机械制造与自动化专业《数控铣床(加工中心)工艺拟定和编程要求》

数控铣床/加工中心工艺拟定和编程要求

1．数控铣床/加工中心加工零件工艺性分析

数控加工过程主要包括分析图样、工件的定位与装夹、刀具的选择与安装、编制数控加工程序、试切削或试运行、数控加工、工件的验收与质量误差分析等方面的内容。

零件的结构工艺性分析是指根据加工工艺特点,对零件的设

计所产主的要求，也就是说零件的结构设计会影响或决定加工工艺性的好坏。这里仅从数控加工的可行性、方便性及经济性方面加以分析。

1零件图样尺寸的正确标注

由于数控加工程序是以准确的坐标点为根底进行编制的。因此，各图形的几何要素的相互关系要明确；各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。

2保证基准统一

在数控加工零件图样上,最好以同一基准引注尺寸或直接给

出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,也便于尺寸之间的相互

协调,在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点等设置

的一致性方面带来了方便。

3零件各加工部位的结构工艺性

零件各加工部位的结构工艺性要求如下:

①零件的内腔与外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这

样可以减少刀具规格和换刀次数,从而简化编程并提高生产率。

②轮廓最小内圆弧或外轮廓的内凹圆弧的半径R限制了刀具的半径。因此，圆弧半径R不能取得过小。此外,零件的结构工艺性还与R/HH为零件轮廓面的最大加工高度的值有关，当R/H＞时，零件的结构工艺性较好图7-1外轮廓内凹圆弧，反之那么较差图7-1内轮廓圆弧。

③铣削槽底平面时,槽底圆角半径r图7-2不能过大。圆角半径r越大，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径d=D-2rD为铣刀直径越小，加工平面的能力就越差,效率越差，工艺性也越差。

图7-1 零件结构工艺性图7-2 槽底平面圆弧对加工

工艺的影响

4分析零件的变形情况

对于零件在数控铣加工过程中的变形问题,可在加工前采取适当的热处理工艺如调质、退火等来解决,也可采取粗、精加工分开或对称去余量等常规方法来解决。

5毛坯结构工艺性

对于毛坯的结构工艺性要求，首先应考虑毛坯的加工余量应

充足和尽量均匀；其次应考虑毛坯在加工时定位与装夹的可靠性和方便性，以便在一次安装过程中加工出尽量多的外表。对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。

2．加工顺序的安排

〔1〕加工顺序安排原那么

基准面先行原那么：用作精基准的外表应优先加工出来，因为定位基准的外表越精确,装夹误差就越小。

先粗后精原那么：各个外表的加工顺序按照粗加工→半精加工→精加工→精密加工的顺序依次进行,逐步提高外表的加工精度和减小外表粗糙度值。

先主后次原那么：零件的主要工作外表、装配基面应先加工,从而能及早发现毛坯中主要外表可能出现的缺陷。次要外表可穿插进行，放在主要加工外表加工到一定程度后,精加工之前进行。

先面后孔原那么：对箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面,再加工孔和其他尺寸,这样安排加工顺序,一方面用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面在加工过的平面上加工孔,比拟容易,并能提高孔的加工精度,特别是钻孔,孔的轴

线不易偏斜。

〔2〕工序的划分

①工序划分原那么

在数控铣床/加工中心上加工的零件,一般按工序集中原那

么划分工序。工序划分原那么如下:

工序集中原那么。工序集中原那么是指每道工序包括尽可能多的加工内容,从而使工序的总数减少。采用工序集中原那么有利于保证加工精度特别是位置精度、提高生产效率、缩短生产周期和减少机床数量,但专用设备和工艺装备投资大、调整维修比拟麻烦、生产准备周期较长，不利于转产。

工序分散原那么。工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。采用工序分散原那么有利于调整和维修加工设备和工艺装备、选择合理的切削用量且转产容易；但工艺路线较长，所需设备及工人人数多，占地面积大。

②数控加工过程工序划分方法

按所用刀具划分：以同一把刀具完成的那局部工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的待加工外表较多，机床连续工作时间较长，加工程序的编制和检查难度较大等情况。加工中心常用这种方法划分。例如图7-3a所示的模具，工序一为键槽铣刀粗、精加工内型腔侧面并粗加工底平面；工序二为球头铣刀精加工底部曲面；工序三为镗刀镗孔加工。

按安装次数划分：以一次安装完成的那一局部工艺过程为一道工序。这种方法适用于工件的加工内容不多的工件，加工完成后就能到达待检状态。例如图7-3b所示的凸轮，工序一为以外形毛坯定位装夹加工孔；工序二为以孔定位加工凸轮外轮廓。

按粗、精加工划分：即粗加工中完成的那局部工艺过程为一

道工序，精加工中完成的那一局部工艺过程为一道工序。这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的零件，如毛坯为铸件、焊接件或锻件。例如图7-3c所示的零件，工序一为普通机床内外轮廓去余量粗加工；工序二为数控机床曲面轮廓精加工。

按加工部位划分：即以完成相同型面的那一局部工艺过程为一道工序，对于加工外表多而复杂的零件,可按其结构特点如内形、外形、曲面和平面等划分成多道工序。例如图7-3d所示的零件，工序一为粗、精加工外轮廓；工序二为钻、铰孔加工；工序三为粗、精加工上外表曲面。

图7-3 工序划分实例

3．加工方法的选择

由于获得同一级精度及外表粗糙度的加工方法有多种，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸、批量、毛坯材料及毛坯热处理等情况合理选用加工方法。此外，还应考虑生产率和经济性的要求以及工厂的生产设备等实际情况。

〔1〕孔加工方法的选择

在加工中心上，常用于加工孔的方法有钻孔、扩孔、铰孔、粗精镗孔及攻螺纹等。通常情况下，在加工中心上能较方便地加工出IT7～IT9级精度的孔，对于这些孔的推荐加工方法见表7-1。

表7-1 加工中心上孔的加工方法

关于上表的说明如下:

①在加工直径小于3Omm且没有预孔的毛坯孔时，为了保证钻孔加工的定位精度，可选择在钻孔前先将孔口端面铣平或采用打中心孔的加工方法。

②对于表中的扩孔及粗镗加工，也可采用立铣刀铣孔的加工方法。

③在加工螺纹孔时，先加工出螺纹底孔，对于直径在M6以下的螺纹，通常不在加工中心上加工；对于直径在M6～M2021纹，通常采用攻螺纹的加工方法；而对于直径在M2021的螺纹，可平