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀 面摩擦产生的热量 切削热传出 切削热由切屑、工件、刀具 和周围介质（切削液、空气)等 传散出去。工件切屑刀具切削热的来源与传出2.3 金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热3. 切削热与切削温度切削热的传导切屑刀具工件周围介质车削加工50

18、80%1040%39%1%钻削加工28%14.5%52.5%5%铣、刨加工30%以下磨削加工84%2.3 金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热3. 切削热与切削温度1）切削用量对切削温度的影响 切削速度对切削温度的影响最大，v切削温度而背吃刀量对切削温度的影响很小。2)刀具几何参数的影响 前角o切削温度主偏角r切削温度负倒棱及刀尖圆弧半径对切削温度影响很小 03)工件材料的影响工件材料机械性能切削温度工件材料导热性 切削温度 4)刀具磨损对切削温度的影响5）切削液对切削温度的影响2.3 金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热3. 切削热与切削温度1. 积屑瘤 在中速切削塑性较

19、大的工件材料时，常在切屑刃口附近粘结一硬度很高（通常为工件材料硬度的23.5倍）的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种楔状金属块称为积屑瘤，也称刀瘤。如图2-15所示。 2.3.3、切削加工中的物理现象图2-15 积屑瘤及其对切削的影响 2.3 金属切削过程基本规律（1）积屑瘤的形成（2）积屑瘤形成的条件 当压力达到2000N/mm23000N/mm2以上，切削温度约300左 右时（3）积屑瘤在切削过程中的作用。 1)保护刀具 2)增大实际前角 有积屑瘤的车刀，实际前角可增大至3035，因 而减少了 切屑的变形，降低了切削力。 3)影响工件表面质量和尺寸精度2.3.3、切削加工中的

20、物理现象2.3 金属切削过程基本规律（4）影响积屑瘤的主要因素及防止方法 1）切削速度 2）进给量的影响 3）刀具角度的影响 4）切削液的影响图2-16 切削速度对积屑瘤的影响 2. 加工硬化 （1）加工硬化的形成 （2）加工硬化对切削加工的影响 加工硬化会使下道工序的切削难以进行，刀具磨损加 快；切削时应尽量保持车刀刃口锋利。图2-17 加工硬化的形成 1、前角的选择 （1）前角的作用：前角的功用主要调整刀具的锋利程度。 （2）合理前角的选择原则 1）根据工件材料选取前角。 2）根据刀具材料选取前角。 3）根据加工阶段选择选取前角。 4）根据工艺系统刚性和机床功率选取前角。2.4 刀具几何参

21、数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则 2.后角的选择 1）后角的功用 减小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦， 减轻刀具磨损。 2）合理后角的选择原则 粗加工：o , 精加工：o 塑性材料:o , 脆性材料:o； 硬度高:o , 强度高o 工艺系统：刚度高o 2.4 刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则 3. 主偏角及副偏角的选择 (1)主偏角的功用：主要影响刀具耐用度、已加工表面粗糙度及切削力的大小。 (2)主偏角的选择原则 1）根据加工阶段选择 2）考虑工件材料的硬度 3）考虑工艺系统刚性 4）根据工件的轮廓选择 (3)副偏角的功用：主要是减

22、小副切削刃和已加工表面的摩擦。 (4)副偏角的选择原则 1）一般刀具的副偏角 ，在不引起振动的情况下，可选取较小的副偏角，如车 刀、刨刀均可取r=5度10度. 2）精加工刀具的副偏角应取的小一些，减小表面粗糙度。 3）加工强度、高硬度材料或断续切削时，取较小的副偏角（r =4度6度） 4）切断刀、锯片刀和槽铣刀，只能取很小的副偏角。（r =1度2度） 2.4 刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则2.4 刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则 4.刃倾角s的选择 (1)刃倾角的功用：主要影响切削流向和刀尖强度。 （2）刃倾角的选择原则 1）粗加工

23、S 0（使FP 小些） 2）断续切削：S 0（保护刀尖） 3）工件b、HB大：S 0（使FP小些） 5）微量切削：S取大值(使刀具实际刃口半径） 2.4 刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则1.刀具磨损形式 刀具失效的形式分为正常磨损和破损两大类2.4.2刀具磨损与刀具寿命图2-20 正常磨损的几种形式a）后刀面磨损 b)前刀面磨损 c)前后刀面磨损 2.刀具磨损过程与磨钝标准 （1）刀具磨损过程：在一定切削条件下，不论何种磨损状态，其磨损量都将随切削时间的增长而加大（见图2-22）。由图可知。刀具磨损过程可分为三个阶段。 图2-22刀具磨损的过程 （2）刀具的磨钝标

24、准；刀具磨损到一定程度后，切削力、切削温度显著增加，加工表面变得粗糙，工件尺寸可能会超出公差范围，切屑颜色、形状发生明显变化，甚至产生振动或出现不正常的噪声等，这些现象都可说明刀具已经磨钝。 2.4.2刀具磨损与刀具寿命 3.刀具寿命 （1）刀具寿命：指的是从刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量达到 磨钝标准为止所经过的总切削时间，用字符T表示，单位min。 （2）影响刀具耐用度的因素： 1）切削用量的影响。切削用量是影响刀具耐用度的一个重要因素。 2）刀具几何参数。 3）刀具材料到的影响。 4）工件材料的影响。 2.4.2刀具磨损与刀具寿命第3章 数控加工工艺的设计3.1 工件定位原理及基准的选

25、择 3.2 常用的定位方法及定位误差分析3.3 数控机床夹具3. 4 数控加工工艺规程设计3.1工件定位原理及基准的选择 3.1.1 工件定位原理1.六点定位原理图3-1 工件在空间的六个自由度 如图3-1所示， 一个工件在三维空间具有六个自由度，因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点（即定位元件）来消除工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度，这就是工件的“六点定位原理”。X 、 Y 、 Z、X、Y、Z水平面 X、 Y、Z左侧面 X Z后侧面 Y（1） 完全定位（2） 不完全定位（3） 欠定位 图3-3 限制自由度与加工要求的关系 （4）过定位 a

26、) b) 图3-4 过定位实例a) 长销和大端面定位 b) 平面和两短圆柱定位2. 定位与夹紧的关系1）夹紧： 工件在夹具中定位后必须夹紧才能进行 加工。夹紧是靠夹紧装置来完成的。 2）定位与夹紧的关系： 对于定位而言，定位时，必须使工件的定位基准紧帖在夹具的定位元件上，否则不称其为定位，而夹紧的作用则是使工件不离开定位元件。 1基准的概念 基准：就是零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。 根据基准的功用的不同，又可分为设计基准和工艺基准。 （1）设计基准：是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。 如图3-5所示的衬套零件，轴心线OO是各外圆表面和内孔的设计基准；端面A是

27、端面B、C的设计基准。3.1.2 基准的选择图3-6 各基准之间的关系a)各基准间的关系 b）测量基准 （2）工艺基准：是在加工及装配过程中使用的基准。 按用途的不同又可分为： 1）定位基准 2）测量基准 3）工序基准 4）装配基准 2. 定位基准的选择 用未加工过的毛坯表面作为定位基准，称为粗基准； 用已加工过的表面作为定位基准，称为精基准。1）粗基准的选择：选择粗基准时，主要保证各加工表面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。 具体选择时应考虑以下原则：1）相互位置要求原则 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加 工面为粗基准。 图

28、3-7 套的粗基准选择第3章数控加工工艺的设计2）加工余量合理分配原则 以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量图3-8 阶梯轴的粗基准选择 图3-9 车床床身导轨加工粗基准选择 a) 加工连接面 b）加工导轨3） 重要表面原则：为保证重要表面的加工余量均匀，应选 择重要加工面为粗基准。 如图3-9所示床身导轨加工，应先选择导轨面为粗基准，加工与床腿的连接面，如图3-9 a)所示。然后再以连接面为精基准，加工导轨面，如图3-9 b)所示。 这样才能保证导轨面加工时被切去的余量均匀。 4） 不重复使用原则：粗基准一般不应重复使用。 5） 便于工件装夹原则：作为粗基准的表面，应

29、尽量 平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷， 以便使工件定位准确、夹紧可靠。 （2）精基准的选择 除第一道工序采用粗基准外，其余工序 都应使用精基准。选择精基准主要考虑如何减少加工误差、保证加工精度、使工件装卡方便，并使零件的制造较为经济、容易。 1）基准重合原则： 选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。2）基准统一原则：同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则。 图3-10 设计基准与定位基准不重合a）加工零件 b）加工方法 c)加工方法a) b） c）第3章数控加工工艺的设计4）互为基准原则： 为使各加工表面之间具有较高的位置精度，或使加工表面具有均匀

30、的加工量，可采取两个加工表面互为基准反复加工的方法，称为互为基准原则。 图3-11 自为基准实例3）自为基准原则：精加工或光整加工工序要求余量小而均 匀，选择加工表面 本身作为定位基 准， 称为自为基准原则。第3章数控加工工艺的设计5）便于装夹原则：所选精基准应能保证工件定位准确稳 定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。 1.工件以平面定位 常用的定位元件如下： （1）主要支承 1）固定支承：支承钉 支承板3.2 常用的定位方法及定位误差分析3.2.1 常见的定位方法 图3-12 支撑钉a）平头型 b）球头型 c）网纹型 图3-13 支承板a) A型 b) B型 2）可调支承：定位

31、支承点的位置可以调节的定位元件，称为可调支承。主要用于制造精度不高的毛坯面定位的场合。如图3-14所示 3）辅助支承：辅助支承用来提高工件的装夹刚性和稳定性，不起定位作用，也不允许破坏原有的定位。如图3-15所示。图3-14 可调支承 图3-15 辅助支承在工件定位中的作用 2工件以圆柱孔定位 (各类套筒、盘类、杠杆、拨叉等零件, 常以圆柱孔定位。) 定位元件: 圆柱销和各种心轴。 定位方式的基本特点是： 定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线 与夹具规定的轴线相重合。 1）定位销： 短销、长销。短销只能限制两个移动自由度，而 长销除限制两个移动自由度外，还可限制两个转 动自由度

32、。2）圆柱心轴：心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、 磨及齿轮加工。图3-16为常用圆柱心轴的结构 形式。3）圆锥销 : 采用圆锥销定位时，圆锥销与工件圆孔的接触线 为 一个圆，限制工件的三个移动自由度。c) 花键心轴a) 间隙配合心轴b) 过盈配合心轴图3-16 圆柱心轴 3工件以圆锥孔定位 圆锥形心轴: 如图3-17 所示，刀具锥柄在主轴孔中的定位，限制了除绕轴旋转的其他五个自由度。图 3-17 圆锥孔定位 4工件以外圆柱表面定位 定位元件: 有V形架、定位套等装置。 1) 在V形架上定位 V形架是应用很广泛的定位元件， 应用于粗基准或精基准的定位， 使用方便，其结构如图3-18 a

33、）所示。工件在长V形架上定位,如图3-18 b)所示， 图 3-18 V形架定位a) V形架结构 b）V形架定位 2) 在定位套上定位 定位套常用于形状简单的小型轴类零件的精基准定位。 5定位方法的组合 上述几种定位方法，可以单独应用，也可以将几种方法组合应用，特别是平面与定位销组合、平面与短V形块组合等。工件以一面两孔定位. 如图3-19所示为一面两孔定位简图。利用工件上的大平面和与该平面垂直的两个圆孔作为定位基准进行定位。 图3-19 一面两孔定位1-圆柱销 2-销边销 3-定位平面 1定位误差概念 ：是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。 2定位误差产生的原因 (1) 基准

34、不重合误差： 工件的定位基准与设计基准不重合时产生的加工误差称为基准不重合误差，用B表示。 B (2) 基准位移误差： 由定位副的制造误差和间隙引起定位基准位置的变动量称为基准位移误差，用y表示 yAmaxA min 式中： Amax最大工序尺寸； Amin最小工序尺寸。3.2.2 定位误差分析 3. 定位误差的计算 根据定位方式分别计算出 基准不符误差B 基准位移误差y， 按一定规律将其合成即可得到定位误差D= B+ y（1）以平面为定位基准时的定位误差 以平面为定位基准时常用定位元件 支承钉或支承板， 此时的定位误差主要是由基准不重合B引起，因为工件以平面定位时，只有表面不平度误差，若用已

35、加工的平面定位时，一般可不 考虑基准位移误差，即y=0。 这里介绍工件以圆孔在间隙配合心轴上的定位情况。 （2）工件以圆孔在心轴上定位时的基准位移误差1）心轴水平放置 如图3-20所示，工件因自重始终靠在孔的下边，即单边接触。y仅反映在径向，单边向下。即： y=(D+d) 图3-20 心轴定位基准位移误差 2）心轴垂直放置 因为无法预测间隙偏向哪一边，定位基准孔在任何方向都可作双向移动，故其最大位移量（即y）较心轴水平放置时大一倍。即： yDmaxdmin=D+d+Xmin D工件定位孔直径公差； d工件心轴直径公差； Xmin定位孔与心轴间的最小配合间隙 (3).工件以外柱圆在V形块上定位

36、工件以外圆柱面在V形块上定位时，其定位基准为工件外圆柱面的轴心线，定位基面为外圆柱面。 由右图可知，若V形块的夹角=900，且不计V形块的 误差，仅考虑工件的外圆尺寸公差d的影响，使工件中心沿Z向从O1移至O2，即在Z向的基准位移量可由下式计算1)当工序尺寸为B2时，设计基准与定位基准重合，则B=0 D= B+ Y=0+D2sin/2 D= B+ Y= 1 + D2 1sin /23)当工序尺寸为B3时，设计基准(工序基准)为外圆柱下素线，与定位基准不重合， B=D22Dsin /21D= Y -B = - 1 D2B= 2)当工序尺寸为B1时，设计基准(工序基准)为外圆柱上素线，与定位基准不

37、重合工件以外圆柱面在V块上定位，若设计基准不同，产生的D不同，其中以下素线为基准时， D为最小，易测量。(4) 工件以一面两孔定位时的定的位误差1) 移动的基准位移误差yX1max 间（X1max ） 2）转角误差a)两孔偏转于两销同一侧 b)两孔偏转于两销异侧 arc tg arc tg a) 当两孔偏转于两销同一侧时单边转角误差 b) 当两孔偏转于两销异侧时单边转角误差作业如图所示钻孔，保证尺寸A，采用a)d)四种方案，试分别进行定位误差分析。 + - 确定方法：定位基准与限位基面接触，定位基面直径由小变大（或由大变小），分析定位基准变动方向。 定位基准不变，定位基面直径同样变化，分析设计

38、基准的变动方向。 基（或定位基准）与不（或工序基准）的变动方向相同时，取“”号；变动方向相反时，取“一”号。定位误差计算的两种方法： 1.基准不重合误差的方向和定位副制造不准确误差的方向可能不相同，定位误差取为基准不重合误差和定位副制造不准确误差的矢量和。2.按最不利情况，确定一批工件设计基准的两个极限位置，再根据几何关系求出此二位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。O1O2H1H2H3ABabdmaxdmin举例：C工序基准定位基准定H1尺寸：Ao不0，基0H2尺寸：oo不 =0， 基0H3尺寸：Bo不0，基0 1. 按专业化程度分类 1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化

39、，无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。 如三爪卡盘和四爪单动卡盘、平口虎钳、万能分度头、回转工作台等。这类夹具主要用于单件、小批量生产。 3.3 数控机床夹具3.3.1 机床夹具的分类 图3-23 机用平口虎钳1底座 2钳身 3固定钳口4钳口垫 5活动钳口 6螺杆 图3-24 回转工作台 2）专用夹具 专为某一工件的一定工序加工而设计制造的夹 具。 3）可调夹具 指加工完一种工件后，通过调整或更换个别元件就可加工形状相似、尺寸相近的工件。多用于中小批量生产。 4）组合夹具 组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备，我国目前已经普及。适用于多品种、小批量的生产。 5）拼

40、装夹具 是在成组工艺基础上，用标准化、系列化的夹具零部件拼装而成的夹具。2. 按使用机床类型分类 可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹具。3. 按驱动夹具的动力源分类 可分为手动夹具、气动夹具、 液压夹具、电动夹具、磁力夹具、 真空夹具和自夹紧夹具等。 图3-24 回转工作台 3.3.2 数控机床典型夹具 1. 数控车床夹具 数控车床夹具主要有三爪自定心卡盘、四爪单动 卡盘、花盘等。 2. 数控铣床夹具 数控铣床常用夹具是机用平口虎钳、三爪自定心 卡盘。 3加工中心夹具 数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件 回转工作台作为机床的一个或两个旋转坐

41、标轴由数控装置控制，并且可以与其他坐标联动，使主轴上的刀具能加工到工件除安装面及顶面以外的周边。 4. 组合夹具 （1）组合夹具的特点 组合夹具一般是为某一工件的某一工序组装的专用夹具，也可以组装成通用可调夹具或成组夹具。组合夹具适用于各类机床。 槽系组合夹具：如图3-25所示， 它的优点是：螺栓在十字网状T形槽里行走自如,平移调整方便,很容易满足异形零件的定位装夹要求，适用于普通机床上进行一般精度零件的机械加工 其缺点是：定位螺栓在X或Y轴上线性调整,被加工零件靠摩擦力定位,受力大或多次使用时定位点会有位移。 图3-25 钻盘类零件径向孔的组合夹具1基础件 2支承件 3定位件 4导向件5夹紧

42、件 6紧固件 7其他件 8合件 孔系组合夹具： 如图3-26所示，在工件套筒上均布加工4个孔。孔系组合夹具的元件用一面两圆柱销定位，属允许使用的过定位；其定位精度高，刚性比槽系组合夹具好，组装可靠，体积小，元件的工艺性好，成本低，可用作数控机床夹具。但组装时元件的位置不能随意调节，常用偏心销钉或部分开槽元件进行弥补。 1基础件 2对称轴 3、4支撑件 5钻套 6钻模板 7工件 8开口垫片图3-26 孔系组合夹具装夹工件1. 生产过程 把原材料转变为成品的全部劳动过程2. 工艺过程 改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为半成品或成品的过程。 工艺就是制造产品的方法。工艺过程又可分为

43、铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等。3. 机械加工工艺过程的组成 零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成，每个工序又分为若干个安装、工位、工步、走刀3.4 数控加工工艺规程设计3.4.1 基本概念表3-1 单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面、钻中心孔，调头车另一端面，钻中心孔车床2车外圆、车槽和倒角车床3铣键槽、去毛刺铣床4磨外圆磨床表32 大批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车两端面、钻两端中心孔车床2车一端外圆、车槽和倒角车床3车另一端外圆、车槽和倒角车床4铣键槽铣床5去毛刺钳工6磨外圆磨床1数控加工工艺制定注意事项（1）数控加工内容的选择： 1）工件上的

44、曲线轮廓，特别是由非圆曲线、列表曲线等曲线轮廓； 2）已给出数学模型的空间曲面，如球面、椭圆、抛物线等； 3）形状复杂、尺寸繁多、划线找正与加工后检测困难的部位； 4）加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽表面； 5）有尺寸协调的高精度面和孔； 6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状； 7）用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工内容。3.4.2 数控加工工艺分析1数控加工工艺制定注意事项（2）不宜采用数控加工的内容如下： 1）需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容，如以毛 坯粗基准定位，划线找正加工的工件； 2）必须按专用工装协调的加工内容（如标准样件

45、、协调平板、模板等）； 3）毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位； 4）简单的粗加工面； 5）必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高肋板小转接圆弧部位。 3.4.2 数控加工工艺分析 （1） 数控加工零件图工艺性分析 1）零件图样上尺寸的标注方法分析。 2数控加工工艺制定 3-29 零件尺寸标注分析a）分散基准标注方法 b）统一基准标注方法3.4.2 数控加工工艺分析 图3-30 封闭尺寸零件的加工要求 2）零件的形状、结构及尺寸分析尽可能统一零件内廓连接圆弧的尺寸图3-31 内轮廓壁转接圆弧对加工的影响 。内轮廓壁与底面转接圆弧的半径r不要过大图3-32 内轮廓壁与底面转接圆弧对加

46、工的影响 a）r较小时 b）r较大时3）零件的技术要求分析。4）零件材料的种类、牌号及热处理分析。5）在零件工艺分析中，根据工艺内容不同，还要考虑以下方面 6)分析零件的变形情况 7)零件毛坯的工艺性分析（2）数控加工工艺路线的拟定 拟定工艺路线的内容，主要包括确定加工路线并选取机床；其次，根据加工零件轮廓形状及精度划分加工阶段、确定加工内容、安排加工顺序，合理的选取刀具及切削用量；最后绘制该零件加工工序图，填写工艺文件。 1）加工方法的选择： 机械零件的结构形状是多种多样的，但它们都是由平面、外圆柱面、内孔、曲面、成形面等表面组成的。 2）定位基准选择： 选择定位基准时，应注意减少装夹次数，

47、尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工表面都加工出来。 3）加工阶段的划分： 当零件的精度要求比较高时，若将加工面从毛坯面开始到最终的精加工或精密加工都集中在一个工序中连续完成，则难以保证零件的精度要求或浪费人力、物力资源。 1粗加工阶段：主要任务是切除各表面上的大部分余量，并作出精基准，这一阶段关键问题是提高生产率。 2半精加工阶段：完成次要表面的加工，减少粗加工留下的误差，使加工面达到一定的精度，为主精加工做准备。 3精加工阶段：保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证加工质量。 4光整加工阶段：对于表面粗糙度要求很细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工。 4）划分加工工

48、序 1工序划分的原则： 工序的划分可采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。 1).工序集中原则： 工序的集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。 2). 工序分散原则 是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。2 工序划分方法根据零件的特点、加工要求及使用的设备选取。大批量、高效、多轴、加工中心、重要件-工序集中在组合机床的自动线上、刚性精度高零件、-工序分散划分方法a .按所用刀具划分b.按安装次数划分c.按粗精加工划分d.按加工部位划分 1. 机床的选择 在选择数控机床时，要根据加工工序内容，充分考虑机床的工艺范围、技术规格、加工精

49、度、生产率及完成的功能，选择机床类型。 2. 工件的定位与夹紧方案的确定 正确合理的选择工件的定位与夹紧方式，是保证加工精度的必要条件。 1）力求设计基准、工艺基准和编程原点统一，以减少基准不重合误差引起数控编程中的计算工作量。 2）设法减少装夹次数，尽可能做到一次定位装夹后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面的位置精度，充分发挥数控机床的效率。 3.4.3 数控加工工序的设计 3）避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。 3. 夹具的选择 数控加工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；二是能协调零件与机床

50、坐标系的尺寸。 4. 刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。 与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求，尤其在刚性和耐用度方面更为严格。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、生产效率以及其他相关因素正确选择刀具。 5. 确定工步顺序和走刀路线 进给路线也可称为走刀路线，它是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包含了工步的内容，而且也反映了工步的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。工步顺序是指同一道工序中，各个表面加工的先后次序。 1）应能保证零件的加工精 度和表面粗糙度要求图3-33 外轮廓加工 2）对于孔位置

51、要求较高的零件在加工时，要注意各孔定位方向的一致性图3-35 孔系加工路线 3）应使走刀路线最短，减少刀具的空行程时间或切削进给时间，提高加工效率。如图3-36 a）图所示，先加工完外圈孔后，再加工内圈孔，时间较长。如图3-36 b）图所示，交错加工内、外圈孔，减少空刀时间。 图3-36 孔加工最短走刀路线（a）走刀路线（b）走刀路线 4）最终轮廓一次走刀完成。如图3-37 a）所示为行切法加工内轮廓。加工时不留死角，在减少每次进给重叠的情况下，走刀路线最短，但在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，达不到要求的表面粗糙度。如图3-37 b）所示，是采用环切法加工，表明粗糙度小，但刀位计算较复杂

52、，走刀较长。如图3-37 c）所示，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。 图3-37 铣削内腔的三种走刀路线a）行切法 c）环切法 b） 先行切再环切 6. 切削用量的确定 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。切削用量的合理选择是充分发挥数控机床的生产效率和获得满意加工质量的前提。 选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。 （1）切削用量的选择原则： 1）粗加工时切削用量的选择原则：首先选择尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选择尽可能大的进给量；最后根

53、据刀具的耐用度确定最佳的切削速度。 2）精加工时切削用量的选择原则：首先根据粗加工的余量确定背吃刀量；其次根据己加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。（2）切削用量的选择方法 1）背吃刀量ap(mm)的选择：2）进给量（进给速度）f(mm/min或mm/r)的选择 3）切削速度Vc(mm/min)的选择 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。 单位名称产品名称或代号零件名称零件图号工序号程序编号夹具名称使用设备

54、车间001工步号工步内容刀具号刀具规格R/mm主轴转速n/ (r/min)进给量f/ (mm/r)背吃刀量备注编制审核批准日期共1页第1页（1）数控加工工序卡 7.填写数控加工专用技术文件 数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。下面主要介绍两种常用文件。 （2）数控刀具卡片 数控加工对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上调整好刀具直径和长度。数控刀具明细表是调刀人员调 整刀具输入的主要依据。 数控刀具卡片产品名称或代号零件名称零件图号序号刀具号刀具名称数量加工表面刀尖半径R/mm刀尖方位T备注编制审核批准共1页

55、第1页第4章 数控车削工艺4.1数控车床概述4.2 数控车床刀具的选择及装夹4.3 端面和外圆的车削4.4 切槽及切断4.5 圆锥表面的加工4.6 内孔的加工4. 7 螺纹的加工4.8 偏心工件的加工4.9 轴类零件的切削工艺分析 数控车床是数控加工中应用最多的加工方法之一。数控车床工艺范围较普通机床要广的多，只要是回转体零件一般都可以在数控车床上加工。 4.1数控车床概述4.1.1 数控车床主要加工对象 1. 精度要求高的回转体零件 2. 表面粗糙度要求高的回转体表面 3. 表面形状复杂的回转体 4. 带有特殊螺纹的回转体零件 4.1.2 常见数控车削加工零件的类型 1.轴类零件 2. 盘类

56、零件3. 套类零件4. 偏心及异型工件 1.车刀的分类 1）按切削刃的结构分 （1）尖形车刀 以直线形切削刃为特征的车刀，称为 尖形刀。 （2）圆弧形车刀 其特征是构成主切削刃的刀刃形状 为圆度误差很小圆弧。 （3）成型刀 俗称样板刀。其加工零件的轮廓形状完全由刀刃的形状和尺寸决定。4.2 数控车床刀具的选择及装夹4.2.1车刀的种类与选择 2）按刀具的结构分 （1）整体式刀具 （2）焊接式刀具 （3）机夹式车刀 2. 数控刀具的特点 1）切削效率高 2）精度高 3）可靠性高 4）耐用度高 1. 刀具刃磨的基本要求 车刀刃磨时，各刀面要平整，避免出现刀面不在一个面上，避免和工件发生摩擦，表面粗

57、糙度要小，以提高刀具的耐用度。刀刃要平、光、直，以利于刀刃切削时的受力。刀具角度要符合要求，保证良好的切削性能。 4.2.2 车刀的刃磨 2. 选择砂轮 （1）选择砂轮磨料 1)氧化铝适于刃磨高速钢刀具和硬质合金刀具的刀柄部分。 2)碳化硅砂轮 适于刃磨硬质合金刀具。 （2）选择砂轮粒度 砂轮粗细以粒度表示。粗磨车刀宜选用粗粒度砂轮，精磨车刀宜选用细粒度砂轮。砂轮粒度分为36粒、60粒、80粒、120粒等级别。粒度数越大砂轮的磨料越细。4.2.2 车刀的刃磨图4-3 外圆车刀的刃磨方法a）粗磨主后刀面 b）粗磨副后刀面 c）向下磨断屑槽 d）向上磨断屑槽 e）磨负倒棱 3. 刃磨车刀方法 1）

58、车刀探出刀架部分的长度要短。 2）车刀刀尖与车床主轴中心等高。 3）车刀至少要用两个螺钉压紧，前后两个 螺钉要轮流拧紧。 4）刀体的轴线方向与工件回转轴线方向保证垂直。4.2.3 刀具的安装要求图4-4 装刀高低对前后角的影响a)正确 b) 太高 c)太低 图4-5 车刀刀尖不对准中心的后果a） 刀尖高于中心 b）刀尖低于中心 1）四爪单动卡盘上装夹工件 四爪单动卡盘四个爪可以独立运动，夹紧力大，适用于安装大型或形状不规则的工件。但工件安装时必须将工件的回转中心校正到主轴回转中线上。4.2.4 工件的安装四爪单动卡盘上找正工件 a） 四爪单动卡盘 b）粗找正工件轴线 c） 精找正工件轴线 2）

59、用三爪自定心卡盘装夹工件,三爪自定心卡盘能自动定心，一般不需要找正。当工件较长时远离卡盘的一端，需要校正。三爪自定心卡盘装夹工件的形式a）正爪装夹 b）正爪装夹 c）正爪装夹 d）反爪装夹 4.3 端面和外圆的车削 1 保证尺寸精度和表面粗糙度2 端面要平整3 端面与零件的轴线要垂直4 保证同轴度、圆柱度 车端面常用平头刀、偏刀和45弯头刀。车外圆常用偏刀和75弯头刀（也叫强力刀）。1 偏刀 偏刀是指主偏角大于90的车刀，根据走刀的方向可分为左偏刀（反偏刀）和右偏刀（正偏刀）。右偏刀可以车削外圆，端面和右向阶台。 2 弯头刀 弯头刀主要包括45和75弯头刀。454.3.1 车端面和外圆的刀具

60、1、端面的车削方法 1）用45、75弯头刀车削端面。 2）用平头刀车削端面。4.3.2 车削端面的方法图4-9 端面的车削方法a) 弯头刀车削端面 b) 平头刀车削端面 c) 偏刃刀车端面 d) 副切削刃切削 G72端面粗加工切削循环，走刀路线如图所示，就是对多端面的盘类零件进行车削的指令。采用这种指令，选择平头刀是最合理的。 3）用偏刀车削端面。偏刀适合于车削带有阶台和端面的工件，采用Z向进给，X向进、退刀的切削方法。4.3.2 车削端面的方法2. 车削端面时的切削用量 1）背吃刀量的选择 车削端面时，工件装夹的较少，切削时径向力较大2）进给量的选择 进给量主要由工件材料，表面粗糙度的要求来