1、文库专用,1,第4章 数控加工工艺基础,一、学习目标,掌握工序划分的原则及其特点。掌握数控加工工序划分的一般方法。了解常用加工方法的种类及其所能达到的加工精度、表面粗糙度。掌握工序设计的主要内容及方法。了解影响加工精度的因素及提高加工精度的措施。理解影响表面粗糙度的因素及减小表面粗糙度的措施。,文库专用,2,1、数控加工工艺分析（4.2）,二、教学重点,2、数控加工工艺路线设计 （4.3）,3、机械加工精度及表面质量 （4.6）,文库专用,3,三、教学难点,1、数控加工工序设计（4.4）,基准不重合时工序尺寸及偏差确定涉及尺寸链计算方面的知识，只讲极值法求解尺寸链，多举例。关键：判断封闭环、增
2、环和减环。,文库专用,4,四、考核点,1、工序基本概念、划分方法。,2、数控加工工序划分原则与方法。,3、切削加工顺序安排原则。,4、走刀路线的确定。,5、简单尺寸链的计算。,6、加工精度及表面质量。,文库专用,5,五、作业安排,安排2学时习题课，内容为用极值法求解尺寸链。课后作业参考教材后习题选做。,文库专用,6,第四章主要内容讲解,文库专用,7,（1）零件图分析,4.2.3 数控加工零件的工艺性分析, 尺寸标注方法分析,文库专用,8, 零件图的完整性与正确性分析务必要分析几何元素的给定条件是否充分。, 零件技术要求分析尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等要求，在保证零件使用性
3、能的前提下，应经济合理。, 零件材料分析在满足零件功能的前提下，选用廉价、切削性能好的材料,文库专用,9, 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。,（2）零件的结构工艺性分析, 零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。,文库专用,10,文库专用,11, 铣槽底平面：槽底圆角半径r不要过大, 应采用统一的基准定位,文库专用,12,（3）选择合适的零件安装方式,应尽量采用通用夹具或组合夹具，必要时才设计专用夹具。夹具设计的原理和方法与普通机床所用夹具相同，但应使其结构简单，便于装卸，操作灵活。,文库专用,13,4.3 数控加工工艺路线设计,4.3.1 加工方法的选择,
4、文库专用,14,（1）外圆表面加工方法的选择,文库专用,15,（2）内孔表面加工方法的选择,文库专用,16,（3）平面加工方法的选择,文库专用,17,（4）平面轮廓和曲面轮廓加工方法选择,内平面轮廓 外平面轮廓, 平面轮廓常用加工方法：数控铣、线切割及磨削等。,文库专用,18,曲面的行切法加工, 立体曲面加工方法主要是数控铣削，多用球头铣刀，以“行切法”加工。,文库专用,19,4.3.2 加工阶段的划分, 粗加工阶段切除毛坯上大部分多余的金属，主要目标是提高生产率。, 精加工阶段保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙要求。主要目标是全面保证加工质量。, 半精加工阶段使主要表面达到一定的精度
5、，留有一定的精加工余量，完成一些次要表面加工,文库专用,20, 光整加工阶段对零件上精度和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗糙度为Ra 0.2m以下）的表面，需进行光整加工，其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。一般不用来提高位置精度。,文库专用,21,划分加工阶段的目的：, 保证加工质量, 合理使用设备, 便于及时发现毛坯缺陷, 便于安排热处理工序,文库专用,22,4.3.3 工序的划分,（1）工序划分的原则, 工序集中原则,工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。,文库专用,23,工序集中优点：有利于采用高效的专用设备和数控机床，提高生产效率；减少工
6、序数目，缩短工艺路线，简化生产计划和生产组织工作；减少机床数量、操作工人数和占地面积；减少工件装夹次数。,工序集中缺点：专用设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长，不利于转产。,文库专用,24, 工序分散原则,将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。,文库专用,25,工序分散优点：加工设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易；有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。,工序分散缺点：但工艺路线较长，所需设备及工人人数多，占地面积大。,文库专用,26,（2）工序划分方法,在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序，划分方法：, 按所用
7、刀具划分以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序, 按安装次数划分以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。,文库专用,27, 按粗、精加工划分粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。, 按加工部位划分即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面等）划分成多道工序。,文库专用,28,4.3.4 加工顺序的安排,（1）切削加工工序的安排, 基面先行原则, 先粗后精原则, 先主后次原则, 先面后孔原则,文库专用,29,4.4 数控加工工序的设计,4.4.1 确定走刀路线和工步顺序
8、,走刀路线刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹。它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。,文库专用,30,在确定走刀路线时，主要考虑以下几点:,对点位加工的数控机床如钻、镗床，要考虑尽可能缩短走刀路线，以减少空程时间，提高加工效率。,文库专用,31, 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排最后一次走刀连续加工。,文库专用,32, 刀具进退刀路线须认真考虑, 尽量避免径向切入或切出，应按切向切入或切出，这样加工后的表面粗糙度较好。,文库专用,33,合理选择轮廓铣削的走刀方式,（a）Z字形双方向走刀方式（b）单方向走刀方式（c）环形走刀方式。
9、,文库专用,34,（a）Z字形双方向走刀方式（b）单方向走刀方式（c）环形走刀方式。,轮廓加工的走刀路线,文库专用,35, 旋转体类零件的加工,直线、斜线走刀路线,文库专用,36,矩形走刀路线,文库专用,37,4.4.7 工序加工余量的确定,（1）加工余量的概念,加工余量是指加工过程中，所切去的金属层厚度。分为工序加工余量和加工总余量。,工序加工余量相邻两工序的工序尺寸之差。,加工总余量毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。等于各工序加工余量之和。,文库专用,38,（2）影响加工余量的因素, 上工序表面粗糙度Ra和缺陷层Da, 上工序的尺寸公差Ta, 上工序的形位误差a, 本工序的装夹误差b,文库专用
10、,39,（3）确定加工余量的方法, 经验估算法, 查表修正法, 分析计算法,文库专用,40,确定加工余量时应该注意的几个问题：, 采用最小加工余量原则；, 余量要充分 防止因余量不足而造成废品；, 余量中应包含热处理引起的变形；, 大零件取大余量；, 总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定。,文库专用,41,4.4.8 工序尺寸及其偏差的确定,1.基准重合时工序尺寸及其公差计算,当定位基准、工序基准、测量基准、编程原点与设计基准重合时，工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能达到的精度确定。其计算方法是由最后一道工序开始向前推算。,文库专用,42,例:车床主轴孔设计尺寸100+0.03
11、5，Ra0.8，毛坯为铸铁件，加工工艺：粗镗半精镗精镗浮动镗。试确定各工序基本尺寸及其偏差,文库专用,43,用查表法或经验估算法确定毛坯总余量和各工序余量，其中粗镗余量由毛坯余量减去其余各工序余量之和确定。, 确定毛坯总余量和工序余量,浮动镗 Z=0.1mm精镗 Z=0.5mm半精镗 Z=2.4mm毛坯 Z=8mm粗镗 Z=8 (2.4+0.5+0.1) =5mm,文库专用,44,最后一道工序浮动镗的公差等于设计尺寸公差，其余各工序按所能达到的经济精度查表确定。,浮动镗 T=0.035mm精镗 T=0.054mm半精镗 T=0.23mm粗镗 T=0.46mm毛坯 T=2.4mm, 确定工序公差
12、,文库专用,45,浮动镗：D=100mm精镗 ：D=100-0.1=99.9mm半精镗：D=99.9-0.5=99.4mm 粗镗：D=99.4-2.4=97mm 毛坯：D=97-5=92mm,各工序基本尺寸计算,文库专用,46, 标注工序尺寸公差,中间尺寸按入体原则，毛坯尺寸双向布置,文库专用,47,2.基准不重合时工序尺寸及其公差的确定, 工艺尺寸链的概念,在机器装配或零件加工过程中，由互相联系且按一定顺序排列的尺寸组成的封闭链环，称为尺寸链。,文库专用,48,定位基准与设计基准不重合,文库专用,49,测量基准与设计基准不重合,文库专用,50, 工艺尺寸链的特征,增环,减环,封闭环, 工艺尺
13、寸链的组成,a.关联性 b. 封闭性,文库专用,51, 工艺尺寸链的基本计算公式,文库专用,52,实例1：编程原点与设计基准不重合时的工艺尺寸链,文库专用,53,文库专用,54,实例2：定位基准和设计基准不重合时的工艺尺寸链,文库专用,55,L,L2,L1,1000.15,A,B,C,文库专用,56,文库专用,57,解：a.求 基本尺寸,L=1000.15，求L3及其偏差,文库专用,58,b. 求上偏差,文库专用,59,c.求下偏差,文库专用,60,4.6 机械加工精度及表面质量,4.6.1 基本概念,零件加工后实际几何参数与理想零件几何参数（几何尺寸、几何形状、表面相互位置）的相符合程度称为
14、加工精度。,（1）加工精度,文库专用,61,（2）表面质量,表面质量是指零件加工后的表层状态，是衡量机械加工质量的一个重要方面。,文库专用,62,表面质量的内容,加工表面的几何特征,a.表面粗糙度零件表面微观几何形状误差,b.表面波度介于粗糙度和形状误差之间,文库专用,63,表面粗糙度与表面波度的关系,文库专用,64,表面层物理力学性能,包括表面层加工硬化、残余应力和表面层的金相组织变化。,文库专用,65,文库专用,66,4.6.3 影响加工精度的因素及提高加工精度的措施, 加工原理误差和定位误差,1.产生加工误差的原因, 工艺系统的几何误差,文库专用,67, 工艺系统受力变形引起的误差,加工
15、后工件形状,文库专用,68,工艺系统受热变形引起的误差,工件内应力引起的加工误差,例如：毛坯制造产生残余应力,文库专用,69,文库专用,70,文库专用,71, 测量误差,a、量具、量仪本身的误差,b、测量方法的误差,c、环境条件的影响,文库专用,72,2.减少加工误差的措施, 减少工艺系统受力变形,a. 提高接触刚度，改善机床主要零件接触面的配合质量，如机床导轨及装配面进行刮研；,b. 设辅助支承，提高局部刚度，如细长轴加工时采用跟刀架，提高切削时的刚度；,文库专用,73,c. 采用合理的装夹方法，在夹具设计或工件装夹时，必须尽量减少弯曲力矩；,d. 采用补偿或转移变形方法。,文库专用,74,
16、a. 合理设计零件结构，设计零件时尽量简化零件结构、减小壁厚差、提高零件刚度等；, 减少和消除内应力,b. 合理安排工艺过程，如粗精加工分开，使粗加工后有充足的时间让内应力重新分布，保证工件充分变形，再经精加工后，就可减少变形误差；,c. 对工件进行热处理和时效处理。,文库专用,75,机床结构设计采用对称式结构；采用主动控制方式均衡关键件的温度；, 减少工艺系统受热变形,采用切削液进行冷却；,加工前先让机床空转一段时间，使之达到热平衡状态后再加工；,改变刀具及切削参数；,大型或长工件，在夹紧状态下应使其末端能自由伸缩。,文库专用,76,韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度较大。,4.6.4 影响表面粗糙度的因素及改进措施,（1）工件材料,对于同种材料，其晶粒组织越大，加工表面粗糙度越大。,为了减小加工表面粗糙度，常在切削加工前对材料进行调质或正火处理。,文库专用,77,（2）切削用量（3）刀具几何参数,文库专用,78,Ry=f 2/8r,
