第四章課件 工藝

第4章數(shù)控加工工藝4.1概述

4.2零件圖的工藝性分析4.3毛坯的種類和選擇4.4基準(zhǔn)及其選擇原則4.5工序的劃分4.6切削加工順序的安排4.7工藝裝備4.8確定走刀路線第4章數(shù)控加工工藝

4.9切削用量的確定4.10填寫數(shù)控加工技術(shù)文件4.11典型零件工藝分析實(shí)例第4章數(shù)控加工工藝

4.1概述

數(shù)控機(jī)床是按編寫的數(shù)控程序進(jìn)行自動(dòng)加工。因此，數(shù)控程序包含了零件加工中的全部工藝過程。第4章數(shù)控加工工藝

數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：

（1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容（2）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析（3）數(shù)控加工的工藝方案的制定（4）對(duì)零件圖形的數(shù)學(xué)處理

（5）工步、進(jìn)給路線的確定（6）選擇數(shù)控機(jī)床的類型（7）刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)

（8）切削參數(shù)的確定

第4章數(shù)控加工工藝

（9）加工程序的編寫、校驗(yàn)和修改（10）首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理

（11）數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔

4.2零件圖的工藝性分析一、數(shù)控加工內(nèi)容的選擇選擇適合于數(shù)控加工的內(nèi)容，一般可按下列順序考慮：第4章數(shù)控加工工藝

通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容通用機(jī)床難加工，質(zhì)量難以保證的內(nèi)容

通用機(jī)床加工效率低、操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容

第1章數(shù)控技術(shù)概述與數(shù)控機(jī)床

二、零件圖分析零件圖的完整性與正確性分析

選擇熱處理、刀具材料、確定切削參數(shù)等。

尺寸標(biāo)注方法分析

零件技術(shù)要求分析

零件材料分析

包括：尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等零件圖樣應(yīng)表達(dá)正確，標(biāo)注齊全。尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)，圖樣上應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

三、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1.零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸第4章數(shù)控加工工藝

如圖所示，這樣可以減少刀具規(guī)格、類型和換刀次數(shù)，使編程方便，提高生產(chǎn)效率。R較小時(shí)

R較大時(shí)

2.零件內(nèi)槽圓角R不應(yīng)太小第4章數(shù)控加工工藝

如圖b，內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑R較大時(shí)，可用直徑較大的銑刀加工。底面的走刀次數(shù)較少，也可減少刀桿的變形，表面質(zhì)量較好，因此，工藝性較好。反之圖a，銑削工藝性較差。R較小時(shí)

R較大時(shí)刀具半徑的大小應(yīng)小于內(nèi)槽圓角半徑。一般取R=(0.8~0.9)ρ

3.銑槽底平面時(shí)，槽底圓角半徑r大小要力求合理，半徑尺寸盡可能一致第4章數(shù)控加工工藝

R較小時(shí)

R較大時(shí)一個(gè)零件上內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑尺寸的大小和一致性，影響加工能力、加工質(zhì)量和換刀次數(shù)等

如圖R較小時(shí)

，銑刀端刃銑削平面的面積越大，則加工平面的能力越強(qiáng)，因而，銑削工藝性越好。應(yīng)盡可能在一次裝夾中完成所有能加工表面的加工；多次裝夾時(shí)，采用統(tǒng)一基準(zhǔn)定位。

一個(gè)零件的退刀槽設(shè)為相同寬度。第4章數(shù)控加工工藝

4.采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位5.盡可能少用刀具。節(jié)省換刀時(shí)間

一、常用毛坯的種類

型材

鑄件鍛件

常用型材截面形狀有圓形、方形、六角形及特殊斷面形狀等形狀復(fù)雜的毛坯適宜采用鑄造的方法制造鍛造可以使金屬晶粒細(xì)化并均勻分布，從而提高材料的強(qiáng)度。鍛件適合于強(qiáng)度要求較高、形狀較簡(jiǎn)單的零件第4章數(shù)控加工工藝

4.3毛坯的種類和選擇

焊接件

其他毛坯它是將鋼件采用焊接的方法得到的，優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、節(jié)約材料；缺點(diǎn)是減振性差、變形大，需進(jìn)行時(shí)效處理后才能進(jìn)行切削加工包括氣割、沖壓、冷擠壓、塑料壓制、粉末冶金等方法制造的毛坯第4章數(shù)控加工工藝

二、毛坯的選擇原則零件材料及力學(xué)性能第4章數(shù)控加工工藝

零件圖樣中的材料要求大致確定了毛坯的種類。如材料為鑄鐵、鑄造青銅、鑄鋁等零件，只能選擇鑄件毛坯；普通的鋼質(zhì)零件可選用型材；重要鋼質(zhì)零件應(yīng)選用鍛件毛坯。零件的結(jié)構(gòu)與尺寸

結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜的毛坯，一般選擇鑄件；一般用途的軸及階梯軸（各階段直徑相差不大）可選用圓棒料；階梯軸各階段直徑相差較大以及重要的軸則適宜選擇鍛件毛坯；中、小型零件可采用模鍛，較大型零件一般選擇自由鍛。

三、毛坯的形狀及尺寸

生產(chǎn)類型及生產(chǎn)條件

第4章數(shù)控加工工藝

零件生產(chǎn)批量較小時(shí)應(yīng)選用精度及生產(chǎn)效率較低的毛坯制造方法；大量生產(chǎn)的零件應(yīng)選擇精度和生產(chǎn)效率都較高的毛坯制造方法。同時(shí)還要考慮到具體的生產(chǎn)條件，比如毛坯的制造工藝水平、設(shè)備狀況。

毛坯的形狀和尺寸應(yīng)盡量與零件接近，以便減少機(jī)械加工量、力求實(shí)現(xiàn)少切削或無切削加工。

4.4基準(zhǔn)及其選擇原則一、基準(zhǔn)的分類1．設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

基準(zhǔn)是零件上用來確定其它點(diǎn)、線、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。按其功用不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。第4章數(shù)控加工工藝

毛坯設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是在零件圖上所采用的基準(zhǔn)。它是標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸的起點(diǎn)。

第4章數(shù)控加工工藝

(a)支承塊

(b)鉆套如圖(a)所示的零件，平面2、3的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是平面1，平面5、6的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是平面4，孔7的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是平面l和平面4，而孔8的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是孔7的中心和平面4。在零件圖上不僅標(biāo)注的尺寸有設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，而且標(biāo)注的位置精度同樣具有設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，如圖(b)所示的鉆套零件，軸心線O—O是各外圓和內(nèi)孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是兩項(xiàng)跳動(dòng)誤差的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，端面A是端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

定位基準(zhǔn)

在加工中用作定位的基準(zhǔn)

工序基準(zhǔn)

在工序圖上，用來標(biāo)定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基準(zhǔn)

第4章數(shù)控加工工藝

2．工藝基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。用作定位的表面，如果是沒有經(jīng)過加工的毛坯表面，稱為粗基準(zhǔn)；若是已加工過的表面，則稱為精基準(zhǔn)。

工序基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合，當(dāng)考慮定位或試切測(cè)量方便時(shí)也可以與定位基準(zhǔn)或測(cè)量基準(zhǔn)相重合

測(cè)量基準(zhǔn)

零件測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)

裝配基準(zhǔn)

裝配時(shí)用以確定零件在機(jī)器中位置的基準(zhǔn)

第4章數(shù)控加工工藝

二、定位基準(zhǔn)的選擇原則1.定位基準(zhǔn)的選擇原則第4章數(shù)控加工工藝

（1）盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)；（2）定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不能統(tǒng)一時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制定位誤差保證加工精度；（3）工件需兩次以上裝夾加工時(shí)，所選基準(zhǔn)在一次裝夾定位能完成全部關(guān)鍵精度部位的加工；（4）所選基準(zhǔn)要保證完成盡可能多的加工內(nèi)容；（5）批量加工時(shí)，零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與建立工件坐標(biāo)系的對(duì)刀基準(zhǔn)重合；（6）需要多次裝夾時(shí)，基準(zhǔn)應(yīng)該前后統(tǒng)一。

2.粗基準(zhǔn)的選擇原則

粗基準(zhǔn)只使用一次，其他的定位基準(zhǔn)都應(yīng)該是精基準(zhǔn)。選定粗基準(zhǔn)面時(shí)應(yīng)考慮：要能加工出精基準(zhǔn)；工件不加工表面的形位；保證后續(xù)工序的加工余量。第4章數(shù)控加工工藝

相互位置要求原則加工余量合理分配原則

重要表面原則不重復(fù)使用原則

便于工件裝夾原則

3.精基準(zhǔn)的選擇原則

第4章數(shù)控加工工藝

基準(zhǔn)重合原則

基準(zhǔn)統(tǒng)一原則

自為基準(zhǔn)原則

互為基準(zhǔn)原則

便于裝夾原則

精基準(zhǔn)的選擇原則

4.輔助基準(zhǔn)的選擇

為了便于裝夾或易于實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一而人為制成的一種定位基準(zhǔn)。如中心孔。第4章數(shù)控加工工藝

4.5工序的劃分一、工序劃分的原則1.工序集中原則就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工內(nèi)容多，工藝路線短。其主要特點(diǎn)是：（1）可以采用高效機(jī)床和工藝裝備，生產(chǎn)率高；（2）減少了設(shè)備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積，節(jié)省人力、物力；（3）減少了工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度；（4）采用的工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整維修較困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。第4章數(shù)控加工工藝

2.工序分散原則工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內(nèi)完成，每道工序加工的內(nèi)容少，工藝路線很長(zhǎng)。其主要特點(diǎn)是：（1）設(shè)備和工藝裝備比較簡(jiǎn)單，便于調(diào)整，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換；（2）對(duì)工人的技術(shù)要求較低；（3）可以采用最合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間；（4）所需設(shè)備和工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序數(shù)控工序的劃分方法以一次安裝、加工作為一道工序按粗、精加工劃分按加工部位劃分第4章數(shù)控加工工藝

一、工序劃分的原則大批量生產(chǎn)可按工序分散，在數(shù)控機(jī)床上加工零件，一般按工序集中原則劃分工序。第4章數(shù)控加工工藝

4.6切削加工順序的安排一、基面先行

用作精基準(zhǔn)的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進(jìn)行定位面的粗加工和半精加工(有時(shí)包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，軸類零件頂尖孔的加工。二、先粗后精原則

加工時(shí)切除材料越多，受力越大，工件越易變形，切削層厚度不均勻，加工不穩(wěn)定，加工質(zhì)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章數(shù)控加工工藝

三、先主后次原則

先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與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，精加工之前進(jìn)行。還能及早判斷主要面是否有缺陷。四、先面后孔原則

因?yàn)橛靡鸭庸さ钠矫娑ㄎ?，穩(wěn)定可靠；在已加工的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔，孔的軸線不易偏斜。第4章數(shù)控加工工藝

4.7工藝裝備一、數(shù)控機(jī)床的選擇應(yīng)根據(jù)零件的形狀、尺寸、加工數(shù)量以及各項(xiàng)技術(shù)要求等合理地選擇數(shù)控機(jī)床。如果是各種軸類、盤類零件，即加工表面屬于回轉(zhuǎn)表面和螺旋表面等，一般選擇數(shù)控車床；如果是各種箱體、箱蓋、蓋板、殼體、平面凸輪等零件，可選擇立式數(shù)控鏜銑床或立式加工中心；復(fù)雜的箱體零件、泵體、閥體、殼體等，可選擇臥式數(shù)控鏜銑床或臥式加工中心。第4章數(shù)控加工工藝

二、夾具的選擇

同時(shí)還要考慮以下幾方面：（1）當(dāng)零件為小批量生產(chǎn)時(shí)，盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及通用夾具；（2）當(dāng)零件為成批生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)考慮專用夾具；（3）夾具中的定位元件、夾緊元件和對(duì)刀裝置不能影響加工時(shí)的走刀，以避免刀具在走刀時(shí)與夾具發(fā)生碰撞。（4）裝卸零件要方便可靠，動(dòng)作迅速，以縮短輔助時(shí)間。如有可能，在加工生產(chǎn)批量較大的零件時(shí)應(yīng)采用氣動(dòng)夾具、液動(dòng)夾具或多工位夾具等。數(shù)控加工對(duì)夾具的兩個(gè)基本要求：首先是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；其次要能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。第4章數(shù)控加工工藝

三、刀具的選擇

數(shù)控加工對(duì)刀具的強(qiáng)度和壽命等的要求比普通加工對(duì)刀具的要求更加嚴(yán)格。當(dāng)?shù)毒叽_定以后，還要把刀具的規(guī)格、專用代碼以及該刀具所要加工的內(nèi)容進(jìn)行列表記錄，供編程時(shí)使用。四、量具的選擇

一般選用通用量具，如游標(biāo)卡尺、千分尺和百分表等，但所選用量具的精度必須與零件的加工精度相適應(yīng)。第4章數(shù)控加工工藝

4.8確定走刀路線一、刀位點(diǎn)刀位點(diǎn)：在編制加工程序時(shí)用來代表刀具位置的特征點(diǎn)。

刀位點(diǎn)在車刀、鏜刀的刀尖(刀尖圓弧中心)，鉆頭的鉆頭尖，圓柱銑刀(立銑刀和面銑刀)在刀具中心線與刀具底面的交點(diǎn)，球頭銑刀的刀位點(diǎn)是球頭的球心點(diǎn)或球頭頂點(diǎn)，如圖所示。第4章數(shù)控加工工藝

一、刀位點(diǎn)1.尋求最短加工路線走刀路線（刀具路徑，簡(jiǎn)稱刀路）：在數(shù)控加工過程中刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。(a)沿工件輪廓走刀(b)“三角形”走刀(c)“矩形”走刀如圖所示，在數(shù)控車床上粗加工切除多余的材料。圖c）的加工路線最合理。

第4章數(shù)控加工工藝

(a)零件圖樣(b)路線1如圖a）所示加工零件上的孔系。b）圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用c）圖的走刀路線，減少空刀時(shí)間，提高了加工效率。(c)路線2

第4章數(shù)控加工工藝

(b)路線2如圖a）為用行切方式加工內(nèi)腔的走刀路線，這種走刀能切除內(nèi)腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度。所以如采用b）圖的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖c）也是一種較好的環(huán)切走刀路線方式。

(c)路線32.最終輪廓一次走刀