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1、黑龙江大学机电工程学院 刘国华 ,机床数控技术,生产过程和工艺过程,数控加工工艺概述,第四节 数控编程的工艺处理,生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料运输和保存，生产准备，毛坯制造，零件加工和热处理，产品装配、及调试，油漆和包装等。,数控加工工艺概述,第四节 数控编程的工艺处理,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其称为成品或半成品的过程。,工艺过程是生产过程 中的主要部分，其余的劳动过程则为生产过程的辅助过程。,在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如毛坯的铸造、锻
2、造和焊接；改变材料性能的热处理；零件的机械加工等，都属于工艺过程。工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。,3.工艺过程的组成,由一个或若干个工序组成，而工序又分为安装、工位、工步和进给。,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工艺过程。,工步,在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的工序内容。,数控加工工艺概述,第四节 数控编程的工艺处理,安装,工件经一次装夹后所完成的工序内容。,走刀,在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，分几次切削，每次切削为一次走刀。,工位,一次装夹工件后，工件与夹具相对刀具所占据的每一个位置。,数控加工工艺概述,第四节
3、 数控编程的工艺处理,走刀（又称工作行程）是指刀具相对工件加工表面进行一次切削所完成的那部分工作。每个工步可包括一次走刀或几次走刀。,走刀,当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分工序，称为工步。工步是构成工序的基本单元。,工步,是指在一次装夹中，工件在机床上所占的每个位置上所完成那一部分工序。,工位,工件加工前，使其在机床或夹具中相对刀具占据正确位置并给予固定的过程，称为装夹。安装是指工件通过一次装夹后所完成的那一部分工序。,安装,指一个（或一组）工人在一个工作地点（如一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件连续完成的工艺过程。包括在这个工件上连续进行的直
4、到转向加工下一个工件为止的全部动作。区分工序的主要依据：工作地点固定和工作连续。工序是组成工艺过程的基本单元，也是制定生产计划、进行经济核算的基本单元。工序又可细分为安装、工位、工步、走刀等组成部分。,工序,数控加工工艺系统的组成,合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。数控加工工艺内容主要包括选择合适的机床、刀具、夹具、走刀路线及切削用量等，只有选择合适的工艺参数及切削策略才能获得较理想的加工效果。从加工的角度看，数控加工主要围绕加工方法和加工参数的合理确定及实现。数控加工工艺的实质，是在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，对数控加工的加工方法、装夹方式、刀具使
5、用、切削进给路线及切削用量等工艺内容进行正确和合理的选择。,数控加工工艺概述,第四节 数控编程的工艺处理,1.数控加工工艺的内容十分具体通用机床上由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时转变成为编程人员必须事先具体设计和具体安排的内容。 2.数控加工的工艺处理相当严密在进行数控加工的工艺处理时，必须注意到加工过程中的每一个细节，考虑要十分严密。编程人员不仅必须具备较扎实的工艺基础知识和较丰富的工艺设计经验，而且必须具有严谨踏实的工作作风。,一.数控加工工艺特点,3.采用多坐标联动自动控制加工复杂表面 4.采用先进的工艺装备 5.采用工序集中原则,一.数控加工
6、工艺特点,1.选择适合在数控机床上加工的零件，确定数控机床加工内容。 2.对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求。 3.确定零件加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序以及处理与非数控加工工序的衔接等。 4.加工工序的设计。如选取零件的定位基准、夹具方案的确定、划分工步、选取刀辅具和确定切削用量等。 5.数控加工程序的编制与调整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线。 6.编程误差及其控制。 7.处理数控机床上的部分工艺指令。,第四节 数控编程的工艺处理,数控加工工艺的主要内容,二.数控编程中工艺处理的内容,数控加工的合理性分析 零件的工艺性分析 工艺
7、过程和工艺路线的确定 零件安装方法的确定 选择刀具和确定切削用量,1.机床的合理选用 在数控机床上加工零件时，一般有两种情况：一：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。二：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况,考虑因素主要有:毛坯材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来：要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本。,三.数控编程中工艺处理的几个问题,数控加工内容的选择,选择适合于数控加工内容，一般可按下列顺序考虑：,通用机床无法加工的内容,通用机床难加工，质量难以保证的内容
8、,通用机床加工效率低、操作劳动强度大的内容,数控机床的选择,应根据零件的形状、尺寸、加工数量以及各项技术要求等合理地选择数控机床。如果是各种轴类、盘类零件，即加工表面属于回转表面和螺旋表面等，一般选择数控车床；如果是各种箱体、箱盖、盖板、壳体、平面凸轮等零件，可选择立式数控镗铣床或立式加工中心；复杂的箱体零件、泵体、阀体、壳体等，可选择卧式数控镗铣床或卧式加工中心。,零件图分析,零件图完整性与正确性分析,选择热处理、刀具材料、确定切削参数等。,尺寸标注方法分析,零件技术要求分析,零件材料分析,尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。,零件图样应表达正确，标注齐全。尺寸标注应符合数控
9、加工特点，图样上应尽量采用统一设计基准。,2.数控加工零件工艺性分析,2.数控加工零件工艺性分析,(一)零件图尺寸数据的给出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: 在数控加工零件图上，以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸，既便于编程，也便于尺寸之间协调，在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。 2)构成零件轮廓的几何元素的条件应充分:手工编程时要计算基点或节点坐标；自动编程时，要对构成零件轮廓的几何元素进行定义。在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。如圆弧与直线，圆弧与圆弧在图样上相切，但根据图上给出的尺寸，在计算相切
10、条件时，变成了相交或相离状态。,(二)加工部位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。可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。 2)内槽圆角大小决定刀具直径大小，内槽圆角半径不应过小。 3)零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。 4)应采用统一的基准定位。若无统一基准定位，会因工件重新安装导致加工后轮廓位置及尺寸不协调。为保证两次装夹后相对位置准确性，应采用统一基准定位。 (三)其它方面分析还应分析零件加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证、有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。,2.数控加工零件工艺性分析,零件的内腔和外
11、形最好采用统一的几何类型和尺寸,如图所示，这样可以减少刀具规格、类型和换刀次数,使编程方便,提高生产效率。,零件内槽圆角R不应太小,如图b，内壁转接圆弧半径R较大时，可用直径较大的铣刀加工。底面的走刀次数较少，也可减少刀杆的变形，表面质量较好，因此，工艺性较好。反之图a，铣削工艺性较差。,R较小时,R较大时,刀具半径的大小应小于内槽圆角半径。一般取R=(0.8-0.9),铣槽底平面时，槽底圆角半径r大小要力求合理，半径尺寸尽可能一致,R较小时,R较大时,一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性，影响加工能力、加工质量和换刀次数等,如图R较小时 ，铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力
12、越强，因而，铣削工艺性越好。,内槽圆角影响刀具的选择，应大些。,槽底圆角应小些，提高工艺性和效率。,3.加工方法的选择与加工方案的确定,(一)加工方法的选择 加工方法选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。获得同一级精度及表面粗糙度加工方法一般有多种，实际选择时，要结合零件形状、尺寸和热处理要求等全面考虑。 例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙
13、度可查阅有关工艺手册。,（1）外圆表面加工方法的选择,（2）内孔表面加工方法的选择,1.40H7孔粗糙度要求较高，选择钻孔粗镗(或扩孔)半精镗精镗方案。 2.13和22孔没有尺寸公差要求，粗糙度要求不高，选择钻孔锪孔方案。,（3）平面加工方法的选择,（4）平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择,数控铣削、线切割及磨削等对曲面轮廓进行加工。,(二)加工方案的确定 零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定
14、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。 ,3.加工方法的选择与加工方案的确定,(二)加工方案的确定,1.工序与工步的划分 (一) 工序的划分 在数控机床上加工零件，通常采用工序集中原则，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件工序进行划分。一般工序划分有以下方式： 按零件装夹定位方式划分工序 粗、精加工划分工序 按所用刀具划分工序,工序：一个
15、或一组工人在同一工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程被称为工序。例如一个工人在一台车床上完成车外圆、端面、退刀槽、螺纹、切断。,以同一把刀具加工的内容划分工序,数控工序的划分方法,以一次安装、加工作为一道工序,按粗、精加工划分,按加工部位划分,工序划分的原则,在数控机床上加工零件，一般按工序集中原则划分工序。,工序集中原则,就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。,主要特点： 可以采用高效机床和工艺装备，生产率高； 减少设备数量以及操作工人和占地面积，节省人力、物力； 减少工件安装次数，利于保证表面间的位置精度； 工装设备结构复杂，调整维
16、修较困难，生产准备工作量大。,工序分散原则,工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线长。,主要特点： 设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品变换； 对工人的技术要求较低； 可以采用最合理的切削用量，减少机动时间； 所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。,（二)工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，工序细分为工步。 工步划分的原则： 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，减少变形对孔精度的影响，提高孔精度。 按刀具划分工步。采用按刀具划分工步，减少换刀次数，提高加工效率。,(二)加工方案的确定,零件的加工路线：数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。 确定加工路线的原则： 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求； 应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间； 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。,
