数控加工工艺基础

第二章数控加工工艺基础第八节第七节第六节第五节第四节第三节零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量第二节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺的制定成组技术在数控加工中的应用第二章数控加工工艺基础一、数控加工工艺的主要内容（1）选择适合在数控车床上加工的零件。（2）分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。（4）加工工序的设计。（5）数控加工程序的调整。第一节数控加工工艺的制定第二章数控加工工艺基础二、加工方法的选择1．外圆表面加工方法的选择3．平面加工方法的选择2．内孔表面的加工方法的选择外圆表面的加工方案孔的常用加工方案平面加工方案第二章数控加工工艺基础4．平面轮廓加工方法的选择平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。平面轮廓铣削第二章数控加工工艺基础三、加工阶段的划分1．各加工阶段的任务和目的阶段主要任务目的粗加工切除毛坯上大部分多余的金属使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，提高生产率半精加工使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量；并可完成一些次要素表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等为主要表面的精加工(如精车、精磨)做好准备精加工保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求全面保证加工质量光整加工对零件上精度和表面粗糙度要求很高(IT6级以上，表面粗糙度为Ra0.2μm以下)的表面，需进行光整加工，其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。一般不用来提高位置精度第二章数控加工工艺基础2．划分加工阶段的意义（1）保证加工质量（2）便于及时发现毛坯缺陷（3）便于安排热处理工序（4）合理使用设备第二章数控加工工艺基础四、工序的划分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。1．工序划分的原则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。（1）工序集中原则（2）工序分散原则第二章数控加工工艺基础（1）数控车削工序的划分方法2．工序划分方法1）按零件加工表面划分。将位置精度要求较高的表面安排在一次装夹下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。a）以大端面和大外径装夹b）以内孔和小端面装夹第二章数控加工工艺基础2）按粗、精加工划分。对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。例加工如图所示手柄零件，坯料φ32mm棒料，批量生产，用一台数控车床加工，要求划分工序并确定装夹方式。第二章数控加工工艺基础工序1：如图所示，夹外圆柱面，车φ12mm、φ20mm两圆柱面→圆锥面(粗车掉R42mm圆弧部分余量)→留出总长余量切断。第二章数控加工工艺基础工序2：如图所示，用φ12mm外圆柱面和φ20mm端面装夹，车30°锥面→所有圆弧表面半精车→所有圆弧表面精车成形。第二章数控加工工艺基础（2）数控铣削加工工序的划分原则1）按所用刀具划分2）按安装次数划分3）按粗、精加工划分4）按加工部位划分加工中心常用这种方法划分工序。适用于加工内容不多的工件。适用于加工后变形较大,需粗、精加工分开的零件。加工表面多而复杂的零件。第二章数控加工工艺基础五、加工顺序的安排1．加工工序的安排（1）先粗后精先粗后精的加工工序示例第二章数控加工工艺基础（2）先近后远加工顺序——先近后远第二章数控加工工艺基础应优先加工用作精基准的表面。这是因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。（3）内外交叉原则对既有内表面(内型腔)又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。（4）基面先行原则第二章数控加工工艺基础箱体、支架类零件的平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸。（5）先主后次原则应先加工零件的主要工作表面、装配基面，从而及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。（6）先面后孔原则第二章数控加工工艺基础2．退刀路线的确定（1）斜线退刀方式斜线退刀方式路线最短，适用于加工外圆表面的偏刀退刀。第二章数控加工工艺基础（2）切槽刀退刀方式这种退刀方式是刀具先径向垂直退刀，到达指定位置时再轴向退刀。第二章数控加工工艺基础（3）镗孔刀退刀方式这种退刀方式与切槽刀的退刀方式恰好相反。想一想：在数控铣削加工时退刀路线怎样确定?第二章数控加工工艺基础为提高材料的力学性能,改善材料的切削加工性能，消除工件的内应力。消除毛坯在制造和机械加工过程中产生的内应力会引起工件变形提高零件的强度、表面硬度和耐磨性。3．热处理工序的安排（1）预备热处理（2）消除残余应力热处理（3）最终热处理第二章数控加工工艺基础4．辅助工序的安排清洗去毛刺涂防锈油平衡检验去磁辅助工序倒棱边第二章数控加工工艺基础数控工序前后一般都穿插有其他普通工序，如果衔接不好就容易产生矛盾。因此，要解决好数控工序与非数控工序之间的衔接问题，最好的办法是建立相互状态的要求。5．数控加工工序与普通工序的衔接第二章数控加工工艺基础第八节第七节第六节第五节第四节第三节零件在数控机床上的定位与装夹数控加工用刀具加工余量与确定方法工序尺寸及其公差的确定机械加工精度及表面质量第二节第一节数控加工工艺文件数控加工工艺的制定成组技术在数控加工中的应用第二章数控加工工艺基础一、定位基准的选择选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准，以保证不加工表面与加工表面的位置要求。套筒粗基准的选择第二节零件在数控机床上的定位与装夹1．粗基准的选择（1）相互位置要求原则第二章数控加工工艺基础a）正确b）不正确手轮工件第一次装夹的粗基准选择第二章数控加工工艺基础（2）加工余量合理分配原则以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。台阶轴的粗基准选择第二章数控加工工艺基础b）加工导轨面时以连接面为精基准床身导轨加工粗基准的选择为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。a）加工与床腿的连接面时以导轨面为粗基准（3）重要表面原则第二章数控加工工艺基础粗基准一般不应重复使用。粗基准重复使用的误差（4）不重复使用原则第二章数控加工工艺基础（5）便于工件装夹原则作为粗基准的表面，应尽量平整光滑。无飞边无冒口无浇口无其他缺陷以便于使工件定位准确,夹紧可靠。第二章数控加工工艺基础直接选择加工表面的设计基准为定位基准。设计基准与定位基准的关系2．精基准的选择（1）基准重合原则第二章数控加工工艺基础a）工件b）直接定位c）间接定位定位基准与测量基准：第二章数控加工工艺基础一般的套类零件、齿轮坯和带轮，精加工时一般利用心轴以内孔作为定位基准来加工外圆及其他表面。c）带轮d）凸肩和端面加工a）套类零件b）齿轮坯定位基准和装配基准重合第二章数控加工工艺基础（2）基准统一原则同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准。c）磨削内孔a）车削内圆磨具套筒b）车内孔1—软卡爪2—中心架3—V形夹具内磨具套筒精基准的选择第二章数控加工工艺基础所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。（3）自为基准原则选择加工表面本身作为定位基准。（4）互为基准原则采取两个加工表面互为基准反复加工的方法。（5）便于装夹原则第二章数控加工工艺基础3．辅助基准的选择辅助基准是为了便于装夹或易于实现基准统一而人为制成的一种定位基准。辅助基准典型实例举例说明哪些应用辅助基准的零件加工实例？第二章数控加工工艺基础1．平面定位元件（1）固定支承二、定位元件及其应用A型B型C型1）支承钉。支承钉是基本定位元件，可以用它直接体现定位点，其结构尺寸已标准化。第二章数控加工工艺基础工件上幅面较大跨度较大的大型精加工平面，常被用来作第一定位基准，为使工件安装稳固、可靠，夹具上的定位元件多采用支承板来体现定位平面。A型B型2）支承板第二章数控加工工艺基础指根据工件实际表面情况，自动调整支承方向和接触部位的浮动支承。（2）自位支承常用自位支撑的结构第二章数控加工工艺基础可调支承是指支承高度可以调节的定位支承。可调支承（3）可调支承第二章数控加工工艺基础为提高工件的安装刚度及稳定性，防止工件的切削振动及变形，或者为工件的预定位而设置的非正式定位支承。a）铣削工件的顶平面b）铣削变速箱壳体的顶面（4）辅助支承第二章数控加工工艺基础2．孔类定位元件（1）定位销定位销分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销限制两个移动自由度外，还可以限制两个转动自由度。（2）定位心轴定位心轴常被应用于车、磨、铣床上用来安装内孔尺寸较大套筒类、盘类工件进，主要有间隙配合心轴、过盈配合心轴及锥度心轴。1）间隙配合心轴的应用特点是工件安装迅速方便，但定心精度较差。2）过盈配合心轴的应用特点为定心精度高，但工件装拆不方便。3）锥度心轴作为一种标准心轴，在高精度定位中得到广泛应用。第二章数控加工工艺基础（3）锥销类锥销为工件的圆柱孔、圆锥孔提供定位依据。a）精基准定位b）粗基准定位第二章数控加工工艺基础在机床夹具中，应用各种类型的自动定心夹紧结构。自动定心夹紧心轴（4）自动定心夹紧心轴1—螺母2-锥套3、5—定位元件4—心轴第二章数控加工工艺基础V形架结构简单，定位稳定、可靠、对中性好。a）圆柱面铣槽b）圆柱面钻孔c）异形零件定位3．外圆柱面定位元件（1）V形架第二章数控加工工艺基础长定位套对工件提供了四点约束，消除了两个移动自由度和两个转动自由度。定位精度及定位质量很低。a）短定位套定位b）长定位套定位（2）定位套第二章数控加工工艺基础一面两孔定位是数控铣削加工过程中最常用的定位方式之一。1-圆柱销2-削边销3-定位平面4．常见定位元件的应用常见定位元件及其应用在数控加工中还用到哪些定位元件?第二章数控加工工艺基础三、定位误差的计算定位误差是指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准(或工序基准)在加工尺寸方向上的最大变动量。由于工件定位表面存在制造误差及安装间隙，所造成的工件定位基准要素相对于它在夹具中的理想定位基准位置间的误差称为工件的定位基准位置误差，简称基准位置误差。(1)基准不重合误差ΔB由于所采用的定位基准与工序基准不重合，所造成的定位误差称为基准不重合误差。(2)基准位置误差ΔW1.定位误差的分类第二章数控加工工艺基础2.定位误差的合成定位误差矢量合成第二章数控加工工艺基础式中ΔWK：(工件)基准位置误差；ΔWX：销(夹具)基准位置误差；d作用：端面接触点处作用直径；ΔαK：孔端面角度误差；ΔαX：销端面角度误差。3.定位误差的计算(1)套类工件的定位误差第二章数控加工工艺基础套类工件的定位误差(2)其他常见定位方式的定位误差(1)套类工件的定位误差第二章数控加工工艺基础（1）高适应性（2）高精度（3）可以快速装夹工件（4）具有良好的敞开性（5）本身的机动性要好（6）坐标关系明确、数据简单，便于坐标的转换计算（7）部分数控机床夹具应为刀具的对刀提供明确的对刀点（8）排屑通畅，清除切屑方便四、工件在数控机床上的装夹1．对数控机床夹具的基本要求第二章数控加工工艺基础2.夹紧力的确定设计夹紧装置时，首先要合理地确定夹紧力的三要素，即夹紧力的方向、大小和作用点，然后才能根据操作空间设计出相应的夹紧装置。1)夹紧力的方向应垂直于主要定位基面。2)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力,最佳的情况是使夹紧力、切削力和工件重力三者方向一致。3)夹紧力的方向应是工件刚度高的方向,尽可能使工件变形最小。(1)夹紧力方向选择的原则第二章数控加工工艺基础3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工面，这样可减小工件的振动,提高加工质量。(2)夹紧力作用点的确定1)夹紧力的作用点应对准支撑或位于几个支撑所组成的面积范围之内，以免产生变形或使工件定位不稳定。2)夹紧力的作用点应落在工件刚度高的部位。4)夹紧力的作用点应尽量避免作用在已精加工过的表面上，以免损伤已经精加工的表面。第二章数控加工工艺基础3.机床夹具的分类对所在学校所用夹具按不同的分类方式进行分