数控加工工艺设计过程gfxw.docx

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1、22 数控加加工工艺艺设计过过程图2-2-1 数控加工工艺过程示意图221数控控加工工工艺一般般过程用数控机机床上加加工工件件时，首首先应先先根据工工件图样样，分析析工件的的结构形形状、尺尺寸和技技术要求求，以此此作为制制定工件件数控加加工工艺艺的依据据。制订数控控加工工工艺过程程，首先先，要确确定工件件数控加加工的内内容、要要求；然然后，设设计加工工过程，选选择机床床和刀具具，确定定工件定定位装夹夹，确定定数控工工序中工工步和次次序，确确定每个个工步的的刀具路路线、切切削参数数；最后后，填写写工艺文文件和加加工程序序及程序序校验等等。数控控加工工工艺过程程如图22-2-1所示示。222数控控

2、加工内内容的选选择当选择并并决定对对某个零零件进行行数控加加工后，并并非其全全部加工工内容都都采用数数控加工工，宜选选择那些些适合、需需要的内内容和工工序进行行数控加加工，注注意充分分发挥数数控的优优势。1.选择择数控加加工内容容： (1)选选择普通通机床无无法加工工的复杂杂异形零零件结构构作为数数控加工工内容。如如，数控控机床依靠数数控系统统实现多多坐标控控制和多多坐标联联动，形形成复合合运动，可可以进行行复杂型型面的加加工.。(2) 选择普普通机床床加工质质量难以以保证的的内容作作为数控控加工内内容。如如，尺寸寸精度、形形位精度度和表面面粗糙度度等要求求高的零零件(3) 选择普普通机床床加

3、工效效率低、工工人手工工操作劳劳动强度度大的内内容作为为数控加加工内容容。如，形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难，普通机床上加工难以观察和控制的零件。(4) 选择一一致性要要求好的的零件作作为数控控加工内内容。在在批量生生产中，由由于数控控机床本身身的定位位精度和和重复定定位精度度都较高高，能够够避免在在普通机机床加工工时人为为因素造造成的多多种误差差，数控控机床容易易保证成成批零件件的一致致性，使使其加工工精度得得到提高高，质量量更加稳稳定。2.不宜宜选择数数控加工工内容：(1) 需要用用较长时时间占机机调整的的加工内内容。(2) 加工余余量极不不稳定，且且数控机机床上又又无法自自动调整整零

4、件坐坐标位置置的加工工内容。(3) 不能在在一次安安装中加加工完成成的零星星分散部部位，采采用数控控加工很很不方便便，效果果不明显显，可以以安排普普通机床床补充加加工。 此外，在在选择数数控加工工内容时时，还要要考虑生生产批量量、生产产周期、工工序间周周转情况况等因素素，合理理使用数数控机床床.223数控控加工要要求分析析对适合数数控加工工的工件件图样进进行分析析，以明明确数控控机床加加工内容容的加工工要求。分分析工件件图是其其加工工工艺的开开始，工工件图提提出的要要求又是是加工工工艺的结结果和目目标。(1)对对尺寸标标注的分分析工件图样样用尺寸寸标注确确定零件件形状、结结构大小小和位置置要求

5、，是是正确理理解零件件加工要要求的主主要的依依据。数数控加工工工艺人人员对零零件尺寸寸标注的的分析应应注意以以下几点点：分析图图样尺寸寸标注方方法是否否适应数数控加工工的特点点。对数数控加工工来说，尺尺寸从同同一基准准标注，便便于工艺艺编程时时保持设设计、工工艺、检检测基准准与编程程原点设设置的一一致。而而采取不不同基准准的局部部分散尺尺寸标注注，常常常给加工工工艺设设计带来来诸多不不便。分析图图样中加加工轮廓廓的几何何元素是是否充分分。由于于零件设设计人员员在设计计过程中中考虑不不周或被被疏忽，常常常出现现构成零零件轮廓廓的几何何元素条条件不充充分，有有错、漏漏、矛盾盾、模糊糊不清的的情况。

6、当当发生以以上各项项缺陷时时，应向向图样的的设计人人员或技技术管理理人员及及时反映映，解决决后方可可进行程程序编制制工作。分析设设计基准准与工艺艺定位基基准的统统一问题题，分析析定位基基准面的的可靠性性，以便便设计装装夹方案案时，采采取措施施减少定定位误差差。(2)公公差要求求分析分析零件件图样上上的公差差要求，以以确定控控制其尺尺寸精度度的加工工工艺。影影响到尺尺寸加工工精度的的工艺因因素有机机床的选选择、刀刀具对刀刀方案、工工件装夹夹定位选选择及确确定切削削用量等等因素。尺寸公差差，从零零件的设设计角度度看，是是表示工工件尺寸寸所允许许的误差差的范围围，它的的大小影影响零件件的使用用性能；

7、从工件件加工工工艺的角角度来解解读公差差，它首首先是生生产的命命令之一一，它规规定加工工中所有有加工因因素引起起加工因因素误差差大小的的总和必必须在该该公差范范围内，或或者说所所有的加加工因素素分享了这个个公差，公公差是所所有加工工因素公公共的允允许误差差。对数控加加工而言言，由机机床、夹夹具、刀刀具和工工件所组组成的统统一体称称为“工艺系系统”。工艺艺系统的的种种误误差，是是零件产产生加工工尺寸误误差的根根源。工工艺系统统误差有有控制系系统的误误差，机机床伺服服系统的的误差，零零件定位位误差，对对刀误差差以及机机床、工工件、刀刀具的刚刚性等引引起的其其他误差差等。除除工艺系系统误差差外，还还

8、包括程程序编制制的坐标标数据值值、刀具具补偿值值、刀具具磨损补补偿值的的误差等等。对于数控控切削加加工，零零件的形形状和位位置误差差主要受受机床主主运动和和进给运运动机械械运动副副几何精精度的影影响。如如沿X坐标轴轴运动的的方向线线与其主主轴轴线线不垂直直时，则则无法保保证垂直直度这一一位置公公差要求求。(3)表表面粗糙糙度要求求表面粗糙糙度是保保证零件件表面微微观精度度的重要要要求，也也是合理理选择机机床、刀刀具及确确定切削削用量的的重要依依据。机机械加工工时，表表面粗糙糙度形成成的原因因，主要要有两方方面，一一是几何何因素，二二是物理理因素。影响表面面粗糙度度的几何何因素，主主要是刀刀具相

9、对对工件作作进给运运动时，在在加工表表面留下下的切削削层残留留面积。残残留面积积越大，表表面越粗粗糙。残残留面积积的大小小与进给给量、刀刀尖圆弧弧半径及及刀具的的主副偏偏角有关关。物理因素素是与被被加工材材料性质质和与切削削机理相相关的因因素。如如：当刀刀具中速速切削塑塑性材料料时产生生积屑瘤瘤与鳞刺刺，使加加工表面面的粗糙糙程度高高；工艺艺系统中中的高频频振动，使使刀刃在在加工表表面留下下振纹，增大了表面粗糙度值(4)其其它要求求分析图样上给给出的零零件材料料要求，是是选择刀刀具(材材料、几几何参数数及使用用寿命)和选择择机床型型号及确确定有关关切削用用量等的的重要依依据。 零件的的加工件件

10、数，对对装夹与与定位、刀刀具选择择、工序序安排及及走刀路路线的确确定等都都是不可可忽视的的因素。224选用用数控机机床合理选用用机床，才才能以合合理的投投入，获获得最佳佳生产效效果。考考虑零件件特点和和加工要要求，全全面衡量量数控机机床特征征，是选选用合适适的数控控机床的的关键。数数控设备备的选用用应从以以下几个个方面考考虑。(1)考考虑机床床的加工工目标选用数控控机床时时总是有有一定的的出发点点，目的的是解决决生产中中的某一一个或几几个问题题，选是为为了用，选中的的数控机机床应能能较好地地实现预预定的目目标。例例如考虑虑数控机机床的加加工目标标是为了了加工复复杂的零零件？还还是为了了提高加加

11、工效率率？是为为了提高高精度？还是为为了集中中工序，缩缩短周期期？或是是实现柔柔性加工工要求？有了明明确的目目标，有有针对性性地选用用机床，才才能以合合理的投投入，获获得最佳佳效果。(2) 考虑机机床工艺艺范围、类类型不同工艺艺类型的的数控机机床或加工中中心，其使用用范围也也有一定定的局限限性，只只有加工工在其工工艺范围围内的工工件，才能达达到良好好的效果果。各种加工工机床都都有其最最佳加工工的典型型零件。如，立式数控铣床及镗铣加工中心适用于加工平面凸轮、样板、箱盖、壳体等形状复杂单面加工零件，以及模具的内、外型腔等；卧式铣床和加工中心配合回转工作台适用于加工箱体、泵体、壳体有多面加工任务的零

12、件，如果对箱体的侧面与顶面要求在一次装夹中加工，可选用五面体加工中心。大多数工工件可以以用二轴轴半联动动的机床床来加工工，有些些工件需需要用三三轴、四四轴甚至至五轴联联动加工工。机床床联动功功能的冗冗余是也也是一种种浪费，而而且给使使用、维维护、修修理带来来不必要要的麻烦烦。例如如：当工工件只要要钻削或或铣削加加工时，就就不要选选用加工工中心；能用数数控车床床完成的的工件，就就不必选选用数控控车削中中心。对对机床工工艺范围围和类型型的选择择，应以以够用为为度，不不宜盲目目地追求求“先进性性”。(3)考考虑机床床规格主要是指指机床的的工作台台尺寸以以及运动动范围等等。工件件在工作作台上安安装时要

13、要留有适适当的校校正、夹夹紧的位位置；各各坐标的的行程要要满足加加工时刀刀具的进进、退刀刀要求；工件较较重时，要要考虑工工作台的的额定荷荷重；尺尺寸较大大的工件件，要考考虑加工工中不要要碰到防防护罩，也也不能妨妨碍换刀刀动作；对数控控车床主主要考虑虑卡盘直直径、顶顶尖间距距、主轴轴孔尺寸寸、最大大车削直直径及加加工长度度等。(4) 考虑主主电机功功率及进进给驱动动力等使用数控控机床加加工时，常常常是粗粗、精加加工在一一次装夹夹下完成成。因此此，选用用时要考考虑主电电动机功功率是否否能满足足粗加工工要求，转转速范围围是否合合适；铰铰孔和攻攻螺纹时时要求低低速大扭扭矩；钻钻孔时，尤尤其钻直直径较大

14、大的孔，要要验算进进刀力是是否足够够。对有有恒切削削速度控控制的机机床，其其主电机机功率要要相当大大，才能能实现实实时速度度跟随，例例如f3660mmm的数控控机床，主主电动机机功率达达27kkW。(5)考考虑加工工精度及及精度保保持性影响数控控机床加加工精度度的因素素很多，如如编程精精度、插插补精度度、伺服服系统跟跟随精度度、机械械精度等等，在机机床使用用过程中中还会有有很多影影响加工工精度的的因素发发生，如如温度的的影响、力力、振动动、磨损损的影响响等等。对对用户选选用机床床而言，主主要考虑虑的是综综合加工工精度，即即加工一一批零件件，然后后进行测测量，统统计、分分析误差差分布情情况。选择

15、机床床的精度度等级应应根据被被加工工工件关键键部位的的加工精精度要求求来确定定，一般般来说，批批量生产产零件时时，实际际加工出出的精度度公差数数值为机机床定位位精度公公差数值值的1.522倍。(5) 考虑设设备运行行的可靠靠性设备故障障是最令令人头痛痛的问题题，特别别是同类类设备台台数少时时，设备备故障将将直接影影响生产产。机床稳定定可靠性性高，既既有数控控系统的的问题，也也有机械械部分的的问题，尤尤其是数数控系统统部分。选择的设备一个是要少出故障，同时还要考虑排除故障要及时。衡量设备备可靠性性的两个指指标。平均无无故障时时间（MMTBFF），其其值可表表示成：MTBBF=总总工作时时间/总总

16、故障次次数（小小时）。平均排排除故障障时间（MMTTRR），即即从出现现故障直直到故障障排除恢恢复正常常为止的的平均时时间。(6)考考虑机床床配置机床配置置主要包包括换刀刀装置、冷却装置、排屑装置等。数控机床床的转塔塔刀架有有4112把刀刀，大型型机床还还多些，有有的机床床具有双双刀架或或三刀架架。按加加工零件件的复杂杂程度，一一般选取取8112把刀刀已足够够（其中中包括备备用刀）。加加工中心心的刀库库容量有有1040把把、600把、880把、1120把把等配置置。选用用时以够够用为原原则，同同时考虑虑换刀时时间、相相配的刀刀具系统统。现代数控控机床都都使用大大流量的的冷却液液，不仅仅可以降降

17、低切削削区的温温度，保保证高效效率地切切削，而而且可以以起着冲冲屑的作作用。配有排屑屑装置时时，可以以保证加加工自动动连续地地进行。225 数控控加工方方案数控机床床的加工工方案的的内容包包括：对选用的的数控机机床进行行调整，以以满足加加工的精精度要求求；对数数控加工工工序内内容进行行合理划划分，确确定安装装次数和和工步数数目，确确定加工工的先后后顺序；确定装装夹方案案、定位位基准、工工件坐标标系；确确定工步步，包括括工步的的刀具的的选用、刀刀具的路路线、刀刀具的切切削用量量等内容容；确定定对刀方方案和刀刀具的补补偿方案案并对刀刀具预调调。(1)装装夹方案案：选用合适适夹具，保保证定位位和夹紧

18、紧要求，做做到工件件装夹快快速有效效。(2)选选择合适适的刀具具 根根据工件件加工要要求、材材料性能能、切削削用量、机机床特性性等因素素，正确确选择刀刀具的刀刀具类型型、刀具具材料、刀刀具几何何参数，并并使刀具具安装调调整方便便等。(3)工工步划分分和加工工余量的的选择数控机床床加工面面余量的的大小等等于加工工同一表表面的各各工步或或工序加加工余量量的总和和，加工工同一表表面的各各工步或或工序间间的加工工余量的的选择可可根据下下列方法法进行：尽量采采用最小小的加工工余量总总和，以以便缩短短加工时时间，降降低零件件加工费费用。加工余余量又要要足够，保保证加工工同一表表面的各各工步或或工序的的最终

19、的的加工能能得到图图纸上所所规定的的精度和和表面粗粗糙度要要求；加工余余量要与与加工零零件的尺尺寸大小小相适应应，一般般来说零零件越大大，由于于切削力力、内应应力所引引起的变变形也越越大，故故加工余余量也相相应大些些；决定加加工余量量时应考考虑到零零件热处处理引起起的变化化，以免免产生废废品；决定加加工余量量时应考考虑加工工方法和和加工设设备的刚刚性，以以免零件件发生变变形。(4)选选择合理理的刀具具路线刀具路线线是加工工过程中中，刀具具点相对对工件进进给运动动轨迹和和方向。合合理地选选择刀具具路线要要兼顾到到刀具进进给运动动的安全全性、加加工质量量、加工工效益。(5)确确定合理理的切削削用量

20、 合理确定定刀具切切削运动动过程中中主运动动、进给给运动的的大小，即即合理选选用切削削速度、背背吃刀量量及进给给量，以以满足加加工质量量要求，充充分发挥挥加工潜潜能，力力求降低低加工成成本。(6)数数控机床床加工方方案合理理制定和和方案优优化： 在数控机机床加工工过程中中，加工工对象复复杂多样样，由于于工件结结构形状状大小、技技术要求求的不同同、毛坯坯的不同同、材料料不同、批批量不同同等因素素的变化化，具体体零件在在制定加加工方案案时，除除参考典典型工件件的数控控加工方方案，还还应针对对具体加加工内容容、要求求具体分分析，灵灵活处理理或特别别对待，只只使所制制定的加加工方案案更为合合理。确定加

21、工工方案时时，对于于同一工工件的加加工方案案可以有有很多个个，应选选择最经经济、最最合理、最最完善的的加工工工艺方案案，从而而达到质质量优、效效率高和和成本低低的目的的，即对对加工方方案存在在优化的的要求。226 加加工程序序编写与与校验1.数学学处理为了向机机床计算算机描述述刀具路路线（刀刀具路线线数据化化），有有必要设设定适当当的工件件坐标系系，计算算组成刀刀具运动动轨迹各各个线段段的起点点和终点点坐标数数据。对于由直直线和圆圆弧组成成的比较较简单的的零件加加工，要要计算出出零件轮轮廓相邻邻几何元元素的切切点或交交点(统统称为基基点)的的坐标值值，获得得各几何何元素的的起点、终终点、圆圆弧

22、的圆圆心坐标标，作为为进给运运动轨迹迹描述的的依据。对于形状状复杂的的零件(如特殊殊曲线、曲曲面组成成的零件件)的加加工，如如果数控控系统本本身没有有此类曲曲线的插插补功能能时，需需采用小小直线段段或圆弧弧段拟合合逼近法法，根据据加工精精度的要要求计算算出各节节点(逼逼近线段段的交点点或切点点称为节节点)坐坐标值，这这往往需需要借助助于计算算机辅助助完成。2填写写加工程程序刀具路线线、工艺艺参数(如切削削用量等等)以及及刀位数数据确定定后，按按数控系系统规定定的功能能指令代代码和程程序段格格式，编编写零件件加工程程序单，并并把加工工程序输输入到CCNC。3加工工程序校校验与调整编制好的的程序必

23、必须经过过校验和和试切才才能用于于正式加加工。可可在带有有刀具轨轨迹动态态模拟显显示功能能的数控控系统上上，切换换到CRRT图形形显示状状态下模模拟运行行所编程程序，据据自动报报警内容容及所显显示的刀刀具轨迹迹或零件件图形是是否正确确来调试试、修改改。还可可采用不不装刀具具、工件件，开车车空运行行来检查查、判断断程序执执行中机机床运动动是否符符合要求求。以上方法法只能检检验机床床运动是是否正确确，而不不能检验验被加工工零件的的实际加加工质量量，因此此需要进进行零件件的首件件试切。对对于较复复杂的零零件，可可先采用用塑料或或铝等易易切削材材料进行行首件试试切。当当首件试试切有误误差时，应应分析产

24、产生原因因并加以以修改。零件程序序通过校校验和首首件试切切合格后后，可进进行正式式批量加加工生产产。生产产过程中中，由于于刀具磨磨损等原原因，要要适时检检测所加加工零件件尺寸，进进行刀具具补偿。操操作者还还要注意意观察运运行情况况，以免免发生意意外。对对经过实实践检验验的加工工工艺进进行整理理修改并并定稿存存档。227 数数控加工工技术文文件归档档编写数控控加工专专用技术术文件是是数控加加工工艺艺设计的的内容之之一。这这些专用用技术文文件既是是数控加加工及产产品验收收的依据据，也是是需要操操作者遵遵守、执执行的规规程，有有的则是是加工程程序的具具体说明明或附加加说明，目目的是让让操作者者更加明

25、明确程序序的内容容、装夹夹方式、各各个加工工部位所所选用的的刀具及及其他问问题。下下面介绍绍几种数数控加工工专用技技术文件件，供参参考使用用。1、数控控加工工工序卡数控加工工工序卡卡简明扼扼要地说说明数控控工序的的加工工工艺。包包括：安安装次数数、工步步数目、加加工顺序序；各工工步的主主要加工工内容、要要求；各各工步所所用刀具具及刀号号、切削削参数。其其它工艺艺信息如如：所用用机床型型号、刀刀具补偿偿、程序序编号等等信息。参参见第八八章表8-110-22的数控控加工工工序卡片片。2、数控控刀具调调整单数控加工工时，对对刀具管管理十分分严格，一一般要对对刀具组组装、编编号，并并在机外外对刀仪仪或

26、机内内，事先先调整好好刀具直直径和长长度。数数控刀具具调整单单主要包包括数控控刀具明明细表(简称刀刀具表)和数控控刀具卡卡片(简简称刀具具卡)两两部分。数控刀具具明细表表，表明明数控加加工工序序所用刀刀具的刀刀号、规规格、用用途，是是操作人人员调整整刀具的的主要依依据。参见第第八章表表8-110-11的刀具具明细表表。刀具卡主主要反映映刀具编编号、刀刀具结构构、尾柄柄规格、组组合件名名称代号号、刀片片型号和和材料等等，它是是组装刀刀具的依依据。数数控刀具具卡片的的格式见见表2-2-1。表2-22-1数控刀刀具卡片片例零件图号号ISO11024数控刀具具卡片使用设备备刀具名称称镗刀TC330刀具

27、编号号T130003换刀方式式自动程序编号号刀具组成序号编号刀具名称称规格/mmm数量备注1701339600拉钉l2390.1400-506630550刀柄13391.35-406631110M镗刀杆l4448SS-40556288-ll镗刀体l521488C 37111033精镗单元元5072l6TRMRRll003044-2lSSIP刀片l3、数控控加工程程序及说明实践证明明，仅依依据加工工程序单单和数控控加工工工序卡来来进行实实际加工工还有许许多不足足之处。由由于操作作者对程程序的内内容不够够清楚，对对编程人人员的意意图不够够理解，经经常需要要编程人人员在现现场进行行口头解解释、说说明

28、与指指导，这这种做法法对单件件加工情情况还能能应付，而而对于长长期批量量的生产产，会遇遇到许多多麻烦。因因此，对对加工程程序进行行必要的的详细说说明是很很有用的的，特别别是对于于那些需需要长时时间保留留和使用用的程序序尤其重重要。在数控加加工中，常常常要注注意并防防止刀具具在运动动中与夹夹具、工工件等发发生意外外的碰撞撞，为此此必须设设法告诉诉操作者者关于编编程中的的刀具运运动路线线，使操操作者在在加工前前就有所所了解，同同时应计计划好夹夹紧位置置并控制制夹紧元元件的高高度，这这样可以以减少事事故的发发生。此此外，对对有些被被加工零零件由于于工艺性性问题必必须在加加工中挪挪动夹紧紧位置的的，也需需要事先先告诉操操作者，以以防出现现安全问问题