数控加工工艺系统的组成

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1、1.2 数控加工工艺系统v1.2.1 数控加工工艺系统的基本组成v1、数控机床加工工件的基本过程2. 数控加工工艺系统的组成v工艺系统的概念：v机械加工中，由机床、夹具、刀 具和工件等组成的统一体，称为 工艺系统。 v数控加工工艺系统的组成：v由数控机床、夹具、刀具和工件 等组成的 如图1-20 ：图1-20 工艺系统的组成各组成的概念v（）数控机床：v采用数控技术，或者说装备了数控系统的机 床，称为数控机床 。v（）夹具：v在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具 ）的装置统称为夹具。 v（）刀具：v金属切削刀具是现代机械加工中的重要工具 。 v（）工件：v工件是数控加工的对象。定位误差的计算

2、定位误差的计算 误差计算公式：误差计算公式：D=D=？ ？当工件以平面定位时当工件以平面定位时: :D=D=？，（？，（？=0=0）当工件以内孔定位时当工件以内孔定位时: : Y=1/2Y=1/2（ ？+ + ？）？）当工件以外圆柱面定位时当工件以外圆柱面定位时: :Y=0.707Y=0.707 ？ （90V90V型块定位）型块定位） 定位误差的计算定位误差的计算 误差计算公式：误差计算公式：D=D=BBY Y当工件以平面定位时当工件以平面定位时: : D=D=B B，（，（Y=0Y=0）当工件以内孔定位时当工件以内孔定位时: :Y=1/2Y=1/2（ D+D+ d d）当工件以外圆柱面定位时

3、当工件以外圆柱面定位时: :Y=0.707Y=0.707 D D （90V90V型块定位）型块定位） 1.2.2 数控机床的主要类型v1按加工方式和工艺用途分：v按切削方式不同，可分为数控车床、数控 铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床等 。以及镗铣加工中心（简称加工中心）。 还有数控电火花线切割、数控电火花成型 、数控激光加工、等离子弧切割、火焰切 割、数控板材成型、数控冲床、数控剪床 、数控液压机等各种功能和不同种类的数 控加工机床。 v2按加工路线分类：v可以分为点位控制、直线控制和轮廓控制 。v概念 v（1）点位控制 v点位控制方式就是刀具 与工件相对运动时，只 控制从一点运动到另一 点

4、的准确性，而不考虑 两点之间的运动路径和 方向。v（2）直线控制 v直线控制方式就是刀具与工 件相对运动时，除控制从起 点到终点的准确定位外，还 要保证平行坐标轴的直线切 削运动。v（3）轮廓控制 v 轮廓控制就是刀具与工作 相对运动时，能对两个或两 个以上坐标轴的运动同时进 行控制。 各自的适用范围v（1）点位控制：v多应用于数控钻床、数控冲床、数控坐标镗 床和数控点焊机等。 v（2）直线控制：v用于简易数控车床、数控铣床、数控磨床。 v（3）轮廓控制 ：v这类控制方式的数控机床有数控车床、数控 铣床、数控磨床、加工中心等。 v3按可控制联动的坐标轴分类v概念：v数控机床可控制联动的坐标轴，

5、是指数控装 置控制几个伺服电动机，同时驱动机床移动 部件运动的坐标轴数目。v分类：v（1）两坐标联动 v（2 ）三坐标联动v （3）两轴半坐标联动 v（4）多坐标联动 （a）卧式车床 （1）两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动即数控装 置同时控制X和Z方向运动。图（a）（2）三坐标联动 数控机床能同时控制三个坐标轴联动图（b）（3）两轴半坐标联动图（c） 数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但 控制装置只能同时控制两个坐标，而第三个坐标只 能作等距周期移动（4）多坐标联动图（d） 数控机床能同时控制四个以上坐标轴联动，多 坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序 编制复杂v4按数

6、控装置的类型分类v（1）硬件数控 （NC）v主要由固化的数字逻辑电路处理数字信息 v（2）计算机数控 （CNC）v用计算机处理数字信息的计算机数控（CNC ）系统 v5按伺服系统有无检测装置分类v开环控制数控机床 v闭环控制数控机床 半闭环全闭环v6按数控系统的功能水平分类 v类型：v高级型v普及型v经济型 v参考评价指标包括 ：vCPU性能、v分辨率、v进给速度、v联动轴数、v伺服水平、v通信功能、v人机对话界面等。 1.2.3 数控刀具的主要种类v1数控加工刀具的种类： 常规刀具和模块化刀具两大类 v模块化刀具的主要优点 ：v减少换刀停机时间，提高生产加工时间；v加快换刀及安装时间，提高小

7、批量生产的经济性 ；提高刀具的标准化和合理化的程度；v提高刀具的管理及柔性加工的水平；v扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；v有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线 外预调。 v数控刀具三大系统：即车削刀具系统、钻削刀具 系统和镗铣刀具系统。 数控车刀数控可转位刀片数控刀片PVD涂层高速钢齿轮滚刀、铣刀、钻头数控刀具材料v PCVD涂层刀片v MT-CVD常见的刀具库常见的刀具库 可装可装2020把刀的无臂式把刀的无臂式ATCATC刀具库刀具库常见的刀具库常见的刀具库 可装可装2424把刀的有臂式把刀的有臂式ATCATC刀具库刀具库常见的刀具库常见的刀具库 可装可装3232把刀的有臂式刀

8、具库把刀的有臂式刀具库常见的刀具库常见的刀具库 可装可装6060把刀的刀具库把刀的刀具库数 控 加 工 刀 具 （）从结构上（）从制造所采用的材料上 （）从切削工艺上 （）特殊型刀具 （）从结构上整体式 镶嵌式 减振式 内冷式 特殊型式 焊接式机夹式 可转位 不转位 复合刀具、 可逆攻螺纹刀具 （）从制造所采用的材料上 高速钢刀具硬质合金刀具 陶瓷刀具 立方氮化硼刀具金刚石刀具车削刀具 钻削刀具 镗削刀具 铣削刀具 外圆、内孔、外螺纹、 内螺纹，切槽、切端面、 切端面环槽、切断 小孔、短孔、深孔、 攻螺纹、铰孔 面铣、立铣、模具铣、 三面刃铣 、键槽铣刀 、 鼓形铣刀 、成形铣刀 从结构上 从

9、加工工艺要求上 整体式镗刀柄、 模块式镗刀柄、 镗头 粗镗刀、 精镗刀 （）从切削工艺上（4）特殊型刀具 带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、可逆式(自动反向)攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类 2 数控加工刀具的特点v数控加工刀具与普通金属切削刀具相比特点：v 刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化。v刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理化。v刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型 化。v刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应 相匹配。v刀具应具有较高的精度。刀具应具有较高的精度包括：v刀具的形状精度v刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度v刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度v刀

10、柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。v刀柄或工具系统的装机重量有限度。v刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。v刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统 要优化。 v总的说来：数控机床上用的刀具应满足 安装调整方便、刚性好、精度高、耐用 度好等要求。1.2.4 数控机床夹具的类型和特点v机床夹具的类型：v（）按夹具的使用特点分类v通用夹具v专用夹具 v可调夹具 v组合夹具 v拼装夹具 1-1-夹具体夹具体2-2-液压缸液压缸3-3-压板压板4-4-对刀块对刀块5-V5-V形架形架6-6-圆柱销圆柱销7-7-定向键定向键夹具的组成与作用夹具的组成与作用通用夹具 概念：v已经标准化的可加工一定范围内不同工件 的

11、夹具，称为通用夹具。 特点：v优点：适应性强，可用于装夹一定形状和 尺寸范围内的各种工件 。v缺点：夹具的精度不高，生产率也较低， 且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用 于单件小批量生产中。 三爪卡盘：用于回转工 件的自动装卡四爪单动卡盘：用于 非回转体或偏心件的装卡通用夹具的选用平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底 面作为定位面，活动侧用于夹紧。通用夹具的选用正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来 改变角度，可用于斜面零件的装夹通用夹具的选用平口钳可选附件通用夹具的选用通用夹具的选用专用夹具 概念：v专为某一工件的某道工序设计制造的夹具 ，称为专用夹具。 特点：v 优点：在产品相对稳定、批量较大的

12、生 产中，采用各种专用夹具，可获得较高的 生产率和加工精度。 v缺点：设计周期较长、投资较大。 连杆加工专用铣槽夹具 结构夹具l一夹具体；2一压板； 3、7一螺母；4、5一垫 圈：6一螺栓；8一弹簧 ；9一定位键；10一菱 形销；11一圆柱销 专用夹具可调夹具 概念：v某些元件可调整或更换，以适应多种工件加 工的夹具，称为可调夹具。 分类：v通用可调夹具（通用范围比通用夹具更大 ）v成组夹具 （专用可调夹具 ）v特点：对不同类型和尺寸的工件，只需调整 或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元 件便可使用。 组合夹具 概念：v 采用标准的组合元件、部件，专为某一 工件的某道工序组装的夹具，称为组合

13、 夹具。 特点：v使用组合夹具可缩短生产准备周期，元 件能重复多次使用，可减少专用夹具数 量。 新型数控夹具与组合夹具新型数控夹具与组合夹具新型数控夹具体新型数控夹具体新型数控夹具与组合夹具新型数控夹具与组合夹具夹具体元件夹具体元件新型数控夹具与组合夹具新型数控夹具与组合夹具孔系组合夹具孔系组合夹具孔系组合夹具数控夹具的选用孔系组合夹具应用实例数控夹具的选用槽系组合夹具 l一长方形基础板； 2一方形支撑件； 3一菱形定位盘； 4一快换钻套； 5一叉形压板； 6一螺栓； 7一手柄杆； 8一分度合件数控夹具的选用槽系组合夹具应用实例数控夹具的选用槽系组合夹具应用实例数控夹具的选用拼装夹具 v概念：

14、v用专门的标准化、系列化的拼装零部 件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。 v特点：v优点：具有组合夹具的优点，但比组 合夹具精度高、效能高、结构紧凑。 （）按使用机床分类 ：v车床夹具、v铣床夹具、v钻床夹具、v镗床夹具、v齿轮机床夹具、v数控机床夹具、v自动机床夹具、v自动线随行夹具v其他机床夹具 （）按夹紧的动力源分类 ：手动夹具气动夹具液压夹具气液增力夹具电磁夹具以及真 空夹具 2数控加工夹具的特点v、数控加工适用于多品种、中小批量生产 ，为能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工 件，数控加工的夹具应具有柔性，经过适当 调整即可夹持多种形状和尺寸的工件。v、由机床解决对刀问题，由程序控制的准 确的定位精度，可实现夹具中的刀具导向功 能，要求具有定位和夹紧功能。 v、为适应数控加工的高效率，数控加工夹 具应尽可能使用气动、液压、电动等自动夹 紧装置快速夹紧，以缩短辅助时间。v、夹具的刚度和夹紧力都要满足大切 削力的要求。 v、夹具结构不要妨碍刀具对工件各部 位的多面加工。 v、夹具的定位要可靠，定位元件应具 有较高的定位精度，定位部位应便于清 屑，无切屑积留。 v对刚度小的工件，应保证最小的夹紧 变形。