数控加工工艺设计.pptx

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1、AddYourTextinhereAddYourTextinhereAddYourTextinhereAddYourTextinhereAddYourTextinhere数控加工工艺概念数控加工工艺设计主要内容数控加工工艺路线的设计加工余量目录第1页/共108页第2页/共108页数控加工工艺概念数控加工工艺特点数控加工工艺内容十分明确而且具体、工艺设计工作相当准确而且严密。数控加工的工序相对集中数控加工工艺远比普通机械加工工艺复杂数控加工容易实现柔性加工第3页/共108页数控加工工艺概念柔性制造系统柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS）是数控加工

2、设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。柔性制造系统一般由加工系统，物料系统，计算机控制系统，系统软件组成，加工系统采用的设备由待加工工件的类别决定，主要有加工中心（Machining Center，MC）、车削中心或计算机数控(CNC)车、铣、磨及齿轮加工机床等,用以自动地完成多种工序的加工。第4页/共108页数控加工工艺概念 1-1-托盘交换站托盘交换站 2-2-自动向导小车自动向导小车 3-3-加工中心加工中心 4-4-仓库进出站仓库进出站 5-5-堆垛机堆垛机 6-6-自动

3、化仓库自动化仓库第5页/共108页数控加工工艺概念v适合数控机床加工的零件适合数控机床加工的零件:多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。件。轮廓形状复杂或对加工精度要求较高的零件。轮廓形状复杂或对加工精度要求较高的零件。用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）的零件。具和模具）的零件。需要多次改型的零件。需要多次改型的零件。价值昂贵、加工中不允许报废的关键零件。价值昂贵、加工中不允许报废的关键零件。需要最短生产周期的急需零件。需要最短生产周期的急需零件。第6页/共108页数控加工工艺过程的组

4、成：数控加工工艺过程是由若干个顺次排列的工序组成。工序是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。工人、工作地和工件三不变加上连续完成是构成工序的四个要素，工序是组成工艺过程的基本单元。工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关。工序又可分为安装、工步和走刀。数控加工工艺概念第7页/共108页数控加工工艺概念例：阶梯轴，零件毛坯为棒料，加工采用铣打机加工两端中心孔，第8页/共108页数控加工工艺概念阶梯轴加工工艺1工序号工序号工序内容工序内容设备设备1铣端面，打中心孔铣打机2车大外圆、倒角数控车床3车小外圆及倒角数控车

5、床4铣键槽铣床第9页/共108页数控加工工艺概念阶梯轴加工工艺2工序号工序号工序内容工序内容设备设备1铣端面，打中心孔铣打机2车所有外圆、倒角数控车床3铣键槽铣床第10页/共108页数控加工工艺概念工步是指在加工表面、刀具和切削速度和进给量均保持不变的情况下完成的部分内容，是同一道工序中，表面加工的先后次序。工步顺序对零件的加工质量、加工效率和数控加工中的走刀路线有直接影响，应根据零件的结构特点和工序的加工要求等合理安排。走刀是指刀具在加工表面上切削一次所完成的内容，走刀是构成工艺过程的最小单元。走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，走刀路线是编写程序的依据之一。工步的划分与安排

6、一般可随走刀路线来进行。第11页/共108页数控加工工艺设计的主要内容1.零件的分析2.数控加工的工艺路线设计3.数控加工工序设计a.数控机床选定b.工件的定位、夹紧和夹具选择c.确定走刀路线和安排工步顺序d.刀具的选择e.量具的选择4.数控加工专用技术文件的编写第12页/共108页数控加工工艺设计的主要内容1.零件的分析:应当明确零件在机器中的作用，以及零件各个部分的作用。首先需要仔细分析零件图，明确零件要求及加工要求。决定零件是否采用数控加工、数控加工的内容一般可按下列顺序考虑：n普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择的内容；n普通机床难加工、质量也难以保证的内容应作为数控加工重点选

7、择的内容；n普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。第13页/共108页数控加工工艺设计的主要内容例：偏心套，材质为45号钢，调质HB240-260第14页/共108页数控加工工艺设计的主要内容2.数控加工的工艺路线设计:工序的划分 l工序集中加工顺序的安排 l数控加工工序与普通工序的衔接l工序必须前后兼顾 加工余量，定位面精度和形位公差要求，矫形工序的技术要求，毛坯的热处理第15页/共108页数控加工工艺设计的主要内容n几类典型零件的合理的数控加工工艺路线。a)轴类零件：铣端面打中心孔数控车床（粗、半精、精加工）数控磨床（精加工）b)法兰

8、和盘类件：数控车床（粗加工）车削中心（精加工）；c)型腔模具零件：普通机床加工外形及基面数控铣床加工型面高速数控铣精加工抛光或电腐蚀型面；d)板类零件：双轴铣床或龙门铣床加工大平面立式加工中心上加工各类孔；e)箱体零件：立式加工中心上加工底面卧式加工中心上加工四周面各工艺面。第16页/共108页数控加工工艺设计的主要内容3.数控加工工序设计 工序设计的主要内容是进一步把本工序的加工内容确定下来。l工序的内容、机床、夹具、刀具、量具a.数控机床选定l第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。l第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。第17页/共108页数

9、控加工工艺设计的主要内容n机床主参数l工作台面尺寸、坐标轴的行程、主轴转速、进给速度范围等l加工中心的工作台面尺寸和坐标轴的行程都有一定的比例关系。例：工作台面尺寸为500mm500mm的机床，X轴行程一般为700800mm、Y轴为550700mm、Z轴为500600mm。l 主轴电动机也是主参数，它代表了机床的加工效率，机床的刚性。第18页/共108页数控加工工艺设计的主要内容例：箱体零件的的尺寸为500（L）400（W）400（H）,选择卧式加工中心机床例：数控车床CK6136A床身上工件最大回转直径360，两顶尖间最大支撑长度为750，主轴通孔直径58。第19页/共108页数控加工工艺设

10、计的主要内容l机床精度主轴回转精度轨导向精度各坐标轴间的相互位置精度机床的热变形特性等。l选择 重载粗加工需要较大的主轴，高速铣削需要较低的扭矩，使用较小的主轴更合适。主轴的尺寸将决定最大铣刀直径和机床能够加工的切削深度。从机床的定位精度可估算出该机床在加工时的相应精度。在单轴上移动加工两孔的孔距精度约为单轴定位精度的1.52倍。第20页/共108页数控加工工艺设计的主要内容l机床功能 数控机床的功能包括坐标轴数和联动轴数、辅助功能、数控系统功能选择等。例：卧式加工中心，主要加工箱体类零件，应该在基本轴X、Y、Z的基础上选择B轴（旋转工作台）。由于增加了B轴，加工范围从加工箱体的一个侧面变成了

11、任意角度的侧面，四轴联动完全可以加工大多数箱体类零件。第21页/共108页数控加工工艺设计的主要内容b.工件的定位、夹紧和夹具选择l基准统一l减少装夹次数 l单件小批量生产时，优先选用柔性夹具、可调夹具和其他通用夹具l零件比较复杂，批量比较大，则需要设计专用夹具。第22页/共108页数控加工工艺设计的主要内容c.确定走刀路线和安排工步顺序 在确定走刀路线时，主要遵循以下原则：l 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求第23页/共108页数控加工工艺设计的主要内容圆弧插补方式铣削外整圆圆弧插补方式铣削外整圆 圆弧插补方式铣削内整圆第24页/共108页数控加工工艺设计的主要内容直线加工直线加工 曲

12、线加工曲线加工第25页/共108页数控加工工艺设计的主要内容a)a)行切法行切法b)b)环切法环切法 c)c)行切行切+轮廓轮廓三种加工凹槽的走刀路线三种加工凹槽的走刀路线第26页/共108页数控加工工艺设计的主要内容 a)a)习惯走刀路线习惯走刀路线 b)b)最短走刀路线最短走刀路线第27页/共108页数控加工工艺设计的主要内容l保持刀具在切削过程中负荷基本稳定a)a)先底后侧加工先底后侧加工b b）先侧后底加工）先侧后底加工侧壁与底面的加工侧壁与底面的加工第28页/共108页数控加工工艺设计的主要内容l侧壁较陡又较高的工件 a)a)“上坡上坡”加加工工b b）“下坡下坡”加工加工侧壁与底面

13、的加工侧壁与底面的加工第29页/共108页数控加工工艺设计的主要内容l加工拐角 拐角加工拐角加工第30页/共108页数控加工工艺设计的主要内容d.刀具的选择刀具选择总的原则是：适用、安全、经济。适用 适用是要求所选择的刀具能达到加工的目的，完成材料的切除，并达到预定的加工精度。l粗加工时尽量选择直径大的并有足够切削能力的刀具才能快速切除材料；l精加工时，为了能把结构形状全部加工出来，要使用较小的刀具，加工到每一个角落（可达性）。l切削低硬度材料时，可以使用高速钢刀具l切削高硬度材料时，就必须要用硬材料刀具第31页/共108页数控加工工艺设计的主要内容l 安全 指的是在有效去除材料的同时，不会产

14、生刀具的碰撞、折断等。l 经济 指的是能以最小的成本完成加工。刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高则可以使总体成本可能比使用普通刀具更低，产生更好的效益。选择刀具时还要考虑安装调整的方便程度、刚性、耐用度和精度。第32页/共108页数控加工工艺设计的主要内容e.量具的选择：测量器具选择原则准确度指标、适用性能和检测成本。l测量的准确性。计量器具的性能指标是选用计量器具的主要依据。计量器具的性能指标中以示值误差和回程误差为主。示值误差：计量器具指示出来的尺寸数值和被测尺寸的实际数值的差值回程误差：计量器具对同一

15、个尺寸进行正向和反向测量时，由于结构上的原因，计量器具的指示值不可能完全相同，这两个指示值之差，即指示值的变化范围。第33页/共108页数控加工工艺设计的主要内容根据加工方法，批量和数量，结构等特性选择计量仪器。l批量生产以专用量具，量规和专用仪器为主。l大批量生产选用高效率的机械化，自动化的专用测量仪器第34页/共108页数控加工工艺设计的主要内容按不同实际需要选择不同的测量方法：n直接测量与间接测量900.02测量值LR=5L1L2400.10燕尾尺寸测量第35页/共108页数控加工工艺设计的主要内容绝对测量和相对测量l绝对测量：是指被测量和标准量直接比较后得到被测量绝对值的测量。l相对测

16、量（比较测量）是指被测量和标准量进行比较后只确定被测量相对于标准量的偏差值的测量。n绝对测量 孔测量常用的测量量具主要有：卡尺、内径百分尺、内测百分尺、三爪内径千分尺。l内径百分尺（读数值为0.01mm）a)a)外形结构外形结构b)使用方法第36页/共108页数控加工工艺设计的主要内容l内测百分尺:国产内测百分尺的读数值为0.01mm内测百分尺测量工件孔1：固定爪2：活动爪第37页/共108页数控加工工艺设计的主要内容l三爪内径千分尺:三爪内径千分尺，读数值为0.005mm，适用于测量中小直径的精密内孔。尤其适于测量深孔的直径。三爪内径千分尺的零位，必须在标准孔内进行校对。三爪内径千分尺1测量

17、爪2扭簧3测微螺杆4螺纹轴套5刻度盘6测力装置第38页/共108页数控加工工艺设计的主要内容相对测量 相对测量时，仪器的零位或起始读数常用已知的标准量（例如量块的尺寸）来调整，仪器读数装置仅指标出被测的量对标准量的偏差值，因而仪器的示值范围大大缩小，有利于简化仪器结构，提高仪器示值的放大倍数和测量准确度。l使用环规、内径百分表测量孔 高精度的光滑环规是一种简单，方便，用于控制工件极限尺寸的无刻度定值量规，经常用作校准内径百分表，内径量表等测量内尺寸量具的标准。使用光滑环规对内径百分表校准和对孔的测量光滑环规光滑环规第39页/共108页数控加工工艺设计的主要内容内径百分表内径百分表1 1：测架：

18、测架2：弹簧：弹簧3：活动活动杆杆4：定心：定心护桥护桥5 5：测量头：测量头6：活动：活动测头测头7 7：杠杆：杠杆校正校正孔测量孔测量内径百分表内径百分表校准校准和测量和测量第40页/共108页数控加工工艺设计的主要内容 接触测量和非接触测量:l接触测量：测量装置的敏感元件（测头）与被测对象表面发生机械接触的测量，存在机械作用的测量力。l非接触测量：测量装置的敏感元件与被测对象表面不直接接触的测量，因而没有机械作用的测量力。第41页/共108页数控加工工艺设计的主要内容例：光学机外对刀仪，用来测量刀具的长度、直径。光学机外对刀仪光学机外对刀仪第42页/共108页数控加工工艺设计的主要内容单

19、项测量与综合测量l单项测量：对多参数的同一被测对象上的各被测量分别测量。l综合测量：对被测件的与多个单项参数有关的综合参数所进行的测量。第43页/共108页数控加工工艺设计的主要内容a)a)内螺纹塞规内螺纹塞规b)b)外螺纹塞规外螺纹塞规螺纹塞规螺纹塞规例：用螺纹量规测量螺纹作用中径第44页/共108页数控加工工艺设计的主要内容静态测量与动态测量:l 静态测量：在测量过程中，被测的量或零件与敏感元件处于相对静止状态。l动态测量：在测量过程中，被测的量或零件与敏感元件处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态。第45页/共108页数控加工工艺设计的主要内容4.数控加工专用技术

20、文件的编写:数控铣床的工艺文件包括：（1）编程任务书。（2）数控加工工序卡片。（3）数控机床调整单。（4）数控加工刀具卡。（5）数控加工进给路线图。（6）数控加工程序单。第46页/共108页数控加工工艺设计的主要内容第47页/共108页数控加工工艺设计的主要内容第48页/共108页数控加工工艺设计的主要内容第49页/共108页数控加工工艺设计的主要内容例：编制平面凸轮工艺，材料为45#，凸轮轮廓表面淬火HRC4548，深0.60.8，大批量生产。第50页/共108页数控加工工艺路线的设计定位基准的选择：在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对

21、零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。第51页/共108页数控加工工艺路线的设计精基准的选择原则：1）基准重合原则。a)a)尺寸基准尺寸基准b)b)基准不重合基准不重合c)c)基准重合基准重合第52页/共108页数控加工工艺路线的设计2）基准统一原则 即应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造的工作量和成本，缩短生产准备周期。由于减少了基准转换，因此便于保证各加工表面的相互位

22、置精度。例：加工轴类零件时，采用两中心孔定位加工各外圆表面，符合基准统一原则。第53页/共108页数控加工工艺路线的设计a)a)箱体零件箱体零件b)b)一面两孔统一定位一面两孔统一定位箱体零件定位箱体零件定位例：箱体零件采用一面两孔定位，（一个较大的平面和两个距离较远的销孔）作统一基准。第54页/共108页数控加工工艺路线的设计3）自为基准原则。即某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准。浮动镗刀镗孔、珩磨孔、外圆、拉孔、无心磨外圆等都是自为基准的实例。例：外圆研磨第55页/共108页数控加工工艺路线的设计4）互为基准原则即当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行

23、加工时，用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。例：要保证精密齿轮的齿圈跳动精度，在齿面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，再以内孔定位磨齿面，从而保证位置精度。第56页/共108页数控加工工艺路线的设计工件以渐开线齿面定位工件以渐开线齿面定位1-1-夹具体夹具体2-2-弹性薄膜盘弹性薄膜盘3-3-卡爪卡爪4-4-保持架保持架5-5-工件工件(齿轮齿轮)6-)6-定心圆柱定心圆柱7-7-弹簧弹簧8-8-螺钉螺钉9-9-推杆推杆第57页/共108页数控加工工艺路线的设计5）便于装夹原则即所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。粗基准的选择原则：选择粗基准时，主要要求保证各

24、加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并应特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则：1）选择重要表面为粗基准第58页/共108页数控加工工艺路线的设计例：床身导轨面粗基准选择比较，工序1以床身面为粗基准，保证床身面加工余量；工序2以床退面为粗基准，无法保证床身面加工余量。床身导轨粗基准选择比较床身导轨粗基准选择比较第59页/共108页数控加工工艺路线的设计2）选择不加工表面为粗基准为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。第60页/

25、共108页数控加工工艺路线的设计例：支撑 套外圆与孔铸造时存在同轴度误差图（4-31a)），外圆不加工，孔加工（4-31b)），为了保证工件的孔壁厚度均匀，以外圆定位镗孔，消除孔与外圆的位置误差。图图4-314-31支撑套支撑套第61页/共108页数控加工工艺路线的设计3）选择加工余量最小的表面为粗基准。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。4）粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大

26、的误差。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。第62页/共108页数控加工工艺路线的设计加工方法的选择:(1)尽量采用经济加工精度方案进行加工 某种加工方法的经济加工精度是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。任何一种加工方法可以获得的加工精度和表面粗糙度均有一个较大的范围。只有在一定的精度范围内才是经济的。表4-6，表47，表4-8为表面加工方案，表4-9为各种加工方法的经济精度和表面粗糙度。(2)

27、首先考虑主要表面的加工方案(3)确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、结构形状、尺寸大小等。第63页/共108页数控加工工艺路线的设计例：材质为HT300，40H7精度的孔，表面粗超度为Ra0.8，加工方案有三种：扩孔粗铰精铰扩孔拉孔粗镗半精镗精镗可以根据零件及表面的结构特点和生产纲领，决定采用哪一种加工方案。第64页/共108页数控加工工艺路线的设计第65页/共108页数控加工工艺路线的设计第66页/共108页数控加工工艺路线的设计第67页/共108页数控加工工艺路线的设计第68页/共108页数控加工工艺路线的设计第69页/共108页数控加工工艺路线的设计加工工序划分的原则加工工序划分的原则

28、:（1 1）先粗后精的原则）先粗后精的原则 零件表面的加工顺序一般按照粗加工、半精加工、精加零件表面的加工顺序一般按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。精度和表面质量。如果零件的表面由数控机床加工，工序安排一般按粗加如果零件的表面由数控机床加工，工序安排一般按粗加工、半精加工、精加工的顺序进行，即粗加工全部完成后再工、半精加工、精加工的顺序进行，即粗加工全部完成后再进行半精加工和精加工。粗加工时可快速去除大部分加工余进行半精加工和精加工。粗加工时可快速去除大部分加工余量，再依次半精加工、

29、精加工各个表面，这样既可提高生产量，再依次半精加工、精加工各个表面，这样既可提高生产效率，又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。效率，又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。第70页/共108页数控加工工艺路线的设计（2）基准面先加工原则零件加工首先把用作精加工基准的表面加工出来，然后以基准表面定位加工其他表面。定位基准的精确，减少后道工序的装夹误差。如果精基准面不止一个，则应该按照基准转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面的加工。例：轴类零件首先对定位基准面（一般为中心孔、外圆）进行加工，然后以中心孔锥面和外圆为基准加工外圆。第71页/共108页数控加工工艺路线的设计（3）先面后孔原则 对

30、于箱体类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故应先加工平面，后加工孔。先面后孔原则有两层含义：先将平面加工出来，再以面定位，加工孔，可以保证定位准确、稳定；在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀，先将此面加工好，再加工孔，则可避免上述情况的发生，有利于提高孔的加工精度。第72页/共108页数控加工工艺路线的设计（4）先内后外原则对于精密套筒，其外圆与孔的同轴度要求较高，一般采用先孔后外圆的原则，即先以外圆作为定位基准加工孔，再以精度较高的孔作为定位基准加工外圆，这样可以保证外圆和孔之间具有较高的同轴度要求，而且使用的夹具结构也很简单。（5）减少换刀次数的原则

31、在数控加工中，应尽可能按刀具进入加工位置的顺序安排加工顺序。第73页/共108页数控加工工艺路线的设计工序集中与工序分散原则:内容内容 特点特点工序集中按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。工序分散按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。传统的流水线、自

32、动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。第74页/共108页数控加工工艺路线的设计数控加工工序划分的特点：（1）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装后加工出很多待加工面，但程序太长会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错率，查错与检索困难。因此，程序不能太长，一道工序的内容也不能太多。（2）以加工部分划分工序。对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。第75

33、页/共108页数控加工工艺路线的设计例：编制平面凸轮（图4-32）工艺，材料为45#，凸轮轮廓表面淬火HRC4548，深0.60.8，大批量生产。（1）工艺分析：毛坯毛坯为20mm板材，采用数控等离子切割，外形为66，30H7孔为26。等离子工艺使用高温带电气体熔化金属并将熔化后的金属材料从切割面上吹掉。相对于火焰切割，具有更好的切割质量，等离子切割的边缘基本不残留浮渣、热影响区、顶边圆角和切割角度小，有更高的生产效率。第76页/共108页数控加工工艺路线的设计主要表面加工方法30H7孔采用粗镗孔口倒角精镗；4-13H7孔采用打定心孔钻孔扩孔（铣刀）粗铰精铰。采用90定心钻。90定心钻有两个作

34、用，一方面打定心孔，另一方面孔口倒角。扩孔用于消除钻孔时孔的位置度误差（孔与端面的垂直度）；凸轮轮廓采用粗铣（顺铣）精铣（顺铣）表面淬火磨削。磨削的余量主要与凸轮轮廓表面淬火的变形量有关，磨削的效率比较低，因此，表面淬火的变形量小磨削余量小，磨削时间短，效率高。磨削变形量的大小可通过工艺试验进行优化、确定。第77页/共108页数控加工工艺路线的设计工序的划分加工工序路线采用下料热处理（退火）车外圆、端面掉头车外圆、端面粗精镗30H7孔，钻、扩（立铣刀）、粗、精铰4-13H7孔，铣凸轮轮廓凸轮轮廓表面淬火磨削凸轮轮廓表面。凸轮两端平面采用车削比采用铣削效率高；加工30H7、4-13H7孔，凸轮轮

35、廓采用工序集中。第78页/共108页数控加工工艺路线的设计图图4-324-32平面凸轮平面凸轮第79页/共108页数控加工工艺路线的设计（2）具体工艺第80页/共108页加工余量加工余量的概念：加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。由毛坯转变为零件的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量（亦称毛坯余量）。一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除的，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。由于工序尺寸有公差，因此

36、实际切除的余量大小不等。图438表示工序余量与工序尺寸的关系。由图可知，工序余量的基本尺寸（简称基本余量或公称余量）Z可按下式计算：对于被包容面：Z=上工序基本尺寸-本工序基本尺寸对于包容面：Z=本工序基本尺寸-上工序基本尺寸 第81页/共108页加工余量为了便于加工，工序尺寸都按“入体原则”标注极限偏差，即被包容面的工序尺寸取上偏差为零；包容面的工序尺寸取下偏差为零；毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。(a)(a)被包容面被包容面 (b)(b)包容面包容面图图4 43838工序余量与工序尺寸及其工序余量与工序尺寸及其公差的关系公差的关系第82页/共108页加工余量工序余量和工序尺寸及其公差的计算

37、公式为Z=Zmin+Ta Zmax=Z+Tb=Zmin+Ta+Tb 式中 Zmin最小工序余量；Zmax最大工序余量；Ta上工序尺寸的公差；Tb本工序尺寸的公差第83页/共108页加工余量影响最小加工余量的因素：影响最小加工余量的因素较多，现将主要影响因素分单项介绍如下。（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（Ra和Da）。为了使工件的加工质量逐步提高，一般每道工序都应切到待加工表面以下的正常金属组织，将上道工序形成的表面粗糙度和缺陷层切掉。（2）前工序形成的形状误差和位置误差（x和w）。当形状公差、位置公差和尺寸公差之间的关系是独立的时，尺寸公差不控制形位公差。此时，最小加工余量应保证将前

38、工序形成的形状和位置误差切掉。第84页/共108页加工余量以上影响因素中的误差及缺陷，有时会重叠在一起，如图439所示，图中的x为平面度误差、w为平行度误差，但为了保证加工质量，可对各项进行简单叠加，以便彻底切除。上述各项误差和缺陷都是前工序形成的，为能将其全部切除，还要考虑本工序的装夹误差b的影响。如图440所示，由于三爪自定心卡盘定心不准，使工件轴线偏离主轴旋转轴线e值，造成加工余量不均匀。为确保将前工序的各项误差和缺陷全部切除，直径上的余量应增加2e。装夹误差b的数量，可在求出定位误差、夹紧误差和夹具的定位误差后求得。第85页/共108页加工余量图图4 43939影响最小加工影响最小加工

39、余量的因素余量的因素图图4 44040装夹误差对装夹误差对加工余量的影响加工余量的影响第86页/共108页加工余量综上所述，影响工序加工余量的因素可归纳为下列几点：前工序的工序尺寸公差（Ta）；前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（Ra+Da）；前工序形成的形状误差和位置误差（x、w）；本工序的装夹误差（b）。第87页/共108页加工余量误差复映：1）误差复映概念有形状误差（或相互位置误差）的工件毛坯，在加工后，因加工余量不均，切削力变化，使工艺系统产生了相应的变形，其形状误差（或位置误差）仍以与毛坯相似的形式、程度不同地反映在新的加工表面上。反映复映的程度用误差复映系数。误差复映系数是工件

40、误差g对毛坯误差m的比值。第88页/共108页加工余量例：以椭圆截面车削（图4-41）说明误差复映系数由于毛坯有误差(圆度)，圆周的加工余量不相等，切削时切深不相同。设系统刚度为K，最大切深为(在A点处)，最小切深为(在B点处)，则毛坯误差为为，当刀具通过A点时，切削分力背向力为，相应的变形为，=/K；刀具通过B点时，切削分力背向力为，相应的变形为，=/K。加工后零件半径上的误差：第89页/共108页加工余量式中 g 工件圆度误差；m 毛坯圆度误差；k 工艺系统刚度；误差复映系数。C常量图图4-414-41误差复映现象误差复映现象第90页/共108页加工余量误差复映与工艺系统刚度，走刀次数、切

41、削量有关。机械加工中，误差复映系数通常小于1。在每一次切削走刀中，毛坯形状误差、尺寸误差呈有规律的减小。通过多次走刀，毛坯复映到零件的误差小到规定的公差范围之内即。第91页/共108页加工余量（1）麻花钻的结构特点及对切削加工的影响麻花钻切削部分（图4-42）横刃过长，使定心困难；两主切削刃不对称，使钻头两侧受力不均衡，钻头直径受孔径的限制，螺旋槽使钻芯更细，钻头刚度低，仅有两条棱带导向，钻头容易摆动，孔的轴线容易偏斜，切屑与孔壁挤压摩擦，常常划伤孔壁，钻出孔的形状和位置误差较大，孔尺寸精度低、表面粗糙。第92页/共108页加工余量图图4-424-42钻头切削部分结构钻头切削部分结构第93页/

42、共108页加工余量（2）钻、扩、铰加工的误差复映系数麻花钻钻孔时，孔不可避免地会产生尺寸、粗糙度、形状和位置（与表面的垂直度）误差。钻、扩、铰刀具刚度一般较低，当工件在一次装夹完成加工时，出现“孔自导现象”。试验表明，被加工孔的长径比H:D3时，钻孔后形成的位置误差在后续的多次扩、铰走刀中是很难消除的，复映系数趋于1，总复映系数K趋向一个常值。钻、扩、铰孔复映误差并不遵循“随着走力次数增多而减小”这个规律。第94页/共108页加工余量例，如图4-43所示，工件为材质45#,HB220240,试编写10H7孔的加工工艺图图4-4310H74-4310H7孔加工孔加工第95页/共108页加工余量（

43、1）工艺分析钻孔偏心采用麻花钻钻孔时，容易出现钻孔偏心、孔歪斜，影响孔的位置精度。钻孔偏心通过在工件表面预钻锥坑，通过锥坑的锥面限制麻花钻钻孔时的偏心问题。锥坑加工刀具主要有：中心钻，定心钻。中心钻用来加工中心孔。中心孔是轴类工件在顶尖上安装的定位基面，中心孔的60锥孔与顶尖上的60锥面相配合；里端的小圆孔，为保证锥孔与顶尖锥面配合贴切，并可存储少量润滑油（黄油），如图4-44所示。使用中心钻加工定心的锥坑时，工件表面应当平整，否则，中心钻前端容易折断。因此，为钻头定心而在工件表面加工的锥坑易采用定心钻加工。定心钻与中心钻的区别如表4-10。第96页/共108页加工余量图图4-44中心孔的作用

44、中心孔的作用第97页/共108页加工余量表4-10定心钻与中心钻的结构、用途第98页/共108页加工余量钻孔歪斜麻花钻钻孔歪斜的问题，在后续工步中，扩孔消除。根据“误差复映”原理，位置误差消除的程度，与钻孔歪斜的程度（位置误差）、扩孔刀具的刚性和扩孔的次数有关。立铣刀由于其刚性好，通用性强，价格低廉，编程方便，在数控机床的小孔扩孔中得到了广泛的使用。第99页/共108页加工余量孔口倒角按照工艺手册要求，孔口未注明倒角，需要在孔口倒角0.545。孔精加工完成后孔口倒角，在内孔壁产生毛刺，影响孔的装配质量。因此，孔口倒角应在孔精加工完成前完成。精度小孔的加工根据精度和表面质量要求，针对可能出现的问

45、题，采用相应的对策解决，第100页/共108页加工余量第101页/共108页加工余量（2）工艺方案比较第102页/共108页加工余量例，如图4-45，材质45#,HB220240,确定30H7孔的加工工艺图图4-4530H7孔加工孔加工第103页/共108页加工余量第104页/共108页加工余量粗、精加工时选用切削用量的原则和方法合理选择切削用量对于发挥数控机床的最佳效益有着至关重要的关系。选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本，通常选择较大的背吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，通常选择较小的背吃刀量和进给量，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。第105页/共108页加工余量切削用量的具体数值一般应根据数控机床说明书、刀具说明书、切削用量手册，并结合经验而定。例：为什么精加工余量要比粗加工余量小精加工采用高的转速，切屑流动速度加快，热量由切屑带走；精加工采用小的加工余量，减低切削力，从而降低切削热，使加工中工件受力变形、热变形、表面应力减小，使刀具磨损减小，保证了表面加工质量。第106页/共108页第107页/共108页感谢您的观看！第108页/共108页