数控加工工艺基础

第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 一、数控加工工艺的主要内容一、数控加工工艺的主要内容 （1）选择适合在数控车床上加工的零件。（2）分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。（4）加工工序的设计。（5）数控加工程序的调整。第一节第一节 数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定二、加工方法的选择二、加工方法的选择1外圆表面加工方法的选择外圆表面加工方法的选择 3平面加工方法的选择平面加工方法的选择2内孔表面的加工方法的选择内孔表面的加工方法的选择 外圆表面的加工方案孔的常用加工方案平面加工方案 4平面轮廓加工方法的选择平面轮廓加工方法的选择 平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。平面轮廓铣削三、加工阶段的划分三、加工阶段的划分1各加工阶段的任务和目的各加工阶段的任务和目的阶段主要任务目的粗加工 切除毛坯上大部分多余的金属 使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，提高生产率半精加工 使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量；并可完成一些次要素表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等 为主要表面的精加工(如精车、精磨)做好准备精加工 保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求 全面保证加工质量光整加工 对零件上精度和表面粗糙度要求很高(IT6级以上，表面粗糙度为Ra0.2m以下)的表面，需进行光整加工，其 主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。一般不用来提高位置精度2划分加工阶段的意义划分加工阶段的意义（1）保证加工质量）保证加工质量（2）便于及时发现毛坯缺陷）便于及时发现毛坯缺陷（3）便于安排热处理工序）便于安排热处理工序（4）合理使用设备）合理使用设备四、工序的划分四、工序的划分 将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。1工序划分的原则工序划分的原则 每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。（1）工序集中原则）工序集中原则（2）工序分散原则）工序分散原则（1）数控车削工序的划分方法）数控车削工序的划分方法2工序划分方法工序划分方法 1）按零件加工表面划分。将位置精度要求较高的表面安排在一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。a）以大端面和大外径装夹 b）以内孔和小端面装夹 2）按粗、精加工划分。对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。例例 加工如图所示手柄零件，坯料32mm棒料，批量生产，用一台数控车床加工，要求划分工序并确定装夹方式。工序1：如图所示，夹外圆柱面，车12mm、20mm两圆柱面圆锥面(粗车掉R42mm圆弧部分余量)留出总长余量切断。工序2：如图所示，用12 mm外圆柱面和20 mm端面装夹，车30锥面所有圆弧表面半精车所有圆弧表面精车成形。（2）数控铣削加工工序的划分原则）数控铣削加工工序的划分原则 1）按所用刀具划分2）按安装次数划分3）按粗、精加工划分 4）按加工部位划分加工中心常用这种方法划分工序。适用于加工内容不多的工件。适用于加工后变形较大,需粗、精加工分开的零件。加工表面多而复杂的零件。五、加工顺序的安排五、加工顺序的安排1加工工序的安排加工工序的安排（1）先粗后精）先粗后精 先粗后精的加工工序示例（2）先近后远）先近后远加工顺序先近后远 应优先加工用作精基准的表面。这是因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。（3）内外交叉原则）内外交叉原则 对既有内表面(内型腔)又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。（4）基面先行原则）基面先行原则 箱体、支架类零件的平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸。（5）先主后次原则）先主后次原则 应先加工零件的主要工作表面、装配基面，从而及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。（6）先面后孔原则）先面后孔原则2退刀路线的确定退刀路线的确定（1）斜线退刀方式）斜线退刀方式 斜线退刀方式路线最短，适用于加工外圆表面的偏刀退刀。（2）切槽刀退刀方式）切槽刀退刀方式 这种退刀方式是刀具先径向垂直退刀，到达指定位置时再轴向退刀。（3）镗孔刀退刀方式）镗孔刀退刀方式 这种退刀方式与切槽刀的退刀方式恰好相反。想一想：在数控铣削加工时退刀路线怎样确定?为提高材料的力学性能,改善材料的切削加工性能，消除工件的内应力。消除毛坯在制造和机械加工过程中产生的内应力会引起工件变形提高零件的强度、表面硬度和耐磨性。3热处理工序的安排热处理工序的安排（1）预备热处理）预备热处理（2）消除残余应）消除残余应力热处理力热处理（3）最终热处理）最终热处理4辅助工序的安排辅助工序的安排 清洗去毛刺涂防锈油平衡检验去磁辅助工序倒棱边 数控工序前后一般都穿插有其他普通工序，如果衔接不好就容易产生矛盾。因此，要解决好数控工序与非数控工序之间的衔接问题，最好的办法是建立相互状态的要求。5数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序与普通工序的衔接 第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 一、定位基准的选择一、定位基准的选择 选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准，以保证不加工表面与加工表面的位置要求。套筒粗基准的选择第二节第二节 零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹 1粗基准的选择粗基准的选择（1）相互位置要求原则）相互位置要求原则a）正确 b）不正确手轮工件第一次装夹的粗基准选择（2）加工余量合理分配原则）加工余量合理分配原则 以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。台阶轴的粗基准选择 b）加工导轨面时以连接面为精基准床身导轨加工粗基准的选择 为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。a）加工与床腿的连接面时以导轨面为粗基准（3）重要表面原则）重要表面原则 粗基准一般不应重复使用。粗基准重复使用的误差（4）不重复使用原则）不重复使用原则（5）便于工件装夹原则）便于工件装夹原则作为粗基准的表面，应尽量平整光滑。无飞边无冒口无浇口无其他缺陷以便于使工件定位准确,夹紧可靠。直接选择加工表面的设计基准为定位基准。设计基准与定位基准的关系 2精基准的选择精基准的选择（1）基准重合原则）基准重合原则a）工件 b）直接定位 c）间接定位 定位基准与测量基准：一般的套类零件、齿轮坯和带轮，精加工时一般利用心轴以内孔作为定位基准来加工外圆及其他表面。c）带轮 d）凸肩和端面加工 a）套类零件 b）齿轮坯定位基准和装配基准重合（2）基准统一原则）基准统一原则同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准。c）磨削内孔a）车削内圆磨具套筒 b）车内孔1软卡爪 2中心架 3V形夹具内磨具套筒精基准的选择所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。（3）自为基准原则）自为基准原则选择加工表面本身作为定位基准。（4）互为基准原则）互为基准原则采取两个加工表面互为基准反复加工的方法。（5）便于装夹原则）便于装夹原则3辅助基准的选择辅助基准的选择 辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准。辅助基准典型实例举例说明哪些应用辅助基准的零件加工实例？1平面定位元件平面定位元件（1）固定支承）固定支承二、定位元件及其应用二、定位元件及其应用 A型 B型 C型 1）支承钉。支承钉是基本定位元件，可以用它直接体现定位点，其结构尺寸已标准化。工件上幅面较大跨度较大的大型精加工平面，常被用来作第一定位基准，为使工件安装稳固、可靠，夹具上的定位元件多采用支承板来体现定位平面。A型 B型 2）支承板 指根据工件实际表面情况，自动调整支承方向和接触部位的浮动支承。（2）自位支承）自位支承常用自位支撑的结构可调支承是指支承高度可以调节的定位支承。可调支承（3）可调支承）可调支承 为提高工件的安装刚度及稳定性，防止工件的切削振动及变形，或者为工件的预定位而设置的非正式定位支承。a）铣削工件的顶平面 b）铣削变速箱壳体的顶面（4）辅助支承）辅助支承2孔类定位元件孔类定位元件（1）定位销）定位销 定位销分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销限制两个移动自由度外，还可以限制两个转动自由度。（2）定位心轴）定位心轴 定位心轴常被应用于车、磨、铣床上用来安装内孔尺寸较大套筒类、盘类工件进，主要有间隙配合心轴、过盈配合心轴及锥度心轴。1）间隙配合心轴的应用特点是工件安装迅速方便，但定心精度较差。2）过盈配合心轴的应用特点为定心精度高，但工件装拆不方便。3）锥度心轴作为一种标准心轴，在高精度定位中得到广泛应用。（3）锥销类）锥销类锥销为工件的圆柱孔、圆锥孔提供定位依据。a）精基准定位 b）粗基准定位在机床夹具中，应用各种类型的自动定心夹紧结构。自动定心夹紧心轴（4）自动定心夹紧心轴）自动定心夹紧心轴1螺母 2-锥套 3、5定位元件 4心轴 V形架结构简单，定位稳定、可靠、对中性好。a）圆柱面铣槽 b）圆柱面钻孔 c）异形零件定位 3外圆柱面定位元件外圆柱面定位元件（1）V形架形架 长定位套对工件提供了四点约束，消除了两个移动自由度和两个转动自由度。定位精度及定位质量很低。a）短定位套定位 b）长定位套定位（2）定位套）定位套 一面两孔定位是数控铣削加工过程中最常用的定位方式之一。1-圆柱销 2-削边销 3-定位平面4常见定位元件的应用常见定位元件的应用常见定位元件及其应用 在数控加工中还用到哪些定位元件?三、三、定位误差的计算定位误差的计算 定位误差是指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准(或工序基准)在加工尺寸方向上的最大变动量。由于工件定位表面存在制造误差及安装间隙，所造成的工件定位基准要素相对于它在夹具中的理想定位基准位置间的误差称为工件的定位基准位置误差，简称基准位置误差。(1)基准不重合误差基准不重合误差B由于所采用的定位基准与工序基准不重合，所造成的定位误差称为基准不重合误差。(2)基准位置误差基准位置误差 W1.定位误差的分类定位误差的分类2.定位误差的合成定位误差的合成定位误差矢量合成式中WK：(工件)基准位置误差；WX：销(夹具)基准位置误差；d d作用作用：端面接触点处作用直径；K：孔端面角度误差；X：销端面角度误差。3.定位误差的计算定位误差的计算(1)套类工件的定位误差套类工件的定位误差套类工件的定位误差(2)(2)其他常见定位方式的定位误差其他常见定位方式的定位误差(1)(1)套类工件的定位误差套类工件的定位误差 （1）高适应性）高适应性 （2）高精度）高精度 （3）可以快速装夹工件）可以快速装夹工件 （4）具有良好的敞开性）具有良好的敞开性 （5）本身的机动性要好）本身的机动性要好 （6）坐标关系明确、数据简单，便于坐标的转换计算）坐标关系明确、数据简单，便于坐标的转换计算 （7）部分数控机床夹具应为刀具的对刀提供明确的对刀点）部分数控机床夹具应为刀具的对刀提供明确的对刀点 （8）排屑通畅，清除切屑方便）排屑通畅，清除切屑方便四、工件在数控机床上的装夹四、工件在数控机床上的装夹1对数控机床夹具的基本要求对数控机床夹具的基本要求2.夹紧力的确定夹紧力的确定 设计夹紧装置时，首先要合理地确定夹紧力的三要素，即夹紧力的方向、大小和作用点，然后才能根据操作空间设计出相应的夹紧装置。1)夹紧力的方向应垂直于主要定位基面。2)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力,最佳的情况是使夹紧力、切削力和工件重力三者方向一致。3)夹紧力的方向应是工件刚度高的方向,尽可能使工件变形最小。(1)(1)夹紧力方向选择的原则夹紧力方向选择的原则3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工面，这样可减小工件的振动,提高加工质量。(2)夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定1)夹紧力的作用点应对准支撑或位于几个支撑所组成的面积范围之内，以免产生变形或使工件定位不稳定。2)夹紧力的作用点应落在工件刚度高的部位。4)夹紧力的作用点应尽量避免作用在已精加工过的表面上，以免损伤已经精加工的表面。3.机床夹具的分类机床夹具的分类对所在学校所用夹具按不同的分类方式进行分类。4.机床夹具的组成机床夹具的组成 a)钻孔零件 b)夹具 1夹具体 2短圆柱销 3开口垫圈 4夹紧螺母 5钻套 6钻模板钻孔零件及其夹具名称组成与作用实例定位装置 由各种标准或非标准的定位元件组成，用以解决工件相对于夹具的定位问题。它是夹具工作的核心部分 图2-29所示钻孔夹具的定位平面2和短圆柱销3等夹紧装置 由各种夹紧元件组成，用以解决工件在夹具中的夹紧问题 图2-29所示钻孔夹具的夹紧螺母4夹具体 夹具体是整个夹具的基础，依靠夹具体与机床相联系。夹具上的其他各类结构都靠夹具体连接而成为一个整体 图2-29所示钻孔夹具的夹具体1夹具的主要组成部分及作用熟悉所在学校中常用的夹具,并指出夹具的组成。5.机床夹具的作用机床夹具的作用1）提高劳动生产率。2）保证工件的加工精度、稳定整批工件的加工质量。3）改善工人劳动条件。4）降低对操作工人的技术等级要求。5）使用夹具可以改变和扩大原机床的功能,实现“一机多用”。第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 第三节第三节 数控加工用刀具数控加工用刀具 一、数控加工刀具的种类一、数控加工刀具的种类 数控刀具三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。数控加工用刀具可分为常规刀具和模块化刀具。模块化刀具的优点减少换刀停机时间，增加生产加工时间；加快换刀及安装速度，提高小批量生产的经济性；提高刀具标准化和合理化的程度；提高刀具管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率,充分发挥刀具的性能；数控加工刀具的种类见表。对所在学校所用的刀具进行分类。二、二、刀具材料刀具材料常用数控加工刀具材料的特点及应用见表所在学校所用硬质合金刀具是哪一种?三、三、刀具涂层技术刀具涂层技术 刀具表面涂层技术是一种优质的表面改性技术，它是指在普通高速钢和硬质合金刀片表面采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)的工艺方法，涂覆一薄层(512m)高硬度难熔金属化合物(如TiC、TiN、Al2O3等)。优点：既保持了普通刀片基体的强度和韧性，又使表面有高的硬度和耐磨性,更小的摩擦因数和高的耐热性。较好地解决了材料硬度与强度及韧性的矛盾。化学气相沉积技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层。其涂层与基体结合强度高，薄膜厚度可达79m。适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工，在硬质合金可转位刀具上应用极广泛。1.化学气相沉积化学气相沉积(CVD)技术的应用技术的应用一是工艺处理温度高,易造成刀具材料抗弯强度的下降；二是薄膜内部为拉应力状态，使用中易导致微裂纹的产生；三是CVD工艺所排放的废气、废液会造成工业污染，对环境影响较大，与目前所提倡的绿色工业相抵触。缺陷：2.物理气相沉积物理气相沉积(PVD)技术的应用技术的应用 作为最终处理工艺用于高速钢类刀具的涂层。不仅结合强度高，硬度接近立方氮化硼，抗氧化性能好，并可有效地控制精密刀具刃口形状及精度。常用数控加工刀具涂层材料及应用特点见表。PVD技术普遍用于硬质合金立铣刀、钻头、阶梯钻、油孔钻、铰刀、丝锥、可转位铣刀片、异形刀具、焊接刀具等的涂层处理。PVD工艺对环境没有不利影响,符合目前绿色工业的发展方向。不同的刀具生产厂家所生产的刀具牌号是否一样?应用范围是否相同?四、四、刀具的磨损刀具的磨损1.刀具磨损的概念刀具磨损的概念 刀具的磨损是一种连续、逐渐的破坏形式，当刀具磨损到一定程度时，必须重磨或更换新刀；否则，不但影响工件的加工精度和表面质量，而且还会使刀具磨损得更快，甚至崩刃，造成重磨困难和刀具材料浪费。刀具磨损形态 刀具的磨损过程一般可分为三个阶段，通常所说的刀具磨损主要指后面的磨损。刀具磨损阶段的刀具表现、切削状况以及特点与应用2.刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程及磨钝标准(1)(1)刀具的磨损过程刀具的磨损过程刀具磨损过程曲线(2)(2)刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准车刀的径向磨损量2)硬质合金车刀。后刀面是有规则的磨损，取VB=0.3 mm；后刀面无规则磨损，则VBmax=0.6 mm；前刀面磨损量KT=0.06+0.3，其中为进给量。1)高速钢或陶瓷车刀。后刀面是有规则的磨损，取VB0.3 mm；后刀面是无规则磨损、划伤、剥落或有严重沟痕，取VBmax=0.6 mm。3.刀具耐用度刀具耐用度(1)(1)刀具耐用度的概念刀具耐用度的概念 刀具一次刃磨后从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的实际切削时间称为刀具耐用度，用T表示,单位为min。它不包括对刀、夹紧、测量、快进、回程等辅助时间。刀具耐用度的大小表示刀具磨损的快慢，刀具耐用度大，表示刀具磨损慢；耐用度小，表示刀具磨损快。刀具寿命等于刀具耐用度乘以刃磨次数。(2)(2)刀具耐用度合理数值的确定刀具耐用度合理数值的确定一是根据加工一个零件花费时间最少的观点来制定刀具耐用度，称为最大生产率耐用度；二是根据加工一个零件的成本最低的观点来制定刀具耐用度，称为最低成本耐用度。确定刀具耐用度合理数值的方法一般有两种：刀具耐用度数值一般根据企业具体生产条件来确定。刀具类型耐用度刀具类型耐用度高速钢车刀、刨刀、镗刀 3060硬质各金面铣刀90180硬质合金焊接车刀1560齿轮刀具200300硬质合金可转位车刀1545自动线、组合机床、自动线刀具240480高速钢钻头80120常用的刀具耐用度不同涂层刀具的耐用度。第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 一、加工余量的概念一、加工余量的概念加工余量：指加工过程中，所切去的金属层厚度。余量有：（1）工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差。（2）加工总余量：是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，它等于各工序余量之和。即 第四节第四节 加工余量与确定方法加工余量与确定方法加工余量与工序尺寸及其公差的关系b）包容面a）被包容面对于包容面：对于被包容面：工序的基本余量、最大工序余量和最小工序余量可按下式计算：对于内圆和外圆等回转体表面，在数控机床加工过程中，加工余量有时指双边余量，即以直径方向计算，实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。双边余量加工余量和加工尺寸的分布 凭工艺人员的实践经验估计加工余量，仅用于单件小批生产。将工厂生产实践和试验研究积累的有关加工余量的资 料制成表格，并汇编成手册。目前应用最广泛。二、确定加工余量的方法二、确定加工余量的方法1经验估算法经验估算法2.查表修正法查表修正法 3 分析计算法分析计算法 根据上述的加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的一种方法。目前，只在材料十分贵重以及军工生产企业或少数大量生产的企业中采用。确定加工余量时应该注意以下几个问题：采用最小采用最小加工余量加工余量原则原则 余量要充余量要充分分,防止防止因余量不因余量不足而造成足而造成废品废品余量中应余量中应包含因热包含因热处理而引处理而引起的变形起的变形量量大零件取大零件取大余量大余量总加工余总加工余量量 和工序和工序余量要分余量要分别确定别确定模锻毛坯用于轴类(外旋转表面)零件的数控车削加工余量见表218。平面加工余量见表215。按照孔公差IT7加工的工序尺寸见表216。普通精度轧制件用于轴类(外旋转表面)零件的数控车削加工余量见表217。根据所在学校的实训课程,按以上方式确定加工余量并进行加工，以验证其正确性。三、三、影响加工余量的因素影响加工余量的因素 为了使工件的加工质量逐步提高,一般每道工序都应切到待加工表面以下的正常金属组织,将上工序留下的表面粗糙度Ra和缺陷层Da全部切去。1.上工序的各种表面缺陷和误差上工序的各种表面缺陷和误差(1)(1)上工序表面粗糙度上工序表面粗糙度R Ra a和缺陷层和缺陷层D Da a表面粗糙度及缺陷层(3)(3)上工序的几何误差上工序的几何误差(也称空间误差也称空间误差)a a(2)(2)上工序的尺寸公差上工序的尺寸公差T Ta a上工序的尺寸公差Ta a直接影响本工序的基本余量。轴线弯曲对加工余量的影响2.本工序的装夹误差本工序的装夹误差b装夹误差对加工余量的影响对单边余量：对双边余量：影响加工余量的因素还有哪些?第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 第五节第五节 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算工序尺寸及其公差的计算步骤：（1）确定毛坯总余量和工序余量。）确定毛坯总余量和工序余量。（2）确定工序公差。）确定工序公差。（3）计算工序基本尺寸。）计算工序基本尺寸。（4）标注工序尺寸公差。）标注工序尺寸公差。例2-1：如图所示为某法兰盘零件上的一个孔，孔径为 ，表面粗糙度值Ra为0.8m，毛坯采用铸钢件，需要淬火处理。试确定其各工序尺寸及公差。工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及公差计算 例2-2：某箱体上孔的设计尺寸为1000.011(Js6)mm，表面粗糙度值Ra为0.8m，工艺路线为：粗镗半精镗精镗浮动镗。解：结果见下表。二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算1）工艺尺寸链的定义。在机器装配或零件加工过程中，互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。1工艺尺寸链工艺尺寸链（1）工艺尺寸链的概念）工艺尺寸链的概念a）零件图 b）工艺尺寸链定位基准与设计基准不重合的工艺尺寸链测量基准与设计基准不重合的工艺尺寸链 a）零件图 b）工艺尺寸链 2）工艺尺寸链的特征 关联性 封闭性封闭环 组成环 组成环的判别：在工艺尺寸链图上，先给封闭环任定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向和封闭环相反的则为增环，相同的则为减环。3）工艺尺寸链的组成（2）工艺尺寸链计算的基本公式）工艺尺寸链计算的基本公式 1）封闭环的基本尺寸A：封闭环的基本尺寸Ai：所有增环的基本尺寸之和Aj：所有减环的基本尺寸之和2）封闭环的极限尺寸Amax：最大极限尺寸Aimax：所有增环的最大极限尺寸之和Ajmin：所有减环的最小极限尺寸之和Amin：最小极限尺寸Aimin：所有增环的最小极限尺寸之和Ajmax：所有减环的最大极限尺寸之和最大极限尺寸：最小极限尺寸：3）封闭环的平均尺寸AM封闭环的平均尺寸AiM所有增环的平均尺寸之和AjM所有减环的平均尺寸之和4）封闭环的上、下偏差。封闭环的下偏差EIA所有增环的下偏差EIAi之和所有减环的上偏差ESAj之和封闭环的上偏差ESA所有增环的上偏差ESAi之和所有减环的下偏差EIAj之和上偏差：下偏差：5）封闭环的公差。封闭环的公差TA所有组成环的公差TAi之和2数控编程原点与设计基准不重合的工序尺寸计算数控编程原点与设计基准不重合的工序尺寸计算 Z2=Z2 20；即Z2=42mm 0=ESZ2 -(-0.28)；即ESZ2 =-0.28mm -0.6=EIZ2 -0 ；即EIZ2=-0.6mm 因此，得Z2的工序尺寸及其公差：Z2=42 mm28.06.0（1）计算）计算Z2 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差100=Z3 -Z2 =Z3 -42；即Z3 =142mm0=ESZ3 -EIZ2 =ESZ3 -(-0.6)；即ESZ3 =-0.6mm-0.8=EIZ3 -ESZ2 =EIZ3 -(-0.28)；即EIZ3 =-1.08mm因此，得Z3 的工序尺寸及其公差：Z3 =142 mm6.008.1（2）计算）计算Z3 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差144=Z4 -20；即Z4 =164mm0=ESZ4 -(-0.28)；即ESZ4 =-0.28mm -0.54=EIZ4 -0；即EIZ4 =-0.54mm 因此，得Z4 的工序尺寸及其公差：Z4 =164 mm28.054.0（3）计算）计算Z4 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差（4）计算）计算Z5 的工序尺寸及其公差的工序尺寸及其公差20=Z5 -Z4 =Z5 -164；即Z5 =184mm 0.3=ESZ5 -EIZ4 =ESZ5 -(-0.54)；即ESZ5 =-0.24mm -0.3=EIZ5 -ESZ4 =EIZ5 -(-0.28)；即EIZ5 =-0.58mm 因此，得Z5 的工序尺寸及其公差：Z5 =184 mm24.058.0分别把编程原点放到不同的台阶上重新进行计算。3.定位基准与工序基准不重合时工序尺寸的计算定位基准与工序基准不重合时工序尺寸的计算定位基准与工序基准不重合的尺寸换算a)零件图 b)铣槽的工序图 c)工艺尺寸链简图1.022.0012.0H的基本尺寸：H=48-10=38 mmH的上、下偏差:ESH=(-0.1)-O=-0.1 mm EIH=O-(+O.22)=-O.22 mm故求得的对刀尺寸为H=38可变换为37.9mm。mm。三、三、精加工余量的校核精加工余量的校核a)b)c)余量校核的换算a)工序5粗车内孔及端面 b)工序10粗车外圆及端面 c)工序15半精车内孔及端面d)工序20磨内孔及端面 e)工序25磨外圆及端面 f)尺寸链简图d)e)f)余量校核的换算1.确定余量确定余量(1)(1)求余量求余量Z Z6 6的基本尺寸的基本尺寸Z6=45.3+9.5-8-46.6=O.2 mm(2)(2)求余量求余量Z Z6 6的变动范围的变动范围ESZ6=(0+0)-(-O.2)+(-0.17)=+O.37 mmEIZ6=(-O.1)+(-0.12)-(O+O)=-O.22 mm故求得的余量Z6=0.2 mm37.022.0 优点是不需要提高加工精度。缺点是加大了最大工序余量值。2.2.调整调整(1)(1)缩小有关工序尺寸的公差缩小有关工序尺寸的公差缩小尺寸公差可以控制余量的变化。(2)(2)加大公称余量加大公称余量 四、四、多尺寸保证多尺寸保证多尺寸保证时的尺寸换算多尺寸保证时的尺寸链简图1.铣削尺寸铣削尺寸A4A4=170+O.2=170.2mmESA4=0.2-0.08=+0.12mm EIA4=0+0=0故求得的铣削尺寸A4=170.2mm2.铣削尺寸铣削尺寸A3A3=130+O.2=130.2mmESA3=0+0=0 EIA3=(-0.53)+(+0.2)=-0.33mm故求得的铣削尺寸A3=130.2mm033.0。3.铣削尺寸铣削尺寸A2A2=60+O.2=60.2mmESA2=0+0=0 EIA2=(-0.4)+(+0.2)=-0.2mm 故求得的铣削尺寸A2=60.2 mm02.04.铣削尺寸铣削尺寸A1A1=90+O.2=90.2mmESA1=0+0=0 EIA1=(-0.46)+(+0.2)=-0.26故铣削尺寸A1=90.2mm026.0mm五、五、关于角度尺寸链的计算关于角度尺寸链的计算 角度尺寸链的解法，是将与封闭环不平行的尺寸按封闭环的方向进行投影，使之成为直线尺寸链的形式。式中i：被投影的某一组成环与封闭环的夹角；imax：某一增环的最大极限尺寸 imin：某一增环的最小极限尺寸 imax：某一减环的最大极限尺寸 imin：某一减环的最小极限尺寸A基本计算公式为：AAA 如图所示的零件，镗削加工五个孔，其孔的中心不分布在同一直线上，且中心连线互相不平行。在立式镗床上连续镗削孔1孔5。A1=20 mm，A2=（60士0.25）mm，A3=（800.25）mm，A4=20 mm ，1=2=45士30，3=40士30，4=50士30。5.005.00 由尺寸链图知道，A为封闭环，其余都为增环。则Amax=20.5cos4430+60.25cos4430+80.25cos3930+20.5cos4930=132.83mmAmin=0cos4530+59.75cos4530+79.75cos4030+20cos5030=129.25mm 则孔1孔5的中心距的变化范围是129.25132.83mm第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 一、加工精度和表面质量的基本概念一、加工精度和表面质量的基本概念 所谓加工精度所谓加工精度是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）与理想零件几何参数相符合的程度，它们之间的偏离程度则为加工误差。加工误差。第六节第六节 机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量 1加工精度加工精度 零件的加工质量包括加工精度和表面质量两个方面的内容。几何精度包括形状、方向、位置和跳动精度。其中，以形状精度、位置精度为主。（1）尺寸精度）尺寸精度 尺寸限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围。（2 2）几何精度）几何精度2表面质量表面质量（1）表面层的几何形状偏差）表面层的几何形状偏差 1）表面粗糙度 指零件表面的微观几何形状误差。2）表面波纹度 指零件表面周期性的几何形状误差。（2）表面层的物理、力学性能）表面层的物理、力学性能 1）冷作硬化 表面层因加工中塑性变形而引起的表面层硬度提高的现象。2）残余应力 表面层因机械加工产生强烈的塑性变形和金相组织的可能变化而产生的内应力。3）表面层金相组织变化 表面层因切削加工时切削热而引起的金相组织的变化。二、表面质量对零件使用性能的影响二、表面质量对零件使用性能的影响 对零件耐磨性的影响对零件耐磨性的影响add Title1对零件疲劳强度的影响对零件疲劳强度的影响 to add Title2零件配合性质的影响零件配合性质的影响3 3三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施三、影响加工精度的因素及提高精度的主要措施 由机床、夹具、工件和刀具所组成的一个完整的系统称之为工艺系统。1 1工艺系统的几何误差及改善措施工艺系统的几何误差及改善措施 （1）主轴误差）主轴误差 机床主轴是装夹刀具或工件的位置基准，它的误差也将直接影响工件的加工质量。主轴的径向圆跳动主轴的轴向窜动主轴摆动 （2）导轨误差）导轨误差 导轨是机床的重要基准，它的各项误差将直接影响被加工零件的精度。机床导轨误差对工件精度的影响车床导轨的几何误差对加工精度的影响 2工艺系统受力变形引起的误差及改善措施工艺系统受力变形引起的误差及改善措施a）腰鼓形的圆柱度误差 b）带锥度的圆柱度误差工艺系统受力变形引起的加工误差 工艺系统受力变形的改善措施工艺系统受力变形的改善措施(1(1）减小接触减小接触面间的表面粗面间的表面粗糙度减小接触糙度减小接触变形，提高接变形，提高接触刚度。触刚度。（4）合理装夹）合理装夹工件，减少夹工件，减少夹紧变形。紧变形。（2）合理地布）合理地布置肋板，提高局置肋板，提高局部刚度。部刚度。（3）减少受力）减少受力变形，提高工变形，提高工件刚度。件刚度。3工艺系统热变形产生的误差及改善措施工艺系统热变形产生的误差及改善措施机床热变形对加工精度的影响a）床身、主轴变形 b）床身、工作台、主轴变形（1）机床的热变形）机床的热变形 1）在机床大件的结构设计上采取对称结构或采用主动控制方式均衡关键件的温度。2）在结构连接设计上，其布局应使关键部件的热变形方向对加工精度影响较小。3）对发热量较大的部件，应采取足够的冷却措施或采取隔离热源的方法。4）在工艺措施方面，可让机床空运转一段时间之后，当其达到或接近热平衡时再调整机床，对零件进行加工。5）将精密机床安装在恒温室中使用。工艺系统热变形的改善措施 （2）工件的热变形）工件的热变形 由于切削热的作用，工件在加工过程中产生热变形，因其热膨胀影响了尺寸精度和形状精度。改善措施：1）通过选择合适的刀具或改变切削参数的方法来减少切削热或减少传入工件的热量。2）对大型或较长的工件，在夹紧状态下应使其末端能自由伸缩。4工件内应力引起的误差及改善措施工件内应力引起的误差及改善措施 具有内应力的零件处于一种不稳定的相对平衡状态，可以保持形状精度的暂时稳定。但它的内部组织有强烈的倾向要恢复到一种稳定的没有内应力的状态，一旦外界条件产生变化，内应力的暂时平衡就会被打破而进行重新分布，零件将产生相应的变形，从而破坏原有的精度。工件内应力引起误差的改善措施有：（1）在零件的结构设计中，应尽量简化结构。（2）在毛坯制造之后，或粗加工后，精加工前，安排时效处理以消除内应力，切削加工时，应将粗、精加工分开在不同的工序进行。四、影响表面粗糙度的工艺因素及主要改善措施四、影响表面粗糙度的工艺因素及主要改善措施1工件材料工件材料 一般韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的塑性材料加工后易得到较小的表面粗糙度。对于同种材料，其晶粒组织越大，加工表面粗糙度越大。改善措施：常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和较大的硬度。2切削用量切削用量 进给量越大，残留面积高度越高，零件表面越粗糙。切削速度对表面粗糙度的影响也很大。在中速切削塑性材料时，由于容易产生积屑瘤，且塑性变形较大，因此加工后零件表面粗糙度较大。改善措施：（1）减小进给量。（2）采用低速或高速切削塑性材料。3刀具几何参数刀具几何参数 主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表面粗糙度有直接影响。改善措施：（1）在进给量一定的情况下，减小主偏和副偏角或增大刀尖圆弧半径。（2）适当增大前角和后角，减小切削变形和前后刀面间的摩擦。4切削液切削液切削液的冷却和润滑作用：减小切削过程中的界面摩擦。降低切削区温度。使切削层金属表面的塑性变形程度下降。抑制积屑瘤的产生。因此可大大减小表面粗糙度。改善工艺系统热变形的状态,影响尺寸精度的因素及改善措施见表221 影响形状精度的因素及改善措施见表222 影响位置精度的因素及改善措施见表223。第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 一、数控加工编程任务书一、数控加工编程任务书机械厂数控编程任务书产品零件图号DEK 0301任务书编号零件名称摇臂壳体18工 艺 处使用数控设备BFT 130共 页 第 页 主要工序说明及技术要求 数控精加工各行孔及铣凹槽，详见本产品工艺过程卡片，工序号70要求。编程收到日期经手人批准编制审核编程审 核批准第七节第七节 数控加工工艺文件数控加工工艺文件二、工序卡二、工序卡 数控加工工序卡见表2-25 数控加工工序卡是操作人员配合数控程序进行数控加工的主要指导性工艺资料。三、数控刀具调整单三、数控刀具调整单数控刀具卡片见表2-26数控刀具明细表见表2-27 数控刀具调整单主要包括数控刀具卡(简称刀具卡)和数控刀具明细表(简称刀具表)两部分。四、工件装夹和零点设定卡四、工件装夹和零点设定卡 机床调整单是机床操作人员在加工前调整机床的依据。它主要包括机床控制面板开关调整单、工件装夹和零点设定卡两部分。1.机床控制面板开关调整单机床控制面板开关调整单数控镗铣床控制面板调整单见表228 机床控制面板开关调整单主要记录机床控制面板上有关“开/关”的位置,工件装夹和零点设定卡见表229 2.工件装夹和零点设定卡工件装夹和零点设定卡 数控加工工件装夹和零点(编程坐标系原点)设定卡(简称装夹和零点设定卡)表明了数控加工工件定位方法和夹紧方法,也表明了工件零点设定的位置和坐标方向、使用夹具的名称和编号等。五、数控加工进给路线图五、数控加工进给路线图数控机床上工件的进给路线图见表230 在数控加工中，刀具相对于工件运动的轨迹称为加工进给路线。设计好数控加工刀具进给路线是编制合理的加工程序的条件之一。六、数控加工程序单六、数控加工程序单 单位CNC机床程序单程序号零件图号机床产品号零件名称共 页第 页材料毛坯种类第一次加工数量每台数量单件质量工步号程序段号程序内容备注标记修改内容修改者修改日期编制日期审核日期批准日期反馈日期七、七、数控加工程序单数控加工程序单 数控加工程序单是编程人员根据工艺分析情况,经过数值计算,按照机床特定的指令代码编制而成的，它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单，也是手动数据输入(MDI)和置备控制介质、实现数控加工的主要依据。数控加工程序单见表232。八、八、数控加工工序质量控制书数控加工工序质量控制书 为了保证零件的加工质量，常用数控加工工序质量控制书的形式控制加工过程，以方便在出现问题时找出原因。数控加工工序质量控制书见表233。看看自己所用的数控工艺文件是否与此相同?第八节第八节第七节第七节第六节第六节第五节第五节第四节第四节第三节第三节零件在数控机床上的定位与装夹零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具数控加工用刀具加工余量与确定方法加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量机械加工精度及表面质量第二节第二节第一节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺文件数控加工工艺的制定数控加工工艺的制定 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用 第八节第八节 成组技术在数控加工中的应用成组技术在数控加工中的应用一、一、成组工艺的编制方法成组工艺的编制方法1.用复合零件法编制回转体零件成组工艺用复合零件法编制回转体零件成组工艺 编制成组工艺的重点是“成组调整”,要点如下:(1)用同一夹具、同一套刀具和辅助工具加工一组零件。(2)加工同一零件组内的不同零件时,允许更换刀具,但主要依靠尺寸的调节来适应。(3)用各种快速调整措施缩短更换零件时的调整时间。回转体复合零件概念图2.用复合路线法编制非回转体零件成组工艺用复合路线法编制非回转体零件成组工艺 对于非回转体零件,为了满足成组工艺的要求,应该做到“机床、夹具和工艺”三统一。“夹具的统一”是“三统一”中的关键。按复合路线法编制成组工艺过程的概念图二、二、成组生产组织形式成组生产组织形式 成组单机是成组生产组织的最简单形式，即在一台机床上实现成组生产。在车间中由一组机床和一组生产工人共同完成相关零件组的全部工艺过程的成组生产组织称为成组生产单元，简称成组单元。成组单机是成组单元的一个特例,成组单元是成组生产的基本组织形式。1.成组单机成组单机2.成组生产单元成组生产单元三、三、成组技术在车间设备布置成组技术在车间设备布置(Layout)中的应用中的应用按“机群式”布置机床L车床 M铣床 D钻床 G磨床 A装配按“成组单元”形式布置机床L车床 M铣床 D钻床 G磨床 A装配在数控车床上加工套类零件组的成组调整a)零件图 b)第1工位c)第2工位d)第3工位e)第4工位 f)第5工位四、四、数控加工优化数控加工优化1.优化方法优化方法优化方法见表234 2.优化手段优化手段 人型及物料型流程程序图标准表格见表235 对复杂零件工艺进行分析，并将分析结果填入表235。车削长轴的分析方法(物料型流程程序图)谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH