數(shù)控機床的加工工藝實例分析和數(shù)控機床編程及加工

第9章數(shù)控機床加工工藝實例分析

9．1大批量生產零件數(shù)控車削加工工藝

9．2數(shù)控銑削加工工藝實例分析

9．3加工中心加工工藝實例分析

9．4數(shù)控線切割機床加工工藝實例分析

?9．1大批量生產零件數(shù)控車削加工工藝

9.1.1．零件介紹

圖9—1所示為銅接頭零件簡圖。該零件材料為HPb59—1，毛坯為30銅六方冷拔型材，是國內某精密儀器廠接洽日本的定單零件，為大批量生產類型產品。該零件為外圓柱面、內外螺紋、內圓柱孔、內圓錐孔、內外環(huán)槽等表面組成的零件，加工表面較多，適合在數(shù)控車床上加工。

圖9—1銅接頭零圖

?9.1.2工藝分析

1．加工技術要求分析

該零件有眾多的精度要求：大端內螺紋RC1/2，大端內螺紋倒角1×45°，小端內孔直徑φ，連接小端內孔與大端內螺紋的內錐孔長16.5、大徑φ10.7，小端外徑φ11，外螺紋G1/2，大端端面2—φ29，大端外表面刻字6.8。以及其它各軸向尺寸、粗糙度要求等。此外，零件上不得有毛刺傷痕及油污，未注公差±0.1。φ6.8孔P處不得有毛刺，但倒角不得大于0.3。零件上φ11外圓、φG1/2螺紋、Rc1/2內螺紋6.8孔與G1/2螺紋、Rc1/2內螺紋有同軸度要求，φ6.8與G1/2一次裝夾加工，以保證同心。上述技術要求決定了需加工的表面及相應加工方案（見表9—1）。

?2．定位基準的選擇

因該零件為大批量，采用普通機床和數(shù)控機床共同加工完成，見表9—1綜合工藝過程卡。按工序分散原則、先粗后精原則劃分工序，其整個工藝流程分兩大部分：一部分是下料和粗加工部分，在普通機床上完成，粗加工的定位基準是用三爪卡盤以外六方、各端面配合定位；另一部分是精加工和螺紋加工部分，在數(shù)控車床上完成，按裝夾方式劃分為兩個工序，外螺紋加工等以外六方和大端面定位是一個工序，內螺紋加工等使用專用夾具(如圖9—4所示)以外螺紋面、大端左端面定位是另一個工序。（見表9—2～表9—8）?3．工藝方案擬定

（1）下料車端面、切斷（2）外表面各部分粗車——精車（3）鉆孔小端鉆盲孔φ5.5；大端鉆孔φ15（4）鉆錐孔錐形鉆頭鉆錐孔（5）切退刀槽、外螺紋切槽2.5×φ18，精車螺紋G1/2（6）切內槽、內螺紋切內槽2.5×φ22、精車內螺紋Rc1/2。

?9.1.3銅接頭綜合工藝過程卡和工序卡1．銅接頭綜合工藝過程卡

表9—1銅接頭綜合工藝過程卡

零件名稱零件材料毛坯種類毛坯硬度毛重/kg凈重/kg車型每車件數(shù)銅接頭HPb59—1冷拔型材

工序號工序名稱設備名稱夾具進給量/mm/r主軸轉速/r/min切削速度/m/min冷卻液負荷/%1下料臥式車床三爪平卡盤

2粗車小端外圓臥式車床三爪平卡盤

3粗車小端面及鉆孔臥式車床三爪平卡盤

4粗車大端面及鉆孔臥式車床三爪平卡盤

5鉆錐孔臥式車床三爪平卡盤

6精車小端面各部數(shù)控機床三爪平卡盤

7精車大端面各部數(shù)控機床專用夾具

編制

審核

批準

共1頁第1頁?2．工序卡

表9—2銅接頭工序卡

機械加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第頁CF-AD316Z0銅接頭

工序號工序名稱材料1下料HPb59-1

加工車間設備型號夾具

CW6140A三爪平卡盤

工步號工步內容刀具量具及檢具

1車端面切斷刀1

2切斷切斷刀1游標卡尺

編制

校對

審定

批準

?表9—3銅接頭工序卡

機械加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第頁CF-AD316Z0銅接頭

工序號工序名稱材料2車小端外圓HPb59-1

加工車間設備型號夾具C6140A1三爪平卡盤

工步號工步內容刀具量具及檢具

1粗車φ11外圓至φ12.6外圓車刀1游標卡尺

2粗車φ20.8外圓至φ22.6外圓車刀2游標卡尺

編制

校對

審定

批準

?表9—4銅接頭工序卡

機械加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第頁CF-AD316Z0銅接頭

工序號工序名稱材料3粗車小端面及鉆孔HPb59-1

加工車間設備型號夾具

CM6125三爪平卡盤

工步號工步內容刀具量具及檢具

1車小端面車刀游標卡尺

2鉆φ6孔至φ5.5，孔深18φ5.5鉆頭

編制

校對

審定

批準

?表9—5銅接頭工序卡

機械加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第頁CF-AD316Z0銅接頭

工序號工序名稱材料4粗車大端面及鉆孔HPb59-1

加工車間設備型號夾具

CM6125三爪平卡盤

工步號工步內容刀具量具及檢具

1車大端面車刀游標卡尺

2鉆Rc1/2螺紋底孔，孔深17φ15鉆頭

編制

校對

審定

批準

?表9—6銅接頭工序卡

機械加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第頁CF-AD316Z0銅接頭

工序號工序名稱材料5鉆錐孔HPb59-1

加工車間設備型號夾具

CM6125三爪平卡盤

工步號工步內容刀具量具及檢具

1成形鉆頭鉆錐形孔錐形鉆頭

編制

校對

審定

批準

?表9—7銅接頭工序卡

數(shù)控加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第頁CF-AD316Z0銅接頭

工序號工序名稱材料6精車小端面各部HPb59-1

加工車間設備型號夾具

CNC6132三爪平卡盤

工步號工步內容刀具走刀次數(shù)量具及檢具1精車小端面、φ11外圓、φ20.8端面、G1/2螺紋底徑至φ20.9和車大端左端面倒角及退刀槽車刀T01

游標卡尺2精車φ6.8到尺寸車刀T021塞規(guī)3精車G1/2螺紋到尺寸外螺紋車刀T036螺紋環(huán)規(guī)編制

校對

審定

批準

?表9—8銅接頭工序卡

數(shù)控加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第頁CF-AD316Z0銅接頭

工序號工序名稱材料7精車大端面各部HPb59-1

加工車間設備型號夾具

CNC6132專用夾具

工步號工步內容刀具走刀次數(shù)量具及檢具1精車大端面至21.5、靠倒角2-φ29（30°）、精車內螺紋Rc1/2大徑、車內槽2.5×φ22專用車刀T01

游標卡尺2精車內螺紋Rc1/2到尺寸內螺紋車刀T027螺紋塞規(guī)3精車內錐孔到尺寸車刀T031塞規(guī)編制

校對

審定

批準

?

表9—9數(shù)控加工走刀路線圖

數(shù)控加工走刀路線圖零件圖號CF-AD316Z0工序號6工步號1程序號O0099機床型號CNC6132程序段號

加工內容精車小端外圓柱面、端面、倒角及退刀槽共1頁第頁

符號

含義抬刀下刀編程原點起刀點走刀方向走刀線相切爬斜坡鉸孔行切

?4．刀具調整圖圖9—2工序6（小端外輪廓精加工）刀具調整圖

?圖9—3工序7（大端外輪廓精加工）刀具調整圖

?5．專用夾具圖9—4工序7專用夾具零件圖

?9．2數(shù)控銑削加工工藝實例分析

9.2.1零件介紹

典型零件如圖9—5所示，該零件為鑄造件(灰口鑄鐵)，銑削上表面、最大外形輪廓、挖深度為2.5mm的凹槽、鉆8個φ5.5和5個φ6.5的孔。公差按ITl0級自由公差確定，加工表面粗糙度Ra≤6．3。制訂加工工序。圖9—5蓋板零件

?9.2.2工藝分析

1．工藝分析

該零件形狀較典型，并且為軸對稱圖形，也便于裝夾和定位。該例在數(shù)控銑削加工中有一定的代表性。（1）圖樣分析該零件以φ22mm孔的中心線為基準，尺寸標注齊全；且無封閉尺寸及其他標注錯誤；尺寸精度要求不高。（2）加工工藝該零件為鑄造件(灰口鑄鐵)，其結構并不復雜，但對要求加工部分需要一次定位二次裝夾。根據(jù)數(shù)控銑床工序劃分原則，先安排平面銑削，后安排孔和槽的加工。對于該工件加工順序為：先銑削上平面；銑削輪廓；用中心鉆點窩；鉆φ5.5mm的孔；鉆φ6.5mm的孔；然后，先用壓板壓緊工件，再松開定位銷螺母，進行挖φ2.5mm深的中心槽。?2．選擇裝夾和定位該零件在生產時，可采用“一面、兩銷”的定位方式，以工件底面為第一定位基準，定位元件采用支撐面，限制工件在X、y方向的旋轉運動和Z方向的直線運動，兩個φ22mm的孔作為第二定位基準，定位元件采用帶螺紋的兩個圓柱定位銷，進行定位和壓緊。限制工件在X、y方向的直線運動和Z方向的旋轉運動。挖φ2.5mm深的中心槽時，先用壓板壓緊工件，再松開定位銷螺母。在批量生產加工過程中，應保證定位銷與工作臺相對位置的穩(wěn)定。?3．選擇銑刀和切削用量銑削上表面選取φ25mm立銑刀(由于采用兩個中心孔定位，不能使用端面銑刀)，先進行粗銑，留0.2～0.5mm余量，再進行精銑；最大外形輪廓銑削可選用直徑較大的刀，根據(jù)余量決定銑削次數(shù)，最后余量加工應≤φ0.5mm；挖深度為2.5mm，選用直徑≤φ8mm的立銑刀；鉆φ5.5和φ6.5的孔，先用φ3的中心鉆點窩，再分別用φ5.5mm和φ6.5mm的麻花鉆鉆削。?4．確定走刀路線蓋板挖槽走刀線路如圖9—6所示，采用由內向外“平行環(huán)切并清角”或采用由外向內“平行環(huán)切并清角”的切削方式。蓋板鉆孔走刀線路如圖9—7所示。編程與工件坐標系大端φ22mm孔的中心點為坐標系原點，對刀點根據(jù)實際情況而定，定位銷與工作臺固定以后，可以套裝一標準塊，然后再進行定位。圖9—6蓋板挖槽走刀路線

圖9—7蓋板鉆孔走刀路線

?9.2.3加工工序卡片和刀具使用卡片蓋板零件數(shù)控銑加工工序卡片和刀具使用卡片見表9—10和表6—11。

表9—10蓋板零件數(shù)控銑加工工序卡片

（單位名稱）數(shù)控加工工序卡零件名稱零件圖號材料02蓋板

HT32-52工藝序號02夾具名稱

夾具編號

使用設備XK5025工步號加工內容程序號刀具名稱刀具規(guī)格/mm補償號補償值主軸轉速/r·min-1進給速度/mm·min-1進給倍率/%切削深度/mm加工余量/mm1銑平面粗

立銑刀φ25

20220030

精

40220020

0.52銑外輪廓粗

立銑刀φ25H1

20220030

精

φ25H1

40220010

0.53挖槽

鍵槽銑刀φ8

40220010

4點窩

中心鉆φ3

80010020

5鉆孔

麻花鉆φ5.5

60220020

6鉆孔

麻花鉆φ6.

6025010

注意事項①啟動機床回零后，檢查機床零點。②換刀后，應松開主軸鎖定，并對Z軸進行對刀。③正確操作機床，注意安全，文明生產?表9—11蓋板零件數(shù)控銑加工刀具使用卡片

編號刀具名稱刀具規(guī)格/mm數(shù)量用途刀具材料1立銑刀φ251銑平面、輪廓合金鑲條2鍵槽銑刀φ81挖孔高速刀（HSS）3麻花鉆φ5.51鉆孔高速刀（HSS）4麻花鉆φ6.51鉆孔高速刀（HSS）?9．3加工中心加工工藝實例分析

9.3.1零件介紹

在立式加工中心上加工如圖9—8所示蓋板零件，零件材料為HT200，鑄件毛坯尺寸(長×寬×高)為170mm×170mm×23mm。圖9—8蓋板零件圖

?9.3.2工藝分析1．零件圖工藝分析該零件毛坯為鑄件，外輪廓(4個側面)為不加工面，主要加工A、B面及孔系，包括4個M16螺紋孔、4個階梯孔及1個φ6OH7。尺寸精度要求一般，最高為IT7級。4-φ12H8、φ60H7孔的表面粗糙度要求較高，達到只Ra0.8，其余加工表面粗糙度要求一般。根據(jù)上述分析，A、B面加工可采用粗銑-精銑方案；φ6OH7孔為已鑄出毛坯孔，因而選擇粗鏜-半精鏜-精鏜方案；4-φ12H8宜采用鉆孔-鉸孔方案，以滿足表面粗糙度要求。?2．確定裝夾方案

該零件形狀比較規(guī)則、簡單，加工面與不加工面的位置精度要求不高，可采用平口虎鉗夾緊。但應先加工A面，然后以A面(主要定位基面)和兩個側面定位，用虎鉗從側面夾緊。?3．確定加工順序及走刀路線

按照先面后孔、先粗后精的原則確定加工順序?？傮w順序為粗、精銑A、B面-粗鏜、半精鏜、精鏜φ60H7孔-鉆各中心孔-鉆、锪、鉸4-φ12H8和4-φ16孔-鉆4-M16螺紋底孔-攻螺紋。由零件圖可知，孔的位置精度要求不高，因此所有孔加工的進給路線按最短路線確定。

圖9—9、圖9—10、圖9—11、圖9—12、圖9—13為孔加工各工步的進給路線。

?圖9—9鏜φ60H7孔進給路線

return?圖9—10鉆中心孔進給路線

return?圖9—11鉆、鉸4-φ12H8孔進給路線

return?圖9—12锪4-φ16孔進給路線

return?圖9—13鉆螺紋底孔、攻螺紋進給路線

return?4．刀具的選擇銑A、B表面時，為縮短進給路線，提高加工效率，減少接刀痕跡，同時考慮切削力矩不要太大，選擇φ100硬質合金可轉位面銑刀?？住⒙菁y孔加工刀具尺寸根據(jù)加工尺寸選擇，所選刀具見表9—12。?5．切削用量的選擇銑A、B表面時，留0.2mm精銑余量；精鏜φ60H7孔留0.1mm余量；4-φ12H8孔留0.1mm鉸孔余量。查表確定切削速度和進給量，然后根據(jù)式vc=πdn/1000、vf=nf、vf=nZfz計算各工步的主軸轉速和進給速度。

?9.3.3填寫數(shù)控加工工序卡片

將各工步的加工內容、所用刀具和切削用量填入表9—13蓋板零件數(shù)控加工工序卡片。

表9—12蓋板零件數(shù)控加工刀具卡片

產品名稱或代號×××零件名稱蓋板零件圖號×××序號刀具號刀具加工表面?zhèn)渥⒁?guī)格名稱數(shù)量刀長／mm1234567891011T01T02T03T04T05T06T07T08T09T10Tllφ100可轉位面銑刀φ3中心鉆φ58鏜刀φ59.9鏜刀φ60H7鏜刀φ11.9麻花鉆φ16階梯銑刀φ12H8鉸刀φ14麻花鉆90°φ16銑刀機用絲錐M16l1ll1l11111

銑A、B表面鉆中心孔粗螳φ60H7孔半精鏜φ60H7孔精鏜φ60H7孔鉆4-φ12H8底孔锪4-φ16階梯孔鉸4-φ12H8孔鉆4-M16螺紋底孔4-M16螺紋孔倒角攻4-M16螺紋孔

編制×××審核×××批準×××年月日共頁第頁?表9—13蓋板零件數(shù)控加工工序卡片

單位名稱×××產品名稱或代號零件名稱零件圖號×××蓋板×××工序號程序編號夾具名稱使用設備車間××××××平口虎鉗TH5660A數(shù)控中心工步號工步內容刀具號刀具規(guī)格/mm主軸轉速/r·min-1進給速度/mm·min-1背/側吃刀量/mm備注123456789lo11121314粗銑A面精銑A面粗銑B面精銑B面，保證尺寸15鉆各光孔和螺紋孔的中心孔粗鏜φ60H7孔至φ58半精鏜φ60H7孔至φ59.9精鏜φ60H7孔鉆4-φ12H8底孔至φ11.9锪4-φ16階梯孔鉸4-φ12H8孔鉆4-M16螺紋底孔至φ144-M16螺紋孔端倒角攻4-M16螺紋孔T0lT01T0lT01T02T03T04T05T06T07T08T09T10T11φ100φ100φ100φ100φ3φ58φ59.9φ60H7φ11.9φ16φ12H8φ14φ16M162503202503201000400460520500200100350300100804080404060503060303050402003.80.23.80.2

自動自動自動自動自動自動自動自動自動自動自動自動自動自動編制×××審核×××批淮×××年月日共頁第頁?9．4數(shù)控線切割機床加工工藝實例分析

9.4.1零件介紹

按照技術要求，完成圖9—14所示內花鍵扳手零件的加工。此零件毛坯料為100mm×32mm×6mm板料。圖圖9—14內花鍵扳手零件

?9.4.2工藝分析

1．零件圖工藝分析此零件尺寸要求精度不高，但內外兩個型面都要加工，有一定的位置要求。2．確定裝夾位置及走刀路線因為該零件毛坯料為100mmX32mmX6mm板料，為防止工件翹起或低頭，裝夾采用兩端支承方式。走刀路線是先切割內花鍵然后再切割外形輪廓。如圖9—15所示。

圖9—15零件裝夾位置

?3．穿絲點的位置根據(jù)圖紙所給參數(shù)，編制程序單生成切割軌跡時，注意穿絲點的位置（見圖9—15所示）；可以用軌跡跳步。

?小結與復習思考題

小結本章主要通過生產中的具體零件，重點分析數(shù)控機床加工工藝，并注重普通機床與數(shù)控機床在生產中結合，較完整地填寫工藝文件，使學生對整個工藝過程有一個比較全面的認識和理解。并針對每類數(shù)控機床提供部分典型零件供學生進行實際的操作訓練，了解數(shù)控加工的生產實際，熟悉數(shù)控加工生產環(huán)境，掌握數(shù)控機床加工工藝分析、數(shù)控程序編制流程、方法和數(shù)控機床的操作技能，以提高專業(yè)技術應用能力和綜合技能。要求了解數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心及數(shù)控線切割機床及其加工的特點和對象；掌握車削加工、銑削加工及加工中心加工中的工藝處理；通過典型零件的加工實踐，掌握數(shù)控機床的操作方法；能按零件圖中的技術要求，完成中等復雜零件的數(shù)控機床加工工藝分析及加工。

復習思考題

重點講解：9-1～9-10?數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學中心實驗目的通過數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質量和生產效率。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內容；編程步驟。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經過處理之后，向機床各坐標的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅動機床完成相應的運動。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質；⑤校對程序及首件試加工。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的內容數(shù)控編程的基本原理機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學處理編寫程序文件制作控制介質程序校驗及試切數(shù)控機床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標準硬件系統(tǒng)構成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹機械工程實驗教學中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返回程序零點G28

G92定義絕對坐標系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結束M