数控生产能力师资培训

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1、1 浙江省数控生产能力师资培训讲义 宁波技师学院 周立波 黄裕庄 鲁国军 2 目录 数控加工工艺基础.6 一、分析零件工艺性.6 1.尺寸分析6 2.公差分析6 3.表面粗糙度要求7 4.其它要求分析7 5.确定加工内容和方法 .7 二、确定加工路线.7 1. 划分工序7 2. 安排加工路线9 三、选用数控刀具.9 四、选择切削用量.14 1.切削速度15 2. 进给量15 3. 背吃刀量15 4.切削用量选择方法.16 （3）切削速度的选择16 五、选择定位装夹方式 16 3 1.直接找正装夹 .16 2.划线找正装夹 .17 3.夹具装夹18 4.夹具选择要求 .19 5.数控车常用装夹定

2、位方式.20 六、设计加工走刀路线 24 1.走刀路线设计原则.24 2.选择对刀点和换刀点.25 3.确定加工余量 .26 （1）经验估计法26 （2）查表修正法26 （3）分析计算法26 七、工艺文件填写.26 1.数控加工工艺过程卡.27 2.数控加工工序卡.28 3. 数控刀具调整单.28 4.加工程序单29 八. 简单零件数控加工工艺分析与设计 31 九产学一体教学实施流程：36 4 十产学一体实施案例：38 典型零件的工艺分析38 零件一：球阀.38 图样分析.39 主要加工表面技术要求39 初步拟定工艺路线 39 工艺路线的校核和可行性分析39 选择加工刀具.41 夹具设计.43

3、 编制加工工艺.45 编制加工程序.49 十一产学一体实施作业58 数控加工工艺基础 5 一、分析零件工艺性 零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，包括了零件图样的尺寸分析、公差分析、表面粗糙度分析、轮廓要 素分析等等。 1.尺寸分析 尺寸标注确定零件形状、结构大小和位置要求，是正确理解零件加工要求的主要依据。在数控编程中，所有 点、线、面的尺寸和位置都以编程原点为基准。因此，零件图样上最好直接标注出坐标尺寸，或尽量以相同基准 标注尺寸，便于编程时保证设计、工艺、检测基准与编程基准一致。分析图纸时，应注意圆弧与直线、圆弧与圆 弧之间是相切、相交还是相离，并仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。

4、2.公差分析 从零件的设计角度，尺寸公差表示零件尺寸所允许的误差范围，它的大小影响零件的使用性能。分析零件图 样上的公差要求，以确定控制其尺寸精度的加工工艺。尺寸公差影响数控加工工艺中机床、刀具以及切削用量的 选择、对刀方案、走刀路线和零件定位装夹方式等工艺内容。 尺寸公差规定了加工中所有加工因素引起误差大小总和的范围。对数控加工而言，由机床、夹具、刀具和零 件所组成的统一体称为“工艺系统”。工艺系统误差包括控制系统误差，机床伺服系统误差，零件定位误差，对 刀误差、程序误差和机床、零件、刀具的刚性等引起的其他误差等。因此，分析公差时要确保所选择的加工内容、 方法和机床能够满足零件尺寸公差加工要

5、求。 3.表面粗糙度要求 6 表面粗糙度是保证零件表面微观形状和精度的重要要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用量的重要依 据。机械加工时，表面粗糙度形成的原因，主要有几何因素和物理因素两方面。 4.其它要求分析 图样中零件材料和技术要求，也是选择刀具(材料、几何参数及使用寿命)、机床型号和切削用量的重要依据。 零件的加零件数，对装夹与定位、刀具选择、工序安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的因素。 5、确定加工内容和方法 制定数控加工工艺过程，首先要根据零件图确定数控加工的内容、要求以及加工方法。当选择并决定对某个 零件进行数控加工时，并非其全部加工内容都采用数控加工，应选择适合并需要的内容

6、和工序进行数控加工。此 外，在确定加工内容和加工方法时，还要综合考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素。 二、确定加工路线 1. 划分工序 零件的机械加工，从毛坯到成品，并非只使用一台机床一次加工完成，都是分为多个工序进行加工。因此， 划分工序有着重要意义，不仅有效保证加工质量，而且有利于合理使用设备。例如：粗加工余量大、切削用量大， 采用功率大、刚性好、生产率高，精度要求不高的设备；精加工切削力小，对机床破坏小，可采用精度高的设备。 同时，划分工序便于安排热处理工序，使冷、热加工工序配合得更好，并且便于及时发现毛坯缺陷及半成品报废。 对毛坯的各种缺陷，如铸件的气孔、夹砂和余量不足等，在

7、粗加工各表面后即可发现，便于及时报废或修补。 （1）工序集中原则 7 工序集中原则是将零件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序包括尽可能多的加工内容。具有设备数 量少、场地占用小、生产周期短、生产效率高等特点，并且在一次装夹中加工了多个表面，易于保证这些表面的 位置精度。但一般与专用设备和专用工艺装备配合应用，机床和工艺装备的调整复杂、维修费用高。工序集中原 则划分工序的方法如下： 1）按刀具划分。以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。普通机床常用这种方法划分工序。例如： 普车 CA6140 上粗车轴类零件左右两端的各个外圆面；在普铣 X5032 上，一把盘铣刀铣削支架类零件上下平

8、面。 2）按安装划分。以每一次装夹完成的那一部分工艺过程作为一道工序。这种方法适合于加工内容不多，或位 置精度要求很高，以及形状复杂的零件，加工完成后就能达到待检状态。 3）按粗、精加工划分。以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程 为一道工序。这种划分方法适用于加工后变形较大，热处理要求较高，需粗、精加工分开的零件，如毛坯为铸件、 焊接件或锻件以及轴类零件等。 （2）工序分散原则 工序分散原则指零件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少，最少时每道工序仅完成一 个简单的工步。具有机床和工艺装备简单；对工人的技术要求低；生产准备工作量小，容易变换

9、产品；设备数量 多等特点。 （3）加工阶段的划分 1）粗加工阶段。在该阶段，要切除大量的加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此主要目标是 提高生产率。 2）半精加工阶段。在该阶段，为主要表面的精加工作好准备，使其达到一定加工精度，保证一定的加工余量， 并完成一些次要表面的加工(如钻孔、攻螺纹、铣键槽等)，一般在热处理之前进行。 8 3）精加工阶段。保证各主要表面达到零件图样规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工 质量。 4）光整加工阶段。对于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小(IT6 级及以上，Ra0.2m)的表面， 还需进行光整加工，提高尺寸精度和减小表面粗糙

10、度值，一般不用纠正形状精度和位置精度。 5）超精密加工阶段。该阶段按照超稳定、超微量切除原则，实现加工尺寸误差和形状误差在 0.1m 以下的 加工技术。 2. 安排加工路线 加工路线安排包括了切削加工工序、热处理和辅助工序等。加工工序安排的合理性和科学性直接影响到零件 的加工质量、生产效率和加工成本等。 3、选用刀具 数控加工刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一。选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等 因素。选取刀具时，要使刀具的尺寸和形状相适应。尤其是刀片的选择是保证加工质量提高加工效率的重要环节 （1）刀具的分类 9 （2）刀具形状和工件形状的关系 10 （3

11、）常用刀具类型 端面外圆刀 35 度外圆尖刀 35 度中置刀 外螺纹刀 11 外切槽刀 外切断刀 内切槽刀 大切深外切断片刀 内螺纹刀 内孔镗刀 小内孔镗刀 内孔尖刀 12 （3）常用刀片类型参数 13 车刀选择总结 应当指出，加工一般材料大量使用的仍是普通高速钢及硬质合金，只有在加工难加工材料时，才考虑选用 新牌号合金或高性能高速钢，在加工高硬度材料或精密加工时，才考虑选用超硬材料。但在目前数控技术普遍的 情况下，已逐步普及涂层刀具（机夹刀具）的使用，即模块化选择使用。 在配刀时我们必须预先掌握以下信息： 1、机床允许的最大功率和最大转速； 2、机床的刀方尺寸； 3、机床允许的镗杆直径； 4

12、、刀具的左右手； 5、客户机床的冷却系统； 6、工件材料及其硬度； 7、工件材料的热处理状况； 8、客户对工件的加工要求：尺寸、粗糙度、形位公差等； 9、工况如何？是否长悬臂？（需另考虑刀杆材质：工具钢、高速钢、整体硬质合金）是否断续加工等。 10、找刀具商提供图纸及相关技术要求，由其提供参考适切刀具 14 四、选择切削用量 合理选用切削速度、背吃刀量及进给量，是满足加工质量要求、充分发挥加工潜能、降低加工成本的 c p a f 关键。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用 度；考虑机床工艺系统的刚度前提下，最大限度提高生产率，降低成本。

13、1.切削速度 主轴转速应根据允许的切削速度和零件（或刀具）直径 D 来选择。其计算公式为： c 1000/ c nD 式中：切削速度，单位为 m/min，由刀具的耐用度决定； c n 主轴转速，单位为 r/min； D 零件直径或刀具直径，单位为 mm。 计算出主轴转速 n，最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速，另外程序中编写的主轴转速可以 通过机床面板上面的转速倍率开关，操作者随时可以根据实际切削情况进行调整。 2. 进给量 进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、零件的材料性质选取，同时最大进给量受机f 床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降

14、低进给量，以克服由于惯性或工艺系统变 形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。进给量的确定原则如下： 1零件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。切断、加工深孔或用高速钢 刀具加工时，宜选择较低的进给速度。 15 当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些。刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以 使用机床数控系统设定的最高进给速度。 3. 背吃刀量 背吃刀量 : 已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，用AP 表示，单位为 MM，如下图： 图 1-3-20 背吃刀量 背吃刀量根据机床、零件和刀具的刚性来决定。在刚性允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于零件的加

15、工 余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。如半精加工时，背吃刀量可取 0.52mm；精加工时时，背吃刀 量一般为 0.20.5mm。 背吃刀量应大于冷硬层厚度；切削速度和进给量应通过实验选取生产效率和刀具寿命的 综合最佳值，精加工时切削速度应高一些。 16 4.切削用量选择方法 切削用量选择是综合考虑切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本等因素。粗加工时，主要考虑 保证效率和刀具耐用度。精加工时，主要考虑保证加工精度和表面粗糙度，其次是刀具耐用度和效率。 （1）背吃刀量的选择（常规加工45#条件下） 数控车床 CK6140 车削加工时，粗车背吃刀量2mm，半精车背吃刀量 0.13m

16、m，精车背吃刀量 0.050.5mm。 （2）进给量的选择 车削加工时，粗加工进给量 0.30.5mm/r，半精加工进给量 0.150.25mm/r，精加工进给量 0.050.15mm/r。 （3）切削速度的选择 根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具材料和刀具耐用度等选择。 五、选择定位装夹方式 应用数控机床加工零件时，为保证零件的加工精度和加工质量，必须使零件位于机床上的正确位置（即：定 位），并将它固定使之在加工过程中始终保持在原先定位的位置上（即：夹紧）。零件在机床上定位与夹紧的过 程称为装夹。 装夹方式分为直接找正装夹、划线找正装夹和夹具装夹三种方式。 17 1.直接找正装夹 直接找正装夹方式用划针盘上的划针或百分表，以目测法直接在机床上找正零件准确位置。一般将零件直接 放在数控机床工作台上或放在四爪卡盘、机用平口钳等附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或百分表一边 校验，一边找正，零件在机床上的准确位置是通过一系列的尝试而