机床数控基础编程与应用

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1、数控技术及应用数控加工工艺分析及程序编制补充内容：数控加工工艺分析一、数控加工工艺分析的重要性一、数控加工工艺分析的重要性1. 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。2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编 程以前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方 案，选择合适的刀具，确定切削用量。3.在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、刀具加 工的轨迹路线等）也需做一些处理。因此程序编制中的 工艺分析是一向十分重要的工作。补充内容：数控加工工艺分析根据国内外数控机床技术应用实践，数控机床加工的适用范围可用图s-1和s-2定

2、性分析。图s-1表明了随零件的复杂程 度和生产批量的不同，三种 机床适用范围的变化。当零 件不太复杂，生产批量不太 大时，宜采用通用机床；当 生产批量较大、零件较为复 杂时，数控机床就显得更为 适用了。图s-1 零件复杂程度与零件批量的关系补充内容：数控加工工艺分析图s-2表明了随生产批量的 不同，采用三种机床加工时 ，综合费用的比较。由图可 知，在多品种、小批量（ 100件以下）的生产情况下 ，使用数控机床可获得较好 的经济效益。零件批量的增 大，对选用数控机床是不利 的。 图s-2 零件批量与总加工费用的关系数控机床比较适合于加工具有如下特点的零件： （1）多品种、小批量生产的零件或新产品

3、试制中的零件。 （2）轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。 （3）用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备 （工具、夹具和模具）的零件。 （4）需要多次改型的零件。 （5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。 （6）需要最短生产周期的急需零件。 补充内容：数控加工工艺分析补充内容：数控加工工艺分析二、数控加工工艺性分析二、数控加工工艺性分析 从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。 1 1、零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则、零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则 （1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点,如图s-3。 （2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。 2 2、零件的

4、结构工艺性应符合数控加工的特点、零件的结构工艺性应符合数控加工的特点 （1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。 （2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。如图s-4图s-3 尺寸集中与尺寸分散 补充内容：数控加工工艺分析图s-4 数控加工工艺性对比 图b与图a相比 ，转接圆弧半 径大，可以采 用较大直径的 铣刀来加工。 加工平面时， 进给次数也相 应减少，表面 加工质量也会 好一些，所以 工艺性较好。 补充内容：数控加工工艺分析（3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大， 如图s -5所示。 （4）应采用统一的基准定位。 图s-5 零件底面圆弧对加工工

5、艺的影响 补充内容：数控加工工艺分析三、加工方案的确定三、加工方案的确定根据主要表面的精度和表面的粗糙度的要求，初步确定 为达到这些要求所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取 精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加 工。 1、外圆表面加工方法的选择外圆表面的主要加工方法是车削和磨削。当表面粗糙度 要求较高时，还要经光整加工。外圆表面的加工方案如图 S6所示 补充内容：数控加工工艺分析图s-6 外圆表面的加工方案补充内容：数控加工工艺分析2、内孔表面加工方法的选择内孔表面加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、 磨孔和光整加工。图s7所示为常用的孔加工

6、方案，在选 择孔加工方案时，应根据被加工孔的加工要求、尺寸、具 体生产条件、批量的大小及毛坯上有无预制孔等情况合理 选用 补充内容：数控加工工艺分析图s-7 内孔表面的加工方案补充内容：数控加工工艺分析3、平面加工方法的选择平面的主要加工方法有车削、刨削、铣削、磨削和拉削 等，精度要求高的平面最终还需要研磨或刮削加工。常见 平面加工方式如同s8所示，其中尺寸公差等级是指两平 行面采用某种加工方案加工时，两平行面之间的距离尺寸 所能达到的公差等级 补充内容：数控加工工艺分析图s-8 平面的加工方案补充内容：数控加工工艺分析4 4、平面类零件斜面轮廓加工方法的选择、平面类零件斜面轮廓加工方法的选择

7、 （1 1）有固定斜角的外形轮廓面）有固定斜角的外形轮廓面 如图如图s-9s-9所示所示 （2 2）有变斜角的外形轮廓面）有变斜角的外形轮廓面 如图如图s-10s-10所示所示 图图s-9 s-9 固定斜角斜面加工固定斜角斜面加工 图图s-10 s-10 变斜角斜面加工变斜角斜面加工 补充内容：数控加工工艺分析5 5、平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 （1 1）平面轮廓类零件如图平面轮廓类零件如图s s1111所示，其常用的加工方法有数所示，其常用的加工方法有数 控铣、线切割和磨削等。控铣、线切割和磨削等。 （2 2）立体曲面主要用数控铣削的方法进行加工，在铣削

8、时，立体曲面主要用数控铣削的方法进行加工，在铣削时， 通常用球头铣刀，以通常用球头铣刀，以“行切法行切法”进行加工，如图进行加工，如图s s1212所示。所示。 图图s-11 s-11 平面轮廓类零件平面轮廓类零件 图图s-12 s-12 立体曲面的行切法示意图立体曲面的行切法示意图 补充内容：数控加工工艺分析四、工序与工步的划分 数控加工工艺路线设计与普 通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

9、工工艺衔接好。常见工 艺流程如右图所示。补充内容：数控加工工艺分析1、工序的划分 （1）按零件装卡定位方式划分工序如图s-13所示的片状凸轮，按定 位方式可分为三道工序，第一道工序 可在数控机床上也可普通机床上进行 。第一道工序以外圆表面和B平面进 行联合定位加工端面A和直径22H7 的内孔，第二道工序加工端面B和 4H7工艺孔；第三道工序以已加工 过的两个孔和一个端面定位，在另一 台数控铣床或加工中心上铣削凸轮外 表面轮廓。 图图s-13 s-13 片状凸轮片状凸轮 补充内容：数控加工工艺分析（2）按粗、精加工划分工序（即先粗加工再精加工 ）如图s-14所示批量生产的零件，第一道工序在数控车

10、床上 进行粗车削时，应切除整个零件的大部分余量；第二道工序在 另一台数控车床上进行半、精车削，以保证加工精度和表面粗 糙度的要求。换到另一台机床上进行精加工的本质原因是什么？ 图s-14 车削加工的零件 补充内容：数控加工工艺分析（3）按所用刀具划分工序为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位 误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中 ，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再 换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常 采用这种方法。 2、工步的划分先粗后精的原则 先面后孔的原则 刀具集中的原则补充内容：数控加工工艺分析五、零件的定位与安装 1、定位安

11、装的基本原则 （1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。 （2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹中加工出全部待加工面。 （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。如图下图a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。在夹紧图b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,如图c所示。 补充内容：数控加工工艺分析a) b) c)夹紧力作用点与夹紧变形的关系补充内容：数控加工工艺分析2、选择夹具的基本原则数控

12、加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证 夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件 和机床坐标系的尺寸关系。此外，还要考虑以下四点： （1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式 夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。 在成批生产时才考虑专用夹具，并力求结构简单。（2）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时 间。 （ 3）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即 夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。补充内容：数控加工工艺分析（4）在成批生产中还可以采用多位、多件夹具，或直接采用 柔性夹具。例如在数控铣床或立式加工

13、中心的工作台上，可安 装一块与工作台大小一样的平板，如下图。它即可作为大工件 的基础板，也可作为多个中小工件的公共基础板，依次加工并 排装夹的多个中小工件。新型数控夹具元件补充内容：数控加工工艺分析柔性夹具柔性夹具（图片中红色的为工件）（图片中红色的为工件）补充内容：数控加工工艺分析六、数控加工刀具与工具系统1、数控加工刀具材料高速钢高速钢 硬质合金硬质合金涂层硬质合金涂层硬质合金陶瓷材料陶瓷材料立方氮化硼立方氮化硼( (CBNCBN）聚晶金刚石聚晶金刚石( (PCDPCD）补充内容：数控加工工艺分析涂层硬质合金刀具补充内容：数控加工工艺分析陶瓷刀片陶瓷刀片PCBNPCBN刀片刀片 补充内容：

14、数控加工工艺分析PCD焊接式车刀PCD转位式刀片 PCDPCD刀片刀片补充内容：数控加工工艺分析2、数控加工刀具 1）车削加工刀具 ：常用机夹式可转位刀具 ，结构如图s-15所 示。 图s-16为常见的几种车刀刀片形状 。图s-15 机夹式可转位车刀 图s-16 常见可转位车刀刀片 外圆车刀内孔车刀螺纹车刀常用车刀补充内容：数控加工工艺分析补充内容：数控加工工艺分析2）铣削加工刀具 铣刀的选择：平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣平面时，应 选硬质合金刀片面铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯 表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀 ；对一些立体型面和变斜 角轮廓外型的加工

15、，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和 盘形铣刀等，如图s-17 。图s-17 常用铣刀a) 球头铣刀 b) 环形铣刀 c) 鼓形铣刀 d) 锥形铣刀 e)盘形铣刀面铣刀方肩 铣刀仿形 铣刀三面刃和 螺纹铣刀整体硬质 合金铣刀常用铣刀补充内容：数控加工工艺分析补充内容：数控加工工艺分析3）孔加工刀具常用的有钻头、镗刀、铰刀和丝锥等。 （1）钻头：直径880mm的麻花钻多为莫氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥 孔的刀柄内；直径为0.120mm的麻花钻多圆柱形，可装在钻夹头刀柄上， 中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。钻削直径在2060mm、孔的深径比小 于等于3的中等浅孔时，可选用图s-18所示的可转位浅孔钻 。 图s-18 可转位浅孔钻 （2 2）镗刀：）镗刀：镗刀按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。镗削通孔、阶 梯孔和盲孔可分别选用图s-19a、b、c所示的单刃镗刀。 课堂讨论：图a与图b可以用于加工盲孔吗？图s-19 单刃镗刀a) 通孔镗刀 b）阶梯孔镗刀 c) 盲孔镗刀1调节螺钉 2紧固螺钉补充内容：数控加工工艺分析在孔的精镗中，目前较多地选用精镗微调镗刀 ，其结构