數(shù)控加工工藝概述

數(shù)控加工工藝廣東機電職業(yè)技術(shù)學院數(shù)控教研室

明確數(shù)控加工工藝的概念和內(nèi)容，以及在數(shù)控加工中的重要作用，同時應對目前最先進的數(shù)控加工技術(shù)和加工工藝有一個整體性和概括性的了解。教學目的：第一單元數(shù)控加工工藝概述

學習內(nèi)容與知識點：內(nèi)容知識點學習要求建議學時數(shù)控加工過程

數(shù)控加工的概念理解2

數(shù)控加工的過程數(shù)控加工工藝概念與工藝過程

數(shù)控加工工藝的概念掌握

數(shù)控加工工藝過程的概念數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容

數(shù)控加工工藝設計的主要內(nèi)容重點掌握數(shù)控加工工藝的特點

數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點理解2數(shù)控加工與工藝技術(shù)的新發(fā)展

高速切削了解

高精加工

復合化加工

控制智能化

互聯(lián)網(wǎng)絡化

快速原型

計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）第一單元數(shù)控加工工藝概述

數(shù)控加工的概念

根據(jù)零件圖樣及工藝要求等原始條件，編制零件數(shù)控加工程序，并輸入到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)，以控制數(shù)控機床中刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。數(shù)控加工——數(shù)控加工的過程

制定工藝閱讀零件工藝分析數(shù)控編程程序傳輸雖然數(shù)控加工與傳統(tǒng)的機械加工相比，在加工的方法和內(nèi)容上有許多相似之處，但由于采用了數(shù)字化的控制形式和數(shù)控機床，許多傳統(tǒng)加工過程中的人工操作被計算機和數(shù)控系統(tǒng)的自動控制所取代。

加工過程步驟詳細解釋

通過把數(shù)字化了的刀具移動軌跡信息（通常指CNC加工程序），傳入數(shù)控機床的數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運算，指揮執(zhí)行機構(gòu)（伺服電機帶動的主軸和工作臺）控制刀具與工件相對運動，從而加工出符合編程設計要求的零件。數(shù)控加工的原理

伺服驅(qū)動機床零點數(shù)控加工工藝的概念

數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機床加工零件時所運用各種方法和技術(shù)手段的總和，應用于整個數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實踐的經(jīng)驗總結(jié)。

數(shù)控加工工藝過程

數(shù)控加工工藝過程是利用切削刀具在數(shù)控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。

數(shù)控加工工藝設計的主要內(nèi)容

選擇并確定進行數(shù)控加工的內(nèi)容

數(shù)控加工的工藝分析

零件圖形的數(shù)學處理及編程尺寸設定值的確定

制定數(shù)控加工工藝方案確定工步和進給路線選擇數(shù)控機床的類型

選擇和設計刀具、夾具與量具確定切削參數(shù)編寫、校驗和修改加工程序首件試加工與現(xiàn)場問題處理

數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔

數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點

由于數(shù)控加工采用了計算機控制系統(tǒng)和數(shù)控機床，使得數(shù)控加工具有加工自動化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生成效率高、周期短、設備使用費用高等特點。在數(shù)控加工工藝上也與普通加工工藝具有一定的差異。

1、數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求更加具體、詳細普通加工工藝許多具體工藝問題，如工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀與尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人員根據(jù)實際經(jīng)驗和習慣自行考慮和決定，一般無須工藝人員在設計工藝規(guī)程時進行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。數(shù)控加工工藝所有工藝問題必須事先設計和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細的切削加工步驟，還包括工夾具型號、規(guī)格、切削用量和其它特殊要求的內(nèi)容，以及標有數(shù)控加工坐標位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細的各種工藝參數(shù)。2、數(shù)控加工工藝要求更嚴密、精確普通加工工藝數(shù)控加工工藝加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較自由地進行人為調(diào)整。

自適應性較差，加工過程中可能遇到的所有問題必須事先精心考慮，否則導致嚴重的后果。攻螺紋時，數(shù)控機床不知道孔中是否已擠滿切屑，是否需要退刀清理一下切屑再繼續(xù)加工。普通機床加工可以多次“試切”來滿足零件的精度要求，而數(shù)控加工過程嚴格按規(guī)定尺寸進給，要求準確無誤。

例如

編程尺寸并不是零件圖上設計的尺寸的簡單再現(xiàn)，在對零件圖進行數(shù)學處理和計算時，編程尺寸設定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計算，才能確定合理的編程尺寸。

3、制定數(shù)控加工工藝要進行零件圖形的數(shù)學處理和編程尺寸設定值的計算

在數(shù)控加工中，刀具的移動軌跡是由插補運算完成的。根據(jù)差補原理分析，在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進給速度越快，則插補精度越低，導致工件的輪廓形狀精度越差。尤其在高精度加工時這種影響非常明顯。

4、考慮進給速度對零件形狀精度的影響制定數(shù)控加工工藝時，選擇切削用量要考慮進給速度對加工零件形狀精度的影響。

復雜形面的加工編程通常采用自動編程方式，自動編程中必須先選定刀具再生成刀具中心運動軌跡，因此對于不具有刀具補償功能的數(shù)控機床來說，若刀具預先選擇不當，所編程序只能推倒重來。

5、強調(diào)刀具選擇的重要性6、數(shù)控加工工藝的特殊要求由于數(shù)控機床比普通機床的剛度高，所配的刀具也較好，因此在同等情況下，數(shù)控機床切削用量比普通機床大，加工效率也較高。數(shù)控機床的功能復合化程度越來越高，因此現(xiàn)代數(shù)控加工工藝的明顯特點是工序相對集中，表現(xiàn)為工序數(shù)目少，工序內(nèi)容多，并且由于在數(shù)控機床上盡可能安排較復雜的工序，所以數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機床加工的工序內(nèi)容復雜。由于數(shù)控機床加工的零件比較復雜，因此在確定裝夾方式和夾具設計時，要特別注意刀具與夾具、工件的干涉問題。

復雜表面的刀具運動軌跡生成需借助自動編程軟件，既是編程問題，當然也是數(shù)控加工工藝問題。這也是數(shù)控加工工藝與普通加工工藝最大的不同之處。

7、數(shù)控加工程序的編寫、校驗與修改是數(shù)控加工工藝的一項特殊內(nèi)容普通工藝中，劃分工序、選擇設備等重要內(nèi)容對數(shù)控加工工藝來說屬于已基本確定的內(nèi)容，所以制定數(shù)控加工工藝的著重點在整個數(shù)控加工過程的分析，關(guān)鍵在確定進給路線及生成刀具運動軌跡。數(shù)控加工與工藝技術(shù)的新發(fā)展

隨著計算機技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正不斷采用計算機、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著高速化、高精化、復合化、智能化、高柔性化及信息網(wǎng)絡化等方向發(fā)展。整體數(shù)控加工技術(shù)向著CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）方向發(fā)展。

高速切削

高速加工技術(shù)是自上個世紀80年代發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，其研究應用的一個重要目標是縮短加工時的切削與非切削時間，對于復雜形狀和難加工材料及高硬度材料減少加工工序，最大限度地實現(xiàn)產(chǎn)品的高精度和高質(zhì)量。由于不同加工工藝和工件材料有不同的切削速度范圍，因而很難就高速加工給出一個確切的定義。目前，一般的理解為切削速度達到普通加工切削速度的5～10倍即可認為是高速加工。TOSHIBA四軸高速加工鏜銑床FIDIA五軸高速銑床

高速切削

高速加工與傳統(tǒng)的數(shù)控加工方法相比沒有什么本質(zhì)的區(qū)別，兩者牽涉到同樣的工藝參數(shù)，但其加工效果相對于傳統(tǒng)的數(shù)控加工有著無可比擬的優(yōu)越性：

高速切削

簡化了傳統(tǒng)加工工藝；經(jīng)濟效益顯著提高。有利于提高生產(chǎn)率；有利于改善工件的加工精度和表面質(zhì)量；有利于延長刀具的使用壽命和應用直徑較小的刀具；有利于加工薄壁零件和脆性材料；

受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機床技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。主要表現(xiàn)在：數(shù)控機床主軸高轉(zhuǎn)速工作臺高快速移動和高進給速度

高速切削

目前，高速加工涉及到的新技術(shù)主要有：

高速切削

高速加工是通過大幅度提高主軸轉(zhuǎn)速和加工進給速度來實現(xiàn)的，為了適應這種高速切削加工，主軸設計采用了先進的主軸軸承、潤滑和散熱等新技術(shù)；高速主軸五軸高速銑削頭

高速切削

高速切削

高速伺服進給系統(tǒng)高速加工通常要求在高主軸轉(zhuǎn)速下，使用在很大范圍內(nèi)變化的高速進給。高速進給的需求已引起機床結(jié)構(gòu)設計上的重大變化：采用直線伺服電機來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機絲杠驅(qū)動；

高速切削

適于高速加工的數(shù)控系統(tǒng)高速加工數(shù)控系統(tǒng)需要具備更短的伺服周期和更高的分辨率，同時具有待加工軌跡監(jiān)控功能和曲線插補功能，以保證在高速切削時，特別是在4-5軸坐標聯(lián)動加工復雜曲面輪廓時仍具有良好的加工性能。

高速切削

刀具技術(shù)刀具性能和質(zhì)量對高速切削加工具有重大影響，新型刀具材料的采用，使切削加工速度大大提高，從而提高了生產(chǎn)率，延長了刀具壽命。

高速切削

刀夾裝置及快速刀具交換技術(shù)在高速加工中，切削時間和每個托盤化零件加工時間已顯著縮短。高速、高精度定位的托盤交換裝置已成為今后的發(fā)展方向。

高速加工作為一種新的技術(shù)，其優(yōu)點是顯而易見的，它給傳統(tǒng)的數(shù)控加工帶來了一種革命性的變化，但是，目前既便是在加工機床水平先進的瑞士、德國、日本、美國，對這一嶄新技術(shù)的研究也還處在不斷的摸索研究中。有許多問題有待于解決：如高速機床的動態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材料、幾何角度和耐用度問題；機床與刀具間的接口技術(shù)（刀具的公平衡、扭矩傳輸）；冷卻潤滑液的選擇；CAD/CAM的程序后處理問題；高速加工時刀具軌跡的優(yōu)化問題等等。國內(nèi)在這一方面的研究采尚處于起步階段，要趕上并盡快縮小與國外同行業(yè)間的差距，還有許多路要走。

高速切削

高精加工是高速加工技術(shù)與數(shù)控機床的廣泛應用結(jié)果。以前汽車零件的加工精度要求在0.01mm數(shù)量級，現(xiàn)在隨著計算機硬盤、高精度液壓軸承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1μm，加工精度進入了亞微米世界。

高精加工高精加工提高機械設備的制造精度和裝配精度減小數(shù)控系統(tǒng)的控制誤差提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給使CNC控制單位精細化提高位置檢測精度位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制采用補償技術(shù)齒隙補償絲桿螺距誤差補償?shù)毒哒`差補償熱變形誤差補償空間誤差綜合補償

機床的復合化加工是通過增加機床的功能，減少工件加工過程中的多次裝夾、重新定位、對刀等輔助工藝時間，來提高機床利用率。復合化加工復合化加工的兩重含義：復合化加工一臺裝夾可完成多工種、多工序企業(yè)向復合型發(fā)展，為用戶