第3章数控加工的工艺设计.ppt

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第第3章章数控加工的工艺设计数控加工的工艺设计任课教师：

舒雨锋教学要求：

教学要求：

重点重点重点重点l数控加工工艺分析的基本概念；数控加工工艺分析的基本概念；ll数控加工工艺分析的内容与方法，数控加工工艺数控加工工艺分析的内容与方法，数控加工工艺文件的制定。

文件的制定。

难点难点难点难点ll数控加工工艺文件的制定。

数控加工工艺文件的制定。

教学内容：

教学内容：

数控加工工艺的内容及分析数控加工工艺路线的设计数控加工工序的设计编制数控加工技术文件3.1数控加工工艺内容及分析数控加工工艺内容及分析数控加工工艺分析的重数控加工工艺分析的重数控加工工艺分析的重数控加工工艺分析的重要性要性1.对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。

2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编程以前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。

3.在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）和图形（如图形的基点、节点等）也需做一些处理。

因此程序编制中的工艺分析是一向十分重要的工作。

3.1数控加工工艺内容及分析数控加工工艺内容及分析3.1.13.1.1机床的合理选用机床的合理选用机床的合理选用机床的合理选用根据国内外数控机床技术应用实践，数控机床加工的适用范围可用图3-1和3-2定性分析。

图3-1零件复杂程度与零件批量的关系图3-2零件批量与总加工费用的关系3.1数控加工工艺内容及分析数控加工工艺内容及分析图图3-1表明了随零件的复杂程度和生产批量的不同，三种表明了随零件的复杂程度和生产批量的不同，三种机床适用范围的变化。

机床适用范围的变化。

当零件不太复杂，生产批量不太大时，宜采用通用机床；当零件不太复杂，生产批量不太大时，宜采用通用机床；当生产批量很大时，数控机床就显得更为适用了。

当生产批量很大时，数控机床就显得更为适用了。

图图3-2表明了随生产批量的不同，采用三种机床加工表明了随生产批量的不同，采用三种机床加工时，综合费用的比较。

时，综合费用的比较。

由图可知，在多品种、小批量（由图可知，在多品种、小批量（100件以下）的生产情件以下）的生产情况下，使用数控机床可获得较好的经济效益。

零件批量的况下，使用数控机床可获得较好的经济效益。

零件批量的增大，对选用数控机床是不利的。

增大，对选用数控机床是不利的。

3.1数控加工工艺内容及分析数控加工工艺内容及分析数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。

2）轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。

3）用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备（工具、夹具和模具）的零件。

4）需要多次改型的零件。

5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。

6）需要最短生产周期的急需零件。

3.1数控加工工艺内容及分析数控加工工艺内容及分析3.1.23.1.2数控加工工艺性分析数控加工工艺性分析从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。

ll零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则

（1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。

（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。

ll零件的结构工艺性应符合数控加工的特点零件的结构工艺性应符合数控加工的特点零件的结构工艺性应符合数控加工的特点零件的结构工艺性应符合数控加工的特点

（1）零件的内腔和外形最好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，因而内槽圆角半径不应过小。

如图3-33.1数控加工工艺内容及分析数控加工工艺内容及分析图3-3数控加工工艺性对比图图bb与图与图aa相比，相比，转接圆弧半径转接圆弧半径大，可以采用大，可以采用较大直径的铣较大直径的铣刀来加工。

加刀来加工。

加工平面时，进工平面时，进给次数也相应给次数也相应减少，表面加减少，表面加工质量也会好工质量也会好一些，所以工一些，所以工艺性较好。

艺性较好。

3.1数控加工工艺内容及分析数控加工工艺内容及分析（3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大，如图3-4所示。

（4）应采用统一的基准定位。

图3-4零件底面圆弧对加工工艺的影响3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计3.2.13.2.1数控加工路线的确定数控加工路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为为加工路线加工路线加工路线加工路线。

所谓所谓“刀位点刀位点”是指刀具对刀时的理论刀尖点。

是指刀具对刀时的理论刀尖点。

如车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面如车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中心等。

的中心，球头铣刀的球头中心等。

平头铣刀球头铣刀车刀钻头3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计加工路线的确定原则：

加工路线的确定原则：

加工路线的确定原则：

加工路线的确定原则：

11）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。

效率较高。

22）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。

33）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少）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。

空刀时间。

此外，确定加工路线时，还要考虑工件的此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机加工余量和机床、刀具的刚度床、刀具的刚度等情况，确定是一次刀，还是多次走刀来完等情况，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。

成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。

3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计v车削加工路线的确定车削加工路线的确定（1111）最短的切削加工路线）最短的切削加工路线）最短的切削加工路线）最短的切削加工路线图图3-53-5为粗车几种不同切削进给路线的安排示意图。

在同等为粗车几种不同切削进给路线的安排示意图。

在同等条件下，图条件下，图3-5c3-5c其切削所需时间（不含空行程）最短，刀具其切削所需时间（不含空行程）最短，刀具的损耗最少。

的损耗最少。

图图3-5粗车进给路线示例粗车进给路线示例3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计（2222）大余量毛坯的阶梯切削加工路线）大余量毛坯的阶梯切削加工路线）大余量毛坯的阶梯切削加工路线）大余量毛坯的阶梯切削加工路线图图3-63-6所示为车削大余量工件两种加工路线，图所示为车削大余量工件两种加工路线，图3-6a3-6a是错是错的阶梯切削路线，图的阶梯切削路线，图bb按按1515的顺序切削，每次切削所留的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。

余量相等，是正确的阶梯切削路线。

图图3-6大余量毛坯的阶梯切削路线大余量毛坯的阶梯切削路线3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计（3333）完整轮廓的连续切削进给路线）完整轮廓的连续切削进给路线）完整轮廓的连续切削进给路线）完整轮廓的连续切削进给路线零件精加工时，其完整轮廓应由最后一刀连续加工而成，零件精加工时，其完整轮廓应由最后一刀连续加工而成，加工刀具的进、退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的加工刀具的进、退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然轮廓中安排切入和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变性，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、变化而造成弹性变性，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。

形状突变或滞留刀痕等缺陷。

（4444）特殊的加工路线）特殊的加工路线）特殊的加工路线）特殊的加工路线例如，当采用尖形车刀加工大圆弧内表面零件时，安排例如，当采用尖形车刀加工大圆弧内表面零件时，安排两种不同的进给方法如图两种不同的进给方法如图3-73-7所示，其结果是不相同的。

图所示，其结果是不相同的。

图3-83-8有嵌刀现象有嵌刀现象，图，图3-93-9所示进给方案是较合理的。

所示进给方案是较合理的。

3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计图图3-73-7两种不同的进给方法两种不同的进给方法图图3-83-8嵌刀现象嵌刀现象图图3-93-9合理的进给方案合理的进给方案3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计（5555）车削螺纹加工路线）车削螺纹加工路线）车削螺纹加工路线）车削螺纹加工路线在车螺纹时，沿螺距方向的进给要有引入距离在车螺纹时，沿螺距方向的进给要有引入距离11和超越距和超越距离离22。

如图如图3-103-10所示。

一般所示。

一般11为为25mm25mm，对大螺距和高精度对大螺距和高精度的螺纹取大值；的螺纹取大值；22一般取一般取11的的1/41/4左右。

若螺纹收尾处没有左右。

若螺纹收尾处没有退刀槽时，收尾处的形状与数控系统有关，一般按退刀槽时，收尾处的形状与数控系统有关，一般按4545退刀退刀收尾。

收尾。

图3-10车削螺纹时引入距离3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计v铣削加工路线的确定铣削加工路线的确定（11）顺铣和逆铣）顺铣和逆铣）顺铣和逆铣）顺铣和逆铣当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣；当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣；当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应采用逆铣。

当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应采用逆铣。

3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计图图3-11刀具切入和切出外轮廓的加工路线刀具切入和切出外轮廓的加工路线（2222）铣削外轮廓的加工路线）铣削外轮廓的加工路线）铣削外轮廓的加工路线）铣削外轮廓的加工路线刀具切入零件时，应沿切削起始点延伸线（图刀具切入零件时，应沿切削起始点延伸线（图3-11a3-11a）或切线方向（图或切线方向（图3-3-11b11b）逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。

同样，在切离工件时，也逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。

同样，在切离工件时，也要沿着切削终点延伸线（图要沿着切削终点延伸线（图3-11a3-11a）或切线方向（图或切线方向（图3-11b3-11b）逐渐切离工件。

逐渐切离工件。

3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计（33）铣削内轮廓的加工路线）铣削内轮廓的加工路线）铣削内轮廓的加工路线）铣削内轮廓的加工路线同铣削外轮廓一同铣削外轮廓一样，刀具同样不能样，刀具同样不能沿轮廓曲线的法向沿轮廓曲线的法向切入和切出。

此时切入和切出。

此时刀具可以沿一过渡刀具可以沿一过渡圆弧切入和切出工圆弧切入和切出工件轮廓。

图件轮廓。

图3-123-12所所示为铣切内圆的加示为铣切内圆的加工路线。

工路线。

图图3-12刀具切入和切出内轮廓的加工路线刀具切入和切出内轮廓的加工路线3.2数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线的设计（4444）铣削内槽的加工路线）铣削内槽的加工路线）铣削内槽的加工路线）铣削内槽的加工路线图图3-133-13所示为加工内槽的三种加工路线。

图所示为加工内槽的三种加工路线。

图3-13a3-13a和图和图3-13b3-13b分别用行切法和环切法加工内槽。

分别用行切法和环切法加工内槽。

共同点共同点共同点共同点是都能切是都能切净内腔中全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复净内腔中全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复进给的搭接量。

进给的搭接量。

不同点不同点不同点不同点是行切法的加工路线比环切法短，但行是行切法的加工路线比环切法短，但行切法将在每两次进给的起点与终点间留下了残留面积，而达不切法将在每两次进给的起点与终点间留下了残留面积，而达不到所要求的表面粗糙度；用环切法获得的