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返回主页退出第二章数控加工工艺返回主页退出数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工过程。返回主页退出手动加工过程和数控加工过程返回主页退出2.1数控工艺特点与加工工序2.1.1数控工艺比较详细数控加工工艺内容与普通机加工大致相同但非常完整，因为数控是高度自动化的过程。如普通机加工只需指明工步即可，但数控加工必须指明所用刀具、切削速度、进给速度，开动润滑否等等。原来靠机床操作工凭经验的加工参数现在必须由数控编程人员用数控指令表示出来。返回主页退出现代数控机床刚度大，刀库容量大及多坐标、多工位的特点可以实现一次装夹完成多种加工甚至多个零件的加工，这样就造成了工序集中2.1.2工序集中2.1.3加工方法的特点在曲面加工中，传统的方法是钳工用砂轮磨，用样板检验修正（如舰艇的螺旋桨），数控靠5坐标轴联动，可以准确加工出理想的曲面。返回主页退出1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细2、数控加工工艺要求更严密、精确3、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算4、考虑进给速度对零件形状精度的影响5、强调刀具选择的重要性6、数控加工工艺的工序相对集中，工序内容比普通机床加工的工序内容复杂7、数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容上一页下一页数控加工的特点总结如下，请同学自己理解返回主页退出数控加工工序数控指令中必须指明机床的运动过程，零件的工艺过程、刀具的种类、走刀速度和走刀路线，不能把设计与工艺分割返回主页退出2.1.4数控加工工艺设计的主要内容1.数控加工工艺内容的选择对零件加工而言，并非全部加工工艺都要在数控机床上实现。因为数控机床的工时费较高，用普通机床加工毛胚、在数控机床上加工曲面才是比较合理的选择。返回主页退出适于数控加工的内容：（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，质量也难以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裕加工能力时选择。上一页下一页返回主页退出不适于数控加工的内容：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。上一页下一页返回主页退出此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。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格为通用机床使用。返回主页退出数控加工工艺分析有以下内容。（1）选择合适的对刀点和换刀点（2）审查与分析工艺基准的可靠性（3）选择合适的零件安装方式上一页下一页２.数控加工工艺性分析返回主页退出对刀点：是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。换刀点：对于多刀机床，应在编程时考虑到换刀点的位置可能与工件或夹具产生干涉（换刀点在加工区域以外）上一页下一页（1）选择合适的对刀点和换刀点返回主页退出数控加工是一种定位（坐标）加工，尤其工件需要两面加工时只能有一个工艺基准，否则很难保证两次安装加工后两个面上的轮廓位置及尺寸协调。如零件上没有合适基准，可考虑增加工艺凸台或工艺孔。（2）审查与分析工艺基准的可靠性返回主页退出被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。（1）尺寸标注应符合数控加工的特点（2）几何要素的条件应完整、准确（3）定位基准可靠（4）统一几何类型及尺寸上一页下一页返回主页退出（3）定位基准可靠数控加工工序往往集中，以同一基准定位十分重要。合理的选择定位基准和夹紧方式对于提高加工效率大有帮助。必要时要改进设计以增加定位的可靠性。如下图所示：改进前的结构改进后的结构增加凸台返回主页退出3.数控加工工艺路线的设计（工序）数控加工工艺路线设计往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因而要与其它加工工艺衔接好，常见工艺流程如图。返回主页退出在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。工序设计内容：确定走刀路线和安排加工顺序确定定位和夹紧方案确定刀具与工件的相对位置确定切削用量返回主页退出工艺设计包括确定本工序的加工内容，切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及道具运动轨迹。1.确定走刀路线和加工顺序1）寻求最短走刀路线这种路线较好2.1.5数控加工工艺设计方法返回主页退出2）最终轮廓应一次完成（不急剧改变运动方向）刀具急剧改变运动方向会留下痕迹，故应注意走刀路线的选择。如下图所示不好的路线较好的路线最好的路线返回主页退出3）选择刀具的切入及切出方向为了保证工件轮廓的光滑，进刀与退刀（切入与切出）应沿零件轮廓的切线上。减少切削过程刀具速度的变化以减轻刀痕。如图所示：返回主页退出4）.选择使工件在加工后变形小的路线对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。上一页下一页返回主页退出2.确定定位和夹紧方案定位与夹紧是非常耗时的工作，需注意：（1）尽可能做到设计基准、工艺基准、编程计算基准的“三统一”（2）尽可能做到工序集中，最好一次装夹完成全部加工（3）避免采用人工调整时间较长的装夹方案（4）工件刚度较大的地方才是较好的夹紧点!返回主页退出对刀点选择原则如下：（1）所选的对刀点应使程序编制简单；（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。上一页下一页3.确定刀具与工件的相对位置返回主页退出在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。刀位点是指刀具的定位基准点。上一页下一页钻头的刀尖球头铣刀的球心车刀及镗刀的刀尖返回主页退出对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削用量。编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、刀具耐用度，先确定背吃刀量、进给量，最后选择合适的切削速度。上一页下一页4.确定切削用量返回主页退出数控加工工艺路线设计应注意以下几个问题：1）工序的划分数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。（2）以粗、精加工划分工序。（3）以加工部位划分工序。（4）以同一把刀具加工的内容划分工序。上一页下一页返回主页退出2）顺序的安排顺序安排一般应按以下原则进行：（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应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。上一页下一页返回主页退出3）数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点。如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要。上一页下一页返回主页退出数控加工技术文件主要有：数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。以下提供了常用文件格式，文件格式可根据企业实际情况自行设计。上一页下一页2.1.6填写数控加工技术文件返回主页退出1.数控编程任务书它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和工序说明，以及数控加工前应保证的加工余量。它是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的重要依据之一上一页下一页返回主页退出2.数控加工工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等上一页下一页返回主页退出3.数控加工工序卡片数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择上一页下一页返回主页退出4.数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图告诉操作者关于编程中的刀具运动路线（如：从哪里下刀、在哪里抬刀、哪里是斜下刀等）。不同的机床可以采用不同的图例与格式，右表为一种常用格式。上一页下一页返回主页退出5.数控刀具卡片数控刀具卡片反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、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。上一页下一页返回主页退出上一页下一页2.2数控机床用刀具2.2.1数控加工对刀具的要求1）足够的强度和刚度；2）高的刀具耐用度；3）高的可靠性；4）较高的精度；5）可靠的断屑；6）快速更换刀具。返回主页退出上一页下一页返回主页退出2.2.2数控刀具分类1）按照刀具结构分：整体式：钻头、立铣刀等镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式特殊形式：复合式、减振式等机夹可转位刀具得到广泛应用，数量上已达到整个数控刀具的30%~40%，金属切除率占总数80%~90%。上一页下一页返回主页退出2）按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等上一页下一页返回主页退出车削刀具：外圆车刀内孔车刀螺纹车刀上一页下一页返回主页退出铣削刀具：面铣刀方肩铣刀仿形铣刀三面刃和螺纹铣刀整体硬质合金铣刀上一页下一页返回主页退出钻削刀具：铰刀钻头丝锥上一页下一页返回主页退出镗削刀具：粗镗刀精镗刀上一页下一页返回主页退出2.2.3刀具系统内容中国：GB10944-89国际：ISO7388-83美国：ANSI/ASMEB5.50-1985日本：MAS403-1982德国：DIN69871-1988标准返回主页退出模块式工具系统已成气候。我国已开发TMG系统。返回主页退出整体式模块式返回主页退出镗铣类工具系统（1）整体式2）模块式返回主页退出回转型刀具主要由3部分组成（a）连接刀柄（b）接杆（c）复合刀具。拉钉螺纹孔精度及光洁度很高返回主页退出切削刀具材料的硬度和韧性1923年发明的硬质合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年开发了CVD技术，使涂层硬质合金快速普及。自1974年起，开发了TiC-TiN系金属陶瓷2.2.3数控刀具的材料上一页下一页返回主页退出1.高速钢刀具高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。上一页下一页返回主页退出2.硬质合金刀具普通硬质合金新型硬质合金超细晶粒硬质合金涂层硬质合金金属陶瓷粒径在1μm以下，这种材料具有硬度高、韧性好、切削刀可靠性高等优异性能保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间上一页下一页返回主页退出3.硬质合金的分类和标志P类蓝色（包括P01~P50),系高合金化的硬质合金牌号。这类合金主要用于加工长切屑的黑色金属M类，黄色（包括M10~M40），系中合化的硬质合金牌号。这类合金为通用型，适于加工长切屑或短