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1、第第3 3章章 数控加工技术数控加工技术3.1 3.1 数控加工的工艺特点数控加工的工艺特点3.2 3.2 数控加工工序的划分原则与内容数控加工工序的划分原则与内容3.3 3.3 数控机床用刀具数控机床用刀具3.4 3.4 数控机床的夹具数控机床的夹具3.5 3.5 数控机床的使用与维护数控机床的使用与维护本章要点本章要点下页下页返回返回图库图库3.1 3.1 数控加工的工艺特点数控加工的工艺特点|3.1.1 3.1.1 数控加工过程概述数控加工过程概述|3.1.2 3.1.2 数控加工及特点数控加工及特点下页下页上页上页返回返回图库图库3.1.1 3.1.1 数控加工过程概述数控加工过程概述
2、 数控加工是数控机床按照事先编制好的加工程数控加工是数控机床按照事先编制好的加工程序自动对工件进行加工的过程。在数控机序自动对工件进行加工的过程。在数控机 床上加工床上加工零件时零件时, ,要把被加工零件的全部数控加工工艺过程、要把被加工零件的全部数控加工工艺过程、工艺参数和轨迹数据工艺参数和轨迹数据, ,以信息以信息 的形式记录在控制介的形式记录在控制介质上质上, ,用控制介质上的信息来控制机床用控制介质上的信息来控制机床, ,实现零件的实现零件的全部数控加工过程。全部数控加工过程。 数控加工的内容主要包括数控加工的内容主要包括: :分析零件图样、工艺分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程
3、序单、制备控处理、数学处理、编写程序单、制备控 制介质及程制介质及程序校验、首件试加工及现场问题处理、形成规范的序校验、首件试加工及现场问题处理、形成规范的数控加工工艺文件、加工操作等。数控加工工艺文件、加工操作等。 具体步骤与要求具体步骤与要求 下页下页上页上页返回返回图库图库3.1.1 3.1.1 数控加工过程概述数控加工过程概述下页下页上页上页返回返回图库图库分析零件图样分析零件图样工艺处理工艺处理确定加工方案确定加工方案刀具、工夹具的设计和选择数控加工用刀具刀具、工夹具的设计和选择数控加工用刀具 选择对刀点选择对刀点 确定加工路线确定加工路线 确定切削用量切削用量确定切削用量切削用量
4、数学处理数学处理编写零件加工程序单编写零件加工程序单制备控制介质及程序校验制备控制介质及程序校验数控加工工艺文件数控加工工艺文件3.1.23.1.2数控加工及其特点数控加工及其特点 下下页页上页上页返回返回图库图库|数控加工及其特点数控加工及其特点 |数控加工的主要应用对象分析数控加工的主要应用对象分析 |数控加工技术的重要性数控加工技术的重要性 |数控加工技术主要内容数控加工技术主要内容 |数控加工技术现状与趋势数控加工技术现状与趋势|关键技术分析关键技术分析 3.1.23.1.2数控加工及其特点数控加工及其特点下下页页上页上页返回返回图库图库 由于数控机床的性能不断地改善和提高由于数控机床
5、的性能不断地改善和提高,数控装备不断地数控装备不断地完善以及编程技术的迅速发完善以及编程技术的迅速发 萎萎,使数控加工方法获得日益广使数控加工方法获得日益广泛的应用。数控加工具有以下特点泛的应用。数控加工具有以下特点: 具有复杂形状加工能力具有复杂形状加工能力数学处理数学处理高质量高质量高效率高效率高柔性高柔性易于形成网络控制易于形成网络控制 技术要求高技术要求高 |数控加工及其特点数控加工及其特点3.1.23.1.2数控加工及其特点数控加工及其特点下页下页上页上页返回返回图库图库形状复杂、加工精度要求高或用数学方法定义的复杂曲线、曲形状复杂、加工精度要求高或用数学方法定义的复杂曲线、曲面轮廓
6、面轮廓公差带小、互换性高、要求精确复制的零件公差带小、互换性高、要求精确复制的零件用通用机床加工时用通用机床加工时,要求设计制造复杂的专用工装夹具或需很长要求设计制造复杂的专用工装夹具或需很长调整时间的零件调整时间的零件价值高的零件价值高的零件小批量生产的零件小批量生产的零件钻、镗、铰、攻螺纹及铣削加工联合进行的零件钻、镗、铰、攻螺纹及铣削加工联合进行的零件|数控加工的数控加工的主要应用对象分析主要应用对象分析目前的数控加工主要应用于以下两个方面目前的数控加工主要应用于以下两个方面 :常规零件加工常规零件加工 复杂形状零件加工复杂形状零件加工 3.1.23.1.2数控加工及其特点数控加工及其特
7、点下页下页上页上页返回返回图库图库 数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、应用数控加工可大大提高生产率、 亏、定加工质量、亏、定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工件的自动化加工;易易 于在工厂或车间实行计算机管理于在工厂或车间实行计算机管理;可使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件可使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件;有有利利 于加快产品的开发和更新换代于加快产品的开发和更新换代,提高企业对市场的适提高企业对市场的
8、适应能力并提高企业综合经济效益。应能力并提高企业综合经济效益。 |数控加工技术的重要性数控加工技术的重要性3.1.23.1.2数控加工及其特点数控加工及其特点下页下页上页上页返回返回图库图库 数控加工技术是指高效、优质地实现产品零件特别数控加工技术是指高效、优质地实现产品零件特别是复杂形状零件加工的有关理论、方是复杂形状零件加工的有关理论、方 法与实现技术法与实现技术,它它是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与关键技术。数控加工过程包括按给定的零关键技术。数控加工过程包括按给定的零 件加工要求件加工要求(零件图样、零件图样、CAD数据或
9、数据或 实物模型实物模型)进行加工的全过程。进行加工的全过程。一般来说一般来说,数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两大方面。编程技术两大方面。|数控加工技术主要内容数控加工技术主要内容3.1.23.1.2数控加工及其特点数控加工及其特点下页下页上页上页返回返回图库图库 日益增多的复杂形状零件和高精、高效的加工对数日益增多的复杂形状零件和高精、高效的加工对数控编程技术提出了越来越高的要求控编程技术提出了越来越高的要求, 面向复杂形状零件、面向复杂形状零件、多轴加工和加工过程优化的数控编程技术越来越重要。多轴加工和加工过程优化的数控编程技术越来越重
10、要。同时同时,为适应高为适应高 速加工、速加工、ClMS,并行工程和敏捷制造等并行工程和敏捷制造等先进制造技术的发展先进制造技术的发展,缩短产品研制生产周期缩短产品研制生产周期,灵灵 活与活与快速地响应市场需求快速地响应市场需求,数控编程技术正在进一步向集成数控编程技术正在进一步向集成化、智能化、自动化、易使用化和面向车间编程等方向化、智能化、自动化、易使用化和面向车间编程等方向发展。发展。|数控加工技术现状与趋势数控加工技术现状与趋势3.1.23.1.2数控加工及其特点数控加工及其特点下页下页上页上页返回返回图库图库|关键技术分析关键技术分析复杂形状零件的几何建模复杂形状零件的几何建模加工方
11、案与加工参数的合理选择加工方案与加工参数的合理选择刀具轨迹生成刀具轨迹生成数控加工仿真数控加工仿真 后置处理后置处理 3.2 3.2 数控加工工序的划分原则与内容数控加工工序的划分原则与内容下页下页上页上页返回返回图库图库|3.2.1 3.2.1 零件图样的数控工艺性分析零件图样的数控工艺性分析|3.2.2 3.2.2 数控加工工序的划分数控加工工序的划分 虽然数控机床是一种先进的加工设备虽然数控机床是一种先进的加工设备,但也必须由人们去熟但也必须由人们去熟悉、掌握和合理使用它悉、掌握和合理使用它,否否 则，再好的设备也难以发挥其所长。则，再好的设备也难以发挥其所长。大量应用实践表明大量应用实
12、践表明,数控机床的使用效果在很大程度上取决于用数控机床的使用效果在很大程度上取决于用户技术水平的高低和数控加工工艺拟定的合理性。户技术水平的高低和数控加工工艺拟定的合理性。 数控加工工艺与普通加工工艺既有相同之处数控加工工艺与普通加工工艺既有相同之处,也有差异。也有差异。 3.2.13.2.1零件图样的数控工艺性分析零件图样的数控工艺性分析下页下页上页上页返回返回图库图库与机械产品设计的联系与机械产品设计的联系 数控机床的产生和发展为机械制造提供了比较完善的加工手段。某些机械设数控机床的产生和发展为机械制造提供了比较完善的加工手段。某些机械设计方案中所涉及的零件结构形式计方案中所涉及的零件结构
13、形式,如果在普通机床上可能无法加工或难以加工如果在普通机床上可能无法加工或难以加工,即认即认为是结构工艺性差的零件为是结构工艺性差的零件,但在数控机床上加工则可能轻而易举地实现但在数控机床上加工则可能轻而易举地实现,因而需要对因而需要对传统的普通机械设计方案传统的普通机械设计方案 的结构工艺性进行重新评价。的结构工艺性进行重新评价。与数控加工工艺性的关系与数控加工工艺性的关系审察与分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点审察与分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点 审察与分析零件图样中构成轮廓的几何元素的条件是否充分审察与分析零件图样中构成轮廓的几何元素的条件是否充分 审
14、察与分析定位基准的可靠性审察与分析定位基准的可靠性 数控加工手段甚至使传统的结构工艺性产生相反的结果数控加工手段甚至使传统的结构工艺性产生相反的结果 被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广,它包含从零件它包含从零件设计、工艺过程直到形成设计、工艺过程直到形成 产品的整个过程中产品的整个过程中,作为设计员和工艺作为设计员和工艺员员,应了解数控加工的特点应了解数控加工的特点,从机械产品的设计、制从机械产品的设计、制 璋的角度审查璋的角度审查零件的数控加工工艺性零件的数控加工工艺性,使之达到最佳工艺性能使之达到最佳工艺性能,充分发挥数控机充分发挥数控机床的性
15、能。床的性能。 3.2.23.2.2数控加数控加工工序的划分工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库|工序划分的原则工序划分的原则 |工序划分的方法工序划分的方法 |加工路线的确定加工路线的确定 |切削参数的确定切削参数的确定 |编程误差及其控制编程误差及其控制|数学处理数学处理 |零件的工艺规程零件的工艺规程3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库工序集中原则工序集中原则 一般情况下数控加工的工序内容要比通用机床加工内容复一般情况下数控加工的工序内容要比通用机床加工内容复杂杂, 另外考虑到数控机床的特点另外考虑到数控机床的特点,通常在数控机
16、床上加工的零件通常在数控机床上加工的零件应尽可能安排较复杂的工序内容，减少零件的装夹次数。应尽可能安排较复杂的工序内容，减少零件的装夹次数。 先粗后精原则先粗后精原则 根据零件形状、尺寸精度、零件刚度以及变形等因素根据零件形状、尺寸精度、零件刚度以及变形等因素,可按可按粗、精加工分开的原则划分工序粗、精加工分开的原则划分工序 基准先行原则基准先行原则 在工序安排时在工序安排时,应首先安排零件粗精加工时要用到的定位基应首先安排零件粗精加工时要用到的定位基准面的加工准面的加工 先面后孔原则先面后孔原则 在零件上既有面加工在零件上既有面加工,又有孔加工时又有孔加工时,要采用先加工面要采用先加工面,后
17、加后加工孔的工序划分原则工孔的工序划分原则,这样可以提高孔的加工精度这样可以提高孔的加工精度 |工序划分的原则工序划分的原则3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库以一次安装、加工作为一道工序以一次安装、加工作为一道工序 这种方法适合于加工内容不多的零件这种方法适合于加工内容不多的零件,加工完成后就能达到待检状态加工完成后就能达到待检状态 以同一把刀具加工的内容划分工序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加工多个待加工表面有些零件虽然能在一次安装加工多个待加工表面,但程序太长但程序太长,会受到某些会受到某些限制限制,查错和检索
18、困难查错和检索困难 以加工部位划分工序以加工部位划分工序 对于加工内容很多的零件对于加工内容很多的零件,按其结构特点将加工部位分成几个部分按其结构特点将加工部位分成几个部分 以粗、精加工划分工序以粗、精加工划分工序 对于易发生变形的零件对于易发生变形的零件,为减小加工后的变形为减小加工后的变形,一般先进行粗加工一般先进行粗加工,后进行精后进行精加工加工,并将粗、精加工工序分开并将粗、精加工工序分开 综上所述综上所述,在划分工序时在划分工序时,一定要视零件的工艺性一定要视零件的工艺性,机床机床的功能的功能,零件数控加工内容的多少零件数控加工内容的多少,安装次数及本单位生产安装次数及本单位生产组织
19、状况灵活掌握组织状况灵活掌握, 也要根据具体情况确定。也要根据具体情况确定。 |工序划分的方法工序划分的方法3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库 在数控机床加工过程中在数控机床加工过程中,每道工序加工路线的确定都是非常重每道工序加工路线的确定都是非常重要的要的,因为它与零件的加因为它与零件的加 工精度和表面粗糙度直接相关。工精度和表面粗糙度直接相关。 所谓加工路线是指数控机床在加工过程中刀具中心相对于被所谓加工路线是指数控机床在加工过程中刀具中心相对于被加工工件的运动轨迹和方向。确定加工路线就是确定刀具运动轨加工工件的运动轨迹和方向。确定加工
20、路线就是确定刀具运动轨迹和方向。加工路线不仅包括切削加工时的加工路线迹和方向。加工路线不仅包括切削加工时的加工路线,还包括刀具还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。确定加到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。确定加工路线的原则主要有下列几点工路线的原则主要有下列几点: 使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量使数值计算容易使数值计算容易,以减少程编工作量以减少程编工作量尽量使进给路线最短尽量使进给路线最短,这样可使程序段数减少这样可使程序段数减少,缩短空走刀时间缩短空走刀时间|加工路线的确定加工路线的确定3.2.23.2
21、.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库 在确定进给路线时应首先考虑刀具如何切入工件。刀具切入方在确定进给路线时应首先考虑刀具如何切入工件。刀具切入方法法: 法向切入，切向切入，任意向切入法向切入，切向切入，任意向切入。 法向切入是早期数控机床常采用的方法法向切入是早期数控机床常采用的方法,此法系统程序编制简单此法系统程序编制简单, 但在零件的切入但在零件的切入点易留下切削痕迹点易留下切削痕迹,故推荐使用切向切入和任意向切入方法。故推荐使用切向切入和任意向切入方法。在铣削加工零件轮廓时在铣削加工零件轮廓时,要考虑尽量采用顺铣加工方式要考虑尽量采用顺铣加工方式对于
22、二维型腔的加工，一般采用立铣刀或环形刀进行加工。对于二维型腔的加工，一般采用立铣刀或环形刀进行加工。 型腔的切削分两步型腔的切削分两步,第一步切内腔第一步切内腔,第二步切轮廓。第二步切轮廓。切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步。粗加工以切除多余的金属为目的切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步。粗加工以切除多余的金属为目的;精加精加工以成形并达到零件的精度要求为目的工以成形并达到零件的精度要求为目的 。切削内腔区域时切削内腔区域时,环切和行切两种进给路线在生产中应用最为广泛环切和行切两种进给路线在生产中应用最为广泛 曲面加工可在三坐标、四坐标或五坐标数控机床上完成曲面加工可在三坐标、四坐标或五坐标数
23、控机床上完成 二坐标曲面加工可采用球头刀、平底立铣刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等二坐标曲面加工可采用球头刀、平底立铣刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等 三坐标曲面加工通常采用行切法三坐标曲面加工通常采用行切法 |加工路线的确定加工路线的确定3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库 切削参数包括切削深度或宽度、主轴速度、进给速度等。对于切削参数包括切削深度或宽度、主轴速度、进给速度等。对于粗加工、精加工、钻孔、攻丝等粗加工、精加工、钻孔、攻丝等,应选用不同的切削参数。确定切应选用不同的切削参数。确定切削参数的目标是尽量提高材料的切除率削参数的目标是尽量提高
24、材料的切除率,同时保持稳定的切削状态同时保持稳定的切削状态和要求的加工精度。和要求的加工精度。 切削深度主要受机床、工件和刀具的刚度限制切削深度主要受机床、工件和刀具的刚度限制,在刚度允许的情况在刚度允许的情况下下,尽可能加大切削尽可能加大切削 深度深度,以减少进给次数以减少进给次数,提高加工效率。提高加工效率。对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件,应留有足够的精加工余应留有足够的精加工余量。量。主轴转速主轴转速n根据允许的切削速度根据允许的切削速度U和刀具直径和刀具直径D选择选择 切削速度受刀具耐用度的限制切削速度受刀具耐用度的限制 进给速度是切削用量的主
25、要参数进给速度是切削用量的主要参数,要根据零件加工精度和表面粗糙要根据零件加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与工件材料选取度要求以及刀具与工件材料选取 |切削参数的确定切削参数的确定3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库 影响数控加工精度的误差因素有：机床误差、系统插补误影响数控加工精度的误差因素有：机床误差、系统插补误差、伺服动态误差、定位误差、对刀误差、刀具磨损误差、工差、伺服动态误差、定位误差、对刀误差、刀具磨损误差、工件变形误差、编程误差等。编程的误差件变形误差、编程误差等。编程的误差,一般应控制在零件公一般应控制在零件公差要求的差要求的
26、10% 20 %以内。程序编制中产生的误差主要由下以内。程序编制中产生的误差主要由下述三部分组成述三部分组成: 近似计算误差：近似计算误差：用近似计算方法表达零件轮廓形状时所产生的误差用近似计算方法表达零件轮廓形状时所产生的误差 逼近误差：逼近误差：用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差 。在三维曲面加工时采用行切加工方法对实际型面进行近似包络成型在三维曲面加工时采用行切加工方法对实际型面进行近似包络成型 尺寸圆整误差：尺寸圆整误差：计算过程中由于计算精度而引起的误差计算过程中由于计算精度而引起的误差|编程误差及其控制编程误差及其控制3.2.23.
27、2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库 数学处理工作就是计算出零件轮廓上或刀具中心轨迹上一些数学处理工作就是计算出零件轮廓上或刀具中心轨迹上一些点的坐标数据点的坐标数据,为程序编制提供准确的数据为程序编制提供准确的数据。 一个零件的轮廓线可能由许多不同的几何元素组成一个零件的轮廓线可能由许多不同的几何元素组成,如直线、如直线、圆弧、二次曲线等。圆弧、二次曲线等。 各几何元素间的联接点叫做基点各几何元素间的联接点叫做基点,相邻基点间只能是一个几何相邻基点间只能是一个几何元素。元素。 当零件轮廓曲线当零件轮廓曲线(包括圆弧包括圆弧)用直线段逼近时用直线段逼近时,
28、在满足允许程在满足允许程编误差条件下轮廓曲线被分割成许多直线段编误差条件下轮廓曲线被分割成许多直线段,相邻两直线段的交点相邻两直线段的交点叫做节点。叫做节点。 非圆曲线零件非圆曲线零件,在编程时所需解决的问题在编程时所需解决的问题 确定非圆曲线的插补段长度和计算节点坐标的方法确定非圆曲线的插补段长度和计算节点坐标的方法 |数学处理数学处理3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库选择插补方式选择插补方式,即是采用直线逼近非圆曲线还是采用即是采用直线逼近非圆曲线还是采用圆弧逼近非因曲线。圆弧逼近非因曲线。插补点坐标计算。用直线逼近时插补点坐标计算。用
29、直线逼近时,计算其插补节点坐计算其插补节点坐标标;用圆弧逼近时用圆弧逼近时,计算各分段圆弧起点、终点坐标和圆计算各分段圆弧起点、终点坐标和圆心坐标。心坐标。 刀具中心轨迹的坐标计算刀具中心轨迹的坐标计算 按控制系统输入格式要求按控制系统输入格式要求,人工或计算机编制加工程人工或计算机编制加工程序单和穿孔纸带。序单和穿孔纸带。|数学处理数学处理3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库等间距直线逼近的节点计算等间距直线逼近的节点计算 使每个插补段的一使每个插补段的一 个个坐标增量相等坐标增量相等按按“等插补段法等插补段法”确定插补段长度和计算节点确定
30、插补段长度和计算节点 使使每个插补段长度相等每个插补段长度相等,因而插补误差不等因而插补误差不等 按按“等插补误差法等插补误差法”确定插补段长度和计算节点确定插补段长度和计算节点 使使各插补段的插补误差相等各插补段的插补误差相等,并小于或等于允许的插补误并小于或等于允许的插补误差差 圆弧逼近的节点计算圆弧逼近的节点计算 曲线的圆弧逼近有曲率圆法、曲线的圆弧逼近有曲率圆法、三点圆法和相切圆法等方法三点圆法和相切圆法等方法|数学处理数学处理3.2.23.2.2数控加工工序的划分数控加工工序的划分下页下页上页上页返回返回图库图库 零件的工艺规程是指用机械加工的方法按规定的顺序把毛坯零件的工艺规程是指
31、用机械加工的方法按规定的顺序把毛坯(或或半成品半成品)变成零件的全过程。对于数控加工的零件工艺规程的编制变成零件的全过程。对于数控加工的零件工艺规程的编制,就就是综合不同的工序内容是综合不同的工序内容,最终确定出每道工序最终确定出每道工序 的加工路线和切削参数的加工路线和切削参数等。这个用工艺文件形式规定下来的工艺过程就叫做工艺等。这个用工艺文件形式规定下来的工艺过程就叫做工艺 规程。规程。 工艺规程的作用可归纳工艺规程的作用可归纳 工艺规程是组织生产的指导性文件工艺规程是组织生产的指导性文件工艺规程是生产准备工作的依据工艺规程是生产准备工作的依据 零件的工艺过程要能可靠地保证图样上所有技术要
32、求的实现零件的工艺过程要能可靠地保证图样上所有技术要求的实现,这是这是制定工艺规程的基本原则。工艺规程的制定要依据零件的毛坯形状和制定工艺规程的基本原则。工艺规程的制定要依据零件的毛坯形状和材料的性质等因素来决定。材料的性质等因素来决定。 数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处,所不同的是所不同的是:工序图中应注明编程原点与对刀点工序图中应注明编程原点与对刀点,要进行编程简要说明及切削参数的要进行编程简要说明及切削参数的选定。选定。|零件的工艺规程零件的工艺规程3.33.3数控机床用刀具数控机床用刀具下页下页上页上页返回返回图库图库 要实现高速
33、度、高精度与高效率的数控加工要实现高速度、高精度与高效率的数控加工,除数控机床要除数控机床要具有高速具有高速(主轴转速和进给主轴转速和进给 速度速度)、高精能力和高自动化程度外、高精能力和高自动化程度外,刀具的性能及如何根据加工对象选用合适的刀具有着极为重要的刀具的性能及如何根据加工对象选用合适的刀具有着极为重要的影响。在刀具性能方面影响。在刀具性能方面,随着刀具材料性能的提高与结构特性的随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善改善,数控加工用刀具在耐用度、刚度、抗脆性、断屑和调整更数控加工用刀具在耐用度、刚度、抗脆性、断屑和调整更换等方面的性能己大大改善。然而换等方面的性能己大大改善。然而,从
34、如何加工的角度看从如何加工的角度看,加工刀加工刀具类型与工艺方案的合理选择则极为重要。具类型与工艺方案的合理选择则极为重要。 |数控刀具的类型数控刀具的类型|数控车床刀具数控车床刀具|数控铣床、加工中心用刀具数控铣床、加工中心用刀具3.3.13.3.1数控刀具的类型数控刀具的类型下页下页上页上页返回返回图库图库机夹可转位刀具机夹可转位刀具 机夹可转位数控刀具常见的品种、规格有机夹可转位数控刀具常见的品种、规格有2000种以上种以上,并要求有各种各样的可转位并要求有各种各样的可转位硬质合金刀片、陶瓷刀片等其他材质刀片与之配套。常见的有各种铣刀、孔加工刀具、硬质合金刀片、陶瓷刀片等其他材质刀片与之
35、配套。常见的有各种铣刀、孔加工刀具、车刀及车刀及(钻、扩、镗钻、扩、镗)复合刀具等类型。机夹可转位刀具得到广泛应用，数量上已达到整复合刀具等类型。机夹可转位刀具得到广泛应用，数量上已达到整个数控刀具的个数控刀具的30%40%，金属切除率占总数的，金属切除率占总数的80%90%高速钢刀具：高速钢刀具：整体高速钢刀具外径多小于整体高速钢刀具外径多小于25mm。常见的有钻头、立铣刀。常见的有钻头、立铣刀(一般一般要求要求PVD涂层涂层)、丝锥及、丝锥及(钻、扩、铰钻、扩、铰)复合刀具等类型。复合刀具等类型。整体硬质合金刀具：整体硬质合金刀具：整体硬质合金刀具外径多小于整体硬质合金刀具外径多小于1Om
36、m,硬质合金焊接刀具硬质合金焊接刀具外径为外径为16-63mm,常见的有钻头、立铣刀、铰刀等类型。常见的有钻头、立铣刀、铰刀等类型。超硬材料刀具超硬材料刀具氮化硼刀具氮化硼刀具(CBN)用于加工淬火钢用于加工淬火钢,可进行铣削、车削的精加工可进行铣削、车削的精加工金刚石刀具金刚石刀具(PCD)用于加工有色金属用于加工有色金属,多用于铣、车、钻、铰削的精加工和超精加多用于铣、车、钻、铰削的精加工和超精加工工 陶瓷刀具可用于车削及铣削加工陶瓷刀具可用于车削及铣削加工 3.3.23.3.2数控车床刀具数控车床刀具下页下页上页上页返回返回图库图库 数控车刀从使用特征来看数控车刀从使用特征来看,它们与普
37、通车刀类似。它们与普通车刀类似。外表面车刀外表面车刀内表面车刀内表面车刀工工|按用途分类按用途分类 数控车床刀具种类繁多数控车床刀具种类繁多,功能互不相同。数控车床刀具的分类功能互不相同。数控车床刀具的分类方法通常按以下方式进行。方法通常按以下方式进行。刀具从结构上来看刀具从结构上来看整体式车刀整体式车刀焊接装配式车刀焊接装配式车刀机械紧固刀片的车刀机械紧固刀片的车刀 根据刀体结构的不同根据刀体结构的不同,又可分为：又可分为：不转位刀片车刀不转位刀片车刀可转位刀片车刀可转位刀片车刀（目前数控机床用刀具的主流目前数控机床用刀具的主流 ）常见紧固方式常见紧固方式|按车刀的结构分类按车刀的结构分类常
38、用车常用车刀刀3.3.33.3.3数控铣床、加工中心用刀具数控铣床、加工中心用刀具下页下页上页上页返回返回图库图库|工具柄部工具柄部 数控铣床、加工中心类机床所用的刀具由与机床主轴孔相适应的工具柄部、数控铣床、加工中心类机床所用的刀具由与机床主轴孔相适应的工具柄部、与工具柄部与工具柄部 相联接的工具装夹部分和各种刀具部分组成相联接的工具装夹部分和各种刀具部分组成 在数控铣床、加工中心类机床上一般都采用在数控铣床、加工中心类机床上一般都采用7:24圆锥柄工具。不自锁圆锥柄工具。不自锁,换刀换刀比较方便比较方便,并且与直柄相比有较高的定心精度和较高的刚性。对于有自动换刀装并且与直柄相比有较高的定心
39、精度和较高的刚性。对于有自动换刀装置的加工中心类机床置的加工中心类机床,在加工工件时主轴上的工具要频繁地更换在加工工件时主轴上的工具要频繁地更换,为了达到较高的为了达到较高的换刀精度换刀精度, 工具柄部必须有较高的制造精度工具柄部必须有较高的制造精度 由于加工中心类机床要适应多种形式零件的不同部位加工由于加工中心类机床要适应多种形式零件的不同部位加工,故工具装夹部分故工具装夹部分的结构、形式、尺寸也是多种多样的。按工具系统的结构形式可分为：的结构、形式、尺寸也是多种多样的。按工具系统的结构形式可分为： 整体式结构整体式结构-刀具的刀刃和刀体是一个整体刀具的刀刃和刀体是一个整体,刀具磨损后需要重
40、新刃磨刀具磨损后需要重新刃磨模块式结构模块式结构-刀刃采用硬质合金刀片刀刃采用硬质合金刀片,并通过一定的方式固定在导体上并通过一定的方式固定在导体上,刀具磨损后只刀具磨损后只需更换同规格的刀片即可需更换同规格的刀片即可 刀具按工艺用途可分为铣削类、镗削类、钻削类等。刀具按工艺用途可分为铣削类、镗削类、钻削类等。 按刀具刃部形状可分为平底立铣刀、端铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥按刀具刃部形状可分为平底立铣刀、端铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等形刀等 |工具装夹部分和刀具部分工具装夹部分和刀具部分下页下页上页上页返回返回图库图库 应用于数控铣削加工的刀具主要有应用于数控铣削加工的刀具主要有
41、平底立铣刀：平底立铣刀：主要以周边切削刃进行切削，用于平面铣削主要以周边切削刃进行切削，用于平面铣削 和二维和二维 零件的周边零件的周边轮廓铣削外轮廓铣削外,同时也是立体轮廓相加工和多坐标相加工的主要刀具同时也是立体轮廓相加工和多坐标相加工的主要刀具,而且也可应用于而且也可应用于立体轮廓的三坐标精加工。在多坐标加工情况下立体轮廓的三坐标精加工。在多坐标加工情况下,平底立铣刀的应用有侧铣和端铣平底立铣刀的应用有侧铣和端铣两种方式。两种方式。 侧铣侧铣用于以直线为母线进行旋转、平移或其合成所形成的一类型面的加工用于以直线为母线进行旋转、平移或其合成所形成的一类型面的加工 端铣端铣用于不适合侧铣加工
42、的其他情况，采用一行一行的行切方式加工用于不适合侧铣加工的其他情况，采用一行一行的行切方式加工 端铣刀：端铣刀：用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标铣削用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标铣削 球头刀：球头刀：三维立体轮廓加工特别是三坐标加工三维立体轮廓加工特别是三坐标加工 环形刀：环形刀：用于凹槽、平底型腔等平面铣削和立体轮廓用于凹槽、平底型腔等平面铣削和立体轮廓 的加工的加工 鼓形刀：鼓形刀：多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的表面进行三坐标加工多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的表面进行三坐标加工 锥形刀：锥形刀：应用目的与鼓形刀有些相似应用目的与鼓形刀有
43、些相似,在二坐标机床上在二坐标机床上 |数控铣床、加工中心上常用刀具数控铣床、加工中心上常用刀具3.3.33.3.3数控铣床、加工中心用刀具数控铣床、加工中心用刀具3.4 3.4 数控机床的夹具数控机床的夹具下页下页上页上页返回返回图库图库|对数控机床用夹具的要求对数控机床用夹具的要求 |数控机床夹具的选用方法数控机床夹具的选用方法 |数控夹具的典型结构数控夹具的典型结构 3.4.13.4.1对对数控机床用夹具的要求数控机床用夹具的要求下页下页上页上页返回返回图库图库精度要求：精度要求：对数控机床夹具也就要求比一般机床夹具精度与刚度对数控机床夹具也就要求比一般机床夹具精度与刚度都高都高 定位、
44、装夹要求：定位、装夹要求：定位与在普通机床上定位原理相同定位与在普通机床上定位原理相同,一般都按一般都按六点定位原则消除自由度六点定位原则消除自由度 空间要求：空间要求：零件定位、夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加工、零件定位、夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加工、更换刀具以及重要部位的测量更换刀具以及重要部位的测量 夹紧力要求：夹紧力要求：夹紧力大小适当，应力求通过主要支承点上或在支夹紧力大小适当，应力求通过主要支承点上或在支承点所组成的三角形内承点所组成的三角形内,尽量靠近切削部位尽量靠近切削部位,并作用在刚性较好的地方并作用在刚性较好的地方 快速夹紧调整要求：快速夹紧调整要求：零件在夹具
45、中装夹要迅速零件在夹具中装夹要迅速,调整要方便可靠调整要方便可靠,减少非加工时间减少非加工时间,提高加工效率。提高加工效率。3.4.23.4.2数控机床夹具的选数控机床夹具的选用方法用方法下页下页上页上页返回返回图库图库数控机床夹具的选用一般应以通用夹具、组合夹具为主数控机床夹具的选用一般应以通用夹具、组合夹具为主,不建议采用专用夹具不建议采用专用夹具,特特 殊情况除外殊情况除外 在数控车床、车削中心和磨床上加工回转体工件在数控车床、车削中心和磨床上加工回转体工件,一般一般采用能适应一定直径范围的采用能适应一定直径范围的 通用快速自动夹紧卡盘通用快速自动夹紧卡盘 在数控铣床、加工中心上加工以底
46、面作定位的箱体零件在数控铣床、加工中心上加工以底面作定位的箱体零件时时,则可选用当前较新颖的以槽系或孔系为基座的组合夹则可选用当前较新颖的以槽系或孔系为基座的组合夹具具,再配以一定量的定位、夹紧元件组合即可再配以一定量的定位、夹紧元件组合即可 在加工中心上加工不规则形状工件在加工中心上加工不规则形状工件,或同时在托板上需或同时在托板上需加工多个相同或不相同的工加工多个相同或不相同的工 件时件时,则需设计与配备专用则需设计与配备专用夹具夹具3.4.3 3.4.3 数控机床夹具的典型结构数控机床夹具的典型结构下页下页上页上页返回返回图库图库|数控车床类夹具数控车床类夹具|数控铣床和加工中心用夹具数
47、控铣床和加工中心用夹具三爪卡盘三爪卡盘 ：加工盘、套类零件的自动定心加工盘、套类零件的自动定心 自定心中心架：自定心中心架：通过安装架与机床导轨相连通过安装架与机床导轨相连,工作时由主机发信工作时由主机发信号号,通过液压或气动装置夹紧或松开工件通过液压或气动装置夹紧或松开工件,润滑则采用中心润滑系统润滑则采用中心润滑系统通用夹具通用夹具 ：不可调通用夹具不可调通用夹具 ：小批生产可供多次重复使用小批生产可供多次重复使用 可调通用夹具可调通用夹具 ：成组加工由基础组合件组装成组加工由基础组合件组装,仅制造少量专用调整安装件仅制造少量专用调整安装件 通用性强的机床标准附件通用性强的机床标准附件 ：
48、成批生产成批生产 组合夹具类：组合夹具类：槽系：槽系：传统组合夹具的基本形式传统组合夹具的基本形式,生产与装配积累的经验多。沿槽可调性好生产与装配积累的经验多。沿槽可调性好 孔系：孔系：元件结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好元件结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好专用夹具：专用夹具：指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批大量生产作方便，主要用于固定产品的大批大量生产3.5 3.5 数控机床的使用与维护数控机床的使用与维护下页下页上页上页返回返回图库图库|数控机床
49、的使用数控机床的使用|预防性维护方法预防性维护方法3.5.1 3.5.1 数控机床的使用数控机床的使用下页下页上页上页返回返回图库图库确定被加工工件确定被加工工件 ：确定选购对象之前确定选购对象之前,首先要明确首先要明确 准备加工的对象准备加工的对象 机床规格的选择：机床规格的选择：应根据被加工典型工件大小尺寸选用相应规格的数控机床。数应根据被加工典型工件大小尺寸选用相应规格的数控机床。数控机床的主要规格包括工作台尺寸、各个数控坐标的行程范围和主轴电动机功率。控机床的主要规格包括工作台尺寸、各个数控坐标的行程范围和主轴电动机功率。机床精度的选择：机床精度的选择：选择机床的精度等级应根据被加工工
50、件关键部位加工精度的要选择机床的精度等级应根据被加工工件关键部位加工精度的要求来确定求来确定,批量生产的零件实际加工出的精度数值一般为机床定位精度的批量生产的零件实际加工出的精度数值一般为机床定位精度的1.52倍。倍。数控机床的数控机床的直线定位精度和重复定位精度直线定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动元部件的综合综合反映了该轴各运动元部件的综合精度。精度。 铣圆精度铣圆精度是综合评价数控机床有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补是综合评价数控机床有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的指功能的指 标。标。 自动换刀装置和刀库容量的选择自动换刀装置和刀库容量的选择ATC的工作
51、质量直接影响到整个数控机床尤其是加工中心的质量。的工作质量直接影响到整个数控机床尤其是加工中心的质量。ATC 的工的工作质量主要表现为换刀时间和故障率。作质量主要表现为换刀时间和故障率。 加工中心的刀库容量不宜选得太大加工中心的刀库容量不宜选得太大,因为容量大因为容量大,刀库的结构复杂刀库的结构复杂,成本高成本高,故故障率也会相应地增加障率也会相应地增加,刀具的管理也相应地复杂化刀具的管理也相应地复杂化 数控系统的选择：数控系统的选择：在我国使用比较广泛的有美国在我国使用比较广泛的有美国A-B公司、公司、 日本日本FANUC公司、公司、德国德国SIEMENS公司等的产品公司等的产品,此外我国国
52、产的数控系统的功能也日渐完善。此外我国国产的数控系统的功能也日渐完善。 3.5.2 3.5.2 预防性维护方法预防性维护方法下页下页上页上页返回返回图库图库|预防性维护的重要性预防性维护的重要性 每台机床数控系统在运行一定时间之后每台机床数控系统在运行一定时间之后, ,某些元器件或某些元器件或机械部件难免出现一些损坏或故障现象机械部件难免出现一些损坏或故障现象, ,问题在于对这种高问题在于对这种高精度、高效益且又昂贵的设备精度、高效益且又昂贵的设备, ,如何延长元器件的寿命和零如何延长元器件的寿命和零部件的磨损周期部件的磨损周期, ,预防各种故障预防各种故障, ,特别是将恶性事故消灭在特别是将
53、恶性事故消灭在萌芽状态萌芽状态, ,从而提高系统的平均无故障工作时间和使用寿命从而提高系统的平均无故障工作时间和使用寿命, ,一个重要方面是要做好预防性维护。一个重要方面是要做好预防性维护。 总之总之, ,做好预防性维护工作是使用好数控机床的一个重做好预防性维护工作是使用好数控机床的一个重要环节要环节, ,数控维修人员、操作人数控维修人员、操作人 员及管理人员应共同做好员及管理人员应共同做好这项工作这项工作 3.5.2 3.5.2 预防性维护方法预防性维护方法下页下页上页上页返回返回图库图库|预防性维护的主要内容预防性维护的主要内容严格遵循操作规程严格遵循操作规程对纸带阅读机或磁盘阅读机的定期
54、维护对纸带阅读机或磁盘阅读机的定期维护防止数控装置过热：防止数控装置过热：每半年或一个季度检查清扫一次，环境温度过高每半年或一个季度检查清扫一次，环境温度过高, ,造成造成数控装置内温度超过数控装置内温度超过55-6055-60C C时应及时加装空调装置时应及时加装空调装置 经常监视数控系统的电网电压经常监视数控系统的电网电压定期检查和更换直流电动机电刷定期检查和更换直流电动机电刷防止尘埃进入数控装置内防止尘埃进入数控装置内存储器用电池定期检查和更换存储器用电池定期检查和更换数控系统长期不用时的维护：数控系统长期不用时的维护：当数控机床长期闲置不用时当数控机床长期闲置不用时, ,也应定期对数控
55、也应定期对数控系统进行维护保养。首先系统进行维护保养。首先, ,应经常给数控系统通电应经常给数控系统通电, ,在机床锁住不动的情况下在机床锁住不动的情况下, ,让让其空运行。在空气湿度较大的梅雨季节应该天天通电其空运行。在空气湿度较大的梅雨季节应该天天通电, ,利用电器元件本身发热驱利用电器元件本身发热驱走数控柜内的潮气走数控柜内的潮气, ,以保证电子部件的性能稳定可靠。以保证电子部件的性能稳定可靠。 第第3章章 本章要点本章要点|数控加工的工艺特点数控加工的工艺特点|数控加工工序的划分原则与内容数控加工工序的划分原则与内容|数控机床用刀具数控机床用刀具|数控机床的夹具数控机床的夹具|数控机床的使用与维护数控机床的使用与维护结束结束上页上页返回返回图库图库
