第四节加工工步设计

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1、第一章 数控加工基础,第一节 数控加工工艺概述 第二节 机械加工工艺规程制订 第三节 定位基准的选择 第四节 加工工步设计 第五节 数控加工工艺分析,第四节 加工工步设计,2,1. 概述,定义: 在加工表面和加工工具、切削用量不变的情况下，所连续加工的同一个或同一组表面的那一部分工艺过程称为一个工步。 例如：轴类零件车削过程中的端面车削工序可分为粗车工步、精车工步或棒料的磨削工序可分粗磨、精磨工步。 工步设计采用以已确定的工艺过程为基础，通过逐步细化方法，进而确定工步加工过程。 工步设计是工序的进一步分解。,第四节 加工工步设计,3,1. 概述,作用： 工步设计是实现把工艺过程设计转化为NC程

2、序之间的桥梁。 因此当工件采用数控机床加工时，必须有一个详细的工步设计 。 任务: 工步设计的任务是提供形成NC加工控制指令所需的信息。 工步设计的基础是工件的几何信息和公差等相关的工艺信息。（设计基础）,第四节 加工工步设计,4,1. 概述,应用场合: 对于单件小批生产附加值低的不太复杂零件的工步设计通常分散给机械工人完成。 对于批量生产和附加值高的复杂零件的工步设计统一进行详细设计。 借助电子信息处理技术能实现工步设计到标准机械NC程序的转换。,第四节 加工工步设计,5,1. 概述 工步设计内容,切削要素,基本时间,磨损,夹紧部位及相应夹紧装置的确定,工步的确定,刀具的确定,加工路径的确定

3、,切削用量的优化,工步顺序的优化,工步设计,第四节 加工工步设计,6,2. 夹紧部位及相应夹紧装置的确定,2. 1 对夹具的要求,第四节 加工工步设计,7,2. 夹紧部位及相应夹紧装置的确定,2. 2 夹紧部位确定 在夹紧部位确定过程中，应尽量减少装夹次数，以减少辅助时间。 2.3 夹具的确定 根据批量大小，如果采用专用夹具能缩减加工时间，从而降低工艺成本，则选择专用夹具，否则选择标准夹具。 通常选择现有夹具。,第四节 加工工步设计,8,2. 夹紧部位及相应夹紧装置的确定,2. 4 优化原则 影响因素：夹紧位置的确定与夹紧面上切除总量有关，此外还与加工方法有关、如周铣和端铣，其切除总量会有所不

4、同。 根据夹紧面积最小优化原则确定夹紧位置。 或加工刀具最少优化原则来确定夹紧位置。,第四节 加工工步设计,9,3. 工步和刀具确定,工步数量的确定取决于机械加工工艺过程中工序安排，同时也取决于在机械加工工艺过程制定过程中已经确定的工序中机床的具体型号选择 。 工步数量的进一步确定则和零件的有关具体几何要素的精度和表面质量等技术要求有关。 工步具体加工内容体现了零件的加工要求。,第四节 加工工步设计,10,3. 工步和刀具确定,例如对于大孔加工则可以采用镗削和铣削加工。,镗孔,铣孔,第四节 加工工步设计,11,3. 工步和刀具确定,工步加工刀具选择通常从经济性的角度统筹考虑，如果采用普通刀具加

5、工，而刀具数量增多，在这种情况下的生产成本，和为提高加工效率，如果采用高效刀具加工，而刀具数量减少情况下的生产成本情况，从中选择生产成本最低的方案。 工步加工刀具选择取决于机床上能使用的刀具以及机床运动、机床主轴、刀架和刀库的具体情况。 工步加工刀具选择更要从加工工艺的角度出发统筹考虑。 特别是在单件小批生产中尽可能的使用已有刀具。因为加工时间的缩减而降低的费用不能抵消特殊刀具的采购费用。,第四节 加工工步设计,12,3. 工步和刀具确定,加工工步划分,方案 1,方案 2,工步1：粗铣,工步2：精铣,工步1: 粗铣,工步2：精铣,工步3：粗铣,工步4：精铣,第四节 加工工步设计,13,4. 加

6、工路径的确定,工步和刀具的确定，提供了确定加工路径的信息。 工步的加工路径划分为 趋近， 切入， 切削， 切出， 退出等部分。 4.1 趋近和退出运动 在不发生干涉的前提下应尽量缩短刀具趋近和退出的运行时间。,这些内容将被详细计划,第四节 加工工步设计,14,4. 加工路径的确定,4.2 加工路径的确定 运动轨迹的规划随着控制轴数的增加而变得复杂。一般来说车削运动可以按等切深和最大切深以及平行轴线和平行轮廓的加工划分运动轨迹。,平行轴线的切削轨迹l,切削轨迹,平行轮廓的切削轨迹,第四节 加工工步设计,15,4. 加工路径的确定,等切深切削轨迹,切深的划分,最大切深切削轨迹,第四节 加工工步设计

7、,16,4. 加工路径的确定,在多坐标的数控铣床上加工，其加工路径设计变得复杂，在加工路径拟定过程中必须首先确定刀具的切入和切出路径。 此外加工路径依赖于被加工零件的轮廓和程序中各程序段的安排次序，它有沿零件轮廓外形的延长线切向切入和切出零件轮廓、圆弧切入和切除、法向切入和切除零件轮廓之分。,第四节 加工工步设计,17,4. 加工路径的确定,刀具运动轨迹的分配，首先确保零件最终轮廓表面质量的要求。,走刀路线1,走刀路线2-好,第四节 加工工步设计,18,4. 加工路径的确定,其次从保证最小加工时间的经济性角度考虑。,加工零件,一般走刀路线,最短走刀路线,第四节 加工工步设计,19,4. 加工路

8、径的确定,在数控铣床上加工轮廓零件时，为了保证轮廓表面质量的要求，减少接刀的痕迹，对刀具的“切入”和“切出”运动要仔细设计。,铣削外圆加工路径,原点,铣削内圆加工路径,原点,第四节 加工工步设计,20,4. 加工路径的确定,铣削外轮廓零件的加工路径,第四节 加工工步设计,21,4. 加工路径的确定,第四节 加工工步设计,22,4. 加工路径的确定,确定加工路径时也要考虑铣削加工时是采用顺铣还是采用逆铣。 五坐标联动铣削还要考虑附加的两个摆角运动。 最简单的加工路径是采用点位控制加工孔，比如在深孔加工时仅考虑孔深、导入深度和孔底停留时间。 确定的加工路径通过数控编程实现。,第四节 加工工步设计,

9、23,5. 切削用量的优化,5.1 精加工 精加工时切削用量应根据零件的加工精度、表面质量和其他的技术要求选择。 5. 2 粗加工 相对而言粗加工时切削用量考虑选择合适的切削形式、长的刀具寿命和高的加工效率。 把机床说明书规定的范围、刀具厂商的推荐值、切削用量手册中的规定值作为确定和优化切削用量的辅助手段。 优化切削用量通过数控编程实现。,第四节 加工工步设计,24,6. 工步顺序的优化,通常考虑把换刀减到最小限度，即用相同的刀具连续加工不同的工步。 更多的考虑是切削时间能被充分利用，在这种情况下必须把因选择了优化的刀具，导致加工时间的缩短而带来的费用降低，和因增加换刀，导致辅助时间增长而带来的费用增加是否相抵消，作为工步顺序优化的评价依据。,