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4.1概述4.2零件图的工艺性分析4.3毛坯的种类和选择4.4基准及其选择原则4.5工序的划分4.6切削加工顺序的安排4.7工艺装备4.8确定走刀路线第4章数控加工工艺4.9切削用量的确定4.10填写数控加工技术文件4.11典型零件工艺分析实例第4章数控加工工艺4.1概述数控机床是按编写的数控程序进行自动加工。因此，数控程序包含了零件加工中的全部工艺过程。第4章数控加工工艺数控加工工艺设计的主要内容：（1）选择并确定进行数控加工的零件及内容（2）对零件图纸进行数控加工的工艺分析（3）数控加工的工艺方案的制定（4）对零件图形的数学处理（5）工步、进给路线的确定（6）选择数控机床的类型（7）刀具、夹具、量具的选择和设计（8）切削参数的确定第4章数控加工工艺（9）加工程序的编写、校验和修改（10）首件试加工与现场问题处理（11）数控加工工艺技术文件的定型与归档4.2零件图的工艺性分析一、数控加工内容的选择选择适合于数控加工的内容，一般可按下列顺序考虑：第4章数控加工工艺通用机床无法加工的内容通用机床难加工，质量难以保证的内容通用机床加工效率低、操作劳动强度大的内容第1章数控技术概述与数控机床二、零件图分析零件图的完整性与正确性分析选择热处理、刀具材料、确定切削参数等。尺寸标注方法分析零件技术要求分析零件材料分析包括：尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等零件图样应表达正确，标注齐全。尺寸标注应符合数控加工的特点，图样上应尽量采用统一的设计基准三、零件的结构工艺性分析1.零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸第4章数控加工工艺如图所示，这样可以减少刀具规格、类型和换刀次数，使编程方便，提高生产效率。R较小时R较大时2.零件内槽圆角R不应太小第4章数控加工工艺如图b，内壁转接圆弧半径R较大时，可用直径较大的铣刀加工。底面的走刀次数较少，也可减少刀杆的变形，表面质量较好，因此，工艺性较好。反之图a，铣削工艺性较差。R较小时R较大时刀具半径的大小应小于内槽圆角半径。一般取R=(0.8~0.9)ρ3.铣槽底平面时，槽底圆角半径r大小要力求合理，半径尺寸尽可能一致第4章数控加工工艺R较小时R较大时一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性，影响加工能力、加工质量和换刀次数等如图R较小时，铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力越强，因而，铣削工艺性越好。应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工；多次装夹时，采用统一基准定位。一个零件的退刀槽设为相同宽度。第4章数控加工工艺4.采用统一的基准定位5.尽可能少用刀具。节省换刀时间一、常用毛坯的种类型材铸件锻件常用型材截面形状有圆形、方形、六角形及特殊断面形状等形状复杂的毛坯适宜采用铸造的方法制造锻造可以使金属晶粒细化并均匀分布，从而提高材料的强度。锻件适合于强度要求较高、形状较简单的零件第4章数控加工工艺4.3毛坯的种类和选择焊接件其他毛坯它是将钢件采用焊接的方法得到的，优点是制造简单、生产周期短、节约材料；缺点是减振性差、变形大，需进行时效处理后才能进行切削加工包括气割、冲压、冷挤压、塑料压制、粉末冶金等方法制造的毛坯第4章数控加工工艺二、毛坯的选择原则零件材料及力学性能第4章数控加工工艺零件图样中的材料要求大致确定了毛坯的种类。如材料为铸铁、铸造青铜、铸铝等零件，只能选择铸件毛坯；普通的钢质零件可选用型材；重要钢质零件应选用锻件毛坯。零件的结构与尺寸结构形状较复杂的毛坯，一般选择铸件；一般用途的轴及阶梯轴（各阶段直径相差不大）可选用圆棒料；阶梯轴各阶段直径相差较大以及重要的轴则适宜选择锻件毛坯；中、小型零件可采用模锻，较大型零件一般选择自由锻。三、毛坯的形状及尺寸生产类型及生产条件第4章数控加工工艺零件生产批量较小时应选用精度及生产效率较低的毛坯制造方法；大量生产的零件应选择精度和生产效率都较高的毛坯制造方法。同时还要考虑到具体的生产条件，比如毛坯的制造工艺水平、设备状况。毛坯的形状和尺寸应尽量与零件接近，以便减少机械加工量、力求实现少切削或无切削加工。4.4基准及其选择原则一、基准的分类1．设计基准基准是零件上用来确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。第4章数控加工工艺毛坯设计基准是在零件图上所采用的基准。它是标注设计尺寸的起点。第4章数控加工工艺(a)支承块(b)钻套如图(a)所示的零件，平面2、3的设计基准是平面1，平面5、6的设计基准是平面4，孔7的设计基准是平面l和平面4，而孔8的设计基准是孔7的中心和平面4。在零件图上不仅标注的尺寸有设计基准，而且标注的位置精度同样具有设计基准，如图(b)所示的钻套零件，轴心线O—O是各外圆和内孔的设计基准，也是两项跳动误差的设计基准，端面A是端面B、C的设计基准。定位基准在加工中用作定位的基准工序基准在工序图上，用来标定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基准第4章数控加工工艺2．工艺基准分为粗基准和精基准。用作定位的表面，如果是没有经过加工的毛坯表面，称为粗基准；若是已加工过的表面，则称为精基准。工序基准应当尽量与设计基准相重合，当考虑定位或试切测量方便时也可以与定位基准或测量基准相重合测量基准零件测量时所采用的基准装配基准装配时用以确定零件在机器中位置的基准第4章数控加工工艺二、定位基准的选择原则1.定位基准的选择原则第4章数控加工工艺（1）尽量选择设计基准作为定位基准；（2）定位基准与设计基准不能统一时，应严格控制定位误差保证加工精度；（3）工件需两次以上装夹加工时，所选基准在一次装夹定位能完成全部关键精度部位的加工；（4）所选基准要保证完成尽可能多的加工内容；（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准重合；（6）需要多次装夹时，基准应该前后统一。2.粗基准的选择原则粗基准只使用一次，其他的定位基准都应该是精基准。选定粗基准面时应考虑：要能加工出精基准；工件不加工表面的形位；保证后续工序的加工余量。第4章数控加工工艺相互位置要求原则加工余量合理分配原则重要表面原则不重复使用原则便于工件装夹原则3.精基准的选择原则第4章数控加工工艺基准重合原则基准统一原则自为基准原则互为基准原则便于装夹原则精基准的选择原则4.辅助基准的选择为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准。如中心孔。第4章数控加工工艺4.5工序的划分一、工序划分的原则1.工序集中原则就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：（1）可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；（2）减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；（3）减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；（4）采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。第4章数控加工工艺2.工序分散原则工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是：（1）设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；（2）对工人的技术要求较低；（3）可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；（4）所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。以同一把刀具加工的内容划分工序数控工序的划分方法以一次安装、加工作为一道工序按粗、精加工划分按加工部位划分第4章数控加工工艺一、工序划分的原则大批量生产可按工序分散，在数控机床上加工零件，一般按工序集中原则划分工序。第4章数控加工工艺4.6切削加工顺序的安排一、基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工。二、先粗后精原则加工时切除材料越多，受力越大，工件越易变形，切削层厚度不均匀，加工不稳定，加工质量差，可增加工步。即采用粗加工－半精加工－精加工－光整加工等。第4章数控加工工艺三、先主后次原则先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。还能及早判断主要面是否有缺陷。四、先面后孔原则因为用已加工的平面定位，稳定可靠；在已加工的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，特别是钻孔，孔的轴线不易偏斜。第4章数控加工工艺4.7工艺装备一、数控机床的选择应根据零件的形状、尺寸、加工数量以及各项技术要求等合理地选择数控机床。如果是各种轴类、盘类零件，即加工表面属于回转表面和螺旋表面等，一般选择数控车床；如果是各种箱体、箱盖、盖板、壳体、平面凸轮等零件，可选择立式数控镗铣床或立式加工中心；复杂的箱体零件、泵体、阀体、壳体等，可选择卧式数控镗铣床或卧式加工中心。第4章数控加工工艺二、夹具的选择同时还要考虑以下几方面：（1）当零件为小批量生产时，尽量采用组合夹具、可调式夹具及通用夹具；（2）当零件为成批生产时，应考虑专用夹具；（3）夹具中的定位元件、夹紧元件和对刀装置不能影响加工时的走刀，以避免刀具在走刀时与夹具发生碰撞。（4）装卸零件要方便可靠，动作迅速，以缩短辅助时间。如有可能，在加工生产批量较大的零件时应采用气动夹具、液动夹具或多工位夹具等。数控加工对夹具的两个基本要求：首先是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；其次要能协调零件与机床坐标系的尺寸。第4章数控加工工艺三、刀具的选择数控加工对刀具的强度和寿命等的要求比普通加工对刀具的要求更加严格。当刀具确定以后，还要把刀具的规格、专用代码以及该刀具所要加工的内容进行列表记录，供编程时使用。四、量具的选择一般选用通用量具，如游标卡尺、千分尺和百分表等，但所选用量具的精度必须与零件的加工精度相适应。第4章数控加工工艺4.8确定走刀路线一、刀位点刀位点：在编制加工程序时用来代表刀具位置的特征点。刀位点在车刀、镗刀的刀尖(刀尖圆弧中心)，钻头的钻头尖，圆柱铣刀(立铣刀和面铣刀)在刀具中心线与刀具底面的交点，球头铣刀的刀位点是球头的球心点或球头顶点，如图所示。第4章数控加工工艺一、刀位点1.寻求最短加工路线走刀路线（刀具路径，简称刀路）：在数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向。(a)沿工件轮廓走刀(b)“三角形”走刀(c)“矩形”走刀如图所示，在数控车床上粗加工切除多余的材料。图c）的加工路线最合理。第4章数控加工工艺(a)零件图样(b)路线1如图a）所示加工零件上的孔系。b）图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用c）图的走刀路线，减少空刀时间，提高了加工效率。(c)路线2第4章数控加工工艺(b)路线2如图a）为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用b）图的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图c）也是一种较好的环切走刀路线方式。(c)路线32.最终轮廓一次走刀完成(a)路线1第4章数控加工工艺内圆铣削外圆铣削3.切入切出段路径外轮廓切入和切出时的外延刀具沿加工轮廓的切线方向切入和切出，否则，在零件的切入和切出处有刀具的刻痕。第4章数控加工工艺数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。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。4.避免引入反向间隙误差5.选择使工件在加工后变形小的路线4.9切削用量的确定一、切削用量的选择原则一般是先参考切削用量手册，再根据经验，最后通过工艺试验来确定切削用量。第4章数控加工工艺切削用量（切削三要素）包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量和进给量（进给速度）。切削用量的选择原则：在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切