数控铣床及加工中心工艺知识Word格式.docx

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普通机床上加工生产效率很低劳动强度很大的零件。

③不宜类：

生产批量大的零件;

装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件；

沈阳第一机床厂加工余量很不稳定的零件；

必须用特定的工艺装备协调加工的零件.

当选择并决定对某个零件进行数控加工后，还必须选择零件数控加工的内容，以决定零件的哪些表面需要进行数控加工。

一般按下列顺序考虑：

普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择内容;

普通机床难加工、质量也难保证的内容应作为数控加工重点选择的内容；

加工中心普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容,可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。

（2）对零件图进行数控加工工艺性分析 

审查与分析零件图样中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点；

审查与分析零件图样中构成轮廓的几何元素是否充分；

审查与分析定位基准的可靠性.

（3）零件毛坯的工艺性分析 

在对零件图进行工艺性分析后，还应结合数控加工的特点，对所用毛坯（常为板料、铸件、自由锻及模锻件）进行工艺性分析，否则毛坯不适合数控加工，加工将很难进行,甚至会造成前功尽弃.毛坯的工艺性分析一般从下面几个方面考虑：

毛坯的加工余量是否充分，批量生产时的毛坯余量是否稳定;

分析毛坯在安装定位方面的适应性；

分析毛坯的余量大小及均匀性。

（4）机床的选择 

不同类型的零件应在不同的数控机床上加工,要根据零件的设计要求选择机床.数控立式镗铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、加工中心平面凸轮、样板、形状复杂平面或立体零件以及模具的内外型腔.数控卧式镗铣床和卧式加工中心适于加工各种复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等.多坐标联动的卧式加工中心还可用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。

（5）加工方法的选择与加工方案的确定

①加工方法的选择。

加工方法的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。

由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。

例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求,但箱体上的孔一般采用镗削或铰削,而不宜采用磨削。

一般小尺寸的箱体孔选择铰孔,加工中心当孔径较大时则应选择镗孔.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.常用加工方法的加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册。

②加工方案确定的原则.零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的.对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。

例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时,则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。

③加工余量的选择.加工余量泛指毛坯实体尺寸与零件（图样）尺寸之差。

零件加工就是把大于零件（图样）尺寸的毛坯实体加工掉，使加工后的零件尺寸、精度加工中心、表面粗糙度均能符合图样的要求。

通常要经过粗加工、半精加工和精加工才能达到最终要求.因此，零件总的加工余量应等于中间工序加工余量之和.工序间加工余量的选择应按以下两条原则难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件；

②适应类：

在普通机床上加工时易受人为因素干扰,零件价值又高，一旦质量失控便造成重大经济损失的零件；

在普通机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件;

需要多次更改设计才能定型的零件;

普通机床上加工生产效率很低劳动强度很大的零件.

③不宜类:

生产批量大的零件；

装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件;

加工余量很不稳定的零件;

必须用特定的工艺装备协调加工的零件。

加工中心普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择内容;

普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。

数控铣床及加工中心工艺知识——

（二）

审查与分析零件图样中构成轮廓的几何元素是否充分;

加工中心审查与分析定位基准的可靠性。

在对零件图进行工艺性分析后普通车床,还应结合数控加工的特点，对所用毛坯（常为板料、铸件、自由锻及模锻件）进行工艺性分析,否则毛坯不适合数控加工，加工将很难进行，甚至会造成前功尽弃.毛坯的工艺性分析一般从下面几个方面考虑:

毛坯的加工余量是否充分，批量生产时的毛坯余量是否稳定；

不同类型的零件应在不同的数控机床上加工,要根据零件的设计要求选择机床。

数控立式镗铣床和立式加工中心适于加工箱体、普通车床箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂平面或立体零件以及模具的内外型腔。

数控卧式镗铣床和卧式加工中心适于加工各种复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等.多坐标联动的卧式加工中心还可用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。

加工方法的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.由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多,加工中心因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。

例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。

一般小尺寸的箱体孔选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。

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。

常用加工方法的加工精度及表面粗糙度可查阅有关工艺手册.

②加工方案确定的原则.普通车床零件上比较精密表面的加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。

对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。

例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。

③加工余量的选择。

加工余量泛指毛坯实体尺寸与零件（图样）尺寸之差.零件加工就是把大于零件（图样）尺寸的毛坯实体加工掉,使加工后的零件尺寸、精度、加工中心表面粗糙度均能符合图样的要求。

通常要经过粗加工、普通车床半精加工和精加工才能达到最终要求。

因此，零件总的加工余量应等于中间工序加工余量之和。

工序间加工余量的选择应按以下两条原则 

对于整个零件而言,往往有很多位置尺寸和位置精度要求，但在各个方向上通常有一个主设计基准。

主设计基准常与装配基准重合.轴向的主设计•基准是A面，径向的主设计基准是5650h6外圆柱面的轴线。

b．工艺基准。

工艺基准是指在工艺过程中所采用的基准。

普通车床按其作用不同，工艺基准可以分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准.

工序基准:

工序基准是指在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准.

定位基准：

定位基准是指加工中用作定位的基准。

用夹具装夹时，定位基准就是工件上与夹具的定位元件相接触的面。

测量基准：

测量基准是指测量时所采用的基准。

装配基准：

装配基准是指装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。

②定位基准的选择。

选择定位基准时,加工中心应注意减少装夹次数,尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。

一般选择零件上不需要数控铣削的平面或孑L普通车床做定位基准。

对薄板零件，选择的定位基准应有利于提高工件的刚性，以减少切削变形.定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。

在第一道工序中,加工中心只能使用毛坯的表面来定位，这种定位基面称为粗基面（或毛面）.采用已经加工过的表面作为定位基面，这种定位基面称为精基面（或光面文档为个人收集整理,来源于网络个人收集整理，勿做商业用途

数控铣床及加工中心工艺知识-—（三）

如果工件上没有能作为定位基面用的恰当的表面，这时就有必要在工件上专门加工出定位基面，这种基面称为辅助基面.辅助基面在零件工作中无作用，加工中心它仅是为加工的需要而设置的。

精基准的选择原则如下.

a．基准重合原则。

尽可能选用设计基准作为定位基准.特别是精加工，机床为了保证精度，更应该注意这个原则。

这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差.

b．基准统一原则。

应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证表面间的位置精度。

例如，车床主轴加工采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工大多数表面,而且保证了各外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求。

c．互为基准、反复加工原则。

比如，车床主轴支承轴颈与主轴锥孑L的同轴度要求很高。

人们常常采用互为基准、反复加工的方法来达到零件图的要求。

d．自为基准原则.有些精加工工序要求加工余量小而均匀,为保证加工质量和提高生产率，往往就以被加工面本身作为精基面。

例如,车床床身导轨面的磨削等。

选择粗基面时,重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求.

粗基准的选择原则如下.

a．如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，加工中心就机床应该选择该表面作为粗基面。

当工件上有多个重要加工面都要保证余量均匀时，则应选余量最小的面为粗基面。

b．如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面,如果工件上有好几个不加工表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基面，以求壁厚均匀、外形对称等。

c．应该选择毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图样要求。

铸件上不应选择浇冒口的表面、分模面、有飞刺或夹砂的表面作粗基面。

在锻件上不应选择有飞边的表面作粗基面. 

d．粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次,否则定位误差太大。

总之,定位基准的选择原则是从生产实践中总结出来的，加工中心在保证加工精度的前提下,应使定位简单准确、夹紧可靠、加工方便、夹具结构简单。

③定位方式的确定。

工件的定位基准有各种形式，如平面、外圆柱面、圆孑L、机床圆锥面、型面等。

对于这些基准表面可以用各种不同的方法实现定位。

a．工件以平面为定位基准。

常用支承钉或支承板作定位元件来实现定位。

工件以未经机械加工的平面定位，一般常采用三点定位方式。

工件以已经机械加工的平面为定位基准平面时因其加工后误差较小,可以直接放在平面上定位.工件以平面定位时用的定位元件通常称为支承件.常用的有固定支承钉和支承板。

此外还有支承高度可变化的可调支承、适应工件基本位置变化的自位支承。

b．工件以外圆柱面定位。

工件在圆柱孔中定位时，加工中心定位件通常作成定位衬套形式，镶在夹具体上，有时也可在夹具体上直接作出定位孔.定位时把工件的定位基准面放人定位孔中即可实现定位。

用V形块定位。

V形块是由两个互成角的平面组成的定位元件，用V形块定位装卸工件方便，并且在垂直于对称面的方向上机床误差等于o,因此适用于加工对称性要求较高的工件。

巳工件以孔定位（是指工件的定位基准为内圆柱面的情况），常用的定位方法有圆柱销定位或心轴定位，锥销定位及自动定心装置。

④夹具的选择。

数控铣床可以加工形状复杂的零件，但在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床的工件装夹方法一样，所使用的夹具往往并不复杂，加工中心只要求有简单的定位、机床夹紧机构就可以.但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。

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必须注意以下问题。

A．工件的被加工表面必须充分暴露在外,夹紧元件与被加工表面间的距离要保持一‘定的安全距离.各夹紧元件应尽可能低，以防铣夹头或主轴套筒与之在加工过程中相碰撞。

b．夹具安装应保证工件的方加工中心位与工件坐标系一致，并且还要能协调零件定位面与数控铣床之间保持一定的坐标联系.

c．夹具的刚性和稳定性要好，尽量不采用更换压板（夹紧点）的设计。

若必须更换时，要保证不破坏工件的定位.

⑤夹具选用原则。

a．在生产类型为批量较小或单件试制时,若零件复杂，应采用组合夹具。

它是由可重复使用的标准零件组成。

若零件结构简单时，可采用通用夹具，如虎钳、压板等。

b．在生产类型为中批量或批量生产时，一般用专用夹具,其定位效率较高，且稳定可靠。

c．在生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具、机动夹具,如液压、气压夹具。

（8）数控铣床巾n工中心零件的找正与装夹

①在加工中心上对工件进行加工,工件的装夹方法根据不同的工件和加工批量,一般采用如下几种.

a．用通用夹具装夹将夹具（如三爪自定心卡盘、精密平口虎钳）放置在机床工作台适当位置，利用夹具装夹工件，并通过找正工具确定其位置，可用来装夹一定形状和尺寸范围内的工件。

b．用压板螺栓装夹是以工件的有关表面作为找正依据，用百分表逐个地找正工件相对于机床和刀具的位置,然后把工件夹紧。

利用靠棒确定工件在工作台中的位置，加工中心将机器坐标值置于G54坐标系（或其他坐标系）中，以确定工件坐标零点,这种装夹方法适合尺寸较大或形状比较复杂的工件。

c．用专用夹具装夹是靠夹具来保证工件相对于刀具及机床所需的位置，并使其夹紧.工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的，不再需要找正便可将工件夹紧。

夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确位置。

这种装夹方法在成批生产中广泛运用.

②找正器种类与使用。

a．找正器种类.加工中心的工作是由程序中给出的数字控制指令进行的，因此在加工前必须首先确定工件或夹具在机床工作台的位置，即确定工作坐标系。

用来确定工作坐标系的工具称为找正器.

目前加工中心所使用找正器种类很多，从其功用上可划分为以下几类。

测量类:

主要包括百分表、千分表、杠杆表。

主要用于确定工具及夹具定位基准面的方位。

目测类：

主要包括电子感应器、偏心轴、验棒等。

加工中心主要用于确定工件和夹具在机床工作台的坐标位置。

自动测量类：

主要包括机床的自动测量系统。

b．找正器的使用。

电子感应器：

电子感应器的结构。

使用时将其夹持在主轴上,其轴线与主轴轴线重合，采用手动进给缓慢地将标准钢球与工件靠近。

在钢球与工件定位基准面接触的瞬间，由机床、工件、电子感应器组成的电路接通,指示灯亮，从而确定其基准的位置。

使用电子感应器时是人为目测定位，随机误差较大，须重复操作几次，以确定其正确位置，其重复定位精度在2p．m以内.

注意,电子感应器在使用时必须小心翼翼，让其钢球部位与工件接触，同时被加工工件必须是良导体,定位基准面有较好的表面粗糙度。

偏心轴：

偏心轴是采用离心力的原理来确定工件位置的，主要用于确定工作坐标系及测量工件长度、•孔径、槽宽等。

使用过程如下.

将偏心轴夹持在机床主轴上，札Omm测定端处于下方。

将主轴转速设定在400~600r／min的范围内,加工中心测定端保持偏心距o．5mm左右。

将测定端与工件端面相接触且逐渐逼近工件端面,测定端由摆动逐步变为相对静止，此时采用微动进给，直到测定端重新产生偏心为止。

重复操作几次，可使定位精度在3／1m以内，这时考虑测定端的直径就能确定工件的位置。

在使用偏心轴时,主轴转速不宜过高，超过600r／min时，受自身结构影响误差较大.定位基准面应有较好的表面粗糙度和直线度，确保定位精度。

③装夹实例。

加工中心常用的夹具有平口钳、分度头、三爪卡盘和平台夹具等。

下面以在乎口钳上装夹工件为例说明工件的装夹步骤。

把平口钳安装在加工中心工作台面上,加工中心两固定钳口与X轴基本平行并张开到最大。

把装有杠杆百分表的磁性表座吸在主轴上。

使杠杆百分表的触头与固定钳口接触.

在X方向找正，直到使百分表的指针在一个格内晃动为止，最后拧紧平口钳固定螺母。

根据工件的高度情况，在平口钳钳口内放人形状合适和表面质量较好的垫铁后,再放人工件，一般是工件的基准面朝下，与垫铁表面靠紧，然后拧紧平口钳。

在放人工件前,要对工件、钳口和垫铁的表面进行清理,以免影响加工质量。

在X、y两个方向找正，直到使百分表的指针在一个格内晃动为止。

取下磁性表座，夹紧工件，加工中心工件装夹完成文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理，来源于网络

数控铣床及加工中心工艺知识-—（五）

（9）对刀点与换刀点的确定 

对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。

在编程时不论是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都是把工件看作静止,加工中心刀具在运动。

通常把对刀点称为程序原点,它可以设在被加工零件上（如零件的定位孔中心距机床工作台或夹具表面的某一点处），也可以设在与零件定位基准有固定尺寸摇臂钻床关系的夹具上的某一位置（如专门在夹具上设计一圆柱销或孔等）。

其选择原则找正容易；

编程方便;

对刀误差小；

加工时检查方便、可靠。

对刀时应使对刀点与刀位点重合。

所谓刀位点,是指刀具的定位基准点。

对于各种立铣刀，一般取刀具轴线与刀具底端面的交点，钻头则取为钻尖。

换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的，因为这些机床在加工过程中间要自动换刀。

为防止换刀时碰伤零件或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的外面,并要有一定的安全量。

（10）加工路线的确定 

进给路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工工件运动的轨迹和方向。

在数控机床加工过程中，每道工序加工路线的确定都非常重要，因为它与工件的加工精度和表面粗糙度直接相关。

进给路线不但包括加工工艺内容，也反映出各工步顺序.进给路线是编写程序的依据之一，因此，加工中心在确定进给路线时最好画一张工序简图，将已经拟定出的进给路线画上去（包括进、退刀路线），这样可带来不少方便.

在数控加工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为加工路线。

编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点:

加工路线应保证被加工零件的精度和表摇臂钻床面粗糙度,且效率较高；

使数值计算简便，以减少编程工作量;

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。

确定进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线，因精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。

进给路线泛指刀具从对刀点（或机床参考点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径,包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。

在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的进给路线,不仅可以节省整个加工过程的执行时间,还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等.摇臂钻床实现最短的进给路线，除了依靠大量的实践经验外,还应善于分析。

①最短的空行程路线。

a，利用起刀点.合理设置起刀点位置，加工中心在安全的前提下，缩短空行程.

b．利用换刀点。

合理设置换刀点,精粗换刀点分开设置。

c．合理安排回参考点路线.在不发生干涉的情况下，两轴同时回零.

d．合理安排空程进给路线.在铣床加工中，加工均布的相同要素时，合理设进给路线.

②切削进给路线选择原则。

在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。

此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次进给，还是多次进给来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是采用逆铣等。

对点位控制的数控机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能快，而刀具相对工件的运动路线是无关紧要的，因此这类机床应按空程最短来安排进给路线。

除此之外,还要确定刀具轴向的运动尺寸，其大小主要由被加工零件的孑L深来决定，但也应考虑一些辅助尺寸，如刀具的引入距离和超越量。

对于位置精度要求较高的孑L系加工，特别要注意孑L的加工顺序的安排,安排不当时，有可能将坐标轴的反向间隙带人,直接影响位置精度。

孔系加工路线，加工中心在加工孔Ⅳ时,X方向的反向间隙将会影响Ⅲ、摇臂钻床Ⅳ两孔的孔距精度；

铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削,为减少接刀痕迹，保证零件表面质量,对刀具的切入和切出程序需要精心设计.铣削外表面轮廓时，铣刀的切人和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切人和切出零件表面，而不应沿法向直接切人零件，以避免加工表面产生刀痕,保证零件轮廓光滑.

铣削内轮廓表面时，切人和切出无法外延，这时应尽量由圆弧过渡到圆弧，无法实现时，铣刀可沿零件轮廓的法线方向切人和切出，并将其切人、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。

加工过程中,在工件、刀具、夹具、机床系统弹性变形平衡的状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态，刀具会在进给停顿处的零件表面留