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1、数控加工工艺基础数控加工工艺基础 1 1 数控加工工艺概述数控加工工艺概述 2 2 数控加工工艺分析与设计数控加工工艺分析与设计 3 3 数控编程中的数学处理数控编程中的数学处理 4 4 数控加工工艺文件数控加工工艺文件学习目标和重点学习目标和重点目目标：了解数控加工工艺的基本特点掌握数控加工工艺分析和设计的内容与方法。熟悉数控加工刀具及其角度的概念掌握正确选择切削用量参数的方法。重点重点：数控加工刀具及其角度的概念掌握正确选择切削用量参数的方法。数控加工工艺知识的综合能力1 1 数控加工工艺概述数控加工工艺概述 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。其内容主
2、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，数控加工技术主要是围绕加工方法和加工参数的合理确定及其实现的理论与技术。数控加工通过计算机控制刀具做精确的切削加工运动，是完全建立在复杂的数值运算之上的，它能实现传统的机加工无法实现的合理的、完整的工艺规划。1.1 1.1 数控加工工艺的基本特点数控加工工艺的基本特点1 1、内容十分明确而具体、内容十分明确而具体2 2、工艺工作要求相当准确而严密、工艺工作要求相当准确而严密3 3、采用多坐标联动自动控制加工复杂表面、采用多坐标联动自动控制加工复杂表面4 4、采用先进
3、的工艺装备、采用先进的工艺装备5 5、采用工序集中、采用工序集中1.2 1.2 数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容 1、选择适合在数控机床上加工的零件，选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容确定工序内容。2 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。、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 3、确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排、确定零件的加工方案，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。加工顺序以及处理与非数控加工工序的衔接等。4 4、加工工序的设计。如选取零件的定位基准、夹
4、具方案的确定、划分、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。工步、选取刀辅具和确定切削用量等。5 5、数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定、数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线。加工路线。6 6、分配数控加工中的容差。、分配数控加工中的容差。7 7、处理数控机床上的部分工艺指令。、处理数控机床上的部分工艺指令。2 2 数控加工工数控加工工艺艺分析与分析与设计设计 数控加工工艺的实质，就是在分析零件精度和表面数控加工工艺的实质，就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
5、方式、粗糙度的基础上，对数控加工的加工方法、装夹方式、刀具使用、切削进给路线及切削用量等工艺内容进行正刀具使用、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。确和合理的选择。1 1 机床的合理选择机床的合理选择根据国内外数控技术实践，数控机床加工的适用范围如下图所示：1 1 机床的合理选择机床的合理选择数控机床最适合加工的零件：数控机床最适合加工的零件：1、多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。2、轮廓形状复杂或对加工精度要求较高的零件。3、用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）的零件。4、需要多次改型的零件。5、价值昂贵、加工中不允许报废的关键零件。6、需要最短
6、生产周期的急需零件。采用集中标注，或以同一基准标注，即标注坐标尺寸。2 2 数控加工零件的工艺性分析数控加工零件的工艺性分析1 1、零件的工艺性分析、零件的工艺性分析产品的产品的零件图和装配图分析零件图和装配图分析零件图的完整性与正确性分析。零件技术要求分析。尺寸标注方法分析。零件材料分析零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性分析人们把零件在满足使用要求的前提下所具有的制造可行性和加工经济性叫做零件的结构工艺性零件的结构工艺性。2 2、毛坯的确定毛坯的确定毛坯种类毛坯种类毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等毛坯的制造方法毛坯的制造方法 零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度
7、及热处理等。这些要求在保证零件使用性能的前提下应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂、加工困难、成本提高。3 3 定位基准的选择定位基准的选择粗基准粗基准 机加工的第一道工序中，只能用毛坯上未加工过的表面作定位基准，称为粗基准粗基准。精基准精基准 在随后的工序中，用加工过的表面作定位基准，称为精基准精基准。辅助基准辅助基准 有时，为方便装夹或易于实现基准统一，在工件上专门制出一种定位基准，称为辅助基准辅助基准。1 1、精基准的选择原则、精基准的选择原则 精基准的选择主要应考虑如何减少加工误差、保证加工精度(特别是加工表面的相互位置精度)以及实现工件装夹的方便、可靠与准确。其选择
8、应遵循以下原则：“基准重合基准重合”原则原则 即直接选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差(称为基准不重合误差)。设设计计基基准准与与定定位位基基准准的的关关系系1 1、精基准的选择原则、精基准的选择原则“基准统一基准统一”原则原则 在加工各表面时尽可能使用同一组定位基准为精基准，称为基准统一原则。这样既可保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，而且简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。1 1、精基准的选择原则、精基准的选择原则“互为基准互为基准”原则原则 当两个加工
9、各表面相互位置精度及其尺寸与形状精度都较高时，或为使加工表面具有小而均匀的加工余量，可采取两个加工表面互为基准反复加工的方法，称为互为基准反复加工原则。图图3 321 21 床身导轨面自为基准的实例床身导轨面自为基准的实例 1 1、精基准的选择原则、精基准的选择原则“自为基准自为基准”原则原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工或光整加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。1 1卡盘卡盘 2 2滚柱滚柱 3 3齿轮齿轮 1 1、精基准的选择原则、精基准的选择原则“便于装夹便于装夹”原则原则 所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。同时，
10、定位基准应有足够大的接触面积，以承受较大的切削力。因此，精基准应选择尺寸精度、形状精度较高而表面粗糙度值较小、面积较大的表面。支支座座的的定定位位2 2、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则 粗基准的选择主要影响不加工表面与加工表面之间的相互位置精度，以及加工表面的余量分配 ：相互位置要求原则相互位置要求原则 若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。若有好几个不加工表面，则粗基准应选取位置精度要求较高者。套套筒筒粗粗基基准准的的选选择择拨拨杆杆粗粗基基准准的的选选择择2 2、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则加工余量合理分配
11、原则加工余量合理分配原则 若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。阶梯轴的粗基准选择阶梯轴的粗基准选择 2 2、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则重要表面原则重要表面原则 为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。床身导轨面的粗基准的选择床身导轨面的粗基准的选择(a)正确 (b)不正确2 2、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则不重复使用原则不重复使用原则 粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上(或夹具中)的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此，粗基准一
12、般不应重复使用。基基准准重重复复使使用用的的误误差差2 2、粗基准的选择原则、粗基准的选择原则便于工件装夹原则便于工件装夹原则 作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。3 3、辅助基准的选择原则、辅助基准的选择原则 辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准。辅助基准典型实例辅助基准典型实例 左图所示为车床小刀架的形状及加工底面时采用辅助基准定位的情况。加工底面用上表面定位，但上表面太小，工件成悬臂状态，受力后会有一定的变形，为此，在毛坯上专门铸出了工工艺艺搭搭子子（工艺凸台），和原来的基准齐平。工艺凸台上用作定位的
13、表面即是辅助基准面，加工完毕后应将其从零件上切除。4 4 加工方法的选择与加工方案的确定加工方法的选择与加工方案的确定1 1、加工方法的选择、加工方法的选择加工方法的选择要同时保证加工精度和表面粗糙度的要求。获得同一级精度和表面粗糙度的加工方法很多，要结合零件的形状、尺寸的大小和热处理等具体要求来考虑。常用加工方法的经济加工精度与表面粗糙度可查阅有关工艺手册。2、确定、确定加工方案的原则加工方案的原则零件上精度要求较高的表面，要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终加工方案。零件上精度要求较高的表面，常常是经过粗加工、半精加工和精加工逐步达到。5 5 工序与工步的划分工序与工步的划分1 1
14、、工序的划分、工序的划分 在数控机床数控机床上加工的零件按工序集中原则划分工序的方法：以零件的装夹定位方式划分工序。以零件的装夹定位方式划分工序。按粗、精加工划分工序。按粗、精加工划分工序。按所用刀具划分工序。按所用刀具划分工序。按加工部位划分工序。按加工部位划分工序。2、工步的划分、工步的划分零件上精度要求较高的表面，要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终加工方案。零件上精度要求较高的表面，常常是经过粗加工、半精加工和精加工逐步达到。即以完成相同型面（如内形、外形、曲面和平面等）的那每一部分工艺过程为一道工序。用于加工表面多而复杂的零件。6 6 加工顺序的安排加工顺序的安排 切削加工顺
15、序的安排原则切削加工顺序的安排原则 热处理工序的安排热处理工序的安排 辅助工序的安排辅助工序的安排 1 1、切削加工顺序的安排原则切削加工顺序的安排原则基面先行原则基面先行原则 加工一开始，总是先把精基面加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小，所以任何零件的加工过程，总是首先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时还要进行精加工。如果精基面不止一个，按照基面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基面和主要表面的加工。先粗后精原则先粗后精原则 各个表面的加工顺序按照粗加工半精加工精加工光整加工的顺序依次进行，这样才能逐步提高加工表面的精度和减小表面粗糙度。先主后次原则先主后次原则
16、零件上的工作表面及装配面属于主要表面，应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。自由表面、键槽、紧固用的螺孔和光孔等表面，属于次要表面，可穿插进行，一般安排在主要表面加工达到一定精度后、最终精加工之前进行。先面后孔原则先面后孔原则 对于箱体、支架和机体类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，后加工孔和其他尺寸。先内后外原则先内后外原则 即先进行内型内腔加工工序，后进行外形加工工序 此外：此外：上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。以相同安装方式或用同一刀具加工的工序，最好以相同安装方式或用同一刀具加工的工序，最好连续连续进行，进行，以减少重复定位次数。以减少重复定位次数。在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏应先安排对工件刚性破坏较小的工序。较小的工序。2 2、热处理工序的安排热处理工序的安排预备热处理预备热处理 安排在机械加工之前，以改善材料的切削性能及消除内应力为主要目的。常用的方法有退火、正火和调质。去除内应力热处理去除内应力热处理 主要是消除毛坯制造或工件加工过程中产生的残余应力。一般安排在粗加工之后
