数控加工工艺方法分析.ppt

1、单元1 数控加工工艺分析方法,广西机电职业技术学院,单元1 数控加工工艺分析方法,一、数控加工工艺分析方法 （一）零件图的工艺分析 （二）加工方法的选择 （三）工序的划分 （四）定位与夹紧方式的确定,（五）加工顺序的安排 （六）确定走刀路线和工步顺序 （七）切削用量的选择 （八）对刀点与换刀点的确定 （九）高速切削加工技术,二、典型零件数控加工工艺分析实例,（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例 （二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例,一、数控加工工艺分析方法,（一）零件图的工艺分析 1、零件图分析 （1）尺寸标注方法分析 注意基准统一原则，减少累积误差。 （2）零件图的完整性与正确性分析 几

2、何图素条件要求充分。,（3）零件技术要求分析 尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、热处理等都会影响工艺方案。同时考虑安装、刀具、切削用量。 （4）零件材料分析 材料影响价格、切削用量、工艺方案。,2、零件的结构工艺性分析,（1）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀， 提高效率，减少成本。 （2）内槽圆角影响刀具的选择，应大些。,（3）槽底圆角应小些，提高工艺性和效率。 （4）统一基准定位，减少定位误差。 （5）减少刀具数量，减低成本和减少定位误差。,R越大，加工平面能力越差。,（二）加工方法的选择,1、外圆表面加工方法的选择,2、内孔表面加工方法的选择,1、 40H7孔粗糙度要求较高，选择

3、钻孔 粗镗（或扩孔）半精镗精镗方案。 2、 13和 22孔没有尺寸公差要求，粗糙度要求不高，选择钻孔锪孔方案。,3、平面加工方法的选择,4、平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 方法有数控铣削、线切割及磨削等 对曲面轮廓，采用数控铣削。,对平面外轮廓，采用数控铣削。,对曲率半径较小的平面内轮廓，采用线切割。,（三）工序的划分,1.工序划分的原则 工序集中原则（数控加工常采用的原则）： 减少设备投入，减少安装次数、有利于保证加工精度。调整麻烦，生产周期长。 工序分散原则： 设备投入成本大，生产效率高。,2.工序划分方法 考虑生产纲领、设备、零件结构和技术要求。要求遵循以下原则： （1）按所用刀具划分

4、。如加工中心，减少换刀次数。 （2）按安装次数划分。减少定位误差。 （3）按粗、精加工划分。减少误差复映，提高加工精度。 （4）按加工部位划分。减少空行程，提高效率。,（四）定位与夹紧方式的确定,正确选用定位方案和夹紧方式是保证加工精度的条件。 要求：基准重合、减少安装次数、避免采用占机调整方式。,（五）加工顺序的安排,1、基面先行原则：减少定位误差。 2、先粗后精原则：减少误差复映。 3、先主后次原则：减少不必要的浪费。 4、先面后孔：避免切削变形，保证孔的加工精度。 5、先近后远原则：减少空行程，提高效率。,（六）确定走刀路线和工步顺序,走刀路线是刀具刀位点在整个加工工序中的运动轨迹，它不

5、但包含了工步的内容，也反映了工步的顺序。 走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。,走刀路线确定原则：,1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。 铣削平面零件外轮廓时，刀具的切入、切出应沿轮廓切线方向进行，避免在工件表面形成接刀痕。且注意留有切入长度和切出长度。,铣削外轮廓的切入切出路径,铣削外圆的切入切出路径,铣削平面零件内轮廓时，刀具切入、切出点应选择在轮廓两几何元素的交点处。若无交点，刀具切入、切出点应远离拐角，或选择圆弧切入、切出。,铣削内圆的切入切出路径,铣削内轮廓的切入切出路径,铣削无交点内轮廓的切入切出路径,从拐角切入、切出，容易产生过切现象。,从直

6、线中间圆弧切入、切出。,确定孔加工路线时，若孔的位置精度要求较高，加工路线的定位方向应保持一致。,无反向误差的加工路线,存在反向误差的加工路线,X,X,Y,Y,车螺纹时，为保证螺距的准确，应避免在进给机构的加速和减速过程中切削，故应有引入距离和超越距离。,引入距离,超越距离,常见的切削进给路线,行切法 刀具沿某一方向（如X）进行切削，沿另一方向进给，来回往复切削去除加工余量。 环切法 刀具沿与精加工轮廓平行的路线进行切削，从外向内或从内向外，呈环状逐步去除加工余量。,行切法切削进给路线,环切法切削进给路线,最终轮廓应一次走刀连续完成。,行切法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

7、面粗糙度。,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。,环切法，效果也较好，但加工时间较长。,铣削内腔的三种走刀路线,根据加工质量要求和工件毛坯的质量及材料，选择好铣削的方式（顺铣或逆铣）。,2、寻求最短走刀路线，减少空行程，提高效率。,先加工完外圈孔后，再加工内圈孔，时间较长。,交错加工内、外圈孔，减少空刀时间。,零件样图,孔加工最短走刀路线选择,工步起点与对刀点重合，空行程长。,工步起点与对刀点分离，空行程短。,粗车矩形循环进给路线选择,仿形进给路线，用于铸、锻件毛坯时进给路线较短。,三角形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较长。,矩形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路

8、线较短。,粗车进给路线选择,3、应使数值计算简单，以减少编程工作量。 4、应选择使工件加工变形小的走刀路线。 对薄板类零件应采用分层切削或对称切削的走刀路线。,（七）切削用量的选择,1、切削用量的选择原则 考虑切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本。 （1）粗加工时切削用量的选择原则： 主要考虑保证提高效率和刀具耐用度。 背吃刀量 进给量 切削速度,（2） 精加工时的切削用量的选择原则： 主要考虑保证加工精度和表面粗糙度，其次是刀具耐用度和效率。 背吃刀量 进给量 切削速度,数控车削刀具、工件材料、切削用量选择视频,数控铣削刀具、工件材料、切削用量选择视频,2、切削用量的选择方法,（1

9、）背吃刀量的选择（常规加工条件下）,CK6140机床车削工艺时： 粗车：3mm 半精加工：30.5mm 精加工： 0.50.05mm,XK714机床铣削工艺时： 粗铣：X、Y方向取刀具直径的75% Z方向取刀具半径的1/41/6 半精加工：X、Y方向取刀具直径的50% Z方向取刀具半径的1/41/6 精加工：X、Y方向取0.10.5mm Z方向取0.10.3mm,（2）进给量（进给速度） 的选择,主要根据零件的表面粗糙度、加工精度、刀具和工件的材料、刀具的刃数等因素选择。,车削加工时： 粗加工：0.30.5mm/r 半精加工：0.150.25mm/r 精加工：0.050.15mm/r,铣削加工

10、时： Vf = fzZn=（0.050.18）Zn 进给速度=每刃切削量刀具刃数主轴转速 刀具小时取小端数值，刀具大时取大端数值。每种规格的刀具每刃切削量变化在0.010.03的范围内，刃数少时取偏大的值，刃数多时取偏小的数值。精加工时取刃数多的刀具，粗加工时取刃数少的刀具。,（3）切削速度的选择,根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具材料和刀具耐用度等选择。 n =1000 Vc/D 主轴转速=1000切削线速度/（刀具直径或工件直径）,高速钢刀具： 粗加工：V 15m/min 半精加工：V 25m/min 精加工：V 45m/min 硬质合金刀具： 粗加工：V 30m/min 半精加工：V

11、50m/min 精加工：V 100m/min 陶瓷刀具：510倍的硬质合金刀具,（八）对刀点与换刀点的确定,1、对刀点的确定 对刀点加工零件时刀具相对于工件运动的起始点。 对刀点的选择原则 便于数字处理和简化编程。 容易找正、便于检查。 引起的加工误差小。,2、换刀点的确定,换刀点指刀架转位换刀时的位置。 换刀点选择原则： 换刀点应设在工件或夹具的外部，刀架转位时刀具不与其他部位干涉为原则。,（九）高速切削加工技术,高速切削的切削速度比常规切削速度高510倍以上。高速切削加工技术体系是机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控、切削机理等诸多方面的有机集成。,高速切削加工视频,1、特点,切削力随

12、着切削速度的提高而下降； 切削产生的热量绝大部分被切屑带走； 加工表面质量提高； 在高速切削范围内，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围。,2、优点,有利于提高生产效率； 有利于改善工件的加工精度和表面质量； 有利于减少模具加工中的手工抛光； 有利于减小工件变形； 有利于使用小直径刀具； 有利于加工薄壁零件和脆性材料； 有利于加工较大零部件。,3、应用,加工材料 适于高速切削加工的工件材料包括铝合金、钢、铸铁、铅、铜及铜合金 ，此外还包括模具钢、钛合金、不锈钢、镍基合金、纤维增强合成树脂等难加工材料。,常用工件材料的高速切削速度范围表(m/min),应用范围,目前，高速切削加工技术主要应用

13、于车削和铣削工艺，今后将涵盖所有的传统加工范畴，从粗加工到精加工，从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、滚齿等。 航空制造业、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。,三、典型零件数控加工工艺分析实例,（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例,轴承套数控车削加工工艺（单件小批量生产），所用机床为CJK6240。,1、零件图工艺分析,采取以下工艺措施： 1）编程时取基本尺寸。 2）先加工左、右端面。 3）内孔尺寸较小，镗120锥孔、32孔及15斜面时需掉头装夹。,2、确定装夹方案,1）内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。 2）加工外轮廓时，需要设一圆锥心轴装置，用

14、三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧。,外轮廓车削装夹方案,3、确定加工顺序及走刀路线,先加工内孔各表面，再加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。,外轮廓加工走刀路线,4、刀具选择,5、切削用量选择,根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，计算结果祥见工序卡。,6、数控加工工艺卡片拟订,（二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例,加工平面凸轮零件上的槽与孔，外部轮廓已加工完，零件材料为HT200。,1、零件图工艺分析,1） 凸轮槽内外轮廓及20、12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。 2） 应以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。,2、确定装夹方案,1） 加工20、12两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。 2） 加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和20、12两个孔两个孔为定位基准。,3、确定加工顺序及走刀路线,1）加工顺序的确定 先加工用作定位基准的20、12两个孔，再加工凸轮槽内外轮廓表面。且粗、精加工分开，其中20、12两个孔的加工采用钻孔一粗铰一精铰方案。,1）走刀路线的确定,走刀路线包括平面进给和深