电子课件数控加工工艺学(第四版)

1、电子课件数控加工工艺学(第四版)电子课件数控加工工艺学(第四版)第一节 数控机床的产生与发展一、数控机床的产生及基本概念 1数控机床的产生 满足多品种、小批量的自动化生产，从而出现的一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。 数控机床的产生源于20世纪40年代。1952年,美国麻省理工学院用实验室制造的控制装置和辛辛那提公司的立式铣床实现了三轴联动,诞生了世界上第一台数控机床数控铣床。第一节 数控机床的产生与发展一、数控机床的产生及基本概念 2基本概念 数字控制（NC）借助数字、字符或其他符号对某一工作过程进行可编程控制的自动化方法。 数控技术用数字量及字符发出指令并实现自动控

2、制的技术。 数控系统采用数字控制技术的控制系统。 计算机数控系统（CNC）以计算机为核心的数控系统。 数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 第一节 数控机床的产生与发展 2基本概念第一节 数控机床的产生与发展二、数控机床的发展及趋势1 数控系统方面（1）数控系统开放化的趋势（2）数控系统小型化的趋势（3）数控系统优化人机交互方式的趋势（4）数控系统产品配套性的提高（5）数控系统的智能化趋势 第一节 数控机床的产生与发展二、数控机床的发展及趋势1 数控系统方面第一节 数控机第一节 数控机床的产生与发展 2.制造材料的发展 为使机床轻量化,常使用各种复合材料,如轻合金、

3、陶瓷和碳素纤维等。目前用聚合物混凝土制造的基础件性能优异,其密度大,刚性好,内应力小,热稳定性好,耐腐蚀,制造周期短,特别是其阻尼系数大,抗振减振性能特别好。第一节 数控机床的产生与发展 2.制造第一节 数控机床的产生与发展3.机床结构的发展(1)新结构1)箱中箱结构第一节 数控机床的产生与发展3.机床结构的发展(1)新结第一节 数控机床的产生与发展2)台上台结构第一节 数控机床的产生与发展2)台上台结构第一节 数控机床的产生与发展3)主轴摆头第一节 数控机床的产生与发展3)主轴摆头第一节 数控机床的产生与发展4)重心驱动第一节 数控机床的产生与发展4)重心驱动第一节 数控机床的产生与发展5)

4、螺母旋转的滚珠丝杠副第一节 数控机床的产生与发展5)螺母旋转的滚珠丝杠副6)八角形滑枕第一节 数控机床的产生与发展6)八角形滑枕第一节 数控机床的产生与发展(2)新结构的应用第一节 数控机床的产生与发展1)并联数控机床六杆加工中心的示意图之一六杆数控机床的结构示意图之一(2)新结构的应用第一节 数控机床的产生与发展1)并联数2)倒置式机床第一节 数控机床的产生与发展2)倒置式机床第一节 数控机床的产生与发展第一节 数控机床的产生与发展3)没有X 轴的加工中心第一节 数控机床的产生与发展3)没有X 轴的加工中心第一节 数控机床的产生与发展4)立柱倾斜或主轴倾斜第一节 数控机床的产生与发展4)立柱

5、倾斜或主轴倾斜第一节 数控机床的产生与发展5)四立柱龙门加工中心第一节 数控机床的产生与发展5)四立柱龙门加工中心6)特殊机床第一节 数控机床的产生与发展轨道铣磨机床（车辆)6)特殊机床第一节 数控机床的产生与发展轨道铣磨机床（车第一节 数控机床的产生与发展7)未来机床第一节 数控机床的产生与发展7)未来机床 一、数控机床的产生及基本概念 1数控机床的产生 数字控制机床是为了满足多品种、小批量零件的生产而发展起来的。 2基本概念 数字控制 、数控技术、数控系统、计算机数控系统、数控机床 二、数控机床的发展及趋势 1 数控系统方面 2 新结构的应用第一节 数控机床的产生与发展课后小结 一、数控机

6、床的产生及基本概念第一节 数控机床的产第二节 数控机床的组成与工作原理一、数控机床的组成第二节 数控机床的组成与工作原理一、数控机床的组成第二节 数控机床的组成与工作原理a）磁盘 b）磁盘驱动器 c）串行通信卡 d）网卡 e）移动硬盘 f）U盘 1输入/输出装置常用控制介质及输入输出装置 第二节 数控机床的组成与工作原理a）磁盘 b）磁盘驱动第二节 数控机床的组成与工作原理常用控制介质及输入输出装置 CF卡 第二节 数控机床的组成与工作原理常用控制介质及输入输出装置第二节 数控机床的组成与工作原理 2操作装置 （1）显示装置（2）NC键盘（3）机床控制面板MCP（4）手持单元MPG手持单元结构

7、第二节 数控机床的组成与工作原理 2操作装第二节 数控机床的组成与工作原理FANUC系统操作装置 机床控制面板MCPNC键盘功能软键机床控制面板各功能键的含义与用途数控系统MDI各功能键的含义与用途第二节 数控机床的组成与工作原理FANUC系统操作装置 机第二节 数控机床的组成与工作原理 3计算机数控装置（CNC装置或CNC单元） 计算机数控（CNC）装置是计算机数控系统的核心。 主要作用：根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件，控制其动作，加工出需要的零件。第二节 数控机床的组成与工作原理 3计算机 伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部分组成

8、。 4伺服机构伺服电动机 驱动装置 第二节 数控机床的组成与工作原理 伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两5检测装置第二节 数控机床的组成与工作原理实际位置速度参数测量元件电信号转换反馈CNC装置指令纠正误差工作原理5检测装置第二节 数控机床的组成与工作原理实际位置测量元第二节 数控机床的组成与工作原理a）光栅 b）光电编码器检测装置部件第二节 数控机床的组成与工作原理a）光栅 第二节 数控机床的组成与工作原理 6可编程控制器 可编程控制器（Programmable Logic Controller，缩写PLC）是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置。可编程控制器（PLC） 用于数

9、控机床的PLC一般分为两类：内装型（集成型）PLC和通用型（独立型）PLC。 第二节 数控机床的组成与工作原理 6可编程控 机床是数控机床的主体，是数控系统的被控对象，是实现制造加工的执行部件。 机床本体主运动部件进给运动部件支撑件特殊装置辅助装置第二节 数控机床的组成与工作原理7机床本体 机床是数控机床的主体，是数控系统的被控对象，是第二节 数控机床的组成与工作原理 8数控机床组成举例 （1）数控车床的组成第二节 数控机床的组成与工作原理 8数控机床组成举例 第二节 数控机床的组成与工作原理 带有刀库、动力刀具、C轴控制的数控车床通常称为车削中心。车削中心第二节 数控机床的组成与工作原理 带

10、有刀库、动第二节 数控机床的组成与工作原理 （2）数控铣床/加工中心的组成 加工中心最先是在镗铣类机床上发展起来的，所以称为镗铣类加工中心，简称加工中心。基础部件主轴组件计算机数控装置自动换刀装置辅助系统自动托盘更换系统第二节 数控机床的组成与工作原理 （2）数控铣床第二节 数控机床的组成与工作原理二、数控机床的工作原理数控机床的工作原理第二节 数控机床的组成与工作原理二、数控机床的工作原理数控第二节 数控机床的组成与工作原理CNC系统对零件程序的处理流程第二节 数控机床的组成与工作原理CNC系统对零件程序的处理三、数控机床的特点第二节 数控机床的组成与工作原理1适应性强2适合加工复杂形面的零

11、件 3加工精度高、加工质量稳定 4自动化程度高5加工生产率高6一机多用7有利于生产管理的现代化8价格较贵9调试和维修较复杂三、数控机床的特点第二节 数控机床的组成与工作原理1适应第二节 数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成 1输入/输出装置 2操作装置 3计算机数控装置 4伺服机构 5检测装置 6可编程控制器 7机床本体 8数控机床的举例（数控车床、数控铣床/加工中心） 二、数控机床的工作原理 三、数控机床的特点课后小结第二节 数控机床的组成与工作原理 一、数控机床的组成第三节 数控机床的分类及应用一、按工艺用途分类 1金属切削类数控机床 （1）一般数控机床 数控钻床、车床、铣床、镗床

12、、磨床和齿轮加工机床。 立式数控车床 卧式数控车床 立式数控铣床 卧式数控铣床 第三节 数控机床的分类及应用一、按工艺用途分类 第三节 数控机床的分类及应用 （2）加工中心 加工中心是在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，构成一种带自动换刀装置的数控机床。a）立式加工中心 b）卧式加工中心第三节 数控机床的分类及应用 （2）加工中心第三节 数控机床的分类及应用数控加工中心分类第三节 数控机床的分类及应用数控加工中心分类2.金属成形类数控机床如数控折弯机、数控弯管机、数控旋压机等。3.数控特种加工机床如数控线(电极)切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机等。4.其他类型的数控机床如火

13、焰切割机、数控三坐标测量机等。第三节 数控机床的分类及应用数控三坐标测量机2.金属成形类数控机床第三节 数控机床的分类及应用数控三坐第三节 数控机床的分类及应用 二、按可控制联动的坐标轴分类 数控机床可控制联动的坐标轴数是指数控装置控制几个伺服电动机同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。六轴联动加工中心第三节 数控机床的分类及应用 二、按可控制联动的坐标轴分类 1两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动，即数控装置同时控制X和Z方向运动，可用于加工各种曲线轮廓的回转体类零件。 第三节 数控机床的分类及应用 1两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联 2三坐标联动 数控机床能同时控制三个坐

14、标轴联动，此时，铣床称为三坐标数控铣床，可用于加工曲面零件。 第三节 数控机床的分类及应用 2三坐标联动第三节 数控机床的分类及应用 3两轴半坐标联动 数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标联动，而第三个坐标只能作等距周期移动。第三节 数控机床的分类及应用 3两轴半坐标联动第三节 数控机床的分类及应 4多坐标联动 能同时控制四个以上坐标轴联动的数控机床，多坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂，主要应用于加工形状复杂的零件。 第三节 数控机床的分类及应用 4多坐标联动第三节 数控机床的分类及应用三、按控制方式分类 1开环控制数控机床 开环控制数控机床

15、系统中没有检测反馈装置，不检测运动的实际位置，没有位置反馈信号。指令信息在控制系统中单方向传送，不反馈。第三节 数控机床的分类及应用三、按控制方式分类 1开环控制数控机床第三节 2全闭环控制数控机床 安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。第三节 数控机床的分类及应用 2全闭环控制数控机床 3半闭环控制数控机床 半闭环控制系统采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制。第三节 数控机床的分类及应用 3半闭环控制数控机床 四、按加

16、工路线分类 1点位控制机床 刀具与工件相对移动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的路径和方向。控制运动的方式第三节 数控机床的分类及应用四、按加工路线分类 1点位控制机床控制 2直线控制机床 刀具与工件相对移动时，除控制从起点刀终点的准确定位外，还要保证平行于坐标轴的直线切削运动。第三节 数控机床的分类及应用 2直线控制机床第三节 数控机床的分类及 3轮廓控制机床 刀具与工件相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。第三节 数控机床的分类及应用 3轮廓控制机床第三节 数控机床的分类及第三节 数控机床的分类及应用 课后小结一、按工艺用途分类 金属切削类、金属成形

17、类、 数控特种加工机床、其他类型的数控机床二、按可控制联动的坐标轴分类 两坐标联动、三坐标联动两轴半坐标联动、多坐标联动。三、按控制方式分类 开环、闭环和半闭环 。四、按加工路线分类 点位控制、直线控制和轮廓控制。第三节 数控机床的分类及应用 课后小结一、按插补的概念 数控系统在处理轨迹控制信息时，用户编程时给出了轨迹的起点和终点以及轨迹的类型，并规定其走向，然后由数控系统在控制过程中计算出运动轨迹的各个中间点，这个过程称之为插补。 *第四节 数控系统的插补原理插补的概念 数控系统在处理轨迹控制信息时，用一、对插补计算的要求 （1）对插补所需要的数据最少。 （2）插补理论误差要满足精度要求。

18、（3）沿插补路线或称插补矢量的合成进给速度要满足轮廓表面粗糙度一致性的工艺要求，即进给速度变化要在许可范围内。 （4）控制联动坐标轴数的能力强，即易实现多坐标轴的联动控制。 （5）插补算法简单可靠。*第四节 数控系统的插补原理一、对插补计算的要求 （1）对插补所需要的数据二、插补算法的种类 1硬件插补 由专门的硬件接成的数字电路装置 。 2软件插补 软件插补法可分成基准脉冲插补法和数据采样插补法(Sampled-data)(也称数字增量插补法)两类。 3软硬件插补 数控系统将软件插补法与硬件插补法结合起来，软件插补完成粗插补，硬件完成精插补。*第四节 数控系统的插补原理二、插补算法的种类 1硬

19、件插补*第四节 数控系统的三、逐点比较法直线插补 1逐点比较法直线插补计算原理 *第四节 数控系统的插补原理以第一象限平面直线为例来推导偏差计算公式。（1）偏差计算公式三、逐点比较法直线插补 1逐点比较法直 假定加工如图所示的直线OA。取直线起点为坐标原点，已知直线终点坐标为A(xe，ye)，即直线OA为给定轨迹。m(xm，ym)点为加工点(动点)。若m点在直线OA上，则根据几何关系可得偏差计算公式的推导即 假定加工如图所示的直线OA。取直线起点为坐标原若Fm=0，表示动点在直线OA上，如m。若Fm0，表示动点在OA直线上方，如m。若Fm0，表示动点在OA直线下方，如m。 *第四节 数控系统的

20、插补原理可定义直线插补的偏差判别式如下：若Fm=0，表示动点在直线OA上，如m。*第四节 数控系统新点的偏差为： 即当Fm0时沿+X方向进给一步，当Fm0时沿+Y方向进给一步。 沿+X方向进给一步后，新点的坐标值(Xm+1，Ym+1)为 ：*第四节 数控系统的插补原理新点的偏差为： 即当Fm0时沿+X方向进给一*第四节 数控系统的插补原理 若Fm0，表明m点在直线OA的下方，沿+Y方向进给一步，走步后新点的坐标值（xm+1，ym+1）为：新点的偏差为：*第四节 数控系统的插补原理 若Fm0，动点m在圆外，只能沿X轴负方向进给一步才能向给定圆弧逼近。 （2）若Fm0，动点m在圆弧上，只能沿Y轴正

21、方向进给一步才能向给定圆弧逼近。 （3）若Fm=0说明动点在圆弧上，这时无论沿X轴或Y轴进给一步都行,这里就规定沿X轴进给一步。*第四节 数控系统的插补原理 如此进给一步，计算一步，直至到达圆弧终点后停止，即可插补出如图所示的第一象限逆圆弧AB。 为了使加工点逼近圆弧，进给方向规定如下：* 设加工点处于m(xm，ym)点，其偏差计算式： 若Fm0，说明该点在圆弧上或在圆外，应沿X轴负方向进给一步，到m+1点，其坐标值(xm+1,ym+1)为： 则新加工点m+1的偏差为： *第四节 数控系统的插补原理 设加工点处于m(xm，ym)点，其偏差计算式：*第四节 数控系统的插补原理 由此可知，新点的偏

22、差值可由前一点的偏差及前一点的坐标计算得到。 若F00，沿Y轴正方向进给一步，到m+1点，其坐标值（xm+1，ym+1）为则新加工点的偏差值为：*第四节 数控系统的插补原理 由此可知，新点 （2）终点判别方法 不跨象限的圆弧插补其终点判别方法与直线插补的方法基本相同。可将X、Y轴进给数总和存入一个计数器， ，每进给一步，减1，当=0发出停止信号。 （3）圆弧插补计算的步骤 对于不过象限的圆弧插补来说其步骤可分为偏差判别、坐标进给、新点偏差计算、新点坐标计算及终点判别五个步骤。 *第四节 数控系统的插补原理 （2）终点判别方法 不跨象限的圆弧插补其终*第四节 数控系统的插补原理 例1-2 设加工

23、第一象限逆圆弧AB，已知起点A（4，0），终点B（0，4）。试进行插补计算并画出进给轨迹。 逐点比较法圆弧插补进给轨迹图 圆弧插补过程 见表1-8*第四节 数控系统的插补原理 例1-2 2四个象限圆弧插补计算*第四节 数控系统的插补原理 为叙述方便，用SR1、SR2、SR3、SR4分别表示第一、二、三、四象限的顺圆弧；用NR1、NR2、NR3、NR4分别表示第一、二、三、四象限的逆圆弧。 四个象限圆弧 2四个象限圆弧插补计算*第四节 数控系统的插补原理*第四节 数控系统的插补原理 逐点比较法的最大误差是什么？ *第四节 数控系统的插补原理 逐点比较法的最大*第四节 数控系统的插补原理课后小结一

24、、对插补计算的要求 二、插补算法的种类三、逐点比较法直线插补 1逐点比较法直线插补计算原理 2四个象限的直线插补计算四、逐点比较法圆弧插补 1逐点比较法圆弧插补计算原理 2四个象限圆弧插补计算*第四节 数控系统的插补原理课后小结一、对插补计算的要求 第二章 数控加工工艺基础第一节 金属切削加工的基本知识第二节 数控加工工艺的制定第三节 零件在数控机床上的定位与装夹第四节 加工余量与确定方法第五节 工序尺寸及其公差的确定第六节 数控加工用量具简介第七节 机械加工精度及表面质量第八节 数控加工工艺文件第二章 数控加工工艺基础第一节 金属切削加工的基本知识第一节 金属切削加工的基本知识1.切削运动(

25、1)主运动：是指直接切除工件上的切削层,使之转变为切屑,以形成工件新表面的主要运动。(2)进给运动：使新的切削层不断投入切削的运动称为进给运动。(3)合成切削运动：当主运动与进给运动同时进行时,这两个运动的合成运动称为合成切削运动。一、切削过程第一节 金属切削加工的基本知识1.切削运动一、切削过程2.切削加工时工件上形成的表面第一节 金属切削加工的基本知识(1)待加工表面。即将被切除金属层的表面。(2)过渡表面。切削刃正在切削的表面。(3)已加工表面。工件上经切削后产生的新表面。2.切削加工时工件上形成的表面第一节 金属切削加工的基本知识3.切屑(1)切屑形成过程第一节 金属切削加工的基本知识

26、1)第变形区。即剪切滑移区2)第变形区。3)第变形区。该变形区是刀具后面和工件的接触区。3.切屑第一节 金属切削加工的基本知识1)第变形区。即剪切(2)切屑类型第一节 金属切削加工的基本知识a)带状切屑 b)节状切屑 c)粒状切屑 d)崩碎状切屑(2)切屑类型第一节 金属切削加工的基本知识a)带状切屑 b第一节 金属切削加工的基本知识第一节 金属切削加工的基本知识第一节 金属切削加工的基本知识(3)切屑的收缩现象 被切削金属经过塑性变形后形成的切屑,其长度比切削层长度短,厚度比切削层厚,这现象称为切屑的收缩现象。二、积屑瘤与鳞刺1.积屑瘤(1)积屑瘤的形成 切削塑性金属时,往往会在刀具切削刃口

27、附近黏结着一块剖面呈三角形状或鼻状的金属块,它包围着切削刃且覆盖部分前面,这种堆积物叫作积屑瘤第一节 金属切削加工的基本知识(3)切屑的收缩现象 第一节 金属切削加工的基本知识(2)积屑瘤对加工的影响保护刀具增大实际前角影响工件表面质量和尺寸精度(3)影响积屑瘤的主要因素 影响积屑瘤的主要因素是工件材料、切削速度、进给量、前角和切削液等。其切削速度对产生积屑瘤的影响最大。第一节 金属切削加工的基本知识(2)积屑瘤对加工的影响保护刀第一节 金属切削加工的基本知识2.鳞刺(1)鳞刺的形成(2)防止鳞刺的措施1)低速时减少切削厚度,增大刀具前角。2)采用润滑性好的切削液。3)人工加热切削区,如电热切

28、削。4)使用硬质合金刀具时应减小前角,高速切削,以提高切削温度.5)对低碳钢、低合金钢可进行调质处理,以提高硬度,降低塑性。第一节 金属切削加工的基本知识2.鳞刺(1)鳞刺的形成(2)第一节 金属切削加工的基本知识3.加工硬化 切削塑性金属时,工件已加工表面层的硬度明显提高而塑性下降的现象称为表面加工硬化。三、切削热与切削温度1.切削热的来源与传散第一节 金属切削加工的基本知识3.加工硬化 切削第一节 金属切削加工的基本知识2.切削区温度的分布3.切削温度对工件、刀具和切削过程的影响(1)切削温度对工件材料力学性能的影响 切削时温度虽然很高,但对工件材料硬度、强度的影响并不很大,对剪切区应力的

29、影响也不明显。(2)切削温度对刀具材料的影响 适当提高切削温度以防止硬质合金崩刃,对提高其耐用度是有利的。第一节 金属切削加工的基本知识2.切削区温度的分布3.切削温第一节 金属切削加工的基本知识(3)切削温度对工件尺寸的影响 工件受热膨胀,尺寸会发生变化,切削后难于达到精度要求。4.影响切削温度的因素(1)切削用量(2)刀具几何参数(3)刀具磨损(4)被加工材料第一节 金属切削加工的基本知识(3)切削温度对工件尺寸的影响第一节 金属切削加工的基本知识四、切削液1.切削液的作用润滑作用冷却作用清洗作用防锈作用2.切削液的种类水溶液乳化液合成切削液切削油极压切削油固体润滑剂第一节 金属切削加工的

30、基本知识四、切削液1.切削液的作用润滑第一节 金属切削加工的基本知识3.切削液的选用(1)根据加工性质选用1)粗加工时应选择以冷却作用为主的乳化液或合成切削液。2)精加工时,应选用润滑性能较好的极压切削油或高浓度极压乳化液。3)半封闭式加工时, 须选用黏度较小的极压乳化液或极压切削油,并加大切削液的压力和流量,这样,一方面进行冷却、润滑,另一方面可将部分切屑冲刷出来。(2)根据工件材料选用1)一般钢件,粗加工时选乳化液;精加工时,选硫化乳化液。2)加工铸铁、铸铝等脆性金属,一般不用切削液。但在精加工时, 可选用润滑性好、黏度小的煤油或7%10%的乳化液。第一节 金属切削加工的基本知识3.切削液

31、的选用(1)根据加工第一节 金属切削加工的基本知识3)加工有色金属或铜合金时,不宜采用含硫的切削液,以免腐蚀工件。4)加工镁合金时,不能用切削液,以免燃烧起火。必要时,可用压缩空气冷却。5)加工难加工材料,如不锈钢、耐热钢等,应选用10%15%的极压切削油或极压乳化液。(3)根据刀具材料选用1)高速钢刀具。粗加工选用乳化液;精加工钢件时,选用极压切削油或浓度较高的极压乳化液。2)硬质合金刀具。为避免刀片因骤冷或骤热而产生崩裂,一般不使用冷却润滑液。如果要使用,必须连续且充分第一节 金属切削加工的基本知识3)加工有色金属或铜合金时,不第一节 数控加工工艺的制定课后小结一、切削过程1.切削运动2.

32、切削加工时工件上形成的表面3.切屑二、积屑瘤与鳞刺1.积屑瘤2.鳞刺3.加工硬化三、切削热与切削温度1.切削热的来源与传散2.切削区温度的分布3.切削温度对工件、刀具和切削过程的影响4.影响切削温度的因素四、切削液1.切削液的作用2.切削液的种类3.切削液的选用第一节 数控加工工艺的制定课后小结一、切削过程1.切削运动第二节 数控加工工艺的制定一、数控加工工艺的主要内容 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,如划分工序、安排加工顺序,处理与非数控加工工序的衔接等。3.加工工序的设计,如选取零件的定位基准、装夹方案的确定、工步划分、刀具选

33、择和确定切削用量等。4.数控加工程序的调整,如选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。第二节 数控加工工艺的制定一、数控加工工艺的主要内容 第二节 数控加工工艺的制定二、加工方法的选择1外圆表面加工方法的选择 第二节 数控加工工艺的制定二、加工方法的选择1外圆表面加第二节 数控加工工艺的制定2内孔表面的加工方法的选择 第二节 数控加工工艺的制定2内孔表面的加工方法的选择 第二节 数控加工工艺的制定第二节 数控加工工艺的制定第二节 数控加工工艺的制定3平面加工方法的选择第二节 数控加工工艺的制定3平面加工方法的选择 4平面轮廓加工方法的选择第二节 数控加工工艺的制定平面轮廓铣削 4平面

34、轮廓加工方法的选择第二节 数控加工工艺的制定平面三、加工阶段的划分第二节 数控加工工艺的制定1加工阶段阶段主要任务目的粗加工 切除毛坯上大部分多余的金属 使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，提高生产率半精加工 使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量；并可完成一些次要素表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等 为主要表面的精加工(如精车、精磨)做好准备精加工 保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求 全面保证加工质量光整加工 对零件上精度和表面粗糙度要求很高(IT6级以上，表面粗糙度为Ra0.2m以下)的表面，需进行光整加工，其 主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。一般不用来提高位置

35、精度三、加工阶段的划分第二节 数控加工工艺的制定1加工阶段阶第二节 数控加工工艺的制定 2划分加工阶段的意义（1）保证加工质量（2）便于及时发现毛坯缺陷（3）便于安排热处理工序（4）合理使用设备第二节 数控加工工艺的制定 2划分加工阶段四、工序的划分 （1）工序集中原则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。第二节 数控加工工艺的制定1工序划分的原则四、工序的划分 （1）工序集中原则每道工序第二节 数控加工工艺的制定（1）数控车削工序的划分方法 2工序划分方法 1）按零件加工表面划分。将位置精度要求较

36、高的表面安排在一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。a）以大端面和大外径装夹 b）以内孔和小端面装夹第二节 数控加工工艺的制定（1）数控车削工序的划分方法 第二节 数控加工工艺的制定 2）按粗、精加工划分。对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。 例 加工如图所示手柄零件，坯料32mm棒料，批量生产，用一台数控车床加工，要求划分工序并确定装夹方式。第二节 数控加工工艺的制定 2）按粗、精加 工序1：如图所示，夹外圆柱面，车12mm、20mm两圆柱面圆锥面(粗车掉R42mm圆弧部分余量)留出总长余量切断。第二节 数控加工工艺的制定 工序1：如图

37、所示，夹外圆柱面，车12mm、 工序2：如图所示，用 12 mm外圆柱面和 20 mm端面装夹，车30锥面所有圆弧表面半精车所有圆弧表面精车成形。第二节 数控加工工艺的制定 工序2：如图所示，用 12 mm外圆柱面第二节 数控加工工艺的制定 （2）数控铣削加工工序的划分原则 1）按所用刀具划分2）按安装次数划分3）按粗、精加工划分 4）按加工部位划分第二节 数控加工工艺的制定 （2）数控铣削加工工序的划第二节 数控加工工艺的制定 五、加工顺序的安排 1加工工序的安排 （1）先粗后精 第二节 数控加工工艺的制定 五、加工顺序的安排 （2）先近后远第二节 数控加工工艺的制定 （2）先近后远第二节

38、数控加工工艺的制定 （3）内外交叉原则 对既有内表面(内型腔)又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。 （4）基面先行原则 应优先加工用作精基准的表面。这是因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。 第二节 数控加工工艺的制定 （3）内外交叉原则第二节 数控加工工艺的制定 （5）先主后次原则 应先加工零件的主要工作表面、装配基面，从而及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。 （6）先面后孔原则 箱体、支架类零件的平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸。 第二节 数

39、控加工工艺的制定 （5）先主后次原则第二节 数控加工工艺的制定 2退刀路线的确定 （1）斜线退刀方式 斜线退刀方式路线最短，适用于加工外圆表面的偏刀退刀。 第二节 数控加工工艺的制定 2退刀路线的确定 斜线退刀方式路（2）切槽刀退刀方式 这种退刀方式是刀具先径向垂直退刀，到达指定位置时再轴向退刀。 第二节 数控加工工艺的制定（2）切槽刀退刀方式 这种退刀方式是刀具先径向（3）镗孔刀退刀方式 这种退刀方式与切槽刀的退刀方式恰好相反。 第二节 数控加工工艺的制定（3）镗孔刀退刀方式 这种退刀方式与切槽刀的退第二节 数控加工工艺的制定 3热处理工序的安排 （1）预备热处理： 多在机械加工之前,常用的

40、有退火、正火等。 （2）消除残余应力热处理 安排在粗加工之后、精加工之前。 （3）最终热处理 常安排在精加工工序(磨削加工)之前,常用的有淬火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等。 第二节 数控加工工艺的制定 3热处理工序的第二节 数控加工工艺的制定 4辅助工序的安排 辅助工序主要包括：检验清洗去毛刺去磁倒棱边涂防锈油平衡第二节 数控加工工艺的制定 4辅助工序的安 5数控加工工序与普通工序的衔接 数控工序前后一般都穿插有其他普通工序，如果衔接不好就容易产生矛盾。因此，要解决好数控工序与非数控工序之间的衔接问题，最好的办法是建立相互状态的要求。第二节 数控加工工艺的制定 5数控加工工序与普通工序的衔接 第二

41、节 第二节 数控加工工艺的制定课后小结一、数控加工工艺的主要内容二、加工方法的选择三、加工阶段的划分四、工序的划分 五、加工顺序的安排 第二节 数控加工工艺的制定课后小结一、数控加工工艺的主要内第三节 零件在数控机床上的定位与装夹一、定位基准的选择 1粗基准的选择 （1）相互位置要求原则 选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准，以保证不加工表面与加工表面的位置要求。套筒粗基准的选择第三节 零件在数控机床上的定位与装夹一、定位基准的选择 a）正确 b）不正确第三节 零件在数控机床的定位与装夹手轮工件第一次装夹的粗基准选择a）正确 第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （2）加工余

42、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。台阶轴的粗基准选择 第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （2）加工余量第三节 零件在数控机床的定位与装夹b）加工导轨面时以连接面为精基准床身导轨加工粗基准的选择 （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。a） 加工与床腿的连接面时以导轨面为粗基准第三节 零件在数控机床的定位与装夹b）加工导轨面时以连接面第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （4）不重复使用原则 粗基准一般不应重复使用。 粗基准重复使用的误差第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （4）（5）便于工件装夹原则作为粗基准的表面

43、，应尽量平整光滑。无飞边无冒口无浇口无其他缺陷以便使工件定位准确、夹紧可靠。 第三节 零件在数控机床的定位与装夹（5）便于工件装夹原则作为粗基准的表面，应尽量平整光滑。第三第三节 零件在数控机床的定位与装夹 2精基准的选择 （1）基准重合原则 直接选择加工表面的设计基准为定位基准。设计基准与定位基准的关系 第三节 零件在数控机床的定位与装夹 2第三节 零件在数控机床的定位与装夹a） 工件 b）直接定位 c）间接定位 定位基准与测量基准第三节 零件在数控机床的定位与装夹a） 工件 一般的套类零件、齿轮坯和带轮，精加工时一般利用心轴以内孔作为定位基准来加工外圆及其他表面。第三节 零件在数控机床的定

44、位与装夹 c）带轮 d）凸肩和端面加工定位基准和装配基准重合 a）套类零件 b）齿轮坯 一般的套类零件、齿轮坯和带轮，精加工时一般利 （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。第三节 零件在数控机床的定位与装夹c）磨削内孔内磨具套筒精基准的选择1软卡爪 2中心架 3V形夹具a）车削内圆磨具套筒 b）车内孔 （2）基准统一原则第三节 零件在数控机床的定第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （3）自为基准原则 选择加工表面本身作为定位基准。 （4）互为基准原则 采取两个加工表面互为基准反复加工的方法。 （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

45、构简单适用，操作方便灵活。第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （3）自为基 3辅助基准的选择 辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准。第三节 零件在数控机床的定位与装夹辅助基准典型实例 3辅助基准的选择第三节 零件在数控机床的举例说明哪些应用辅助基准的零件加工实例？第三节 零件在数控机床的定位与装夹举例说明哪些应用辅助基准的零件加工实例？第三节 零件在数控 1平面定位元件 （1）固定支承二、定位元件及其应用第三节 零件在数控机床的定位与装夹 A型 B型 C型 1）支承钉。支承钉是基本定位元件，可以用它直接体现定位点，其结构尺寸已标准化。 1平面定位元件二、定位元件及其

46、第三节 零件在数控机床的定位与装夹 2）支承板。工件上幅面较大跨度较大的大型精加工平面，常被用来作第一定位基准，为使工件安装稳固、可靠，夹具上的定位元件多采用支承板来体现定位平面。 A型 B型第三节 零件在数控机床的定位与装夹 2）支 （2）自位支承 指根据工件实际表面情况，自动调整支承方向和接触部位的浮动支承。第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （2）自位支承第三节 零件在数控机床的定位与装夹第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （3）可调支承 可调支承是指支承高度可以调节的定位支承。可调支承 第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （3）可调第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （4）辅助支承 为

47、提高工件的安装刚度及稳定性，防止工件的切削振动及变形，或者为工件的预定位而设置的非正式定位支承。a）铣削工件的顶平面 b）铣削变速箱壳体的顶面第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （4）辅第三节 零件在数控机床的定位与装夹 2孔类定位元件 （1）定位销 定位销分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销限制两个移动自由度外，还可以限制两个转动自由度。 （2）定位心轴 定位心轴常被应用于车、磨、铣床上用来安装内孔尺寸较大套筒类、盘类工件进，主要有间隙配合心轴、过盈配合心轴及锥度心轴。 1）间隙配合心轴的应用特点是工件安装迅速方便，但定心精度较差。 2）过盈配合心轴的应用特点为定心精度高，但工

48、件装拆不方便。 3）锥度心轴作为一种标准心轴，在高精度定位中得到广泛应用。第三节 零件在数控机床的定位与装夹 2孔类定位第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （3）锥销类 锥销为工件的圆柱孔、圆锥孔提供定位依据。a）精基准定位 b）粗基准定位第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （3）锥销类第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （4）自动定心夹紧心轴 在机床夹具中，应用各种类型的自动定心夹紧结构。自动定心夹紧心轴 1螺母 2-锥套 3、5定位元件 4心轴 第三节 零件在数控机床的定位与装夹 （4）自动第三节 零件在数控机床的定位与装夹 3外圆柱面定位元件 （1）V形架 V形架结构简单，定位稳定、可靠

49、、对中性好。a）圆柱面铣槽 b）圆柱面钻孔 c）异形零件定位第三节 零件在数控机床的定位与装夹 3外圆 （2）定位套 长定位套对工件提供了四点约束，消除了两个移动自由度和两个转动自由度。定位精度及定位质量很低。第三节 零件在数控机床的定位与装夹 a）短定位套定位 b）长定位套定位 （2）定位套第三节 零件在数控机床的定位与装夹第三节 零件在数控机床的定位与装夹 一面两孔定位是数控铣削加工过程中最常用的定位方式之一。1-圆柱销 2-削边销 3-定位平面 4常见定位元件的应用常见定位元件及其应用 第三节 零件在数控机床的定位与装夹 一面两孔第三节 零件在数控机床的定位与装夹三、机床夹具的组成及作用

50、名称组成与作用实例定位装置 由各种标准或非标准的定位元件组成，用以解决工件相对于夹具的定位问题。它是夹具工作的核心部分 图2-41所示钻孔夹具的定位平面2和短圆柱销3等夹紧装置 由各种夹紧元件组成，用以解决工件在夹具中的夹紧问题 图2-41所示钻孔夹具的夹紧螺母4夹具体 夹具体是整个夹具的基础，依靠夹具体与机床相联系。夹具上的其他各类结构都靠夹具体连接而成为一个整体 图2-41所示钻孔夹具的夹具体11.组成第三节 零件在数控机床的定位与装夹三、机床夹具的组成及作用 a) 钻孔零件 b) 夹具 实例第三节 零件在数控机床的定位与装夹 a) 钻孔零件 b) 夹具 实例第三节 零件在数控机床的第三节

51、 零件在数控机床的定位与装夹1）提高劳动生产率。2）保证工件的加工精度、稳定整批工件的加工质量。3）改善工人劳动条件。4）降低对操作工人的技术等级要求。5）可改变和扩大部分数控机床的功能。 2.机床夹具的作用第三节 零件在数控机床的定位与装夹1）提高劳动生产率。2.第三节 零件在数控机床的定位与装夹一、定位基准的选择 1.粗基准的选择 2.精基准的选择 3.辅助基准的选择二、定位元件及其应用 1.平面定位元件 2.孔类定位元件 3.外圆柱面定位元件 4.常见定位元件的应用三、机床夹具的组成及作用 1.组成 2.机床夹具作用课后小结第三节 零件在数控机床的定位与装夹一、定位基准的选择课后小一、加

52、工余量的概念 加工余量：指加工过程中，所切去的金属层厚度。 余量有： （1）工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差。 （2）加工总余量：是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，它等于各工序余量之和。即 第四节 加工余量与确定方法一、加工余量的概念 加工余量：指加工过程中，第四节 加工余量与确定方法加工余量与工序尺寸及其公差的关系b）包容面a）被包容面第四节 加工余量与确定方法加工余量与工序尺寸及其公差的关系对于包容面：对于被包容面： 工序的基本余量、最大工序余量和最小工序余量可按下式计算：第四节 加工余量与确定方法对于包容面：对于被包容面： 工序的基本余量、最 对于内圆和外圆等回转体表面，在数控机床加

53、工过程中，加工余量有时指双边余量，即以直径方向计算，实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。第四节 加工余量与确定方法 对于内圆和外圆等回转体表面，在数控机床加工过加工余量和加工尺寸分布图第四节 加工余量与确定方法加工余量和加工尺寸分布图第四节 加工余量与确定方法二、确定加工余量的方法及基本原则 1确定加工余量的方法 （1）经验估算法 凭工艺人员的实践经验估计加工余量，仅用于单件小批生产。 （2）查表修正法 将工厂生产实践和试验研究积累的有关加工余量的资料制成表格，并汇编成手册。表29212 第四节 加工余量与确定方法二、确定加工余量的方法及基本原则第四节 加工余量与确定方法 （3）分析计算法

54、根据上述的加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的一种方法。第四节 加工余量与确定方法 （3）分析计算法第四节 加工余量与确定方法第四节 加工余量与确定方法 2确定加工余量的基本原则 （1）总加工余量(毛坯余量)和工序余量要分别确定。 （2）大零件取大余量。 （3）余量要充分，防止因余量不足而造成废品。 （4）采用最小加工余量原则。第四节 加工余量与确定方法 2确定加工余量第四节 加工余量与确定方法课后小结一、加工余量的概念二、确定加工余量的方法及基本原则 1确定加工余量的方法 （1）经验估算法 （2）查表修正法 （3）分析计算法 2确定加工

55、余量的基本原则第四节 加工余量与确定方法课后小结一、加工余量的概念第五节 工序尺寸及其公差的确定一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算 工序尺寸及其公差的计算步骤： （1）确定毛坯总余量和工序余量。 （2）确定工序公差。 （3）计算工序基本尺寸。 （4）标注工序尺寸公差。 第五节 工序尺寸及其公差的确定一、基准重合时工序尺寸及其公 例2-1：如图所示为某法兰盘零件上的一个孔，孔径为 ，表面粗糙度值Ra为0.8m，毛坯采用铸钢件，需要淬火处理。试确定其各工序尺寸及公差。工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及公差计算 第五节 工序尺寸及其公差的确定 例2-1：如图所示为某法兰盘零件上的一个孔第五节 工序

56、尺寸及其公差的确定 例2-2：某箱体上孔的设计尺寸为1000.011(Js6)mm，表面粗糙度值Ra为0.8m，工艺路线为：粗镗半精镗精镗浮动镗。 解：结果见下表。工序尺寸及其公差的计算第五节 工序尺寸及其公差的确定 例2-2：第五节 工序尺寸及其公差的确定二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算 1工艺尺寸链 （1）工艺尺寸链的概念 1）工艺尺寸链的定义。在机器装配或零件加工过程中，互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。 由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。第五节 工序尺寸及其公差的确定二、基准不重合时工序尺寸及其a）零件图 b）工艺尺寸链定位基

57、准与设计基准不重合的工艺尺寸链第五节 工序尺寸及其公差的确定定位基准与设计基准不重合的工艺尺寸链第五节 工序尺寸及其公第五节 工序尺寸及其公差的确定测量基准与设计基准不重合的工艺尺寸链 a）零件图 b）工艺尺寸链第五节 工序尺寸及其公差的确定测量基准与设计基准不重合的工第五节 工序尺寸及其公差的确定 2）工艺尺寸链的特征 关联性 封闭性第五节 工序尺寸及其公差的确定 2）工艺尺 3）工艺尺寸链的组成 封闭环 组成环 组成环的判别：在工艺尺寸链图上，先给封闭环任定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向和封闭环相反的则为增环，相同的则为减环。 第五节 工

58、序尺寸及其公差的确定 3）工艺尺寸链的组成 组成环的判别：在工第五节 工序尺寸及其公差的确定（2）工艺尺寸链计算的基本公式 1）封闭环的基本尺寸A：封闭环的基本尺寸Ai：所有增环的基本尺寸之和Aj：所有减环的基本尺寸之和第五节 工序尺寸及其公差的确定（2）工艺尺寸链计算的基本公 2）封闭环的极限尺寸Amax：最大极限尺寸Aimax：所有增环的最大极限尺寸之和Ajmin：所有减环的最小极限尺寸之和Amin：最小极限尺寸Aimin：所有增环的最小极限尺寸之和Ajmax：所有减环的最大极限尺寸之和最大极限尺寸：最小极限尺寸：第五节 工序尺寸及其公差的确定 2）封闭环的极限尺寸Amax：最大极限尺寸A

59、 3）封闭环的平均尺寸第五节 工序尺寸及其公差的确定AM封闭环的平均尺寸AiM所有增环的平均尺寸之和AjM所有减环的平均尺寸之和 3）封闭环的平均尺寸第五节 工序尺寸及其第五节 工序尺寸及其公差的确定 4）封闭环的上、下偏差。封闭环的下偏差EIA所有增环的下偏差EIAi之和所有减环的上偏差ESAj之和封闭环的上偏差ESA所有增环的上偏差ESAi之和所有减环的下偏差EIAj之和上偏差：下偏差：第五节 工序尺寸及其公差的确定 4）封闭环 5）封闭环的公差。封闭环的公差TA所有组成环的公差TAi之和第五节 工序尺寸及其公差的确定 5）封闭环的公差。封闭环的公差TA第五节 第五节 工序尺寸及其公差的确

60、定 2数控编程原点与设计基准不重合的工序尺寸计算 第五节 工序尺寸及其公差的确定 2数控编程第五节 工序尺寸及其公差的确定 （1）计算Z2 的工序尺寸及其公差 Z2= Z2 20； 即Z2=42mm 0=ESZ2 -(-0.28)； 即ESZ2 =-0.28mm -0.6=EIZ2 -0 ； 即EIZ2=-0.6mm 因此，得Z2的工序尺寸及其公差： Z2=42 mm第五节 工序尺寸及其公差的确定 （1）计算Z2 的工序尺（2）计算Z3 的工序尺寸及其公差100= Z3 - Z2 = Z3 -42； 即Z3 =142mm0=ESZ3 -EIZ2 =ESZ3 -(-0.6) ； 即ESZ3 =-