1、2.3 数控编程中的工艺处理,2.3.1 数控加工工艺的特点与内容 2.3.2 数控加工零件或加工内容的选择 2.3.3 数控加工工艺性分析 2.3.4 数控加工工艺路线的设计 2.3.5 数控加工工序的详细设计 2.3.6 数控加工工艺文件,2.3 数控编程中的工艺处理,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一项十分重要的工作。2.3.1 数控加工工艺的特点与内容1. 数控加工工艺的特点1）工序内容具体。2）工序的内容复杂。3）工
2、序集中。,2）数控加工工艺的主要内容1）数控加工零件或加工内容的选择2） 数控加工工艺性分析3）数控加工工艺路线的设计4）数控工工序的详细设计（工步内容、对刀点、走刀路径、切削用量确定等）,2.3.2 数控加工零件或加工内容的选择,在选择时，一般可按下列顺序考虑： 1）通用机床无法加工的内容应作为优选内容； 如曲面类零件。2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； 3）通用机床效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。 一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，在数控机床数
3、量很有限的情况下，下列一些内容则不宜选择采用数控加工：,1）占机调整时间长。如：以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，要用专用工装协调的加工内容； 2）加工部位分散，要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；3）按某些特定的制造依据（如：样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难， 易与检验依据发生矛盾，增加程编难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。,2.3.3 数控加工工艺性分析,数控加工工艺性：数控加工工艺性是指所设计的
4、零件在满足使用要求的前提下，数控加工的可行性和经济性，编程的可能性与方便性。数控加工工艺性分析内容：1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸2）内槽圆角半径不应过小 （36页）,图 内槽结构工艺性,3）零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大；,图 零件铣槽底平面圆弧对加工工艺的影响,4）零件的可装夹性零件的结构应便于定位和夹紧，且装夹次数要少。 例如，有些零件需要在加工完一面后再重新安装加工另一面。这时，最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定位基准孔。如果零件上没有基准孔，则可以专门设置工艺孔作为定位基准，如可在毛坯上增加工艺凸台或在后继工序要铣去的余量上设基准孔。 工艺
5、孔和工艺凸台在完成工件定位和零件加工后再加去除。如下图：,改进零件结构提高数控加工工艺性实例,总之，为提高工艺效率，采用数控加工必须注意零件设计的合理性（即：零件的结构工艺性）。 工序尽量集中； 有利于采用标准刀具、减少刀具规格与种类； 简化程序，减少编程工作量； 减少机床调整，缩短辅助时间； 保证定位刚度与刀具刚度，以提高加工精度。,2.3.4 数控加工工艺路线的设计,数控加工工艺路线的设计是数控加工的重要内容之一，主要包括如下内容：1）数控机床的选择2）加工方法的确定3） 工序的安排等（注意与常规加工工序的衔接）,1) 数控机床的选择（综合考虑如下几方面）毛坯材料、类型零件轮廓特点（形状复
6、杂度、尺寸、加工精度）加工批量、热处理要求等选择的机床要满足如下要求：a .保证加工零件的技术要求，能够加工出合格品b. 有利于提高生产率；c. 可以降低生产成本2） 加工方法的选择（根据加工精度和表面粗糙度、表面几何特点等选择）,外圆表面加工方法的选择：对于外圆面，可采用车削、磨削加工等方法；,图 外圆表面加工方案,图 常用的孔加工方案,内孔表面加工方法的选择,内孔加工可采用钻、扩、铰、镗、磨等加工方法；,平面加工方法的选择常用加工方法：铣削,图 常见平面加工方案,平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择,平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。,图 平面轮廓类零件,立体曲面加工方法主要是数
7、控铣削，多用球头铣刀，以“行切法”加工。“行切法”加工：所谓行切法是指刀具与工件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间距是按零件加工精度的要求来确定。,图 曲面的“行切法”加工,平面加工方法举例：1. 固定斜角平面加工,加工斜面的最佳方法是采用五坐标数控铣床，主轴摆角后加工，可以不留残留面积。,固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面，常用如下的加工方法。当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，用不同的刀具来加工（见下图）。当零件尺寸很大，斜面斜度留下残留面积，需要用钳修方法加以清除。,2. 变斜角平面加工,（1）对曲率变化较小的变斜角面，选用x、y、z
8、和A四坐标联动的数控铣床，采用立铣刀（但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥补）以插补方式摆角加工，如图a所示。加工时，为保证刀具与零件型面在全长上始终贴和，刀具绕A轴摆动角度。,（2）对曲率变化较大的变斜角面，用四坐标联动加工难以满足加工要求时，可用x、y、z 、A和B（或C转轴）的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工，如下图b所示。图中夹角A和B分别是零件斜面母线与z坐标轴夹角在zOy平面上和xOz平面上的分夹角。,（3）还可用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修的方法清除。如下图，由于鼓形铣刀的鼓径可以做得比球头
9、铣刀的球径大，所以加工后的残留面积高度小，加工效果比球头铣刀好。,3）工序的安排一般原则：还要遵循以下数控工艺原则：先内后外；相同装夹方式或用同一把刀的工序最好一起进行，减少重复定位，节省换刀时间；一次装夹中的多个工步，先加工刚性破坏较小的工步。,2.3.5 数控加工工序的详细设计,1.零件装夹与夹具设计 2.刀具的选择 3.切削用量的选择 4.对刀点与换到点的确定 5.加工路线确定,1.零件装夹与夹具设计,1）夹具结构应力求简单 2）加工部位要敞开（39页图） 3）数控夹具必须保证最小的夹紧变形 4）数控夹具装卸应方便 5）多件装夹,2.刀具的选择,常用的数控加工刀具认识： 1.车刀,1切槽
10、（断）刀 290反（左）偏刀 390正（右）偏刀 4弯头车刀 5直头车刀 6成形车刀 7宽刃精车刀 8外螺纹车刀 9端面车刀 10内螺纹车刀 11内切槽车刀 12通孔车刀 13不通孔车刀,2.铣刀,选用刀具时应注意以下几点： 在数控机床上铣削平面时，应采用镶装不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀。 高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面， 加工余量较小，并且要求表面粗糙度较低时，应采用镶立方氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀。,镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。精度要求较高的凹槽加工时
11、，可以采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边直到达到精度要求为止。在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，加工钻孔深度为直径的5倍左右的深孔时容易拆坏钻头，钻孔时应注意冷却和排屑。,3.切削用量的选择,数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量及进给量等。 切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；考虑机床工艺系统的刚度前提下，最大限度提高生产率，降低成本。,确定切削用量时应注意以下几点： 要充分保证刀具能加工完一个工件或保证刀
12、具的耐用度不低于一个工作班，最少也不低于半个班的工作时间。 在机床刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于工件的加工余量。 对于表面粗糙度和精度要求高的零件，要留有足够的精加工余量。 主轴的转速S(r/min)要根据切削速度 (m/min)来选择。 S=1000v /（D） 进给量（进给速度）f (mm/min)，根据工件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料的性质选取。粗加工大切削深度aP，大进给量F，合理切削速度V；精加工小切削深度aP和进给量F，较高的切削速度V。,车刀粗车时的进给量参考数值,车刀精车时的进给量参考数值,背吃刀量确定 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定。在刚度
13、允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。如半精加工时，背吃刀量可取0.5-2mm；精加工时时，背吃刀量一般为0.20.5mm。,4.对刀点和换刀点的确定,对刀点（起刀点） ：就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点,而是程序的起点。 由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。或：指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。 即指刀具的定位
14、基准点。不同刀具的刀位点是不同的。,对刀: 指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。对刀的过程就是建立工件坐标系与机床坐标系之间关系的过程。 换刀点: 多刀加工的机床需设置，因为要自动换刀。,选择对刀点的原则： 选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。 选在对刀方便，便于测量的地方。 选在便于坐标计算的地方 换刀点：为实现刀具交换所确定的空间参考点,对刀点和换刀点,5.加工路线确定,加工路线（走刀路线）指刀具在整个加工工序中相对于零件的运动轨迹。走刀路线不但包含了工步内容，而且也反映了工作的顺序。一经确定，编程中各程序段的先后次序也基本确定。所以，走刀路线是编写程序的依据。,走刀路线
15、确定的原则： 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；1)合理地安排内外轮廓刀具的切入和切出路线；铣削外轮廓时，刀具的切入和切出，应避免沿零件轮廓的法向，而应沿外廓曲线延长线的切向，保证轮廓曲线平滑过渡。铣削封闭的内轮廓时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入、切出。若不允许外延，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，此时刀具的切入切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处。,图 外轮廓加工刀具的切入和切出过渡,图 内轮廓加工刀具的切入和切出过渡从尖点切入 铣削内轮廓,而且进给过程中要避免停顿。,a.切入和切出路线的安排,切入和切出路线的安排,图 无交点内轮廓加工刀具的切入和切出为防止刀具在轮
16、廓拐角处留下凹口，切入切出点应远离拐角,a.切入和切出路线的安排,图 铣削外圆,图 铣削内圆,2)避免引入反向误差,合理安排走刀路线，保证相互位置精度要求；数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中 将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。,图 孔系加工方案比较,避免反向误差的加工路线,存在反向误差的加工路线,3) 车削螺纹时，避免在进给机构加速或减速过程中切削；,图 切削螺纹时引入/超越距离,4)铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法”进行加工。,图 曲面加工的走刀路线,5 )采用“行切法”和“环切法”相结合的方法加工凹槽。,a ） 行切方式b）环切方式c） 较好的
17、走刀路线方式（先行切法，最后沿周向环切一刀）,应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间（进退刀和其他辅助时间）,提高加工效率。,减少空刀时间，省定位时间,简化数值计算，减少编程量, 减少程序段数。,2.3.6 数控加工工艺文件,数控加工技术文件简介一、数控编程任务书二、数控加工工件安装和原点设定卡片三、数控加工工序卡片四、数控加工走刀路线图五、数控刀具卡片,一、数控编程任务书,二、工件安装和原点设定卡片（简称装夹图和零件设定卡）,原点,三、工序卡片工序简图: 注明编程原点与对刀点，简要编程说明:如机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等.切削参数:主轴转速、进给速度等,四、数控加工走刀路线图 防止刀具在运动过程中与夹具或工件发生意外碰撞，操作者必知。 一般采用统一约定的符号表示。,五、数控刀具卡片 反映刀具编号、刀具结构、 尾柄规格、组合件名称代号、 刀片型号和材料等。组装和调整刀具的依据,
