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1、数控技术数控技术东南大学东南大学 机械工程学院机械工程学院黄黄 卫卫3 3 数控加工程序编制数控加工程序编制3.1 3.1 程序编制基础程序编制基础 3.2 3.2 数控工艺处理数控工艺处理 3.3 3.3 数值计算数值计算 3.4 3.4 数控车削程序编制数控车削程序编制 3.5 3.5 数控铣削程序编制数控铣削程序编制 3.6 3.6 自动编程自动编程3.2 3.2 数控工艺处理数控工艺处理毛坯：毛坯：f f 80 70 mm80 70 mm 去氧化皮加工去氧化皮加工 外圆粗加工外圆粗加工 外圆精加工外圆精加工 钻孔钻孔 内孔粗加工内孔粗加工 内孔精加工内孔精加工 切槽加工切槽加工 掉头端
2、面槽加工掉头端面槽加工数控加工艺卡片数控加工艺卡片 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片 1 1、备料、备料 毛坯正面加工毛坯正面加工 毛坯反面加工毛坯反面加工 2 2、铣直角槽、铣直角槽 3 3、铣异型槽、铣异型槽 4 4、铣异型槽台阶、铣异型槽台阶 5 5、铣燕尾槽、铣燕尾槽 6 6、铣腰形槽、铣腰形槽 7 7、铣倒角斜面、铣倒角斜面 8 8、钻孔、钻孔 9 9、铣沉头孔、铣沉头孔 一、数控工艺特点一、数控工艺特点1 1、工艺详细、工艺详细普通工艺规程最多详细到工步。数控加工工艺必须详普通工艺规程最多详细到工步。数控加工工艺必须详 细到每一步走刀和每一个操作的细节；细到每一步走刀和每一个操作的
3、细节；凡是用数控加工的零件，不论简单、重要与否，都要凡是用数控加工的零件，不论简单、重要与否，都要 有完整的加工程序，都要制定详细的工艺。有完整的加工程序，都要制定详细的工艺。2 2、工序集中、工序集中现代数控机床具有刚性大、精度高、刀库容量大、切现代数控机床具有刚性大、精度高、刀库容量大、切 削参数广泛及多坐标、多工位等特点，零件可以在一次装削参数广泛及多坐标、多工位等特点，零件可以在一次装 夹中完成多种加工方法和由粗到精的过程，甚至在工作台夹中完成多种加工方法和由粗到精的过程，甚至在工作台 上安装几个相同或相似的零件进行加工。上安装几个相同或相似的零件进行加工。3 3、加工方法、加工方法
4、一般简单表面的加工方法，数控加工与普通加工无大差异一般简单表面的加工方法，数控加工与普通加工无大差异 。对于一些复杂表面、特殊表面或有特殊要求的表面，数。对于一些复杂表面、特殊表面或有特殊要求的表面，数 控加工与传统加工有根本不同的加工方法。控加工与传统加工有根本不同的加工方法。传统加工用划线、样板、靠模、预钻、砂轮、钳工等方法传统加工用划线、样板、靠模、预钻、砂轮、钳工等方法 ；数控加工用多坐标联动自动控制加工。其加工质量与生产数控加工用多坐标联动自动控制加工。其加工质量与生产 效率是传统加工方法无法与之比拟的。效率是传统加工方法无法与之比拟的。3、加工方法的特点普通工艺有关基准选择以及普通
5、工艺有关基准选择以及“基面先行、先主后次、基面先行、先主后次、 先粗后精、先面后孔先粗后精、先面后孔”等原则同样适用于数控加工工序划等原则同样适用于数控加工工序划 分。分。1 1、工序集中原则、工序集中原则尽可能集中多种加工内容在一次装夹中完成。尽可能集中多种加工内容在一次装夹中完成。 2 2、零件数控加工与普通加工工序的划分、零件数控加工与普通加工工序的划分凡是用普通机床等传统方法加工的零件，都可用数控凡是用普通机床等传统方法加工的零件，都可用数控 机床加工。机床加工。但就经济性、合理性及生产条件而言，并非所有的加但就经济性、合理性及生产条件而言，并非所有的加 工都用数控加工为好。工都用数控
6、加工为好。二、工序划分二、工序划分可以插入普通机床加工工序的情况为：可以插入普通机床加工工序的情况为： 铸、锻件毛坯的预加工。铸、锻件毛坯的预加工。 粗定位基准的预加工。粗定位基准的预加工。 数控加工难以完成的个别或次要部位，如：数控加工难以完成的个别或次要部位，如：排屑不畅且易断刀的小直径螺孔或深孔加工；排屑不畅且易断刀的小直径螺孔或深孔加工；个别如斜孔、研磨孔等部位；个别如斜孔、研磨孔等部位；刀库容量不足而无法完成的个别部位。刀库容量不足而无法完成的个别部位。 大型、复杂零件中的简单表面，如：大型、复杂零件中的简单表面，如：模具型腔体的外表面。模具型腔体的外表面。在制定零件的工艺路线时，应
7、以工艺文件的形式明在制定零件的工艺路线时，应以工艺文件的形式明 确数控工序与非数控工序在定位、加工余量、质量要求确数控工序与非数控工序在定位、加工余量、质量要求 等方面的衔接问题。等方面的衔接问题。3 3、数控加工部位的工序划分、数控加工部位的工序划分零件的数控加工部位可在合适的机床上一次装夹中完成。零件的数控加工部位可在合适的机床上一次装夹中完成。可以划分成几个数控加工工序的情况为：可以划分成几个数控加工工序的情况为： 车间现有数控机床的功能不能满足一个零件的全部车间现有数控机床的功能不能满足一个零件的全部 加工部位；批量大时，可分散在几台机床加工。加工部位；批量大时，可分散在几台机床加工。
8、 粗加工的热或力变形较大时，将粗精加工分开。粗加工的热或力变形较大时，将粗精加工分开。 程序过长，不仅容易出错，而且可能超过系统内存程序过长，不仅容易出错，而且可能超过系统内存 容量，或超过一个班，或在一个加工面的中途刀具磨损失容量，或超过一个班，或在一个加工面的中途刀具磨损失 效，此时可按刀具或加工表面划分工序。效，此时可按刀具或加工表面划分工序。根据零件的表面加工方法、精度与粗糙度、工件形状根据零件的表面加工方法、精度与粗糙度、工件形状 与尺寸、需要机床的坐标轴数等要求，并考虑现有机床条与尺寸、需要机床的坐标轴数等要求，并考虑现有机床条 件与负荷、加工成本等因素正确选用机床。件与负荷、加工
9、成本等因素正确选用机床。 对不太复杂，尺寸不大的孔系加工，选用数控钻床对不太复杂，尺寸不大的孔系加工，选用数控钻床 而不用加工中心。而不用加工中心。 四面体并有平面的复杂孔系零件用卧式加工中心；四面体并有平面的复杂孔系零件用卧式加工中心； 单面的孔系或曲面的板件与端面凸轮等用立式；单面的孔系或曲面的板件与端面凸轮等用立式； 曲面加工如无数控铣床，也可用加工中心替代。曲面加工如无数控铣床，也可用加工中心替代。4 4、机床的选用、机床的选用 数控机床有高档型、普通型、经济型之分。数控机床有高档型、普通型、经济型之分。 应尽可能用经济型，控制使用高档型。应尽可能用经济型，控制使用高档型。 对于曲面加
10、工机床，根据曲面形状、精度与生产率对于曲面加工机床，根据曲面形状、精度与生产率 选用二轴半、三轴、四轴、五轴等不同坐标轴数的机床。选用二轴半、三轴、四轴、五轴等不同坐标轴数的机床。对于母线为任意曲对于母线为任意曲 线的平面轮廓和立体曲面线的平面轮廓和立体曲面 的加工，由于数控系统只的加工，由于数控系统只 具有直线与圆弧插补功能具有直线与圆弧插补功能 ，故可用多个微小的直线，故可用多个微小的直线 段与圆弧段去逼近的加工段与圆弧段去逼近的加工 方法。如图，逼近线段的方法。如图，逼近线段的 交点为节点，逼近误差交点为节点，逼近误差 一般取零件公差的一般取零件公差的1/51/5 1/101/105 5
11、、曲面加工与坐标轴数的选用、曲面加工与坐标轴数的选用x x、y y、z z三轴中任意两轴作三轴中任意两轴作 插补联动，第三轴作单独的周期插补联动，第三轴作单独的周期 进给，常称二轴半联动。进给，常称二轴半联动。如图，加工的是一个个狭截如图，加工的是一个个狭截 面，称面，称“行切法行切法”加工。根据表加工。根据表 面粗糙度及刀头不干涉相邻表面面粗糙度及刀头不干涉相邻表面 的原则选取的原则选取x x。行切法所用刀具行切法所用刀具 通常用球头铣刀，即指状铣刀，通常用球头铣刀，即指状铣刀， 计算比较简单。球头铣刀的刀头计算比较简单。球头铣刀的刀头 半径应选大些，但小于曲面的最半径应选大些，但小于曲面的
12、最 小曲率半径。小曲率半径。（1 1）两坐标联动的三坐标行切法加工）两坐标联动的三坐标行切法加工用球头铣刀加工曲面时用球头铣刀加工曲面时 ，用刀心轨迹的数据进行编，用刀心轨迹的数据进行编 程。程。 由于二轴半坐标加工的由于二轴半坐标加工的 刀心轨迹为平面曲线，而切刀心轨迹为平面曲线，而切 削点连线则是一条空间折线削点连线则是一条空间折线 ，从而在曲面上形成扭曲的，从而在曲面上形成扭曲的 残留沟纹。残留沟纹。 但编程计算较为简单，但编程计算较为简单， 常用于曲率变化不大及精度常用于曲率变化不大及精度 要求不高的粗加工。要求不高的粗加工。如图，平行于如图，平行于yzyz坐标坐标 面的面的P P平面
13、为行切面，与曲平面为行切面，与曲 面的交线为一平面曲线，面的交线为一平面曲线， 则刀心轨迹为一空间折线则刀心轨迹为一空间折线 。 x x、y y、z z三轴可同时三轴可同时 插补联动，用行切法加工插补联动，用行切法加工 曲面。常用于复杂空间曲曲面。常用于复杂空间曲 面的精确加工，但编程计面的精确加工，但编程计 算复杂，所用机床的数控算复杂，所用机床的数控 装置需具备三轴联动功能装置需具备三轴联动功能 。（2 2）三坐标联动加工）三坐标联动加工如图直纹扭曲面，除了三个直角坐标运动外，为保如图直纹扭曲面，除了三个直角坐标运动外，为保 证刀具与工件型面在全长始终贴合，刀具还绕证刀具与工件型面在全长始
14、终贴合，刀具还绕O O1 1（或（或O O2 2 ）作摆角联动。同时摆角运动导致直角坐标作附加运动）作摆角联动。同时摆角运动导致直角坐标作附加运动 ，编程较为复杂。，编程较为复杂。（3 3）四坐标加工）四坐标加工如图螺旋桨是一坐标加工的典型零件之一，除了三个如图螺旋桨是一坐标加工的典型零件之一，除了三个 直角坐标运动外，为保证刀具与曲面始终贴合，刀具还作直角坐标运动外，为保证刀具与曲面始终贴合，刀具还作 坐标坐标A A和坐标和坐标B B的摆角运动，形成的摆角运动，形成i i、i i的摆角运动，同的摆角运动，同 时摆角运动导致直角坐标作附加运动，所以需要时摆角运动导致直角坐标作附加运动，所以需要
15、Z Z、C C、X X 、A A、B B五坐标加工。编程相当复杂。五坐标加工。编程相当复杂。（4 4）五坐标加工）五坐标加工三、工序设计三、工序设计数控加工的工序设计是指一个零件在一次装夹中连续自动数控加工的工序设计是指一个零件在一次装夹中连续自动 加工直至加工结束那部分的工艺内容；加工直至加工结束那部分的工艺内容； 包括零件的装夹方法与夹具选用、刀具选择与工步划分及包括零件的装夹方法与夹具选用、刀具选择与工步划分及 其走刀路线、切削用量选择等内容。其走刀路线、切削用量选择等内容。1 1、零件的装夹与夹具、零件的装夹与夹具 要求：每一个零件在夹具上的装夹必须精确定位，加工中要求：每一个零件在夹
16、具上的装夹必须精确定位，加工中 不允许变形，力求减少零件的装卸时间。不允许变形，力求减少零件的装卸时间。工序设计是保证加工质量与生产效率的关键，是编写工序设计是保证加工质量与生产效率的关键，是编写 加工程序的工艺依据。加工程序的工艺依据。 零件在夹具上的定位基准应与零件的设计基准或工零件在夹具上的定位基准应与零件的设计基准或工 艺基准一致；夹具在机床工作台上的基准面与零件的定位艺基准一致；夹具在机床工作台上的基准面与零件的定位 基准面平行，并与机床坐标系一致。基准面平行，并与机床坐标系一致。 夹具结构应有足够刚性，方便清除切屑。夹具结构应有足够刚性，方便清除切屑。 确保刀具运动空间，避免刀具组件与夹具碰撞。确保刀具运动空间，避免刀具组件与夹具碰撞。
