数控机床加工工艺第三章

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1、第五节 机械加工精度及表面质量第三章 数控加工的工艺基础第四节 工艺尺寸及其公差的确定第三节 加工余量的确定第二节 机械加工工艺规程的制订第一节 基本概述第六节 轴类零件的加工第七节 箱体类零件的加工第一节 基本概述一、生产过程和工艺过程（一）生产过程 把原材料转变为成品的全过程，称为生 产过程。生产过程一般包括原材料的运 输、仓库保管、生产技术准备、毛坯制 造、机械加工、装配、检验、喷涂和包 装等。1.工序 一个或一组工人，在一个工作地对 一个或同时对几个工件所连续完成的那一 部分工艺过程，称为工序。（二）工艺过程2.工步 在加工表面或加工工具不变的情况 下，所连续完成的那一部分工序内容，称

2、 为工步。 复合工步3.进给 在一个工步内，若被加工表面需切 除的余量较大，可分几次切削，每次切削 称为一次进给。4.安装 工件经一次装夹后所完成的那一部分工 序，称为安装。5.工位 为了完成一定的工序部分，一次装夹工 件后，工件（或装配元件）与夹具或设备的可 动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据 的每一个位置，称为工位。如图3-5所示。（一）生产纲领二、生产纲领和生产类型 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品 量和进度计划，通常称为年产量，按下式计算 ：（二）生产类型 生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工 作地）生产专业化程度的分类，一般分为以下 三类：F单件生产 F大量生产 F

3、成批生产第二节 机械加工工艺规程的制订 规定零件制造工艺过程和操作方法等的文件。 称为工艺规程，有以下作用：工艺规程是指导生产的主要技术文件。 工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据 。 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资 料。一、工艺规程的作用1.产品装配图和零件工作图。2.产品的生产纲领。3.产品验收的质量标准。4.现有的生产条件和资料。5.国内、外同类产品的有关工艺资料等。二、工艺规程制订时所需的原始资料（1）零件图的完整性与正确性分析。 （2）零件技术要求分析 （3）尺寸标注方法分析。 （4）零件材料分析。三、工艺规程制订的步骤及方法（一）零件的工艺分析1.产品的零件图和装配图分析

4、。2.零件的结构工艺性分析 零件结构工艺性是指 所设计的零件在能满足使用要求的前提下制 造的可行性和经济性。F零件的材料及其力学性能。F生产类型。F零件的结构形状和外形尺寸。（二）毛坯的确定确定毛坯时主要考虑以下因素：F外圆表面加工方法的选择（三）工艺路线设计 1.加工方法的选择F内孔表面加工方法的选择F平面加工方法的选择F平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择F粗加工阶段 其任务是提高生产率。 F半精加工阶段 其任务是为主要表面的精加工 做好准备，并可完成一些次要表面加工。 F精加工阶段 其任务是全面保证加工质量。 F光整加工阶段 是提高尺寸精度、减小表面粗 糙度。2.加工阶段的划分（1）各加工阶

5、段的主要任务F保证加工质量F合理使用设备 F便于及时发现毛坯缺陷F便于安排热处理工艺（2）划分加工阶段的目的F工序划分原则 1）工序集中原则：将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。 2）工序分散原则：将工件的加工分散在较多的工序内完成，每道工序的加工内容较少。 F工序划分方法 1）按所用刀具划分 2）按安装次数划分 3）按粗、精加工划分 4）按加工部位划分3.工序的划分4.加工顺序的安排F切削加工工序的安排 1）基面先行原则 2）先粗后精原则 3）先主后次原则 4）先面后孔原则 F热处理工序的安排 1）预备热处理 2）消除残余应力热处理 3）最终热处理F辅助工序的安排

6、1）粗加工全部结束后，精加工之前 2）重要工序前后 3）工件转向另一个车间前后 4）全部加工结束之后 F工序间的衔接1.机床的选择 1）机床的类型应与工件的划分原则相适应 2）机床的主要规格尺寸应与工件的外形和加工表面尺寸 相适应 3）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应 2.定位基准与夹紧方案的确定工件的定位和夹紧按第二章中的基准选择原则和夹紧 要求确定 1）力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少误 差和计算工作量 2）尽量减少装夹次数，减少装夹误差 3）避免采用占机人工调整方案，提高加工效率（四）工序设计3.夹具的选择 1）单件小批量生产，可优先选用组合夹具、通用夹具或可 调夹具

7、2）成批生产，可采用专用夹具 3）大批量生产，可采用自动化夹具或多工位夹具 4.刀具的选择一般选用标准刀具，必要时可采用复合刀具和专用刀具， 尽可能选用先进刀具。要求： 1）切削性能好 2）精度高 3）可靠性高 4）刀具寿命高 5）断屑及排屑性能好5.量具的选择 6.进给路线的确定和工步顺序的安排 1）使工件表面获得所要求加工精度和表面质量 2）尽量使进给路线最短，减少空行程时间 3）使数值计算容易，减少计算工作量 7.工序加工余量、工序尺寸及其偏差的确定确定工序加工余量应注意： 1）采用最小加工余量 2) 余量要充分 3）余量中应包含热处理引起的变形 4）大零件应取大余量工序加工余量、工序尺

8、寸及其偏差的确定方法见本章第三 、四节 8.切削用量的确定切削用量应遵循第一章第五节中所述原则和方法，根据加 工性质、加工要求、工件材料、刀具尺寸和材料等查阅切 削手册并结合经验确定。还应考虑： 1）刀具差异 2）机床特性 3）数控机床生产率9.时间定额的确定时间定额是指在一定的生产条件下，规定生产一件产品或 完成一道工序所需消耗的时间。由下列几部分组成：1）基本时间Tb2)辅助时间Ta3)布置工作地点时间Ts4)休息与生理需要时间Tr5)准备与终结时间Te成批生产单件时间Tc=Tb+Ta+Ts+Tr+Te/N大量生产单件时间Tc=Tb+Ta+Ts+Tr1.机械加工工艺过程卡片 2.机械加工工

9、艺卡片3.机械加工工序卡片 4.数控加工工序卡片5.数控加工刀具卡片6.数控加工进给路线图（五）填写工艺文件 加工余量是指加工过程中，所切去的金属层厚度 。余量有工序余量和加工总余量之分。工序余量 是相邻两工序的工序尺寸之差；加工总余量是毛 坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，它等于各工序 余量之和。即第三节 加工余量的确定一、加工余量的概念 工序余量与工序尺寸及其公差的关系 加工余量有单边余量和双边余量之分。平面的加 工余量则指单边余量，內圆和外圆等回转体表面 ，加工余量 指双边余量。如图3-11所示。F对于外圆表面 2Z=da-dbF对于内圆表面 2Z=db-da（1）上工序表面粗糙度Ra和缺陷

10、层Da 如 图3-12。二、影响加工余量的因素1.上工序的各种表面缺陷和误差（2）上工序的尺寸公差Ta。（3）上工序的形 位公差（也称空 间误差）a 如 图3-13。2.本工序的装夹误差b 装夹误差包括定位误差，夹紧误差及夹具本身的 误差。1.经验估算法 此法是凭工艺人员的实践经验估 计加工余量。三、确定加工余量的方法2.查表修正法 将工厂生产实践和试验研究积累 的有关加工余量的资料制成表格，并汇编成 手册。3.分析计算法 此法是根据加工余量计算公式 和一定的实验资料，对影响加工余量的各项 因素进行综合分析和计算来确定加工余量的 一种方法。第四节 工序尺寸及其公差的确定其计算方法是由最后一道工

11、序开始向前推算， 其具体步骤如下：1）确定毛坯总余量和工序余量 2）确定工序公差。 3）计算工序基本尺寸。 4）标注工序尺寸公差。一、基准重合时工序尺寸及其 公差的计算（一）工艺尺寸链二 、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算（1）工艺尺寸链的定义：在机器装配或加工过程，相互 联系其按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链 。其中，由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸 所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。1.工艺尺寸链的概念（2） 工艺尺寸链的特征1）关联性2）封闭型 （3）工艺尺寸链的组成 F封闭环 F组成环 F组成环的判别（1）封闭环的基本尺寸2.工艺尺寸链计算的基本公式（2）封闭环的极限尺寸

12、（3）封闭环的平均尺寸（4）封闭环的上、下偏差（5）封闭环的公差（二）工序尺寸及其公差的计算1.定位基准与设计基准不重合的工序尺寸 计算2.数控编程原点与基准不重合的工序尺寸计 算第五节 机械加工精度及表面质量（一）加工精度 尺寸精度 限制加工表面与其基准间尺寸误差 不超过一定的范围。 几何形状精度 限制加工表面的宏观几何形状 误差。 相互位置精度 限制加工表面与其基准间的相 互位置误差。一、加工精度和表面质量的基本概念（二）表面质量1.表面层的几何形状偏差 表面粗糙度 指零件表面的微观几何形状误差。 表面波纹度 指零件表面周期性的几何形状误差。2.表面层的物理、力学性能 冷作硬化 残余应力

13、表面层金相组织变化二、表面质量对零件使用性能的影响 对零件耐磨性的影响 当两个零件相互接触时，实 质上只是两个零件接触表面上的一些凸峰相互接 触，因此实际接触面积比理论接触面积要小得多 ，从而使单位面积上的压力很大。 对零件疲劳强度的影响 零件表面层的残余应力对 疲劳强度的影响很大。当残余应力为拉应力时， 在拉应力作用下，会使表面的裂纹扩大，而降低 零件的疲劳强度，减少了产品的使用寿命。 对零件配合性质的影响 在间隙配合中，粗糙表面 磨损后，会使间隙增大，改变原配合性质。在过 盈配合中，粗糙表面的凸峰被挤掉平，过盈量减 小，降低配合的可靠性。（一）工艺系统的几何误差及改善措施三、影响加工精度的

14、因素及提高加工精度措施的1.主轴误差 机床主轴是装夹刀具或工件的位置 基准，它的误差也将直接影响工件的加工质量 。2.导轨误差（二）工艺系统受力变形引起的误差及改善措施 工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以 及重力等的作用下，会产生相应的变形，从而破 坏已调好的刀具与工件之间的正确位置，使工件 产生几何形状误差和尺寸误差。（三）工艺系统热变形引起的误差及改善措施1.机床的热变形 对机床的热变形构成影响的因 素主要有电动机、电器和机械动力源的能量损耗 转化发出的热。这些热都将或多或少的使机床机 身、工作台和主轴等部位发生变形，如图所示。2.工件的热变形 由于切削热的作用，工件在加工过程中产

15、生 热变形，因其热膨胀影响了尺寸精度和形状 精度。 3.工件内应力引起的误差及改善措施四、影响表面粗糙度的工艺因素 及改善措施1.工件材料 一般韧性较大的塑性材料， 加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的 塑性材料加工后易得到较小的表面粗糙 度。 2.切削用量 进给量越大，残留面积高度 越高，零件表面越粗糙。因此，减小进 给量可有效的减小表面粗糙度。3.刀具几何参数 主偏角、副偏角及刀尖圆 弧半径对零件表面粗糙度有直接影响。4.切削液 切削夜的冷却和润滑作用能减小 切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度 ，抑制积屑瘤的产生，因此可大大减小表 面粗糙度。第六节 轴类零件的加工一、轴类零件的结构特点和技

16、术要求1.轴类零件的结构特点（1）直径精度和几何形状精度（2）相互位置精度（3）表面粗糙度2.轴类零件的技术要求二、轴零件的材料、毛坯和热处理1.轴类零件的材料和热处理 一般轴类零件材 料：45钢，热处理：正火、调质、淬火；中 等精度而转速较高轴类零件材料：40Cr,热处 理：调质和表面淬火；精度较高轴类零件材 料：GCr15、65Mn,热处理：调质和表面淬火 ；高转速、重载轴类零件材料：20CrMnTi、 20Cr、38CrMoAl,热处理：淬火、渗氮。2.轴类零件的毛坯 轴类零件的毛坯有棒料、锻 件和铸件三种。1.主轴的技术条件分析 以CA6140主轴为例三、轴类零件的加工工艺分析2.车床主轴加工工艺过程 工序1 准料 工序2 精锻 立式精锻机 工序3 热处理 ： 正火 工序4 锯头 工序5 铣端面、钻中心孔 专用机床 工序6 荒车：车各外圆表面 卧式车床 工序7 热处理：调质220-240HBW工序8 车大端