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数控工艺主讲人：曾富洪攀枝花学院工业设计专业•数控机床坐标系•加工参数的选择•零件装夹方法及对刀点、换刀点的确定•工序的划分及走刀路线的确定•工艺文件的编制方法知识点1、坐标和运动方向的命名原则–刀具相对静止工件而运动的原则•在确定坐标系时，一律看作工件静止，刀具相对运动。一、数控机床坐标系一、数控机床坐标系1、坐标和运动方向的命名原则–机床坐标的规定•基本坐标轴X、Y、Z关系及其正方向用右手直角笛卡儿定则。围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴A，B，C的方向用右手螺旋法则确定。1、坐标和运动方向的命名原则–运动方向的规定•增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向+Z+Z一、数控机床坐标系2、数控机床的坐标轴–Z轴表示传递切削动力的主轴，X轴平行于工件的装夹平面，一般取水平位置，根据右手直角坐标系的规定，确定Y轴的方向。+Z+X+C一、数控机床坐标系2、数控机床的坐标轴+Z+X+Y+Z+X+Y一、数控机床坐标系8机床坐标系、编程坐标系和造型(建模)坐标系三者之间既有联系又有区别,均符合右手规则。1）机床坐标系(XNCYNCZNC)：数控机床本身的坐标系，其方向由生产商设定,原点在机床安装调试中设置，一般不做更改。2）造型坐标系(XYZ)：设计人员在利用计算机建模时设定的坐标系，其方向原点无任何限制。为了便于编程计算和检查加工程序,尽量使造型坐标系和编程坐标系重合。3、机床坐标系、编程坐标系和造型(建模)坐标一、数控机床坐标系9零件的找正：调整零件的装夹方向使编程坐标系与机床坐标系平行,并找出零件编程坐标系原点OM在机床坐标系XNCYNCZNC中的坐标位置的过程,为零件的找正。编程原点坐标值可记入机床的专用指令（G51~G59）,自动实现两坐标间的转换。如图所示.3）编程坐标系(XMYMZM)：工艺人员在编程时设定的坐标系，其方向必须与机床坐标系一致。一、数控机床坐标系–尽量采用可调式、组合式等标准化、通用化和自动化夹具，当工件批量较大、工件精度要求较高时，才设计、使用专用夹具。–便于迅速装卸零件，以减少数控机床停机时间。–零件的定位基准应与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。–减少装夹次数，尽量做到一次装夹便能完成全部表面的加工。–夹紧力应尽量靠近主要支承点和切削部位，以防止夹紧力引起零件变形对加工产生不良影响。1、零件安装二、零件装夹及找正零件的找正YNCZNCXNCONC工作台ZMYMXMOM零件确定编程坐标原点OM在加工坐标系中坐标的过程称为找正2、零件找正二、零件装夹及找正12数控铣床找正10百分表光电式寻边器找正示意图杠杆百分表二、零件装夹及找正13方形工件的找正YNCZNCXNCONC工作台ZMYMXMOM零件如何在四坐标机床上找正一个方形零件？二、零件装夹及找正14加工坐标系原点的存储与设定FanucG54～G59PhilipsG51,G52,G53,G54,G55,G56Siemens840dG54,G55,G56,G57,G505,G506,G507二、零件装夹及找正1、切削用量的选择原则粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。切削用量相关参数为：背吃刀量（切入深度ap），切削速度（主轴转速n），进给量（F）。三、加工参数选择背吃刀量由机床、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。确定背吃刀量的原则：（1）在工件表面粗糙度值要求为ra12.5μm~25μm时，如果数控加工的加工余量小于5mm~6mm,粗加工一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。2、背吃刀量的确定三、加工参数选择（2）在工件表面粗糙度值要求为ra3.2μm~12.5μm时，可分粗加工和半精加工两步进行。粗加工时的背吃刀量选取同前。粗加工后留0.5mm~1.0mm余量，在半精加工时切除。（3）在工件表面粗糙度值要求为ra0.8μm~3.2μm时，可分粗加工、半精加工、精加工三步进行。半精加工时的背吃刀量取1.5mm~2mm.精加工时背吃刀量取0.3mm~0.5mm.2、背吃刀量的确定三、加工参数选择进给量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。3、进给量的确定三、加工参数选择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。3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些。4）刀具空行程时，特别是远距离回零时，可以选择该机床数控系统设定的最高进给速度。3、进给量的确定三、加工参数选择（1）背吃刀量（切削深度）ap工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离称为背吃刀量。背吃刀量是通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，是每次进给时车刀切入工件的深度，故又称为切削深度。根据此定义，如在纵向车外圆时，其背吃刀量可按下式计算：ap=(dw-dm)/2式中ap--背吃刀量（mm）；dw--工件待加工表面直径（mm）；dm--工件已加工表面直径（mm)。4、参数计算粗加工应优先选用较大的切削深度，一般可取2～4mm；半精加工时的背吃刀量取0.5mm~2mm，精加工时背吃刀量取0.3mm~0.5mm。三、加工参数选择4、参数计算（2）切削速度vc三、加工参数选择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/πdv----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。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。4、参数计算（3）主轴转速n三、加工参数选择（4）车削每转进给量4、参数计算表示工件每转一转时车刀沿进给方向的位移量(毫米/转),也可用车刀每分钟的进给量(毫米/分)表示工件材料Fn(mm/r)G95粗加工精加工高速钢车刀硬质合金车刀高速钢车刀硬质合金车刀钢01.0～0.150.10～0.250.02～0.050.10～0.15铸铁0.12～0.200.15～0.30铝合金0.15～0.250.20～0.400.05～0.080.10～0.20三、加工参数选择（5）车削进给量F的计算F=Fn*n式中F:进给量mm/min；n:转速r/min；Fn：每转进给量mm/r解：主轴转速：n=1000v/(πd)=1000×31.4/(π×50)=200(r/min)切削进给量F=Fn*n=0.20*200=40mm/min4、参数计算三、加工参数选择例：切削Ø50低碳钢棒材，选取其的切削速度vc=31.4m/min,每转进给量Fn=0.20mm/r,求切削进给量F4、参数计算（6）铣刀每齿（刃）进给量Fz三、加工参数选择（7）铣削进给量F的计算F=Fz*n*Z式中F:进给量mm/min；n:转速r/min；Z:刃数；Fz：每刃进给量mm/r例：一标准2刃立铣刀以n=2000r/min切削工件,Fz=0.25mm/r,求F解：F=Fz*n*ZF=0.25*2000*2=1000mm/min4、参数计算三、加工参数选择例：在CA6140型卧式车床上车削φ260mm的带轮(45钢)外圆选择vc为90m/min,每转进给量Fn为0.3mm/r，求n,F解:n=(1000vc)/(π×dw)=(1000x90)/(3.14x260)=110r/min计算出车床主轴转速后，应选取与铭牌上接近的值，即选取n=100r/min作为车床的实际转速。进给量为F=Fn*n=100×0.3=30(mm/min)4、参数计算三、加工参数选择长虹加工ABS塑料的数控参数设置.F=4000~6000mm/minn=3000~4000r/min跨距：0.3（精铣）开粗：平底铣刀：16mm、12mm、10mm、8mm、6mm精铣：球铣刀：5mm、4mm、3mm、2mm、1mm5、现场经验数据三、加工参数选择•工序划分的原则–基面先行原则–先粗后精原则–先主后次原则–先面后孔原则1、工序划分四、工序的划分和走刀路线•工序划分的方法–按所用刀具划分工序–按零件的装卡定位方式划分工序–按粗、精加工划分工序1、工序划分四、工序的划分和走刀路线在加工中，铣刀的旋转方向一般是不变的，但进给方向是变化的。就出现了铣削加工中常见的两种现象：顺铣与逆铣。1）顺铣和逆铣的定义2、铣削方式四、工序的划分和走刀路线•顺铣：铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相同。1）顺铣和逆铣的定义2、铣削方式四、工序的划分和走刀路线•逆铣：铣刀与工件接触部位的旋转方向与工件进给方向相反。1）顺铣和逆铣的定义2、铣削方式四、工序的划分和走刀路线2）顺铣特点：顺铣时，铣刀刀刃的切削厚度由最大到零，不存在滑行现象，刀具磨损较小，工件冷硬程度较轻。垂直分力Fv向下，对工件有一个压紧作用，有利于工件的装夹。但是水平分力Fh方向与工件进给方向相同，不利于消除工件台丝杆和螺母间的间隙，切削时振动大。但其表面光洁度较好，适合精加工。2、铣削方式四、工序的划分和走刀路线3）逆铣特点：逆铣时，铣刀刀刃不能立刻切入工件，而是在工件已加工表面滑行一段距离。刀具磨损加剧，工件表面产生冷硬现象，垂直分力Fv对工件有一个上抬作用，不利于工件的装夹。但是水平分力Fh方向与工件进给方向相反，有利于消除工件台丝杆和螺母间的间隙，切削平稳，振动小。表面粗糙度较差，适合粗加工。2、铣削方式四、工序的划分和走刀路线顺铣与逆铣对比表（笔记）项目名称切削厚度滑行现象刀具磨损工件表面冷硬现象对工件作用消除丝杆与螺母间隙振动损耗能量表面光洁度适用场合顺铣从大到小无慢无压紧否大小好精加工逆铣从小到大有快有抬起是小大5%至15%差粗加工2、铣削方式四、工序的划分和走刀路线4）顺铣和逆铣的选择原则（1）机床精度好、刚性好、精加工，较适应顺铣。反之较适应逆铣。（2）零件内拐角处精加工强烈建议要用顺铣。（3）粗加工：逆铣较好。精加工：顺铣较好2、铣削方式四、工序的划分和走刀路线1）铣削轮廓的走刀路线确定–铣削平面零件外轮廓时，一般是采用立铣刀侧刃切削。刀具切入零件时，应避免沿零件外轮廓的法向切入，以避免在切入处产生刀具的刻痕，而应沿切削起始点延伸线或切线方向逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。同样，在切离工件时，也应避免在切削终点处直接抬刀，要沿着切削终点延伸线或切线方向逐渐切离工件。3、确定走刀路线四、工序的划分和走刀路线1）轮廓铣削走刀路线的确定3、确定走刀路线四、工序的划分和走刀路线2)铣削内槽的加工路线–行切法–环切法–行切+环切3、确定走刀路线四、工序的划分和走刀路线3)铣削曲面的加工路线3、确定走刀路线四、工序的划分和走刀路线424)确定走刀路线的原则：a.保证零件的加工精度和光洁度b.方便数值计算，减少程序段数c.缩短走刀路线，减少空程d.易于增加零件刚性f.刀具轨迹变化尽量做到平缓；e．尽量避免刀具在加工中向下；g.精加工最好采用顺铣。3、确定走刀路线四、工序的划分和走刀路线•数控加工工艺文件主要包括–编程任务书–数控加工工件安装和零点设定卡片–数控加工工序卡片–数控刀具卡片–数控刀具数据表–机床刀具运动轨迹图–程序卡片五、工艺文件的编制方法–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。五、工艺文件的编制方法–数控加工工件安装和零点设定卡片它应表示出数控加工零件定位方法和夹紧方法，并应标明工件零点设定位置和坐标方向，使用的夹具名称和编号等。五、