数控加工工艺基础.pptx

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1、教学目的 明确数控加工工艺的概念和主要内容，掌握数控加工工艺设计的基本方法、三个点的选用原则，能够合理选用加工设备.编制加工工艺文件。第1页/共91页2.1数控加工工艺概述低消耗影响工艺性的三要素 加工零件的质量：优质加工效率：加工成本：高产第2页/共91页数控加工工艺的概念 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。第3页/共91页数控加工工艺过程 数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面

2、状态等，使其成为成品或半成品的过程。第4页/共91页2.1.1 数控加工工艺与普通加工工艺的 区别及特点 由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异。第5页/共91页1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细普通加工工艺普通加工工艺许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验和路线、加工余量、切削用量等，在很大程度

3、上由操作人员根据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。定，零件的尺寸精度也可由试切保证。数控加工工艺数控加工工艺所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更殊要求的内容，以及标有数控加工坐标

4、位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。需要确定详细的各种工艺参数。第6页/共91页2、数控加工工艺要求更严密、精确普通加工工艺普通加工工艺数控加工工艺数控加工工艺加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑，否则导致严重的后果。则导致严重的后果。第7页/共91页攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切攻螺纹时，数控机床不知道孔中是否已挤满切屑，是否需要退刀清理一下切屑再继续加工。屑，是

5、否需要退刀清理一下切屑再继续加工。普通机床加工可以多次普通机床加工可以多次“试切试切”来满足零件的来满足零件的精度要求，而数控加工过程严格按规定尺寸进精度要求，而数控加工过程严格按规定尺寸进给，要求准确无误。给，要求准确无误。例如第8页/共91页 编程尺寸并不是零件图上设计的尺寸的简单再现，在对零件图进行数学处理和计算时，编程尺寸设定值要根据零件尺寸公差要求和零件的形状几何关系重新调整计算，才能确定合理的编程尺寸。3、制定数控加工工艺要进行零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算第9页/共91页 在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算完成的。根据插补原理分析，在数控系统已定的条件下，进给速度

6、越快，则插补精度越低，导致工件的轮廓形状精度越差。尤其在高精度加工时这种影响非常明显。4、考虑进给速度对零件形状精度的影响制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状制定数控加工工艺时，选择切削用量要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。精度的影响。第10页/共91页 复杂形面的加工编程通常采用自动编程方式，自动编程中必须先选定刀具再生成刀具中心运动轨迹，因此对于不具有刀具补偿功能的数控机床来说，若刀具预先选择不当，所编程序只能推倒重来。5、强调刀具选择的重要性第11页/共91页6、数控加工工艺的特殊要求由于数控机床比普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因此由于数控机床比普通机

7、床的刚度高，所配的刀具也较好，因此在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也在同等情况下，数控机床切削用量比普通机床大，加工效率也较高。较高。数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺数控机床的功能复合化程度越来越高，因此现代数控加工工艺的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，的明显特点是工序相对集中，表现为工序数目少，工序内容多，并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加并且由于在数控机床上尽可能安排较复杂的工序，所以数控加工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。工的工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。由于数控机床加工的零件比较复杂，因

8、此在确定装夹方式和夹由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式和夹具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。具设计时，要特别注意刀具与夹具、工件的干涉问题。第12页/共91页 复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动复杂表面的刀具运动轨迹生成需借助自动编程软件，既是编程问题，当然也是数控加编程软件，既是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普通加工工艺问题。这也是数控加工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。工工艺最大的不同之处。7、数控加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于普通工艺中，划分工

9、序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过已基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。程的分析，关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。第13页/共91页2.1.2数控加工工艺的主要内容 编制工艺文件根据零件结构及精度确定数控机床加工内容工艺分析，明确技术要求设计数控加工工序选择点路线刀具补偿值编程误差及其控制第14页/共91页2.1.3数控机床的合理选用 选用考虑因素 零件形状尺寸适应性零件加工精度适应性生产节拍适应性第15页/共91页要想充分发挥数控机床的作用，必

10、须搞好协调工作，使设备的配置、编程、操作、维修等协调运行，注意上下工序的节拍协调一致。注意事项第16页/共91页2.2数控加工工艺分析与工艺设计编程员首先应该是一名合格的工艺员 数控加工工艺内容的选择优先选择不宜选择零件结构工艺性分析尺寸的标注几何要素的条件定位基准可靠2.2.1数控加工工艺分析第17页/共91页判断零件是否适合在数控机床上加工，适合于什么型号机床上加工，在保证加工质量的前提下，尽量降低加工成本。工艺分析的目的工艺分析的目的第18页/共91页 2.2.2 数控加工工艺设计的 主要内容 选择并选择并确定进确定进行数控行数控加工的加工的内容内容 数控加数控加工的工工的工艺分析艺分析

11、 零件图零件图形的数形的数学处理学处理及编程及编程尺寸设尺寸设定值的定值的确定确定 制定数制定数控加工控加工工艺工艺方案方案确定工确定工步和进步和进给路线给路线选择数选择数控机床控机床的类型的类型 选择和选择和设计刀设计刀具、夹具、夹具与量具与量具具确定确定切削切削参数参数编写、编写、校验和校验和修改加修改加工程序工程序首件试首件试加工与加工与现场问现场问题处理题处理 数控加数控加工工艺工工艺技术文技术文件的定件的定型与归型与归档档 第19页/共91页1.工艺路线的设计工序的划分顺序的安排数控加工工序与普通加工工序的衔接工步第20页/共91页2.加工工艺设计1)定位基准选择原则A.精基准B.粗

12、基准基准重合基准统一互为基准自为基准保证相互位置精度重要面加工余量要均匀没有缺陷第21页/共91页 能一次装夹加工完时，选毛面定位，但毛坯精度要高。注意事项粗基准只能用一次。数控机床要注意在一次装夹中能加工多个面。第22页/共91页2）加工方法和加工方案的确定加工方法选择原则：保证加工表面的精度粗糙度如何选择IT7级精度孔的加工方法？镗、铰、磨均可但要视具体结构而定第23页/共91页选择IT7小孔的加工方案确定：加工方案：零件上某一要素一系列的加工方法的总合。加工方案确定方法：反推法第24页/共91页工序集中基面先行先主后次先大后小先面后孔（箱体类）螺纹等易伤面后加工先粗后精，粗精结合3）加工

13、顺序的安排原则第25页/共91页分析图示零件的加工工艺过程。1)1)粗铣顶面2)2)钻32.32.1212孔中心孔3)3)钻32.32.1212孔至11.511.54)4)扩3232至30305)5)钻3 3 6 6孔至尺寸6)6)粗铣6060沉孔及沟槽7)7)钻4 4M8M8底孔至6.86.88)8)镗3232孔至31.731.79)9)精铣顶面10)10)铰1 12 2孔至尺寸11)11)精镗3232孔至尺寸12)12)精铣6060沉孔及沟槽至尺寸13)13)1 12 2孔口倒角14)3 14)3 6,6,4 4M8M8孔口倒角15)15)攻4 4M8M8螺纹完成第26页/共91页第27页

14、/共91页A.对刀点:4)对刀点与换刀点的确定是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点，即数控加工中刀具相对于工件运动的起点。第28页/共91页便于确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置。能用常规量具，易于找正对刀。加工过程中便于检查且可靠。对刀误差小，所引起的加工误差最小。空行程不要太长。对刀点选择原则第29页/共91页刀位点是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的定位基准点。刀具不同刀位点位置不同。B.刀位点：第30页/共91页使对刀点与刀位点重合C.对刀：一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控

15、系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切-测量-调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。1、一般对刀第31页/共91页机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用。2、机外对刀仪对刀第32页/共91页自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。3、自动对刀第33页/共91页三种对刀方法如下表：第34页/

16、共91页在加工过程中为了换刀，应使刀具快速移动到一个指定的点，该点称为换刀点。D.换刀点：第35页/共91页换刀点选择原则 设置在被加工零件轮廓之外，具有一定的安全量 防止换刀时碰伤零件或夹具刀具转位时能保证刀具与机床不发生碰撞非加工行程不易过长第36页/共91页5）刀具走刀路线的确定 加 工 余 量 均匀 走刀路线：刀位点相对于被加工零件的运动轨迹。路线选择原则保证零件精度和表面质量路线最短编程简单第37页/共91页刀具走刀路线的确定第38页/共91页刀具走刀路线的确定第39页/共91页刀具走刀路线的确定第40页/共91页刀具走刀路线的确定第41页/共91页刀具走刀路线的确定第42页/共91

17、页装夹定位夹紧6）工件的装夹与夹具的选择夹具专用夹具组合夹具可调夹具单件小批量生产通用夹具成批大量生产第43页/共91页组合压板 第44页/共91页 数控加工对夹具的两个基本要求夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。要协调工件和机床坐标系的尺寸关系。第45页/共91页7）刀具的选择刀具与成本的关系：刀具费用一般占制造成本的2.5%4%，却直接影响占制造成本20%的机床费用和38%的人工费用。好刀具会增加成本，但效率提高会使机床费用和人工费用有很大降低。第46页/共91页按结构分整体式镶嵌式特殊形式焊接式机夹式不转位可转位复合式减振式A A、数控刀具的种类、数控刀具的种类 第47页/共91页数

18、控刀具的种类 第48页/共91页B、数控刀具主要特点刚性好精度高抗振及热变形小互换性好寿命长切削性能稳定可靠刀具尺寸便于调整刀具能可靠地断屑或卷屑系列化标准化第49页/共91页 刀具，尤其是刀片的选择是保证加工质量提高加工效率的重要环刀具，尤其是刀片的选择是保证加工质量提高加工效率的重要环节。节。数控刀具的要求与特点 第50页/共91页要有高的切削效率要有高的切削效率要有高的精度和重复定位精度要有高的精度和重复定位精度 要有高的可靠性和耐用度要有高的可靠性和耐用度 实现刀具尺寸的预调和快速换刀实现刀具尺寸的预调和快速换刀具有完善的模块式工具系统具有完善的模块式工具系统建立完备的刀具管理系统建立

19、完备的刀具管理系统 要有在线监控及尺寸补偿系统要有在线监控及尺寸补偿系统 数控刀具的要求与特点 第51页/共91页 此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择采用机夹刀和机夹刀片。夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。目前，数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和目前，数控车床用得最普遍的是硬质合金刀具和高速钢刀具两种。高速钢刀具两种。数控刀具的要求与特点 数控车床能兼作粗精车削，因此粗车时，要求强度高、耐用度好的刀具，数控车床能兼作粗精车削，因此粗车时

20、，要求强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、耐用以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。度好的刀具，以保证加工精度的要求。第52页/共91页C可转位刀具的种类和用途第53页/共91页C可转位刀具的种类和用途第54页/共91页 刀具的选择是根据零件的材料种类、硬度、以及加工表面粗糙度要求和刀具的选择是根据零件的材料种类、硬度、以及加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条件来决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速加工余量的已知条件来决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速度和刀

21、片牌号。度和刀片牌号。D、数控刀具的材料 第55页/共91页数数控控刀刀具具的的材材料料高速钢高速钢 钨钴类钨钴类YGYG钨钛钴类钨钛钴类YTYTMoMo系高速钢系高速钢WW系高速钢系高速钢硬质合金硬质合金钨钛钽（铌）钴类钨钛钽（铌）钴类YWYW陶瓷陶瓷 纯氧化铝类（白色陶瓷）纯氧化铝类（白色陶瓷）TiCTiC添加类（黑色陶瓷）添加类（黑色陶瓷）立方氮化硼立方氮化硼 聚晶金刚石聚晶金刚石 数控刀具的材料 第56页/共91页E数控加工刀具的选择刀具选择原则安装调整方便刚性好耐用度高精度高第57页/共91页数控刀具的失效形式及可靠性刀具失效刀具失效在切削过程中，刀具磨损到一定程度，在切削过程中，刀

22、具磨损到一定程度，刀刃崩刃或破损，刀刃卷刃（塑变）刀刃崩刃或破损，刀刃卷刃（塑变）时，刀具丧失其切削能力或无法保证时，刀具丧失其切削能力或无法保证加工质量。加工质量。刀具耐用度刀具耐用度刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间标准所经历的总切削时间 最低成本耐用度最高生产率耐用度第58页/共91页 刀刀具具的的选选择择是是数数控控加加工工工工艺艺中中重重要要内内容容之之一一。选选择择刀刀具具通通常常要要考考虑虑机机床床的的加加工工能能力力、工工序序内内容容、工工件件材材料料等等因因素素。选选取取刀刀具具时时，要使刀具的尺寸和形状相适应。要使刀具的尺

23、寸和形状相适应。数控刀具的选择第59页/共91页整体硬质合金内冷钻第60页/共91页整体硬质合金丝锥solidcarbidetaps硬质合金旋转锉第61页/共91页高速钢波刃铣刀第62页/共91页可转位铣刀 第63页/共91页面铣刀第64页/共91页数控镗刀杆 第65页/共91页刀具选择应考虑的主要因素有：刀具选择应考虑的主要因素有：如操作间断时间、振动、电力波动或突然中断如操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。等。数控刀具的选择被加工工件的被加工工件的材料、性能材料、性能如金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧如金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。性及耐磨性等。加工工艺类别加

24、工工艺类别车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。工、精加工和超精加工等。加工工件信息加工工件信息工件的几何形状、加工余量、零件的技术经工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。济指标。刀具能承受的刀具能承受的切削用量切削用量辅助因数辅助因数切削用量三要素，包括主轴转速、切削速度切削用量三要素，包括主轴转速、切削速度与切削深度。与切削深度。第66页/共91页注意事项球头刀与平头刀的比较:平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀。因球头刀端部切削速度为零，为保证加工质量，所以切削行距取行很小，常用于精加工，平头刀则粗、精加工

25、都可用。第67页/共91页8）切削用量的确定A、切削用量三要素背吃刀量ap主轴转速n（切削速度vc）进给量f（进给速度）第68页/共91页B、选 择 原 则f 粗加工napnfap精加工第69页/共91页n=1000vc/D切削速度工件或刀具直径转速与线速的关系第70页/共91页Nmm-2第71页/共91页Nmm-2第72页/共91页是按刀具耐用度为30min确定的。选用时应注意两者之间的关系，做出适当调整。经济切削速度：刀具耐用度为60100min时的切削速度。表中的切削速度：第73页/共91页ap粗加工：尽量大精加工车、镗：0.10.5铣：0.20.8注意事项第74页/共91页注意事项f

26、在轮廓有拐角的地方不能太高，否则会产生“超程”现象。0.刀具中心轨迹程序轨迹拐角处降低速度第75页/共91页9)编程误差及其控制A、误差组成几何建模误差：误差大小难以确定尺寸圆整误差：所占比例小可以忽略逼近误差第76页/共91页B、逼近误差控制方法直线逼近圆弧逼近减小逼近线段长度行切法近似包络成形：减小走刀行距点位加工和由直线、圆弧构成的二维轮廓加工，基本上不存在编程误差。该误差主要存在于复杂轮廓加工和三维曲面加工中第77页/共91页数学处理：计算出编程时所需数据的过程。数学处理的主要内容：计算基点节点坐标值基点坐标计算A基点：构成零件轮廓的不同几何 要素的交点或切点。2.2.3数控编程中的数

27、学处理第78页/共91页B基点计算方法：代数几何三角函数。节点坐标计算节点：逼近直线或圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点。第79页/共91页2.3数控机床的工具系统TSG:镗铣类整体数控工具系统TMG:镗铣类模块式数控工具系统JT系列刀柄 GB10944-89刀柄BT系列刀柄MAS/BT403刀柄日(非标刀柄首荐)第80页/共91页刀柄锁刀座 第81页/共91页拉丁 第82页/共91页BT-强力铣床夹头 第83页/共91页BT-侧固式刀柄 第84页/共91页BT-OZ黑轮筒夹体 第85页/共91页BT-后拉式莫式锥度刀柄 第86页/共91页BT扁尾莫式锥度刀柄 第87页/共91页BT平面铣刀柄 第88页/共91页一种适于各种应用场合的安全液压夹头从精加工到重载粗加工 借助特别高的扭矩传递能力，这种夹头可以防止刀具滑落。另外，在粗加工工序中，由于该装置是机械自锁的，在加工过程中在装置不依靠任何液压维持刀具加紧力。在整个工序期间和长时间使用下，将会保持一致的夹紧力。Sandvik公司高精度夹头CoroGrip 第89页/共91页 几种主要工艺文件 2.4 数控加工工艺文件的编制 数控加工走刀路线图 数控加工工序卡数控加工刀具卡数控加工程序单第90页/共91页感谢您的观看！第91页/共91页