数控加工工艺基础幻灯片.ppt

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1、数控加工工艺基础1机械工程学院机械工程学院第1页，共52页，编辑于2022年，星期六内容提要2.1数控加工工艺概述2.2数控加工工艺分析2.3数控加工工艺设计2.4数控加工中的数值计算与处理2.5数控加工中专用技术文件的编制2机械工程学院机械工程学院第2页，共52页，编辑于2022年，星期六2.1 数控加工工艺概述本节内容：本节内容：一一.数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点 二二.数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容3机械工程学院机械工程学院第3页，共52页，编辑于2022年，星期六一一.数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运数控加工工

2、艺是采用数控机床加工零件时所运用用各种方法和技术手段各种方法和技术手段的总和。的总和。1 1、内容要求更加具体、详细、内容要求更加具体、详细2 2、要求更严密、精确、要求更严密、精确3 3、数学处理和编程尺寸设定值的计算、数学处理和编程尺寸设定值的计算4 4、考虑进给速度对零件形状精度的影响、考虑进给速度对零件形状精度的影响5 5、强调刀具选择的重要性、强调刀具选择的重要性6 6、工序相对集中，工序内容比普通机床加工的工序内容复杂、工序相对集中，工序内容比普通机床加工的工序内容复杂7 7、数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内、数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一

3、项特殊内容容4机械工程学院机械工程学院第4页，共52页，编辑于2022年，星期六 二二.数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容 1.1.数控加工内容的选择数控加工内容的选择 2.2.数控加工方法的选择数控加工方法的选择 5机械工程学院机械工程学院第5页，共52页，编辑于2022年，星期六1.1.数控加工内容的选择数控加工内容的选择 1）.适于数控加工的内容：适于数控加工的内容：（1 1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；内容；（2 2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；为

4、重点选择内容；（3 3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。力时选择。6机械工程学院机械工程学院第6页，共52页，编辑于2022年，星期六2）.不适于数控加工的内容：不适于数控加工的内容：（1 1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；精基准，需用专用工装协调的内容；（2 2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加

5、工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；工；（3 3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。7机械工程学院机械工程学院第7页，共52页，编辑于2022年，星期六 2.2.数控加工方法的选

6、择数控加工方法的选择外圆：车削和磨削，抛光内孔：钻孔，扩孔，铰孔，镗孔平面：铣削，刨削，车削，磨削平面轮廓：数控铣，线切割，磨削曲面轮廓：数控铣8机械工程学院机械工程学院第8页，共52页，编辑于2022年，星期六 被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。审查的主要内容。（1 1）几何要素的条件应完整、准确）几何要素的条件应完整、准确（2 2）统一几何类型及尺寸）统一几何类型及尺寸 （3 3）内槽圆角半径不能太小）内槽圆角半径不能太小 （4 4）

7、槽底圆角半径不能过大）槽底圆角半径不能过大 （5 5）统一基准定位）统一基准定位2.2 2.2 数控加工工艺分析数控加工工艺分析9机械工程学院机械工程学院第9页，共52页，编辑于2022年，星期六2.3 2.3 数控加工工艺设计数控加工工艺设计数控加工工艺路线设计往往不是指从毛坯到成数控加工工艺路线设计往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因而要与其它加工工艺衔接艺过程的具体描述。因而要与其它加工工艺衔接好，常见工艺流程如图。好，常见工艺流程如图。10机械工程学院机械工程学院第10页，共52页，编辑于2022年

8、，星期六.工序的划分工序的划分 数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：a.a.以零件装夹定位方式划分工序。以零件装夹定位方式划分工序。b.b.以粗、精加工划分工序。以粗、精加工划分工序。c.c.以所用刀具划分工序。以所用刀具划分工序。一个（或一组）工人，在一个工作地对同一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。一、加工阶段的划分11机械工程学院机械工程学院第11页，共52页，编辑于2022年，星期六安装的划分 在一个工序中工件可能只安装一次，也可能要安装若干次工位的划分 在工件的一次安装中，通过分度（位移）装置，使工件相对机床床身变换加工位置

9、，把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位在同一工序中，工件每定位和夹紧一次所能完成的那部分加工12机械工程学院机械工程学院第12页，共52页，编辑于2022年，星期六13机械工程学院机械工程学院第13页，共52页，编辑于2022年，星期六工步的划分工步的划分（1 1）以粗、精加工划分工步。）以粗、精加工划分工步。（2 2）以加工部位划分工步。）以加工部位划分工步。（3 3）以同一把刀具加工的内容划分工步。）以同一把刀具加工的内容划分工步。走刀走刀 切削刀具在加工表面上切削一次所完切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容成的工步内容在一个工位中，加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变

10、时，所连续完成的那部分工序14机械工程学院机械工程学院第14页，共52页，编辑于2022年，星期六知识回顾2.1数控加工工艺概述数控加工工艺概述2.2数控加工工艺分析数控加工工艺分析2.3数控加工工艺设计数控加工工艺设计 一、加工阶段的划分一、加工阶段的划分 工序 安装 工位 工步 走刀 15机械工程学院机械工程学院第15页，共52页，编辑于2022年，星期六顺序安排一般应按以下原则进行：顺序安排一般应按以下原则进行：上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；先进行

11、内腔加工，后进行外形加工；先进行内腔加工，后进行外形加工；以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。次数与挪动压板次数。二、加工顺序的安排二、加工顺序的安排16机械工程学院机械工程学院第16页，共52页，编辑于2022年，星期六 在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点求、加工目的、加工特点 如要不要留加工余量，留

12、多少；定位面与如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。标及技术要求明确，交接验收有依据。三、数控加工工序与普通工序的衔接三、数控加工工序与普通工序的衔接17机械工程学院机械工程学院第17页，共52页，编辑于2022年，星期六 在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计

13、。线后，即可进行数控加工工序的设计。工序设计内容：工序设计内容：确定走刀路线和安排加工顺序确定走刀路线和安排加工顺序确定定位和夹紧方案确定定位和夹紧方案确定刀具与工件的相对位置确定刀具与工件的相对位置确定切削用量确定切削用量四、数控加工具体工序设计18机械工程学院机械工程学院第18页，共52页，编辑于2022年，星期六 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。一。1 1、确定走刀路线和安排加工顺序、确定走刀路

14、线和安排加工顺序19机械工程学院机械工程学院第19页，共52页，编辑于2022年，星期六 1）.寻求最短加工路线寻求最短加工路线c)路线2b)路线1a)零件图样20机械工程学院机械工程学院第20页，共52页，编辑于2022年，星期六2）.最终轮廓一次走刀完成最终轮廓一次走刀完成a)路线1 b)路线2c)路线3 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。21机械工程学院机械工程学院第21页，共52页，编辑于2022年，星期六3）.选择切入切出方向选择切入切出方向 考虑刀具的进

15、、退刀考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零具的切出或切入点应在沿零件轮廓的件轮廓的切线切线上，以保证上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程减少在轮廓加工切削过程中的暂停以免留下刀痕中的暂停以免留下刀痕。22机械工程学院机械工程学院第22页，共52页，编辑于2022年，星期六4）.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对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分

16、几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安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。安排工步时，应先安排对工件刚性排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。破坏较小的工步。23机械工程学院机械工程学院第23页，共52页，编辑于2022年，星期六2.2.确定定位和夹紧方案确定定位和夹紧方案在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（1 1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；（2 2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出）尽量将工序集中，减少装

17、夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；全部待加工表面；（3 3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（4 4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。24机械工程学院机械工程学院第24页，共52页，编辑于2022年，星期六夹紧力作用点与夹紧变形的关系夹紧力作用点与夹紧变形的关系：a)a)薄壁套薄壁套 b)b)25机械工程学院机械工程学院第25页，共52页，编辑于2022年，星期六夹具的选择通用夹具 已经标准化、无需调整或稍加调整就可已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。以用来装

18、夹不同工件的夹具。26机械工程学院机械工程学院第26页，共52页，编辑于2022年，星期六液压液压 三三爪爪卡盘：卡盘：用于回转工件的自用于回转工件的自动装卡动装卡四爪单动卡盘四爪单动卡盘：用于：用于非回转体或偏心件的装非回转体或偏心件的装卡卡平口钳分固定侧平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活底面作为定位面，活动侧用于夹紧。动侧用于夹紧。27机械工程学院机械工程学院第27页，共52页，编辑于2022年，星期六专用夹具 指专为某一工件的某一加工工序而设计指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于

19、固定产品的大批大量生产于固定产品的大批大量生产28机械工程学院机械工程学院第28页，共52页，编辑于2022年，星期六连杆加工专用铣槽夹具结构夹具l一夹具体；2一压板；3、7一螺母；4、5一垫圈：6一螺栓；8一弹簧；9一定位键；10一菱形销；11一圆柱销 29机械工程学院机械工程学院第29页，共52页，编辑于2022年，星期六组合夹具组合夹具30机械工程学院机械工程学院第30页，共52页，编辑于2022年，星期六3.3.确定刀具与工件的相对位置确定刀具与工件的相对位置对刀点：对刀点：是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点往往就选择在零件的

20、加工原点。对刀点的选择原则如下：对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：（1 1）所选的对刀点应使程序编制简单；）所选的对刀点应使程序编制简单；（2 2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点 的位置；的位置；（3 3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4 4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。）对刀点的选择应有利于提高加工精度。31机械工程学院机械工程学院第31页，共52页，编辑于2022年，星期六 在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行

21、“对刀对刀”。所谓对刀是指使所谓对刀是指使“刀位点刀位点”与与“对刀点对刀点”重合的操作。重合的操作。“刀位点刀位点”是指刀具的定位基准点。是指刀具的定位基准点。32机械工程学院机械工程学院第32页，共52页，编辑于2022年，星期六4.4.确定切削用量确定切削用量 对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削用量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选

22、择切削用量。编程人员在确定切削用量时，要根据被加工编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、刀具耐用度，先确工件材料、硬度、切削状态、刀具耐用度，先确定背吃刀量、进给量，最后选择合适的切削速度。定背吃刀量、进给量，最后选择合适的切削速度。33机械工程学院机械工程学院第33页，共52页，编辑于2022年，星期六（1）背吃刀量ap（切削深度）根据加工余量来确定粗加工（Ra1080）：一次尽量切削所有余量半精加工（Ra1.2510）：ap0.52mm精加工（Ra0.321.25）：ap0.20.4mm34机械工程学院机械工程学院第34页，共52页，编辑于2022年，星期六（2）

23、进给量f（进给速度Vf）Vf=fn粗加工：根据加工材料，刀具尺寸，ap来确定半精加工、精加工：根据工件材料和切削速度来确定 如：精铣 2025mm/min Vf 精车 0.10.2mm/r f35机械工程学院机械工程学院第35页，共52页，编辑于2022年，星期六（3）切削速度Vc（主轴转速n）根据选定的ap,f以及刀具耐用度选择切削速度n=1000Vc/D36机械工程学院机械工程学院第36页，共52页，编辑于2022年，星期六如何确定合理的切削用量经验估算查表修正37机械工程学院机械工程学院第37页，共52页，编辑于2022年，星期六第二组数据：切削速度：350m/min进给率：0.25 m

24、m/r切削深度：1.5mmn=1393r/minVf=348mm/min第一组数据：切削速度：350m/min进给率：0.6 mm/r切削深度：5.0mmn=1393r/minVf=863mm/min38机械工程学院机械工程学院第38页，共52页，编辑于2022年，星期六工件材料车刀刀杆尺寸工件直径切削深度ap/mm3581212以上进给量f/（mm/r）碳素结构钢和合金结构钢1625200.30.4400.40.50.30.4600.50.70.40.60.30.51000.70.90.50.70.50.60.40.52525200.30.4400.40.50.30.4600.60.70.5

25、0.70.40.61000.81.00.70.90.50.70.40.7参考表1 硬质合金刀具粗车外圆及端面时进给量的参考值 三江学院三江学院 Sanjiang UniversitySanjiang University39机械工程学院机械工程学院第39页，共52页，编辑于2022年，星期六工件材料热处理状态ap=0.32mmap=26mmap=610mmf=0.080.3mm/rf=0.30.6mm/rf=0.61mm/rVc/（m/min）Vc/（m/min）Vc/（m/min）低碳钢易切钢热轧1401801001207090中碳钢热轧130160901106080调质1001307090

26、5070淬火60804060合金结构钢热轧10013070905070调质8011050704060工具钢退火9012060805070参考表2 硬质合金刀具切削速度参考值 三江学院三江学院 Sanjiang UniversitySanjiang University40机械工程学院机械工程学院第40页，共52页，编辑于2022年，星期六2.4 数控加工中的数值计算与处理刀位点 刀具运动过程中的相关坐标点，刀具的基准点 平底立铣刀 刀具轴线与刀具底面的交点 球头铣刀 球头部分的球心 车刀 刀尖 基点 节点41机械工程学院机械工程学院第41页，共52页，编辑于2022年，星期六基点：指各相邻几何

27、元素间的交点或切点交点或切点 如直线与直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点等。基点坐标的计算42机械工程学院机械工程学院第42页，共52页，编辑于2022年，星期六基点的求解方法 人工计算：适用于较简单的图形数据 效率低，易出错 CAD辅助图解法：适用于复杂图形43机械工程学院机械工程学院第43页，共52页，编辑于2022年，星期六CAD辅助图解法举例44机械工程学院机械工程学院第44页，共52页，编辑于2022年，星期六节点：用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为节点。例如，对下图所示的曲线用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E、F等即为节点。45

28、机械工程学院机械工程学院第45页，共52页，编辑于2022年，星期六数控加工技术文件主要有：数控加工技术文件主要有：数控编程任务书数控编程任务书、数控加工工序卡片数控加工工序卡片、工件安工件安装和原点设定卡片装和原点设定卡片、数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图、数控加工数控加工程序单程序单、数控刀具卡片数控刀具卡片等。以下提供了常用文件格等。以下提供了常用文件格式，文件格式可根据企业实际情况自行设计。式，文件格式可根据企业实际情况自行设计。2.5 数控加工专用技术文件的编写数控加工专用技术文件的编写46机械工程学院机械工程学院第46页，共52页，编辑于2022年，星期六1.1.数控编程任务书

29、数控编程任务书 它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明，以及它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明，以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一和编制数控程序的重要依据之一 47机械工程学院机械工程学院第47页，共52页，编辑于2022年，星期六2.2.数控加工工序卡片数控加工工序卡片 数控加工工序卡与普通加工工数控加工工序卡与普通加工工序卡的区别：序卡的区别：工序简图中应注明编程原点与对刀工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：所点，要进行简要编程

30、说明（如：所用机床型号、程序编号、刀具半径用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择的选择 48机械工程学院机械工程学院第48页，共52页，编辑于2022年，星期六工艺卡片的格式零件图号 数控车床加工工艺卡机床型号零件名称机床编号刀具表量具表工具表T0111序号工艺内容切削用量备注S（r/min）F(mm/min)ap(mm)123.49机械工程学院机械工程学院第49页，共52页，编辑于2022年，星期六3.3.数控加

31、工工件安装和原点设定卡片数控加工工件安装和原点设定卡片 （简称装夹图和零件设定卡简称装夹图和零件设定卡）它应表示出数控加它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号使用的夹具名称和编号等等50机械工程学院机械工程学院第50页，共52页，编辑于2022年，星期六4.4.数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图 数控加工走刀路线图告数控加工走刀路线图告诉操作者关于编程中的刀具运诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。为简化走刀路线图，一般可采为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。不用统一约定的符号来表示。不同的机床可以采用不同的图例同的机床可以采用不同的图例与格式，右表为一种常用格式。与格式，右表为一种常用格式。51机械工程学院机械工程学院第51页，共52页，编辑于2022年，星期六5.数控加工程序单 数控加工程序的具体体现52机械工程学院机械工程学院第52页，共52页，编辑于2022年，星期六