数控加工工艺讲义.doc

数控加工工艺讲义主讲 周新红1.数控加工工艺 11.1数控加工的定义与特点 11.1.1定义 11.1.2数控加工的主要内容 11.1.3数控加工工艺的特点 11.2数控加工工艺设计基础 11.2.1数控加工工艺的主要内容 11.2.2数控加工内容的选定 11.2.3数控加工工艺性分析 21.2.4加工方法选择及加工方案的确定 21.2.5数控加工的加工工艺路线设计 31.2.6数控加工工序的设计 32.数控车削加工工艺 52.1数控车床的主要加工对象 52.2数控车削加工工艺的制订 52.2.1零件图纸的数控工艺性分析 62.2.2工序和装夹方式的确定 62.2.3工步顺序的确定 62.2.4走刀路线的确定 62.2.5夹具的选择 72.2.6刀具的选择 82.2.7切削用量的选择 83.数控铣削加工工艺 103.1数控铣床的主要加工对象 103.1.1平面类零件 103.1.2变斜角类零件 103.1.3曲面类零件 103.2数控铣削工艺的制订 103.2.1数控加工内容的选定 103.2.2数控加工工艺性分析 113.2.3走刀路线的设计方法 113.2.4铣刀的选择 123.2.5切削用量 131.数控加工工艺数控加工工艺是伴随数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是数控加工实践的经验总结。

实践表明：数控机床的使用效果很大程度上取决于用户的技术素质和工艺水平的高低；数控加工技术的普及与提高已成为推动数控技术应用与发展的重要环节1.1数控加工的定义与特点1.1.1定义数控加工工艺是指应用数控机床加工零件的方法和手段1.1.2数控加工的主要内容数控加工与普通加工在方法和内容上是相似的，但控制方式不同对普通加工来说，以某工序为例，其工步安排、走刀路线和走刀量的确定、切削参数选择等内容，在很大程度上由操作工人自行考虑和确定的，机床加工也是用手工操作方式来控制的而对数控加工来说，在加工前，需将加工操作的所有内容——工步的划分与顺序、走刀路线、走刀量、切削参数等，按规定的代码形式编制成程序，再将程序输入数控机床，加工时由机床控制系统对程序代码进行解释运算和处理，再通过机床伺服系统控制传动机构按程序运动，从而加工出所需零件可见数控加工的关键是编程，而编制程序的前提是制定零件的加工工艺方案一般来说，数控加工流程主要包含如下内容：①选择并确定数控加工的零件及内容；②对零件图纸进行数控加工工艺分析；③数控加工工艺设计；④对零件图形进行数学处理；⑤编写加工程序并输入机床；⑥程序的校验与修改；⑦首件试切与现场问题处理；⑧数控加工工艺技术文件的定性与归档。

1.1.3数控加工工艺的特点①数控加工工艺的内容十分具体数控加工时，各工步的划分与安排，刀具的选择，走刀路线的确定和切削用量等，必须事先设计与安排.②数控加工工艺必须严密由于数控机床是通过严格按照加工程序运动来加工工件的，它无法根据工件的变化自动调整，其自适应性很差，因此在数控加工工艺设计时必须周密考虑加工过程的每一细节，如：粗加工的第一刀切削量的大小、下刀的进给率、小于刀具半径的内圆弧面切削、钻孔及攻螺纹的排屑问题等，同时在数学处理、计算和编程时，要力求准确实践表明：数控加工的失误主要是由于工艺不周和计算与编程的粗心产生的③工序相对集中1.2数控加工工艺设计基础数控工艺的设计是进行数控加工的前期准备工作，是程序编制的依据数控铣削加工工艺制订的合理与否，直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本设计数控工艺时，必须考虑周全，否则可能事倍功半，并造成不必要的损失1.2.1数控加工工艺的主要内容l 选择并确定零件的数控加工内容；l 零件图纸的数控工艺性分析，明确加工内容和技术要求；l 数控加工的加工工艺路线设计；l 数控加工的工序设计，选择刀具、夹具及切削用量；l 处理特殊的工艺问题，如对刀点、换刀点确定，加工路线确定，刀具补偿，分配加工误差等。

l 数控加工技术文件的编写1.2.2数控加工内容的选定当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都由数控完成，而可能只是其中的一部分内容进行数控加工选定数控加工内容的出发点：解决加工难题、提高生产效率和经济效益在选择时一般按如下顺序考虑：l 通用机床无法加工的内容作为优先选择的内容；l 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；l 通用机床加工效率低，手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床存在富余能力的基础上进行选择一般来说，上述这些可加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产率与综合经济效益等方面都会等到明显提高，相比之下，下列一些内容则不宜选择采用数控加工l 需要通过较长时间占机调整的加工内容，如：以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等l 必须按专用工装协调加工的孔及其它内容主要是采集编程用的数据有困难，协调效果也不一定理想,有“费力不讨好”之感l 按某些特定的制造依据（如样板、样件、模胎等）加工的型面轮廓取数据难，易与检验依据发生矛盾，增加编程难度l 不能在一次安装中完成的其它零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工.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，工序间周转情况等。

1.2.3数控加工工艺性分析(1)审查与分析零件图纸中的尺寸标注是否适合数控加工的特点最适合数控加工的尺寸标注方法是以同一基准标注或坐标标注便于编程和尺寸间的协调，在保持设计、工艺、检验基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便.由于数控加工精度重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此改动局部的分散式标注为同一基准标注或坐标式标注是完全可行的2)审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何要素是否充分以及能否加工l 直线与圆弧、圆弧与圆弧的连接状态是相切还是相交，以及能否成立；l 零件轮廓表面能否构建（加工）出来；l 轮廓表面所给条件是否便于数学处理与计算等3)审查与分析定位基准的可靠性数控加工特别强调定位加工，尤其是正反两面都采用数控加工的零件，以同一基准定位十分必要，否则很难保证两次定位安装加工后两个面上的轮廓位置及尺寸协调因此，最好采用零件上的孔或专门设置工艺结构作为定位基准4)分析零件的材料及热处理状态，确定工件的变形情况，并制定解决工艺措施对图纸的工艺性分析与审查，一般是在零件图纸的设计和毛坯设计以后进行的，当要求根据数控加工工艺的特点，对图纸或毛坯进行较大的更改是比较困难的，所以一定要把重点放在零件图纸或毛坯图纸初步设计与设计定型之间的工艺性审查与分析上。

编程人员不但要积极参与审查和做仔细地工作，还要与设计人员密切合作，并尽力说服他们在不损害零件使用特性的许可范围内，更多地满足数控加工工艺的各种要求1.2.4加工方法选择及加工方案的确定1.2.4.1机床的的选用在数控机床上加工零件,一般有以下两种情况：l 一种是有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床；l 另一种是已经有了数控机床要选择适合该机床加工的零件无论哪种情况，考虑的因素主要有毛坯的材料和类型、零件轮廓形状的复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等数控机床的选用要满足以下要求：l 保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的工件；l 有利于提高生产率；l 可以降低生产成本1.2.4.2加工方法的选择加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑1.外圆表面：加工方法主要是车削和磨削2.内孔表面：钻、扩、铰、镗、拉、磨孔以及光整加工等3.平面：铣、刨、车（端面）、磨及拉削等4.平面轮廓：数控铣削、线切割及磨削等l 数控铣削加工适用于除淬火钢以外的各种金属;l 数控线切割加工可用于各种金属。

l 对曲率半径较小的内轮廓，宜采用线切割；l 淬火后再加工的钢件，宜采用线切割；l 零件切削层深度很大的工件，可考虑采用线切割l 数控磨削适用于除有色金属以外的各种金属5.曲面轮廓：主要是数控铣削多采用球状铣刀，以“行切法”加工根据曲面形状、刀具形状以及精度要求等通常采用二轴半联动或三轴联动对精度和表面粗糙度要求高的曲面，当采用三轴联动的“行切法“加工不能满足要求时，可用模具铣刀，采用四坐标或五坐标联动加工表面加工方法的选择，除了考虑加工质量、零件的结构形状和尺寸、零件的材料和硬度以及生产类型外，还要考虑到加工的经济性在选择加工方法时，应根据工件的精度要求选择与经济精度相适应的加工方法1.2.5数控加工的加工工艺路线设计数控加工的工艺路线仅仅是零件加工工艺过程中的数控加工部分，一般均穿插在零件加工的整个过程中因此，在设计数控加工工艺路线时，一定要考虑周全，使之与整个工艺路线协调吻合在数控工艺路线设计中主要应注意以下问题：1.2.5.1工序的划分在数控机床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽可能完成大部分工序，首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作。

若不能，则应选择哪一部分零件表面需用数控机床加工，即对零件进行工序划分一般工序划分有以下几种方式：l 按所用刀具划分工序即以同一把刀具完成的哪一部分工艺过程为一道工具目的：减少安装次数，提高加工精度；减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间过长（如在一个工作班内不能完成），加工程序的编制和检查难度较大等情况l 按安装次数划分工序即以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序.适合于加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态 l 以粗、精加工划分工序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适用于加工变形大，需要粗、精加工分开的零件，如薄壁件或毛坯为铸件和锻件，也适用于需要穿插热处理的零件l 以加工部位划分工序即完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序适用于加工表面多而复杂的零件，此时，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面）将加工划为分几个部分1.2.5.2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采用不同刀具和切削用量，对不同表面进行加工为了便于分析和描述复杂的工序，在工序内又细分为工步。

以加工中心为例说明工步划分的原则l 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，整个加工表面按先粗后精分开进行l 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，以提高孔的加工精度因铣削时切削力较大，工件易发生变形，先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形而引起的对孔精度的影响l 某些机床的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，提高加工效率总之，工序与工步的划分要根据零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑1.2.5.3加工顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状态，定位安装与夹紧的要求来考虑,重点是不能破坏工件的刚性顺序安排的原则如下：①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑；②先进行内形、内腔的加工，再进行外形的加工；③以相同定位、夹紧方式或同。