数控机床加工工艺实例分析

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1、第第9 9章章 数控机床加工工艺实例分析数控机床加工工艺实例分析 9 91 1 大批量生产零件数控车削加工工艺大批量生产零件数控车削加工工艺 9 92 2 数控铣削加工工艺实例分析数控铣削加工工艺实例分析 9 93 3 加工中心加工工艺实例分析加工中心加工工艺实例分析 9 94 4 数控线切割机床加工工艺实例分数控线切割机床加工工艺实例分析析 9 91 1 大批量生产零件数控车削加工工艺大批量生产零件数控车削加工工艺 零件介绍零件介绍 图91所示为铜接头零件简图。该零件材料为HPb591，毛坯为30铜六方冷拔型材，是国内某精密仪器厂接洽日本的定单零件，为大批量生产类型产品。该零件为外圆柱面、内

2、外螺纹、内圆柱孔、内圆锥孔、内外环槽等表面组成的零件，加工表面较多，适合在数控车床上加工。图图91 91 铜接头零图铜接头零图 9.1.2 9.1.2 工艺分析工艺分析 1 1加工技术要求分析加工技术要求分析 该零件有众多的精度要求：大端内螺纹RC1/2，大端内螺纹倒角145，小端内孔直径，连接小端内孔与大端内螺纹的内锥孔长、大径，小端外径11，外螺纹G1/2，大端端面229，大端外表面刻字。以及其它各轴向尺寸、粗糙度要求等。此外，零件上不得有毛刺伤痕及油污，未注公差。孔P处不得有毛刺，但倒角不得大于。零件上11外圆、G1/2螺纹、Rc1/2内螺纹孔与G1/2螺纹、Rc1/2内螺纹有同轴度要求

3、，与G1/2一次装夹加工，以保证同心。上述技术要求决定了需加工的表面及相应加工方案（见表91）。2 2定位基准的选择定位基准的选择 因该零件为大批量，采用普通机床和数控机床共同加工完成，见表91综合工艺过程卡。按工序分散原则、先粗后精原则划分工序，其整个工艺流程分两大部分：一部分是下料和粗加工部分，在普通机床上完成，粗加工的定位基准是用三爪卡盘以外六方、各端面配合定位；另一部分是精加工和螺纹加工部分，在数控车床上完成，按装夹方式划分为两个工序，外螺纹加工等以外六方和大端面定位是一个工序，内螺纹加工等使用专用夹具(如图94所示)以外螺纹面、大端左端面定位是另一个工序。（见表92表98）3 3工艺

4、方案拟定工艺方案拟定（1）下料 车端面、切断（2）外表面各部分 粗车精车（3）钻孔 小端钻盲孔；大端钻孔15（4）钻锥孔 锥形钻头钻锥孔（5）切退刀槽、外螺纹 切槽2.518，精车螺纹G1/2（6）切内槽、内螺纹 切内槽2.522、精车内螺纹Rc1/2。9.1.3 9.1.3 铜接头综合工艺过程卡和工序卡铜接头综合工艺过程卡和工序卡1 1铜接头综合工艺过程卡铜接头综合工艺过程卡 表表91 91 铜接头综合工艺过程卡铜接头综合工艺过程卡 零件名称零 件材料毛坯种类毛 坯硬度毛重/kg净重/kg车型每车件数铜接头H P b 591冷拔型材工序号工序名称设备名称夹具进给量/mm/r主轴转速/r/mi

5、n切削速度/m/min冷却液负荷/%1下料卧 式车床三爪平卡盘2粗车小端外圆卧 式车床三爪平卡盘3粗车小端面及钻孔卧 式车床三爪平卡盘4粗车大端面及钻孔卧 式车床三爪平卡盘5钻锥孔卧 式车床三爪平卡盘6精车小端面各部数 控机床三爪平卡盘7精车大端面各部数 控机床专用夹具编制审核批准共1页第1页2 2工序卡工序卡 表表92 92 铜接头工序卡铜接头工序卡 机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第 页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料1下料HPb59-1加工车间设备型号夹具CW6140A三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1车端面切断刀12切断切断刀1游标卡尺编制校对审定批准表表93

6、93 铜接头工序卡铜接头工序卡 机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第 页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料2车小端外圆HPb59-1加工车间设备型号夹具C6140A1三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1粗车11外圆至12.6外圆车刀1游标卡尺2粗车20.8外圆至22.6外圆车刀2游标卡尺编制校对审定批准表表94 94 铜接头工序卡铜接头工序卡 机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第 页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料3粗车小端面及钻孔HPb59-1加工车间设备型号夹具CM6125三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1车小端面车刀游标卡尺2钻6孔至5.5，孔深1

7、85.5钻头编制校对审定批准表表95 95 铜接头工序卡铜接头工序卡 机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第 页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料4粗车大端面及钻孔HPb59-1加工车间设备型号夹具CM6125三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1车大端面车刀游标卡尺2钻Rc1/2螺纹底孔，孔深1715钻头编制校对审定批准表表96 96 铜接头工序卡铜接头工序卡 机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第 页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料5钻锥孔HPb59-1加工车间设备型号夹具CM6125三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1成形钻头钻锥形孔锥形钻头编制校对审定批

8、准表表97 97 铜接头工序卡铜接头工序卡 数控加工工序卡零件图号零件名称文件编号第 页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料6精车小端面各部HPb59-1加工车间设备型号夹具CNC6132三爪平卡盘工步号工步内容刀具走刀次数量具及检具1精车小端面、11外圆、20.8端面、G1/2螺纹底径至20.9和车大端左端面倒角及退刀槽车刀T01游标卡尺2精车6.8到尺寸车刀T021塞规3精车G1/2螺纹到尺寸外螺纹车刀T036螺纹环规编制校对审定批准表表98 98 铜接头工序卡铜接头工序卡 数控加工工序卡零件图号零件名称文件编号第 页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料7精车大端面各部HP

9、b59-1加工车间设备型号夹具CNC6132专用夹具工步号工步内容刀具走刀次数量具及检具1精车大端面至21.5、靠倒角2-29（30）、精车内螺纹Rc1/2大径、车内槽2.522专用车刀T01游标卡尺2精车内螺纹Rc1/2到尺寸内螺纹车刀T027螺纹塞规3精车内锥孔到尺寸车刀T031塞规编制校对审定批准3.3.数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图 表表99 99 数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图 数控加工走刀路线图零件图号CF-AD316Z0工序号6工步号1程序号O0099机床型号CNC6132程序段号加工内容精车小端外圆柱面、端面、倒角及退刀槽共1页第 页 符号含义抬刀下刀编程原点起刀点

10、走刀方向走刀线相切爬斜坡铰孔行切4 4刀具调整图刀具调整图 图图92 92 工序工序6 6（小端外轮廓精加工）刀具调整图（小端外轮廓精加工）刀具调整图 图图93 93 工序工序7 7（大端外轮廓精加工）刀具调整图（大端外轮廓精加工）刀具调整图 5 5专用夹具专用夹具 图图94 94 工序工序7 7专用夹具零件图专用夹具零件图 9 92 2 数控铣削加工工艺实例分析数控铣削加工工艺实例分析 9.2.1 9.2.1 零件介绍零件介绍 典型零件如图95所示，该零件为铸造件(灰口铸铁)，铣削上表面、最大外形轮廓、挖深度为的凹槽、钻8个和5个的孔。公差按ITl0级自由公差确定，加工表面粗糙度Ra63。制

11、订加工工序。图图95 95 盖板零件盖板零件 9.2.2 9.2.2 工艺分析工艺分析 1 1工艺分析工艺分析 该零件形状较典型，并且为轴对称图形，也便于装夹和定位。该例在数控铣削加工中有一定的代表性。（1）图样分析 该零件以22mm孔的中心线为基准，尺寸标注齐全；且无封闭尺寸及其他标注错误；尺寸精度要求不高。（2）加工工艺 该零件为铸造件(灰口铸铁)，其结构并不复杂，但对要求加工部分需要一次定位二次装夹。根据数控铣床工序划分原则，先安排平面铣削，后安排孔和槽的加工。对于该工件加工顺序为：先铣削上平面；铣削轮廓；用中心钻点窝；钻的孔；钻的孔；然后，先用压板压紧工件，再松开定位销螺母，进行挖深的

12、中心槽。2 2选择装夹和定位选择装夹和定位 该零件在生产时，可采用“一面、两销”的定位方式，以工件底面为第一定位基准，定位元件采用支撑面，限制工件在X、y方向的旋转运动和Z方向的直线运动，两个22mm的孔作为第二定位基准，定位元件采用带螺纹的两个圆柱定位销，进行定位和压紧。限制工件在X、y方向的直线运动和Z方向的旋转运动。挖深的中心槽时，先用压板压紧工件，再松开定位销螺母。在批量生产加工过程中，应保证定位销与工作台相对位置的稳定。3 3选择铣刀和切削用量选择铣刀和切削用量 铣削上表面选取25mm立铣刀(由于采用两个中心孔定位，不能使用端面铣刀)，先进行粗铣，留余量，再进行精铣；最大外形轮廓铣削

13、可选用直径较大的刀，根据余量决定铣削次数，最后余量加工应；挖深度为，选用直径8 mm的立铣刀；钻和的孔，先用3的中心钻点窝，再分别用和的麻花钻钻削。4 4确定走刀路线确定走刀路线 盖板挖槽走刀线路如图96所示，采用由内向外“平行环切并清角”或采用由外向内“平行环切并清角”的切削方式。盖板钻孔走刀线路如图97所示。编程与工件坐标系大端22mm孔的中心点为坐标系原点，对刀点根据实际情况而定，定位销与工作台固定以后，可以套装一标准块，然后再进行定位。图图96 96 盖板挖槽走刀路线盖板挖槽走刀路线 图图97 97 盖板钻孔走刀路线盖板钻孔走刀路线 9.2.3 9.2.3 加工工序卡片和刀具使用卡片加

14、工工序卡片和刀具使用卡片盖板零件数控铣加工工序卡片和刀具使用卡片见表910和表611。表表910 910 盖板零件数控铣加工工序卡片盖板零件数控铣加工工序卡片（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号材 料02盖板HT 32-52工艺序号02夹具名称夹具编号使用设备XK5025工步号加工内容程序号刀具名称刀具规格/mm补偿号补偿值主轴转速/rmin-1进给速度/mmmin-1进给倍率/%切削深度/mm加工余量/mm1铣平面粗立铣刀2520220030精402200200.52铣外轮廓粗立铣刀25H120220030精25H1402200100.53挖槽键槽铣刀8402200104点窝中心钻38

15、00100205钻孔麻花钻5.5602200206钻孔麻花钻6.6025010注意事项启动机床回零后，检查机床零点。换刀后，应松开主轴锁定，并对Z轴进行对刀。正确操作机床，注意安全，文明生产表表911 911 盖板零件数控铣加工刀具使用卡片盖板零件数控铣加工刀具使用卡片 编 号刀具名称刀具规格/mm数 量用 途刀具材料1立铣刀251铣平面、轮廓合金镶条2键槽铣刀81挖孔高速刀（HSS）3麻花钻5.51钻孔高速刀（HSS）4麻花钻6.51钻孔高速刀（HSS）9 93 3 加工中心加工工艺实例分析加工中心加工工艺实例分析 9.3.1 9.3.1 零件介绍零件介绍 在立式加工中心上加工如图98 所示

16、盖板零件，零件材料为HT200，铸件毛坯尺寸(长宽高)为170mm170mm23mm。图图98 98 盖板零件图盖板零件图 9.3.2 9.3.2 工艺分析工艺分析 1 1零件图工艺分析零件图工艺分析 该零件毛坯为铸件，外轮廓(4个侧面)为不加工面，主要加工A、B面及孔系，包括4个M16螺纹孔、4个阶梯孔及1个6OH7。尺寸精度要求一般，最高为IT7级。4-12H8、60H7孔的表面粗糙度要求较高，达到只，其余加工表面粗糙度要求一般。根据上述分析，A、B面加工可采用粗铣-精铣方案；6OH7孔为已铸出毛坯孔，因而选择粗镗-半精镗-精镗方案；4-12H8宜采用钻孔-铰孔方案，以满足表面粗糙度要求。

17、2 2确定装夹方案确定装夹方案 该零件形状比较规则、简单，加工面与不加工面的位置精度要求不高，可采用平口虎钳夹紧。但应先加工A面，然后以A面(主要定位基面)和两个侧面定位，用虎钳从侧面夹紧。3 3确定加工顺序及走刀路线确定加工顺序及走刀路线 按照先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。总体顺序为粗、精铣A、B面-粗镗、半精镗、精镗60H7孔-钻各中心孔-钻、锪、铰4-12H8和4-16孔-钻4-M16螺纹底孔-攻螺纹。由零件图可知，孔的位置精度要求不高，因此所有孔加工的进给路线按最短路线确定。图99、图910、图911、图912、图913为孔加工各工步的进给路线。图图99 99 镗镗60H760

18、H7孔进给路线孔进给路线 图图910 910 钻中心孔进给路线钻中心孔进给路线 图图911 911 钻、铰钻、铰4-12H84-12H8孔进给路线孔进给路线 图图912 912 锪锪4-164-16孔进给路线孔进给路线 图图913 913 钻螺纹底孔、攻螺纹进给路线钻螺纹底孔、攻螺纹进给路线 4 4刀具的选择刀具的选择 铣A、B表面时，为缩短进给路线，提高加工效率，减少接刀痕迹，同时考虑切削力矩不要太大，选择100硬质合金可转位面铣刀。孔、螺纹孔加工刀具尺寸根据加工尺寸选择，所选刀具见表912。5 5切削用量的选择切削用量的选择 铣A、B表面时，留mm精铣余量；精镗60H7孔留mm余量；4-1

19、2H8孔留mm铰孔余量。查表确定切削速度和进给量，然后根据式vc=dn/1000、vf=nf、vf=nZfz计算各工步的主轴转速和进给速度。9.3.3 9.3.3 填写数控加工工序卡片填写数控加工工序卡片 将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入表913 盖板零件数控加工工序卡片。表表912 912 盖板零件数控加工刀具卡片盖板零件数控加工刀具卡片 产品名称或代号零件名称盖板零件图号序号刀具号刀 具加工表面备 注 规格名称 数量刀长mm1234567891011T01T02T03T04T05T06T07T08T09T10Tll100可转位面铣刀 3中心钻 58镗刀 59.9镗刀 60H7镗刀

20、 11.9麻花钻 16阶梯铣刀 12H8铰刀 14麻花钻 9016铣刀 机用丝锥M16 l1ll1l11111铣A、B表面 钻中心孔 粗螳60H7孔 半精镗60H7孔 精镗60H7孔 钻4-12H8底孔 锪4-16阶梯孔 铰4-12H8孔 钻4-M16螺纹底孔 4-M16螺纹孔倒角攻4-M16螺纹孔 编制审核批准年 月 日共 页第 页表表913 913 盖板零件数控加工工序卡片盖板零件数控加工工序卡片 单位名称产品名称或代号零件名称零件图号盖板工序号程序编号夹具名称使用设备车间平口虎钳TH5660A数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/rmin-1进给速度/mmmin-1背/侧吃

21、刀量/mm备注123456789lo11121314粗铣A面 精铣A面 粗铣B面 精铣B面，保证尺寸15 钻各光孔和螺纹孔的中心孔 粗镗60H7孔至58 半精镗60H7孔至59.9 精镗60H7孔 钻4-12H8底孔至11.9 锪4-16阶梯孔 铰4-12H8孔 钻4-M16螺纹底孔至14 4-M16螺纹孔端倒角 攻4-M16螺纹孔 T0lT01T0lT01T02T03T04T05T06T07T08T09T10T1110010010010035859.960H711.91612H81416M1625032025032010004004605205002001003503001008040804

22、04060503060303050402003.80.23.80.2自动自动自动自动自动自动自动自动自动自动自动自动自动自动编制审核批淮年 月 日共 页第 页9 94 4 数控线切割机床加工工艺实例分析数控线切割机床加工工艺实例分析 9.4.1 9.4.1 零件介绍零件介绍 按照技术要求，完成图914所示内花键扳手零件的加工。此零件毛坯料为100mm32mm6mm板料。图图图图914 914 内花键扳手零件内花键扳手零件 9.4.2 9.4.2 工艺分析工艺分析 1 1零件图工艺分析零件图工艺分析 此零件尺寸要求精度不高，但内外两个型面都要加工，有一定的位置要求。2 2确定装夹位置及走刀路线确

23、定装夹位置及走刀路线 因为该零件毛坯料为100mmX 32mmX 6mm板料，为防止工件翘起或低头，装夹采用两端支承方式。走刀路线是先切割内花键然后再切割外形轮廓。如图915所示。图图915 915 零件装夹位置零件装夹位置 3 3穿丝点的位置穿丝点的位置 根据图纸所给参数，编制程序单生成切割轨迹时，注意穿丝点的位置（见图915所示）；可以用轨迹跳步。小结与小结与复习思考题复习思考题 小结小结 本章主要通过生产中的具体零件，重点分析数控机床加工工艺，并注重普通机床与数控机床在生产中结合，较完整地填写工艺文件，使学生对整个工艺过程有一个比较全面的认识和理解。并针对每类数控机床提供部分典型零件供学生进行实际的操作训练，了解数控加工的生产实际，熟悉数控加工生产环境，掌握数控机床加工工艺分析、数控程序编制流程、方法和数控机床的操作技能，以提高专业技术应用能力和综合技能。要求了解数控车床、数控铣床、加工中心及数控线切割机床及其加工的特点和对象；掌握车削加工、铣削加工及加工中心加工中的工艺处理；通过典型零件的加工实践，掌握数控机床的操作方法；能按零件图中的技术要求，完成中等复杂零件的数控机床加工工艺分析及加工。复习思考题复习思考题 重点讲解：9-1 9-10