1、第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础教学目的：教学目的： 通过本章的教学，目的是使学生对掌握 刀具的选择、工件在数控机床上的定位与装夹、数控加工的工艺基础等内容， 要求学生能够掌握刀具的选择、工件在数控机床上的定位与装夹。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础重点难点：重点难点： 刀具的选择、工件在数控机床上的定位、装夹以及工艺路线的分析和制订。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础2.1 2.1 数控机床刀具的选择数控机床刀具的选择一、刀具材料应具备
2、的基本性能 刀具材料是指刀具切削部分的材料。在金属切削加工中，刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度和已加工表面质量、刀具消耗和加工成本。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一 。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 高硬度高硬度 刀具材料的硬度必须更高于被加工工件材料的硬度。高速钢的硬度为6370HRC；硬质合金的硬度为8993HRA。 足够的强度和韧性足够的强度和韧性 一般用刀具材料的抗弯强度b（单位为Pa：N/m2）表示它的强度大小。用冲击韧度ak（单位为J/m2）表示其韧性的大小，它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力
3、。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 高耐磨性和耐热性高耐磨性和耐热性 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。一般说，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系。其耐热性通常用高温硬度来衡量，或叫红硬性。高温硬度越高，表示耐热性越好。 良好的导热性良好的导热性 刀具材料的导热性用热导率单位为W/（mK）来表示。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 良好的工艺性好和经济性良好的工艺性好和经济性 为了便于制造、要求刀具材料有较好的可加工性。经济性是评价新型刀具材料的重要指
4、标之一，刀具材料的选用应结合本国资源，降低成本。 抗粘接性抗粘接性 防止工件与刀具材料分子间在高温高压作用下互相吸附产生粘接。 化学稳定性化学稳定性 指刀具材料在高温下，不易与周围介质发生化学反应。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础二、刀具材料的种类及其选用 数控机床刀具从制造所采用的材料上可以分为：高速钢刀具，硬质合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具，聚晶金刚石刀具。目前数控机床用得最普遍的刀具是硬质合金刀具。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 1 1、高速钢（、高速钢（High Speed
5、SteelHigh Speed Steel，HSSHSS） 高速钢是一种含钨（W）、钼（MO）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的工具钢，它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 普通高速钢普通高速钢 国内外使用最多的普通高速钢是W6Mo5Cr4V2（M2钼系）及W18Cr4V（W18钨系）钢，含碳量为0.7%0.9%，硬度6366HRC，不适于高速和硬材料切削。 新牌号的普通高速钢W9Mo3Cr4V（W9）是根据我国资源情况研制的含钨多、含钼少的钨钼钢。硬度6566.5 HRC，硬
6、度和韧性配合较好，热塑性、热稳定性都较好，焊接性能、磨削加工性能都较高，磨削效率比M2高20，表面粗糙度值也小。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 高性能高速钢高性能高速钢 指在普通高速钢中加入一些合金，如Co、Al等，使其耐热性、耐磨性又有进一步提高，热稳定性高。但综合性能不如普通高速钢，不同牌号只有在各自规定的切削条件下，才能达到良好的加工效果。我国正努力提高高性能高速钢的应用水平，如发展低钴高碳钢W12Mo3Cr4V3Co5Si、含铝的超硬高速钢W6Mo5Cr4V2A1、W10Mo4Cr4V3Al，提高韧性、热塑性、导热性，其硬度达67
7、69HRC，可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 可以避免熔炼钢产生的碳化物偏析。其强度、韧性比熔炼钢有很大提高。可用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料。用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 1 1、硬质合金、硬质合金（Cemented Carbide） 钨钴类（钨钴类（YGYG）WC+CoWC+Co，强度好，硬度和耐磨性较
8、差，用于加工脆性材料、有色金属和非金属材料。常用牌号：YG3、YG6、YG8、YG6X。数字表示Co的百分含量， Co多韧性好，用于粗加工； Co少用于精加工。1)1)普通硬质合金普通硬质合金第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础钨钛钴类（钨钛钴类（YT）TiC+WC+Co类（YT）：常用牌号有YT5、YT14、YT15、YT30等。此类硬质合金硬度、耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲击振动性差，主要用于加工钢料,不宜加工脆性材料。含TiC量多，含Co量少，耐磨性好，适合精加工；含TiC量少，含Co量多，承受冲击性能好，适合粗加工。 第二章 数
9、控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础钨钛钽（铌）钴类（钨钛钽（铌）钴类（YWYW） 添加 TaC 或 NbC，提高高温硬度、强度、耐磨性。用于加工难切削材料和断续切削。常用牌号：YW1、YW2。2)2)新型硬质合金新型硬质合金 碳化钛基类（碳化钛基类（YNYN） TiC+Ni+Mo，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨损和抗氧化能力强。用于合金钢、工具钢、淬火钢的连续精加工。牌号：YN05、YN10。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 3 3）新型刀具材料）新型刀具材料 涂层刀具涂层刀具 刀具基体材料上涂一薄层耐磨性
10、高的难熔金属化合物而得到的刀具材料.常用涂层材料:TiN、TiC、Al2O3第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 陶瓷刀具材料（陶瓷刀具材料（CeramicsCeramics） 主要成分 Al2O3，硬度、耐热性和耐磨性高于硬质合金，不粘刀。但脆性大，易蹦刃, 主要用于切削 45 - 55HRC 的工具钢和淬火钢。a.Ala.Al2 2O O3 3基陶瓷刀具基陶瓷刀具 主要成分Si3N4，强度、韧性、疲劳强度、切削稳定性高于Al2O3 基陶瓷刀具，主要用于端铣和切有氧化皮的毛坯工件，也可对铸铁、淬硬钢进行精加工和半精加工。b.Sib.Si3 3N
11、 N4 4基陶瓷刀具基陶瓷刀具第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础c.c.塞隆塞隆(Sialon(Sialon) )陶瓷陶瓷 Si3N4中加入Al2O3等形成的新材料。迄今陶瓷中强度最高的材料，化学稳定性和抗氧化能力都很好。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 超硬刀具材料超硬刀具材料 a.a.聚晶金刚石（聚晶金刚石（Poly Crystalline Diamond，PCD） 金刚石和立方氮化硼的统称，用于超精加工和硬脆材料加工。 硬度高、耐磨性好，但耐热性差、强度低、脆性大，与铁亲和力强，用于高速
12、精细车削、镗削有色金属及其合金和非金属材料，不宜加工黑色金属。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础b. 立方氮化硼（立方氮化硼（Cubic Boron Nitride, CBN） 硬度和耐磨性仅次于金刚石，但热稳定性好，主要用于加工高硬度(64-70HRC)的淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等难加工材料。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1、数控机床的刀具系统、数控机床的刀具系统 数控刀具指的是数控机床和加工中心用刀具，在国外发展很快，品种很多，已形成系列。在我国，由于对数控刀具的研究开发起步较晚，数控
13、刀具成了工具行业中最薄弱的一环。 三、数控机床刀具种类及其特点第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础车刀车刀钻头钻头铰刀铰刀铣刀铣刀外圆车刀外圆车刀端面车刀端面车刀车孔刀车孔刀切断刀切断刀切槽刀切槽刀螺纹车刀螺纹车刀螺纹车刀螺纹车刀麻花钻麻花钻中心钻中心钻扩孔钻扩孔钻锪钻锪钻手用铰刀手用铰刀机用铰刀机用铰刀莫氏圆锥和公莫氏圆锥和公制 圆 锥 铰 刀制 圆 锥 铰 刀立铣刀立铣刀面铣刀面铣刀指状铣刀指状铣刀三面刃铣刀三面刃铣刀半圆铣刀半圆铣刀T形铣刀形铣刀可转位铣刀可转位铣刀 按刀具切削部分的材料可分为高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等刀具
14、；按刀具的结构形式可分为整体式、焊接式、机夹可转位式和涂层刀具；按所使用机床的类型、结构和性能可分为车刀、钻头、铰刀和铣刀（如图所示）等。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础链式刀库链式刀库支点支点机械手臂座的运动机械手臂座的运动机械手的运动机械手的运动换刀机械手臂换刀机械手臂 链轮式自动换刀装置链轮式自动换刀装置 典型数控刀具系统典型数控刀具系统第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 1 1）刀柄）刀柄 加工中心上一
15、般采用7：24圆锥刀柄，如图所示。自动换刀自动换刀机床用用7：24圆锥工具柄部简图圆锥工具柄部简图第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 整体式结构整体式结构 图所示是TSG82工具系统，选用时一定要按图示进行配置。 2 2）工具系统）工具系统第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础代码代码代码的意义代码的意义代码代码代码的意义代码的意义代代码码代码的意义代码的意义J装接长刀杆用锥柄装接长刀杆用锥柄KJ用于装扩、铰用于装扩、铰刀刀TF浮动镗刀浮动镗刀Q弹簧夹头弹簧夹头BS倍速夹头倍速夹头TK可调镗刀可调镗
16、刀KH7：24锥柄快换夹头锥柄快换夹头H倒锪端面刀倒锪端面刀X用于装铣削用于装铣削刀具刀具Z（J）用于装钻夹头（莫氏锥用于装钻夹头（莫氏锥度注度注J）T镗孔刀具镗孔刀具XS装三面刃铣装三面刃铣刀刀MW装无扁尾莫氏锥柄刀具装无扁尾莫氏锥柄刀具TZ直角镗刀直角镗刀XM装面铣刀装面铣刀M装有扁尾莫氏锥柄刀具装有扁尾莫氏锥柄刀具TQW倾斜式微调镗倾斜式微调镗刀刀XDZ装直角端铣装直角端铣刀刀G攻螺纹夹头攻螺纹夹头TQC倾斜式粗镗刀倾斜式粗镗刀XD装端铣刀装端铣刀C切内槽工具切内槽工具TZC直角形粗镗刀直角形粗镗刀 规格规格用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸用数字表示工
17、具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸D-L；有些工具该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等。；有些工具该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等。表是表是TSG82工具系统的代码和意义。工具系统的代码和意义。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 模块式结构模块式结构图所示为TMG工具系统的示意图。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础四、四、数控机床刀具的特点数控机床刀具的特点 1. 刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化；刀片和刀具几何参数和切削参
18、数的规范化、典型化；2. 刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间匹配的选用原则；匹配的选用原则；3. 刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化；刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化；4. 刀片及刀柄的定位基准的优化；刀片及刀柄的定位基准的优化；5. 刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高；刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高；6. 对刀柄的强度、刚性及耐磨性的要求高；对刀柄的强度、刚性及耐磨性的要求高；7. 刀柄或工具系统的装机重量限制的要求；刀柄或工具系统的装机重量限制的要求；8. 对刀具柄的转位，装拆和重复精度的要求；对刀具柄
19、的转位，装拆和重复精度的要求；9. 刀片及刀柄切入的位置和方向的要求；刀片及刀柄切入的位置和方向的要求；10.刀片和刀柄高度的通用化、规则化、系列化；刀片和刀柄高度的通用化、规则化、系列化；11.整个数控工具系统自动换刀系统的优化。整个数控工具系统自动换刀系统的优化。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1、可转位刀具的优点、可转位刀具的优点 刀具寿命高 生产效率高 有利于推广新技术、新工艺 以机夹可转位车刀为例，图表示可转位车刀的组成 图图 可转位车刀的组成可转位车刀的组成刀杆；刀杆；2刀垫；刀垫；3刀片刀片4夹固元件夹固元件第二章 数控加工工艺
20、重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础选用机夹式可转位刀片，首先要了解其中的关键是各类型的机夹式可转位刀片的代码（Code）。按国际标准ISO1832-1985的可转位刀片的代码方法，是由10位字符串组成的，其排列如下:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 刀片的几何形状及其夹角； 刀片主切削刃后角（法后角）； 刀片内接圆d与厚度s的精度级别； 刀片型式、紧固方法或断屑槽； 刀片边长、切削刃长； 刀片厚度； 刀尖圆角半径r或方偏角Kr或修光刃后角n； 切削刃状态，刀尖切削刃或倒棱
21、切削刃。 进刀方向或倒刃宽度； 厂商的补充符号或倒刃角度。根据可转位刀片的切削方式不同，应分别按车、铣、钻、镗的工艺来叙述可转拉刀片代码的具体内容。由于刀片内容很多，在此不做一一叙述。表2-2给出了可转位车刀片、铣刀片的标记方法（GB2076-1987）。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1 1）选择刀片（刀具）应考虑的要素）选择刀片（刀具）应考虑的要素 被加工工件材料的类别 被加工件材料性能的状况 切削工艺的类别 被加工工件的几何形状 要求刀片（刀具）能承受的
22、切削用量（切削深度、进给量、切削速度）。 生产现场的条件（操作间断时间、振动、电力波动或突然中断）。 被加工工件的生产批量，影响到刀片（刀具）的经济寿命。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 尽可能选择大的刀杆直径，接近镗孔直径。 尽可能选择短的刀臂 选择主偏角（切入角Kr）接近90，大于75。 选择无涂层的刀片品种（刀刃圆弧小）和小的刀尖半径（r=0.2）。 精加工采用正切削刃（正前角）刀片和刀具，粗加工采用负切削刃（负前角）刀片和刀具。 镗深的盲孔时，采用压缩空气（气冷）或冷却液（排屑和冷却）。 选择正确的、快速的镗刀柄夹具。第二章 数控加工
23、工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础车削加工时刀具形状和工件形状的关系车削加工时刀具形状和工件形状的关系第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 在数控机床上铣削平面时，应采用可转位式硬质合金刀片铣刀。 高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，会加速刀具的磨损。 加工余量较小，并且要求表面粗糙度较低时，应采用立方氮化硼（CBN）刀片端铣刀或陶瓷刀片端铣刀。 镶硬质合金立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。 镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于
24、孔的粗加工。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 加工精度要求较高的凹槽时，可采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具的半径补偿功能铣削槽的两边，直到达到精度要求为止。 在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，钻孔深度为直径的5倍左右的深孔加工容易折断钻头，可采用固定循环程序，多次自动进退，以利于冷却和排屑。钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或采用一个刚性好的短钻头锪窝引正。锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔引正问题外，还可以替代孔口倒角。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工
25、工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础2.2 2.2 工件的定位与装夹工件的定位与装夹第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础工件在空间的六个自工件在空间的六个自由度由度工件的六点定位工件的六点定位第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础MNPCCAabBbxzy第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础图 五点定位示例 四点定位第二章 数控加工工艺重点
26、难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 限制自由度与加工要求的关系第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础xyzP长轴大平面定位过定位第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础短轴、大平面定位短轴、大平面定位xyz过定位第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础长轴、小平面定位长轴、小平面定位xyz过定位第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定
27、位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础图图 粗基准的选择示例粗基准的选择示例（a）正确）正确 （b）不正确）不正确第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础图 根据余量小的表面找正加工余量合理分配原则对所有表面都需要加工的工件，应该根据加工余量最小的表面找正，这样不会因位置的偏移而造成余量太少的部位加工不出来。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础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。图 床身导轨加工粗基准的
28、选择第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础不重复使用原则便于工件装夹原则图 粗基准重复使用的误差第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础图 设计基准与定位基准的关系第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础2）基准统一原则3）自为基准原则 图 自为基准实例 1磁力表座；2百分表；3床身；4垫铁第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础4）互为基准原则5）便于装夹原则3齿轮1卡盘；2滚柱第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数
29、控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础3、辅助基准的选择 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，如轴类零件加工所用的两个中心孔，它不是零件的工作表面，只是出于工艺上的需要才作出的。又如图所示的零件，为安装方便，毛坯上专门铸出工艺搭子，也是典型的辅助基准，加工完毕后应将其从零件上切除。 图 辅助基准典型实例第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础2、夹紧力方向和作用点的选择 夹紧力应朝向主要定位基准。第二章 数控加工工艺重点难点教学目
30、的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 夹紧力的方向和作用点应施加于工件刚性较好的方向和部位。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础三、数控机
31、床夹具简介第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础二、机床夹具的分类机床夹具通用夹具专用夹具成组可调夹具组合夹具通用可调夹具车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具数控机床夹具其他夹具第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 a.通用夹具的结构、尺寸已规格化，且具有很大的通用性，它无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。 b. 专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和制造的。因为不需考虑通用性，所以夹具可设计得结构紧凑、操作方
32、便。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 c. 成组可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的，它是在加工某种工件后，经过调整或更换个别定位元件和夹紧元件，即可加工另外一种工件的夹具。 d. 组合夹具是一种由一套标准元件组装而成的夹具（图3-3）。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础工件工件定位销定位销快卸垫圈快卸垫圈螺母螺母钻模板钻模板钻套钻套夹具体夹具体第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 定位元件定位元件 定位元件用于确定工件在夹具中的
33、位置，使工件在加工时相对刀具及运动轨迹有一个正确的位置，其定位精度将直接影响工件的加工精度。 夹紧装置夹紧装置 夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置，使工件不致因加工时受到外力而改变原定的位置，通常包括夹紧元件、增力装置和动力源等组成部分。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 安装联接元件安装联接元件 安装联接元件用于确定夹具在机床上的位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。 导向元件和对刀元件 a. 用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称为导向元件，如图3-1中的钻套3就是引导钻头用的导向元件。 b. 用于确定刀具在加工前正确位置的
34、元件，称为对刀元件，如对刀块。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础夹具体夹具体 其他元件或装置其他元件或装置 夹具体是夹具的基础件，用来联接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体，它也用来与机床的有关部件相联接。 根据加工需要，有些夹具上还可有分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等其他元件或装置。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础连杆铣槽夹具结构 1-夹具体 2-压板 3、7-螺母 4、5-垫圈 6-螺栓 8-弹簧 9-定位键 10-菱形销 11-圆柱销第二章 数控加工工艺重点难点教学
35、目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础二、确定数控加工的内容一般可按下列原则选择数控加工内容： 通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容；通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容； 通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容；重点选择的内容； 通用机床加工效率低、工人手
36、工操作劳动强度大通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存富余能力的基础上进行选的内容，可在数控机床尚存富余能力的基础上进行选择；择； 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础下列内容不宜选择采用数控加工： 需要在机床上进行较长时间调整的加工内容，例如以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序； 数控编程取数困难、易于和检验依据发生矛盾的型面、轮廓； 不能在一次安装中完成加工的其他零星加工表面，采用数控加工又很麻烦，可采用通用机床补加工； 加工余量大而又不均匀的粗加工。 此外，选择数控加工的内容时，还应该考虑生产批量、生产周期
37、、生产成本和工序间周转情况等因素，杜绝把数控机床当作普通机床来使用。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1、零件图分析、零件图分析 尺寸标注方法分析尺寸标注方法分析(a) (b) 零件尺寸标注分析零件尺寸标注分析第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 零件图的完整性与正确性分析零件图的完整性与正确性分析务必要分析几何元素的给定条件是否充分 零件技术要求分析零件技术要求分析尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等要求，在保证零件使用性能的前提下，应经济合理。 零件材料分析零件材料分析在满足零
38、件功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。2）零件的结构工艺性分析 零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸 内槽结构工艺性对比第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 零件槽底平面圆弧对加工工艺的影响零件槽底平面圆弧对加工工艺的影响 零件铣槽底平面时，槽底圆角半径零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r r不要过大。不要过大。 应采用统一的基准定位应采用统一的基准定位第二章 数控加工工艺重点难点教学目
39、的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础3）选择合适的零件安装方式 应尽量采用通用夹具或组合夹具，必要时才设计专用夹具。夹具设计的原理和方法与普通机床所用夹具相同，但应使其结构简单，便于装卸，操作灵活。 此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加工安排的封闭尺寸等。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1、 加工方法的选择1）外圆表面加工方法的选择外圆表面加工方案 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础图图 常用的孔加工方案常用的孔加工方
40、案 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础平面加工方案平面加工方案第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础图图 平面轮廓类零件平面轮廓类零件a-内平面轮廓内平面轮廓 b-外平面轮廓外平面轮廓 平面轮廓常用的加工方平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削法有数控铣、线切割及磨削等。等。 立体曲面加工方法主要立体曲面加工方法主要是数控铣削，多用球头铣刀，是数控铣削，多用球头铣刀，以以“行切法行切法”加工，如图加工，如图4-4-1313所示。所示。 4）平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择曲面加工法第二章 数控
41、加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 粗加工阶段粗加工阶段切除毛坯上大部分多余的金属，主要目标是提高生产率。 半精加工阶段半精加工阶段使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，完成一些次要表面加工 精加工阶段精加工阶段保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙要求。主要目标是全面保证加工质量。 光整加工阶段光整加工阶段对零件上精度和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗糙度为Ra 0.2m以下）的表面，需进行光整加工，其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。一般不用来提高位置精度。第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹
42、数控加工工艺基础划分加工阶段的目的在于划分加工阶段的目的在于： 保证加工质量保证加工质量 合理使用设备合理使用设备 便于及时发现毛坯缺陷便于及时发现毛坯缺陷 便于安排热处理工序便于安排热处理工序 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1）工序划分的原则 工序集中原则工序集中原则工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。 采用工序集中原则的优点：采用工序集中原则的优点：有利于采用高效的专用设备和数控机床，提高生产效率；减少工序数目，缩短工艺路线，简化生产计划和生产组织工作；减少机床数量、操作工人数和占地面积；减少工件装夹次
43、数，不仅保证了各加工表面间的相互位置精度，而且减少了夹具数量和装夹工件的辅助时间。但专用设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长，不利于转产。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 工序分散原则工序分散原则 将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。 采用工序分散原则的优点采用工序分散原则的优点：加工设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易；有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。但工艺路线较长，所需设备及工人人数多，占地面积大。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与
44、装夹数控加工工艺基础 2）工序划分方法 在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序，划分方法如下分工序，划分方法如下。 按所用刀具划分按所用刀具划分以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序 按安装次数划分按安装次数划分以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。 按粗、精加工划分按粗、精加工划分粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。 按加工部位划分按加工部位划分即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面等）划分成多道工序。
45、 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1）切削加工工序的安排 基面先行原则基面先行原则 先粗后精原则先粗后精原则 先主后次原则先主后次原则 先面后孔原则先面后孔原则 2）热处理工序的安排 预备热处理预备热处理 消除残余应力热处理消除残余应力热处理 最终热处理最终热处理 3）辅助工序的安排检验、清洗、去毛刺、去磁、倒棱边、涂防锈油和平衡等。 4）数控加工工序与普通工序的衔接第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1、 确定走刀路线和工步顺序 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，它不但包括了
46、工步的内容，而且也反映出工步的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。因此，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去（包括进、退刀路线），这样可为编程带来不少方便。 工步的划分与安排一般可随走刀路线来进行，在确工步的划分与安排一般可随走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要考虑以下几点定走刀路线时，主要考虑以下几点: : 对点位加工的数控机床对点位加工的数控机床如钻、镗床，要考虑尽可能缩短走刀路线，以减少空程时间，提高加工效率。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，为保证工件轮廓表面加工后
47、的粗糙度要求，最终轮廓应安排最后一次走刀连续加工。最终轮廓应安排最后一次走刀连续加工。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础图1 进刀路线图2 轮廓加工的走刀方式 在车削和铣削零件时，应尽量避免如图1（a）所示的径向切入或切出，而应按如图1（b）所示的切向切人或切出，这样加工后的表面粗糙度较好。 铣削轮廓的加工路线要合理选择铣削轮廓的加工路线要合理选择一般采用图2所示的三种方式进行。图（a）为Z字形双方向走刀方式，图（b）为单方向走刀方式，图（c）为环形走刀方式。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基
48、础 旋转体类零件的加工一般采用数控车或数控磨床加工旋转体类零件的加工一般采用数控车或数控磨床加工 图4 直线、斜线走刀路线图5 矩形走刀路线第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1）加工余量的概念 加工余量是指加工过程中，所切去的金属层厚度。 工序余量与工序尺寸及其公差的关系如图所示 图 工序余量与工序尺寸及其公差的关系a) 被包容面（轴） b) 包容面（孔）第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础 经验估算法经验估算法凭借工艺人员的实践经验估计加工余量，所估余量一般偏大，仅用于单件小批生产。 查表修正法
49、查表修正法 先从加工余量手册中查得所需数据，然后再结合工厂得实际情况进行适当修正。此方法目前应用最广。注意：注意：查表所得余量为基本余量，对称查表所得余量为基本余量，对称表面的加工余量是双边余量，非对称表面的加工余量表面的加工余量是双边余量，非对称表面的加工余量是单边余量。是单边余量。 分析计算法分析计算法根据加工余量的计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的一种方法。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础确定加工余量时应该注意的几个问题：确定加工余量时应该注意的几个问题： 采用最小加工余量原则；采用最
50、小加工余量原则； 余量要充分余量要充分 防止因余量不足而造成废品；防止因余量不足而造成废品； 余量中应包含热处理引起的变形；余量中应包含热处理引起的变形； 大零件取大余量；大零件取大余量； 总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定。总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定。 第二章 数控加工工艺重点难点教学目的数控机床刀具选择工件的定位与装夹数控加工工艺基础1）基准重合时工序尺寸及其公差的计算 当定位基准、工序基准、测量基准、编程原点与设计基准重合时，工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能达到的精度确定。其计算方法是由最后一道工序开始向前推算，具体步骤如下： 确定毛坯总余量和工序余量
