工信版（中职）数控机床加工技术第2章教学课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,YCF,（中职）数控机床加工技术第2章教学课件,第,2,章数控加工工艺,第一节数控加工工艺的基础知识,第二节数控加工工艺分析,第三节数控加工刀具和机床夹具,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,第一节数控加工工艺的基础知识,数控加工工艺的特点,数控加工与普通机床加工在方法与内容上有许多不同之处，最大的不同表现在控制方式上。,数控加工工艺的内容十分具体,数控加工的工艺处理相当严密,返回,下一页,第一节数控机床的产生和发展趋势,数控加工工艺的主要内容,编程是实现数控加工的重要工作之一。除厂编程之外，数控加工还包括编程前必须要做的一系列工艺准备工作及编程后的后置处理工作。一般来说，数控加工工艺主要包括以下几个方面的内容,:,通过数控加工的适应性分析，选择并确定进行数控加工的零件的内容,;,结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，划分和安排加工工序,;,设计数控加工工序,(,如工步的划分、零件的定位、夹具与刀具的选择、切削用量的确定等,);,下一页,返回,上一页,第一节数控加工工艺的基础知识,选择对刀点、换刀点的位置，确定加工路线，考虑刀具的补偿,;,根据编程的需要，对零件图形进行数学处理和计算,;,编写加工程序单,(,自动编程时为源程序，由计算机自动生成目标程序,加工程序,);,按程序单制作控制介质,(,如穿孔纸带、磁带、磁盘等,);,检验与修改加工程序,;,首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理,;,编制数控加工工艺技术文件,(,如数控加工工序卡，程序说明卡，走刀路线图等,),。,下一页,上一页,返回,第一节数控加工工艺的基础知识,数控加工工艺的适应性,根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般可按适应程度将零件分为下列三类,:,最适应类,形状复杂、加工精度要求高、用普通机床无法加工或虽然能加工但很难保证产品质量的零件。,能用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。,具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件。,必须在一次装夹中合并完成铣、锁,惚、铰或攻螺纹等多工序的零件。,下一页,上一页,返回,第一节数控加工工艺的基础知识,较适应类,在普通机床上加工时极易受人为因素,(,如情绪波动、体力强弱、技术水平高低等,),干扰、零件价值又高、一旦质量失控便造成重大经济损失的零件。,在普通机床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件。,需要多次更改设计后才能定型的零件。,在普通机床上加工需要作长时间调整的零件。,用普通机位加工时生产率很低或体力劳动强度很大的零件。,下一页,上一页,返回,第一节数控加工工艺的基础知识,不适应类,生产批量大的零件,(,当然不排除其中个别工序用数控机床加工,),。,需要通过较长占机时间调整加工内容,(,如,:,以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等,),。,装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件。,上一道工序加工余量很不稳定的零件。,必须用特定的工艺装备协调加工的零件,(,如必须按专用工装协调的孔及采集编程用的数据有困难的零件,),。,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,(,主要原因是取数据难，易与检验依据发生矛盾，增加编程难度,),。,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,被加工对象的工艺分析,为了减少失误和返工，在选择和决定数控加工内容、制定零件加工工艺的过程中，编程人员应根据数控加工基本特点及所用数控机床的功能和实际工作经验，对零件图进行工艺性分析。,被加工对象轮廓要素分析,被加工对象的尺寸分析,被加工对象的基准分析,被加工对象的结构工艺性分析,零件的结构设计与数控加工的工艺性,下一页,返回,第二节数控加工工艺分析,数控加工工艺方案的确定,确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。零件上精度较高表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。例如，对于孔径不大的,IT7,级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。但对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。,表,2-1,列出了孔的钻、锁、铰等几种加工方法所能达到的精度等级，仅供参考。,下一页,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,数控加工方法的选择,加工方法的选择原则是保证加工表面的加工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。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。,孔系零件的加工,这类零件孔数较多，孔间位置精度要求较高，宜用直线控制的数控钻与镗床加工。,下一页,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,旋转体零件的加工,这类零件适用于数控车床或数控磨床加工。,模具型腔的加工,一般情况下，该类零件型腔表面复杂、不规则，表面质量及尺寸精度要求高，且常采用硬、韧的难加工材料，此时可考虑选用数控电火花机床成形加工。,平面与曲面轮廓零件的加工,平面轮廓零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般在,2,轴联动的铣床上加工。,下一页,上一页,返回,第二节数控加工工艺分析,平板形零件的加工,该类零件可选择数控电火花线切割机床加工。,板材零件的加工,这类零件可根据零件形状考虑采用数控剪板机，数控板料折弯机及数控冲压机加工。,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,数控加工刀具,切削用量的确定,数控切削用量主要包括背吃刀量、主轴转速及进给速度等。对车、铣、钻、铰、锁孔与攻螺纹等的不同切削用量都应编入加工程序。,数控机械加工的背吃刀量、切削速度和进给速度的确定原则如下,:,切削速度提高切削速度是提高生产率的一个措施。但切削速度与刀具耐用度的关系比较密切，随着切削速度的增大，刀具的耐用度将急剧下降。故切削速度的选择主要取决于刀具耐用度。,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,进给速度进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。,背吃刀量在机床、工件和刀具的刚度允许的情况下，背吃刀量等于加工余量。这是提高生产率的一个有效措施。,确定对刀点与换刀点,对刀点就是刀具相对于工件运动的起点。在编程时不管实际上是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看做静止，而刀具在运动。对刀点可以设在被加下零件上，也可以设在与零件定位基准有固定尺寸联系的夹具上的某一位置。选择对刀点时要考虑到找正容易，编程方便，对刀误差小，加工时检查方便、可靠。具体选择原则如下,:,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上,对刀点应选在便于观察、检测和对刀方便的位置上,对于建立了绝对坐标系的数控机床，对刀点最好选在该坐标系,.,的原点上，或者选在已知坐标值的点上，以便于坐标值的计算，对刀误差可以通过试切加工结果进行调整,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,数控机床夹具,数控机床是先进的高精度、高效率、高自动化程度的加工设备。为了充分、有效地发挥数控机床本身的效能，要求工件的定位夹紧装置能满足数控机床的要求，即具有高精度、高效率和高自动化程度。,数控机床夹具的设计要求,空间要求数控机床能一次安装工件后加工多个表面，因此要求夹具能在空间上满足各刀具均有可能接近所有待加工表面。此外，夹具也应不与机床有任何干涉。,快速重调要求，在更换加工工件时，要求夹具具有快速重调或更换定位夹紧元件的功能。将夹具设计成能在机床工作区外也可作工件更换,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,定位要求工件在夹具中应完全定位，且工件的基准相对于机床原点应有严格的确定位置，夹具在机床上也应完全定位，夹具上的每个定位面相对机床原点均应有精确的坐标尺寸，以满足在数控加工中定位和安装的要求。,精度要求由于数控机床具有连续多型面自动加工的特点，所以对数控机床夹具的要求比一般机床夹具精度与刚度都高，这样可减少工件在夹具中的定位误差、夹紧误差及粗加工中的变形误差。,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,夹具的选择要求,数控加工的特点对夹具提出厂两个基本要求,:,一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定,;,二是能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，尚需考虑下列几点,:,当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具,;,当成批生产时，考虑采用专用夹具，但应力求结构简单,;,夹具尽量要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀，以免产生碰撞,;,装却零件要方便可靠，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、多工位夹具等,;,上一页,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,在数控车床、车削中心和磨床上加工回转体工件时，一般采用能适应一定直径范围工作的通用快速自动夹紧卡盘，当工件几何尺寸超出范围时，则需要更换卡爪或另一种卡盘,;,在加工中心上加工以底面作定位的箱体零件时，则可选用当前较新颖的以槽系或孔系为基座的组合夹具，再配以一定量的定位、夹紧元件组合即可,;,在加工中心加工不规则形状或同时在托板上需加工多个相同或不相同的工件时，则需设计与配备专用夹具,上一页,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,数控车床常用夹具及典型装夹方式,车床类夹具常用的类型有,:,加工盘套零件的三爪自定心卡盘、加工轴类零件的拨盘与顶尖和机床通用附件的自定心中心架与自动转塔刀架等。,用于盘类零件的夹具加工盘类零件常用三爪自定心卡盘。,图,2-5,所示为快速可调卡盘。,图,2-6,所示为液压传动三爪自定心卡盘。,图,2-7,所示为一自动更换车床卡盘卡爪用的装置。,用于轴类零件的夹具在数控车床上加工轴类零件时，毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘带动旋转。这时拨动卡盘应满足以下要求,:,粗加工时可以传递大转矩,;,能快速由用顶尖加工改变为用卡盘加工。,图,2-8,为自动夹紧拨盘结构。,上一页,下一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,自定心中心架,图,2-9,为数控自定心中心架。该中心架可以减少加工细长轴时轴的受力变形，并提高其加工精度。,数控铣床用夹具的主要类型,大致上可分为通用类、组合夹具类与专用类三种。,通用类夹具,根据应用不同，通用类夹具又可分为,:,适于小批生产可供多次重复使用的不可调通用夹具,;,适于成组加工、由基础组合件组装、仅制造少量专用调整安装件的可调通用夹具,;,适于成批生产的通用性强的机床标准附件等。,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,专用夹具,专用夹具的结构固定，仅适用于某一个具体零件的具体工序，在数控机床上，只是在所有可调整夹具不能使用的情况下才使用这种夹具。,组合夹具类,随着产品更新换代速度的加快，数控与柔性制造系统应用日益增多，作为与机床相配套的夹具也应具有柔性化的特点，以及时地适应加工品种和规模变化的需要。实现柔性化的重要方法是组合法。,下一页,上一页,返回,第三节数控加工刀具和机床夹具,图,2-14,所示为槽系组合夹具组装过程示意图。,孔系为新式的结构，与槽系相比有以下优点,:,结构刚性比有纵横交错的槽为好,;,孔比槽易加工，制造工艺性好,;,安装方便，组装中靠高精度的销孔定位，比槽系操作简单,;,系孔便于实现计算机辅助组装设计。,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,数控加工工艺路线的确定,数控加工的工艺路线设计不是从毛坯到成品的整个工艺过程，是几道数控加工工序工艺过程的概括。在划分工序时，一定要根据零件的结构与工艺性，所用机床的功能，零件数控加工内容的多少、装夹方式、次数及本单位生产的条件等具体情况来确定。零件的加工采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，也要根据实际需要和生产条件来确定。,下一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,工序的划分,根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行,:,按所用刀具划分工序为了减少换刀次数、减少空程时间，可以按所用刀具划分工序,根据装夹定位划分工序按零件结构特点将加工部位分成若干部分，每次安排,(,即每道工序,),加工其中一部分或几部分，每一部分可用典型刀具加工。,以粗、精加工划分工序,以加工部位划分工序,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,加工顺序的安排,加工顺序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，重点是保证定位夹紧时工件的刚性以保证加工精度。加工顺序安排一般应按下列原则进行,:,先安排内形、内腔加工工序，后安排外形加工工序,;,上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,;,在同一次安装中进行的多道工序，应先将对工件刚性破坏较小的工序放在前面。,以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好在一次定位夹紧后连续进行加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压紧元件的次数,;,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,确定走刀路线和安排工步顺序,走刀路线不但包括厂工步的内容，也反映出工步顺序，是刀具在整个加工工序中的运动轨迹。走刀路线是编程的重要依据之一，因此，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟订出的走刀路线画上去,(,包括进、退刀路线,),，这样可为编程带来很大方便。工步的划分与安排一般可根据走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要考虑下列几点,:,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,为保证工件轮廊表面在加工后的表面粗糙度要求，精加工时，最终轮廊应安排在最后一次走刀连续加工出来,;,选择最短走刀路线，以减少空行程时间、提高加工效率,;,要选择工件在加工后变形较小的路线，例如对细长零件或薄板零件，应分几次走刀加工到最后尺寸，或采用对称去余量法安排走刀路线,;,在确定刀具的进退刀,(,切入与切出,),路线时，应尽量减少在轮廊处停刀，以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕，一般应沿着零件表面的切向进入和退出切削，尽量避免沿工件轮廓面垂直方向进、退刀而划伤工件,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,工艺文件的编制,数控加工工艺文件既是数控加工的依据、产品验收依据，也是操作者需要遵守、执行的规程，它是编程员在编制加工程序单时做出的与程序单相关的技术文件。编写数控加工工艺文件是数控加工工艺设计的重要内容之一。有的技术文件则是加工程序的具体说明或附加说明，目的是让操作者更加明确程序的内容、安装与定位方式、各个加工部位所选用的刀具及其他问题。工艺文件主要包括数控加工工序卡、数控加工走刀路线图、数控刀具调整单、数控机床调整单、加工程序单等。下面介绍几种常用数控加工工艺文件。,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,数控加工走刀路线图,走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步的顺序。走刀路线是编写程序的重要依据之一。,数控加工工序卡,数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，不同的是该卡中还应反映使用的辅具、刃具切削参数、切削液等，它是操作人员按照数控加工工艺进行数控加工的主要指导性工艺文件。工序卡应按已确定的工步顺序填写。,表,2 -2,为加工中心上数控镜铣削工序卡。,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,数控机床调整单,数控机床调整单是机床操作人员在加工前调整机床的依据。它包括机床控制面板开关调整单和数控加工零件安装、零点设定卡片两部分。,填与数控机床调整单时，应注恿以下几点,:,对于由程序中给出速度代码,(,如给出,Fl , F2,等,),而其进给速度由拨盘拨入的情况，在数控机床调整单中应给出各代码的进给速度值。,对于有刀具半径补偿运算的数控系统，应将实际所用刀具半径值记入数控机床调整单。在有刀具长度和半径补偿开关组的数控系统中，应将每组补偿开关记入数控机床调整单。,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,若程序中不要求垂直校验时，应在数控机床调整单的垂直校验开关位置栏内填入“断”。这时不检查程序段中字符数日是奇数还是偶数。,冷却方式开关给出的是油冷还是雾冷。,数控刀具调整单,数控刀具调整单主要包括数控刀具卡以下简称刀具卡,),和数控刀具明细表,(,以下简称刀具表,),两部分。,数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上，事先调整好刀具的直径和长度。刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、刀柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等，它是组装刀具和调整刀具的依据。刀具卡的格式见,表,2 -4,；刀具表是调刀人员输入刀具调整参数的主要依据。刀具表的格式见,表,2 -5,下一页,上一页,返回,第四节数控加工工艺路线的确定和工艺文件的编制,加工程序单,加工程序单是编程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，也是手动数据输人,(MDI),和置备纸带、实现数控加工的主要依据。不同的数控机床、不同的数控系统，加工程序单的格式也不同。,表,2-6,为数控车削加工程序单示例。,上一页,返回,表2-1 IT13-IT7孔加工方式,返回,图2-5快速可调卡盘,返回,图2-6液压传动三爪自定心卡盘,返回,图2-7自动更换卡盘卡爪装置,返回,图2-8自动夹紧拨盘结构,返回,图2-9数控自定心中心架,返回,图2-14槽系组合夹具,返回,表2-2工序卡,返回,表2-4刀具卡,返回,表2-5刀具表,返回,表2 -6加工程序单,返回,