数控加工工艺.ppt

1、数控技术专题讲座之一,数控加工工艺,主讲：夏玉强,数控加工前的准备工作,图纸,制作加工工艺,编制程序,程序调试,进行加工,装夹方式及卡具的确定,刀具的确定 及其切削参数 的选择,加工流程的确定,刀具设置,程序编制,程序录入,模拟加工,真正加工,检验,数控机床编程准备,在数控机床上加工零件，是把被加工零件的工艺过程、工艺参数、运动要求用数控语言编写出来，并通过键盘输入。数控系统根据用户输入的指令，控制机床运动，零件加工结束时，机床停止。 在数控机床上加工零件所涉及的范围比较广，与相应的配套技术有密切关系。合格的编程员首先应该是一个很好的工艺员，应熟练地掌握零件的工艺设计和切削用量的确定，能正确提

2、出刀具方案和夹具方案，懂得刀具切削量选择方法，了解数控机床的性能特点，熟悉程序编制和输入方法。使用数控机床，不能把它仅仅当作一台机床来看，而是应该把它当作一个成套设备来使用，作为一项综合的成套技术来处理。,数控机床编程准备,一、编制程序的工艺事项 数控机床是一种高效率的设备，它的效率高于普通机床几倍到几十倍；欲充分发挥数控机床这一特点，必须熟练掌握数控机床的性能、特点及使用、操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案，由于生产规模的差异，对于同一个零件的加工方案是有所不同时，应根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。,编制程序的工艺事项,各种生产类型的工艺特征,编制程序的工艺事项,编制程

3、序的工艺事项,1.工序划分 (1)按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数，压缩空行程时间，减少不必要的定位误差。多采用按刀具集中工序的方法加工零件，就是用同一把刀加工完零件上相同的部位后，再换另外一把刀，加工其它部位。 (2)按粗、精加工划分工序 根据零件形状、尺寸和刚度及变形因素，可以按粗、精加工分开的原则划分工序，先粗加工，后精加工。考虑到粗加工：型材零件变形的恢复需要一段时间。最好粗加工后不要紧接着就安排精加工。（失效） (3)按先面后孔的原则划分工序 在零件上既有面加工、又有孔加工时，可以先加工面，后加工孔， 按这种方法划分工序可以提高孔的加工精度。,工序划分,加工工序划分原则 在数控机

4、床上加工零件，工序可以比较集中,一次装夹应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点，常用的工序划分原则有以下两种。 保证精度的原则 数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。 提高生产效率的原则 数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量

5、减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。,编制程序的工艺事项,2.数控机床零件装夹方法 在数控机床上加工零件，由于工序集中，往往是在一次装夹中就要完成全部工序，因此，对夹紧工件时的变形要给以足够的重视。 数控铣床上应尽量采用组合夹具，必要时可以设计专用夹具。 无论是采用组合夹具还是设计专用夹具，一定要考虑数控机床的运动特点，注意协调零件和机床坐标系的关系。,数控机床零件装夹方法,机床夹具概述 1.通用夹具 通用夹具已经标准化，通用机床上一般附有通用夹具。 例如：卧式车床上的三爪卡盘、铣床上的平口钳、平面磨床上的磁性工作台等。 适应性强，使用时无需调整，或稍加调

6、整即可用于多种工件的装夹。但使用通用夹具生产效率低，通常用于单件小批生产。,夹具的种类,2.专用夹具 针对某一工件的某道工序专门设计和制造的。 不考虑通用性，所以设计紧凑，操作方便，且可以保证精度，亦可提高生产效率。但是生产专用夹具费用较高，且不能适应产品的变化，因此主要用于产品固定的大批量生产中。 3.组合夹具 由预先制造好的成套标准元件组装而成的专用夹具。 当更换产品时，组合夹具可根据工件的加工要求，重新组装成新的夹具。由于采用标准元件组装方式，组合夹具具有缩短生产准备周期，减少专用夹具品种数量，降低生产成本等优点。特别适合新产品研制和单件小批生产，对批量较大的生产也有一定的适用性。,数控

7、铣床零件装夹方法,设计专用夹具，应注意以下几点： (1)选择合适的定位方式 为了确定工件在夹具中的位置或工件在机床上的位置：夹具在机床上的安装位置，定位基准应与设计基准一致。所选择的定位方式应具有较高的定位精度，没有过定位干涉现象，便于工件的安装。为了便于夹具或零件的安装找平，最好以工作台某两个面定位。,设计应用夹具，应注意以下几点：,（2）确定合适的夹紧方法 考虑夹紧方案时，要注意夹紧力的作用点和方向，夹紧力应靠近主要支承点，或在支承点所组成的三角形内，力求靠近切削部位，亦在刚性较好的地方，尽量不要在被加工孔的上方。,设计应用夹具，应注意以下几点：,（3）对夹具结构要有足够的强度和刚度 夹具

8、的目的是保证零件的加工精度，因此要求夹具必须具备足够的刚度和强度。特别对于切削用量较大的工序，夹具的刚度和强度更为突出。 零件在夹具或工作台上的安装，对于箱体零件，可以用已经加工好的两个垂直平面作为定位基准，最好选择一平面的两孔作为箱体零件的定位基准，若零件本身无适合的定位孔和定位面，可以设置工艺基面和工艺用孔 。,编制程序的工艺事项,3. 零件的工艺编制 零件的工艺编制，就是综合不同的工序内容，最终确定每道工序的加工路线。由于同一零件的加工工艺可能会出现各种不同的方案，应根据实际情况和具体条件，采用最完善、最经济、最合理的工艺方案。 工艺编制的依据要根据零件的毛坯和材料的形状，材料的性质等因

9、素决定，这些因素和零件的尺寸和精度是选择加工余量的决定因素，依据零件精度、尺寸、形位公差和技术要求编制工艺规程。零件的工艺受到各种不同因素的限制，编程员必须充分注意上述各项条件。,数控机床编程准备,二、数控机床加工余量的选择 数控机床加工余量的大小等于每个中间工序加工余量的总和。工序间的加工余量的选择应根据下列条件进行。 (1)尽量采用最小的加工余量总和，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。 (2)应有足够的加工余量，特别是最后的工序，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求。 (3)决定加工余量时应考虑到零件热处理引起的变化，否则可能产生废品。 (4)决定加工余量时应考虑被加

10、工零件的大小、零件越大，由于切削力、内应力引起的变形也会越大，因此，要求加工余量也相应地大一些。 (5)决定加工余量时应考虑加工方法和设备的刚性，以及零件可能要发生的变形，过大的加工余量也会由于切削抗力的增加引起零件的变形。,数控机床编程准备,三、加工路线的确定 数控机床加工过程中，每道工序加工路线的确定那是非常重要的，因为它与零件的加工精度和粗糙度直接相关。 所谓加工路线，就是指数控机床在加工过程中刀具中心运动的轨迹和方向。确定加工路线，就是确定刀具运动的轨迹和方向，也就是编程的轨迹和运动方向。 对于连续切削的零件轮廓，特别是用圆弧插补加工圆弧时，要注意安排好刀具切入和切出的加工路线，要尽量

11、避免交接处重复切削，否则会出现明显的界限痕迹。,加工路线的确定,对于用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工。当整圆加工完毕退刀时，不要在切点处直接退刀，要让刀具多运动一段距离，最好是沿切线方向，以免取消刀具半径补偿时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废。 铣削内圆弧时，也要遵循从切向切入的方法，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线，这样，能提高内孔表面的加工精度，改善接刀处的刀痕，提高内孔表面质量 .,轮廓铣削加工路线的分析,铣削外圆加工路线图,铣削内圆加工路线图,位置精度要求高的孔加工路线的分析,对于位置精度要求精度较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时

12、，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图2-8所示，图a为零件图，在该零件上加工的六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。当按b 图所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，在Y方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其它孔的位置精度。按图c所示路线，加工完4孔后，往上移动一段距离到P点，然后再折回来加工5、6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其它孔的位置精度。,孔加工路线示意图,轮廓铣削加工路线的分析,编程思想,一般有两种思想 1.按轮廓编程 其主要适用于手动编程和简单的轮廓编程和简单钻孔，特点是编程者只要按工件的轮廓坐标编程再适当的加

13、上刀具半径补偿就可以了，方法简单。缺点是对于复杂的曲面图形比较困难。,编程思想,2.按刀具中心编程 此方法不须加刀具半径补偿，也避免了对刀具半径的添加可以避免因忘记取消刀补所产生的切伤工件，和因要取消半径补偿要让开工件的麻烦，提高了生产效率。 此方法一般用于编程软件直接生成程序大减轻了人的计算量和误差。可加工各种曲面、型腔、轮廓等。,编程思想,加工路线的确定,尽量缩短走刀路线，减少空程走刀，提高工效； 走刀路线要保证加工零件的表面粗糙度和尺寸精度要求； 有利于简化数值计算，减少程序段数编程工作量。,数控机床编程准备,四、切削用量的选择 切削用量是指切削时各运动参数的数值，它是调整机床的依据。切

14、削用量包括切削速度，进给量f和切削深度aP。这三者常称为切削用量三要素。 切削速度指主运动的线速度，单位为m/s（或m/min）。 进给量是指工件或刀具每回转一周，刀具与工件之间沿进给方向的相对位移。外圆车削的进给量是指工件每转一周，刀具沿进给方向移动的距离，单位为mm/r。 切削深度是指待加工表面与已加工表面的垂直距离，单位为mm。,切削用量的选择,影响切削用量的因素有： 机床（热稳定性、热变形、刚性） 刀具（刀具材料，数控机床刀具多采用机夹刀片） 工件（工件的可切削性能） 优良的可切削性标志：在高速 切削下，有效地形成切屑，较 小的刀具磨损，良好的表面加工质量。 冷却液（可提高切削用量）,

15、切削用量的选择,合理选择数控机床切削用量，就是在一定条件下选择切削用量三要素的最佳组合。确定数控机床的切削用量一定要根据机床说明书中规定的要求，以及刀具的耐磨度去选择，当然也可以结合实际经验采用类比法去确定。确定切削用量时应注意以下几点： （1）要充分保证刀具能加工完一个工件或保证刀具的耐用度不低于一个工作班，最少也不低于半个班的工作时间。,切削用量的选择,（2）切削深度主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。 （3）对于表面粗糙度和精度要求高的零件，要留有足够的精加工余量。数控机床的精加工余量可比普通机床小一些。 （4）主轴的转速S(r/min)要根据切削速度v(m/min)来选择： =sD/10