课件-数控加工工艺基本知识

2020年4月29日12时11分数控1第二章数控加工工艺基本知识第一章数控机床概述内容提要：本章主要介绍数控加工工艺系统组成、数控刀具的主要种类和特点、数控加工工艺等内容。2020年4月29日12时11分数控2第二章数控工艺基本知识一数控加工工艺系统组成工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体。1.1.3数控刀具的主要种类和特点1．数控加工刀具的种类数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点有：1)减少换刀停机时间，提高加工生产效率和缩短换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；2020年4月29日12时11分数控3第二章数控工艺基本知识2)提高刀具的标准化和合理化的程度；3)提高刀具的管理及柔性加工的水平；4)扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；5)有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。由于模块化刀具的发展，数控刀具已形成了3大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。2020年4月29日12时11分数控4第二章数控工艺基本知识(1)从结构上对数控加工刀具的分类①整体式。②镶嵌式。又分为焊接式和机夹式。根据刀体结构不同，机夹式分为可转位和不转位。③减振式。当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。④内冷式。切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部。⑤特殊型式。如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。2020年4月29日12时11分数控5第二章数控工艺基本知识(2)从制造所采用的材料上对数控加工刀具的分类①高速钢刀具。高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和高温硬度较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适用于各种特殊需要的非标准刀具。②硬质台金刀具。硬质舍金刀具切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀具有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。2020年4月29日12时11分数控6第二章数控工艺基本知识③陶瓷刀具。④立方氮化硼刀具。⑤金刚石刀具。(3)从切削工艺上对数控加工刀具的分类1)车削刀具分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹以及切槽、切端面、切端面环槽和切断等。数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。2020年4月29日12时11分数控7第二章数控工艺基本知识数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具包括（中心孔钻头、镗刀和丝锥等)。机夹可转位刀具夹固较轻的磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。常规车削刀具为长条方形刀体或圆柱刀杆。方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。它们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。2020年4月29日12时11分数控8第二章数控工艺基本知识数控车刀2020年4月29日12时11分数控9第二章数控工艺基本知识在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统”。它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。数控车床使用的刀具从切削方式上分为圆柱表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具3类。2020年4月29日12时11分数控10第二章数控工艺基本知识2020年4月29日12时11分数控11第二章数控工艺基本知识2020年4月29日12时11分数控12第二章数控工艺基本知识2)钻削刀具分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、扩孔和铰孔等。钻削刀具可用于数控车床、车削中心，又可用于数控镗铣床和加工中心。因此它的结构和联接形式有多种，如直柄、直柄螺钉紧定、锥柄、螺纹联接、模块式联接(圆锥或圆柱联接)等。2020年4月29日12时11分数控13第二章数控工艺基本知识镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。3)镗削刀具4)铣削刀具a面铣刀面铣刀主要用于加工较大的平面。如图1-7所示，面铣刀圆周表面和端面上都有切削刃，圆周表面的切削刃为主切削刃，端面切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿材料为高速钢或硬质台金，刀体为40Cr。目前数控铣床上使用的面铣刀多为硬质合金面铣刀。2020年4月29日12时11分数控14第二章数控工艺基本知识规格外径主要有:40，506380100125160200250315350400500630800mm其他就非标了2020年4月29日12时11分数控15第二章数控工艺基本知识按刀片和刀齿的安装调整方式，硬质合金面铣刀分为整体焊接式、机夹焊接式和可转位式3种。可转位式面铣刀在提高加工质量和加工效率、降低成本、方便操作使用等方面都表现出明显的优越性，目前已得到广泛应用。粗铣时，铣刀直径要小些，可减少切削扭矩。精铣时，铣刀直径要选大些尽量包容零件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹.2020年4月29日12时11分数控16第二章数控工艺基本知识b立铣刀立铣刀是数控加工中使用最多的一种铣刀，主要用于加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓等。如图1-8所示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，既可以同时进行切削也可以单独进行切削。圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。普通立铣刀的端面中心处无切削刃，故一般立铣刀不宜作轴向进给。通常直径在Φ4～Φ16的立铣刀制成整体式结构，直径Φ16以上的制成焊接式或可转位式结构。2020年4月29日12时11分数控17第二章数控工艺基本知识按照国家标准规定：立铣刀直径为2-50毫米，可分为粗齿与细齿两种。直径2-20为直柄范围，直径14-50为锥柄范围2020年4月29日12时11分数控18第二章数控工艺基本知识为了能加工较深的沟槽，并保证有足够的备磨量，立铣刀的轴向长度一般较长。为了提高槽宽的加工精度，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能铣槽的两边。另外，为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，立铣刀的刀齿数比较少(2-4刃)，容屑槽圆弧半径则较大。2020年4月29日12时11分数控19第二章数控工艺基本知识模具铣刀主要用于加工模具型腔、空间曲面等。如图l-9所示，模具铣刀由立铣刀演变而来，常用的有圆锥形铣刀、圆柱形球头铣刀和圆锥形球头铣刀3种。因球头和端面布满了切削刃，经刀尖、圆周刃与球头刃圆弧相连，可做轴向和径向进给。C模具铣刀2020年4月29日12时11分数控20第二章数控工艺基本知识键槽铣刀主要用于加工封闭的键槽。如图1一10所示，键槽铣刀结构与立铣刀相近，圆柱面和端面都有切削刃，它只有2个刀齿，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时，先沿轴向进给达到键槽深度，然后沿键槽方向铣出键槽全长。d．键槽铣刀2020年4月29日12时11分数控21第二章数控工艺基本知识成形铣刀一般都是为了加工特定的零件而专门设计制造的，如各种直形或圆弧形的凹槽、燕尾槽和斜角面等。几种常见的成形铣刀如图1-11所示。e．成形铣刀2020年4月29日12时11分数控22第二章数控工艺基本知识特殊型刀具有带柄自紧夹头刀柄、强力弹簧夹头刀柄、可逆式(自动反向)攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄二复合刀具和接杆类等。(4)特殊型刀具2．数控加工刀具的特点为了达到高效、多能、快换、经济的目的，数控加工刀具与普通金属切削刀具相比应具有以下特点；①刀片及刀柄高度通用化、规格化和系列化。②刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标合理化。③刀具或刀片几何参数和切削参数规范化、典型化。2020年4月29日12时11分数控23第二章数控工艺基本知识④刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。⑤刀具应具有较高的精度，包括刀具的形状精度、刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度、刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度。⑥刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。⑦刀柄或工具系统的装机重量有限度要求。⑧刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。⑨刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高和耐用度好等要求。2020年4月29日12时11分数控24第二章数控工艺基本知识1.1.4数控机床夹具的类型和特点应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度，稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。1．机床夹具的类型夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程。2020年4月29日12时11分数控25第二章数控工艺基本知识机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。(1)按夹具的使用特点分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具5大类。1)通用夹具已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。2020年4月29日12时11分数控262020年4月29日12时11分数控27第二章数控工艺基本知识这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产。2）专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中采用各种专用夹具，可获得较高的生产效率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长、投资较大。2020年4月29日12时11分数控28第二章数控工艺基本知识某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一组相似的工件，故在多品种、中小批量生产中使用有较好的经济效果．3）可调夹具2020年4月29日12时11分数控29第二章数控工艺基本知识采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。4）组合夹具2020年4月29日12时11分数控30第二章数控工艺基本知识5）拼装夹具用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点。但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。2020年4月29日12时11分数控31第二章数控工艺基本知识夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。（2）按使用机床分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。（3）按夹紧的动力源分类2020年4月29日12时11分数控32第二章数控工艺基本知识2．数控加工夹具的特点作为机床夹具，首先要满足机械加工时对工件的装夹要求，同时，数控加工的夹具还有它本身的特点。①数控加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持多种形状和尺寸的工件。数控加工适用于多品种、中小批量生产，要能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工件。②只具有定位和夹紧功能，就能满足使用要求，这样可简化夹具的结构。2020年4月29日12时11分数控33第二章数控工艺基本知识传统的专用夹