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1、2.2数控加工工艺设计过程2.2.1数控加工工艺一般过程图2-2-1数控加工工艺过程示意图用数控机床上加工工件时，首先应先根据工件图样，分析工件的构造形状、尺寸和技术要求，以此作为制定工件数控加工工艺的根据。制订数控加工工艺过程，首先，要确定工件数控加工的内容、要求；然后，设计加工过程，选择机床和刀具，确定工件定位装夹，确定数控工序中工步和次序，确定每个工步的刀具道路、切削参数；最后，填写工艺文件和加工程序及程序校验等。数控加工工艺过程如图2-2-1所示。2. 2.2数控加工内容的选择中选择并决定对某个零件进展数控加工后，并非其全部加工内容都采用数控加工，宜选择那些适宜、需要的内容和工序进展数
2、控加工，注意充分发挥数控的优势。1 .选择数控加工内容：(1)选择普通机床无法加工的复杂异形零件构造作为数控加工内容。如，数控机床依靠数控系统实现多坐标控制和多坐标联动，形成复合运动，可以进展复杂型面的加工.。(2)选择普通机床加工质量难以保证的内容作为数控加工内容。如，尺寸精度、形位精度和外表粗糙度等要求高的零件(3) 选择普通机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容作为数控加工内容。如，形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难，普通机床上加工难以观察和控制的零件。(4) 选择一致性要求好的零件作为数控加工内容。在批量消费中，由于数控机床本身的定位精度和重复定位精度都较高，可以防止在普通机床加
3、工时人为因素造成的多种误差，数控机床容易保证成批零件的一致性，使其加工精度得到进步，质量更加稳定。2. 不宜选择数控加工内容：(1) 需要用较长时间占机调整的加工内容。(2) 加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。(3) 不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。此外，在选择数控加工内容时，还要考虑消费批量、消费周期、工序间周转情况等因素，合理使用数控机床.223数控加工要求分析对适宜数控加工的工件图样进展分析，以明确数控机床加工内容的加工要求。分析工件图是其加工工艺的开始，工件图提出的要求又是加工工艺的结
4、果和目的。(1) 对尺寸标注的分析工件图样用尺寸标注确定零件形状、构造大小和位置要求，是正确理解零件加工要求的主要的根据。数控加工工艺人员对零件尺寸标注的分析应注意以下几点：分析图样尺寸标注方法是否适应数控加工的特点。对数控加工来说，尺寸从同一基准标注，便于工艺编程时保持设计、工艺、检测基准与编程原点设置的一致。而采取不同基准的局部分散尺寸标注，常常给加工工艺设计带来诸多不便。分析图样中加工轮廓的几何元素是否充分。由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现构成零件轮廓的几何元素条件不充分，有错、漏、矛盾、模糊不清的情况。当发生以上各项缺陷时，应向图样的设计人员或技术管理人员及时反映
5、，解决前方可进展程序编制工作。分析设计基准与工艺定位基准的统一问题，分析定位基准面的可靠性，以便设计装夹方案时，采取措施减少定位误差。(2) 公差要求分析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。影响到尺寸加工精度的工艺因素有机床的选择、刀具对刀方案、工件装夹定位选择及确定切削用量等因素。尺寸公差，从零件的设计角度看，是表示工件尺寸所允许的误差的范围，它的大小影响零件的使用性能；从工件加工工艺的角度来解读公差，它首先是消费的命令之一，它规定加工中所有加工因素引起加工因素误差大小的总和必须在该公差范围内，或者说所有的加工因素分享了这个公差，公差是所有加工因素公共的允许误差。对数控
6、加工而言，由机床、夹具、刀具和工件所组成的统一体称为“工艺系统。工艺系统的种种误差，是零件产生加工尺寸误差的根源。工艺系统误差有控制系统的误差，机床伺服系统的误差，零件定位误差，对刀误差以及机床、工件、刀具的刚性等引起的其他误差等。除工艺系统误差外，还包括程序编制的坐标数据值、刀具补偿值、刀具磨损补偿值的误差等。对于数控切削加工，零件的形状和位置误差主要受机床主运动和进给运动机械运动副几何精度的影响。如沿X坐标轴运动的方向线与其主轴轴线不垂直时，那么无法保证垂直度这一位置公差要求。(3) 外表粗糙度要求外表粗糙度是保证零件外表微观精度的重要要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用量的重要根据。
7、机械加工时，外表粗糙度形成的原因，主要有两方面，一是几何因素，二是物理因素。影响外表粗糙度的几何因素，主要是刀具相对工件作进给运动时，在加工外表留下的切削层残留面积。残留面积越大，外表越粗糙。残留面积的大小与进给量、刀尖圆弧半径及刀具的主副偏角有关。物理因素是与被加工材料性质和与切削机理相关的因素。如：当刀具中速切削塑性材料时产生积屑瘤与鳞刺，使加工外表的粗糙程度高；工艺系统中的高频振动，使刀刃在加工外表留下振纹，增大了外表粗糙度值(4) 其它要求分析图样上给出的零件材料要求，是选择刀具(材料、几何参数及使用寿命)和选择机床型号及确定有关切削用量等的重要根据。零件的加工件数，对装夹与定位、刀具
8、选择、工序安排及走刀道路确实定等都是不可无视的因素。224选用数控机床合理选用机床，才能以合理的投入，获得最正确消费效果。考虑零件特点和加工要求，全面衡量数控机床特征，是选用适宜的数控机床的关键。数控设备的选用应从以下几个方面(1) 考虑机床的加工目的选用数控机床时总是有一定的出发点，目的是解决消费中的某一个或几个问题，选是为了用，选中的数控机床应能较好地实现预定的目的。例如考虑数控机床的加工目的是为了加工复杂的零件？还是为了进步加工效率？是为了进步精度？还是为了集中工序，缩短周期？或是实现柔性加工要求？有了明确的目的，有针对性地选用机床，才能以合理的投入，获得最正确效果。(2) 考虑机床工艺
9、范围、类型不同工艺类型的数控机床或加工中心，其使用范围也有一定的局限性，只有加工在其工艺范围内的工件，才能到达良好的效果。各种加工机床都有其最正确加工的典型零件。如，立式数控铣床及镗铣加工中心适用于加工平面凸轮、样板、箱盖、壳体等形状复杂单面加工零件，以及模具的内、外型腔等；卧式铣床和加工中心配合回转工作台适用于加工箱体、泵体、壳体有多面加工任务的零件，假设对箱体的侧面与顶面要求在一次装夹中加工，可选用五面体加工中心。大多数工件可以用二轴半联动的机床来加工，有些工件需要用三轴、四轴甚至五轴联动加工。机床联动功能的冗余是也是一种浪费，而且给使用、维护、修理带来不必要的费事。例如：当工件只要钻削或
10、铣削加工时，就不要选用加工中心；能用数控车床完成的工件，就不必选用数控车削中心。对机床工艺范围和类型的选择，应以够用为度，不宜盲目地追求“先进性。(3) 考虑机床规格主要是指机床的工作台尺寸以及运动范围等。工件在工作台上安装时要留有适当的校正、夹紧的位置；各坐标的行程要满足加工时刀具的进、退刀要求；工件较重时，要考虑工作台的额定荷重；尺寸较大的工件，要考虑加工中不要碰到防护罩，也不能阻碍换刀动作；对数控车床主要考虑卡盘直径、顶尖间距、主轴孔尺寸、最大车削直径及加工长度等。(4) 考虑主电机功率及进给驱动力等使用数控机床加工时，常常是粗、精加工在一次装夹下完成。因此，选用时要考虑主电动机功率是否
11、能满足粗加工要求，转速范围是否适宜；铰孔和攻螺纹时要求低速大扭矩；钻孔时，尤其钻直径较大的孔，要验算进刀力是否足够。对有恒切削速度控制的机床，其主电机功率要相当大，才能实现实时速度跟随，例如360mm的数控机床，主电动机功率达27kW。(5) 考虑加工精度及精度保持性影响数控机床加工精度的因素很多，如编程精度、插补精度、伺服系统跟随精度、机械精度等，在机床使用过程中还会有很多影响加工精度的因素发生，如温度的影响、力、振动、磨损的影响等等。对用户选用机床而言，主要考虑的是综合加工精度，即加工一批零件，然后进展测量，统计、分析误差分布情况。选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位的加工精度要求来
12、确定，一般来说，批量消费零件时，实际加工出的精度公差数值为机床定位精度公差数值的1.52倍。(5) 考虑设备运行的可靠性设备故障是最令人头痛的问题，特别是同类设备台数少时，设备故障将直接影响消费。机床稳定可靠性高，既有数控系统的问题，也有机械部分的问题，尤其是数控系统部分。选择的设备一个是要少出故障，同时还要考虑排除故障要及时。衡量设备可靠性的两个指标。平均无故障时间MTBF，其值可表示成：MTBF=总工作时间/总故障次数小时。平均排除故障时间MTTR，即从出现故障直到故障排除恢复正常为止的平均时间。(6) 考虑机床配置机床配置主要包括换刀装置、冷却装置、排屑装置等。数控机床的转塔刀架有412
13、把刀，大型机床还多些，有的机床具有双刀架或三刀架。按加工零件的复杂程度，一般选取812把刀已足够其中包括备用刀。加工中心的刀库容量有1040把、60把、80把、120把等配置。选用时以够用为原那么，同时考虑换刀时间、相配的刀具系统。现代数控机床都使用大流量的冷却液，不仅可以降低切削区的温度，保证高效率地切削，而且可以起着冲屑的作用。配有排屑装置时，可以保证加工自动连续地进展。225数控加工方案数控机床的加工方案的内容包括：对选用的数控机床进展调整，以满足加工的精度要求；对数控加工工序内容进展合理划分，确定安装次数和工步数目，确定加工的先后顺序；确定装夹方案、定位基准、工件坐标系；确定工步，包括
14、工步的刀具的选用、刀具的道路、刀具的切削用量等内容；确定对刀方案和刀具的补偿方案并对刀具预调。(1) 装夹方案：选用适宜夹具，保证定位和夹紧要求，做到工件装夹快速有效。(2) 选择适宜的刀具根据工件加工要求、材料性能、切削用量、机床特性等因素，正确选择刀具的刀具类型、刀具材料、刀具几何参数，并使刀具安装调整方便等。(3) 工步划分和加工余量的选择加工同数控机床加工面余量的大小等于加工同一外表的各工步或工序加工余量的总和，一外表的各工步或工序间的加工余量的选择可根据以下方法进展：尽量采用最小的加工余量总和，以便缩短加工时间，降低零件加工费用。加工余量又要足够，保证加工同一外表的各工步或工序的最终
15、的加工能得到图纸上所规定的精度和外表粗糙度要求；加工余量要与加工零件的尺寸大小相适应，一般来说零件越大，由于切削力、内应力所引起的变形也越大，故加工余量也相应大些；决定加工余量时应考虑到零件热处理引起的变化，以免产生废品；决定加工余量时应考虑加工方法和加工设备的刚性，以免零件发生变形。(4) 选择合理的刀具道路刀具道路是加工过程中，刀具点相对工件进给运动轨迹和方向。合理地选择刀具道路要兼顾到刀具进给运动的平安性、加工质量、加工效益。(5) 确定合理的切削用量合理确定刀具切削运动过程中主运动、进给运动的大小，即合理选用切削速度、背吃刀量及进给量，以满足加工质量要求，充分发挥加工潜能，力求降低加工本钱。(6) 数控机床加工方案合理制定和方案优化：在数控机床加工过程中，加工对象复杂多样，由于工件构造形状大小、技术要求的不同、毛坯的不同、材料不同、批量不同等因素的变化，详细零件在制定加工方案时，除参考典型工件的数控加工方案，还应针对详细加工内容、要求详细分析，灵敏处理或特别对待，只使所制定的加工方案更为合理。确定加工方案时
