7 数控加工工艺基础

（7）·强调刀具选择的重要性。 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。 （8）. 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。 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。
（1）平面加工方法的选择
常用的加工方法 刨削、铣削、磨削、车削和拉削 选择方法 粗加工和半精加工选择刨、铣或者车削； 精加工选择磨削和拉削； 精度要求较高时选择研磨或者刮削加工。
（2）外圆加工方法的选择
常用的加工方法 磨削、车削 选择方法 粗或半精加工，对表面质量要求不高时用车削； 精加工和精度要求较高时选择磨削； 精密的加工还需要光整，如研磨、超精磨等。 对粗糙度要求高，而对尺寸精度要求不高时，可 采用滚压或者抛光。
开始切削型腔的方法： 预钻削起始孔。不推荐这种方法， 这需要增加一种刀具。 较佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的线性坡走切削，以达到 全部轴向深度的切削；
可以以螺旋形式进行圆插补铣。这是一种非常好的方法，因为
它可产生光滑的切削作用，而只要求很小的开始空间。
坡走铣
螺旋插补铣
加工路线的确定原则
铣刀
铣刀
切入方向
切入方向
（a）法向切入
（b）切向切入
精加工面平外轮廓时： 刀具应沿零件轮廓曲线延 长线上的切向切入、切出 避免法向切入、切出
尽量减少在轮廓加工切削 过程中的暂停（切削力突 然变化造成弹性变形）， 以免留下刀痕
c、精加工时刀具的切入、切出路径
（2）加工平面内轮廓时刀具的切入、切出路径
2. 加工顺序的安排 1）先粗后精 减少误差复映
2）先主后次
3）先基准后其它
减少不必要的浪费
减少定位误差
4）先面后孔
5） 工序集中
避免切削变形，保证孔的加工精度
提高生产率
6）先内腔后外型
7) 先近后远
保证加工精度
减少空行程
3. 工序的划分
遵循工序最大限度集中的原则 工序划分应考虑以下几个原则： （1）粗精加工分开的原则 （2）一次定位的原则 （3）先面后孔的原则
（5）.采用先进的工艺装备 为了满足数控加工中高质量、高效率和高柔性的 要求，数控加工中广泛采用先进的数控刀具、组合夹 具等工艺装备。 （6）．工序集中、工序内容复杂 数控机床具有刚性大、精度高、刀库容量大、切 削参数范围广及多坐标、多工位等特点。因此在工件 的一次装夹中可完成多个表面的多种加工，从而缩短 了加工工艺路线和生产周期、减少了加工设备、工装 和工件的运输工作量。因此数控加工工艺的明显特点 是工序相对集中，工序数目少，工序内容多且较复杂 ，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。
如图d= D-2r铣 刀端刃铣削平面 的面积越大，则 加工平面的能力 越强，因而，铣 削工艺性越好。
7.2.2 表面加工方法的选择
确定零件的加工方法和加工方案，实质上是选择基 本表面的加工方法和加工方案。 表面加工方法的选择就是为零件上每一个有质量要 求的表面选择一套合理的加工方法 考虑的因素 (1) 工件材料的性质 (2) 工件的结构和尺寸 (3) 精度要求和经济精度以及生产类型 (4) 具体生产条件
？
加工平面内轮廓时切入、切出路径
刀具运动轨迹
原点 ① ② ③ ⑥ ⑤ ④ 切出点 切入点
切出圆弧
点
切入圆弧
(b)铣削内圆加工路径
d、选择使工件在加工后变形小的路线
对横截面积小的细长零件或薄板零件应
采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除 余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安 排对工件刚性破坏较小的工步。
5. 对刀点和换刀点的确定 “对刀点”是指数控加工时，刀具相对工件运动的 起点，这个起点也是编程时程序的起点，因此“对刀点” 也称“程序起点”或“起刀点”。对刀点不仅是程序的 起点，往往也是程序的终点。
“对刀点”选择的原则是： 1．选定的对刀点位置，应便于数
学处理和使程序编制简单。
平面轮廓加工方法 数控铣削、线切割和磨削 三维曲面轮廓的加工方法 • 数控铣削、多用球头铣刀 以“行切法”加工 • 精度要求较高时，采用磨 具铣刀或者四甚至五轴联 动
7.2.3加工工艺路线的设计选择
原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。 1. 加工阶段的划分 1）粗加工阶段 2）半精加工阶段 3）精加工阶段 4）光整加工阶段
4. 加工路线的确定
（1）加工路线的确定原则
1．加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗
糙度，且效率高；
图2-1 刀具的切 入和切出过渡
图2-2 内轮廓加工刀 具的切入和切出过渡
刀具运动轨迹 刀具运动轨迹
原点 ⑤ ① ② 圆弧切入点 (a)铣削外圆加工路径 ④ ③ 取消刀具补偿点 ① ② ③
原点 ⑥ ⑤ ④ 切出点 切入点
7.2 数控加工的工艺设计
7.2.1 数控加工工艺分析的一般步骤与方法：
(1)零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则；
(2)零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。
内槽圆角半 径不应过小
通常当R＜0.2H(H为被加工工件轮廓面的最大高度) 时，可以判定零件的该部位工艺性不好。
（3）.铣槽底平面时，槽底圆角半径大小要力求 合理，半径尺寸尽可能一致
点选择内容；
（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的
内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。
2．不适于数控加工的内容
（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，需用专用工装协调的内容； （2）加工部位分散，需要多次安装、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，易于与检 验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。
2．应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。
(a)
(b)图2-5 最短加工源自线选择加工路线的确定原则3．应使数值计算简单，以减少编程工作量；此外，还要考虑工件的
加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀，还是多次 走刀来完成加工以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。
(2)总结走刀路线的确定原则： （1）走刀路线应保证被加工零件的精度和表 面粗糙度，且效率较高。 （2）使数值计算简单，以减少编程工作量。
（4）尽量减少换刀的原则
（5）连续加工的原则
（1）工序与工步的划分
a.一般工序划分有以下几种方式 1）按零件装卡定位方式划分工序 提高效率
2）按粗、精加工划分工序
3）按所用刀具划分工序
减少误差复映，提高加工精度。
减少换刀次数
b. 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。工 步划分的原则： 1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成， 或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。 2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔 。 3）按刀具划分工步
7.1.2．数控加工工艺的主要内容：
(1)选择并确定进行数控加工的零件及内容； (2)对零件图纸进行数控加工的工艺分析，明确加工内容 及技术要求； (3)设计数控加工的工艺路线；（如划分工序、安排加工 工序、处理数控工序与普通工序的衔接等） (4)设计数控加工工序；（如工步的划分、工件的安装与 夹具的选择、刀具的选择、切削用量的选择等） (5)处理特殊工艺问题（如对刀点、换刀点的选择等）； (6)加工程序的编写、校验、进行试加工和根据现场实际 情况进行修改处理； (7)数控加工工艺文件的定型与归档。
对曲率半径较小 的平面内轮廓， 采用线切割。
对平面外轮 廓，采用数 控铣削。
7.1.3.数控加工工艺的基本特点 由于数控加工采用了计算机控制的数控机床，使得 数控加工的自动化程度高、精度高、质量稳定、生产 效率高、周期短、设备使用费用高等特点，工艺上也 与普通加工有一定的差异。 （1）．内容十分明确而具体 普通加工工艺中许多具体工艺问题在很大程度上 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定。 数控加工工艺必须详细到每一次走刀路线和每一 个操作细节，即普通加工工艺通常留给操作者完成的 工艺与操作内容都必须由编程人员在编程时予以预先 确定。
（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 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。 （4）.采用多坐标联动加工复杂表面 对于一般简单表面的加工方法，数控加工与普通 加工无太大的差别。但是对于一些复杂表面、特殊表 面或有特殊要求的表面，数控加工则采用多坐标联动 自动控制加工方法，其加工质量与生产效率是普通加 工方法无法比拟的。
（3）内孔加工方法的选择
加工方法 钻孔、扩孔、镗孔、拉孔、磨孔和光整加工 孔径的精度一般取决于刀具和机床的精度 选择方法 一般采用钻扩铰组合方式，D>20mm采用镗削，盘 类孔采用拉削； 精度要求较高时选择磨削； 精度和材料不同，组合的加工方式也不同。
（4）平面和曲面轮廓加工 方法的选择
（3）应使走刀路线最短，这样既可减少程序 段，又可减少空刀时间。 此外，确定走刀路线时，还要考虑工件 的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确 定是一次刀，还是多次走刀来完成加工，以 及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。