1、【学习目标】1了解数控机床加工工艺与普通机床加工工艺的不同点，明确数控加工前机床运动过程与零件工艺过程的联系2熟悉刀具和夹具选择，以及数控刀具路径的设计方法3熟悉数控加工切削用量的确定方法，以及典型数控零件的工艺分析3.1.1 数控加工工艺内容数控加工工艺内容 1数控加工工艺的特点（1）数控加工的内容要求更加具体、明确（2）数控加工的工艺要求更精确、严密（3）数控加工工序相对集中（4）数控加工工艺的特殊要求 2数控加工工艺的主要内容 数控加工工艺主要包括：选择并确定需要进行数控加工的零件及内容，数控加工工艺设计，对零件图形进行必要的数学处理，编写加工程序，程序校验与首件试加工，数控加工工艺技术
2、文件的编写与归档等。数控加工较适应的零件包括以下几种。数控加工较适应的零件包括以下几种。形状复杂，加工精度要求高，通用机床形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件。无法加工或很难保证加工质量的零件。多品种、小批量生产的零件。多品种、小批量生产的零件。几何形状较复杂的零件。几何形状较复杂的零件。需要频繁改型的零件。需要频繁改型的零件。需要最短周期的急需零件。需要最短周期的急需零件。数控加工工艺分析：主要包括零件图分析、结构工艺性分析、零数控加工工艺分析：主要包括零件图分析、结构工艺性分析、零件安装方式的选择等内容。件安装方式的选择等内容。工序的划分：工序划分主要考虑生产
3、纲领、所用设备及零件本身工序的划分：工序划分主要考虑生产纲领、所用设备及零件本身的结构、技术要求等，数控工序的划分概念与普通机床工序划分有的结构、技术要求等，数控工序的划分概念与普通机床工序划分有所不同。在数控机床上加工零件，工序划分方法有如下所不同。在数控机床上加工零件，工序划分方法有如下3种。种。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，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，加工中心常用这种过长、加工程
4、序的编制和检查难度较大等情况，加工中心常用这种方法划分。方法划分。按定位方式划分工序：这种方法一般适合于加工内容不多的工件，按定位方式划分工序：这种方法一般适合于加工内容不多的工件，加工完后就能达到待检状态。通常是以一次安装及加工作为一道工加工完后就能达到待检状态。通常是以一次安装及加工作为一道工序。序。按粗、精加工划分：即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道按粗、精加工划分：即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。工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。工步的划分：工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在工步的划分：工步的划分主要从加
5、工精度和效率两方面考虑。在一个数控加工工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同一个数控加工工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。工步划分的原则如下。细分为工步。工步划分的原则如下。同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。若加工尺寸精度要求较高时，考工表面按先粗后精加工分开进行。若加工尺寸精度要求较高时，考虑到零件尺寸、精度、刚性等因素，可采用前者划分工步
6、。若加工虑到零件尺寸、精度、刚性等因素，可采用前者划分工步。若加工表面位置精度要求较高时，建议采用后者。表面位置精度要求较高时，建议采用后者。对于既有铣面又有镗孔的零件，可以采用对于既有铣面又有镗孔的零件，可以采用“先面后孔先面后孔”的原则划分的原则划分工步。工步。按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。工序与工步的划分要根据实际零件的结构特点、加工技术要求等情工序与工步的划分要根据实际零件的结构特点、加工技术要求等
7、情况综合确定。况综合确定。加工顺序的安排：在确定了某个工序的加工内容后，要详细安排加工顺序的安排：在确定了某个工序的加工内容后，要详细安排这些工序内容的加工顺序，如一般数控铣削采用工序集中的方式，这些工序内容的加工顺序，如一般数控铣削采用工序集中的方式，通常按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工内通常按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工内腔、外形，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度腔、外形，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。要求高的部位等。基面先行原则：用做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，基面先行原
8、则：用做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，再以中心孔为精基准装夹误差就越小。例如，轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。又如，箱体类零件加工时，总是先加工定位用的平面和两个定加工外圆表面和端面。又如，箱体类零件加工时，总是先加工定位用的平面和两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。先粗后精原则：先粗后精是指按照粗加工先粗后精原则：先粗后精是指按照粗加工半精加工半精加工精加工的顺序进行加工，精加工的顺序进行加工，逐步提高加
9、工精度。粗加工可在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切除，一方逐步提高加工精度。粗加工可在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切除，一方面可提高金属切除率，另一方面可满足精加工的余量均匀性要求。若粗加工后所留余面可提高金属切除率，另一方面可满足精加工的余量均匀性要求。若粗加工后所留余量不能满足精加工要求，则应安排半精加工。量不能满足精加工要求，则应安排半精加工。先内后外原则：内表面加工散热条件较差，为防止热变形对加工精度的影响，应先内后外原则：内表面加工散热条件较差，为防止热变形对加工精度的影响，应先安排加工。对于有内孔和外圆表面的零件加工，通常先加工内孔，后加工外圆。同先安排加工。对于有内
10、孔和外圆表面的零件加工，通常先加工内孔，后加工外圆。同样，对于内外轮廓加工，先进行内轮廓（型腔）加工工序，后进行外形加工工序。样，对于内外轮廓加工，先进行内轮廓（型腔）加工工序，后进行外形加工工序。先主后次原则：零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯先主后次原则：零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。度后、最终精加工之前进行。先面后孔原则：对于有平面和孔加工的零件，应先加工孔，后加工平面
11、。先面后孔原则：对于有平面和孔加工的零件，应先加工孔，后加工平面。加工顺序的安排还应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的要求综合确加工顺序的安排还应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的要求综合确定。定。确定走刀进给路线：走刀进给路线是指确定走刀进给路线：走刀进给路线是指数控机床在整个加工工序中刀具相对于工数控机床在整个加工工序中刀具相对于工件的运动轨迹和方向，即刀具从开始运动件的运动轨迹和方向，即刀具从开始运动起，直至加工程序结束所经过的路径，包起，直至加工程序结束所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。可见走刀路
12、线不但包括了工切削空行程。可见走刀路线不但包括了工步的内容步的内容,也反映出工步顺序。也反映出工步顺序。（3）对零件图形进行必要的数学处理在完成工艺设计的工作之后，下一步需根据零件的几何尺寸、加工在完成工艺设计的工作之后，下一步需根据零件的几何尺寸、加工路线和刀具补偿方式，计算刀具的运动轨迹，以获得刀位资料。路线和刀具补偿方式，计算刀具的运动轨迹，以获得刀位资料。（4）编写加工程序在完成工艺设计和数学处理的工作之后，编程人员应根据所使用的在完成工艺设计和数学处理的工作之后，编程人员应根据所使用的数控系统的程序指令的编程格式和编程方法，编写零件加工程序单。数控系统的程序指令的编程格式和编程方法，
13、编写零件加工程序单。（5）程序校验与首件试加工程序须经过校验和首件试加工后才能正式使用。程序校验可通过数程序须经过校验和首件试加工后才能正式使用。程序校验可通过数控系统图形显示功能，模拟工件的切削过程，以检验程序是否正确，控系统图形显示功能，模拟工件的切削过程，以检验程序是否正确，但这只能检验运动是否正确，不能检查零件的加工精度，因此，还但这只能检验运动是否正确，不能检查零件的加工精度，因此，还必须进行零件的首件试加工，检查零件加工精度能否达到要求，如必须进行零件的首件试加工，检查零件加工精度能否达到要求，如加工有误差，应综合分析误差产生的原因，找出问题所在，并加以加工有误差，应综合分析误差产
14、生的原因，找出问题所在，并加以解决。解决。编写（填写）数控加工工艺技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。编写（填写）数控加工工艺技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据,也是操作者遵守、执也是操作者遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，进行技术积行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，进行技术积累。工艺文件主要包括如下内容。累。工艺文件主要包括如下内容。数控加工工序卡片：数控加工工序卡与普通加工工序卡很相似，表数控加工工序卡片：数控加工工序卡与普通加工工序卡很相似
15、，表述了数控加工工艺内容。它是操作人员配合数控程序进行数控加工的主要指述了数控加工工艺内容。它是操作人员配合数控程序进行数控加工的主要指导性工艺资料。导性工艺资料。工序卡应包括设备名称、工步名称、工序加工简图、定位装夹方式、本工序工序卡应包括设备名称、工步名称、工序加工简图、定位装夹方式、本工序加工尺寸及精度、刀具名称及规格、切削用量、技术要求等内容。加工尺寸及精度、刀具名称及规格、切削用量、技术要求等内容。数控加工刀具调整单：主要包括数控刀具卡片（简称刀具卡）和数控数控加工刀具调整单：主要包括数控刀具卡片（简称刀具卡）和数控刀具明细表（简称刀具表）两部分。其主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄刀
16、具明细表（简称刀具表）两部分。其主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格甚至刀片型号材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据。刀具表是调刀规格甚至刀片型号材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据。刀具表是调刀人员调整刀具、机床操作人员进行刀具数据输入的主要依据。人员调整刀具、机床操作人员进行刀具数据输入的主要依据。数控加工走刀路线图：设计好数控加工走刀路线是编制合理加工程数控加工走刀路线图：设计好数控加工走刀路线是编制合理加工程序的重要前提。通过确定刀具运动路线，防止刀具在运动中与工件、夹具等序的重要前提。通过确定刀具运动路线，防止刀具在运动中与工件、夹具等发生碰撞。同时，根据走刀路线和走刀顺序正确编制加
17、工程序。发生碰撞。同时，根据走刀路线和走刀顺序正确编制加工程序。数控加工程序单：是实现数控加工的主要依据，是记录数控加工工数控加工程序单：是实现数控加工的主要依据，是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移资料的清单。不同的数控系统，程序单的格式可能艺过程、工艺参数、位移资料的清单。不同的数控系统，程序单的格式可能不同。不同。3.1.2 零件数控加工工艺性分析1数控加工零件图的工艺性分析 数控加工零件的加工内容确定后，应对零件的数控加工工艺进行全面、仔细、认真的分析。主要是零件图分析、结构工艺性分析、零件安装方式的选择等内容。（1）尺寸标注方式分析 由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生
18、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给出坐标尺寸的标注法。如图3-1所示，将图（b）所示分散的尺寸标注方式改为图（a）所示的坐标标注方式较为合理。（a）同 一 基 准 标 注 （b）较 分 散 的 标 注 图3-1 尺寸标注方式（2）轮廓几何要素分析 由于手工编程时，要计算每个基点的坐标，在自动编程时，由于手工编程时，要计算每个基点的坐标，在自动编程时，要对构成轮廓的所有几何要素进行定义，在分析零件图时，要分要对构成轮廓的所有几何要素进行定义，在分析零件图时，要分析几何要素的给定条件是否充分。在零件图设计时，如果出现构析几何要素的给定条件是否充分
19、。在零件图设计时，如果出现构成加工轮廓的条件不充分，尺寸模糊不清，将使编程存在困难。成加工轮廓的条件不充分，尺寸模糊不清，将使编程存在困难。（3）精度及技术要求分析 在确定加工方法、装夹方式、刀具及切削用量之前，必须对在确定加工方法、装夹方式、刀具及切削用量之前，必须对零件的加工精度及技术要求进行分析。分析的主要内容有零件的加工精度及技术要求进行分析。分析的主要内容有4个方面：个方面：一是分析精度及各项技术要求是否齐全合理；二是分析机床的加一是分析精度及各项技术要求是否齐全合理；二是分析机床的加工精度能否达到加工要求；三是找出有位置精度要求的表面，这工精度能否达到加工要求；三是找出有位置精度要
20、求的表面，这些表面应安排在一次安装中完成；四是对表面粗糙度要求较高的些表面应安排在一次安装中完成；四是对表面粗糙度要求较高的表面应采取恒线速度切削功能进行加工。表面应采取恒线速度切削功能进行加工。零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材料。而较差的零件结构工艺性，会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至料。而较差的零件结构工艺性，会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工，因此，零件
21、各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。无法加工，因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。零件的内腔和外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，尤其是加工面转零件的内腔和外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，尤其是加工面转接处的凹圆弧半径，一根轴上直径差不大的各轴肩处的退刀槽宽度最好统一接处的凹圆弧半径，一根轴上直径差不大的各轴肩处的退刀槽宽度最好统一尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，提高生产效率。尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，提高生产效率。对于零件上有多个外圆槽时，如图对于零件上有多个外圆槽时，如图3-2所示。所示。图3-2 轴上槽宽 内槽及缘板
22、之间转接圆角的大小决定着内槽及缘板之间转接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刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。对于图太小。对于图3-3所示零件，被加工轮廓低、所示零件，被加工轮廓低、转角圆弧半径的大则其结构工艺性好。转角圆弧半径的大则其结构工艺性好。图3-3 内槽结构工艺性 径轴向退刀方式，适用于切槽等加工的退刀，这种退刀方式是刀具先径向垂直退刀，到达指定位置时再轴向退刀。三是找出有位置精度要求的表面，这些表面应安排在一次安装中完成；粗加工时，主要考虑机床进给机构和刀具的强度、刚度等限制因素，根据被加工零件的材料、刀具尺寸和已确定的背吃刀量，选择进给速度。四是对表面粗
23、糙度要求较高的表面应采取恒线速度切削功能进行加工。先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。反之，工件的加工余量小，切削进给速度应高一些。对刀点的选择原则如下。如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度vf（mm/min）则必定大大超过正常值。目前数控机床用的最多最普遍的是高速钢刀具和硬质合金刀具。对刀点的位置应检验方便、可靠。其主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格甚至刀片型号材料等。程序须经过校验和首件试加工后才能正式使用。在一个数控加工工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。在使用对刀点确定工件原点时，就需要进行“对刀”，对刀是指使“刀位点”与“对刀点”
24、重合的操作。图3-14所示为加工边界敞开的直纹曲面常用的两种进给路线。先面后孔原则：对于有平面和孔加工的零件，应先加工孔，后加工平面。而按图（b）所示由“大”到“小”的切削方法，则可保证每次的车削所留余量基本相等，因此，该方法切削大余量较为合理。图3-6 大余量毛坯的切削进给路线3型腔加工的刀具路径孔加工中，除了空行程尽量最短之外，在镗孔中，孔系之间往往还要较高的位置精度，因此，安排镗孔路线时，要安排各孔的定位方向一致，即采用单向趋近定位点的方法，以免传动系统的误差或测量系统误差对定位精度的影响。1 数控车削加工工艺分析 铣削零件槽底平面时，槽底圆角半径铣削零件槽底平面时，槽底圆角半径r不要过
25、大。如图不要过大。如图3-4所示，铣削平面的最大接触直径所示，铣削平面的最大接触直径d=D 2r（D为铣刀为铣刀直径），当直径），当D一定时，一定时，r越大，铣刀端面刃与铣削平面的越大，铣刀端面刃与铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当也越差。当r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，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。这是应该尽量避免的。图图3-4 零件槽底平面圆弧的影响零件槽底平面圆弧的影响 在数控加工中若没有统一的定位基准，则会因工件在数控加工中若没有统一的定位基准，则会因工件的二次装
26、夹而造成加工后两个面上的轮廓位置及尺寸不的二次装夹而造成加工后两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象。另外，零件上最好有合适的孔作为定位基准协调现象。另外，零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。若没有，则应设置工艺孔作为定位基准孔。若无法孔。若没有，则应设置工艺孔作为定位基准孔。若无法制出工艺孔，也要用精加工表面作为统一基准，以减少制出工艺孔，也要用精加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。二次装夹产生的误差。此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差此外，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等是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影
27、响加工安排的封闭尺寸等。响加工安排的封闭尺寸等。刀具路径是指数控机床在整个加工工序中刀具中心（严格说来是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向。在确定刀具路径时，主要遵循以下原则。应能保证零件具有良好的加工精度和表面质量。应尽量缩短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。应使数值计算简单，程序段数量少。确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入距离和超越距离。1进给路线的选择（1）最短的切削进给路线 选择最短的切削进给路线，直接缩短加工时间，可提高生产率，降低选择最短的切削进给路线，直接缩短加工时间，可提高生产率，降低刀具磨损，因此，在安排粗加工或半精加工切削路线时，应综合考虑被加工刀具磨损，因此，在安排
28、粗加工或半精加工切削路线时，应综合考虑被加工工件的刚性和加工的工艺性等要求，制定最短的切削路线。工件的刚性和加工的工艺性等要求，制定最短的切削路线。图图3-5所示为所示为3种不同的切削路线，其中图（种不同的切削路线，其中图（a）所示为利用复合循环指令沿）所示为利用复合循环指令沿零件轮廓加工的切削路线，图（零件轮廓加工的切削路线，图（b）所示为按）所示为按“三角形三角形”轨迹加工的切削路线，轨迹加工的切削路线，图（图（c）所示为利用矩形循环指令加工的切削路线。通过分析和判断，按矩）所示为利用矩形循环指令加工的切削路线。通过分析和判断，按矩形循环轨迹加工的进给路线的长度总和最短，因此，在同等条件下
29、，其切削形循环轨迹加工的进给路线的长度总和最短，因此，在同等条件下，其切削所需时间（不含空行程）最短，刀具的损耗最小。所需时间（不含空行程）最短，刀具的损耗最小。图3-5 不同粗车进给路线示意 图图3-6所示为车削大余量的两种加工进给路所示为车削大余量的两种加工进给路线，其中图（线，其中图（a）所示的由）所示的由“小小”到到“大大”的切削方的切削方法，在同样的背吃刀量的条件下，所剩余量过大；法，在同样的背吃刀量的条件下，所剩余量过大；而按图（而按图（b）所示由）所示由“大大”到到“小小”的切削方法，则的切削方法，则可保证每次的车削所留余量基本相等，因此，该可保证每次的车削所留余量基本相等，因此
30、，该方法切削大余量较为合理。方法切削大余量较为合理。图3-6 大余量毛坯的切削进给路线 定位要迅速。在工件定位方案制定时，工件定位基准应尽量与设计基准保持一致，注意防止定位干涉现象，且便于工件的安装，决不允许出现欠定位的情况。工步的划分：工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。车螺纹时，刀具沿轴向的进给应与工件旋转保持严格的速比关系。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给出坐标尺寸的标注法。按所用刀具划分工步。定位基准在数控机床上要细心找正，否则加工出来的工件决不会是高精度的产品。按定位方式划分工
31、序：这种方法一般适合于加工内容不多的工件，加工完后就能达到待检状态。对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置。通常切削用量的选择顺序是：先确定背吃刀量，其次确定进给量，最后确定切削速度。铰孔是孔的精加工方法之一，在生产中应用很广。丝锥结构简单，使用方便，既可手工操作，也可以在机床上工作，在生产中应用广泛。图3-7 车螺纹时轴向进给距离钻孔刀具较多，有普通麻花钻、喷吸钻、扁钻等，根据加工材料、加工尺寸及加工质量要求合理选择，普通麻花钻如图3-32所示。对刀点的位置应检验方便、可靠。但对于定型产品大批量生产时，组合夹具的生产效率不如专用夹具生产效率高。在使用对刀点确定工件原点时，就需要进
32、行“对刀”，对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。vc切削速度，单位为m/min；顺铣时切削力F的水平分力FH的方向与进给运动vf的方向相同。使用组合夹具可节省夹具的材料费、设计费、制造费，方便库存保管；（1）选择并确定需要进行数控加工的零件及内容 车螺纹时，刀具沿轴向的进给应与工件旋转保持严格的速比关车螺纹时，刀具沿轴向的进给应与工件旋转保持严格的速比关系。考虑到刀具从停止状态加速到指定的进给速度或从指定的进给系。考虑到刀具从停止状态加速到指定的进给速度或从指定的进给速度降至零时，驱动系统有一个过渡过程，因此，刀具沿轴向进给速度降至零时，驱动系统有一个过渡过程，因此，刀具沿轴向进给的加
33、工路线长度，除保证螺纹加工的长度外，还应增加的加工路线长度，除保证螺纹加工的长度外，还应增加1（25 mm）的刀具引入距离和）的刀具引入距离和2（12 mm）的刀具切出距离，如图）的刀具切出距离，如图3-7所示，以便保证螺纹切削时，在升速完成后才使刀具接触工件，在所示，以便保证螺纹切削时，在升速完成后才使刀具接触工件，在刀具离开工件后再开始降速。刀具离开工件后再开始降速。图3-7 车螺纹时轴向进给距离 数控车削中应根据毛坯类型和工件形状确定切除余数控车削中应根据毛坯类型和工件形状确定切除余量的方法，以达到减少走刀次数，提高加工效率的目的。量的方法，以达到减少走刀次数，提高加工效率的目的。轴类零
34、件。轴套类零件安排走刀的原则是轴向走刀、轴类零件。轴套类零件安排走刀的原则是轴向走刀、径向进刀，这样可以减少走刀次数，如图径向进刀，这样可以减少走刀次数，如图3-8所示。所示。盘类零件。盘类零件安排走刀路线的原则是径向走刀、盘类零件。盘类零件安排走刀路线的原则是径向走刀、轴向进刀，与轴套类零件相反，如图轴向进刀，与轴套类零件相反，如图3-9所示。所示。图3-8 轴套类零件循环切除余量 图3-9 盘类零件循环切除余量 铸锻类零件。铸锻件毛坯形状与加工零件形状相似，铸锻类零件。铸锻件毛坯形状与加工零件形状相似，留有较均匀的加工余量。循环去除余量的方式是刀具轨留有较均匀的加工余量。循环去除余量的方式
35、是刀具轨迹按工件轮廓线运动，逐渐逼近图纸尺寸。这种方法实迹按工件轮廓线运动，逐渐逼近图纸尺寸。这种方法实质上是采用轮廓仿形车削的方式，如图质上是采用轮廓仿形车削的方式，如图3-10 所示。所示。图图3-10 铸锻件毛坯零件循环切除余量铸锻件毛坯零件循环切除余量 2退刀路径的确定 数控机床加工过程中，为了提高加工效率，刀具从起始点或换刀点运动到接近工件部位，以及加工完成后退回起始点或换刀点，是以快速运动方式完成的。在快速运动中，首先应考虑运动过程的安全性，即在退刀过程中不能与工件发生碰撞；然后考虑缩短快速运动时间，使退刀路线最短。根据刀具加工零件部件的不同，退刀的路线确定方式也不同，数控车床加工
36、中常见有3种退刀方式。斜线退刀方式，适用于加工外圆表面的退刀。径轴向退刀方式，适用于切槽等加工的退刀，这种退刀方式是刀具先径向垂直退刀，到达指定位置时再轴向退刀。轴径向退刀方式，适用于镗孔等加工的退刀，轴径向退刀方式的顺序与径轴向退刀方式恰好相反。3.2.2 数控铣削刀具路径1顺铣和逆铣的选择 在铣削加工中，采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆铣时切削力F的水平分力FH的方向与进给运动vf的方向相反；顺铣时切削力F的水平分力FH的方向与进给运动vf的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求，工件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常，由于数控机床传动采用
37、滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性优于逆铣。图3-11（a）所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓，图3-11（b）所示为采用逆铣切削方式精铣型腔轮廓。图3-11 顺铣和逆铣切削方式2平面零件轮廓的刀具路径 对于平面轮廓的铣削，无论是外轮廓或内轮廓，铣刀在切入工对于平面轮廓的铣削，无论是外轮廓或内轮廓，铣刀在切入工件时应沿轮廓曲线的切向进入轮廓进行加工，而不应沿法线直接切件时应沿轮廓曲线的切向进入轮廓进行加工，而不应沿法线直接切入工件，以保证零件轮廓切入处的表面光滑。入工件，以保证零件轮廓切入处的表面光滑。图3-12 铣削平面零件轮廓的刀具路径3型腔加工的刀具路径型腔加工的刀具路径型腔加
38、工是铣削中常见的加工，通常采用立铣刀铣削，图3-13所示为加工槽的3种进给路线，因进给路线不一致，加工结果也将各异。图3-13（a）和图3-13（b）所示分别为行切法和环切法加工内槽。图3-13 型腔铣削加工进给路线 4铣削曲面的刀具路径 铣削曲面时，常用球头刀进行加工。图3-14所示为加工边界敞开的直纹曲面常用的两种进给路线。当采用图（a）所示方案加工时，每次直线进给，刀位点计算简单，程序较短，而且加工过程符合直纹面的形成规律，可以准确保证母线的直线度。而采用图（b）所示方案加工时，符合这类工件表面资料给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，因此，在实际生产中最好将以上两种方案结合起来。另
39、外，由于曲面工件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以外延，为保证加工的表面质量，球头刀应从曲面边界外部进刀和退刀。当边界不敞开时，确定走刀路线要另行处理。图3-14 加工直纹曲面的两种常用进给路线5孔加工刀具路径孔加工时，一般是首先将刀具在xy平面内快速定位运动到孔中心线的位置上，然后沿z向运动进行加工，所以，孔加工进给路线的确定包括xy平面内和z向进给路线。（1）确定xy平面内的进给路线孔加工时，刀具在xy平面内的运动属于点位运动，确定进给路线时，主要考虑以下问题。定位要迅速。例如，钻如图3-15所示零件的孔。图3-15 最短加工路线的选择 定位要准确。孔加工中，除了空行程尽量
40、最短之外，在镗孔中，孔系之间往往还要较高的位置精度，因此，安排镗孔路线时，要安排各孔的定位方向一致，即采用单向趋近定位点的方法，以免传动系统的误差或测量系统误差对定位精度的影响。如图3-16所示。图3-16 准确定位进给路线图3-14所示为加工边界敞开的直纹曲面常用的两种进给路线。铣削曲面时，常用球头刀进行加工。通常是以一次安装及加工作为一道工序。几何形状较复杂的零件。数控加工工艺主要包括：选择并确定需要进行数控加工的零件及内容，数控加工工艺设计，对零件图形进行必要的数学处理，编写加工程序，程序校验与首件试加工，数控加工工艺技术文件的编写与归档等。工件材料的硬度越高，进给速度也越低；这样可以减
41、少刀具规格和换刀次数，使编程方便，提高生产效率。考虑到刀具从停止状态加速到指定的进给速度或从指定的进给速度降至零时，驱动系统有一个过渡过程，因此，刀具沿轴向进给的加工路线长度，除保证螺纹加工的长度外，还应增加1（25 mm）的刀具引入距离和2（12 mm）的刀具切出距离，如图3-7所示，以便保证螺纹切削时，在升速完成后才使刀具接触工件，在刀具离开工件后再开始降速。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据,也是操作者遵守、执行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，进行技术积累。目前，精镗时常用的镗刀有精镗微调刀，如图3-35所示。选择最短的切削进给路线，直接缩短加工时间，可
42、提高生产率，降低刀具磨损，因此，在安排粗加工或半精加工切削路线时，应综合考虑被加工工件的刚性和加工的工艺性等要求，制定最短的切削路线。1数控加工工艺的特点在一个数控加工工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。图3-17 刀具Z向进给路线应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。3熟悉数控加工切削用量的确定方法，以及典型数控零件的工艺分析具体确定时，应根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。D刀具或工件直径，单位为mm。形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件。良好的结构工艺性，可以使
43、零件加工容易，节省工时和材料。（2）确定Z向（轴向）的进给路线刀具在刀具在Z向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。刀具向的进给路线分为快速移动进给路线和工作进给路线。刀具先从初始平面快速运动到距工件加工表面一定距离的先从初始平面快速运动到距工件加工表面一定距离的R平面，然后按平面，然后按工作进给速度进行加工。如图工作进给速度进行加工。如图3-17（a）所示为加工单个孔时刀具的）所示为加工单个孔时刀具的进给路线。对多个孔加工而言，为减少刀具的空行程进给时间，加进给路线。对多个孔加工而言，为减少刀具的空行程进给时间，加工中间孔时，刀具不必退回到初始平面，只要退回到工中间孔时，刀具不必退回
44、到初始平面，只要退回到R平面上即可，平面上即可，其进给路线如图其进给路线如图3-17（b）所示。）所示。图3-17 刀具Z向进给路线3.3.1 零件的定位 根据数控加工的特点，工件的定位基准和夹紧方案根据数控加工的特点，工件的定位基准和夹紧方案的确定应遵循有关定位基准和工件夹紧的基本要求。的确定应遵循有关定位基准和工件夹紧的基本要求。1工件定位、安装的基本原则 力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一。力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一。尽量减少工件的装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，尽量减少工件的装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。加工出全部待加工表面。避免采用
45、占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。机床的效能。2工件的定位基准应与设计基准保持一致 在工件定位方案制定时，工件定位基准应尽量与设计基准保持一致，注意防止定位干涉现象，且便于工件的安装，决不允许出现欠定位的情况。箱体工件最好选择一面两削作为定位基准。定位基准在数控机床上要细心找正，否则加工出来的工件决不会是高精度的产品。为了找正方便，有的机床，如卧式加工中心工作台侧面，安装有专用定位板。对于形状不规则或测定工件原点不方便的工件，可在夹具上设置找正定位面，以便设置工件原点。同时，选择定位方式时应尽量减少装夹次数。有些工件需要二次装夹时，
46、应尽量采用同一定位基准以减少定位误差。3工件装夹 选择工件定位方法后，就应确定采用一定的夹紧方法和夹紧装置将工件压紧夹牢，以防止工件在加工过程中，因切削力、离心力、惯性力及重力等作用下发生位移和振动。与普通机床一样，通过选择合理的装夹方案，获得较高的定位精度和较好的夹紧方案。工件常用的装夹方法有如下3种。（1）直接找正装夹 用百分表、划针等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法。这种方法生产率低，精度取决于操作人员的技术水平和测量工具的精度，通常用于单件小批量生产或位置精度要求特别高的工件。（2）划线找正装夹 此法是先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加工线，然后按照划好的线找
47、正工件位置。这种装夹方法不仅划线费时，生产率低，精度低，而且对工人技术水平要求高。这种装夹方法通常用于单件小批量生产中加工形状复杂而笨重的工件，或低精度毛坯的加工。（3）用夹具装夹 此法是将工件直接安装在夹具的定位组件上。由于采用夹具装夹，不需要找正就能保证工件的装夹定位精度，因此，这种方法装夹迅速方便，定位精度较高且稳定，生产率高，但需要设计、制造专用夹具。这种装夹方法广泛用于中批量以上生产类型。由于数控机床具有工序集中的使用特点，即工件通由于数控机床具有工序集中的使用特点，即工件通常一次装夹完全部加工工序，应防止工件因夹紧不当引常一次装夹完全部加工工序，应防止工件因夹紧不当引起的变形造成对
48、工件加工的不良影响。在设计工件的夹起的变形造成对工件加工的不良影响。在设计工件的夹紧方案或设计夹紧装置时，应满足以下基本要求。紧方案或设计夹紧装置时，应满足以下基本要求。在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。夹紧应可靠和适当。夹紧机构要能自锁，保持工件在夹紧应可靠和适当。夹紧机构要能自锁，保持工件在加工中不产生松动和振动。夹紧工件时不允许产生过大加工中不产生松动和振动。夹紧工件时不允许产生过大变形和表面损伤。变形和表面损伤。夹紧装置应操作方便、安全、省力。夹紧装置应操作方便、安全、省力。夹紧方案或夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与工夹紧
49、方案或夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与工件的生产批量和生产方式相适应，结构设计力求简单紧件的生产批量和生产方式相适应，结构设计力求简单紧凑，尽量使用标准化组件。凑，尽量使用标准化组件。1选择夹具的基本要求 单件小批量生产时，应尽量采用组合夹具、单件小批量生产时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及通用夹具，以缩短生产准备时间，可调式夹具及通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。节省生产费用。成批生产时，可考虑采用专用夹具，但结构成批生产时，可考虑采用专用夹具，但结构要力求简单。要力求简单。数控机床夹具的精度要求更高。数控机床夹具的精度要求更高。零件在夹具上的装卸要快速、方便、可靠，零件在夹具
50、上的装卸要快速、方便、可靠，实现夹具的高效自动化。实现夹具的高效自动化。（1）数控车床夹具数控车床的夹具通常使用三爪自定心卡盘、四爪数控车床的夹具通常使用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘（见图单动卡盘（见图3-18）等，四爪卡盘用于非回转）等，四爪卡盘用于非回转体或偏心件的装卡。大批量生产使用便于自动控体或偏心件的装卡。大批量生产使用便于自动控制的液压、电动及气动夹具（如液压三爪卡盘），制的液压、电动及气动夹具（如液压三爪卡盘），用于回转工件的自动装卡。数控车床加工中还有用于回转工件的自动装卡。数控车床加工中还有多种相应的夹具，主要分两大类，即用于轴类工多种相应的夹具，主要分两大类，即用于轴类工件
