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1、第一页，共四十七页。本讲安排本讲安排(npi)(npi)主要教学内容： 1数控加工(jigng)工艺内容的选择 2数控加工工艺性分析 3数控加工工艺路线的设计（重点） 4定位和夹紧方案（重点） 5刀具的选择（难点）第二页，共四十七页。数控加工工艺(gngy)设计 数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，应该将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入(binr)程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。一个合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑
2、零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。第三页，共四十七页。数控加工(jigng)工艺设计的工作在进行数控加工(jigng)工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作： 数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。第四页，共四十七页。不适于数控加工(jigng)的内容（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工；（3）用专用工装调整的孔及其它加工内容，如按样板、模胎加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据
3、发生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等(dndn)。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。第五页，共四十七页。数控加工(jigng)工艺性分析1 尺寸标注应符合数控加工的特点在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件(lnjin)图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。数控加工精度(jnd)及重复定位精度(jnd)很高，统一基准标注不会产生较大累积误差。分散基准标注方法统一基准标注方法第六页，共四十七页。数控加工(jigng)工艺性分析
4、2 几何要素的条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行(jnxng)定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行(jnxng)。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。第七页，共四十七页。数控加工(jigng)工艺性分析3 定位基准可靠在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要(zhngyo)。因
5、此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如图a所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如图b所示。在完成定位加工后再除去。a)改进进前的结结构b)改进进后的结结构图图2.1 工艺艺凸台的应应用 第八页，共四十七页。数控加工(jigng)工艺性分析4 统一几何类型及尺寸零件的外形(wixn)、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。第九页，共四十七页。数控加工(jigng)工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设
6、计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品(chngpn)的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。工艺艺流程第十页，共四十七页。设计中应注意以下几个(j)问题11、工序的划分（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个
7、工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件(gngjin)，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件(gngjin)，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。第十一页，共四十七页。设计中应注意(zhy)以下几个问题22、顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况(zhungkung)，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。
8、顺序安排一般应按以下原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。第十二页，共四十七页。设计中应注意(zhy)以下几个问题33、数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个(zhngg)加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求
9、及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。第十三页，共四十七页。数控加工工艺(gngy)设计方法 在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。 1。确定走刀路线和安排加工顺序走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映(fnyng)出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：第十四
10、页，共四十七页。（1）寻求最短加工(jigng)路线 如加工图a所示零件(lnjin)上的孔系。b图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用c图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。a)零件(lnjin)图样b)路线1c)路线2第十五页，共四十七页。（2）最终轮廓(lnku)一次走刀完成 如图a为用行切方式加工(jigng)内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用b图的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图c
11、也是一种较好的走刀路线方式。a) 路线(lxin)1 b) 路线2c) 路线3 第十六页，共四十七页。图a为单向走刀方式，在加工中切削方式保持不变，这样可以保证(bozhng)顺铣或逆铣的一致性，但由于增加了提刀和空走刀，切削效率较低。粗加工中，由于切削量较大，一般选用单向走刀，以保证(bozhng)刀具受力均匀和切削过程的稳定性。图b是往复走刀方式，在加工过程中不提刀进行连续切削，加工效率较高，但逆铣和顺铣交替进行，加工质量较差。一般在粗加工时由于切削量大不宜采用往复走刀，而在半精加工和表面质量要求不高的精加工时可选用往复走刀。图c是环切走刀方式，其刀具路径由一组封闭的环形曲线组成，加工过程
12、中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是型腔加工常用的一种走刀方式。走刀方式(fngsh)第十七页，共四十七页。（3）提高(tgo)位置精度 对于孔系加工，为了提高位置精度，可以采用单向趋近定位点的方法，以避免传动系统的误差对定位精度的影响。如图a）为零件图，在该零件上镗六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。当按图b）所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，Y方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其它孔之间的位置精度。按图c）所示路线，加工完4孔后往上移动一段距离到P点，然后(rnhu)再折回来加工5、6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其它孔的位置精度
13、。但这样会使空行程增大，降低了加工效率。第十八页，共四十七页。第十九页，共四十七页。（3）选择切入(qir)切出方向 考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化(binhu)造成弹性变形），以免留下刀痕，如图所示。第二十页，共四十七页。确定定位(dngwi)和夹紧方案在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算(jsun)基准的统一；（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全
14、部待加工表面；（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。第二十一页，共四十七页。例1 如图a薄壁套的轴向刚性(nxn)比径向刚性(nxn)好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形会小得多。图a第二十二页，共四十七页。例2 在夹紧图b所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用(zuyng)在箱体的顶面，而应作用(zuyng)在刚性较好的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形,如图c所示。图b图c改进(gijn)方法2 或者(huzh)第二十三页，共四十七页。确定(qudng)切削用量1 对于高效率的金属切削机床加工来说
15、，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效(yuxio)的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。工件每转一周，车刀(chdo)所移动的距离，称为进给量，以(mm/r)表示；车刀(chdo)每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以(mm)表示。 第二十四页，共四十七页。优质(yuzh)碳素结构钢（45）材
16、料的化学成分CSiMnPSNiCrCuPCSiMnS0.42-0.500.17-0.370.50-0.800.0350.0350.250.250.250.0350.42-0.490.200.600.040材料的物理性能密度g/cm37.85材料的电阻率、电阻温度系数电阻率M电阻率试验温0.12220材料的用途具有较高强度，一定的塑性和韧性，切削性能良好，调质后可得到很好综合力学性能，淬透性较差，焊接性不好，冷变形塑性低，是一种较高强度的中碳钢，一般淬火及回火后使用。用于制造较高强度的运动零件，如空压机、泵活塞、汽轮机的叶轮、重型机械中的轴、边杆、蜗杆、齿条、齿轮、销子等；可代替渗碳钢用以制造表面耐磨零件，此时，需经高频或火焰表面淬火，如曲轴，齿轮、机床主轴、活塞销、传动轴等，还用于农机中等负荷的轴、脱粒滚筒、链轮、齿轮及钳工工具等http:/ 背吃刀量（切深）主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些(y
