《数控加工编程与操作》课件第2章.ppt

1、第章 数控加工工艺第第2章数控加工工艺章数控加工工艺2.1 数控加工工艺概述数控加工工艺概述 2.2 数控车削工艺数控车削工艺 2.3 数控铣削工艺数控铣削工艺 2.4 数控加工工艺文件数控加工工艺文件 小结小结 思考与练习题思考与练习题 第章 数控加工工艺2.1 数控加工工艺概述数控加工工艺概述2.1.1 数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容如下：(1)选择并确定进行数控加工的零件及内容。(2)对零件图样的数控加工工艺性进行分析。(3)设计数控加工的工艺路线。第章 数控加工工艺(4)对零件图样进行数学处理。(5)编写加工程序单。(6)按程序单制作控制介质。(7)

2、校验与修改程序。(8)试加工首件与处理现场问题。(9)定型与归档数控加工工艺文件。第章 数控加工工艺2.1.2 数控加工工艺内容的选择数控加工工艺内容的选择1宜选择的数控加工内容宜选择的数控加工内容(1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。(2)普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。(3)普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。第章 数控加工工艺2不宜选择的数控加工内容不宜选择的数控加工内容(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

3、安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显的，可以安排普通机床补充加工。此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，并要防止将数控机床降格为普通机床使用。第章 数控加工工艺2.1.3 数控加工工艺性分析的方法数控加工工艺性分析的方法1零件图样分析零件图样分析1)零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点如图2.1(a)所示，在数控加工零件图上，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测

4、量基准和编程原点的统一。零件设计人员在尺寸标注时，一般总是较多地考虑装配等使用特性，因而常采用如图2.1(b)所示的局部分散标注法，这样就给工序安排和数控加工带来了诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可将局部的分散标注法改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。第章 数控加工工艺图2.1 零件尺寸标注分析(a)同一基准标注；(b)分散标注第章 数控加工工艺3)几何元素条件准确构成零件轮廓的几何元素(点、线、面)的条件(如相切、相交、垂直和平行等)，是数控编程的重要依据。手工编程时，要依据这些条件计算每一个节点的坐标；自动编程时，则要根据

5、这些条件对构成零件的所有几何元素进行定义，任一个条件不明确，都会导致编程无法进行。因此，在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题后应及时与设计人员协商解决。第章 数控加工工艺2)定位基准的选择分析被加工零件的设计图纸，根据标注的尺寸公差和形位公差等相关信息，将加工表面区分为重要表面和次要表面，并找出其设计基准，进而遵循基准选择的原则，确定加工零件的定位基准，分析零件的毛坯是否便于定位和装夹，夹紧方式和夹紧点的选取是否会有碍刀具的运动，夹紧变形是否对加工质量有影响等。定位基准的选择为工件定位、安装和夹具设计提供依据。第章 数控加工工艺2零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性

6、分析(1)统一零件的几何类型及尺寸。零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，方便编程，提高生产效益。(2)内槽圆角半径不应太小。内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以，对于图2.2所示的零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。图2.2(b)与图2.2(a)相比，转角圆弧半径R大，可以采用直径较大的立铣刀来加工。加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因而工艺性较好；反之，工艺性较差。通常，当R0.2H(H为被加工工件轮廓面的最大高度)时，可以判定零件该部位的工艺性不好。第章 数控加工工艺图2.2 内槽结

7、构工艺性第章 数控加工工艺(3)零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大。如图2.3所示，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径dD2r(D为铣刀直径)，当D一定时，r越大，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触面积越小，加工平面的能力越差，工艺性就越差。当r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。(4)应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工。要选择便于各个表面都能加工的定位方式；若需要二次装夹，应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一的定位基准，会因工件重新安装产生定位误差而使加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调，因此，为保证二次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的

8、定位基准。第章 数控加工工艺图2.3 零件底面圆弧半径对工艺性的影响第章 数控加工工艺1工序的划分工序的划分1)按安装次数划分工序 按安装次数划分工序是指以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。该方法一般适合于加工内容不多的工件，加工完毕就能达到待检状态。2)按所用刀具划分工序 按所用刀具划分工序是指以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间过长，加工程序的编制和检查难度较大等情况。在专用数控机床和加工中心上常用这种方法。第章 数控加工工艺2.1.4 数控加工的工艺路线设计数控加工的工艺路线设计数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常

9、规工艺路线拟定的区别主要在于它仅是几道数控加工工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程。由于数控加工工序一般均穿插于零件加工的整个工艺过程之中，因此在工艺路线设计中，一定要兼顾常规工序的安排，使之与整个工艺过程协调吻合。第章 数控加工工艺3)按粗、精加工划分工序 考虑工件的加工精度要求、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即以粗加工中完成的那部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那部分工艺过程为另一道工序。一般来说，在一次安装中不允许将工件的某一表面粗、精不分地加工至精度要求后再加工工件的其他表面。第章 数控加工工艺4)按加工部位划分工序 按加工部位划分

10、工序是指以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。有些零件加工表面多而复杂，构成零件轮廓的表面结构差异较大，可按其结构特点(如内型、外形、曲面或平面等)划分成多道工序。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性、机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数以及生产组织等实际情况灵活掌握。第章 数控加工工艺2加工顺序的安排加工顺序的安排加工顺序安排得合理与否，将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。应根据零件的结构和毛坯状况，结合定位及夹紧的需要综合考虑，重点应保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循下列原则：(1)尽量使工件的装夹次数、工作台转动次数、刀具更换

11、次数及所有空行程时间减至最少，提高加工精度和生产率。第章 数控加工工艺(2)先内后外原则，即先进行内型内腔加工，后进行外形加工。(3)为了及时发现毛坯的内在缺陷，精度要求较高的主要表面的粗加工一般应安排在次要表面粗加工之前；大表面加工时，因内应力和热变形对工件影响较大，一般也需先加工。(4)在同一次安装中进行的多个工步，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。(5)为了提高机床的使用效率，在保证加工质量的前提下，可将粗加工和半精加工合为一道工序。(6)加工中容易损伤的表面(如螺纹等)，应放在加工路线的后面。第章 数控加工工艺3数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序与普通工序的衔接普通工序是指常规的

12、加工工序、热处理工序和检验等辅助工序。数控工序前后一般都穿插其他普通工序，若衔接不好就容易产生矛盾。较好的解决办法是建立工序间的相互状态联系，在工艺文件中做到互审会签。例如是否预留加工余量、留多少、定位基准的要求、零件的热处理等，这些问题都需要前后衔接，统筹兼顾。第章 数控加工工艺2.1.5 数控加工工艺设计方法数控加工工艺设计方法数控加工工艺设计方法的主要任务是为每一道工序选择机床、夹具、刀具及量具，确定定位夹紧方案、走刀路线、工步顺序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量和工时定额等，为编制加工程序做好充分准备。第章 数控加工工艺1走刀路线和工步顺序的确定走刀路线和工步顺序的确定走刀路线是

13、编写程序的依据之一。走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。在确定走刀路线时，主要遵循以下原则：(1)保证零件的加工精度和表面粗糙度。在铣床上进行加工时，因刀具的运动轨迹和方向不同，可能是顺铣或逆铣，其不同的加工路线所得到的零件表面的质量就不同。究竟采用哪种铣削方式，应视零件的加工要求、工件材料的特点以及机床刀具等具体条件综合考虑，确定原则与普通机械加工相同。数控机床一般采用滚珠丝杠传动，其运动间隙很小，并且顺铣优点多于逆铣，所以应尽可能采用顺铣。在精铣内、外轮廓时，为了改善表面粗糙度，应采用顺铣的走刀路线加工方案。第章 数控加工工艺对

14、于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，建议也采用顺铣加工，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量较大，这时采用逆铣较为有利。加工位置精度要求较高的孔系时，应特别注意安排孔的加工顺序。若安排不当，就可能将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图2.4(a)所示的零件上六个尺寸相同的孔，有两种走刀路线。按图2.4(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，X向反向间隙会使定位误差增加，从而影响5、6孔与其他孔的位置精度。按图2.4(c)所示路线加工时，加工完4孔后往上多移动一段距离至P点，然后折回来在5、6孔处进行定

15、位加工，从而使各孔的加工进给方向一致，避免反向间隙的引入，提高了5、6孔与其他孔的位置精度。第章 数控加工工艺图2.4 镗削孔系走刀路线比较(a)零件图；(b)走刀路线差；(c)走刀路线好第章 数控加工工艺刀具的进退刀路线要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入、切出工件，以免留下刀痕。(2)使走刀路线最短，提高加工效率。如图2.5(a)所示的零件上的孔系是先加工均布于同一圆周上的一圈孔后，再加工另一圈孔，这不是最好的走刀路线。对点位控制的数控机床而言，要求定位精度高，定位过程尽可能短。若按图2.5(b)所示的进给路线加工，可使各孔间距的总和最小，空程最短，从而节省定位时间。第章 数控加工工艺图2.5

16、 最短加工路线选择第章 数控加工工艺(3)最终轮廓一次走刀完成。图2.6(a)所示为采用行切法加工内轮廓。加工时不留死角，在减少每次进给重叠量的情况下，走刀路线较短，但两次走刀的起点和终点间留有残余高度，影响表面粗糙度。图2.6(b)所示为采用环切法加工，表面粗糙度值较小，但刀位计算略为复杂，走刀路线也较行切法长。采用图2.6(c)所示的走刀路线，先用行切法加工，最后再沿轮廓切削一周，使轮廓表面光整。三种方案中，图2.6(a)的方案最差，图2.6(c)的方案最佳。第章 数控加工工艺图2.6 封闭内轮廓加工走刀路线(a)行切法；(b)环切法；(c)先行切再环切第章 数控加工工艺2工件的定位与夹紧

17、方案的确定工件的定位与夹紧方案的确定工件的定位基准与夹紧方案的确定，应该注意下列几点：(1)力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。(2)设法减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。(3)避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。第章 数控加工工艺3夹具的选择夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点：(1)

18、单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。(2)在成批生产时，应考虑采用专用夹具，并力求结构简单。(3)零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，减少辅助时间。第章 数控加工工艺(4)为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高。(5)夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)。(6)为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。第章 数控加工工艺4刀具的选择刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一，不仅影响机床的加工效率，而

19、且直接影响加工质量。与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求，尤其在刚性和耐用度方面更为严格。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：既要求精度高、强度大、刚性好、耐用度高，又要求尺寸稳定，安装调整方便。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具的刚性。第章 数控加工工艺当代所使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石。选择刀具要注意以下几点：(1)根据数控加工对刀具的要求，选择刀具材料的一般原则是尽可能选用硬质合金刀具。只要加工情况允许选用硬质合金刀具，就不用高

20、速钢刀具。(2)陶瓷刀具不仅用于加工各种铸铁和不同钢料，也适用于加工有色金属和非金属材料。使用陶瓷刀片，无论什么情况都要用负前角，为了不易崩刃，必要时可将刃口倒钝。陶瓷刀具在下列情况下使用效果欠佳：短零件的加工；冲击大的断续切削和重切削；铍、镁、铝和钛等的单质材料及其合金的加工(易产生亲合力，导致切削刃剥落或崩刃)。第章 数控加工工艺(3)金刚石和立方氮化硼都属于超硬刀具材料，它们可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度值小，一般可用切削液。聚晶金刚石刀片一般仅用于加工有色金属和非金属材料。立方氮化硼刀片一般适用于加工硬度大于450HBS的冷硬铸铁、合金结构钢、

21、工具钢、高速钢、轴承钢以及硬度大于等于350HBS的镍基合金、钴基合金和高钴粉末冶金零件。(4)从刀具的结构应用方面，数控加工应尽可能采用镶块式机夹可转位刀片，以减少刀具磨损后的更换和预调时间。(5)选用涂层刀具以提高耐磨性和耐用度。第章 数控加工工艺5切削用量的确定切削用量的确定切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量(进给速度)。主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定；背吃刀量主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，尽可能加大背吃刀量；进给量要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。切削用量的合理选择将直接影响加工精度、表面质量、生产率和经济性，其确定原则

22、与普通加工相似。具体数据应根据机床使用说明书、切削用量手册，并结合实际经验加以修正确定。第章 数控加工工艺切削用量的确定除了遵循“切削用量的选择”的有关规定外，还应考虑如下因素。1)刀具差异 由于不同厂家生产的刀具质量差异较大，因此切削用量须根据实际所用刀具和现场经验加以修正。2)机床特性 切削用量受机床电动机的功率和机床刚性的限制，必须在机床说明书规定的范围内选取。避免因功率不够而发生闷车、刚性不足而产生大的机床变形或振动，影响加工精度和表面粗糙度。第章 数控加工工艺3)数控机床的生产率 数控机床的工时费用较高，刀具损耗费用所占比重较低，应尽量用高的切削用量，通过适当降低刀具寿命来提高数控机

23、床的生产率。第章 数控加工工艺2.2 数控车削工艺数控车削工艺2.2.1 数控车削加工工艺性分析数控车削加工工艺性分析1数控车削的主要加工对象数控车削的主要加工对象1)要求高的回转体零件(1)精度要求高的零件。由于数控车床的刚性好、制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，因此它能够加工尺寸精度要求高的零件。(2)表面粗糙度好的回转体。因为数控车床的刚性和制造精度高，并且具有恒线速度切削功能，所以数控车床能加工出表面粗糙度值小的零件。第章 数控加工工艺2)超精密、超低表面粗糙度的零件磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以

24、及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度，它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工。超精加工的轮廓精度可达0.1 m，表面粗糙度可达0.02 m。超精加工所用数控系统的最小设定单位应达到0.01 m。3)表面形状复杂的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能，因此可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件与难以控制尺寸的零件。第章 数控加工工艺4)带横向加工的回转体零件带有键槽或径向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件(如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等)，宜选车削加工中心加工。5)带一些特殊类型螺纹的零件

25、传统车床只能车等节距的直、锥面公/英制螺纹，数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹，而且能车增节距、减节距以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。第章 数控加工工艺2零件图工艺分析零件图工艺分析1)构成零件轮廓的几何条件构成零件轮廓的几何条件应充分、完整。在车削加工中手工编程时，要计算每个节点的坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有的几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：(1)零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成。(2)零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手。(3)零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。(4)

26、零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。第章 数控加工工艺2)尺寸精度的要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。3)形状和位置精度的要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效地控制零件的形状和位置精度。第章 数控加工工艺4)表面粗糙度的要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。5)材料与热处理的要求零件图样上给定的材料与热处

27、理要求是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。第章 数控加工工艺2.2.2 数控车削加工工艺过程的拟定数控车削加工工艺过程的拟定1工序的划分工序的划分1)按所用刀具划分工序采用按所用刀具划分工序的方式可提高车削加工的生产效率。2)按粗、精加工划分工序 采用按粗、精加工划分工序的方式可保证数控车削加工的精度。如图2.7所示的零件，应先切除整个零件的大部分余量，再将表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。第章 数控加工工艺图2.7 车削加工的零件第章 数控加工工艺2确定零件装夹方法确定零件装夹方法数控车床上零件的安装方法与普通车床的一样，要尽量选用已有的通用夹具装夹，且应注意减少装夹

28、次数，尽量做到在一次装夹中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。零件定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。第章 数控加工工艺3夹具选择夹具选择数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件。轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘。因它在生产厂已通过了严格平衡，所以具有高转速(极限转速可达40006000 r/min)、高夹紧力(最大推拉力为20008000 N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各

29、种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，其定心精度可达0.03 mm。第章 数控加工工艺1)用于轴类零件的夹具用于轴类零件的夹具有自动夹紧拨动卡盘、拨齿顶尖、三爪拨动卡盘和快速可调万能卡盘等。用数控车床加工轴类零件时，坯件装夹在主轴顶尖和尾座顶尖之间，由主轴上的拨盘或拨齿顶尖带动旋转。这类夹具在粗车时可以传递足够大的转距，以适应于主轴的高速旋转车削。2)用于盘类零件的夹具用于盘类零件的夹具主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘。这类夹具适用于无尾座的卡盘式数控车床。第章 数控加工工艺4加工顺序的确定加工顺序的确定数

30、控车削的加工顺序一般按照以下原则进行：(1)先粗后精。为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量(如图2.8虚线所示部分)去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。第章 数控加工工艺图2.8 先粗后精示例第章 数控加工工艺当安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要

31、考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。第章 数控加工工艺(2)先近后远加工，减少空行程时间。这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具的移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。例如，当加工如图2.9所示的零件时，如果按38 mm36 mm34 mm的次序安排车削，不仅会增加刀具返回对刀点所需的空行程时间，而

32、且还可能使台阶的外直角处产生毛刺(飞边)。对这类直径相差不大的台阶轴，当第一刀的切削深度(图中最大切削深度可为3 mm左右)未超限时，宜按34 mm 36 mm38 mm的次序先近后远地安排车削。第章 数控加工工艺图2.9 先近后远示例第章 数控加工工艺(3)内外交叉。对既有内表面(内型腔)又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面(外表面或内表面)加工完毕后，再加工其他表面(内表面或外表面)。(4)基面先行原则。用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再

33、以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。第章 数控加工工艺2.2.3 数控车削加工工艺进给路线的确定数控车削加工工艺进给路线的确定1加工路线与加工余量的关系加工路线与加工余量的关系在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工的，则要注意程序的灵活安排，可安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。第章 数控加工工艺1)对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线图2.10所示为车削大余量工件的两种加工路线，图(a)是错误的阶梯切削路线，图(b)按15的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。因为在

34、同样背吃刀量的条件下，按图(a)方式加工所剩的余量过多。根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线，如图2.11所示。第章 数控加工工艺图2.10 车削大余量毛坯的阶梯切削路线第章 数控加工工艺图2.11 双向进刀走刀路线第章 数控加工工艺2)分层切削时刀具的终止位置当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。如图2.12所示，设以90主偏角刀分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(例如可取e0.05 mm)。如果e0，则每一刀都终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能

35、受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于90，但仍然接近90时，也宜做出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。第章 数控加工工艺图2.12 分层切削时刀具的终止位置第章 数控加工工艺2刀具的切入、切出刀具的切入、切出在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。尤其是车螺纹时，必须设置升速段1和降速段2(如图2.13所示)，这样可避免因车刀升降而影响螺距的稳定。第章 数控加工工艺图2.13 车螺纹时的引入距离和超越距离第章 数控加工工艺3最短空行程路线的确定最短空行程路线的确定确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应

36、善于分析，必要时辅以一些简单的计算。1)巧用起刀点 图2.14(a)为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。其起刀点A的设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离坯料较远的位置处，同时将起刀点与对刀点重合在一起，按三刀粗车的走刀路线安排如下：第一刀为 ABCDA；第二刀为 AEFGA；第三刀为 AHIJA。第章 数控加工工艺图2.14(b)则是巧将起刀点与对刀点分离，并设于图示B点位置，仍按相同的切削用量进行三刀粗车。起刀点与对刀点分离的空行程为AB，其走刀路线安排如下：第一刀为 BCDEB；第二刀为 BFGHB；第三刀为 BIJKB。显然，图2.14(b)所示的走刀路线短。第章

37、数控加工工艺图2.14 巧用起刀点(a)起刀点与对刀点重合；(b)起刀点与对刀点分离第章 数控加工工艺2)巧设换刀点为了考虑换(转)刀的方便和安全，有时将换(转)刀点也设置在离坯件较远的位置处(如图2.14中A点)，那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图2.14(b)中的B点位置上，则可缩短空行程距离。第章 数控加工工艺3)合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓的加工程序中，为使其计算过程尽量简化，既不易出错又便于校核，编程者(特别是初学者)有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”(即返回对刀点)指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再

38、进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。第章 数控加工工艺4最短切削进给路线的确定最短切削进给路线的确定切削进给路线短，可有效地提高生产效率、降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。图2.15为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图2.15(a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀的路线；图2.15(b)为利用其程序循环功能安排的“

39、三角形”走刀路线；图2.15(c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。第章 数控加工工艺图2.15 走刀路线示例(a)沿工件轮廓走刀；(b)“三角形”走刀；(c)“矩形”走刀第章 数控加工工艺2.2.4 数控车削刀具数控车削刀具1对刀具的要求对刀具的要求数控车床能兼作粗、精车削。为使粗车能大吃刀、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好。精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能多地采用机夹刀。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。第章 数控加工工艺2对刀座对刀座(夹夹)的要求的要求 刀具很少直接装在数控车床的刀架

40、上，它们之间一般用刀座(也称刀夹)作过渡。刀座的结构主要取决于刀体的形状、刀架的外形和刀架对主轴的配置方式这三个因素。现今刀座的种类繁多，标准化程度很低。机夹刀体的标准化程度比较高，所以种类和规格并不太多，刀架对机床主轴的配置方式总共只有几种，唯有刀架的外形(主要是指与刀座连接的部分)形式太多，用户在选择时，应尽量减少种类、形式，以利管理。第章 数控加工工艺2.2.5 切削用量的选择切削用量的选择切削用量(ap、f、v)选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量

41、f，最后确定一个合适的切削速度v。增大背吃刀量ap 可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率、减少刀具消耗、降低加工成本是有利的。第章 数控加工工艺1背吃刀量背吃刀量ap的确定的确定在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5 mm。第章 数控加工工艺2进给量进给量f的选取的选取进给量f(有些数控机床用进给速度Vf)的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度(2

42、000 mm/min以下)。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。粗车时，一般取f0.30.8 mm/r；精车时，常取f0.10.3 mm/r；切断时，一般取f0.050.2mm/r。第章 数控加工工艺3主轴转速的确定主轴转速的确定 主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了通过计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。切削速度确定后，用公式n1000vc/d计算主轴转速n(r/mi

43、n)。表21为数控车削用量推荐表。如何确定加工时的切削速度，除了可参考表21列出的数值外，主要还应根据实践经验进行确定。第章 数控加工工艺表21 数控车削用量推荐表工件材料加工方式背吃刀量/mm切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)刀具材料碳素钢b600 MPa粗加工5760800.20.4YT类粗加工23801200.20.4精加工0.20.31201500.10.2车螺纹70100导程钻中心孔500800 r/minW18Cr4V钻 孔20300.10.2切断(宽度5 mm)701100.10.2YT类第章 数控加工工艺粗加工 23 5080 0.20.4 精加工 0.10.15 6

44、0100 0.10.2 合金钢 b=1470 MPa 切断(宽度5 mm)4070 0.10.2 粗加工 23 5070 0.20.4 精加工 0.10.15 70100 0.10.2 铸铁 200 HBS 以下 切断(宽度5 mm)5070 0.10.2 粗加工 23 6001000 0.20.4 精加工 0.20.3 8001200 0.10.2 铝 切断(宽度5 mm)6001000 0.10.2 粗加工 24 400500 0.20.4 精加工 0.10.15 450600 0.10.2 黄铜 切断(宽度5 mm)400500 0.10.2 YT类YG类YG类YG类第章 数控加工工艺在

45、车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P(或导程)大小、驱动电机的升降频特性以及螺纹插补运算速度等多种因素的影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为 (21)式中：P被加工螺纹螺距，单位为mm；k保险系数，一般取为80。此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围。对于主轴采用交流变频调速的数控车床，因主轴在低转速时扭矩降低，故尤其应注意此时的切削用量选择。kP1200n第章 数控加工工艺2.3 数控铣削工艺数控铣削工艺2.3.1 数控铣削加工工艺性分析数控铣削加工工艺性分析1数控铣削的主要

46、加工对象数控铣削的主要加工对象1)平面类零件平面类零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。图2.16所示的三个零件均为平面类零件。其中，曲线轮廓面A垂直于水平面，可采用圆柱立铣刀加工；凸台侧面B与水平面成一定角度，这类加工面可以采用专用的角度成型铣刀来加工；对于斜面C，当工件尺寸不大时，可用斜板垫平后加工，当工件尺寸很大，斜面坡度又较小时，常用行切加工法加工，这时会在加工面上留下进刀时的刀锋残留痕迹，要用钳修方法加以清除。第章 数控加工工艺图2.16 平面类零件(a)轮廓面A；(b)轮廓面B；(c)轮廓面C第章 数控加工工艺2)曲面类零

47、件曲面类零件包括直纹曲面类零件、立体曲面类零件和箱体类零件。(1)直纹曲面类零件：指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。如图2.17所示零件的加工面就是一种直纹曲面，当直纹曲面从截面(1)至截面(2)变化时，其与水平面间的夹角从 310均匀变化为232，从截面(2)到截面(3)变化时，其夹角又均匀变化为120，最后到截面(4)，斜角均匀变化为0。直纹曲面类零件的加工面不能展开为平面。第章 数控加工工艺图2.17直纹曲面第章 数控加工工艺当采用四坐标或五坐标数控铣床加工直纹曲面类零件时，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。这类零件也可在三坐标数控铣床上采用行切加工法实现近似加工。(2)立体

48、曲面类零件：指加工面为空间曲面的零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削，加工面与铣刀始终为点接触。若采用其他刀具加工，易因产生干涉而铣伤邻近表面。加工立体曲面类零件一般使用三坐标数控铣床，采用以下两种加工方法：行切加工法：即刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，行间距按零件加工精度要求而确定，需三坐标联动或轴联动，如图2.18所示。212第章 数控加工工艺图2.18 行切加工法第章 数控加工工艺 三坐标联动加工法：采用三坐标数控铣床三轴联动加工，即进行空间直线插补。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐标联动加工法加工。这时，数控铣床用X、Y、Z三坐标联动的空间直线插补，实

49、现球面加工，如图2.19所示。(3)箱体类零件：指具有一个以上孔系，内部有一定型腔或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机械、汽车、飞机制造等行业用得较多，如汽车的发动机缸体、变速箱体，机床的床头箱、主轴箱，柴油机缸体、齿轮泵壳体等。第章 数控加工工艺图2.19 三坐标联动加工法第章 数控加工工艺2零件图工艺分析零件图工艺分析针对数控铣削加工的特点，下面列举一些经常遇到的工艺性问题作为对零件图工艺性分析的要点来加以分析。(1)构成工件轮廓图形的各种几何元素的条件要充分，各几何元素的相互关系(如相切、相交、垂直和平行等)应明确，无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸，图纸尺寸

50、的标注方法要方便编程等。第章 数控加工工艺(2)零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差应得到保证，特别要注意过薄的腹板与缘板的厚度公差，因为加工时产生的切削拉力及薄板的弹性退让，极易产生切削面振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也将恶化或变坏。根据实践经验，当面积较大的薄板厚度小于3 mm时就应充分重视这一问题。(3)内槽及缘板之间的内转接圆弧不应过小。(4)零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r不应太大。第章 数控加工工艺(5)零件图中各加工面的凹圆弧(R与r)不要过于零乱，应尽量统一。因为在数控铣床上多换一次刀要增加不少新问题，如增加铣刀规格、计划停车次数和对刀次数等，不