数控加工工艺与编程 课件 第7-9章 数控车铣加工工艺、数控车铣编程基础、轴套与底板组合件数控车铣削加工案例

第二篇：中级数控加工工艺与编程第七章数控车铣加工工艺《数控加工工艺与编程》教学课件第07章/共16章第七章：数控车铣加工工艺|本章内容▪•概述▪7.1机械加工工艺过程卡的识读▪7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术▪7.3数控车铣加工工序卡的编制▪7.4数控加工走刀路线图的绘制第七章：数控车铣加工工艺|学习目标▪掌握概述▪掌握机械加工工艺过程卡的识读▪掌握数控加工工件定位与夹紧原理与技术▪掌握数控车铣加工工序卡的编制▪掌握数控加工走刀路线图的绘制结合教材与实训，逐节学习并完成思考题。•概述第二篇·中级数控加工工艺与编程第七章：数控车铣加工工艺|•概述▪【知识目标】▪建立机械加工工艺工艺过程的基本知识；▪掌握数控加工工件定位与夹紧的原理；▪理解数控加工工序编制的原理和方法；▪熟悉数控车铣刀路规划的原理和方法。▪【能力目标】第七章：数控车铣加工工艺|•概述（续）▪具有识读数控车铣加工工艺过程卡的能力；▪能够正确编制数控车铣加工工序卡和刀具卡；▪能够自主选择通用和专用夹具；▪能够编制数控加工走刀路线图。▪【素质目标】▪培养数控加工工艺设计的系统观念；第七章：数控车铣加工工艺|•概述（续）▪养成重视基础，厚积薄发的学习态度。7.1机械加工工艺过程卡的识读第二篇·中级数控加工工艺与编程第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读▪工艺过程：是指零件加工所经过的整个工艺路线，包括毛坯成形、零件机械加工和热处理、清理和验收等▪它概述了从原材料到成品的加工流程▪但机械加工工艺过程主要是指通过切除成形的工艺部分，毛坯成形以及有关热处理不属于机械加工工艺过程的内容，但在工艺流程上要体现有关毛坯和热处理的工序顺序▪工序：工序是指在一个工作地或装备上，连续进行的那部分操作，包括安装、粗、精加工等连续进行的工作。第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读7.1.1工艺路线及主要工序的识读▪机械加工工艺过程卡是工厂或车间生产的纲领性文件，他概括了生产的流程、工艺路线、工序内容、主要装备、工装夹具和工时要求▪其中工艺路线用来表示零件在车间的加工路线（加工顺序）和在各个工序中的标准工时的定额情况▪工艺路线强调加工的顺序和工时定额情况，主要用来进行工序排产和车间成本统计▪拟定工艺路线和主要工序的内容：各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度，合理安排热处理工序和其它辅助工序。▪例如，批量生产传动齿轮，编写的机械加工工艺过程卡，如表7-1所示。第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读7.1.1工艺路线及主要工序的识读产品型号零件号零件名称零件名称台件材料牌号材料牌号毛坯规格毛坯规格毛坯规格…

齿轮齿轮

45钢45钢φ234mmx64mmφ234mmx64mmφ234mmx64mm…工序号工序名称及内容工序名称及内容工序名称及内容工序名称及内容车间名称车间名称机床名称编号机床名称编号机床名称编号…工序号工序名称及内容工序名称及内容工序名称及内容工序名称及内容车间名称车间名称机床名称编号机床名称编号机床名称编号…

锻造锻造锻造锻造

…

正火正火正火正火

…1粗车小端端面、外圆及台阶端面粗车小端端面、外圆及台阶端面粗车小端端面、外圆及台阶端面粗车小端端面、外圆及台阶端面

CA6132车床CA6132车床CA6132车床…2粗车大端端面、外圆及内孔粗车大端端面、外圆及内孔粗车大端端面、外圆及内孔粗车大端端面、外圆及内孔

CA6132车床CA6132车床CA6132车床…

调质，硬度45～50HRC调质，硬度45～50HRC调质，硬度45～50HRC调质，硬度45～50HRC

…3半精车小端端面、外圆及台阶端面，内、外圆倒角半精车小端端面、外圆及台阶端面，内、外圆倒角半精车小端端面、外圆及台阶端面，内、外圆倒角半精车小端端面、外圆及台阶端面，内、外圆倒角

CA6132车床CA6132车床CA6132车床…4半精车大端端面、外圆，车内孔，内、外圆倒角半精车大端端面、外圆，车内孔，内、外圆倒角半精车大端端面、外圆，车内孔，内、外圆倒角半精车大端端面、外圆，车内孔，内、外圆倒角

CA6132车床CA6132车床CA6132车床…5滚齿滚齿滚齿滚齿

Y3150E滚齿机Y3150E滚齿机Y3150E滚齿机…6去毛刺去毛刺去毛刺去毛刺

钳工合钳工合钳工合…注：原表较长，此处仅展示前部分内容，详见教材。第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读7.1.1工艺路线及主要工序的识读▪通过阅读此工艺过程卡可知，零件名称为齿轮，材料为45号钢，毛坯规格为f234mm×64mm。其中，锻造、正火不是机械加工，没有编写工序号。▪工序1：车小端端面，外圆及台阶端面；▪工序2：掉头装夹，车大端端面、外圆以及内孔；▪如果是单件生产，工序1和2可以合并为一个工序，这样可以减少设备的数量。▪之后，到热处理车间，进行调质处理；这里只给出顺序位置，不作为机械加工工序。▪工序3：半精车小端端面，外圆及台阶端面，内、外圆倒角；第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读（续）7.1.1工艺路线及主要工序的识读（续）▪工序4：半精车大端端面、外圆，车内孔，内、外圆倒角；▪如果是单件生产，工序3和4也可以合并为一个工序。▪工序5：滚齿，在专用的齿轮加工装备上完成；▪工序6：去毛刺；更换了工具和装备。▪之后，拿下来进行热处理，不编入工序号。▪工序7：精磨齿轮两个端面，换了装备；第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读（续）7.1.1工艺路线及主要工序的识读（续）▪工序8：键槽划线，换了地点；▪工序9：插键槽；换了装备▪工序10：磨孔；换了装备▪工序11：精磨齿面；换了装备▪工序12：去毛刺；人工▪工序13：检验。换了地点第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读（续）7.1.1工艺路线及主要工序的识读（续）▪由此可见，当工作地或装备，操作人员变化时，工序就会改变。第七章：数控车铣加工工艺|7.1机械加工工艺过程卡的识读7.1.2主要设备和工装夹具的识读▪1.机床的类型、规格和精度▪（1）机床的类型：所需用到的机床有普通车床、滚齿机、平面磨床、外圆磨床、磨齿机。也可以用数控机床，这些装备的选择，确定了一个企业的工人和技术水平、工艺装备的水平。一般，企业技术水平不高…▪（2）选择机床的主要规格：机床尺寸应与加工零件外轮廓尺寸相适应，加工小零件选小机床，加工大零件选大机床，做到设备的合理使用。▪（3）机床的加工精度应与工序要求的加工精度相适应。▪2.夹具▪单件小批量生产应尽量选用通用夹具，比如三爪卡盘、平口钳等；大批量生产应采用高效率的专用夹具，比如芯轴、一面两孔夹具等。7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术第二篇·中级数控加工工艺与编程第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.1基准的概念与选择▪工件的定位是通过工件上的定位表面与夹具上定位元件的配合面或接触来实现的。定位基准是确定工件位置时所依据的基准。它通过定位基面体现。▪工件以平面与定位元件接触时,工件上实际存在的面是定位基面,它的理想状态是定位基准▪如果工件上实际存在的平面形状误差很小,可认为定位基面与定位基准重合▪同样,定位元件以平面限位时,如果形状误差很小,也可以认为限位基面与限位基准重合▪1.定位基准的选择▪在零件的加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后再根据基准选择的规律正确选择每个定位基面第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.1基准的概念与选择（续）▪为此，首先要理解6点定位原理，以便确定需要限定的自由度数量▪六点定位原理▪要解决工件在夹具中的定位问题，必须首先搞清楚下列几个问题：工件在空间有几个自由度，如何限制这些自由度?工件的工序加工精度与自由度限制有什么关系?如何限制工件的自由度?对工件自…▪工件在没有采取定位措施时，它在夹具中的位置是任意的▪即对一个工件来说，其位置是不确定的▪对一批工件来说，其位置是变动的第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.1基准的概念与选择（续）▪例如，对一个长方体工件进行定位，可在其底面布置三个不共线的约束点1、2、3（图7-3），在侧面布置两个约束点4、5，在端面布置一个约束点6▪这样，约束点1、2、3就限制了、、三个自由度▪约束点4、5可以限制、两个自由度▪六点定位也适用于其他形状的工件，只是定位支承点的分布方式有所不同▪如图7-4所示圆盘几何体的定位，圆盘的端面为主要定位基准，由定位支承点1、2、3限制了工件的三个自由度、、，定位销的定位支承点5、6限制了工件的两个自由度、，防转支承点4限制…第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.1基准的概念与选择▪在实际定位中，定位支承点并不一定就是一个真正的点，也可能是一线段或一小面积▪所以，通常所说“几点定位”仅是指某种定位中数个定位支承点的综合结果，而非某一定位支承点限制了某一自由度▪如图7-5所示轴类零件的六点定位情况，定位基准是长圆柱面的轴线、后端面和键槽侧面第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-2工件在空间的自由度图7-3长方体工件的定位第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.1基准的概念与选择▪限制工件自由度与加工技术要求的关系▪工件在夹具中定位时，并非所有情况下都必须完全定位，即工件的六个自由度不必全部限制。设计工件的定位方案时，应首先分析必须限制哪些自由度，然后在夹具中配置相应的定位元件。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-4盘类工件的定位图7-5圆柱几何体的定位第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.1基准的概念与选择▪欠定位与过定位▪（1）欠定位第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.1基准的概念与选择▪两个或两个以上的定位支承点同时限制工件的同一个自由度的定位形式称为过定位，也常称为超定位或重复定位，如图2-1-9所示的定位形式▪由于心轴限制了工件的、、、四个自由度，大支承板限制了工件的、、三个自由度，工件以上述这种过定位形式定位时，由于工件和定位元件都存在误差，工件的几个定位基准面可能与几个定位元件不能同…▪例如，当图7-9中工件的内孔与端面的垂直度误差较大且内孔与心轴的配合间隙很小时，工件的端面与大定位支承板只有极少部分接触，夹紧后工件和心轴将会产生变形，影响加工精度▪（a）芯轴、大支承板定位（b）圆柱销、大支承板定位（c）心轴、小支承板定位▪2.工件定位基面数的确定▪工件定位时，究竟需要几个表面定位，要根据加工表面的位置精度要求和对工件应限制的自由度来确定。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.1基准的概念与选择（续）▪1）粗基准的选择▪在起始工序中，工件定位只能选择未经加工的毛坯表面，这种定位表面称为粗基准，粗基准选择的好坏，对以后各加工表面的加工余量的分配，以及工件上加工表面和不加工表面的相对位置均有很大影响▪因此，必须十分重视粗基准的选择▪粗基准选择总的要求是为后续工序提供必要的定位基面，具体选择时应考虑下列原则▪（1）对于具有不加工表面的工件，为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择不加工表面为粗基准。▪（2）对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.1基准的概念与选择（续）▪（3）作为粗基准的表面应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，以便使工件定位、夹紧可靠。▪（4）由于毛坯表面比较粗糙且精度较低，一般情况下同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。否则，因重复使用所产生的定位误差会引起相应加工表面间出现较大的位置误差。例如图7-10所示的小轴…▪上述粗基准选择的原则，每一条都说明一个方面的问题，实际应用时往往会出现相互矛盾的情况，这就要求全面考虑，灵活运用，保证主要的要求。图7-10重复使用粗基准示例▪2）精基准选择▪在最终工序和中间工序中，应采用已加工表面定位，这种定位表面称为精基准。精基准的选择，不仅会影响工件的加工质量，而且与工件安装是否方便可靠也有很大关系。选择精基准的原则如下:▪(1)为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度，应选择加工表面的设计基准为定位基准。这一原则通常称为“基准重合”原则。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.1基准的概念与选择（续）▪例如图7-11所示的零件，当零件表面间的尺寸按图7-11(a)标注时，表面B和表面C的加工，从“基准重合”原则出发，应选择表面A(设计基准)为定位基准▪图7-11图示零件的两种尺寸方法▪按调整法加工表面B和表面C时，尽管刀具相对定位基面A的位置是按照尺寸a和b预先调定的，而且在一批工件的加工过程中是始终不变的，但是由于工艺系统中许多工艺因素的影响，一…▪在基准重合的条件下，只要这种误差不大于尺寸a和b的公差(即△a≤Ta，△b≤Tb)加工零件即不会产生废品▪当零件表面间的尺寸标注如图7-11(b)所示时，如果仍选择表面A为定位基准并按调整法分别加工表面B和C，对于表面B来说，是符合“基准重合”原则的，对表面C则不符合。▪表面C的加工情况如图7-12(a)所示，加工后尺寸C的误差分布如图7-12(b)所示第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.1基准的概念与选择（续）▪由图7-12(b)中可明显看出:在加工尺寸C中，不仅包含本工序的加工误差△f,而且还包含由于基准不重合所带来的设计基准B与定位基准A间的尺寸误差△ch，这个误差叫做…▪为了保证加工尺寸C的精度要求，上述两个误差之和应小于或等于尺寸C的公差Tc(暂不考虑夹具的有关误差)，即▪△f+△ch(Ta)≤Tc第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-9工件的过定位及改进方法第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.1基准的概念与选择▪（a）表面C加工情况；（b）加工后尺寸C的误差分析▪从上式可以看出，当Tc为一定值时，由于△ch的出现，势必要缩小△f的值，即需要提高本工序的加工精度▪因此，选择定位基准时应尽可能遵守“基准重合”原则▪应当指出:“基准重合”原则，对于保证表面间的相对位置精度(如平行度、同轴度等)亦完全适用▪（2）定位基准的选择应便于工件的安装与加工，并使夹具的结构简单。▪（3）当工件以某一组精基准定位，可以比较方便地加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。例如，轴类零件的大多数工序都采用顶尖孔为定位基准:齿…第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.1基准的概念与选择（续）▪（4）某些要求加工余量小而均的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准，加工表面的位置精度应由前工序保证，称为自为基准原则。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.2常见定位方式及定位元件▪1.工件以平面定位▪在机械加工中,利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式,称为平面定位▪如箱体、机座、支架、板类、盘类零件等,多以平面为定位基准▪所用的定位元件称为基本支承,包括固定支承、可调支承、自位支承和辅助支承▪1)固定支承▪固定支承的定位尺寸固定,不能调整,主要包括固定支承钉和固定支承板两类,固定支承钉用于较小平面的支承。每个支承钉相当于定位点的作用效果.而固定支承板用于较大平面的支承。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.2常见定位方式及定位元件（续）▪固定支承板多用于工件上已加工表面的定位,有时可用一块支承板(又称支承条)代替两个支承钉,它与工件的限位关系可看作线接触▪如图7-14所示为支承板的结构图其中图7-14(a)型结构简单,但沉头螺钉处易堆积切屑,故多用于工件侧面或顶面定位▪而B型支承板上局部开有斜向导屑槽,可克服这一缺点,如图7-14(b)所示,主要用于工件的底面定位▪固定支承与央具体一般采用H7/n6或H7/m6配合带套简的与套简孔采用H7/js6配合连接▪小型支承钉(直径d≤12mm)或支承板常采用T8A钢正火▪大型支承钉(直径d>12mm)或支承板采用20钢及渗碳淬火热处理工艺,渗碳深度0.8-1.2mm硬度60-64HRC第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.2常见定位方式及定位元件（续）▪2)可调支承▪可调支承是指工件在定位过程中支承点的位置在一定高度范围内需要调整的支承▪多用于未加工平面的定位,以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差,一般每批毛坯调整一次▪图7-15表示了两种可调支承的基本形式,均为螺钉及螺母组成▪3)自位支承▪自位支承是指支承件本身的位置在定位过程中,能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承,所以又称浮动支承第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.2常见定位方式及定位元件（续）▪每一个自位支承与工件定位面都是两点或三点接触,能增加与工件定位面的接触点数目,这样可使单位面积压力减小,故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位▪如图7-16所示为几种自位支承的结构形式其中图7-16(a)和图7-16(c)为双接触点,图7-16(b)为三接触点,无论哪一种,自位支承都只相当于一个定位支承点,限制工件的一个…第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-14两类常见的固定支撑板第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.2常见定位方式及定位元件▪4)辅助支承▪在生产中,有时为了提高工件的刚度和定位稳定性,常采用辅助支承▪如图7-17所示,加工面与主要支承面有一定位置或零件具有阶梯结构时,可以在工件适当位置增设辅助支承,可避免加工过程中工件的变形▪2.工件以内孔定位▪套筒、法兰盘、衬套及连杆等工件通常以孔作为加工时的定位基准,其夹具常用的定位元件是圆柱销、圆锥销和心轴等。通常圆孔定位还与平面定位联合使用。▪1)圆柱销定位第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.2常见定位方式及定位元件（续）▪固定式定位销一般直接用过盈配合装配在夹具体上,图7-18(d)所示为可换式的圆柱定位销,便于定位销磨损后进行更换,用于大批量生产中。为便于工件的顺利装人,定位销的头部应有15°倒角。▪2）圆锥销定位▪在加工套筒、空心轴等带回转孔的工件时,也经常用工件孔的端头轮廓采用圆锥销来定位▪对孔的端头轮廓精度不高、孔径变化大等情况通常用图7-19(a)所示的定位销进行粗基准定位,图7-19(b)则用于精基准▪圆锥销限制了工件XYZ三个平动自由度▪工件只在单个圆锥销上定位时容易倾斜,所以圆锥销常与其他定位元件进行组合定位如图7-19(c)所示,工件以底面作为主要定位基面,采用活动圆锥销,这时只限制了两个移动自由度,即使工件孔…第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-18常见圆柱销的结构第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.2常见定位方式及定位元件▪3)心轴定位▪心轴主要用于套类、空心盘类零件的车削、铣、磨削和齿轮加工。常见的有圆柱心轴和圆锥心轴两类。▪为便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜,常以孔和端面联合定位▪因此,工件定位内孔与基准端面应有较高的垂直度▪图7-20(a)所示为圆柱心轴,装卸方便,但定心精度不高:图7-20(b)所示为小锥度心轴(锥度为1/100~1/500),采取过盈配合,制造简单,定位准确,不用另设夹紧装置,但…第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-19常见圆柱销的结构第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.2常见定位方式及定位元件▪3.工件以外圆柱表面定位▪工件以外圆柱面作定位基准时,根据外圆柱的完整程度、加工要求和安装方式,可以采用V形块半圆套定位套及圆维套定位等其中最常用的是在V形块上定位。▪1)V形块▪定位V形块工作面间的夹角常取60°90°120°三种其中90°V形块应用得最多，其典型结构和尺寸已标准化,使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择▪V形块有固定式和活动式两种,结构形式有多种▪图7-22(a)用于较短的经过加工的外圆面定位第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.2常见定位方式及定位元件（续）▪根据工件与V形块的接触母线长度,固定式V形块可以分为短V形块和长V形块,前者限制工件两个平动自由度,后者限制工件两个平动、两个转动共4个自由度，V形块定位的主要优点表现在:第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-22固定式V形块第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.2常见定位方式及定位元件▪（2）应用范围较广。不论定位基准是否经过加工,不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面,都可采用V形块定位。▪除上述固定V形块外,夹具上还经常采用活动V形块如图7-23所示,它只限制一个移动自由度。活动V形块除具有定位作用外还兼有夹紧作用。图7-23活动V形块▪2)半圆套定位▪3)定位套定位▪定位套定位的结构形式如图7-25所示。定位套装在夹具体上,工件以外的圆柱表面为定位基准在定位套内孔中支承外圆的表面,起定位作用。▪这种定位方法,一般适用于精基准定位第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.2常见定位方式及定位元件（续）▪其特点是结构简单,但定心精度不高,当工件外圆与定位孔配合较松时,还易使工件偏斜，因而,常采用套简内孔与端面一起定位,以减少偏斜▪若工件端面较大.为避免过定位,定位孔应做短些第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.3工件的夹紧及夹具选择▪工件在夹具上正确定位后必须进行夹紧,才能保证工件不会因为切削力、重力、离心力等外力作用而改变定位状态▪夹具上对工件进行夹紧的装置,称为夹紧装置,它属于夹具的一个组成部分▪合理选用与设计夹紧装置对充分发挥夹具的使用性能、提高效率和降低制造成本等都有很大的影响▪1.夹紧装置的组成▪夹具的夹紧装置的结构形式很多,一般夹紧装置大体都是由力源装置、中间传力机构和夹紧元件三大部分组成。▪（1）力源装置：提供夹具的原始作用力的动力装置,常用的力源装置有液压装置气动装置电磁装置、电动装置、真空装置等。对于手动夹紧的夹具来讲,力源来自人力。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪（2）中间传力机构：将力源装置产生的力以一定的大小和方向传递给夹具的夹紧元件的中间机构。中间传力机构在传递力的过程中起着改变力的大小,方向、作用点和保持自锁的作用,通常还要起增力作用,…▪（3）夹紧元件：是夹紧装置的最终执行元件(即夹紧件)它与工件直接接触,把工件夹紧。如图7-26所示的夹具其夹紧装置就是由液压缸6(力源装置)、压板(夹紧元件)、和连杆3(中间传力机构…第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.3工件的夹紧及夹具选择表7-2典型定位元件的定位分析表7-2典型定位元件的定位分析表7-2典型定位元件的定位分析表7-2典型定位元件的定位分析表7-2典型定位元件的定位分析表7-2典型定位元件的定位分析定位面夹具的定位元件夹具的定位元件夹具的定位元件夹具的定位元件夹具的定位元件平面支撑钉定位情况1个支撑钉2个支撑钉3个支撑钉平面支撑钉图示

平面支撑钉限制的自由度

平面支撑板定位情况一块条形支撑板二块条形支撑板一块矩形支撑板平面支撑板图示

平面支撑板限制的自由度

圆孔圆柱销定位情况短圆柱销长圆柱销两段短圆柱销圆孔圆柱销图示

圆孔圆柱销限制的自由度

圆孔圆柱销定位情况菱形销长销小平面组合短销大平面组合圆孔圆柱销图示

注：原表较长，此处仅展示前部分内容，详见教材。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.3工件的夹紧及夹具选择▪1-工件；2-压板；3-连杆；4-活塞杆；5-活塞；6-液压缸▪原始作用力转化为夹紧力是通过夹紧机构来实现的。在众多的夹紧机构中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合而成的夹紧机构应用最为普遍。▪1）斜楔夹紧▪斜楔夹紧是夹紧机构中最基本的一种形式。其他一些夹紧如偏心轮、螺钉等都是这种楔块的变型。▪斜楔夹紧的工作特点:▪楔块的自锁性-当原始力Q一旦消失或撤除后，夹紧机械在纯摩擦力的作用下仍应保持其处于夹紧状态而不松开，以保证夹紧的可靠性。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪对于楔块夹紧，由于增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的，故在确定楔块升角a时，应兼顾三者在不同条件下的实际需要▪当机构既要求自锁，又要有较大的夹紧行程时，可采用双斜面楔块(见图7-27)，前部大升角用于夹紧前的快速行程，后部小升角保证自锁▪单一楔块夹紧机构夹紧力和增力比较小且操作不便，夹紧行程也难满足实际需要，因此很少使用，通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。▪楔块一般用20钢渗碳淬火达到HRC58~62，有时也用45钢硬至HRC42~46。▪2）螺旋夹紧机构▪将楔块的斜面绕在圆柱体上就成为螺旋面，因此螺旋夹紧的作用原理与楔块相同第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪最简单的单螺旋夹紧机构是夹具体上装有螺母、转动螺杆，通过压块将工件夹紧▪螺母为可换式，螺钉防止其转动▪螺旋夹紧的工作特点:▪(1)自锁性能好。通常采用标准的夹紧螺钉，螺旋升角a甚小，如M8~M48的螺钉a=1°50'~3°10’，远小于摩擦角，故夹紧可靠，保证自锁。▪(2)增力比大(i=75)。▪(3)夹紧行程调节范围大。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪(4)夹紧动作慢、工件装卸费时▪由于螺旋夹紧具有以上特点，故很适用于手动夹紧，在机动夹紧机构中应用较少▪针对其夹紧动作慢、辅助时间长的缺点，通常采用各种形式的快速夹紧机构，在实际生产中，螺旋一压板组合夹紧比单螺旋夹紧用得更为普遍▪3）偏心夹紧机构▪用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构▪偏心件有两种形式，即圆偏心和曲线偏心，其中，圆偏心机构因结构简单、制造容易而得到广泛应用第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪偏心夹紧加工操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都小，一般用于切削力不大、振动小、没有离心力影响的加工中第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-27双生角楔块第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.3工件的夹紧及夹具选择▪偏心轮夹紧；（b）圆偏心展开图▪(1)圆偏心夹紧的自锁条件:D/e≥14。D/e值叫作偏心轮的偏心特性，表示偏心轮工作的可靠性，此值大，自锁性能好，但结构尺寸也大。▪(2)增力比:i=12～13。偏心夹紧的主要优点是操作方便、动作迅速、结构简单其缺点是工作行程小，自锁性不如螺旋夹紧好，结构不耐振，适用于切削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧机…▪2.夹紧装置的设计要求▪夹紧装置是夹具的重要组成部分。正确合理地设计和选择夹紧装置,有利于保证工件的加工质量、提高生产率和减轻工人的劳动强度。因此对夹紧装置提出以下要求:▪（1）工件在夹紧过程中,不能破坏工件在定位时所确定的正确位置。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪（2）夹紧力的大小应可靠、适当,也就是要保证工件在加工过程中不产生变形和表面损伤。▪（3）夹紧动作要准确迅速,以便提高生产效率。操作方便、省力、安全,以改善工人劳动条件.减轻劳动强度。▪（4）夹紧装置的结构工艺性好,在满足生产效率的前提下,结构应力求简单、紧凑,便于制造和维修,其复杂程度应与零件生产纲领相适应。▪3.夹具的选择▪数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：▪（1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。▪（3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。▪（4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。▪铣床夹具通常按进给方式不同，分为直线进给、圆周进给及靠模铣床夹具三种类型，其中直线进给最为常见。▪(1)直线进给铣床夹具。直线进给铣床夹具既有单工位，亦有多工位(中小零件的大批量加工时)形式。▪(2)圆周进给铣床夹具。圆周进给床夹具一般与回转工作台一起使用。夹具装在转盘上，随转盘带动工件圆周进给，既可用于加工单个工件的回转面，也可用于大批量生产。第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术（续）7.2.3工件的夹紧及夹具选择（续）▪(3)靠模铣床夹具。靠模铣床夹具除具备一般铣床夹具元件的同时，还带有靠模。靠模的作用是使工件获得辅助运动。因此，该类夹具用于在专用或通用铣床加工各种非圆曲面、直线曲面或立体、成形面。…第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术图7-28圆偏心夹紧及其圆偏心展开图第七章：数控车铣加工工艺|7.2数控加工工件定位与夹紧原理与技术7.2.3工件的夹紧及夹具选择▪横向辅助运动，使刀按靠模曲（a）直线进给；（b）圆周进给▪线在工件上铣出相似曲面。1-滚珠；2-靠模；3-铣刀；4-工件；5-铣刀滑座；6-滚柱滑座；7-回转台；8-滑座▪圆周进给靠模夹具工作原理如图7-29(b)所示。工件4和模2装在回转台7上，转台做圆周运动。在强力弹簧的作用下，滑座8带动工件沿导轨相对于刀具做辅助运动加工出与靠模相似的成形面。7.3数控车铣加工工序卡的编制第二篇·中级数控加工工艺与编程第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制▪工序卡是在工艺卡的基础上分别为每一工序编制的一种工艺文件，工序卡要求画工序简图，工序简图须用定位夹紧符号表示定位基准、夹紧位置和夹压方式▪用加粗实线指出本工序的加工表面，标明工序尺寸、公差及技术要求▪对于多刀加工和多工位加工，还应绘出工序布置图，要求表明每个工位刀具和工件的相对位置和加工要求第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制零件名称

机械加工工序卡机械加工工序卡工序号

工序名称

共页…零件名称

机械加工工序卡机械加工工序卡工序号

工序名称

第页…材料

毛坯尺寸

机床型号

工装夹具工装夹具工装夹具

…

…工步号工步内容刀具材料刀具规格量具主轴转速/r/min进给速度/mm/min背吃刀量/mm工时/min工时/min…

…第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.1工序简图的绘制▪工序简图:用图形和技术符号表示某道工序工件的定位夹紧方案、轮廓形状结构、加工表面及其技术要求。▪工序简图绘制方法▪1）按大概的比例缩小(或放大)，应保证图形在图框内，且各视图应采用相同的比例▪尽可能用较少的视图绘出，视图中与本工序无关的次要结构和线条可略去不画▪如图7-30中右端的尺寸是需要加工的，用实线画出▪2）主视图方向尽量与工件在机床上的装夹方向一致。(如:卧式车床加工时加工面轴线水平,且加工面在右方；在立钻或摇管钻上加工时孔轴线应垂直放置。)即工人站在工作台前平视方向为主视图方向。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.1工序简图的绘制（续）▪3）本工序加工表面用粗实线表示，其它表面用细实线表示，如图7-30中右端的尺寸为粗实线。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制表7-3机械加工工序卡第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.1工序简图的绘制▪5)工件的结构、尺寸要与本工序加工后的情况相符，不要将后面工序中才能形成的结构形状在本工序的工序简图中反映出来。▪6)图中应用符号表示出工件的定位及夹紧情况▪其中定位符号附近可用阿拉伯数字表示出该处表面定位所能限制的自由度数，当使用传统夹具如三爪自定心卡盘、平面虎钳夹具等可以完全限制工件所有自由度时，可以省略阿拉伯数字，但如果工件形状特…▪如图7-30中大端圆柱面上的定位和夹紧符号第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.2工步的划分与内容确定▪工序可分成若干工步▪加工表面不变、切削刀具不变、切削用量中的进给量和切削速度基本保持不变的情况下所连续完成的那部分工序内容，称为工步▪以上三个不变因素中只要有一个因素改变，即成为新的工步▪为简化工艺文件，对于那些连续进行的几个相同的工步，通常可看作一个工步。为了提高生产率，常将几个待加工表面用几把刀具同时加工，这种由刀具合并起来的工步，称为复合工步(见图7-31)。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制图7-32所示为立轴转塔车床回转刀架一次转位完成的工位内容，应属于一个工步。复合工步在工艺规程中也写作一个工步。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.3切削参数的分析技术及确定▪1.切削用量的选择▪切削用量的大小对切削力、刀具磨损与刀具使用寿命、加工质量、生产率和加工成本等均有显著影响。只有选择合适的切削用量,才能充分发挥机床和刀具的功能,最大限度地挖掘生产潜力,降低生产成本。▪1)制定切用量的原则▪制定切削用量就是确定切削用量三要素的大小。所谓合理的切削用量,是指充分利用刀具的切削性能和机床性能(功率、扭矩等),在保证加工质量的前提下,获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。▪对于粗加工,要尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具使用寿命▪提高切削速度增大进给量和背吃刀量,都能提高金属切除率第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪但是,这三个因素中,对刀具使用寿命影响最大的是切削速度,其次是进给量,影响最小的则是背吃刀量▪2)背吃刀量的选择▪背吃刀量根据加工性质和加工余量确定。▪（1）在粗加工时,一次走刀应尽可能切去全部加工余量,在中等功率机床上,背吃刀量ap可达8~10mm。▪（2）下列情况可分几次走刀:▪加工余量太大,一次走刀切削力太大,会导致机床功率不足或刀具强度不够时。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪工艺系统刚性不足或加工余量极不均匀,易引起很大振动时,如加工细长轴或薄壁工件。▪断续切削,刀具受到很大的冲击容易造成打刀时。▪在上述情况下,如分二次走刀,第一次的背吃刀量也应比第二次大,第二次的背吃刀量可取加工余量的1/4~1/3。▪（3）切削表面层有硬皮的铸锻件或切削不锈钢等冷硬较严重的材料时,应尽量使背吃刀量超过硬皮或冷硬层厚度,以防刀刃过早磨损或破损。▪（4）在半精加工时,aP=0.5~2mm。▪（5）在精加工时,ap=0.1~0.4mm。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪3）进给量的选择▪粗加工时,对工件表面质量没有太高要求,而此时切削力往往很大,合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量▪最大进给量要受到下列一些因素的限制:机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度及工件的装夹刚度等▪如硬质合金等刀具强度较大时,可选用较大的进给量,当断续切削时,为减小冲击,要适当减小进给量▪工厂生产中,进给量常根据经验或查表选取▪粗加工时,根据加工材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量从相关手册中查表获取进给量第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪在半精加工和精加工时,则按已加工表面粗糙度要求,根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度等从相关手册中查表获取进给量▪另外,按经验确定的粗车进给量在一些特殊情况下,如切削力很大、工件长径比很大、刀杆伸出长度很大时,有时还需对选定的进给量校验(一项或几项)。▪4）切削速度的确定▪根据已选定的背吃刀量、进给量及刀具使用寿命T就可按下列公式计算切削速度或机床转速n。▪（m/min）▪式中Cv—切削速度系数;第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪m、xv、yv—T、ap、f的指数;▪Kv—根据工件材料、毛还表面状态、刀具材料、加工方法和刀具几何参数等对切削速度的修正系数的乘积,在切削用量手册中查得。▪实际生产中也可从相关手册中查表选取切削速度的参考值,通过切削速度的参考值可以看出:▪（1）粗车时,背吃刀量、进给量均较大,所以切削速度较低,精加工时,背吃刀量、进给量均较小,所以切削速度较高。▪（2）工件材料强度、硬度较高时,应选较低的切削速度;反之,切削速度较高。工件材料加工性越差,切削速度越低。▪（3）刀具材料的切削性能愈好,切削速度愈高。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪此外,在选择切削速度时,还应考虑以下几点:▪（1）精加工时,应尽量避免积屑瘤和鳞刺产生的区域。▪（2）加工材料的强度及硬度较高时,应选较低的切削速度,反之则选较高的切削速度;材料的加工性越差,则切削速度也应选得越低。加工灰铸铁的切削速度较中碳钢低，加工易切钢的切削速度较同硬度的普…▪（3）在断续切削或加工锻、铸件等带有硬皮的工件时,为减小冲击和热应力,宜适当降低切削速度。▪（4）在工艺系统刚度较差,易发生振动的情况下,切削速度应避开自激振动的临界速度。▪（5)加工大件细长件薄件的工件时,应选用较低的切削速度。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪2.工件材料的切削加工性▪在切削加工中,有些材料容易切削,有些材料很难切削▪判断材料切削加工的难易程度、改善和提高切削加工性对提高生产率和加工质量有重要意义▪研究材料的切削加工性,是为了找出改善难加工材料切削加工性的途径▪1）合理选择刀具材料▪根据加工材料的性能和要求,应选择与之匹配的刀具材料第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪例如,切削含钨元素的不锈钢、高温合金和钨合金时,宜用YG类硬质合金刀具切削,其中选用YG类中的细颗粒牌号,能明显提高刀具使用寿命▪由于YG类的耐冲击性能较高,故也可用于加工工程塑料和石材等非金属材料▪2）适当调剂钢中化学元素和进行热处理▪在不影响工件的使用性能的前提下,在钢中适当加入易切削元素,如硫、铅,使材料结晶组织中产生硫化物,减少了组织结合强度,便于切削,此外,铅造成组织结构不连接,有利于断屑,铅能形成润滑膜…▪不锈钢中有硒元素,可改善硬化程度▪在铸铁中加入合金元素铝、铜等能分解出石墨元素,易于切削第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪采用适当的热处理方法也可改善加工性▪例如,对于低碳钢进行正火处理,可提高硬度、降低韧性▪高碳钢通过退火处理,降低硬度后易于切削▪3）采用新的切削加工技术▪随着切削加工的发展,出现了一些新的加工方法,例如,加热切削、低温切削、振动切削,在真空中切削和绝缘切削等,其中有的可有效地解决难加工材料切削。▪例如,对耐热合金、淬硬钢和不锈钢等材料进行加热切削第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.3切削参数的分析技术及确定（续）▪通过切削区域中工件上温度增高,能降低材料的剪切强度,减小接触面间摩擦系数,因此,可减小切削力而易于切削▪加热切削能减少冲击振动,切削平稳,提高了刀具使用寿命▪加热是在切削部位处加工工件上进行,可采用电阻加热、高频感应加热和电弧加热。加热切削时采用硬质合金刀具或陶瓷刀具。加热切削需附加加热装置,故成本较高。▪通过查阅《切削用量手册》得到下表，分别确定背吃刀量、切削速度和进给量，如表7-4所示。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.3切削参数的分析技术及确定工件材料热处理状态ap=0.3~2mmap=2~6mmap=6~10mm工件材料热处理状态f=0.08~0.3mm/rf=0.3~0.6mm/rf=0.6~1mm/r工件材料热处理状态v/（m/s）v/（m/s）v/（m/s）低碳钢热轧2.33~3.01.67~2.01.17~1.5易切钢热轧2.33~3.01.67~2.01.17~1.5中碳钢热轧2.17~2.671.5~1.831.0~1.33中碳钢调质1.67~2.171.17~1.50.83~1.17合金结构钢热轧1.67~2.171.17~1.50.83~1.17合金结构钢调制1.33~1.830.83~1.170.67~1.0工具钢退火1.5~2.01.0~1.330.83~1.17不锈钢

1.17~1.331.0~1.170.83~1.0高锰钢

1.17~0.33

铜及铜合金

3.33~4.172.0~0.301.5~2.0注：原表较长，此处仅展示前部分内容，详见教材。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.3切削参数的分析技术及确定▪通过查表，可以确定切削用量。如讲过中碳钢，调质状态，如果选择切削速度为1.67-2.17m/s,则切深就在0.3-2mm之间选择，进给量在0.08-0.3mm/r之间选择。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.4刀具材料的选择▪目前刀具材料分四大类：工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢)、硬质合金、陶瓷及超硬刀具材料等▪刀具材料的硬度按照由大到小的顺序为：金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具▪刀具材料的抗弯强度按照由大到小的顺序为：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和金钢石刀具▪1.高速钢▪一种加入较多的钨、钼和铬等合金元素的高合金工具钢，有较高的热稳定性，切削温度达600～700℃时仍能进行切削，有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性▪其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造，适于制造形状复杂的工具，如钻头、成形刀具、数控车床拉刀、齿轮刀具等，在切削45钢时，最大切削速度0.5m/s第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.4刀具材料的选择（续）▪2.硬质合金▪一种由硬度和熔点很高的碳化物(称硬质相)和金属(称粘结相)通过粉末冶金工艺制成的复合材料▪由于有高硬度、高熔点的性质，常温硬度达89～94HRA，耐热温度达800～1000℃▪相应的切削速度可以达到5-10m/s▪硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料，如车刀刀片、加工中心端铣刀刀片，以及整体式立铣刀和深孔钻等。它制成各种形式的刀片，然后用机械夹紧或用钎焊方式固定在刀具的切削部位上。▪数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.4刀具材料的选择（续）▪刀柄要连接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化▪数控刀具的分类有多种方法第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.5夹具及量具的选择▪1.夹具的选择▪数控车床上的通用夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转▪另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转▪对以孔为特征的回转体类零件，内孔与外圆之间同轴度要求比较高时，可以用芯轴进行定位和夹紧，然后将芯轴安装到通用夹具中。▪对于薄壁零件，为防止夹持变形，可以采用圆柱套定位，然后装夹在通用夹具中。▪数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：通用台虎钳、数控分度转台等。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.5夹具及量具的选择（续）▪对回转体类零件，在数控铣床和加工中心中加工时，可以选择V型槽进行定位和夹紧；当零件尺寸不大时，也可以选择三爪卡盘定位和夹紧。▪2.量具的选择▪每次测量前，需要根据被测零件的特殊特性选择测量工具，比如：长、宽、高、深、外径、段差等可选用卡尺、高度尺、千分尺、深度尺▪轴类直径可选用千分尺、卡尺▪孔、槽类可选用塞规、块规、塞尺▪1）量块第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.5夹具及量具的选择（续）▪(1)量块的主要用途是:①检定和校准各种长度的测量器具;②在长度测量中,作为相对测量的标准件;③用于精密划线和精密机床的调整;④直接用于精密被测件尺寸的检验。▪在实际生产中,量块有许多套，每一套量块块数都不一样(如图7-33)，量块是成套使用的,以便组成各种尺寸▪量块的测量面非常平整和光洁，用少许压力推合两块量块使它们的测量面互相紧密接触，两块量块便能粘合在一起，这种性质称为研合性，利用这种性质，便能将不同尺寸的量块组合成所需求的各种尺寸▪(2)量块的使用方法。▪①量块、尺寸组合▪根据使用需要，可把不同长度尺寸的量块研合起来组成量块组，这个量块组的总长度尺寸就等于各组成量块的长度尺寸的总和第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.5夹具及量具的选择（续）▪由此可见,组成量块用得越多,累积误差也会越大,所以在使用量块组时，应尽可能减少量块的组合块数，一般不超过4~5块第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制表7-4典型材料切削用量的选择第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.5夹具及量具的选择▪7mm一块,最后选60mm一块，共四块研合而成。▪②量块的研合方法。一般有以下两种研合方法,前一种方法应用比较普遍。▪平行研合法:量块沿着测量面的长边方向,先将端缘部分的测量面相接触,初步产生研合力;然后推动一个量块沿着另一个量块的测量面平行方向滑进;最后使两个测量面全部研合在一起。▪交叉研合法:开始时,先将两块量块的测量面交叉成十字形相互叠合▪把一块量块转90°,使两个测量面变为相互平行的方向▪再沿着测量面长边方向后退,使测量面的边缘部分相接触第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.5夹具及量具的选择（续）▪2）百分表和千分表▪(1)杠杆百分表和千分表结构形式与工作原理。杠杆百分表和千分表的应用非常普遍,其结构如图7-34所示。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.5夹具及量具的选择▪千分表的分度值通常是0.001mm，即每一个刻度代表0.001的尺寸或量度。由于杠杆千分表的分度值很小，因此可以测量出非常精确的尺寸或量度。▪旋转表框时,表盘也随着一起转动，可使指针对准表盘上的任何一条刻线。量杆的上端有个挡帽,对测量杆向下移动起限位作用,也可以用它把测量杆提起来。▪(2)百分表和千分表使用方法。▪①使用前,要认真进行检查,要检查外观,表蒙玻璃是否破裂或脱落，是否有灰尘和湿气侵人表内。检查测量杆的灵敏性，是否移动平稳、灵活，无卡住等现象。▪②使用时,必须把它可靠地固定在表座或其他支架上，否则可能摔坏百分表。▪③百分表既可用作绝对测量,也可用作相对测量。相对测量时，用量块作为标准件,因此具有较好的测量精度。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.5夹具及量具的选择（续）▪④测量头与被测表面接触时，量杆应该先有0.3~1mm的压缩量，可提高示值的稳定性,所以要先使主指针转过半圈到一圈左右。当量杆有一定的预压量后,再把百分表紧固住。▪⑤为读数的方便,测量前一般把百分表的主指针指到表盘的零位,通过转动表圈，使表盘的零刻线对准主指针,然后再提拉测量杆，重新检查主指针所指零位是否有变化，反复几次直到校准为止。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制图7-34百分百、千分表结构图第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制7.3.5夹具及量具的选择▪⑦测量时,测量杆的行程不要超过它的测量范围，以免损坏表内零件，避免振动、冲击和碰撞。▪⑧要保持清洁▪3.便携式粗糙度仪▪（1）便携式粗糙度仪用途：测量多种机加工零件的表面粗糙度，根据选定的测量条件计算相应的参数，并在液晶显示器上清晰地显示出全部测量参数和轮廓图形,如图7-35。…▪（2）粗糙度仪使用方法▪①传感器的安装。安装时，用手拿住传感器的主体部分，将传感器插入仪器底部的传感器连接套中，然后轻推到底。同样拆卸时，用手拿住传感器的主体部分或者保护套管的根部，慢慢地向外拉出。第七章：数控车铣加工工艺|7.3数控车铣加工工序卡的编制（续）7.3.5夹具及量具的选择（续）▪②测量前准备。开机检查电池电压是否正常；擦净工件被测表面；参照下图7-36，将仪器正确、平稳、可靠地放置在工件被测表面上。▪1、使用触针位置来确定传感器的位置▪尽量使触针在中间位置进行测量出，如图7-37▪2、在主界面状态下，按回车确认键进入触针位置显示界面，再次按回车确认键退出，回到主界面7.4数控加工走刀路线图的绘制第二篇·中级数控加工工艺与编程第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制7.4.1加工路线的确定▪加工路线是刀具在整个加工过程中相对于工件的运动轨迹，包括工序的内容，反映工序的顺序，是编写程序的依据之一。在确定加工路线时，主要遵循以下原则：▪1．保证零件的加工精度和表面粗糙度▪在铣削加工零件轮廓时，因刀具的运动轨迹和方向不同，可分为顺铣或逆铣，其不同的加工路线所得到的零件表面的质量不同▪究竟采用哪种铣削方式，应视零件的加工要求、工件材料的特点以及机床刀具等具体条件综合考虑▪数控机床一般采用滚珠丝杠传动，其运动间隙很小，顺铣优于逆铣，所以在精铣内、外轮廓时，为了改善表面粗糙度，应采用顺铣走刀路线的加工方案▪对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，建议采用顺铣加工，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制（续）7.4.1加工路线的确定（续）▪但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量较大，这时粗加工采用逆铣较为有利▪2．寻求最短加工路线，减少刀具空行程，提高加工效率▪以加工如图7-38（a）所示零件上的孔的加工路线为例▪按照一般习惯，总是先加工均布于同一圆周上的一圈孔后，再加工另外一圈孔，如图7-38（b）所示的走刀路线，这种走刀路线不是最好的▪若改用图7-38（c）所示的走刀路线，则可减少空刀时间，节省定位时间，提高加工效率▪对于点位控制机床，只要求定位精度较高、定位过程尽可能快，而刀具相对于工件的运动路线无关紧要第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制（续）7.4.1加工路线的确定（续）▪因此，这类机床应按空程最短来安排加工路线▪但对孔位精度要求较高的孔系加工，还应注意在安排孔加工顺序时，防止将机床坐标轴的反向间隙引入而影响孔位精度▪上述点位控制的数控机床，还应该计算刀具加工时的轴向运动尺寸，即轴向加工路线的长度▪这个长度由被加工零件轴向尺寸加工要求来确定，并需要考虑一些辅助尺寸▪如图7-40所示的情况，图中的是孔的深度，为引入的距离（一般光滑表面取2mm，粗糙表面取5mm），为钻尖锥尖长，为轴向加工路线的长度▪式中d——钻头直径；第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制（续）7.4.1加工路线的确定（续）▪θ——钻头半锥角。▪所以，，就是程序中Z向的坐标尺寸。▪3.最终轮廓一次连续走刀完成▪为保证工件轮廓表面加工后的表面粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来▪比如型腔的切削通常分两步完成，第一步粗加工切内腔，第二步精加工切轮廓▪粗加工尽量采用大直径的刀具，以获得较高的加工效率，但对于形状复杂的二维型腔，若采用大直径的刀具将产生大量的欠切削区域，不便后续加工，而采用小直径的刀具又会降低加工效率第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制（续）7.4.1加工路线的确定（续）▪对于带岛屿的槽形铣削，如图7-42所示，若封闭凹槽内还有形状凸起的岛屿，则以保证每次走刀路线与轮廓的交点数不超过两个为原则，按图7-42（a）所示方式将岛屿两侧视为两个内槽分别进行…▪若按图7-42（c）所示方式，来回地从一侧顺次铣切到另一侧，必然会因频繁▪地抬刀和下刀而增加工时▪如图7-42（d）所示，若岛屿间形成的槽缝小于刀具直径，则必然将槽分隔成几个区域，若以最短工时考虑，则可将各区视为一个独立的槽，先后完成粗、精加工后再去加工另一个槽区▪若以预防加工变形考虑，则应在所有的区域完成粗铣后，再统一对所有的区域先后进行精铣第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制图7-41铣削内腔的三种走刀路线第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制7.4.1加工路线的确定▪4.选择切入、切出方式▪确定加工路线时首先应考虑切入、切出点的位置和切入、切出工件的方式。▪切入、切出点应尽量选在不太重要的位置或表面质量要求不高的位置，因为在切入、切出点，由于切削力的变化会影响该点的加工质量。▪切入、切出工件的方式有法向切入、切出，切向切入、切出，以及任意切入、切出三种方式▪因法向切入、切出在切入、切出点会留下刀痕，故一般不用该法，而是推荐采用切向切入、切出和任意切入、切出的方法▪对于二维轮廓的铣削，无论是内轮廓还是外轮廓，都要求刀具从切向切入、切出第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制（续）7.4.1加工路线的确定（续）▪1—建立刀具半径补偿；2—圆弧切入；3—铣削整圆轮廓；4—圆弧切出；5—撤销刀具半径补偿▪另外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（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制1.4.2程序原点与起刀点的确定▪为了提高零件的加工精度,程序原点应尽量选在零件的设计基准和工艺基准上▪例如以孔定位的零件,以孔的中心作为原点较为合适▪程序原点还可选在两垂直平面的交线上,不论是用已知直径的铣刀,还是用标准心棒加塞尺或是用测头都可以很方便地找到这一交线▪编制程序时需选择一个合理的起刀点。起刀点也就是程序的起始点,有时又称对刀点或换刀点。在设定起刀点时,应考虑以下几项因素:▪(1)刀具在起刀点换刀时,不能与工件或夹具产生干涉碰撞。▪(2)起刀点尽量选在工件外的某一点,但该点必须与工件的定位基准保持一定精度的坐标关系。在铣削加工时,起刀点应尽可能选在工件设计基准或工艺基准上,这样可以提高加工精度。第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制（续）1.4.2程序原点与起刀点的确定（续）▪(3)刀具退回到起刀点时,应能方便测量加工中的工件。▪(4)刀具的几何尺寸也会影响起刀点的位置。第七章：数控车铣加工工艺|7.4数控加工走刀路线图的绘制1.4.3下刀点与抬刀点的选择▪在机械加工中，下刀点和抬刀点的选择是决定切削操作过程中刀具进入和退出工件的位置。它们的正确选择对于提高加工效率、保证加工质量和延长刀具寿命都非常重要。▪1.下刀点▪下刀点的选择对于切削过程的安全性和加工效率起着重要作用。以下是一些影响下刀点选择的考虑因素：▪（1）工件形状：根据工件的形状和几何特征，选择下刀点使切削工具可以方便地进入工件的合适位置。考虑到工件的几何形状和材料特性，通过确定下刀点的位置，可以避免切削过程中的碰撞和干涉。▪（2）刀具类型：不同类型的刀具有不同的进刀方式和几何特征。例如，面铣刀和立铣刀在下刀点选择上有所不同。根据刀具的特性，选择合适的下刀点位置，以确保刀具能够安全进入工件而不出现振动或切削…▪（3）安全性考虑：选择下刀点时，必须确保切削工具能够安全地进入工件，避免与固定夹具、工件边缘或其他障碍物发生碰撞。考虑到机床的刚度和工件的稳定性，选择一个安全的下刀点位置对于避免工具和…第七章：数控车铣