1、第二章第二章 数控加工基础数控加工基础主讲人：缪遇春 数控加工操作与编程数控加工操作与编程 目目 录录第一节第一节 数控编程概述数控编程概述 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定 第三节第三节 数控机床坐标系数控机床坐标系 第四节第四节 数控程序的格式与组成数控程序的格式与组成 第五节第五节 数控加工工艺文件的编制数控加工工艺文件的编制 习题习题第一节第一节 数控编程的作用与目的数控编程的作用与目的 一、数控编程的作用与目的一、数控编程的作用与目的 数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对毛坯进行加工。我们把零件的加工工艺路
2、线、工艺参毛坯进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、进给量、吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的码及程序格式编写成加工程序单，再把这一程序单中的内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器），然后输入到数控机床的数控装置中，从而泡存储器），然后
3、输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。质的全部过程叫数控程序的编制。第一节第一节 数控编程的作用与目的数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤：二、数控编程的内容和步骤：（一）数控编程的内容（一）数控编程的内容 数控编程的主要内容包括：分析零件图样，确定加工工艺过程；数控编程的主要内容包括：分析零件图样，确定加工工艺过程；确定走刀轨迹，计算刀位数据；编写零件加工程序；制作控制介质；确定走刀轨迹，计算刀位数据；编写零件加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试加工。校对程序
4、及首件试加工。（二）数控编程的步骤（二）数控编程的步骤 图2-1 数控编程过程 第一节第一节 数控编程的作用与目的数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤二、数控编程的内容和步骤（二）数控编程的步骤（二）数控编程的步骤1 1、分析零件图样和工艺处理：、分析零件图样和工艺处理：对零件图样进行分析以明确加工的内容及要求，选对零件图样进行分析以明确加工的内容及要求，选择加工方案、确定加工顺序、走刀路线、选择合适的数控机床、设计夹具、选择刀具、确定择加工方案、确定加工顺序、走刀路线、选择合适的数控机床、设计夹具、选择刀具、确定合理的切削用量等。工艺处理涉及的问题很多，编程人员需要注意以下几点：合
5、理的切削用量等。工艺处理涉及的问题很多，编程人员需要注意以下几点：（1 1）工艺方案及工艺路线：）工艺方案及工艺路线：应考虑数控机床使用的合理性及经济性，充分发挥数控应考虑数控机床使用的合理性及经济性，充分发挥数控机床的功能；尽量缩短加工路线，减少空行程时间和换刀次数，以提高生产率；尽量使数值计机床的功能；尽量缩短加工路线，减少空行程时间和换刀次数，以提高生产率；尽量使数值计算方便，程序段少，以减少编程工作量；合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程算方便，程序段少，以减少编程工作量；合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击；在连续铣削平面内外轮廓时，应安排好刀具的切
6、入、切出路线。尽量沿轮廓平稳，没有冲击；在连续铣削平面内外轮廓时，应安排好刀具的切入、切出路线。尽量沿轮廓曲线的延长线切入、切出，以免交接处出现刀痕。曲线的延长线切入、切出，以免交接处出现刀痕。（a）铣曲线轮廓板 （b）铣直线轮廓 图2-2 刀具的切入切出路线第一节第一节 数控编程的作用与目的数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤二、数控编程的内容和步骤（二）数控编程的步骤（二）数控编程的步骤1 1、分析零件图样和工艺处理、分析零件图样和工艺处理（2 2）零件安装与夹具选择）零件安装与夹具选择 ：尽量选择通用、组合夹具，一次安装中把零件的所有尽量选择通用、组合夹具，一次安装中把零件的所
7、有加工面都加工出来，零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差；应特别注意要迅速完加工面都加工出来，零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差；应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间，必要时可以考虑采用专用夹具。成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间，必要时可以考虑采用专用夹具。（3 3）编程原点和编程坐标系：）编程原点和编程坐标系：编程坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准编程坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。要求所选择的编程原点及编程坐标系应使程序编制简坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。要求所选择的编程原点及编程坐标系
8、应使程序编制简单；编程原点应尽量选择在零件的工艺基准或设计基准上，并在加工过程中便于检查的位置；单；编程原点应尽量选择在零件的工艺基准或设计基准上，并在加工过程中便于检查的位置；引起的加工误差要小。引起的加工误差要小。（4 4）刀具和切削用量：）刀具和切削用量：应根据工件材料的性能，机床的加工能力，加工工序的类型，应根据工件材料的性能，机床的加工能力，加工工序的类型，切削用量以及其他与加工有关的因素来选择刀具。对刀具总的要求是：安装调整方便，刚性切削用量以及其他与加工有关的因素来选择刀具。对刀具总的要求是：安装调整方便，刚性好，精度高，使用寿命长等。好，精度高，使用寿命长等。切削用量包括：主轴
9、转速、进给速度、切削深度等。切削用量包括：主轴转速、进给速度、切削深度等。切削深度切削深度由机床、刀具、工件的刚由机床、刀具、工件的刚度确定，在刚度允许的条件下，粗加工取较大切削深度，以减少走刀次数，提高生产率；精度确定，在刚度允许的条件下，粗加工取较大切削深度，以减少走刀次数，提高生产率；精加工取较小切削深度，以获得表面质量。加工取较小切削深度，以获得表面质量。主轴转速主轴转速由机床允许的切削速度及工件直径选取。由机床允许的切削速度及工件直径选取。进给速度则按零件加工精度、表面粗糙度要求选取，粗加工取较大值，精加工取较小值。进给速度则按零件加工精度、表面粗糙度要求选取，粗加工取较大值，精加工
10、取较小值。最最大进给速度大进给速度受机床刚度及进给系统性能限制。受机床刚度及进给系统性能限制。第一节第一节 数控编程的作用与目的数控编程的作用与目的 二、数控编程的内容和步骤：二、数控编程的内容和步骤：（二）数控编程的步骤（二）数控编程的步骤2 2、数学处理：、数学处理：在完成工艺处理的工作以后，下一步需根据零件的几何形状、尺寸、走在完成工艺处理的工作以后，下一步需根据零件的几何形状、尺寸、走刀路线及设定的坐标系，计算粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。一般的数控系统均具刀路线及设定的坐标系，计算粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。一般的数控系统均具有直线插补与圆弧插补功能。对于点定位的数控机
11、床（如数控冲床）一般不需要计算；对于有直线插补与圆弧插补功能。对于点定位的数控机床（如数控冲床）一般不需要计算；对于加工由圆弧与直线组成的较简单的零件轮廓加工，需要计算出零件轮廓线上各几何元素的起加工由圆弧与直线组成的较简单的零件轮廓加工，需要计算出零件轮廓线上各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标、两几何元素的交点或切点的坐标值；当零件图样所标尺寸的坐点、终点、圆弧的圆心坐标、两几何元素的交点或切点的坐标值；当零件图样所标尺寸的坐标系与所编程序的坐标系不一致时，需要进行相应的换算；若数控机床无刀补功能，则应计标系与所编程序的坐标系不一致时，需要进行相应的换算；若数控机床无刀补功能，则应计算刀
12、心轨迹；对于形状比较复杂的非圆曲线（如渐开线、双曲线等）的加工，需要用小直线算刀心轨迹；对于形状比较复杂的非圆曲线（如渐开线、双曲线等）的加工，需要用小直线段或圆弧段逼近，按精度要求计算出其节点坐标值；自由曲线、曲面及组合曲面的数学处理段或圆弧段逼近，按精度要求计算出其节点坐标值；自由曲线、曲面及组合曲面的数学处理更为复杂，需利用计算机进行辅助设计。更为复杂，需利用计算机进行辅助设计。3 3、编写零件加工程序单：、编写零件加工程序单：在加工顺序、工艺参数以及刀位数据确定后，就可按数控在加工顺序、工艺参数以及刀位数据确定后，就可按数控系统的指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单。编程人员应
13、对数控机床的性能、系统的指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单。编程人员应对数控机床的性能、指令功能、代码书写格式等非常熟悉，才能编写出正确的零件加工程序。对于形状复杂（如指令功能、代码书写格式等非常熟悉，才能编写出正确的零件加工程序。对于形状复杂（如空间自由曲线、曲面）、工序很长、计算烦琐的零件采用计算机辅助数控编程。空间自由曲线、曲面）、工序很长、计算烦琐的零件采用计算机辅助数控编程。4 4、输入数控程序：、输入数控程序：程序编写好之后，可通过键盘直接将程序输入数控系统，或者通程序编写好之后，可通过键盘直接将程序输入数控系统，或者通过数据线或者网线，利用传输软件传送到机床。过数据线或
14、者网线，利用传输软件传送到机床。5 5、程序检验和首件试加工：、程序检验和首件试加工：程序送入数控机床后，还需经过试运行和试加工两步程序送入数控机床后，还需经过试运行和试加工两步检验后，才能进行正式加工。通过试运行，检验程序语法是否有错，加工轨迹是否正确；通检验后，才能进行正式加工。通过试运行，检验程序语法是否有错，加工轨迹是否正确；通过试加工可以检验其加工工艺及有关切削参数指定得是否合理，加工精度能否满足零件图样过试加工可以检验其加工工艺及有关切削参数指定得是否合理，加工精度能否满足零件图样要求，加工工效如何，以便进一步改进。要求，加工工效如何，以便进一步改进。第一节第一节 数控编程的作用与
15、目的数控编程的作用与目的 三、数控编程的方法三、数控编程的方法1 1、手工编程、手工编程一般数控编程方法一般数控编程方法如图如图2-32-3所示。所示。图2-32-3手工编程 2 2、自动编程、自动编程 自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。它包括数自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。它包括数控语言编程和图形交互式编程。控语言编程和图形交互式编程。*本书主要讲解手工编程。本书主要讲解手工编程。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （一）数控加工工艺内容的选择（一）数控加工工艺内容的选择1
16、 1、适于数控加工的内容、适于数控加工的内容 （1 1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2 2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3 3）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）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。控机床尚存在富裕加工能力时选择。2 2、不适于数控加工的内容、不适于数控加工的内容 （1 1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装）占机调整时间长。
17、如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；协调的内容；（2 2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；效果不明显，可安排通用机床补加工；（3 3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转此
18、外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。格为通用机床使用。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （二）数控加工工艺分析（二）数控加工工艺分析1 1、加工图样分析、加工图样分析 （1 1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点，在数控编程中，所有点、线、面的尺工的特点，在数控编程中，所有点、
19、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。寸和位置都是以编程原点为基准的。如图（如图（a a）在数控加工零件图上，应以同一基准标注尺寸或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，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、也便于尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。工艺基准、测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，因而常采用地考虑装配等使用特性，因而常采用如图如图 (b)(b)所所示示的局部分
20、散的标注方法，这样就给工序安排和的局部分散的标注方法，这样就给工序安排和数控加工带来诸多不便。由于数控加工精度和重数控加工带来诸多不便。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。标注法改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （二）数控加工工艺分析（二）数控加工工艺分析1 1、加工图样分析、加工图样分
21、析 （2 2）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）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，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。为工件定位、安装和夹具设计提供依据。紧变形是否对加工质量有
22、影响等。为工件定位、安装和夹具设计提供依据。（3 3）构成零件轮廓的几何元素（点、线、面）的条件（如相切、相交、）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，则要根据这些条件对构成零件的所计算每一个节点的坐标；自动编程时，则要根据这些条件对构成零件的所有几何元素进行定义，无论哪一个条件不明确，都会导致编程无法进行。有几何元素进行定义，无论哪一个条件不明确，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
23、给定条件是否充分，发因此，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，发现问题及时与设计人员协商解决。现问题及时与设计人员协商解决。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （二）数控加工工艺分析（二）数控加工工艺分析2 2、零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性分析 （1 1）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）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。减少刀具规格和换刀次数，方便编程，提高生产效益。（2 2）内槽圆角的大小决
24、定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应）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。对于太小。对于如图所示如图所示零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转零件，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。图角圆弧半径的大小等因素有关。图(b)(b)与与(a)(a)相比，转角圆弧半径相比，转角圆弧半径R R大，可以大，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。通常加工质量也会好一些，因而工艺性较好。反之，
25、工艺性较差。通常R R0.2H(H0.2H(H为被加工工件轮廓面的最大高度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时，可以判定零件该部位的工艺性不好。不好。图2-5 内槽结构工艺性 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （二）数控加工工艺分析（二）数控加工工艺分析2 2、零件的结构工艺性分析、零件的结构工艺性分析 （3 3）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。如图所示如图所示，铣刀，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径端面刃与铣削平面的最大接触直径
26、d dD-2r(DD-2r(D为铣刀直径为铣刀直径)，当，当D D一定时，一定时，r r越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当低，工艺性也越差。当r r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。应该尽量避免的。（4 4）应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此要选择）应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此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，应采用统一的基准便于各个表面都能加工的定位方式
27、；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，从而使加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调，因此，为保证误差，从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，应采用统一的定位基准。二次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的定位基准。图2-6 零件底面圆弧半径对工艺性的影响 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （二）数控加工工艺分析（二）数控加工工艺
28、分析3 3、定位基准可靠、定位基准可靠 在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如图如图(a)(a)所示所示的零件，为增加的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如图如图(b)(b)所示所示。在完成定位加工后再除去。在完成定位加工后再除去。（a）改进前的结构 （b）改进后的结构 图2-7工艺凸台的应用 零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以
29、减少换刀次数，零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。4 4、统一几何类型及尺寸、统一几何类型及尺寸 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （三）数控加工工艺路线的设计（三）数控加工工艺路线的设计 常见工艺流程常见工艺流程如图所示。如图所示。图2-8工艺
30、流程 数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：1 1、工序的划分、工序的划分 （1 1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态到待检状态 （2 2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间但考虑到程序太长，会受到某些限
31、制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3 3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。
32、（4 4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定一、数控加工工艺设计主要内容一、数控加工工艺设计主要内容 （三）数控加工工艺路线的设计（三）数控加工工艺路线的设计 2 2、顺序的安排、顺序的安排 顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的顺序的安排应根据零件的结构
33、和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；用机床加工工序的也应综合考虑；（2 2）先进行内腔加工，后进行外形加工；）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3 3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板
34、次数；第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （一）加工工序划分：（一）加工工序划分：常用的工序划分原则有以下两种常用的工序划分原则有以下两种 1 1、保证精度的原则、保证精度的原则 数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进
35、行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。2 2、提高生产效率的原则、提高生产效率的原则 数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的
36、路线到达各加少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。工部位。*实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。综合考虑。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （二）加工路线的确定（二）加工路线的确定1 1、车圆锥的加工路线分析、车圆锥的加工路线分析 下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线：下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线：图2-9 车圆锥的加工路线 数控车床上车外圆锥，假设圆锥大径为数控车床
37、上车外圆锥，假设圆锥大径为D D，小径，小径为为d d，锥长为，锥长为L L，车圆锥的加工路线，车圆锥的加工路线如图所示。如图所示。按按图（图（a a）的阶梯切削路线，二刀粗车，最后一刀精的阶梯切削路线，二刀粗车，最后一刀精车；二刀粗车的终刀距车；二刀粗车的终刀距S S要作精确的计算，可有相似要作精确的计算，可有相似三角形得：三角形得：此种加工路线，粗车时，刀具背吃刀量相同，但精车时，背吃刀量不同；同时刀具切削运动的路线最短。此种加工路线，粗车时，刀具背吃刀量相同，但精车时，背吃刀量不同；同时刀具切削运动的路线最短。按按图（图（b b）的相似斜线切削路线，也需计算粗车时终刀距的相似斜线切削路线
38、，也需计算粗车时终刀距S S，同样由相似三角形可计算得：，同样由相似三角形可计算得：按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短按此种加工路线，刀具切削运动的距离较短 。按按图（图（c c）的斜线加工路线，只需确定了每次背吃刀量的斜线加工路线，只需确定了每次背吃刀量apap，而不需计算终刀距，编程方便。但，而不需计算终刀距，编程方便。但在在每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的路线较长。每次切削中背吃刀量是变化的，且刀具切削运动的路线较长。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （二）加工路线的确定（二）加工路线的确定2
39、2、车圆弧的加工路线分析、车圆弧的加工路线分析 下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线：下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线：图2-10 阶梯切削路线车圆弧 如图所示如图所示为车圆弧的阶梯切削路线。即先粗为车圆弧的阶梯切削路线。即先粗车成阶梯，最后一刀精车出圆弧。此方法在确定了车成阶梯，最后一刀精车出圆弧。此方法在确定了每刀吃刀量每刀吃刀量apap后，须精确计算出粗车的终刀距后，须精确计算出粗车的终刀距S S，即求圆弧与直线的交点。即求圆弧与直线的交点。此方法刀具切削运动距离此方法刀具切削运动距离较短，但数值计算较繁。较短，但数值计算较繁。（a）图2-11 同心圆弧切削路线车圆弧
40、（b）图（图（a a）为车圆弧的同心圆弧切削路线。为车圆弧的同心圆弧切削路线。即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。此方法在确定了每次吃刀量弧加工出来。此方法在确定了每次吃刀量apap后，对后，对9090圆弧的起点、终点坐标较易圆弧的起点、终点坐标较易确定，确定，数值计算简单，编程方便，常采用数值计算简单，编程方便，常采用。但按但按图（图（b b）加工时，加工时，空行程时间较长。空行程时间较长。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （二）加工路线的确定（二）加工路线的确定2
41、2、车圆弧的加工路线分析、车圆弧的加工路线分析 下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线：下面举例分析数控机床加工零件时常用的加工路线：图2-12 车锥法切削路线车圆弧 如图所示如图所示为车圆弧的车锥法切削路线。为车圆弧的车锥法切削路线。即先车一个圆锥，再车圆弧。但要注意，车即先车一个圆锥，再车圆弧。但要注意，车锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则锥时的起点和终点的确定，若确定不好，则可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。可能损坏圆锥表面，也可能将余量留得过大。确定方法如图所示，连接确定方法如图所示，连接OCOC交圆弧于交圆弧于D D，过，过D D点作圆弧的切线点作圆弧的切线ABAB。
42、由几何关系由几何关系 ，此为车锥时的最大切削余量，此为车锥时的最大切削余量，即车锥时，加工路线不能超过即车锥时，加工路线不能超过ABAB线。由图示关系，可得线。由图示关系，可得AC=BC=0.586RAC=BC=0.586R，这样，这样可确定出车锥时的起点和终点。当可确定出车锥时的起点和终点。当R R不太大时，可取不太大时，可取AC=BC=0.5RAC=BC=0.5R。此方法数此方法数值计算较繁，刀具切削路线短。值计算较繁，刀具切削路线短。第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （二）加工路线的确定（二）加工路线的确定3
43、3、车螺纹时轴向进给距离的分析、车螺纹时轴向进给距离的分析 车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降至零，系。考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降至零，驱动系统必有一个过渡过程，沿轴向进给的加工路线长度，除保证加工螺纹驱动系统必有一个过渡过程，沿轴向进给的加工路线长度，除保证加工螺纹长度外，还应增加长度外，还应增加11（5mm)5mm)的刀具引入距离和的刀具引入距离和22（2mm)2mm)的刀具切的刀具切出距离，出距离，如图所示
44、如图所示。这样来保证切削螺纹时，在升速完成后使刀具接触工件，。这样来保证切削螺纹时，在升速完成后使刀具接触工件，刀具离开工件后再降速。刀具离开工件后再降速。图2-13 切削螺纹时引入、引出距离 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （二）加工路线的确定（二）加工路线的确定4 4、轮廓铣削加工路线的分析、轮廓铣削加工路线的分析 对于连续铣削轮廓，特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切出，要尽对于连续铣削轮廓，特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切出，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。量避免交接
45、处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹。如图如图2-142-14所示所示，用圆弧插补方，用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向，以免取消刀具补偿时，切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废。铣削内圆弧时，也要遵守从切向切入的原则，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废。铣削内圆弧时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，安排切入、切出过渡圆弧，如
46、图如图2-152-15所示所示，若刀具从工件坐标原点出发，其加工路线，若刀具从工件坐标原点出发，其加工路线为为1234512345，这样，来提高内孔表面的加工精度和质量。，这样，来提高内孔表面的加工精度和质量。图2-14 铣削外圆加工路线图2-15 铣削内孔加工路线 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （二）加工路线的确定（二）加工路线的确定5 5、位置精度要求高的孔加工路线的分析、位置精度要求高的孔加工路线的分析 对于位置精度要求精度较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排对于位置精度要求精度较高的孔系加工
47、，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。不当时，就有可能将沿坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图所示如图所示，图图（a a）为零件图，在该零件上加工的六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。当按为零件图，在该零件上加工的六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。当按（b b）图图所示路线加工时，由于所示路线加工时，由于5 5、6 6孔与孔与1 1、2 2、3 3、4 4孔定位方向相反，在孔定位方向相反，在Y Y方向反向间隙会方向反向间隙会使定位误差增加，而影响使定位误差增加，而影响5 5、6 6孔与其它孔的位置精度。按孔与其它孔的位置精度。按图
48、（图（c c）所示路线，加工完所示路线，加工完4 4孔后，往上移动一段距离到孔后，往上移动一段距离到P P点，然后再折回来加工点，然后再折回来加工5 5、6 6孔，这样方向一致，可避免孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高反向间隙的引入，提高5 5、6 6孔与其它孔的位置精度。孔与其它孔的位置精度。图2-16 孔加工路线示意图 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定二、数控加工的工艺路线分析二、数控加工的工艺路线分析 （二）加工路线的确定（二）加工路线的确定6 6、铣削曲面的加工路线的分析、铣削曲面的加工路线的分析 铣削曲面时，常用球头刀采用铣削曲面时，常用球头刀采用
49、“行切法行切法”进行加工。所谓行切法是指刀具与零件进行加工。所谓行切法是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定。对于边轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定。对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。如图如图2-172-17所示所示，对于发动机大叶片，当采，对于发动机大叶片，当采用用图（图（a a）的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用合直纹面的形成，
50、可以准确保证母线的直线度。当采用图（图（b b）的加工方案时，符合的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。外开始加工。图 2-17 曲面加工的加工路线 第二节第二节 数控加工工艺路线的拟定数控加工工艺路线的拟定三、三、数控加工工序的设计数控加工工序的设计 （一）确定走刀路线和安排加工顺序（一）确定走刀路线和安排加
