數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)

數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)1機(jī)械工程學(xué)院第1頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六內(nèi)容提要2.1數(shù)控加工工藝概述2.2數(shù)控加工工藝分析2.3數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)2.4數(shù)控加工中的數(shù)值計(jì)算與處理2.5數(shù)控加工中專用技術(shù)文件的編制2機(jī)械工程學(xué)院第2頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.1數(shù)控加工工藝概述本節(jié)內(nèi)容：

一.數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)二.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容3機(jī)械工程學(xué)院第3頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一.數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)

數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和。1、內(nèi)容要求更加具體、詳細(xì)2、要求更嚴(yán)密、精確3、數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算4、考慮進(jìn)給速度對(duì)零件形狀精度的影響5、強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性6、工序相對(duì)集中，工序內(nèi)容比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜7、數(shù)控加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容4機(jī)械工程學(xué)院第4頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二.數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1.數(shù)控加工內(nèi)容的選擇

2.數(shù)控加工方法的選擇

5機(jī)械工程學(xué)院第5頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1.數(shù)控加工內(nèi)容的選擇

1）.適于數(shù)控加工的內(nèi)容：（1）通用機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容；（2）通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容；（3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)選擇。6機(jī)械工程學(xué)院第6頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2）.不適于數(shù)控加工的內(nèi)容：

（1）占機(jī)調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個(gè)精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容；（2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。這時(shí)，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機(jī)床補(bǔ)加工；（3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。

此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時(shí)，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等?？傊?，要盡量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床降格為通用機(jī)床使用。7機(jī)械工程學(xué)院第7頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

2.數(shù)控加工方法的選擇外圓：車削和磨削，拋光內(nèi)孔：鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，鏜孔平面：銑削，刨削，車削，磨削平面輪廓：數(shù)控銑，線切割，磨削曲面輪廓：數(shù)控銑8機(jī)械工程學(xué)院第8頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

被加工零件的數(shù)控加工工藝性問(wèn)題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。

（1）幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確（2）統(tǒng)一幾何類型及尺寸（3）內(nèi)槽圓角半徑不能太?。?）槽底圓角半徑不能過(guò)大（5）統(tǒng)一基準(zhǔn)定位2.2數(shù)控加工工藝分析9機(jī)械工程學(xué)院第9頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.3數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)

數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)往往不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過(guò)程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過(guò)程的具體描述。因而要與其它加工工藝銜接好，常見工藝流程如圖。10機(jī)械工程學(xué)院第10頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

①.工序的劃分

數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：a.以零件裝夾定位方式劃分工序。b.以粗、精加工劃分工序。c.以所用刀具劃分工序。一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)（或同時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那一部分加工過(guò)程。

一、加工階段的劃分11機(jī)械工程學(xué)院第11頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六②安裝的劃分在一個(gè)工序中工件可能只安裝一次，也可能要安裝若干次③工位的劃分在工件的一次安裝中，通過(guò)分度（位移）裝置，使工件相對(duì)機(jī)床床身變換加工位置，把每一個(gè)加工位置上所完成的工藝過(guò)程稱為工位在同一工序中，工件每定位和夾緊一次所能完成的那部分加工12機(jī)械工程學(xué)院第12頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六13機(jī)械工程學(xué)院第13頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六④工步的劃分

（1）以粗、精加工劃分工步。（2）以加工部位劃分工步。（3）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工步。⑤走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步內(nèi)容在一個(gè)工位中，加工表面、切削刀具、切削速度和進(jìn)給量都不變時(shí)，所連續(xù)完成的那部分工序14機(jī)械工程學(xué)院第14頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六知識(shí)回顧2.1數(shù)控加工工藝概述2.2數(shù)控加工工藝分析2.3數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)一、加工階段的劃分

工序安裝工位工步走刀15機(jī)械工程學(xué)院第15頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行：①上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮；②先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工；③以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)。二、加工順序的安排16機(jī)械工程學(xué)院第16頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

在熟悉整個(gè)加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對(duì)校形工序的技術(shù)要求；對(duì)毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗(yàn)收有依據(jù)。

三、數(shù)控加工工序與普通工序的銜接17機(jī)械工程學(xué)院第17頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

在選擇了數(shù)控加工工藝內(nèi)容和確定了零件加工路線后，即可進(jìn)行數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì)。工序設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定走刀路線和安排加工順序確定定位和夾緊方案確定刀具與工件的相對(duì)位置確定切削用量四、數(shù)控加工具體工序設(shè)計(jì)18機(jī)械工程學(xué)院第18頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

走刀路線就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。1、確定走刀路線和安排加工順序19機(jī)械工程學(xué)院第19頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

1）.尋求最短加工路線c)路線2b)路線1a)零件圖樣20機(jī)械工程學(xué)院第20頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2）.最終輪廓一次走刀完成

a)路線1

b)路線2

c)路線3

為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來(lái)。21機(jī)械工程學(xué)院第21頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3）.選擇切入切出方向

考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時(shí)，刀具的切出或切入點(diǎn)應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過(guò)程中的暫停以免留下刀痕。22機(jī)械工程學(xué)院第22頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4）.選擇使工件在加工后變形小的路線

對(duì)橫截面積小的細(xì)長(zhǎng)零件或薄板零件應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸或?qū)ΨQ去除余量法安排走刀路線。安排工步時(shí)，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞較小的工步。23機(jī)械工程學(xué)院第23頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；（2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案；（4）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。

24機(jī)械工程學(xué)院第24頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六夾緊力作用點(diǎn)與夾緊變形的關(guān)系：

a)薄壁套b)

25機(jī)械工程學(xué)院第25頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六夾具的選擇通用夾具已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來(lái)裝夾不同工件的夾具。26機(jī)械工程學(xué)院第26頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

液壓三爪卡盤：用于回轉(zhuǎn)工件的自動(dòng)裝卡

四爪單動(dòng)卡盤：用于非回轉(zhuǎn)體或偏心件的裝卡

平口鉗分固定側(cè)與活動(dòng)側(cè)，固定側(cè)與底面作為定位面，活動(dòng)側(cè)用于夾緊。27機(jī)械工程學(xué)院第27頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六專用夾具指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批大量生產(chǎn)28機(jī)械工程學(xué)院第28頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六連桿加工專用銑槽夾具結(jié)構(gòu)夾具l一夾具體；2一壓板；3、7一螺母；4、5一墊圈：6一螺栓；8一彈簧；9一定位鍵；10一菱形銷；11一圓柱銷

29機(jī)械工程學(xué)院第29頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六組合夾具30機(jī)械工程學(xué)院第30頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.確定刀具與工件的相對(duì)位置對(duì)刀點(diǎn)：是指通過(guò)對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。

對(duì)刀點(diǎn)往往就選擇在零件的加工原點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則如下：（1）所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單；（2）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置；（3）對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置；（4）對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。31機(jī)械工程學(xué)院第31頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

在使用對(duì)刀點(diǎn)確定加工原點(diǎn)時(shí)，就需要進(jìn)行“對(duì)刀”。所謂對(duì)刀是指使“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”重合的操作。

“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)。

32機(jī)械工程學(xué)院第32頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六4.確定切削用量

對(duì)于高效率的金屬切削機(jī)床加工來(lái)說(shuō)，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削用量。

編程人員在確定切削用量時(shí)，要根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、刀具耐用度，先確定背吃刀量、進(jìn)給量，最后選擇合適的切削速度。33機(jī)械工程學(xué)院第33頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（1）背吃刀量ap（切削深度）根據(jù)加工余量來(lái)確定粗加工（Ra10~80）：一次盡量切削所有余量半精加工（Ra1.25~10）：ap0.5~2mm精加工（Ra0.32~1.25）：ap0.2~0.4mm34機(jī)械工程學(xué)院第34頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（2）進(jìn)給量f（進(jìn)給速度Vf）

Vf=fn粗加工：根據(jù)加工材料，刀具尺寸，ap來(lái)確定半精加工、精加工：根據(jù)工件材料和切削速度來(lái)確定如：精銑20~25mm/minVf

精車0.1~0.2mm/rf35機(jī)械工程學(xué)院第35頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（3）切削速度Vc（主軸轉(zhuǎn)速n）根據(jù)選定的ap,f以及刀具耐用度選擇切削速度n=1000Vc/ЛD36機(jī)械工程學(xué)院第36頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六如何確定合理的切削用量經(jīng)驗(yàn)估算查表修正37機(jī)械工程學(xué)院第37頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第二組數(shù)據(jù)：切削速度： 350m/min進(jìn)給率： 0.25mm/r切削深度： 1.5mmn=1393r/minVf=348mm/min第一組數(shù)據(jù)：切削速度： 350m/min進(jìn)給率： 0.6mm/r切削深度： 5.0mmn=1393r/minVf=863mm/min38機(jī)械工程學(xué)院第38頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六工件材料車刀刀桿尺寸工件直徑切削深度ap/mm3581212以上進(jìn)給量f/（mm/r）碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼16×25200.3~0.4————————400.4~0.50.3~0.4——————600.5~0.70.4~0.60.3~0.5————1000.7~0.90.5~0.70.5~0.60.4~0.5——25×25200.3~0.4————————400.4~0.50.3~0.4——————600.6~0.70.5~0.70.4~0.6————1000.8~1.00.7~0.90.5~0.70.4~0.7——參考表1硬質(zhì)合金刀具粗車外圓及端面時(shí)進(jìn)給量的參考值

三江學(xué)院

SanjiangUniversity39機(jī)械工程學(xué)院第39頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六工件材料熱處理狀態(tài)ap=0.3~2mmap=2~6mmap=6~10mmf=0.08~0.3mm/rf=0.3~0.6mm/rf=0.6~1mm/rVc/（m/min）Vc/（m/min）Vc/（m/min）低碳鋼易切鋼熱軋140~180100~12070~90中碳鋼熱軋130~16090~11060~80調(diào)質(zhì)100~13070~9050~70淬火60~8040~60——合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋100~13070~9050~70調(diào)質(zhì)80~11050~7040~60工具鋼退火90~12060~8050~70參考表2硬質(zhì)合金刀具切削速度參考值

三江學(xué)院

SanjiangUniversity40機(jī)械工程學(xué)院第40頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.4數(shù)控加工中的數(shù)值計(jì)算與處理刀位點(diǎn)刀具運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)，刀具的基準(zhǔn)點(diǎn)平底立銑刀刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)球頭銑刀球頭部分的球心車刀刀尖

基點(diǎn)節(jié)點(diǎn)41機(jī)械工程學(xué)院第41頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六基點(diǎn)：指各相鄰幾何元素間的交點(diǎn)或切點(diǎn)如直線與直線的交點(diǎn)，直線與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)，圓弧與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)等?；c(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算42機(jī)械工程學(xué)院第42頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六基點(diǎn)的求解方法人工計(jì)算：適用于較簡(jiǎn)單的圖形數(shù)據(jù)效率低，易出錯(cuò)

CAD輔助圖解法：適用于復(fù)雜圖形43機(jī)械工程學(xué)院第43頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六CAD輔助圖解法舉例44機(jī)械工程學(xué)院第44頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六節(jié)點(diǎn)：用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線，逼近線段與被加工曲線交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。例如，對(duì)下圖所示的曲線用直線逼近時(shí)，其交點(diǎn)A、B、C、D、E、F等即為節(jié)點(diǎn)。45機(jī)械工程學(xué)院第45頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六數(shù)控加工技術(shù)文件主要有：

數(shù)控編程任務(wù)書、數(shù)控加工工序卡片、工件安裝和原點(diǎn)設(shè)定卡片、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控加工程序單、數(shù)控刀具卡片等。以下提供了常用文件格式，文件格式可根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)。2.5數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫46機(jī)械工程學(xué)院第46頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1.數(shù)控編程任務(wù)書

它闡明了工藝人員對(duì)數(shù)控加工工序的技術(shù)要求和工序說(shuō)明，以及數(shù)控加工前應(yīng)保證的加工余量。它是編程人員和