工艺分析方法

• 数控加工工艺守则
• 数控加工应遵守普通加工通用工艺守则的有关规 定遵守下表“数控加工工艺守则”的规定
项目
要求Hale Waihona Puke Baidu容
加工前 的准 备
(1) 操作者必须根据机床使用说明书熟悉机床的性能、加工范围和精度， 并要熟练地掌握机床及其数控装置或计算机各部分的作用及操作方法。
(2) 检查各开关、旋钮和手柄是否在正确位置。 (3) 启动控制电气部分，按规定进行预热。 (4) 开动机床使其空运转，并检查各开关、按钮、旋钮和手柄的灵敏性及
第一单元数控加工工艺分析方法
• 教学目的： • 明确数控加工工艺的概念和内容，以及在
数控加工中的重要作用，同时应对目前最 先进的数控加工技术和加工工艺有一个整 体性和概括性的了解。
数控加工的概念
数控加工— 根—据零件图样及工艺要求等原始条件，编
制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数 控系统，以控制数控机床中刀具与工件的相对 运动，从而完成零件的加工。
数控加工的原理
通过把数字化了的刀具移动轨迹信息 （通常指CNC加工程序），传入数控机床 的数控装置，经过译码、运算，指挥执行 机构（伺服电机带动的主轴和工作台）控 制刀具与工件相对运动，从而加工出符合 编程设计要求的零件。
机床零点
伺 服 驱 动
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。
·装夹ф50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此 端面做精加工面，以后不再加工。
·调头装夹ф48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工 件原点（设在精加工端面上）
（3）换刀点：（120，200） （4）公差处理：尺寸公差取中值。
• 2、工艺处理 （1）工步和走刀路线的确定，按加工过程确定走刀路线如下： ·装夹ф50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓： 2×45°倒角，ф48外圆，R20，R16，R10圆弧。 ·精加工上述轮廓。 ·手工钻孔，孔深至尺寸要求。 ·粗加工孔内轮廓。 ·精加工孔内轮廓。 ·调头装夹ф48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：2×45°倒角， 螺纹外圆，ф36端面，锥面，ф48外圆到圆弧面。 ·精加工上述轮廓。 ·切槽。 ·螺纹加工。 （2）刀具的选择和切削用量的确定，根据加工内容确定所用 刀具如图2所示：
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。
动调整零件坐标位置的加工内容。 • (3) 不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，
采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安 排普通机床补充加工。
• 此外：要考虑生产批量、生产周期、工序间周 转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达 到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都 明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普 通机床使用。
普通机床加工可以多次“试切”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给，要求准确无误。
工艺分析 实例
完成如图1所示零件的加工。毛坯尺寸 ф50×114。
• 图1 车削加工实例
• 1、图纸分析 （1）加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角， 圆弧，螺纹，槽等。
（2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标 注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右 端面（精加工面）
5、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。
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 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。
数控加工与工艺技术的新发展
随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正 不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就， 使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性 化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向着 CIMS（计算机集成制造系统）方向发展。
例如
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。
• 3．数控加工的工艺路线设计
• 数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常规工 艺路线拟定的区别主要在于它仅是几道数控加工工 艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺 过程，而且要兼顾常规工序的安排，使之与整个工 艺过程协调吻合。
• (1) 工序的划分
• 划分方法 ：
• ①按安装次数划分工序
• ②按所用刀具划分工序
• ③按粗、精加工划分工序
• ④按加工部位划分工序
• (2) 加工顺序的安排 • ①尽量使工件的装夹次数、工作台转动次数、刀具更
换次数及所有空行程时间减至最少，提高加工精度和 生产率。 • ②先内后外原则 • ③精度要求较高的主要表面的粗加工应安排在次要表 面粗加工之前；大表面加工时，一般也需先加工大表 面。 • ④在同—次安装中进行的多个工步，应先安排对工件 刚性破坏较小的工步。 • ⑤在保证加工质量的前提下，可将粗加工和半精加工 合为一道工序。 • ⑥加工中容易损伤的表面(如螺纹等)，应放在加工路 线的后面。
数控加工工艺
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。
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、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精度的影响。
在数控加工中，刀具的移动轨迹是由插补运算 完成的。根据差补原理分析，在数控系统已定 的条件下，进给速度越快，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。
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。
1、数控加工工艺内容要求更加具体、详细
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。
• 3、钻φ32、φ12孔至φ11.5。
• 4、扩φ32孔至φ30。
• 5、钻3×φ6的孔至尺寸。
• 6、粗铣φ60沉孔及沟槽。 • 7、钻4×M8底孔至φ6.8。 • 8、镗φ32孔至φ31.7。 • 9、精铣顶面。 • 10、铰φ12孔至尺寸。 • 11、精镗φ32孔至尺寸。 • 12、精铣φ60沉孔及沟槽至尺寸。 • 13、φ12孔口倒角。 • 14、3×φ6、4×M8孔口倒角。 • 15、攻4×M8螺纹完成。
• 1．数控加工内容的选择
• ①、选择原则及内容：
• (1) 普通机床无法加工的内容应作为优先选 择内容。
• (2) 普通机床难加工，质量也难以保证的内 容应作为重点选择内容。
• (3) 普通机床加工效率低，工人手工操作劳 动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能 力的基础上进行选择。
• ②、不宜选择数控加工的内容： • (1) 需要用较长时间占机调整的加工内容。 • (2) 加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自
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。
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、表面状态等，使其成 为成品或半成品的过程。
• 数控加工工艺的内容： • (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； • (3) 数控加工的工艺设计； • (4) 对零件图纸的数学处理； • (5) 编写加工程序单； • (6) 按程序单制作控制介质； • (7) 程序的校验与修改； • (8) 首件试加工与现场问题处理； • (9) 数控加工工艺文件的定型与归档。
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， 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。
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。
•
实 例 ： 如 右 图 ：
• 可以先在普通机床上把底面和四个轮廓面加工好 (“基面先行”)，其余的顶面、孔及沟槽安排在立 式加工中心上完成(工序集中原则)，加工中心工 序按“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔” 等原则可以划分为如下15个工步：
• 1、粗铣顶面。
• 2、钻φ32、φ12等孔的中心孔（预钻凹坑）。
•
• 图2 刀具选择图 • T0101——外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深2mm，主轴转
速800r/min,进给速度150mm/min。 T0202——外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.5mm，主轴转 速1500r/min,进给速度80mm/min。 T0303——切槽：刀宽4mm，主轴转速450r/min,进给速度20mm/min。 T0404——加工螺纹：刀尖角60°，主轴转速400r/min,进给速度 2mm/r（螺距）。 T0505——钻孔：钻头直径16mm，主轴转速450r/min。 T0606——内轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深1mm，主轴转 速500r/min,进给速度100mm/min。 T0707——内轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.4mm，主轴转 速800r/min,进给速度60mm/min。 3、数值计算 未知点坐标计算：P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36) 螺纹尺寸计算：螺纹外圆＝32-0.2=31.8 4、编程 设经对刀后刀尖点位于（120，200），加工前各把刀已经完成对刀。 装夹ф50外圆，探出65mm，手动平端面。
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 程中更需要确定详细的各种工艺参数。
2、数控加工工艺要求更严密、精确
普通加工工艺
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。
• 2．数控加工零件的工艺性分析
• 包括内容：产品的零件图样分析和结构工艺性 分析两部分。
• (1) 零件图样分析 • ①零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特
点
• ②分析被加工零件的设计图纸 • ③构成零件轮廓的几何元素(点、线、面)的条
件(如相切、相交、垂直和平行等)，是数控编 程的重要依据。
润滑系统是否正常等。
(5) 熟悉被加工件的加工程序和编程原点。
刀具 与工 件的 装夹
加工
(1) 安放刀具时应注意刀具的使用顺序，刀具的安放位置必须与程序要求 的顺序和位置一致。
• (2) 零件的结构工艺性分析 • ①零件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类
型和尺寸 • ②内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所
以内槽圆角半径不应太小 • ③零件铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过
大。 • ④应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面
的加工，为此要选择便于各个表面都能加工的 定位方式；若需要二次装夹，应采用统一的基 准定位。