数控技术及其应用(第2版)第7章数控加工工艺编制.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,第一章 绪论,第一章,数控加工工艺,编制,数控加工工艺是数控加工的重要组成部分，从某种意义上说是数控加工的总体控制和决策单元。本章将通过大量实例介绍数控加工工艺的一般编制方法与技巧。,7.1 数控加工工艺概述,7.1.1 数控加工工艺的主要内容,1分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，并根据数控编程的要求对零件图作数学处理。,2制定数控加工路线，确定数控加工方法。,3确定工件的定位与装夹方法，确定刀具、夹具。,4调整数控加工工序，如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿等。,5分配数控加工中的加工余量，确定各工序的切削参数。,6填写数控加工工艺卡片。,7填写数控加工刀具卡片。,8绘制各道工序的数控加工路线图。,7.1.2 数控加工工艺的特点,由于数控加工是利用程序进行加工，因此，数控加工工艺就必须有利于数控程序的编写并体现数控加工的特点，一般数控加工工艺具有如下的特点：,1数控加工工艺要充分考虑编程的要求。,2数控加工工艺中工序相对集中。,因此，工件各部位的数控加工顺序可能与普通机床上的加工顺序有很大区别。数控工艺规程中的工序内容要求特别详细。如加工部位、加工顺序、刀具配置与使用顺序，刀具加工时的对刀点、换刀点及走刀路线、夹具及工件的定位与安装、切削参数等，都要清晰明确，数控加工工艺中的工序内容比普通机床加工工艺中的工序内容详细得多。,3平面轮廓零件,常用数控铣床加工。选择加工方法时，主要考虑加工精度和加工效率两个原则，在确定加工方法时应注意：,（1）刀具的切入与切出方向的控制。,（2）一次逼近方法的选择。,4立体轮廓零件,常用多坐标轴联动数控机床（加工中心）加工。选择加工方法时，主要考虑加工精度和加工效率两个原则，在确定加工方法时应考虑：,（1）工件强度及表面质量（2）机床的插补功能。,刀具切入与切出方向,7.2 数控加工工艺分析,7.2.1 零件图的工艺分析,分析零件图是工艺制订中的首要工作，它主要包括以下内容：,1零件结构工艺性分析,零件结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所分析的零件结构应便于加工成型。在进行零件结构分析时，若发现零件的结构不合理等问题应向设计人员或有关部门提出修改意见。,2轮廓几何要素分析,在手工编程时，要计算零件轮廓上每个基点的坐标，在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义，因此，在分析零件图时，要分析零件轮廓的几何元素的给定条件是否充分。,零件的结构工艺性,轮廓几何要素分析,3精度及技术要求分析,（1）分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；,（2）分析每道工序的加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施（如磨削）弥补时，则应给后续工序留有余量；,（3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成加工；,（4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定相应的工艺措施（如磨削）。,4零件图的数学处理,零件图的数学处理主要是计算零件加工轨迹的尺寸，即计算零件加工轮廓的基点和节点的坐标，或刀具中心轮廓的基点和节点的坐标，以便编制加工程序。,2加工余量的确定,加工余量是指毛坯实体尺寸与零件（图纸）尺寸之差。,（1）加工余量的确定原则。,采用最小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。,应有充分的加工余量，防止产生废品。,（2）确定加工余量时还应考虑的情况。,由于零件的大小不同，切削力、内应力引起的变形也会有差异，工件大，加工过程中的变形增加，加工余量相应大一些。零件热处理时也会引起变形，应适当增大加工余量。,加工方法、装夹方式和工艺装备的刚性可能引起零件的变形，过大的加工余量会由于切削力增大、切削热增加引起零件变形。故应控制零件的最大加工余量。,（3）确定零件加工余量的方法。,查表法。经验估算法。分析计算法。,3加工路线的确定,（1）加工方法的选择。,机床的选择。粗、精加工的选择。,孔加工方法的选择。螺纹的加工。,（2）加工路线的确定。,在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至加工程序结束所经过的路径，包括切削加工的路径和刀具快退及刀具引入、返回等非切削空行程。,加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。,车螺纹时的加工路线和轴向进给距离。,轮廓铣削的加工路线。,车螺纹时的轴向进给距离,铣削外整圆的加工路线,铣削内孔的加工路线,4工件的定位、安装与夹具的选择,为了充分发挥数控机床的高速度、高精度和自动化的效能，还应有相应的数控夹具进行配合。,（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。,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。,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。,当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、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。,零件在夹具上的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停机时间。,夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各加工表面的加工，即夹具要开敞，其定位夹紧元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。,（3）常用数控夹具。数控车床夹具。数控铣床上的夹具。,5刀具的选择,（1）车削用刀具及其选择。,数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。车削刀具形状与被加工表面的关系如下图所示。,车削刀具形状与被加工表面,（3）标准化刀具。,标准化数控加工刀具从结构上可分为：整体式；镶嵌式。镶嵌式又可以分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构的不同，又分为可转位和不转位两种；减振式，当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减小刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具；内冷式，切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；特殊形式，如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。,标准化数控加工刀具从制造所采用的材料上可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；陶瓷刀具；立方氮化硼刀具；金刚石刀具；涂层刀具。,6对刀点与换刀点的确定,（1）刀位点。,在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩为一个点，这就是“刀位点”，它是在加工上用于表现刀具位置的参照点。,（2）对刀点。,对刀操作就是要测定出在程序起点处刀具刀位点相对于机床原点及工件原点的坐标位置，即确定对刀点（也称起刀点）。,（3）换刀点。,换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具与工件的相对位置点。换刀点往往设在工件的外部，离工件有一定的换刀安全距离，以能顺利换刀、不碰撞工件和其他部件。,7切削用量的选择,（1）切削用量的选择原则。（2）背吃刀量的确定。,（3）进给量的确定。（4）主轴转速的确定,（5）数控车削的切削条件。,（6）数控铣削的切削条件。,7.3 典型零件的数控加工工艺,7.3.1 车削零件的数控加工工艺,1适合数控车削加工的零件,（1）精度要求高的回转体零件。,（2）表面粗糙度要求高的回转体零件。,（3）表面形状复杂的回转体零件。,（4）带特殊螺纹的回转体零件。,2数控车削零件加工工艺,【例】轴类零件数控车削加工工艺分析。,以下图所示轴为例，介绍其数控车削加工工艺。所用机床为CJK6032-3数控车床。,轴,（1）零件图工艺分析。,（2）确定装夹方案。,（3）确定加工顺序及进给路线。,（4）选择刀具。,（5）选择切削用量。,（6）编制工艺文件。,【例】非圆曲面的加工工艺分析。,数控车床一般只能作直线插补和圆弧插补。遇到回转轮廓是非圆曲线的零件时，数学处理的方法是用直线段或圆弧段去逼近非圆轮廓。,如图所示工件，毛坯直径为,f,40，选用刀具为90正偏刀。,1工艺路线,2相关计算,（1）椭圆方程。,（,Z,2/252）+（,X,2/162）=1,（2）直线插补点。,（3）圆弧插补点。,（4）拟合误差的计算。,工艺分析如下：,1几何尺寸分析,2规划刀具路径,3将典型零件的尺寸作变化,4对尺寸公差处理的方法,刀具路径的规划,【例】钻孔、挖槽的加工工艺分析。,如图所示的槽形零件，其毛坯四周已加工（厚为20mm）。槽宽6mm，槽深2mm。,槽的表面粗糙度为,R,a3.2，其余为,R,a12.5。,该槽形零件的工艺分析如下：,1工艺和操作清单。,2钻孔,3刀具轴向进给的切入与切出距离的确定,槽形零件,钻孔的切入与切出,【例】曲面零件的加工工艺分析。,某快餐盒凹模的零件图。快餐盒的主要结构是由多个曲面组成的凹型型腔，型腔四周的斜平面之间采用半径为20mm的圆弧过渡，斜平面与底平面之间采用半径为5mm的圆弧过渡，在凹模的底平面上有一个四周为斜平面的锥台。凹模上部型腔为锥面，用于压边，模具的外形结构较为简单，为标准的长方体。,快餐盒凹模,工艺分析如下：,1数控加工工艺,2工件的定位与夹紧,3刀具选择,4切削用量加工工序卡,