数控加工的工艺设计.ppt

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1、数控编程与操作厦门技师学院主讲教师：林海岚第三章 数控加工的工艺设计 3.1 分析零件图 3.2 毛坯的选择3.3 数控加工工艺路线的设计3.4 数控加工工序的设计3.5 编制数控加工技术文件 数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。第三章 数控加工的工艺设计 机械加

2、工工艺规程的制定确定工序尺寸、公差及其技术要求制定工艺规程的方法与步骤零件图的研究与工艺审查确定生产类型确定毛坯的种类和尺寸选择定位基准和主要表面的加工方法，拟订零件的加工工艺路线确定机床、工艺装备、切削用量及时间定额填写工艺文件实例 模具零件加工工艺规程制定一般步骤和所包含的基本内容第三章 数控加工的工艺设计 在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：数控加工工艺内容的选择；数控加工工艺性分析；数控加工工艺路线的设计。3.1.1数控加工工艺内容的选择 对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔

3、细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。3.1 分析零件图第三章 数控加工的工艺设计 1、适于数控加工的内容：在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）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；（3）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力时选择。第三章 数控加工的工艺设计 2、不适于数控加工的内容 加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基

4、准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）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，增加了程序编制的难度。第三章 数控加工的工艺设计 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。第三章 数控加工的工艺设计 3.1.2 数控加工工艺性分析 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。1、尺寸标注应符合数控加工的特点在数

5、控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 2、几何要素的条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。3、定位基准可靠在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如左下图所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增

6、加一工艺凸台，如右下图所示。第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 4、统一几何类型及尺寸 零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。零件图样的工艺分析 读图和审图分析零件图是否完整正确；零件的技术要求分析；尺寸标注应符合数控加工的特点；定位基准可靠零件结构工艺性零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理和切削加工工艺性等。好的工艺性会使零件加工容易，节省

7、工时，降低消耗第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 3.2 毛坯的选择3.2.1 毛坯的种类常用毛坯的种类有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材粉末冶金件和注射成型件等。毛坯种类铸件适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法锻件适用于强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件一般用自由锻；中、小型零件选模锻；形状复杂的钢质零件不宜自由锻第三章 数控加工的工艺设计 热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工对于大件来说，焊接件简单

8、、方便，特别是单件小批生产可大大缩短生产周期。但焊接后变形大，需经时效处理适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸件的大批大量生产焊接件冷冲压件毛坯种类型材第三章 数控加工的工艺设计 大型齿轮毛坯 工业汽轮机叶片毛坯连杆毛坯毛坯种类选择的依据零件材料及机械性能零件的功能 生产类型 具体生产条件第三章 数控加工的工艺设计 特殊情况:采用锻件、铸件毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量的不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准

9、备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量毛坯形状和尺寸的选择减少肥头大耳，实现少、无屑加工。因此毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量第三章 数控加工的工艺设计 转换法兰 齿轮第三章 数控加工的工艺设计各种汽车锻件第三章 数控加工的工艺设计焊接件第三章 数控加工的工艺设计各种冲压件第三章 数控加工的工艺设计凸轮锻件毛坯凸轮铸件毛坯其它铸件毛坯第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 3.2.3 典型零件毛坯的选择 根据毛坯的选择原则，下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。第三章 数控加工的工艺设计 1、轴杆类零件的毛坯选择 作用：轴杆类

10、零件是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。结构特征：轴向（纵向）尺寸远大于径向(横向)尺寸。轴杆类零件指各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。毛坯选择：轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件。第三章 数控加工的工艺设计 u对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。u对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。u生产批量较小时，采用自由锻件。u生产批量较大时，采用模锻件。u对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯采用砂型铸造件、焊接结构件或铸-焊结构毛坯

11、。2、盘套类零件的毛坯选择 结构特征：盘套类零件时指直径尺寸较大而长度尺寸相对较长的回转体零件（一般长度与直径之比小于1）。盘套类零件:指各种齿轮、带轮、飞轮、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 毛坯选择：1、圆柱齿轮的毛坯选择 钢制齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。尺寸较小且性能要求不高，可直接采用热轧棒料。直径较大且性能要求高，一般都采用锻造毛坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮，采用自由锻造。生产批量较大的中小尺寸的齿轮，采用模锻造。对于直径比较大，结构比较复杂的不便于锻造的齿轮，采用铸

12、钢或焊接组合毛坯。2、带轮的毛坯选择 作用：带轮是通过中间挠性件（各种带）开传递运动和动力的，一般载荷比较平稳。毛坯选择：中小带轮其毛坯一般采用砂型铸造。生产批量较小时用手工造型。生产批量较大时，采用机器造型。结构尺寸较大的带轮，为减轻重量可采用钢板焊接毛坯。第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 3、链轮的毛坯选择作用：链轮是通过链条作为中间挠性件类传递动力和运动的，其工作过程中的载荷有一定的冲击，且链齿的磨损较快。毛坯选择：链轮的材料大多采用钢材，最常用的毛坯为锻件。（1）单件小批生产时，采用自由锻造。（2）生产批量较大时使用模锻。（3）新产品试制或修配件，亦可使用型材。（

13、4）对于齿数大于50的从动链轮也可采用强度高于HT150的铸铁，其毛坯可采用砂型铸造，造型方法视生产批量决定。第三章 数控加工的工艺设计 3、箱体机架类零件的毛坯选择作用：箱体机架类零件是机器的基础件，其加工质量将对机器的精度、性能和使用寿命产生直接影响。箱体机架类零件指机身、齿轮箱、阀体、泵体、轴承座等。结构特点：箱体类零件的结构形状一般比较复杂，且内部呈腔型，为满足减震和耐磨等方面的要求，其材料一般都采用铸铁。最常见的毛坯铸铁.第三章 数控加工的工艺设计 毛坯选择：为达到结构形状方面的要求，最常见的毛坯是砂型铸造的铸件。在单件小批生产时、新产品试制或结构尺寸很大时，也可采用钢板焊接。3.3

14、 数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它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艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如下图所示。第三章 数控加工的工艺设计 一、选择加工方法第三章 数控加工的工艺设计 1、两个概念：（1）经济精度：指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间），所能保证的加工精度。（2）经济粗糙度：也是指在正常的加工条件上，所能保证的粗糙度值。第三章 数控加

15、工的工艺设计 序号加工方法 公差等级表面粗糙度Ra(m)适用范围1粗车IT13IT115012.5适用于淬火钢以外的各种金属2粗车半精车IT10IT96.33.23粗车半精车精车IT7IT6 1.60.84粗车半精车精车抛光（滚压）IT7IT6 0.020.0255粗车半精车磨削IT7IT6 0.80.4使用于淬火钢、未淬火钢、钢铁等，不宜加工强度低、韧性大的有色金属6粗车半精车粗磨精磨IT6IT5 0.40.27粗车半精车粗磨精磨高精度磨削IT5IT3 0.10.0088粗车半精车粗磨精磨研磨IT5IT3 0.010.008 9粗车半精车精车精细车（研磨）IT6IT5 0.40.025适用于

16、有色金属表1 外圆表面加工方案 第三章 数控加工的工艺设计 序号加工方案公差等级表面粗糙度Ra(m)适用范围1钻IT13IT1112.5用于加工除淬火钢以外的各种金属的实心工件2钻铰IT9 3.21.6用于加工除淬火钢以外的各种金属的实心工件，但孔径D20mm3钻扩铰（镗)IT9IT83.21.6用于加工除淬火钢以外的各种金属的实心工作，但孔径为10804钻扩粗铰（镗)精铰（镗)IT7 1.60.45钻拉IT9IT71.60.4用于大批量生产表2 圆柱孔的加工方案 第三章 数控加工的工艺设计 6（钻）粗镗半精镗IT10IT96.33.2用于除淬火钢以外的各种材料7（钻）粗镗半精镗精镗IT8IT

17、71.60.88（钻）粗镗半精镗磨IT8IT70.80.4用于淬火钢、不淬火钢和铸铁件。但不宜加工硬度低、韧性大的有色金属9（钻）粗镗半精镗粗磨精磨IT7IT60.40.210粗镗半精镗精镗磨IT7IT60.40.02511粗镗半精镗精镗研磨IT7IT60.40.025用于钢件、铸铁和有色金属件的加工粗镗半精镗精镗精细镗 表2 圆柱孔的加工方案 第三章 数控加工的工艺设计 序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度值Ra(m)适用范围1粗车IT13IT11 12.550回转体的端面2粗车半精车IT10IT8 3.26.33粗车半精车精车IT8IT7 0.81.64粗车半精车磨削IT8IT6

18、 0.20.85粗刨(或粗铣）IT13IT11 6.325一般不淬硬平面（端铣表面粗糙度值Ra较小）6粗刨(或粗铣）精刨（或精铣）IT10IT8 1.66.3表3 平面加工方案 第三章 数控加工的工艺设计 7粗刨(或粗铣)精刨(或精铣)刮研IT7IT6 0.10.8精度要求较高的不淬硬平面，批量较大时宜采用宽刃精刨方案8以宽刃精刨代替上述刮研IT7 0.20.89粗刨(或粗铣)精刨(或精铣)磨削IT70.0250.4精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面10粗刨(或粗铣)精刨(或精铣)粗磨精磨IT7IT6 0.20.811粗铣拉削IT9IT70.0060.1（或Rz0.05）大批量生产，较小的平面（

19、精度视拉刀精度而定）12粗铣精铣磨削研磨IT5以上高精度平面表3 平面加工方案 加工阶段的划分当加工质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。当加工精度和表面质量要求特别高时，可增设光整加工和超精密加工粗加工 切除毛坯大部分余量，接近成品的形状和尺寸半精加工主要表面留下精加工余量并达到一定的精度，完成一些次要表面的加工光整加工保证主要表面精度和表面粗糙度精加工获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化第三章 数控加工的工艺设计 加工阶段的划分当加工质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。当加工精度和表面质量要求特别

20、高时，可增设光整加工和超精密加工粗加工 切除毛坯大部分余量，接近成品的形状和尺寸半精加工主要表面留下精加工余量并达到一定的精度，完成一些次要表面的加工光整加工保证主要表面精度和表面粗糙度精加工获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化粗精加工视频第三章 数控加工的工艺设计 划分加工阶段的原因保证加工质量有利于合理使用设备便于安排热处理工序便于及时发现毛坯缺陷精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏第三章 数控加工的工艺设计 工序集中工序分散将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道

21、工序的加工内容很少。工序分散使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易工序的划分第三章 数控加工的工艺设计 先基准面后其它表面先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量先粗加工后精加工即粗加工在前，精加工在后，粗精分开主要表面后次要表面如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用的光孔等先加工平面后加工孔平面轮廓尺寸较大，平面定位装夹稳定，通常均以平面定位来加工孔第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 二、工序的划分 数控机床与普通机床加工相比较，加工工序更加集中，根据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式：1

22、）根据装夹定位划分工序 这种方法一般适应于加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以外形夹紧。第三章 数控加工的工艺设计 2）刀具集中分序法 为了减少换刀次数和空程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序，在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其他部位。在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。第三章 数控加工的工艺设计 3）以粗、精加工划分工序 对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度，变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。第三章 数控加工的工艺设计 4）按加工部位

23、分序法 对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。在工序的划分中，要根据工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工艺性、数控机床的性能以及工厂生产组织与管理等因素灵活掌握，力求合理。三、加工顺序的安排 1）切削加工顺序安排一般应按以下原则进行：（1）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；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）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、换刀次数与挪动压板次数。第三章 数控加工的工艺设计 基准

24、先行 先主后次 先粗后精 先面后孔切削加工工序热处理工序预备热处理消除残余应力处理最终热处理表面装饰性镀层和发兰处理一般安排在粗加工前粗加工、半精加工和精加工之间一般安排在精加工前一般都安排在机械加工完毕后2）热处理工序的安排第三章 数控加工的工艺设计 辅助工序自检重要工序的前后送往外车间加工之前全部加工工序完成淬火工序之前全部加工工序完成检验去毛刺倒棱清洗防锈去磁和平衡3）辅助工序的安排 第三章 数控加工的工艺设计图一图二图一图二 第三章 数控加工的工艺设计 4）、数控加工工艺与普通工序的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内

25、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求、加工目的、加工特点，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；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等。第三章 数控加工的工艺设计 3.4 数控加工工序的设计 数控机床加工工序设计的主要任务：确定工序的具体加工内容、切削用量、工艺装备、定位安装方式及刀具运动轨迹，为编制程序作好准备。其中加工路线的设定是很重要的环节，加工路线是刀具在切削加工过程中刀位点相对于工件的运动轨迹，它不仅包括加工工序的内容，也反映加工顺序的安排，因而加工路线是编写加工程序的重要依据。第三章 数控加工的工艺设计 3.4.1 数控设备的选择1、轴

26、杆类：一般选用数控车床或车削中心；2、盘套类：一般选用数控车床或车削中心；3、机架箱体类等典型零件：一般选用数控铣床及加工中心；机床规格应与工件的外形尺寸相适应即大件用大机床、小件用小机床；机床精度应与工件加工精度要求相适应机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工件的制造成本，应根据工件的精度要求合理选择；机床的生产效率应与工件的生产类型相适应单件小批生产用通用设备或数控机床，大批大量生产应选高效专用设备；与现有条件相适应要根据现有设备及设备负荷状况、外协条件等确定，避免“闭门造车”机床的选择第三章 数控加工的工艺设计 3.4.2 定位基准和夹紧方案的确定 在确定定位和夹紧方案

27、时应注意以下几个问题：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；（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全部待加工表面；（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。第三章 数控加工的工艺设计 如图左下图薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。在夹紧中图所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形,如右下图所示。第三章 数控加工的工艺设计 夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个

28、基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。第三章 数控加工的工艺设计 3.4.3 夹具的选择 夹具的选择单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。下图为卧式加工中心上加工阀体零件的孔系组合夹具（其它组合夹具）工件装夹前工件装夹后第三章 数控加工的工艺设计 夹具的选择零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间夹具上各零件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液压夹具在成批生产时，才

29、考虑采用专用夹具，并力求结构简单第三章 数控加工的工艺设计 常见的组合夹具（1）常见的组合夹具（2）瑞士EROWA 组合夹具适用于航天零件、模具制造、精密加工等，手动、自动替换工作可达1m。第三章 数控加工的工艺设计 常见专用夹具连杆加工夹具东风电机转子夹具第三章 数控加工的工艺设计 液压夹具第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 3.4.4 刀具的选择 现代企业在高目标和低成本的追求过程中，已逐渐改变了传统的“大而全”、“小而全”的模式，取而代之的是以投入最小的人力、物力获得最大效益的“主题”生产。体现在金属切削刀具领域，成本已不再是简单的购买刀具的费用，一方面，采用什么样的

30、刀具会影响到产品工艺、机床的选型和配置、生产效率、产品质量等，因而受到越来越多的重视；另一方面，自制刀具是否划算？人力物力的投入也成为企业考虑的问题。企业内部的成本核算推进了生产过程的专业化服务。因此，对一般机械加工企业来说，刀具的配置，更多的是如何选、如何用，而不是在如何设计与制造上。第三章 数控加工的工艺设计 刀具的选择总的原则是：既要求精度高、强度大、刚性好、耐用度高，又要求尺寸稳定，安装调整方便。一般优先采用标准刀具。必要时，可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求3.4.4 刀具的选择 数控刀具的基本特征 数控加工刀具必须适应数控机床高

31、速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 按照刀具结构分：整体式：钻头、立铣刀等镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式特殊形式：复合式、减振式等 机夹可转位刀具得到广泛应用，数量上已达到整个数控刀具的30%40%，金属切除率占总数的80%90%。第三章 数控加工的工艺设计 按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等车削刀具图

32、片铣削刀具图片钻削刀具图片镗削刀具图片第三章 数控加工的工艺设计 外圆车刀内孔车刀螺纹车刀常用车刀第三章 数控加工的工艺设计 面铣刀方肩铣刀仿形铣刀三面刃和螺纹铣刀整体硬质合金铣刀常用铣刀第三章 数控加工的工艺设计 铰刀钻头丝锥钻削刀具第三章 数控加工的工艺设计 粗镗刀精镗刀镗削刀具第三章 数控加工的工艺设计 同一批刀具的切削性能和使用寿命要稳定，以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命的管理 刀具必须具有较高的精度，以适应数控加工的高精度和自动换刀的要求。如整体式立铣刀径向尺寸精度应高达0.005mm等刀具的选择整体硬质合金刀具第三章 数控加工的工艺设计 刀具及其刀柄等附件的可靠性及

33、适应性要高，以免在数控加工中发生意外损坏而影响加工的顺利进行刀具的耐用度应比普通机床用的刀具更高，以减少更换、刃磨刀具及对刀次数，发挥数控机床的效益刀具的断屑和排屑性能要好刀具的选择第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 3.4.5 量具的选择 单件小批量生产中应采用通用量具；如游标卡尺、百分表等；大批大量生产中应采用各种量规和一些高生产率的专用检具与量仪等；量具的精度必须与加工精度相适应。第三章 数控加工的工艺设计 3.4.6 工步的划分及设计走进给路线1）工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工

34、。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。第三章 数控加工的工艺设计 下面以加工中心为例来说明工步划分的原则：1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。3）按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。2)设计走进给路线(走刀路线）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

35、出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：1、寻求最短加工路线 如加工下图所示零件上的孔系。中图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用右图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。第三章 数控加工的工艺设计 2、最终轮廓一次走刀完成 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。如下图为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用中图的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一

36、刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。右图也是一种较好的走刀路线方式。第三章 数控加工的工艺设计 3、选择切入切出方向 考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕，如右图所示。第三章 数控加工的工艺设计 第三章 数控加工的工艺设计 4、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破坏较小的工步。对于高效率

37、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。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。第三章 数控加工的工艺设计 3.4.7 切削用量的

38、选择切削用量三要素 主运动速度 Vc:主运动速度表示主运动的速度大小和方向,单位为m/min。当主运动为旋转运动时，可按下式计算:式中：n主轴转速（r/s或r/min）；d工件或刀具的最大直径（mm）。进给量：每转进给量f（mm/r）每齿进给量fz（mm/z）进给速度(mm/min)背吃刀量：背吃刀量是车削时已加工表面与待加工表面之间的垂直距离（单位：mm）。式中 dw 工件待加工表面的直径，dm工件已加工表面的直径第三章 数控加工的工艺设计 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、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。下表为车削加工时的选择切削条件的参

39、考数据。第三章 数控加工的工艺设计 选择切削用量的原则在工艺系统刚性允许时，应首先选择一个尽可能大的 ap，其次选择一个较大的f，最后在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的Vc ap的选择：主要根据加工余量和工艺系统的刚度确定 粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除；当冲击载荷较大（如断续表面）或工艺系统刚度较差（如细长轴、镗刀杆、机床陈旧）时，可适当降低，使切削力减小；精加工时，应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低的方法，逐步提高加工精度和表面质量；一般精加工时，取0.050.8；半精加工时，取1.03.0第三章 数控加工的工艺设计 f的选择粗加

40、工时，f主要受刀杆、刀片和机床、工件等强度、刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选。工艺系统刚度好时，可用大些的f；反之，适当降低f；精加工、半精加工时，f应根据工件的Ra要求选。Ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f过小，切削厚度过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。若刀具的刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。Vc的选择 主要根据工件材料、刀具材料和机床功率来选 刀具材料好，可选得高些；Ra值要求小的，要避开积屑瘤、鳞刺产生的Vc，高速钢刀取小Vc5 mmin，硬质合金取较高的Vc=130160 m/min；表面有硬皮或断续切削时，应适当降低；工艺系统刚性差的，应减小Vc 第三章 数控

41、加工的工艺设计 3.5 编制数控加工技术文件 填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。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。第三章 数控加工的工艺设计 数控加工常用工艺文件 数控编程任务书数控加工工件装夹和加工原点设定卡片数控加工工序卡片数控加工走刀路

42、线图数控刀具卡片第三章 数控加工的工艺设计 数控编程任务书：主要包含数控加工工序说明和技术要求，是编程人员和工艺人员协调工作编制数程序的重要依据只之一数控加工工件装夹和加工原点设定卡片：主要表示出加工原点，定位方法和夹紧方法，并注明加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称的编号等.第三章 数控加工的工艺设计 数控加工工序卡片：数控加工工序卡片与普通加工工序卡片有许多相似之处，只是数控加工工序卡片应注明编程原点和对刀点，并要进行简要编程说明（如：所用机床型号，程序介质，程序编号，刀具半径补偿等）及刀具参数（如：主轴速度，进给速度，最大背吃刀量或刀宽等）的选择数控加工走刀路线图：在数控加工中，常常要注意并防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞，为次必须告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀等）第三章 数控加工的工艺设计 数控刀具卡片：反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据第三章 数控加工的工艺设计 表一 数控编程任务书表二 数控加工工件安装和加工原点设定卡片表三 数控加工工序卡片表四 数控加工走刀路线图表五 数控刀具卡片