第8讲 数控加工工艺设计的主要内容

3、精加工时刀具的切入、切出路径 精加工时刀具的切入、
（2）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 切入圆弧
数控铣床综合编程实训
五、确定工件坐标系和对刀点
数控铣床综合编程实训
4、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， 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。 排对工件刚性破坏较小的工步。
第4章 数控加工工艺 2 零件的结构工艺性分析
铣槽底平面时， （3）.铣槽底平面时，槽底圆角半径大小要力 ） 铣槽底平面时 求合理， 求合理，半径尺寸尽可能一致 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。
制定工艺步骤： 制定工艺步骤： 零件工艺分析 选择加工方法 设计工艺 划分工序和确定加工顺序 确定装夹方案和选择夹具 选择刀具 确定进给路线 选择切削用量
（b）
2 零件的结构工艺性分析 ②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 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小， 不应太小
R<0.2H R>0.2H
A
A
A
A
A-A
A-A
（a）
（b）
图4－6 内槽结构工艺性对比
通常当R＜ 通常当 ＜0.2H(H为被加工工件轮廓面的最大高 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。 时 可以判定零件的该部位工艺性不好。
确定走刀路线时应注意以下几点： 确定走刀路线时应注意以下几点： 1、寻求最短加工路线
零件样 图
先加工完外圈 孔后， 孔后，再加工 内圈孔
交错加工内、 交错加工内、 外圈孔
2、最终轮廓一次走刀完成
行切法在两次走刀 的起点和终点间留 下残留高度， 下残留高度，达不 到要求的表面粗糙 度。
环切法，效果 环切法， 也较好， 也较好，但加 工时间较长。 工时间较长。
如图左图薄壁套的轴向刚性比径向刚性好，用 如图左图薄壁套的轴向刚性比径向刚性好， 左图 薄壁套的轴向刚性比径向刚性好 卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力， 卡爪径向夹紧时工件变形大 ， 若沿轴向施加夹紧力 ， 变形会小得多。在夹紧中图所示的薄壁箱体时， 中图所示的薄壁箱体时 变形会小得多 。 在夹紧 中图 所示的薄壁箱体时 ， 夹 紧力不应作用在箱体的顶面， 紧力不应作用在箱体的顶面 ， 而应作用在刚性较好 的凸边上，或改为在顶面上三点夹紧， 的凸边上 ， 或改为在顶面上三点夹紧 ， 改变着力点 位置，以减小夹紧变形,如右图所示。 位置，以减小夹紧变形, 图所示。
对刀点的确定
对刀点可以设置在被加工零件上， 对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与 零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置， 零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往往就 选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下： 选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下： 所选的对刀点应使程序编制简单； （1）所选的对刀点应使程序编制简单；（？） 对刀点应选择在容易找正、 （ 2 ） 对刀点应选择在容易找正 、 便于确定零件加工原点 的位置； 的位置； （3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置； 对刀点的选择应有利于提高加工精度。 （4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。(?)
（四） 切削用量的确定
一般是参考切削用量手册，并结合经验 而定 ，如有必要可通过工艺试验来确定 切削用量 。
进给量（进给速度） 进给量（进给速度）
在选择进给速度时，还要注意零件加工中的某 些特殊因素。如在轮廓加工中，当零件轮廓有拐角 时，刀具容易产生“超程”现象 。如图所示 。
超程误差与控制
填写数控加工技术文件 填写数控加工专用技术文件是数控加工工 艺设计的内容之一。 艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加 工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、 工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、 执行的规程。 执行的规程。技术文件是对数控加工的具体说 目的是让操作者更明确加工程序的内容、 明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、 装夹方式、 装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它 技术问题。 技术问题。
数控加工程序单
先用行切法，最 先用行切法， 后沿周向环切一 刀，光整轮廓表 面，能获得较好 的效果。 的效果。
铣削封闭内腔的三种走刀路线
3、精加工时刀具的切入、切出路径 精加工时刀具的切入、
（1）加工平面外轮廓时刀具的切入、切出路径
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： 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 切向切入、 上的切向切入、切出 避免法向切入、切出 避免法向切入、 尽量减少在轮廓加工切削过程 尽量减少在轮廓加工切削过程 中的暂停 暂停（ 中的暂停（切削力突然变化造 成弹性变形）， ），以免留下刀痕 成弹性变形），以免留下刀痕
工件原点
Y机 X机 O机
O工件 O
对刀点是指工件安装到机床后 ， 对刀点 是指工件安装到机床后， 用来确定工件坐标 是指工件安装到机床后 系的坐标原点在机床坐标系下的坐标值的参考点 对刀的过程就是确定工件坐标系的坐标原点在机床 对刀 的过程就是确定工件坐标系的坐标原点在机床 坐标系下的坐标值的过程
（二）数控加工工件安装和原点设定卡片 它应表示出数控加工原点定位方法和夹紧 方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向， 方法，并应注明加工原点设置位置和坐标方向， 使用的夹具名称和编号等
（三）数控加工工序卡片
数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之 所不同的是： 处 ， 所不同的是 ： 工序简图中应注明编程原点与对 刀点， 要进行简要编程说明（ 所用机床型号、 刀点 ， 要进行简要编程说明 （ 如 ： 所用机床型号 、 程序编号、 刀具半径补偿、 镜向对称加工方式等） 程序编号 、 刀具半径补偿 、 镜向对称加工方式等 ） 及切削参数（ 即程序编入的主轴转速、 进给速度、 及切削参数 （ 即程序编入的主轴转速 、 进给速度 、 最大背吃刀量或宽度等） 最大背吃刀量或宽度等）的选择
设计数控工艺时的注意事项： 设计数控工艺时的注意事项： （一）、确定走刀路线 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运 动轨迹，它不但包括了工步的内容， 动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出 工步顺序。 工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一
走刀路线（简称刀路） 走刀路线（简称刀路）是在数控加工中 刀具的刀位点相对于工件运动的轨迹。 刀具的刀位点相对于工件运动的轨迹。
5 定位准确、避免反向间隙对孔位精度的影响 定位准确、
例如，镗削下图所示零件上的4个孔。图c 例如，镗削下图所示零件上的4个孔。图c所示加工路线避免 反向间隙的引入，提高了4 反向间隙的引入，提高了4孔的定位精度。
（二）、 确定定位和夹紧方案 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题： 尽可能做到设计基准、 （ 1 ） 尽可能做到设计基准 、 工艺基准与编程计算 基准的统一； 基准的统一； 尽量将工序集中， 减少装夹次数， （ 2 ） 尽量将工序集中 ， 减少装夹次数 ， 尽可能在 一次装夹后能加工出全部待加工表面； 一次装夹后能加工出全部待加工表面； （3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案； 避免采用占机人工调整时间长的装夹方案； 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 （ 4 ） 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位 。
（4）数控加工走刀路线图
在数控加工中， 在数控加工中 ， 常常要注意并防止刀具在运动过 程中与夹具或工件发生意外碰撞， 程中与夹具或工件发生意外碰撞 ， 为此必须设法告 诉操作者关于编程中的刀具运动路线（ 诉操作者关于编程中的刀具运动路线 （ 如 ： 从哪里 下刀、 在哪里抬刀、 哪里是斜下刀等） 下刀 、 在哪里抬刀 、 哪里是斜下刀等 ） 。 为简化走 刀路线图， 刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示
数控编程任务书 数控加工工件装夹和
数控加工常用 工艺文件
加工原点设定卡片 数控加工工序卡片 数控加工走刀路线图 数控刀具卡片
以下提供了常用文件格式， 以下提供了常用文件格式，文件格式可根据 企业实际情况自行设计
（1） 数控编程任务书
它阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求和 工序说明， 以及数控加工前应保证的加工余量。 工序说明 ， 以及数控加工前应保证的加工余量 。 它 是编程人员和工艺人员协调工作和编制数控程序的 重要依据之一
第8讲：数控加工工艺设计的主要内容
零件的工艺性分析
2 零件的结构工艺性分析 零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸， ① 零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸， 这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序 这样可以减少换刀次数， 以缩短程序长度
（a） 图4－8 结构工艺性示例
走刀路线的确定原则： 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。 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。 使数值计算简单，以减少编程工作量。 （3）应使走刀路线最短，这样既可减少程序 应使走刀路线最短， 段，又可减少空刀时间。 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。
a)
b) 夹紧力作用点与夹紧变形的关系
c)
（三）对刀点的选择
对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准 对刀点可以设置在被加工零件上， 点。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具 上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置， 上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往 往就选择在零件的加工原点。 往就选择在零件的加工原点。