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第四节 数控加工工艺概述一、数控加工工艺的概念一、数控加工工艺的概念 数控加工工艺数控加工工艺是采用数控机床加工零是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总件时所运用各种方法和技术手段的总和。和。数控加工工艺的内容包括：数控加工工艺的内容包括： (1) 选择并确定进行数控加工的零件及内容；选择并确定进行数控加工的零件及内容；(2) 对零件图纸进行数控加工的工艺分析；对零件图纸进行数控加工的工艺分析；(3) 数控加工的工艺设计；数控加工的工艺设计；(4) 对零件图纸的数学处理和计算；对零件图纸的数学处理和计算；(5) 编写加工程序单；编写加工程序单；(6) 程序的校验与修改；程序的校验与修改；(7) 编写数控加工工艺文件，如数控加工工序卡、刀编写数控加工工艺文件，如数控加工工序卡、刀具卡。具卡。二、数控加工工艺特点1、工艺内容很具体2、工艺设计严密3、注重加工的适应性 由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生产效率高、周期短、设备使用费用高质量稳定、生产效率高、周期短、设备使用费用高等特点。等特点。 在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。差异。 三、数控加工工艺路线的设计三、数控加工工艺路线的设计 数控加工的工艺路线设计与普通机床加数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常规工艺路线拟定的工的常规工艺路线拟定的区别区别主要在于它主要在于它仅是几道数控加工工艺过程的概括，而不仅是几道数控加工工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而且是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而且要兼顾常规工序的安排，使之与整个工艺要兼顾常规工序的安排，使之与整个工艺过程协调吻合。过程协调吻合。 以同一把刀以同一把刀具加工的内具加工的内容划分工序容划分工序 数控工序的划分方法数控工序的划分方法 以一次安装以一次安装加工作为一加工作为一道工序道工序 按粗、精按粗、精加工划分加工划分 按加工部位划分按加工部位划分或按设备划分或按设备划分 在数控机床上加工零件，一般按在数控机床上加工零件，一般按工序集中工序集中原原则划分工序。则划分工序。 2. 加工顺序的安排原则加工顺序的安排原则 P247 尽量使工件的尽量使工件的装夹次数装夹次数、工作台转动次数、工作台转动次数、刀具刀具更换次数及所有空行程时间减至最少更换次数及所有空行程时间减至最少，提高加工精，提高加工精度和生产率。度和生产率。 先内后外先内后外原则。原则。 精度要求较高的主要表面的粗加工应安排在次要精度要求较高的主要表面的粗加工应安排在次要表面粗加工之前；表面加工时，一般也需先加工大表面粗加工之前；表面加工时，一般也需先加工大表面。表面。 加工中加工中容易损伤的表面容易损伤的表面(如螺纹等如螺纹等)，应放在加工，应放在加工路线的路线的后面后面。3.数控加工工艺过程与普通加工工艺的衔接实例实例 ：如右图：如右图： 可以先在普通机床上把底面和四个轮廓面加工好可以先在普通机床上把底面和四个轮廓面加工好(“基面先行基面先行”)，其余的顶面、孔及沟槽安排在立，其余的顶面、孔及沟槽安排在立式加工中心上完成式加工中心上完成(工序集中原则工序集中原则)，加工中心工，加工中心工序按序按“先粗后精先粗后精”、“先主后次先主后次”、“先面后孔先面后孔”等原则可以划分为如下等原则可以划分为如下15个工步：个工步： 1、粗铣顶面。、粗铣顶面。 2、钻、钻32、12等孔的中心孔（预钻凹坑）。等孔的中心孔（预钻凹坑）。 3、钻、钻32、12孔至孔至11.5。 4、扩、扩32孔至孔至30。 5、钻、钻36的孔至尺寸。的孔至尺寸。 6、粗铣、粗铣60沉孔及沟槽。沉孔及沟槽。 7、钻、钻4M8底孔至底孔至6.8。 8、镗、镗32孔至孔至31.7。 9、精铣顶面。、精铣顶面。 10、铰、铰12孔至尺寸。孔至尺寸。 11、精镗、精镗32孔至尺寸。孔至尺寸。 12、精铣、精铣60沉孔及沟槽至尺寸。沉孔及沟槽至尺寸。 13、12孔口倒角。孔口倒角。 14、36、4M8孔口倒角。孔口倒角。 15、攻、攻4M8螺纹完成。螺纹完成。 四、数控加工工序的设计 （5点）1、进给路线的选择、进给路线的选择进给路线（刀具路径，简称刀路）：进给路线（刀具路径，简称刀路）：在数控在数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向。方向。 例：例：进给路线的选择原则进给路线的选择原则（1 1）寻求最短加工路线）寻求最短加工路线（2 2）最终轮廓一次走刀完成）最终轮廓一次走刀完成（3 3）切入切出段路径：）切入切出段路径：刀具沿加工轮廓的刀具沿加工轮廓的切线方向切线方向切入和切入和切出，否则，在零件的切入和切出处有刀具的刻痕。切出，否则，在零件的切入和切出处有刀具的刻痕。（4 4）避免引入反向间隙误差）避免引入反向间隙误差 数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。工件的定位误差。（5 5）选择使工件在加工后变形小的路线）选择使工件在加工后变形小的路线 对横截面积小的细长零件或薄板零件，应采用分几次对横截面积小的细长零件或薄板零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸，或对称去除余量法安排走刀路线。走刀加工到最后尺寸，或对称去除余量法安排走刀路线。 数控加工对夹具的基本要求：尽量做到基准统一，数控加工对夹具的基本要求：尽量做到基准统一，减少装夹次数，避免采用占机人工调整方案。减少装夹次数，避免采用占机人工调整方案。2、工件的装夹方式、工件的装夹方式同时还要考虑以下几方面：同时还要考虑以下几方面：（1 1）当零件为小批量生产时，尽量采用组合夹具、可调式夹具）当零件为小批量生产时，尽量采用组合夹具、可调式夹具及通用夹具；及通用夹具；（2 2）当零件为成批生产时，应考虑专用夹具；）当零件为成批生产时，应考虑专用夹具；（3 3）夹具中的定位元件、夹紧元件和对刀装置不能影响加工时）夹具中的定位元件、夹紧元件和对刀装置不能影响加工时的走刀，以的走刀，以避免刀具在走刀时与夹具发生碰撞避免刀具在走刀时与夹具发生碰撞。（4 4）装卸零件要）装卸零件要方便可靠，动作迅速方便可靠，动作迅速，以缩短辅助时间。如有，以缩短辅助时间。如有可能，在加工生产批量较大的零件时应采用气动夹具、液动夹可能，在加工生产批量较大的零件时应采用气动夹具、液动夹具或多工位夹具等。具或多工位夹具等。 3、刀具的选择、刀具的选择 数控加工对刀具的数控加工对刀具的精度、刚度和耐用度精度、刚度和耐用度等的要等的要求比普通加工更加严格。求比普通加工更加严格。 当刀具确定以后，还要把刀具的规格、专用代当刀具确定以后，还要把刀具的规格、专用代码以及该刀具所要加工的内容进行码以及该刀具所要加工的内容进行列表记录列表记录，供，供编程时使用。编程时使用。4 4、对刀点与换刀点的确定、对刀点与换刀点的确定 P247 P247 对刀点：对刀点：即程序的起点，是数控加工时刀具相对即程序的起点，是数控加工时刀具相对工件运动的起点。工件运动的起点。 刀位点：刀位点：如刀尖、钻尖。如刀尖、钻尖。 换刀点：换刀点：是转换刀位置的基准点。应在工件外部。是转换刀位置的基准点。应在工件外部。 一般是先参考一般是先参考切削用量手册切削用量手册，再根据经，再根据经验，最后通过工艺试验来确定切削用量。验，最后通过工艺试验来确定切削用量。 切削用量（切削三要素）包括主轴转速（切削切削用量（切削三要素）包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量和进给量（进给速度）。速度）、背吃刀量和进给量（进给速度）。 切削用量的选择原则：在保证加工质量和刀具耐用度切削用量的选择原则：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，使切削的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率高，加工成本低。效率高，加工成本低。 5 5、切削用量的确定、切削用量的确定工艺分析 实例完成如图1所示零件的加工。毛坯尺寸50114。 图1 车削加工实例 2、工艺处理、工艺处理（1）工步和走刀路线的确定，按加工过程确定走刀路线如下：装夹50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：245倒角，48外圆，R20，R16，R10圆弧。精加工上述轮廓。手工钻孔，孔深至尺寸要求。粗加工孔内轮廓。精加工孔内轮廓。调头装夹48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：245倒角，螺纹外圆，36端面，锥面，48外圆到圆弧面。精加工上述轮廓。切槽。螺纹加工。（2）刀具刀具的选择和切削用量的确定，根据加工内容确定所用刀具如图2所示： 1、图纸分析、图纸分析（1）加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。（2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）装夹50外圆，平端面，对刀对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。调头装夹48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上）（3）换刀点：（120，200）（4）公差处理：尺寸公差取中值。图2 刀具选择图T0101外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深2mm，主轴转速800r/min,进给速度150mm/min。T0202外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.5mm，主轴转速1500r/min,进给速度80mm/min。T0303切槽：刀宽4mm，主轴转速450r/min,进给速度20mm/min。T0404加工螺纹：刀尖角60，主轴转速400r/min,进给速度2mm/r（螺距）。T0505钻孔：钻头直径16mm，主轴转速450r/min。T0606内轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深1mm，主轴转速500r/min,进给速度100mm/min。T0707内轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.4mm，主轴转速800r/min,进给速度60mm/min。3、数值计算、数值计算未知点坐标计算：P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36)螺纹尺寸计算：螺纹外圆32-0.2=31.84、编程、编程设经对刀后刀尖点位于（120，200），加工前各把刀已经完成对刀。装夹50外圆，探出65mm，手动平端面。 编写如图所示零件的加工工艺编写如图所示零件的加工工艺（1 1）零件图分析）零件图分析如图所示零件，由圆弧面、外圆锥面、外圆柱面构成。如图所示零件，由圆弧面、外圆锥面、外圆柱面构成。其中其中5050外圆柱面直径处不加工，而外圆柱面直径处不加工，而4040外圆柱面直径外圆柱面直径处加工精度较高。处加工精度较高。零件材料：零件材料：4545钢钢毛坯尺寸：毛坯尺寸：5050110110（2 2）零件的装夹及夹具的选择）零件的装夹及夹具的选择采用机床三爪自动定心卡盘，零件伸出三爪卡盘外采用机床三爪自动定心卡盘，零件伸出三爪卡盘外75mm75mm左右，以外圆定位并夹紧。左右，以外圆定位并夹紧。 （3 3）加工方案及加工顺序的确定）加工方案及加工顺序的确定以零件右端点和中心轴作为坐标原点建立工件坐标系。以零件右端点和中心轴作为坐标原点建立工件坐标系。根据零件尺寸精度及技术要求，零件从右向左加工，将根据零件尺寸精度及技术要求，零件从右向左加工，将粗、精加工分开来考虑。粗、精加工分开来考虑。 加工工艺顺序为：车削右端面加工工艺顺序为：车削右端面复合型车削固定循环复合型车削固定循环粗、精加工右端需要加工的所有轮廓（粗车粗、精加工右端需要加工的所有轮廓（粗车4444外圆柱外圆柱面面粗车圆弧面粗车圆弧面R14.25R14.25半精车外圆柱面半精车外圆柱面40.540.5粗车粗车外圆锥面外圆锥面粗车外圆弧面粗车外圆弧面R4.75R4.75精车圆弧面精车圆弧面R14R14精车精车外圆锥面外圆锥面精车外圆柱面精车外圆柱面4040精车外圆弧面精车外圆弧面R5R5）。）。（4 4）选择刀具）选择刀具选择选择1 1号刀具为号刀具为9090硬质合金机夹偏刀，用于粗、精车削硬质合金机夹偏刀，用于粗、精车削加工。加工。（5 5）切削用量选择）切削用量选择粗车主轴转速粗车主轴转速n=630r/minn=630r/min，精车主轴转速，精车主轴转速V=110m/minV=110m/min，进给速度粗车为进给速度粗车为f=0.2mm/rf=0.2mm/r，精车为，精车为f=0.07mm/rf=0.07mm/r。 编写如图所示零件的数控加工工艺（小批生产）编写如图所示零件的数控加工工艺（小批生产）（1 1）零件图的分析）零件图的分析 如图所示，支承部分的外轮廓由直线和圆弧组成，其如图所示，支承部分的外轮廓由直线和圆弧组成，其它主要是圆孔。其中内孔它主要是圆孔。其中内孔40H740H7有较高的尺寸加工精度有较高的尺寸加工精度和表面粗糙度要求。和表面粗糙度要求。 零件材料：零件材料：HT200HT200（切削性能较好）（切削性能较好） 毛坯尺寸：毛坯尺寸：170mm170mm110mm110mm45mm45mm（2 2）零件的装夹及夹具的选择）零件的装夹及夹具的选择 用铣床虎钳夹毛坯两侧面加工下表面；翻面后用下表用铣床虎钳夹毛坯两侧面加工下表面；翻面后用下表面定位，用虎钳夹毛坯两侧面，加工上表面、台阶面、面定位，用虎钳夹毛坯两侧面，加工上表面、台阶面、钻孔和镗孔；采用钻孔和镗孔；采用“一面两孔一面两孔” ” 方式定位，即以底面和方式定位，即以底面和40H740H7和和1313两个孔为定位基准装夹，加工外轮廓。两个孔为定位基准装夹，加工外轮廓。 （3 3）加工方案及加工顺序的确定）加工方案及加工顺序的确定 以零件以零件4040内孔的上端面内孔的上端面为坐标原点建立工件为坐标原点建立工件坐标系。坐标系。 加工顺序的确定按加工顺序的确定按基面先行、先粗后精基面先行、先粗后精原则确原则确定。定。 加工加工工艺顺序工艺顺序为：铣削下表面为：铣削下表面翻面夹装后铣翻面夹装后铣削上表面削上表面铣削铣削6060外圆及其台阶面外圆及其台阶面钻钻3 3个个55中心孔中心孔钻钻3838内孔内孔粗、精镗粗、精镗4040内孔内孔钻钻2 21313孔孔锪钻锪钻2 22222孔孔铣削外轮廓。（走铣削外轮廓。（走刀顺序见表所示）。刀顺序见表所示）。（4）选择刀具 40H7内孔采用钻镗； 阶梯孔13和22选择钻锪； 零件外轮廓、60mm外圆及其台阶面采用立铣刀； 上、下表面采用端铣刀加工，详见表格。 （5 5）切削用量选择（）切削用量选择（详见表格详见表格 ） 思考题：P262：13