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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 数控加工工艺是接受数控机床加数控加工工艺是接受数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手工零件时所运用各种方法和技术手段的总和。段的总和。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、留意加工的适应性 由于数控加工接受了计算机限制系统和数控机床，使得由于数控加工接受了计算机限制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生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、设备运用费用高等特点。产效率高、周期短、设备运用费用高等特点。在数控加工工艺上也与一般加工工艺具有确定的差异。在数控加工工艺上也与一般加工工艺具有确定的差异。（1 1）数控加工工艺内容要求更加具体、具体）数控加工工艺内容要求更加具体、具体）数控加工工艺内容要求更加具体、具体）数控加工工艺内容要求更加具体、具体一般加工工艺一般加工工艺一般加工工艺一般加工工艺 很多具体工艺问题，如工步的划分与支配、刀具的几何形态与尺寸、很多具体工艺问题，如工步的划分与支配、刀具的几何形态与尺寸、很多具体工艺问题，如工步的划分与支配、刀具的几何形态与尺寸、很多具体工艺问题，如工步的划分与支配、刀具的几何形态与尺寸、走刀路途、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员依据实际走刀路途、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员依据实际走刀路途、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员依据实际走刀路途、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员依据实际阅历和习惯自行考虑和确定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行阅历和习惯自行考虑和确定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行阅历和习惯自行考虑和确定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行阅历和习惯自行考虑和确定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺 全部工艺问题必需事先设计和支配好，并编入加工程序中。数控工艺全部工艺问题必需事先设计和支配好，并编入加工程序中。数控工艺全部工艺问题必需事先设计和支配好，并编入加工程序中。数控工艺全部工艺问题必需事先设计和支配好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括具体的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和不仅包括具体的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和不仅包括具体的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和不仅包括具体的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容等，在编程中更须要确定具体的各种工艺参数。其它特殊要求的内容等，在编程中更须要确定具体的各种工艺参数。其它特殊要求的内容等，在编程中更须要确定具体的各种工艺参数。其它特殊要求的内容等，在编程中更须要确定具体的各种工艺参数。（2 2）数控加工工艺要求更严密、精确）数控加工工艺要求更严密、精确）数控加工工艺要求更严密、精确）数控加工工艺要求更严密、精确一般加工工艺一般加工工艺一般加工工艺一般加工工艺数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺数控加工工艺 加工时可以依据加工过程中出现的问题比较自由地加工时可以依据加工过程中出现的问题比较自由地加工时可以依据加工过程中出现的问题比较自由地加工时可以依据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。进行人为调整。进行人为调整。进行人为调整。自适应性较差，加工过程中可能遇到的全部问题必自适应性较差，加工过程中可能遇到的全部问题必自适应性较差，加工过程中可能遇到的全部问题必自适应性较差，加工过程中可能遇到的全部问题必需事先细心考虑，否则导致严峻的后果。需事先细心考虑，否则导致严峻的后果。需事先细心考虑，否则导致严峻的后果。需事先细心考虑，否则导致严峻的后果。三、数控加工工艺路途的设计三、数控加工工艺路途的设计 数控加工的工艺路途设计与一般机床加数控加工的工艺路途设计与一般机床加工的常规工艺路途拟定的区分主要在于它工的常规工艺路途拟定的区分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支配，使之与整个工艺要兼顾常规工序的支配，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 1 1、工序的划分、工序的划分、工序的划分、工序的划分 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.加工依次的支配原则加工依次的支配原则 P247尽量使工件的装夹次数、工作台转动次数、刀具更尽量使工件的装夹次数、工作台转动次数、刀具更换次数及全部空行程时间减至最少，提高加工精度换次数及全部空行程时间减至最少，提高加工精度和生产率。和生产率。先内后外原则。先内后外原则。精度要求较高的主要表面的粗加工应支配在次要表精度要求较高的主要表面的粗加工应支配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。面。加工中简洁损伤的表面加工中简洁损伤的表面(如螺纹等如螺纹等)，应放在加工路，应放在加工路途的后面。途的后面。3.数控加工工艺过程与一般加工工艺的连接四、数控加工工序的设计 （5点）1、进给路途的选择、进给路途的选择进给路途（刀具路径，简称刀路）：在进给路途（刀具路径，简称刀路）：在数控加工过程中刀具相对于工件的运数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向。动轨迹和方向。例：例：进给路途的选择原则进给路途的选择原则（1 1）寻求最短加工路途）寻求最短加工路途（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：刀具沿加工轮廓的切线方向切入和）切入切出段路径：刀具沿加工轮廓的切线方向切入和切出，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）避开引入反向间隙误差）避开引入反向间隙误差 数控机床在反向运动时会出现反向间隙，假如在走刀数控机床在反向运动时会出现反向间隙，假如在走刀路途中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加路途中将反向间隙带入，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途）选择使工件在加工后变形小的路途 对横截面积小的瘦长零件或薄板零件，应接受分几次对横截面积小的瘦长零件或薄板零件，应接受分几次走刀加工到最终尺寸，或对称去除余量法支配走刀路途。走刀加工到最终尺寸，或对称去除余量法支配走刀路途。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，削减装夹次数，避开接受占机人工调整方案。削减装夹次数，避开接受占机人工调整方案。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，尽量接受组合夹具、可调式夹具）当零件为小批量生产时，尽量接受组合夹具、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，以避开刀具在走刀时与夹具发生碰撞。的走刀，以避开刀具在走刀时与夹具发生碰撞。（4 4）装卸零件要便利牢靠，动作快速，以缩短协助时间。如有）装卸零件要便利牢靠，动作快速，以缩短协助时间。如有可能，在加工生产批量较大的零件时应接受气动夹具、液动夹可能，在加工生产批量较大的零件时应接受气动夹具、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 数控加工对刀具的精度、刚度和耐用度等的要数控加工对刀具的精度、刚度和耐用度等的要求比一般加工更加严格。求比一般加工更加严格。当刀具确定以后，还要把刀具的规格、专用代码当刀具确定以后，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列表记录，供编程以及该刀具所要加工的内容进行列表记录，供编程时运用。时运用。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。一般是先参考切削用量手册，再依据阅一般是先参考切削用量手册，再依据阅历，最终通过工艺试验来确定切削用量。历，最终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 数控铣削加工典型零件工艺分析实例数控铣削加工典型零件工艺分析实例数控铣削加工典型零件工艺分析实例数控铣削加工典型零件工艺分析实例 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：170mm110mm45mm170mm110mm45mm（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；接受钻孔和镗孔；接受“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）加工方案及加工依次的确定）加工方案及加工依次的确定 以零件以零件4040内孔的上端面为坐标原点建立工件内孔的上端面为坐标原点建立工件坐标系。坐标系。加工依次的确定按基面先行、先粗后精原则确加工依次的确定按基面先行、先粗后精原则确定。定。加工工艺依次为：铣削下表面加工工艺依次为：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213213孔孔锪钻锪钻222222孔孔铣削外轮廓。（走铣削外轮廓。（走刀依次见表所示）。刀依次见表所示）。（4）选择刀具 40H7内孔接受钻镗；阶梯孔13和22选择钻锪；零件外轮廓、60mm外圆及其台阶面接受立铣刀；上、下表面接受端铣刀加工，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）思索题：P262：13