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第六章 加工工艺

工艺设计和计划是对工件进行数控加工前期准备。合理工艺设计方案是编制数控加工程序依据，工艺设计缺点也是造成数控加工质量和效率低下关键原因之一。因为受到加工条件（硬件和软件）约束，工艺设计没有绝正确优劣之别，工艺员必需在掌握机床及其工具系统、编程规则、质量和成本控制三大知识模块后才可能编制出合理工艺文件。
数控加工工艺设计过程：
1．数控加工工艺设计准备
2．机床选择
3．加工工序划分
4．加工次序安排
5．工件装夹方法确实定
6．对刀点和换刀点确实定
7．走刀路线选择
8．加工刀具选择
9．切削用量选择
10．工艺文件编写

6.1 数控加工工艺设计准备
6.1.1 选择准备
选择数控加工通常可按下列次序考虑：
1).通用机床无法加工内容应作为优先选择内容；
2).通用机床难加工、质量也难确保内容应作为关键选择内容；
3).通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大内容，可在数控机床尚存在富余能力基础上进行选择。
不宜选择数控加工
1).需要经过较长时间占机调整加工内容。如零件粗加工，尤其是铸、锻毛坯零件基准平面、定位平面等部位加工等；
2).必需按专用工装协调孔及其它加工内容；关键原因是采集编程用数据有困难，协调效果也不一定理想；
3).按一些特定制造依据（如样板、样件、模胎等）加工型面轮廓关键原因是获取数据困难，易和检验依据发生矛盾，增加编程难度；
4).不能在一次装夹中加工完成其它零星部位，采取数控加工很繁杂，效果不显著。
另外在选择和决定加工内容时也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转等其它情况；总而言之，要尽可能做到合理，达成多、快、好、省目标，要预防把数控机床降为通用机床使用。
6.1.2 对零件图进行数控加工工艺分析
相关数控加工工艺性问题，包含面很广，这里仅从数控加工可能性和方便性两个角度来提出部分必需分析和审查关键内容。
1).审查和分析零件图样中尺寸标注是否适应数控加工特点。数控加工可采取同一基准引注尺寸或坐标式标注。
2).审查和分析零件图纸中组成轮廓几何元素是否充足。
3).审查和分析定位基准可靠性。
数控加工工艺尤其强调定位加工，尤其是正反两面全部采取数控加工零件，以同一基准定位十分必需，不然极难确保两次定位安装加工后两个面上轮廓位置及尺寸协调。零件本身有适宜孔，最好就用它来作定位基准孔，即使零件上没有适宜孔，也要想措施专门设置工艺孔作为定位基准。零件上无法加工工艺孔，能够考虑以零件轮廓基准边或在毛坯上增加工艺凸耳，打出工艺孔，在完成定位加工后再除去方法。
4).审查和分析零件所要求加工精度、尺寸公差是否全部能够得到确保。
5).数控机床尽管比一般机床加工精度高，但数控加工和一般加工一样，在加工过程中全部会碰到受力变形困扰所以对于薄壁件、刚性差零件加工一样，一定要注意加强零件加工部位刚性，预防变形产生。
6.1.3 对零件毛坯工艺性分析
1).毛坯加工余量应充足并尽可能均匀；
2).分析毛坯在定位安装方面适应性。
关键考虑毛坯在加工时定位和夹紧可靠性和方便性，方便在一次安装中加工出尽可能多表面。

6.2 机床选择
6.2.1 机床选择标准
在数控机床上加工零件，通常有两种情况。第一个情况，有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件数控机床；第二种情况，已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工零件。不管哪种情况，考虑原因关键有：毛坯材料和类型、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：1）要确保加工零件技术要求，加工出合格产品；2）有利于提升生产率；3）尽可能降低成本。
加工中心适宜于加工形状复杂、加工内容多、要求较高，需多个类型一般机床和众多工艺装备，且经数次装夹和调整才能完成加工零件。关键加工对象有下列4种。
1）现有平面又有孔系零件
2）结构形状复杂、一般机床难加工零件
3）外形不规则异型零件
4）加工精度较高中小批量零件

6.3 加工工序划分
工序是工艺过程基础组成部分，而且是生产计划基础单元。
500
505
Ф65
例：
钳工台
去毛刺
5
磨床
磨外圆
4
铣床
铣键槽
3
车床

车外圆
2
顶尖孔机床
打顶尖孔
1
工作地点
工序名称
工序编号

1、刀具集中分序法
按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完全部能够加工部位,再用第二、三把刀完成它们能够完成其它部位。这么能够降低换刀次数压缩空时间，降低无须要定位误差。
2、以加工部位分序法
对于加工部位很多零件，可按其结构特点将加工部位分成多个部分，如内形、外形、曲面、或平面等。
通常先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单几何形状，再加工复杂几何形状；先加工精度较低部位，再加工精度要求较高部位。
3、以粗、精加工分序法
对于易发生加工变形零件，因为粗加工后可能发生变形而需要进行校正，故通常来说凡要进行粗、精加工全部要将工序分开。
总而言之，在划分工序时，一定要视零件结构和工艺性，机床性能，零件数控加工内容多少，安装次数及本单位生产组织情况灵活掌握。零件宜采取工序集中标准还是采取工序分散标准，要依据实际情况来确定，但一定要努力争取合理。

6.4 加工次序安排
加工次序安排应依据零件结构和毛坯情况，和定位安装和夹紧需要来考虑，关键是工件刚性不被破坏。
1．上道工序加工不能影响下道工序定位和夹紧，中间穿插有通用机床加工工序也要综合考虑；
2．优异行内型、内腔加工工序，后进行外形加工工序；
3．以相同定位、夹紧方法或同一把刀具加工工序，最好接连进行，以降低反复定位次数，换刀次数和挪动压板次数；
4．在同一次安装中进行多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小工序。

6.5 工件装夹方法确实定
6.5.1 定位基准和夹紧方案确实定
在确定定位基准和夹紧方案时应注意：
1) 努力争取设计、工艺和编程计算基准统一；
2) 尽可能降低装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面。
6.5.2 夹具选择
数控加工特点对夹具提出了两个基础要求：
1) 要确保夹具坐标方向和机床坐标方向相对固定；
2).要能协调零件和机床坐标系尺寸。
除此之外，关键考虑以下几点：
1) 当零件加工批量小时，尽可能采取组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具；

2) 当小批或成批生产时才考虑采取组合夹具，但应努力争取结构简单；

3) 夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中走刀（如产生碰撞）；
4) 夹紧力应努力争取经过靠近关键支承点或在支承点所组成三角形内。应努力争取靠近切削部位，并在刚性很好地方，尽可能不要在被加工孔上方，以降低零件变形；
5) 装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间。有条件时，批量较大零件应采取气动或液压夹具、多工位夹具。