數(shù)控技術(shù)第2章課件

1、第2章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)2.1 數(shù)控車削加工工藝2.1.1 概述 數(shù)控車床特點(diǎn)：精度高效率高應(yīng)用廣泛數(shù)控車床工藝范圍：內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋、端面、槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等加工。 車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序； 數(shù)控車床主要用于加工軸類和盤(pán)類等回轉(zhuǎn)體零件，特別適合于復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加工。1數(shù)控車床的類型（1） 按主軸的配置形式分 立式數(shù)控車床 臥式數(shù)控車床 主軸垂直，用圓形工作臺(tái)來(lái)裝夾工件。加工徑向尺寸大、軸向尺寸小的大型復(fù)雜零件。導(dǎo)軌分為水平和傾斜。檔次高的都采用傾斜導(dǎo)軌，可以使車床具有更大的剛性，并易于排除切屑。（2） 按數(shù)控系統(tǒng)功能分 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 步進(jìn)電機(jī)和

2、單片機(jī)。成本較低，自動(dòng)化程度和功能都較差，加工精度不高。普通數(shù)控車床車削加工中心在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行專門設(shè)計(jì)并配備通用數(shù)控系統(tǒng)。功能強(qiáng)，自動(dòng)化程度和加工精度比較高。增加了C軸和動(dòng)力頭，更高級(jí)的還帶有刀庫(kù)，實(shí)現(xiàn)3軸2聯(lián)動(dòng)。加工功能大大增強(qiáng)，可進(jìn)行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工。（3） 按刀架數(shù)量分類單刀架數(shù)控車床 雙刀架數(shù)控車床 四工位臥式轉(zhuǎn)位刀架或多工位轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架雙刀架配置為平行分布，也可以是相互垂直分布按數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式：按特殊或?qū)ｉT工藝性能：直線控制數(shù)控車床兩主軸控制數(shù)控車床螺紋數(shù)控車床活塞數(shù)控車床曲軸數(shù)控車床2數(shù)控車床的加工對(duì)象 加工精度要

3、求高表面粗糙度要求小輪廓形狀復(fù)雜帶一些特殊類型螺紋的零件數(shù)控車床具有很高的精度、剛度、動(dòng)剛度和熱穩(wěn)定性，機(jī)床本身零部件制造精度高，能精確對(duì)刀，可以進(jìn)行刀具補(bǔ)償數(shù)控車床上利用系統(tǒng)的恒線速控制功能，可以使切削過(guò)程保持最佳的切削速度具有直線和圓弧插補(bǔ)功能，部分車床還有某些非圓曲線插補(bǔ)功能，既能加工可用方程描述的曲線，也能加工列表曲線。車削任何等導(dǎo)程直、錐螺紋和端面螺紋，還能加工變導(dǎo)程螺紋以及要求等導(dǎo)程與變導(dǎo)程之間平滑過(guò)渡的螺紋。 3數(shù)控車削刀具2.1.2 數(shù)控車削加工工藝 1對(duì)零件圖樣進(jìn)行工藝分析 閱讀圖樣，明確加工內(nèi)容 分析幾何條件是否充分分析圖樣上尺寸的標(biāo)注方法詳細(xì)了解圖樣的技術(shù)要求分析組成零件

4、輪廓的幾何元素的特征，是否存在直線或圓弧之外的其他曲線，如果存在，可以考慮自動(dòng)編程。被加工零件的圖樣應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸了解零件的材料、毛坯類型、生產(chǎn)批量及尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等技術(shù)要求，2工序及裝夾方式的確定（1）劃分加工工序 對(duì)于需要多臺(tái)不同的數(shù)控機(jī)床、多道工序才能完成加工的零件，工序劃分以機(jī)床為單位來(lái)進(jìn)行。 對(duì)于需要很少的數(shù)控機(jī)床就能加工完零件全部?jī)?nèi)容的，工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行： 1） 按工序集中的原則劃分，即工件在一次安裝下盡可能完成大部分甚至全部表面加工。 對(duì)于具有回轉(zhuǎn)刀架的數(shù)控車床，可以安裝刀具一般為6把、8把、12把、16把等，有車刀、鉆頭、鏜刀。般只需要24個(gè)

5、切削加工工序就可以滿足加工要求。 第一個(gè)工序通常是在普通臥式車床上進(jìn)行粗加工；第二至第三工序安排數(shù)控車削內(nèi)容；第四工序考慮特殊部位達(dá)不到精度要求時(shí)安排的最后精加工。 2） 以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工的內(nèi)容為一道工序 有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工面，但考慮到程序太長(zhǎng)，會(huì)受到某些限制。此外，程序太長(zhǎng)會(huì)增加出錯(cuò)率。 這時(shí)可以以一個(gè)獨(dú)立、完整的數(shù)控程序連續(xù)加工的內(nèi)容為一道工序。3）以工件上的結(jié)構(gòu)內(nèi)容組合用一把刀具加工為一道工序 零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時(shí)，加工內(nèi)容較多，按零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工內(nèi)容組合分成若干部分，每一部分用一把典型刀具加工。 可以將組合在一起的所有部位作為一道工序。然后再將另外組合在

6、一起的部位換另外一把刀具加工、作為新的一道工序。 這樣可以減少換刀次數(shù)，減少空程時(shí)間。 4）以粗、精加工劃分工序 對(duì)于容易發(fā)生加工變形的零件，應(yīng)把粗加工和精加工作為兩道工序，采用不同的刀具或不同的數(shù)控車床加工。 對(duì)毛坯余量較大和加工精度要求較高的零件，應(yīng)將粗車和精車分開(kāi)，劃分成兩道或更多的工序。 綜上，在數(shù)控加工劃分工序時(shí)，一定要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)與工藝性，零件的批量，機(jī)床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，程序的大小，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。（2） 裝夾工件 在數(shù)控車床上零件的安裝方式與普通車床相似，在確定裝夾方式時(shí)，力求在一次裝夾中應(yīng)盡可能完成大部分甚至全部表面的加工。 工件的裝夾應(yīng)

7、根據(jù)零件圖樣的技術(shù)要求和數(shù)控車削的特點(diǎn)來(lái)選定。 力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。 3進(jìn)給路線的確定 進(jìn)給路線是指刀具從起刀點(diǎn)開(kāi)始到加工結(jié)束相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的路徑，其中包括切削加工路徑及刀具引入和返回等空行程路徑。 編程時(shí)，進(jìn)給路線的確定應(yīng)保證被加工零件精度和表面粗糙度能達(dá)到要求，而且要根據(jù)零件的不同特點(diǎn)，盡可能采用以下面幾種方法安排進(jìn)給路線。（1） 最短的空行程路線 1） 設(shè)置循環(huán)起點(diǎn)2） 設(shè)置換（轉(zhuǎn)）刀點(diǎn)（2）最短的切削進(jìn)給路線（3）精加工最后一刀的切削進(jìn)給路線要連續(xù)（4）車削螺紋的引入與超越（5）車槽之后的退刀路線要合理（6） 特殊的進(jìn)給路線 4刀具的選擇 刀具選擇合理與否不僅影響機(jī)床

8、的加工效率，而且還直接影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 粗車時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。 精車時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。 刀片的選擇主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命及刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素來(lái)選擇。 5切削用量的選擇 粗車首先選擇大的背吃刀量p，其次選擇較大的進(jìn)給量f，最后確定合適的切削速度v。精車選用較小的背吃刀量p和進(jìn)給量f，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度v。2.2 數(shù)控銑削加工工藝 工藝范圍： 外形輪廓銑削、平面或曲面型銑削及三維復(fù)雜

9、型面銑削，如凸輪、模具、葉片、螺旋槳等。 還具有孔加工功能，通過(guò)特定的功能指令可進(jìn)行一系列孔的加工，如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔和攻螺紋等。 加工中心與數(shù)控銑床的主要區(qū)別是在數(shù)控銑床的上增加了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置。2.2.1 數(shù)控銑削的加工對(duì)象和工藝特點(diǎn)1數(shù)控銑削的加工對(duì)象 數(shù)控銑床優(yōu)勢(shì)： 加工精度高、加工零件形狀復(fù)雜，加工范圍廣。 能銑削普通銑床不能銑削的，需要25坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的各種平面輪廓和立體輪廓。數(shù)控銑與加工中心工藝范圍的區(qū)別： 數(shù)控銑削主要用于復(fù)雜曲面的加工，而加工中心主要用于有多工序內(nèi)容零件的加工。適合數(shù)控銑削加工的零件主要有以下幾種：（1） 平面曲線輪廓類零件（2） 曲面類（立體類） 曲面

10、類零件一般指具有三維空間曲面的零件，曲面通常由數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)出。曲面的特點(diǎn)： 加工面不能展開(kāi)為平面。常用曲面加工方法主要有下列兩種：采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行二軸半坐標(biāo)控制加工，常用于不太復(fù)雜的空間曲面的加工。采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工空間曲面。這種方法常用于發(fā)動(dòng)機(jī)及模具等較復(fù)雜空間曲面的加工。（3）其它在普通銑床難加工的零件 形狀復(fù)雜，尺寸繁多，劃線與檢測(cè)均較困難，在普通銑床上加工又難以觀察和控制的零件。尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求較高的零件。一致性要求好的零件。4） 變斜角類零件。 加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件。零件特點(diǎn)： 加工面不能展開(kāi)為平面，但在加工中，

11、銑刀圓周與加工面接觸的瞬間為一條直線。不適合在數(shù)控銑床上加工的零件 簡(jiǎn)單的粗加工面生產(chǎn)批量特別大，而精度要求又不高的零件2. 數(shù)控銑床加工工藝的基本特點(diǎn)（1）加工的全過(guò)程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的。（2）加工程序包括零件的工藝過(guò)程、切削用量、進(jìn)給路線、刀具尺寸以及銑床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。（3）要求編程人員對(duì)數(shù)控銑床的性能、特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法都要非常熟悉。1. 3. 2 數(shù)控銑削加工工藝 數(shù)控銑削加工工藝合理與否，直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和加工成本。 數(shù)控銑削加工工藝主要涉及以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：1、零件的工藝性分析 零件圖樣分析零件結(jié)構(gòu)工藝性分析零件毛坯的工藝性分

12、析零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注零件技術(shù)要求分析尺寸標(biāo)注是否符合數(shù)控加工的特點(diǎn)零件材料及熱處理、尺寸精度、表面質(zhì)量、加工表面之間的相對(duì)位置精度要求等零件圖樣分析數(shù)控加工的零件圖中，常常采用同基準(zhǔn)標(biāo)注法，或坐標(biāo)標(biāo)注法。 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 結(jié)構(gòu)工藝性好，可以使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)和材料。 零件結(jié)構(gòu)工藝性差，會(huì)使零件加工困難，浪費(fèi)工時(shí)和材料，有時(shí)甚至無(wú)法加工。盡量統(tǒng)一零件外輪廓、內(nèi)腔的幾何類型和有關(guān)尺寸零件的內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧半徑不宜過(guò)小零件底面圓角半徑不宜過(guò)大保證基準(zhǔn)統(tǒng)一分析零件的變形情況零件輪廓類型和有關(guān)尺寸統(tǒng)一，可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編

13、程方便，提高產(chǎn)生效率。當(dāng)零件需要多次裝夾才能完成加工時(shí)，應(yīng)保證多次裝夾的定位基準(zhǔn)盡量一致，以減少二次裝夾產(chǎn)生的誤差。 零件在數(shù)控銑削加工時(shí)的變形，不僅影響加工質(zhì)量，而且當(dāng)變形較大時(shí)，將使加工不能繼續(xù)進(jìn)行下去。 這時(shí)應(yīng)考慮采取必要的措施進(jìn)行預(yù)防，如對(duì)鋼件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對(duì)鑄鋁件進(jìn)行退火處理，對(duì)不能用熱處理方法解決的，也可考慮粗、精加工及對(duì)稱去余量等常規(guī)方法。毛坯的加工余量是否充分，批量生產(chǎn)時(shí)的毛坯余量是否穩(wěn)定 分析毛坯在安裝定位方面的適應(yīng)性在數(shù)控銑削中，除板料外，不管是鍛件、鑄件還是型材，只要準(zhǔn)備采用數(shù)控銑削加工，其加工面均應(yīng)有較充分的余量。分析毛坯的余量大小及均勻性毛坯在加工時(shí)安裝定位方面的可靠

14、性與方便性。要不要另外增加裝夾余量或工藝凸臺(tái)來(lái)定位與夾緊。是否需要制備工藝耳。考慮在加工時(shí)要不要分層切削，分幾層切削，分析加工中與加工后的變形程度，考慮是否應(yīng)采取預(yù)防性措施與補(bǔ)救措施。2. 進(jìn)給路線的確定 確定進(jìn)給路線時(shí)，要在保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量的前提下，力求計(jì)算容易，走刀路線短，空刀時(shí)間少。 進(jìn)給路線的確定與工件表面狀況、要求的零件表面質(zhì)量、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙、刀具耐用度以及零件輪廓形狀等有關(guān)。（1）定位控制數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給路線（2） 輪廓控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)給路線 對(duì)于輪廓控制數(shù)控機(jī)床，最短進(jìn)給路線是以保證零件加工精度和表面粗糙度要求為前提的。 因此，在選擇進(jìn)給路線時(shí)，一般應(yīng)

15、保證零件的最終輪廓是連續(xù)加工獲得的。（3） 為獲得較低的表面粗糙度和較高的加工精度，注意以下幾點(diǎn)：1） 合理設(shè)計(jì)切入、切出程序段。 2） 避免在切削過(guò)程中進(jìn)給停頓，否則會(huì)在輪廓表面留下刀痕。 若在被加工表面范圍內(nèi)垂直進(jìn)刀和退刀，也會(huì)劃傷表面。3） 采用多次走刀和順銑加工。4） 選擇工件在加工后變形小的進(jìn)給路線。 對(duì)橫截面積小的細(xì)長(zhǎng)零件或薄板零件，應(yīng)采用多次走刀加工達(dá)到最后尺寸；或采用對(duì)稱去余量法安排進(jìn)給路線。 銑削曲面時(shí)，常用球頭刀采用“行切法”進(jìn)行加工。 總之，確定進(jìn)給路線的原則是在保證零件加工精度和表面粗糙度的條件下，盡量縮短加工路線，以提高生產(chǎn)率。3. 銑削刀具的選擇（1） 銑削刀具的基

16、本要求剛性好 耐用度高 滿足高生產(chǎn)率的大切削用量需要；適應(yīng)數(shù)控銑床加工過(guò)程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)。 當(dāng)加工內(nèi)容很多時(shí)，如刀具磨損很快，會(huì)影響表面質(zhì)量與加工精度，增加換刀引起的調(diào)刀與對(duì)刀次數(shù)，使工件表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺(tái)階，降低表面質(zhì)量。 （2） 常用銑刀的種類1） 面銑刀 圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。 直徑較大，為50500 mm，常制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)。2） 立銑刀 立銑刀的一般結(jié)構(gòu) 圓柱表面和端面上都有切削刃。主要用于加工凸輪、臺(tái)階面、凹槽和箱口面。 端面中心處無(wú)切削刃，所以不能作軸向進(jìn)給。 粗齒銑刀刀齒數(shù)目少、強(qiáng)度高、容屑空間大，適用于粗加工；細(xì)齒齒數(shù)多、工

17、作平穩(wěn)，適用于精加工；中齒介于粗齒和細(xì)齒之間。 直徑較小的立銑刀，一般制成帶柄形式。 直徑大于4060 mm的立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。 特種立銑刀 除采用普通高速鋼立銑刀外，數(shù)控銑床或加工中心普遍采用硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀與波形刃立銑刀；為加工成形表面，還經(jīng)常要用球頭銑刀。硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀： 刀刃可做成焊接、機(jī)夾及可轉(zhuǎn)位三種形式，具有良好的剛性及排屑性能，可對(duì)工件的平面、階梯面、內(nèi)側(cè)面及溝槽進(jìn)行粗、精銑削加工，生產(chǎn)效率可比同類型高速鋼銑刀提高25倍。 銑刀長(zhǎng)度足夠時(shí)，可以在一個(gè)刀槽中焊上兩個(gè)或更多的硬質(zhì)合金刀片，并使相鄰刀齒間的接縫相互錯(cuò)開(kāi)，利用同一刀槽中刀片之間的接縫作為分屑槽。俗稱“玉米銑

18、刀”，通常在粗加工時(shí)選用。波形刃立銑刀：波形刃立銑刀與普通立銑刀的最大區(qū)別是其刀刃為波形 能有效降低銑削力，防止銑削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，并顯著地提高銑削效率。 能將狹長(zhǎng)的薄切屑變?yōu)楹穸痰乃閴K切屑，使排屑順暢。 由于刀刃為波形，與被加工工件接觸的切削刃長(zhǎng)度較短，刀具不易產(chǎn)生振動(dòng)；波形刀刃還使切削刃長(zhǎng)度增大，有利于散熱。 可以使切削液較易滲入切削區(qū)，充分發(fā)揮切削液效果。波形刃立銑刀特別適合切削余量大的粗加工，效率很高。3）模具銑刀 一種由立銑刀變化發(fā)展而來(lái)的模具銑刀，主要用于加工模具型腔或凸凹模成形表面。 模具銑刀可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀3種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏

19、錐柄。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 球頭或端面上布滿了切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進(jìn)給。 4） 鍵槽銑刀 有兩個(gè)刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立銑刀，又像鉆頭。 加工時(shí)控制刀具上下位置，相應(yīng)改變刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負(fù)到正的不同斜角。 5） 鼓形銑刀 R越小，鼓形銑刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質(zhì)量越差。 缺點(diǎn)：刃磨困難，切削條件差，而且不適于加工有底的輪廓。 4. 數(shù)控銑削加工的對(duì)刀與換刀（1） 數(shù)控銑削對(duì)刀點(diǎn)的確定 對(duì)刀點(diǎn)： 是工件在機(jī)床上找正、裝夾后，用于確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。1） 對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則：在機(jī)床上位置顯著；對(duì)刀誤差?。怀绦蚓幹品奖?、簡(jiǎn)單；加工過(guò)程中檢查方便、可靠。 對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在被加工的零件上，也可以設(shè)在夾具上，但都必須與零件的編程原點(diǎn)有一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。 2） 對(duì)刀的概念 確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置通過(guò)對(duì)刀來(lái)計(jì)算刀具偏置的偏置值（2） 對(duì)刀工具 1）尋邊器 尋邊器主要用于確