数控加工工艺概述

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1、数控加工工艺数控加工工艺课程主要内容：课程主要内容： 第1章 数控加工工艺概述 第2章 数控刀具 第3章 工件在数控机床上的装夹 第4章 数控车削加工工艺 第5章 数控铣削加工工艺 第6章 加工中心加工工艺 第7章 典型零件数控加工工艺第一章第一章 数控加工工艺概述数控加工工艺概述 基本概念术语基本概念术语 数控加工数控加工就是根据零件图样及工艺要求等原始就是根据零件图样及工艺要求等原始 条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控 机床的数控系统，以控制数控机床中刀具与工机床的数控系统，以控制数控机床中刀具与工 件的相对运动，从而完成零件的加工。件的相对运

2、动，从而完成零件的加工。 数控加工与传统的机械加工相比，在加工的方数控加工与传统的机械加工相比，在加工的方 法和内容上有许多相似之处，但由于采用了数法和内容上有许多相似之处，但由于采用了数 字化的控制形式和数控机床，许多传统加工过字化的控制形式和数控机床，许多传统加工过 程中的人工操作被计算机和数控系统的自动控程中的人工操作被计算机和数控系统的自动控 制所取代。制所取代。 数控加工的过程数控加工的过程制制 定定 工工 艺艺阅阅 读读 零零 件件工工 艺艺 分分 析析数数 控控 编编 程程程程 序序 传传 输输通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（通过把数字化了的刀具移动轨迹信息（ 通常指通常指CN

3、CCNC加工程序），传入数控机床的数加工程序），传入数控机床的数 控装置，经过译码、运算，指挥执行机构（控装置，经过译码、运算，指挥执行机构（ 伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与伺服电机带动的主轴和工作台）控制刀具与 工件相对运动，从而加工出符合编程设计要工件相对运动，从而加工出符合编程设计要 求的零件。求的零件。数控加工的原理数控加工的原理数控加工工艺的概念数控加工工艺的概念数控加工工艺数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运是采用数控机床加工零件时所运 用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数 控加工工艺过程。控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着

4、数控机床的产生、发展数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展 而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大 量数控加工实践的经验总结。量数控加工实践的经验总结。 数控加工工艺过程数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床是利用切削刀具在数控机床 上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置 、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程 。数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容 选择并 确定进 行数控 加工的内容 数控加 工的工艺分析 零件图 形的数 学处理 及编程 尺寸设 定

5、值的确定 制定数 控加工 工艺 方案确定工 步和进 给路线选择数 控机床的类型 选择和 设计刀 具、夹 具与量 具确定切 削参数编写、 校验和 修改加 工程序首件试 加工与 现场问题处理 数控加数控加 工工艺工工艺 技术文技术文 件的定件的定 型与归型与归档档 数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点由于数控加工采用了计算机控制系统和由于数控加工采用了计算机控制系统和 数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度 高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短 、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上、设备使用费用高等特点。在数

6、控加工工艺上 也与普通加工工艺具有一定的差异。也与普通加工工艺具有一定的差异。（1 1）数控加工工艺内容要求更加）数控加工工艺内容要求更加 具体、详细具体、详细 普通加工工艺普通加工工艺：许多具体工艺问题，如工步的划分许多具体工艺问题，如工步的划分 与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工 余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据 实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人 员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸员在设计工艺规程时进行过多的规定，零

7、件的尺寸 精度也可由试切保证。精度也可由试切保证。 数控加工工艺数控加工工艺：所有工艺问题必须事先设计和安排所有工艺问题必须事先设计和安排 好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的 切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用 量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标 位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的 各种工艺参数。各种工艺参数。（2 2）数控加工工艺要求更严密、）数控加工工艺要求更严密、 精确精确

8、普通加工工艺：加工时可以根据加工过程中出普通加工工艺：加工时可以根据加工过程中出 现的问题比较自由地进行人为调整。现的问题比较自由地进行人为调整。 数控加工工艺：自适应性较差，加工过程中可数控加工工艺：自适应性较差，加工过程中可 能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导 致严重的后果。致严重的后果。（3 3）数控加工工艺要进行零件的）数控加工工艺要进行零件的 数学处理和编程计算数学处理和编程计算 编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再 现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程现，在对零件图进行数学处理和计算时，编

9、程 尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的 形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的 编程尺寸。编程尺寸。（4 4）考虑进给速度对零件形状精）考虑进给速度对零件形状精 度的影响度的影响 制定数控加工工艺时，选择切削用量要考制定数控加工工艺时，选择切削用量要考 虑进给速度对加工零件形状精度的影响。虑进给速度对加工零件形状精度的影响。 在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补 运算完成的。根据差补原理分析，在数控运算完成的。根据差补原理分析，在数控 系统已定的条件下，进给速度越快，则插

10、系统已定的条件下，进给速度越快，则插 补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越 差。尤其在高精度加工时这种影响非常明差。尤其在高精度加工时这种影响非常明 显。显。 （5 5）刀具选择的重要性）刀具选择的重要性 复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式 ，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中 心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能 的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所 编程序只能推倒重来。编程序只能推倒重来。 （6

11、 6）数控加工工艺的特殊要求）数控加工工艺的特殊要求 由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也 较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普 通机床大，加工效率也较高。通机床大，加工效率也较高。 数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数 控加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工控加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工 序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽 可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内

12、容可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容 比普通机床加工的工序内容复杂。比普通机床加工的工序内容复杂。 由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装 夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工 件的干涉问题。件的干涉问题。（7 7）数控程序编写、校验与修改是）数控程序编写、校验与修改是 数控加工工艺的一项特殊重要的内容数控加工工艺的一项特殊重要的内容 普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容 对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，对数控加工工艺来说属于已基本

13、确定的内容， 所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加 工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀 具运动轨迹。复杂表面的刀具运动轨迹生成需具运动轨迹。复杂表面的刀具运动轨迹生成需 借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是 数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普 通加工工艺最大的不同之处。通加工工艺最大的不同之处。数控加工与工艺技术的新发展数控加工与工艺技术的新发展随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用 计算机、控制理论等领域

14、的最新技术成就，使其朝着高速化 、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向 发展。整体数控加工技术向着CIMS（计算机集成制造系统 ）方向发展。 高速切削高速加工技术是自上个世纪高速加工技术是自上个世纪8080年代发展起来的年代发展起来的 一项高新技术，其研究应用的一个重要目标是缩短加一项高新技术，其研究应用的一个重要目标是缩短加 工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材 料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品 的高精度和高质量。由于不同加工工艺和工件材料有的高精度和高质量。由于

15、不同加工工艺和工件材料有 不同的切削速度范围，因而很难就高速加工给出一个不同的切削速度范围，因而很难就高速加工给出一个 确切的定义。目前，一般的理解为切削速度达到普通确切的定义。目前，一般的理解为切削速度达到普通 加工切削速度的加工切削速度的5 51010倍即可认为是高速加工。倍即可认为是高速加工。高速加工与传统的数控加工方法相比没有什么本质高速加工与传统的数控加工方法相比没有什么本质 的区别，两者牵涉到同样的工艺参数，但其加工效果的区别，两者牵涉到同样的工艺参数，但其加工效果 相对于传统的数控加工有着无可比拟的优越性：相对于传统的数控加工有着无可比拟的优越性：高速切削 简化了传统加工工艺简化

16、了传统加工工艺经济效益显著提高经济效益显著提高有利于提高生产率有利于提高生产率有利于改善工件的加工精度和表面质量有利于改善工件的加工精度和表面质量有利于延长刀具的使用寿命和应用直径较小的刀具有利于延长刀具的使用寿命和应用直径较小的刀具有利于加工薄壁零件和脆性材料有利于加工薄壁零件和脆性材料目前，高速加工涉及到的新技术主要有：目前，高速加工涉及到的新技术主要有：高速切削 高速加工是通过大幅度提高主轴转速和加工进 给速度来实现的，为了适应这种高速切削加工 ，主轴设计采用了先进的主轴轴承、润滑和散 热等新技术；高速加工通常要求在高主轴转速下，使用在很大 范围内变化的高速进给。高速进给的需求已引起 机床结构设计上的重大变化：采用直线伺服电机 来代替传统的电机丝杠驱动；高速切削高速切削 高速加工数控系统需要具备更短的伺服周期和更高的分辨率， 同时具有待加工轨迹监控功能和曲线插补功能，以保证在高速 切削时，特别是在4-5轴