《数控加工工艺与编程基础项目一数控加工工艺基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控加工工艺与编程基础项目一数控加工工艺基础（100页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数控加工工艺与编程基础项目一数控加工工艺基础 项目一数控加工工艺基础 课题二数控加工的切削基础 课题三数控加工工艺基础 任务1工件在数控机床上的装夹工件在夹具中的定位与夹紧的过程称为工件的装夹 用于装夹工件的工艺装备就是机床夹具 数控机床夹具由定位元件 夹紧装置 对刀或导向装置 连接元件 夹具体和其他装置或元件的组成 数控机床夹具的种类很多 按使用机床类型可分为数控车床夹具 数控铣床夹具 加工中心夹具 其他机床夹具等 按驱动夹具工作的动力源可分为手动夹具 气动夹具 液压夹具 电动夹具 磁力夹具 真空夹具 自夹紧夹具等 按专门化程度可分为通用夹具 专用夹具 组合夹具 可调夹具等 1 工件定位的基
2、本原理 1 六点定位原理 一个尚未定位的工件 其空间位置是不确定的 均有6个自由度 如图1 27所示 即沿空间坐标轴X Y Z三个方向的移动自定位就是限制自由度 如图1 28所示的长方体工件 欲使其完全定位 可以设置6个固定点 工件的3个面分别与这些点保持接触 在其底面设置3个不共线的点1 2 3 构成一个面 限制工件的 3个自由度 侧面设置两个点4 5 成一条线 限制工件的 两个自由度 端面设置一个点6 限制工件的自由度 于是工件的6个自由度便都被限制了 这些用来限制工件自由度的固定点 称为定位支承点 简称支承点 用合理分布的6个支承点限制工件的6个自由度的法则 称为6点定位原理 图1 27
3、工件的6个自由度 图1 286点定位原理 2 工件定位方式 工件定位方式主要有完全定位 不完全定位和欠定位 完全定位 工件的6个自由度全部被限制的定位 称为完全定位 不完全定位 根据工件的加工要求 并不需要限制工件的全部自由度 这样的定位 称为不完全定位 欠定位 根据工件的加工要求 应该限制的自由度没有完全被限制的定位 称为欠定位 2 定位方法与定位基准的选择 1 定位方法 工件在夹具中的定位 是通过把定位支承点转化为具有一定结构的定位元件 再将其与工件相应的定位基准面相接触或配合而实现的 工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副 工件以平面定位 工件以平面为定位基准定位时 常用支承钉和
4、支承板作定位元件来实现定位 同时还有可调支承 浮动支承等 a 支承钉和支承板 当以粗基准面 未经加工的毛坯表面 定位时 若采用平面支承 实际上基面上也只有最高的3点与平面支承接触 常因3点过近 或偏向一边而使定位欠稳 工件以精基准面 加工过的平面 定位时 定位表面也不会绝对平整 一般采用平头支承钉和支承板 支承板的形式如图1 30所示 b 可调支承 可调支承是指支承的高度可以进行调节 图1 31所示为几种常用的可调支承 调整时要先松后调 调好后用防松螺母锁紧 可调支承主要用于工件以粗基准面定位 或定位基面的形状复杂 如成型面 台阶面等 以及各批毛坯的尺寸 形状变化较大时 图1 29支承钉 图1
5、 30支承板 图1 31可调支承 c 自位支承 当既要保证定位副接触良好 又要避免过定位时 常把支承做成浮动或联动结构 使之自位 称为自位支承 图1 32所示为夹具中常用的几种自位支承 图1 32 a 和图1 32 b 所示为两点式自位支承 与工件有两个接触点 可用于断续表面或阶梯表面的定位 图1 32 c 所示为球面3点式自位支承 当定位基面在两个方向上均不平或倾斜时 能实现3点接触 图1 32 d 所示为滑柱3点式自位支承 在定位基面不直或倾斜时 仍能实现3点接触 自位支承的工作特点是 在定位过程中支承点位置能随工件定位基面位置的变化而自行浮动并与之适应 图1 32自位支承 工件以圆柱孔定
6、位 生产中 工件以圆柱孔定位应用较广 所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴 这种定位方式的基本特点是 定位孔与定位元件之间处于配合状态 并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合 孔定位还经常与平面定位联合使用 a 圆柱定位销 图1 33所示为圆柱定位销结构 b 圆锥销 如图1 34所示 工件以圆柱孔在圆锥销上定位 图1 33圆柱定位销 图1 34圆锥销定位 c 定位心轴 心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车 铣 磨及齿轮加工 分为圆柱心轴和小锥度心轴 圆柱心轴装卸工件方便 但定心精度不高 为了减小定位时因配合间隙造成的倾斜 常以孔和端面联合定位 故要求孔与端面垂直 一般在一次安装中加工 心轴的定
7、位圆柱面与端面亦应在一次安装中加工 工件以圆锥孔定位 工件以圆锥孔作为定位基准面时 相应的定位元件为圆锥心轴 顶尖等 工件以外圆柱表面定位 工件以外圆柱表面定位在生产中经常可见 根据外圆柱表面的完整程度 加工要求和安装方式的不同 相应的定位元件有V形架 圆孔 半圆孔 圆锥孔及定心夹紧装置 但其中应用最广泛的是V形架 如图1 35所示 提示 定位套定位是工件以外圆柱表面为定位基准在圆孔中定位的方法 这种定位方法一般适用于精基准定位 所采用的定位元件结构简单 常做成钢套装于夹具体中 工件以外圆柱面定位 有时也可用半圆套或圆锥套做定位元件 图1 35V形架 2 定位基准的选择 定位基准有粗基准与精基
8、准之分 在加工的起始工序中 只能以毛坯上未加工的表面作定位基准 这种定位基准称为粗基准 以已加工过的表面作定位基准的称为精基准 定位基准选择得正确与否 对保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求 以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响 粗基准的选择原则 a 选择重要表面为粗基准 b 选择不加工面作粗基准 c 合理分配加工余量 d 粗基准应避免重复使用 e 粗基准的表面应平整 图1 36导轨面粗基准的选择 图1 37铸件粗基准的选择 精基准的选择原则 精基准的选择主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠 夹具结构简单 选择时一般应遵循以下原则 a 基准重合原则 所谓基准重合是指以设计基准作为定
9、位基准以避免产生基准不重合误差 即选用设计基准作为定位基准 以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差 b 基准统一原则 当工件上有许多表面需要进行多道工序加工时 应尽可能在多个工序中采用同一组基准定位 这就是基准统一原则 c 自为基准原则 有些精加工工序为了保证加工质量 要求加工余量小而均匀 采用加工表面本身作为定位基准 这就是自为基准原则 d 互为基准原则 为了使加工面获得均匀的加工余量和较高的位置精度 可采用加工面互为基准 反复加工的原则 e 便于装夹原则 工件定位要稳定 夹紧可靠 操作方便 夹具结构简单 3 工件的夹紧 1 夹紧装置的基本要求 夹紧过程中 不改变工件定位后占据
10、的正确位置 夹紧力的大小要适当可靠 既要保证工件在整个加工过程中不产生松动或振动 又要使工件不产生过大的夹紧变形和表面损伤 夹紧装置工艺性要好 即夹紧装置的复杂程度与自动化程度应与生产纲领相适应 有良好的结构工艺性 结构力求简单 以便制造与维修 操作方便 迅速 安全 省力 2 夹紧力确定原则 在设计夹紧装置时 首先要合理选择夹紧力的作用点 夹紧力的方向和大小 然后选用或设计合适的夹紧机构来保证实现工件正确夹紧 夹紧力方向的确定 夹紧力方向应有利于定位 而不应破坏定位 且主夹紧力应朝向主要定位基面 夹紧力方向选择得好 则有利于减小夹紧力 夹紧力作用点的选择 夹紧力作用点应落在工件刚度较好的方向和
11、部位 防止工件变形 这一原则对刚性差的工件特别重要 夹紧力大小的确定 夹紧力大小要适当 过大会使工件变形 过小会使工件在加工过程中产生松动 造成工件报废甚至发生事故 3 基本夹紧机构 夹具中常用的夹紧机构有斜楔夹紧机构 螺旋夹紧机构以及圆偏心夹紧机构等 斜楔夹紧机构 利用斜面直接或间接夹紧工件的机构称为斜楔夹紧机构 图1 38所示为几种斜楔夹紧机构的应用实例 斜楔夹紧机构具有自锁性好 夹紧行程小 结构简单等优点 螺旋夹紧机构 由螺钉 螺母 垫圈和压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构 如图1 39所示 a b c 图1 38斜楔夹紧机构 图1 39螺旋夹紧机构 偏心夹紧机构 用偏心件直接或间
12、接夹紧工件的机构称为偏心夹紧机构 偏心件有圆偏心和曲线偏心两种类型 圆偏心因结构简单 制造容易 在夹具中应用较多 另外 还有联动夹紧机构和定心夹紧机构 联动夹紧机构要求从一处施力 可同时在几处 或几个方向上 对一个或几个工件同时进行夹紧 定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构 在夹紧过程中 能使工件相对于某一轴线或某一对称面保持对称性 任务2机械加工工艺过程的设计 生产过程是指产品由原材料转变为成品的全部过程 对机械产品的制造而言 其生产过程主要包括下列过程 1 生产技术准备过程 2 毛坯的制造过程 3 零件的机械加工与热处理过程 4 产品的装配过程 5 辅助劳动过程 采用机
13、械加工的方法 直接改变毛坯的形状 尺寸和表面质量等 使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序所组成 而每一个工序又可分为若干个安装 工位 工步 走刀 1 工序 一个或一组工人 在同一个工作地点 对一个或同时对一批工件连续完成的加工过程 称为一道工序 划分工序的主要依据是工人 工作地点 或加工设备 及工件并加上连续完成 工序是组成机械加工工艺过程的基本单元 也是生产计划的基本单元 1 安装 加工之前 工件在机床上或夹具中占据某一正确位置的过程称为定位 工件定位后将其固定 使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧 工件经一次定位夹紧所完成的那一部
14、分加工过程称为一次安装 2 工位 为了减少工件安装的次数 常采用各种回转工作台 回转夹具或移位夹具 使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工 此时 工件相对于机床 刀具 每占据一个位置所完成的那部分加工过程称为一个工位 3 工步 在一个安装或工位中 加工表面 切削刀具及切削用量都不变的情况下所连续完成的加工内容称为一个工步 这里所指的切削用量是指主轴转速和进给量 不包括切深 或称背吃刀量 构成工步的任一要素 加工表面 刀具及切削用量 改变后 一般即变为另一工步 有时为了提高生产效率 同时用几把刀具分别加工几个表面的工步 称为复合工步 复合工步应视为一个工步 4 走刀 在一个工步内 若被加
15、工表面需要切除的材料很厚 可分为几次切削 则每切削一次完成的加工内容为一次走刀 2 加工余量的确定 1 加工余量的概念 加工余量是指零件在加工过程中从加工表面所切除的金属层厚度 加工余量可分为总加工余量和工序加工余量 工序加工余量 工序加工余量是相邻两工序的工序尺寸之差 对于外圆和孔等回转表面 加工余量是从直径方向考虑的 故称为双边余量 即实际切除的金属层厚度是加工余量的一半 平面的加工余量是单边余量 它等于实际切除的金属层厚度 被包容面为轴 Zb A B被包容面为孔 Za B A式中 Zb 工序加工余量 A 前工序公称尺寸 B 本工序公称尺寸 总加工余量 总加工余量也叫毛坯余量 是零件上同一
16、表面的毛坯尺寸与零件尺寸之差 总加工余量等于各工序加工余量之和 式中 总加工余量 Zi 第i道工序的工序加工余量 n 该表面总共加工的工序数 工序加工余量与工序尺寸的关系 由于毛坯制造和各个工序尺寸都不可避免地存在着误差 因而无论总加工余量还是工序加工余量都是个变动值 即有最大加工余量和最小加工余量之分 只标公称尺寸的加工余量称为公称加工余量 工序加工余量与工序尺寸与公差的关系 如图1 41所示 从图中可以看出 工序公称加工余量是相邻两工序公称尺寸之差 工序最小加工余量是前工序最小工序尺寸和本工序最大工序尺寸之差 工序最大加工余量是前工序最大工序尺寸和本工序最小工序尺寸之差 工序加工余量的变动范围等于前工序与本工序两工序尺寸公差之和 图1 41工序加工余量与工序尺寸关系 2 工序加工余量的影响因素 在确保加工质量的前提下 工序加工余量应尽量选取小值 前工序的各种表面缺陷和误差因素 本工序加工时的安装误差 b 安装误差包括工件的定位误差和夹紧误差 若用夹具装夹工件时 还要考虑夹具的安装误差 工序基本余量的计算 工序基本余量为单边余量时 工序基本余量为双边余量时 3 确定加工余量的方法 分
