1、一、数控手工编程的工艺处理一、数控手工编程的工艺处理(一)数控加工工艺的基本特点和基本内容 1.基本特点基本特点 1）数控加工的工序内容比普通机床的工序加工内容复杂。由于数控机床比普通机床价格贵，若只加工简单工序在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至在普通机床上难以加工的工序。2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在编制数控机床加工工艺时不能忽略。2.基本内容基本内容数控加工工艺主要包括以下几方面：1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2）分
2、析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3）设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。4）调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。5）分配数控加工的容差。6）处理数控机床上部分工艺指令。(二二)机床的合理选用机床的合理选用 在数控机床上加工零件时一般有两种情况。一是有零件图样和毛坯，要选择适合该零件的数控机床；二是已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的因素有，毛坯的材料和类型、
3、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来有三点：要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本（加工费用）。根据国内外数控机床应用实践，数控机床加工的使用范围可用图1-2定性分析。从图中可以看出，数控机床最适合加工：轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件；多品种、小批量生产的零件；新产品试制中的零件。(三三)工序与工步的划分工序与工步的划分1.工序的划分工序的划分 在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。一般工序划分有以下几种方式：(1)按零件装卡定位方式划分工序 (2)粗、精加工划分工
4、序 (3)按所用刀具划分工序2.工步的划分工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个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，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则：1）同一表面按粗加工、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。2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。3）按刀具划分工步。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。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构
5、特点、技术要求等情况综合考虑。(四四)零件的安装与夹具的选择零件的安装与夹具的选择1.定位安装的基本原则定位安装的基本原则 定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。在选择时应注意以下几点：1）力求设计、工艺和编程计算的基准统一。2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。3）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。2.选择夹具的基本原则选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点：1）当零件加工批量不大时，应尽量采用
6、组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，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。4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。(五五)刀具的选择与切削用量的确定刀具的选择与切削用量的确定1.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内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用
7、新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。a）球铣刀 b）环形刀 c）鼓形刀 d）锥形刀 e）盘形刀 图2-20 变斜角斜面加工 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。面尺寸和形状相适应。平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选用硬质合金刀片铣刀；铣削平面时，应选用硬质合金刀片铣刀；加工凸轮、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工凸轮、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。玉米铣刀。2.切削用量的确定切削
8、用量的确定 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。1）切削深度ap（）主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产率。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取（0.20.5）2）主轴转速n（r/min）主要根据允许的切削速度c（m/min）选取。式中，c切削速度，由刀具的耐用度决定；D工件或刀具直径（）。Dvnc/1000 3）进给量
9、（进给速度）f（mm/min或mm/r）：主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给量数值应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。(六六)数控机床的坐标系和坐标原点数控机床的坐标系和坐标原点 数控机床的坐标系分为机床坐标系和工件坐标系（编程坐标系）。机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。机床坐标系在出厂前已经调整好，一般情况下，不允许用户随意变动。机床原点为机床的零点，它是机床上的一个固定点，由生产厂家在设计机床时确定。
10、工件坐标系又称编程坐标系，是编程时使用的坐标系，用来确定工件几何形体上各要素的位置。工件坐标系的原点即为工件零点。工件零点的位置是任意的，它由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。在选择工件零点的位置时应注意：1）工件零点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少错误。2）工件零点尽量选在精度较高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。3）对于对称的零件，工件零点应设在对称中心上。4）对于一般零件，工件零点设在工件外轮廓的某一角上。5）Z轴方向上的零点，一般设在工件表面。机床坐标系与工件坐标系的关系如图2-21所示。在加工时，工件随夹具在机床上安装后，测量工件原点与机床原点之间
11、的距离，这个距离称为工件原工件原点偏置点偏置，如图示。该偏置值需预存到数控系统中，在加工时，工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的绝对坐标值。因此，编程人员可以不必考虑工件在机床上的安装位置和安装精度，而利用数控系统的原点偏置功能，通过工件的原点偏置值，来补偿工件在工作台上的位置误差,使用起来十分方便，现在大多数数控机床均有这种功能。(七七)对刀点和换刀点的确定对刀点和换刀点的确定 在编程时，应正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。对刀点对刀点：就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“程序起点”或
12、“起刀点”。对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基准有一定的关系。如图2-22中的x0和y0，这样才能确定机床坐标系与工件坐标系的关系。若对刀精度要求不高时，可直接选用零件上或夹具上的某些表面作为对刀面。若对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。刀位点：刀位点：是指车刀的刀尖、镗刀的镗杆中心；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中心。对刀点即是程序的起点又是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该
13、精度可用对刀点相距机床原点的坐标值（x0，y0）来校核。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。换刀点：换刀点：是指刀架转位换刀时的位置。该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如车床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其他部件为准。(八)工艺路线的确定 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。2）应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。图2-23 镗孔加工路线示意图 3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。孔系加工时，注意：加工顺序的安排，应避免坐标轴反向间隙的带入，影响位置精度。a）b）c）图2-24 切削螺纹引入和超越距离 在数控机床上车螺纹时，注意：（1）严格的速比关系 （2）有引入距离和超越距离图2-25 切入切出方式 在铣削平面零件时，注意：（1）铣削外轮廓表面，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线切入和切出零件表面；图2-26 凹槽加工路线（2）铣削内轮廓表面时，铣刀可沿零件轮廓的法线方向切入和切出，切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。
