《数控加工工艺》PPT课件

,数控加工工艺于修君Tel:13964825388E-Mail:,数控加工工艺设计的重要性,必须在程序编制工作之前完成 只有在工艺方案确定后，编程才有依据 工艺设计是对工件进行数控加工的前期准备工作 因此一定要先把工艺设计搞好，不要急于编程,数控加工工艺设计的主要内容,选择并决定零件的数控加工内容 零件图样的数控加工性分析 数控加工的工艺路线设计 数控加工工序设计 数控加工专用技术文件的编写,数控加工工艺设计准备 机床的选择 加工工序的划分 加工顺序的安排 工件装夹方式的确定 对刀点与换刀点的确定 走刀路线的选择 加工刀具选择 切削用量的选择 技术文件的编写,数控加工工艺设计过程,在选择时，一般可按下列顺序考虑： 1).通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容 2).通用机床难加工、质量也难保证的内容应作为重点选择内 容 3).通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择,数控加工工艺设计准备,不宜选择数控加工 1).需要通过较长时间占机调整的加工内容。如零件的粗加工,特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定位平面等部位的加工等。 2).必须按专用工装协调的孔及其它加工内容。主要原因是采集编程用的数据有困难，协调效果也不一定理想。 3).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。主要原因是获取数据困难，易于检验依据发生矛盾，增加编程难度。 4).不能在一次装夹中加工完成的其它零星部位，采用数控加工很繁杂，效果不明显。,数控加工工艺设计准备,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 其他情况 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为通用机床使用。,数控加工工艺设计准备,平度市职教中心,数控加工工艺设计准备,对零件图进行数控加工工艺分析 关于数控加工的工艺性问题，涉及的面很广，这里仅从数控加工的可能性和方便性两个角度来提出一些必须分析和审查的主要内容。 1).审查与分析零件图样中的尺寸标注是否适应数控加工的特点。 数控加工可采用同一基准引注尺寸或坐标式标注。 2).审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素是否充分。 3).审查与分析定位基准的可靠性。 数控加工工艺特别强调定位加工，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。所以如零件本身有合适的孔，最好就用它来作定位基准孔，即使零件上没有合适的孔，也要想办法专门设置工艺孔作为定位基准。,数控加工工艺设计准备,对零件图进行数控加工工艺分析 如零件上无法加工工艺孔，可以考虑以零件轮廓的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的方法。审查与分析零件所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保证 4).数控机床尽管比普通机床加工精度高，但数控加工与普通加工一样，在加工过程中都会遇到受力变形的困扰。因此对于薄壁件、刚性差的零件加工一样，一定要注意加强零件加工部位的刚性，防止变形的产生。,数控加工工艺设计准备,对零件毛坯的工艺性分析 1).毛坯的加工余量是否充分，批量生产时的毛坯余量是否稳定。 数控加工时，工件的加工面均应有较均匀充分的余量。 2).分析毛坯在定位安装方面的适应性 3).分析毛坯余量的大小及均匀性,机床的选择,1).数控车床适于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔。 2).数控立式镗铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂平面或立体零件以及模具的内外型腔。 3).数控卧式镗铣床和卧式加工中心适于加工各种复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等。 4).多坐标联动的卧式加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。 总之，不同类型的零件要选用相应的数控机床加工，以发挥数控机床的特点和效率。,加工工序的划分,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所有可以加工的部位,再用第二、三把刀完成它们可以完成的其他部位。这样可以减少换刀次数压缩空时间，减少不必要的定位误差。 2、以加工部位分序法 对于加工部位很多的零件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面、或平面等。 一般先加工平面、定位面，后加工孔； 先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状； 先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。,加工工序的划分,3、以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校正，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。 综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的性能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。零件宜采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际的情况来确定，但一定要力求合理。,加工顺序的安排,加工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需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。 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、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。 4).在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。,工件装夹方式的确定,定位基准与夹紧方案的确定 在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点： 1).力求设计、工艺与编程计算的基准统一。 2).尽量减少装夹次数，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。 3).避免采用占机人工调整式方案。,工件装夹方式的确定,夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求： 是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定； 是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。 除此之外，主要考虑以下几点： 1).当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具，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用组合夹具，但应力求结构简单。 3).夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞）。,工件装夹方式的确定,夹具的选择 4).夹紧力应力求通过靠近主要支承点或在支承点所组成的三角形内。应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方,尽量不要在被加工孔的上方以减少零件变形。 5).装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具。,对刀点与换刀点的确定,对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。在编程时不论是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看作静止，刀具在运动。 通常把对刀点称为程序原点，它可以设在被加工零件上（如零件的定位孔中心距机床工作台或夹具表面的某一点处），也可以设在与零件定位基准有固定尺寸关系的夹具上的某一位置（如专门在夹具上设计一圆柱销或孔等）。 其选择原则如下： 1).找正容易。 2).编程方便。 3).对刀误差小。 4).加工时检查方便、可靠。,对刀点与换刀点的确定,换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的。为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的外面，并要有一定的安全量。,走刀路线的选择,走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。 在确定加工路线时，主要考虑下列几点： 1).保证零件的加工精度要求 2).方便数值计算，减少编程工作量 3).寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率 4).尽量减少程序段数,走刀路线的选择,5).为保证工件轮廓表面加工的粗糙度要求，最终轮廓应安排最后一次走刀连续加工出来 6).刀具的进退刀（切入和切出）路线要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直下刀而划伤工件。 在选择走刀路线时，下述情况要充分注意：,走刀路线的选择,孔加工 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。,走刀路线的选择,孔加工,按图b所示路线加工时，由于5、6孔与1、2、3、4孔定位方向相反，在Y方向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其它孔的位置精度,按图c所示路线，加工完4孔后，往上移动一段距离到P点，然后再折回来加工5、6孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其它孔的位置精度,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,P,走刀路线的选择,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，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的界限痕迹 。,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,走刀路线的选择,轮廓铣削加工路线的分析 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。,若刀具从工件坐标原点出发，其加工路线为12345，这样，来提高内孔表面的加工精度和质量,走刀路线的选择,轮廓铣削加工路线的分析 在铣削加工零件轮廓时，要考虑尽是采用顺铣加工方式 提高零件表面质量和加工精度 减少机床的“颤振” 要选择合理的进刀、退刀位置，尽量避免沿零件轮廓法向切入和进给中途停顿。进、退刀位置应选在不太重要的位置或空位置。,走刀路线的选择,铣削曲面的加工路线的分析 铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法”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。 对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。,走刀路线的选择,铣削曲面的加工路线的分析,如图2-9所示的发动机大叶片,采用图2-9a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。,采用图2-9b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。,走刀路线的选择,以上通过几例分析了数控加工中常用的加工路线，实际生产中，加工路线的确定要根据零件的具体结构特点，综合考虑，灵活运用。 确定加工路线的总原则是： 在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工路线，以提高生产率。,加工刀具选择,与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。 数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。,加工刀具选择,铣削用刀具及其选择,数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下： 1）铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取RD=(0.80.9)Rmin2）零件的加工高度H（1/4-1/6）RD，以保证刀具有足够的刚度。 3）粗加工内轮廓时，铣刀最大直径D可按下式计算,D1轮廓的最小凹圆角半径；圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；1精加工余量；圆角两邻边的最小夹角。,加工刀具选择,铣削用刀具及其选择,4）用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r,如图2-11 所示，即直径为d=2 Re=2(R-r),编程时取刀具半径为Re=0.95(R-r)。,对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。如图2-12所示,加工刀具选择,标准化刀具,目前，数控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号； 对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSGJT，直柄刀具系统的标准代号为DSGJZ。此外，对所选择的刀具，在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。,切削用量的选择,数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。 切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。 对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。 切削用量的选择原则是： 保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度； 并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。,切削用量的选择,主轴转速的确定,主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为： n=1000v/D 式中: v-切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；n-主轴转速，单位为 r/min；D-工件直径或刀具直径，单位为mm。计算的主轴转速n,最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。,切削用量的选择,进给速度的确定,进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则： 1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。 2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。 3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。 4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。,切削用量的选择,背吃刀量确定,背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。,