数控加工工艺分析方法.

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1、广西机电职业技术学院广西机电职业技术学院 一、数控加工工艺分析方法一、数控加工工艺分析方法（一）零件图的工艺分析（一）零件图的工艺分析（二）加工方法的选择（二）加工方法的选择（三）工序的划分（三）工序的划分（四）定位与夹紧方式的确定（四）定位与夹紧方式的确定（五）加工顺序的安排（五）加工顺序的安排（六）确定走刀路线和工步顺序（六）确定走刀路线和工步顺序（七）切削用量的选择（七）切削用量的选择（八）对刀点与换刀点的确定（八）对刀点与换刀点的确定（九）高速切削加工技术（九）高速切削加工技术（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例（二）数控铣削加工典型零件工艺分析

2、实例（二）数控铣削加工典型零件工艺分析实例（一）零件图的工艺分析（一）零件图的工艺分析 1 1、零件图分析、零件图分析（1 1）尺寸标注方法分析）尺寸标注方法分析 注意基准统一原则，减少累积误差。注意基准统一原则，减少累积误差。（2 2）零件图的完整性与正确性分析）零件图的完整性与正确性分析 几何图素条件要求充分。几何图素条件要求充分。（3）零件技术要求分析）零件技术要求分析 尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、热处理等都会影响工艺方案。同时考虑糙度、热处理等都会影响工艺方案。同时考虑安装、刀具、切削用量。安装、刀具、切削用量。（4）零件材料分析）零件

3、材料分析 材料影响价格、切削用量、工艺方案。材料影响价格、切削用量、工艺方案。（1 1）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀，）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀，提高效率，减少成本。提高效率，减少成本。（2 2）内槽圆角影响刀具的选择，应大些。）内槽圆角影响刀具的选择，应大些。（3）槽底圆角应小些，提）槽底圆角应小些，提高工艺性和效率。高工艺性和效率。（4）统一基准定位，减少）统一基准定位，减少定位误差。定位误差。（5）减少刀具数量，减低）减少刀具数量，减低成本和减少定位误差。成本和减少定位误差。1、外圆表面加工方法的选择、外圆表面加工方法的选择 2、内孔表面加工方法的选择、内孔表面加工方法的

4、选择1 1、40H740H7孔粗糙度要孔粗糙度要求较高，选择钻孔求较高，选择钻孔粗镗（或扩孔）粗镗（或扩孔）半精镗半精镗精镗方案。精镗方案。2 2、1313和和 2222孔没孔没有尺寸公差要求，粗有尺寸公差要求，粗糙度要求不高，选择糙度要求不高，选择钻孔钻孔锪孔方案。锪孔方案。3、平面加工方法的选择、平面加工方法的选择 4、平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择、平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 方法有数控铣削、线切割及磨削等方法有数控铣削、线切割及磨削等 对对曲面轮廓，采用数控铣削。曲面轮廓，采用数控铣削。对平面外轮廓，对平面外轮廓，采用数控铣削。采用数控铣削。对曲率半径较对曲率半径较小的平面内轮

5、小的平面内轮廓，采用线切廓，采用线切割。割。1.工序划分的原则工序划分的原则工序集中原则（数控加工常采用的原则）：工序集中原则（数控加工常采用的原则）：减少设备投入，减少安装次数、有利于保减少设备投入，减少安装次数、有利于保证加工精度。调整麻烦，生产周期长。证加工精度。调整麻烦，生产周期长。工序分散原则：工序分散原则：设备投入成本大，生产效率高。设备投入成本大，生产效率高。2.工序划分方法工序划分方法 考虑生产纲领、设备、零件结构和技术要求。考虑生产纲领、设备、零件结构和技术要求。要求遵循以下原则：要求遵循以下原则：（1）按所用刀具划分。如加工中心，减少换刀次数。）按所用刀具划分。如加工中心，

6、减少换刀次数。（2）按安装次数划分。减少定位误差。）按安装次数划分。减少定位误差。（3）按粗、精加工划分。减少误差复映，提高加工精）按粗、精加工划分。减少误差复映，提高加工精度。度。（4）按加工部位划分。减少空行程，提高效率。）按加工部位划分。减少空行程，提高效率。正确选用定位方案和夹紧方式是正确选用定位方案和夹紧方式是保证加工精度的条件。保证加工精度的条件。要求：基准重合、减少安装次数、要求：基准重合、减少安装次数、避免采用占机调整方式。避免采用占机调整方式。1、基面先行原则：减少定位误差。、基面先行原则：减少定位误差。2、先粗后精原则：减少误差复映。、先粗后精原则：减少误差复映。3、先主后

7、次原则：减少不必要的浪费。、先主后次原则：减少不必要的浪费。4、先面后孔：避免切削变形，保证孔的加工精度。、先面后孔：避免切削变形，保证孔的加工精度。5、先近后远原则：减少空行程，提高效率。、先近后远原则：减少空行程，提高效率。走刀路线是刀具刀位点在整个加工工序中走刀路线是刀具刀位点在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包含了工步的内容，也反的运动轨迹，它不但包含了工步的内容，也反映了工步的顺序。映了工步的顺序。1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。要求。u 铣削平面零件外轮廓时，刀具的切铣削平面零件外轮廓时，刀具的切入、切出应沿轮廓切线方向进行，避免入、

8、切出应沿轮廓切线方向进行，避免在工件表面形成接刀痕。且注意在工件表面形成接刀痕。且注意留有切留有切入长度和切出长度。入长度和切出长度。u 铣削平面零件内轮廓时，刀具切铣削平面零件内轮廓时，刀具切入、切出点应选择在轮廓两几何元素入、切出点应选择在轮廓两几何元素的交点处。若无交点，刀具切入、切的交点处。若无交点，刀具切入、切出点应远离拐角，或选择圆弧切入、出点应远离拐角，或选择圆弧切入、切出。切出。铣削内轮廓的铣削内轮廓的切入切出路径切入切出路径铣削无交点内轮廓的切入切出路径铣削无交点内轮廓的切入切出路径从拐角切入、切从拐角切入、切出，容易产生过出，容易产生过切现象。切现象。从直线中间圆弧从直线中

9、间圆弧切入、切出。切入、切出。XOY对刀点(b)(a)对刀点YOXXXYYl行切法行切法 刀具沿某一方向（如刀具沿某一方向（如X）进行切削，）进行切削，沿另一方向进给，来回往复切削去除加工沿另一方向进给，来回往复切削去除加工余量。余量。l环切法环切法 刀具沿与精加工轮廓平行的路线进行刀具沿与精加工轮廓平行的路线进行切削，从外向内或从内向外，呈环状逐步切削，从外向内或从内向外，呈环状逐步去除加工余量。去除加工余量。行切法行切法环切法环切法 铣削内腔的三种走刀路线铣削内腔的三种走刀路线。孔加工最短走刀路线选择孔加工最短走刀路线选择对刀点工步起点工步起点对刀点粗车矩形循环进给路线选择粗车矩形循环进给

10、路线选择粗车进给路线选择粗车进给路线选择3、应使数值计算简单，以减少编程工作量。、应使数值计算简单，以减少编程工作量。4、应选择使工件加工变形小的走刀路线。、应选择使工件加工变形小的走刀路线。对薄板类零件应采用分层切削或对称对薄板类零件应采用分层切削或对称切削的走刀路线。切削的走刀路线。1、切削用量的选择原则、切削用量的选择原则 考虑切削力、切削功率、刀具磨损、考虑切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本。加工质量和加工成本。（1）粗加工时切削用量的选择原则：）粗加工时切削用量的选择原则：主要考虑保证提高效率和刀具耐用度。主要考虑保证提高效率和刀具耐用度。背吃刀量背吃刀量 进给量进给量

11、切削速度切削速度（2）精加工时的切削用量的选择原则：精加工时的切削用量的选择原则：主要考虑保证加工精度和表面粗糙度，主要考虑保证加工精度和表面粗糙度，其次是刀具耐用度和效率。其次是刀具耐用度和效率。背吃刀量背吃刀量 进给量进给量 切削速度切削速度u 数控车削刀具、工件材料、切削用量选择视频数控车削刀具、工件材料、切削用量选择视频u 数控铣削刀具、工件材料、切削用量选择视频数控铣削刀具、工件材料、切削用量选择视频（1）背吃刀量的选择（常规加工条件下）背吃刀量的选择（常规加工条件下）u CK6140CK6140机床车削工艺时：机床车削工艺时：l 粗车：粗车：3mm 3mm l 半精加工：半精加工：

12、330.5mm0.5mml 精加工：精加工：0.5 0.50.05mm0.05mmu XK714 XK714机床铣削工艺时：机床铣削工艺时：l 粗铣：粗铣：X X、Y Y方向取刀具直径的方向取刀具直径的75%75%Z Z方向取刀具半径的方向取刀具半径的1/41/41/61/6l 半精加工：半精加工：X X、Y Y方向取刀具直径的方向取刀具直径的50%50%Z Z方向取刀具半径的方向取刀具半径的1/41/41/61/6l 精加工：精加工：X X、Y Y方向取方向取0.10.10.50.5mm Z Z方向取方向取0.10.10.30.3mm 主要根据零件的表面粗糙度、加工主要根据零件的表面粗糙度、

13、加工精度、刀具和工件的材料、刀具的刃数精度、刀具和工件的材料、刀具的刃数等因素选择。等因素选择。u 车削加工时：车削加工时：l 粗加工：粗加工：0.30.5mm/rl 半精加工：半精加工：0.150.25mm/rl 精加工：精加工：0.050.15mm/ru 铣削加工时：铣削加工时：Vf=fzZn=（0.050.18）Zn 进给速度进给速度=每刃切削量每刃切削量刀具刃数刀具刃数主轴转主轴转速速 刀具小时取小端数值，刀具大时取大端数刀具小时取小端数值，刀具大时取大端数值。每种规格的刀具每刃切削量变化在值。每种规格的刀具每刃切削量变化在0.010.03的范围内，刃数少时取偏大的值，的范围内，刃数少

14、时取偏大的值，刃数多时取偏小的数值。精加工时取刃数多的刃数多时取偏小的数值。精加工时取刃数多的刀具，粗加工时取刃数少的刀具。刀具，粗加工时取刃数少的刀具。根据已经选定的背吃刀量、进给量、根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具材料和刀具耐用度等选择。刀具材料和刀具耐用度等选择。n=1000 Vc/D 主轴转速主轴转速=1000切削线速度切削线速度/（刀刀具直径或工件直径）具直径或工件直径）u 高速钢刀具：高速钢刀具：l 粗加工：粗加工：V 15m/min l 半精加工：半精加工：V 25m/min l 精加工：精加工：V 45m/min u 硬质合金刀具：硬质合金刀具：l 粗加工：粗加工：V 30

15、m/min l 半精加工：半精加工：V 50m/min l 精加工：精加工：V 100m/minu 陶瓷刀具：陶瓷刀具：510倍的硬质合金刀具倍的硬质合金刀具 1、对刀点的确定、对刀点的确定u对刀点对刀点加工零件时刀具相对于工加工零件时刀具相对于工件运动的起始点。件运动的起始点。u对刀点的选择原则对刀点的选择原则l便于数字处理和简化编程。便于数字处理和简化编程。l容易找正、便于检查。容易找正、便于检查。l引起的加工误差小。引起的加工误差小。u换刀点换刀点指刀架转位换刀时的位置。指刀架转位换刀时的位置。u换刀点选择原则：换刀点选择原则：换刀点应设在工件或夹具的外部，换刀点应设在工件或夹具的外部，

16、刀架转位时刀具不与其他部位干涉为原刀架转位时刀具不与其他部位干涉为原则。则。高速切削的切削速度比常规切削速高速切削的切削速度比常规切削速度高度高510倍以上。高速切削加工技术体倍以上。高速切削加工技术体系是机床、刀具、工件、加工工艺、切系是机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控、切削机理等诸多方面的有削过程监控、切削机理等诸多方面的有机集成。机集成。u 高速切削加工视频高速切削加工视频u切削力随着切削速度的提高而下降；切削力随着切削速度的提高而下降；u切削产生的热量绝大部分被切屑带走；切削产生的热量绝大部分被切屑带走；u加工表面质量提高；加工表面质量提高；u在高速切削范围内，机床的激振频率远

17、在高速切削范围内，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围。离工艺系统的固有频率范围。u有利于提高生产效率；有利于提高生产效率；u有利于改善工件的加工精度和表面质量；有利于改善工件的加工精度和表面质量；u有利于减少模具加工中的手工抛光；有利于减少模具加工中的手工抛光；u有利于减小工件变形；有利于减小工件变形；u有利于使用小直径刀具；有利于使用小直径刀具；u有利于加工薄壁零件和脆性材料；有利于加工薄壁零件和脆性材料；u有利于加工较大零部件。有利于加工较大零部件。u加工材料加工材料 适于高速切削加工的工件材料包括铝适于高速切削加工的工件材料包括铝合金、钢、铸铁、铅、铜及铜合金合金、钢、铸铁、铅、铜

18、及铜合金，此外，此外还包括模具钢、钛合金、不锈钢、镍基合还包括模具钢、钛合金、不锈钢、镍基合金、纤维增强合成树脂等难加工材料。金、纤维增强合成树脂等难加工材料。目前，高速切削加工技术主要应用于车目前，高速切削加工技术主要应用于车削和铣削工艺，今后将涵盖所有的传统加工削和铣削工艺，今后将涵盖所有的传统加工范畴，从粗加工到精加工，从车削、铣削到范畴，从粗加工到精加工，从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、滚齿等。镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、滚齿等。航空制造业、模具制造业、汽车制造业航空制造业、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。等行业均已积极采用高速切削加工技术。（一

19、）数控车削加工典型零件工艺分析实例（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例 轴承套轴承套数控车削加数控车削加工工艺（单工工艺（单件小批量生件小批量生产），所用产），所用机床为机床为CJK6240CJK6240。采取以下工艺措施：采取以下工艺措施：1）编程时取基本尺寸。）编程时取基本尺寸。2）先加工左、右端面。）先加工左、右端面。3）内孔尺寸较小，镗）内孔尺寸较小，镗120锥孔、锥孔、32孔及孔及15斜面时需掉头装夹。斜面时需掉头装夹。1）内孔加工时以外圆定位，用三爪自动）内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。定心卡盘夹紧。2）加工外轮廓时，需要设一圆锥心轴装）加工外轮廓时，需要设一圆锥心

20、轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧。端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧。外轮廓车削装夹方案外轮廓车削装夹方案 先加工内孔各表先加工内孔各表面，再加工外轮廓表面，再加工外轮廓表面。由于该零件为单面。由于该零件为单件小批量生产，外轮件小批量生产，外轮廓表面车削走刀路线廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进可沿零件轮廓顺序进行。行。外轮廓加工走刀路线外轮廓加工走刀路线 根据被加工表面质量要求、刀具材料根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，计算结果料选

21、取切削速度与每转进给量，计算结果祥见工序卡。祥见工序卡。加工平面加工平面凸轮零件上的凸轮零件上的槽与孔，外部槽与孔，外部轮廓已加工完轮廓已加工完，零件材料为，零件材料为HT200。1）凸轮槽内外轮廓及凸轮槽内外轮廓及20、12两个孔两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。保证表面粗糙度要求。2）应以底面应以底面A定位，提高装夹刚度以满定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。足垂直度要求。021.001）加工加工20、12两个孔时，以底面两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。压板机

22、构夹紧。2）加工凸轮槽内外轮廓时，采用加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一一面两孔面两孔”方式定位，即以底面方式定位，即以底面A和和20、12两个孔两个孔为定位基准。两个孔两个孔为定位基准。1）加工顺序的确定加工顺序的确定先加工用作定位基准的先加工用作定位基准的20、12两个两个孔，再加工凸轮槽内外轮廓表面。且粗、精孔，再加工凸轮槽内外轮廓表面。且粗、精加工分开，其中加工分开，其中20、12两个孔的加工采两个孔的加工采用钻孔一粗铰一精铰方案。用钻孔一粗铰一精铰方案。走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。u平面内进给时，采用顺铣方式铣削。平面内进给时，采用顺铣方式

23、铣削。l外凸轮廓从切线方向切入。外凸轮廓从切线方向切入。l内凹轮廓从过渡圆弧切入。内凹轮廓从过渡圆弧切入。u深度进给有两种方法：深度进给有两种方法：l在在xz平面（或平面（或yz平面）来回铣削逐渐进刀平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度。到既定深度。l先打一个工艺孔，再从工艺孔进刀到既定深先打一个工艺孔，再从工艺孔进刀到既定深度。度。凸轮槽内、外轮廓精加工时留凸轮槽内、外轮廓精加工时留01 mm铣铣削余量，精铰削余量，精铰20、12两个孔时留两个孔时留01mm铰削余量。铰削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，再计算量手册，确定切削速度与每齿进给量，再计算主轴转速与进给速度。主轴转速与进给速度。