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1、,數(shù)控加工工藝于修君Tel:13964825388E-Mail:,數(shù)控加工工藝設(shè)計的重要性,必須在程序編制工作之前完成 只有在工藝方案確定后，編程才有依據(jù) 工藝設(shè)計是對工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作 因此一定要先把工藝設(shè)計搞好，不要急于編程,數(shù)控加工工藝設(shè)計的主要內(nèi)容,選擇并決定零件的數(shù)控加工內(nèi)容 零件圖樣的數(shù)控加工性分析 數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計 數(shù)控加工工序設(shè)計 數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫,數(shù)控加工工藝設(shè)計準(zhǔn)備 機(jī)床的選擇 加工工序的劃分 加工順序的安排 工件裝夾方式的確定 對刀點與換刀點的確定 走刀路線的選擇 加工刀具選擇 切削用量的選擇 技術(shù)文件的編寫,數(shù)控加工工藝設(shè)計過程,在選擇時，一

2、般可按下列順序考慮： 1).通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容 2).通用機(jī)床難加工、質(zhì)量也難保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi) 容 3).通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富余能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇,數(shù)控加工工藝設(shè)計準(zhǔn)備,不宜選擇數(shù)控加工 1).需要通過較長時間占機(jī)調(diào)整的加工內(nèi)容。如零件的粗加工,特別是鑄、鍛毛坯零件的基準(zhǔn)平面、定位平面等部位的加工等。 2).必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其它加工內(nèi)容。主要原因是采集編程用的數(shù)據(jù)有困難，協(xié)調(diào)效果也不一定理想。 3).按某些特定的制造依據(jù)（如樣板、樣件、模胎等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于檢驗依據(jù)發(fā)生

3、矛盾，增加編程難度。 4).不能在一次裝夾中加工完成的其它零星部位，采用數(shù)控加工很繁雜，效果不明顯。,數(shù)控加工工藝設(shè)計準(zhǔn)備,此外在選擇和決定加工內(nèi)容時也要考慮: 生產(chǎn)批量 生產(chǎn)周期 工序間周轉(zhuǎn) 其他情況 總之，要盡量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床降為通用機(jī)床使用。,數(shù)控加工工藝設(shè)計準(zhǔn)備,平度市職教中心,數(shù)控加工工藝設(shè)計準(zhǔn)備,對零件圖進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析 關(guān)于數(shù)控加工的工藝性問題，涉及的面很廣，這里僅從數(shù)控加工的可能性和方便性兩個角度來提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。 1).審查與分析零件圖樣中的尺寸標(biāo)注是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點。 數(shù)控加工可采用同一基準(zhǔn)引注尺寸或坐標(biāo)

4、式標(biāo)注。 2).審查與分析零件圖紙中構(gòu)成輪廓的幾何元素是否充分。 3).審查與分析定位基準(zhǔn)的可靠性。 數(shù)控加工工藝特別強(qiáng)調(diào)定位加工，尤其是正反兩面都采用數(shù)控加工的零件，以同一基準(zhǔn)定位十分必要，否則很難保證兩次定位安裝加工后兩個面上的輪廓位置及尺寸協(xié)調(diào)。所以如零件本身有合適的孔，最好就用它來作定位基準(zhǔn)孔，即使零件上沒有合適的孔，也要想辦法專門設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)。,數(shù)控加工工藝設(shè)計準(zhǔn)備,對零件圖進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析 如零件上無法加工工藝孔，可以考慮以零件輪廓的基準(zhǔn)邊或在毛坯上增加工藝凸耳，打出工藝孔，在完成定位加工后再除去的方法。審查與分析零件所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證

5、4).數(shù)控機(jī)床盡管比普通機(jī)床加工精度高，但數(shù)控加工與普通加工一樣，在加工過程中都會遇到受力變形的困擾。因此對于薄壁件、剛性差的零件加工一樣，一定要注意加強(qiáng)零件加工部位的剛性，防止變形的產(chǎn)生。,數(shù)控加工工藝設(shè)計準(zhǔn)備,對零件毛坯的工藝性分析 1).毛坯的加工余量是否充分，批量生產(chǎn)時的毛坯余量是否穩(wěn)定。 數(shù)控加工時，工件的加工面均應(yīng)有較均勻充分的余量。 2).分析毛坯在定位安裝方面的適應(yīng)性 3).分析毛坯余量的大小及均勻性,機(jī)床的選擇,1).數(shù)控車床適于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔。 2).數(shù)控立式鏜銑床和立式加工中心適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜平面或

6、立體零件以及模具的內(nèi)外型腔。 3).數(shù)控臥式鏜銑床和臥式加工中心適于加工各種復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等。 4).多坐標(biāo)聯(lián)動的臥式加工中心還可以用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。 總之，不同類型的零件要選用相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床加工，以發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點和效率。,加工工序的劃分,,,1、刀具集中分序法 按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完所有可以加工的部位,再用第二、三把刀完成它們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)壓縮空時間，減少不必要的定位誤差。 2、以加工部位分序法 對于加工部位很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部位分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面、或平面等。 一般先加

7、工平面、定位面，后加工孔； 先加工簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀； 先加工精度較低的部位，再加工精度要求較高的部位。,,加工工序的劃分,,,3、以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校正，故一般來說凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。 綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性，機(jī)床的性能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。零件宜采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實際的情況來確定，但一定要力求合理。,,加工順序的安排,加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需要來考慮，重點

8、是工件的剛性不被破壞。 1).上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。 2).先進(jìn)行內(nèi)型、內(nèi)腔加工工序，后進(jìn)行外形加工工序。 3).以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好接連進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。 4).在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工序。,工件裝夾方式的確定,定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定 在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時應(yīng)注意下列三點： 1).力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 2).盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾后就能加工出全部待加工表面。 3).避免采用占機(jī)人工調(diào)整式方案。

9、,工件裝夾方式的確定,夾具的選擇 數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求： 是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定； 是要能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。 除此之外，主要考慮以下幾點： 1).當(dāng)零件加工批量小時，盡量采用組合夾具，可調(diào)式夾具及其它通用夾具。 2).當(dāng)小批或成批生產(chǎn)時才考慮采用組合夾具，但應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單。 3).夾具要開敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞）。,工件裝夾方式的確定,夾具的選擇 4).夾緊力應(yīng)力求通過靠近主要支承點或在支承點所組成的三角形內(nèi)。應(yīng)力求靠近切削部位，并在剛性較好的地方,盡量不要在被加工孔的上方以減少零件變形。 5).裝卸零件要方

10、便可靠，以縮短準(zhǔn)備時間，有條件時，批量較大的零件應(yīng)采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。,對刀點與換刀點的確定,對刀點是數(shù)控加工中刀具相對工件運動的起點。在編程時不論是刀具相對工件移動，還是工件相對刀具移動，都是把工件看作靜止，刀具在運動。 通常把對刀點稱為程序原點，它可以設(shè)在被加工零件上（如零件的定位孔中心距機(jī)床工作臺或夾具表面的某一點處），也可以設(shè)在與零件定位基準(zhǔn)有固定尺寸關(guān)系的夾具上的某一位置（如專門在夾具上設(shè)計一圓柱銷或孔等）。 其選擇原則如下： 1).找正容易。 2).編程方便。 3).對刀誤差小。 4).加工時檢查方便、可靠。,,對刀點與換刀點的確定,換刀點是為加工中心、數(shù)控車床等多刀加

11、工的機(jī)床編程而設(shè)置的。為防止換刀時碰傷零件或夾具，換刀點常常設(shè)置在被加工零件的外面，并要有一定的安全量。,走刀路線的選擇,走刀路線是指數(shù)控加工過程中刀具相對于被加工工件的運動軌跡和方向。加工路線的合理選擇是非常重要的，因為它與零件的加工精度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。 在確定加工路線時，主要考慮下列幾點： 1).保證零件的加工精度要求 2).方便數(shù)值計算，減少編程工作量 3).尋求最短加工路線，減少空刀時間以提高加工效率 4).盡量減少程序段數(shù),走刀路線的選擇,5).為保證工件輪廓表面加工的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排最后一次走刀連續(xù)加工出來 6).刀具的進(jìn)退刀（切入和切出）路線要認(rèn)真考慮，以盡量減少在

12、輪廓處停刀（切削力突然變化造成彈性變形）而留下刀痕，也要避免在工件輪廓面上垂直下刀而劃傷工件。 在選擇走刀路線時，下述情況要充分注意：,走刀路線的選擇,孔加工 對于位置精度要求精度較高的孔系加工，特別要注意孔的加工順序的安排，安排不當(dāng)時，就有可能將沿坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。,,走刀路線的選擇,孔加工,,按圖b所示路線加工時，由于5、6孔與1、2、3、4孔定位方向相反，在Y方向反向間隙會使定位誤差增加，而影響5、6孔與其它孔的位置精度,按圖c所示路線，加工完4孔后，往上移動一段距離到P點，然后再折回來加工5、6孔，這樣方向一致，可避免反向間隙的引入，提高5、6孔與其它孔的位置精度

13、,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,P,走刀路線的選擇,輪廓銑削加工路線的分析 對于連續(xù)銑削輪廓，特別是加工圓弧時，要注意安排好刀具的切入、切出，要盡量避免交接處重復(fù)加工，否則會出現(xiàn)明顯的界限痕跡 。,,,,用圓弧插補(bǔ)方式銑削外整圓時，要安排刀具從切向進(jìn)入圓周銑削加工，當(dāng)整圓加工完畢后，不要在切點處直接退刀，而讓刀具多運動一段距離，最好沿切線方向，以免取消刀具補(bǔ)償時，刀具與工件表面相碰撞，造成工件報廢,走刀路線的選擇,輪廓銑削加工路線的分析 銑削內(nèi)圓弧時，也要遵守從切向切入的原則，安排切入、切出過渡圓弧。,,,,若刀具從工件坐標(biāo)原點出發(fā)，其加工路線為12345，這樣，來提高內(nèi)孔表

14、面的加工精度和質(zhì)量,,走刀路線的選擇,輪廓銑削加工路線的分析 在銑削加工零件輪廓時，要考慮盡是采用順銑加工方式 提高零件表面質(zhì)量和加工精度 減少機(jī)床的“顫振” 要選擇合理的進(jìn)刀、退刀位置，盡量避免沿零件輪廓法向切入和進(jìn)給中途停頓。進(jìn)、退刀位置應(yīng)選在不太重要的位置或空位置。,,,走刀路線的選擇,銑削曲面的加工路線的分析 銑削曲面時，常用球頭刀采用“行切法”進(jìn)行加工。 所謂行切法是指刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的， 而行間的距離是按零件加工精度的要求確定。 對于邊界敞開的曲面加工，可采用兩種加工路線。,,,,走刀路線的選擇,銑削曲面的加工路線的分析,如圖2-9所示的發(fā)動機(jī)大葉片,采用圖2-

15、9a的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準(zhǔn)確保證母線的直線度。,采用圖2-9b的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準(zhǔn)確度高，但程序較多。,由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。,,,,,走刀路線的選擇,,,以上通過幾例分析了數(shù)控加工中常用的加工路線，實際生產(chǎn)中，加工路線的確定要根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)特點，綜合考慮，靈活運用。 確定加工路線的總原則是： 在保證零件加工精度和表面質(zhì)量的條件下，盡量縮短加工路線，以提高生產(chǎn)率。,加工刀具選擇,與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對

16、刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。 數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。,,,加工刀具選擇,銑削用刀具及其選擇,數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下： 1）銑刀半徑RD應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑Rmin，一般取RD=(0.80.9)Rmin2）零件的加工高度H（1/4-1/6）RD，以保證刀具有足夠的剛度。 3）粗加工內(nèi)輪廓時，銑刀最大直徑D可按下式計算,D1輪廓的最

17、小凹圓角半徑；圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量；1精加工余量；圓角兩鄰邊的最小夾角。,加工刀具選擇,銑削用刀具及其選擇,4）用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑Re=R-r,如圖2-11 所示，即直徑為d=2 Re=2(R-r),編程時取刀具半徑為Re=0.95(R-r)。,對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。如圖2-12所示,加工刀具選擇,標(biāo)準(zhǔn)化刀具,目前，數(shù)控機(jī)床上大多使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化刀具，對可轉(zhuǎn)位機(jī)夾外圓車刀、端面車刀等的刀柄和刀頭都有國家標(biāo)準(zhǔn)及系列化型號； 對于加工中心及有自動換刀裝置的機(jī)

18、床，刀具的刀柄都已有系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，如錐柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號為TSGJT，直柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號為DSGJZ。此外，對所選擇的刀具，在使用前都需對刀具尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的測量以獲得精確數(shù)據(jù)，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)用而完成加工過程，從而加工出合格的工件。,切削用量的選擇,數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。 對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。 切削用量的選擇原則是： 保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度； 并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，

19、降低成本。,切削用量的選擇,主軸轉(zhuǎn)速的確定,主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為： n=1000v/D 式中: v--切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；n--主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；D--工件直徑或刀具直徑，單位為mm。計算的主軸轉(zhuǎn)速n,最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。,切削用量的選擇,進(jìn)給速度的確定,進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。確定進(jìn)給速度的原則： 1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可

20、選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選取。 2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。 3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。 4）刀具空行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。,切削用量的選擇,背吃刀量確定,背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm?？傊?，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。,