第3章.模具數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)

第三章模具數(shù)控加工工藝基礎(chǔ),在數(shù)控機(jī)床上加工零件與在普通機(jī)床上加工零件所涉及的工藝問題大致相同。首先要對被加工零件進(jìn)行工藝分析和處理，然后根據(jù)工藝裝備(機(jī)床、夾具、刀具等)的特點(diǎn)擬定出合理的工藝方案，最后編制出零件加工的工藝規(guī)程(簡稱工藝)或加工程序。,第三章模具數(shù)控加工工藝基礎(chǔ),第一節(jié)模具數(shù)控加工工藝特點(diǎn),一、數(shù)控加工工藝的概念數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工所使用的方法和技術(shù)手段的總和，它是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，是大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。,數(shù)控加工工藝內(nèi)容對零件圖樣進(jìn)行工藝分析，確定零件的數(shù)控加工內(nèi)容，選擇加工機(jī)床類型。確定加工工序及工步。刀具、夾具的選擇和調(diào)整。計(jì)算和優(yōu)化加工軌跡，加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改。首件試加工與現(xiàn)場問題處理。數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸擋。,第一節(jié)模具數(shù)控加工工藝特點(diǎn),二、數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)1、數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體詳細(xì)。2、數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確。3、數(shù)控加工方法的特點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床所配的刀具較好，在相同情況下，切削用量通常比普通機(jī)床大，故其加工效率較高；數(shù)控加工的零件通常比較復(fù)雜，應(yīng)特別注意刀具與夾具、工件間的干涉問題。,.,第二節(jié)模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì),普通加工工藝與數(shù)控加工工藝普通加工工藝許多具體工藝問題，如工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀與尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人員根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定，一般無須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。也就是說：加工時(shí)可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較自由地進(jìn)行人為調(diào)整。,.,第二節(jié)模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì),數(shù)控加工工藝所有工藝問題必須事先設(shè)計(jì)和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細(xì)的切削加工步驟，還包括工夾具型號、規(guī)格、切削用量和其它特殊要求的內(nèi)容，以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細(xì)的各種工藝參數(shù)。也就是說，其自適應(yīng)性較差，加工過程中可能遇到的所有問題必須事先精心考慮，否則導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。,第二節(jié)模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì),1.零件圖工藝分析主要考慮如下內(nèi)容：檢查零件圖的完整性和正確性；檢查零件圖上各個(gè)方向的尺寸是否采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，以保證多次裝夾加工后其相對位置的正確性。2.工序、工步的設(shè)計(jì)數(shù)控加工的工序是指一個(gè)零件在一次裝夾中連續(xù)自動加工直至結(jié)束的所有工藝內(nèi)容，具體包括：零件的裝夾方法和夾具選用、刀具選擇與工步劃分以及走刀路線、切削用量選擇等。,第二節(jié)模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì),2.工序、工步的設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝來源于傳統(tǒng)的加工工藝，數(shù)控加工工序安排時(shí)同樣要遵循普通機(jī)械加工工藝的基本原則，如“基面先行、先主后次、先粗后精、先面后孔”等原則。一般模具零件加工工序的安排：重切削，去除零件毛坯上大部分余量加工發(fā)熱量小、精度要求不高的內(nèi)容精銑模具的曲面等鉆中心孔、小孔，攻螺紋精鏜孔、精銑平面、鉸孔,第二節(jié)模具數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì),2.工序、工步的設(shè)計(jì)數(shù)控加工中工序劃分的方法一般有：以加工內(nèi)容劃分；以所用刀具劃分；以粗、精加工劃分。,為了便于分析和描述工序的內(nèi)容，工序還可進(jìn)一步劃分工步。工步-加工過程中切削工具和切削用量中的轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量均不變時(shí)，所完成的那部分工序內(nèi)容。工序劃分好后，即可對每個(gè)工序進(jìn)行詳細(xì)的工步設(shè)計(jì)。,第二節(jié)數(shù)控加工的工藝分析,當(dāng)加工零件和數(shù)控機(jī)床確定之后，編程人員就要對零件加工工藝進(jìn)行分析。工藝分析主要從零件數(shù)控加工的可能性、程序編制的方便性等方面進(jìn)行。具體要分析的內(nèi)容大致有如下七個(gè)方面：,1)零件毛坯的可安裝性分析。為工件定位、安裝和夾具設(shè)計(jì)提供依據(jù)。,2)毛坯材質(zhì)的加工性分析。即分析所提供的毛坯材質(zhì)本身的力學(xué)性能和熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造品質(zhì)和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夾砂、疏松等。判斷其加工的難易程度，為刀具材料和切削用量的選擇提供依據(jù)。,第二節(jié)數(shù)控加工的工藝分析,3)刀具運(yùn)動的可行性分析。分析工件毛坯(或坯件)外形和內(nèi)腔是否有礙刀具定位、運(yùn)動和切削的地方，對有礙部位是否允許進(jìn)行刀檢，為刀具運(yùn)動路線的確定和程序設(shè)計(jì)提供依據(jù)。,4)加工余量狀況的分析。分析毛坯(或坯料)是否留有足夠的加工余量，孔加工部位是通孔還是盲孔，有無沉孔等，為刀具選擇、加工安排和加工余量分配提供依據(jù)。,5)分析零件圖樣尺寸的標(biāo)注方法是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)。通常零件圖的尺寸標(biāo)注方法都是要根據(jù)裝配要求和零件的使用特性分散地從設(shè)計(jì)基準(zhǔn)引注，這樣的標(biāo)注方法會給工序安排、坐標(biāo)計(jì)算和數(shù)控加工增加許多麻煩。,第二節(jié)數(shù)控加工的工藝分析,數(shù)控加工零件圖要求從同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出相應(yīng)的坐標(biāo)值(或坐標(biāo)尺寸)，這樣有利于編程和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)與編程零點(diǎn)的設(shè)置和計(jì)算，如下圖a。用坐標(biāo)標(biāo)注法，編程時(shí)就十分方便，如圖b。,第二節(jié)數(shù)控加工的工藝分析,6)分析零件圖樣給出構(gòu)成零件輪廓幾何元素的條件是否充分。如果不充分，一是手工編程時(shí)無法計(jì)算基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；二是自動編程時(shí)，無法對構(gòu)成零件輪廓的幾何元素進(jìn)行定義。,7)分析零件結(jié)構(gòu)工藝性是否有利于數(shù)控加工。一是分析零件的外形、內(nèi)腔是否可以采取統(tǒng)一的幾何類型或尺寸，盡可能減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)；二是分析零件內(nèi)槽圓角是否過小，不易保證加工質(zhì)量，零件槽的底部的圓角半徑尺是否過大，影響底部銑削。,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,通過上述工藝分析并結(jié)合零件的技術(shù)要求，確定加工內(nèi)容及工藝路線。加工內(nèi)容和工藝路線是工藝方案擬定的重要內(nèi)容之一。它涉及到三個(gè)方面的問題：一是能否在一臺數(shù)控機(jī)床上，經(jīng)一次裝夾完成零件圖樣中的全部加工內(nèi)容；二是所確定的工藝路線是否經(jīng)濟(jì)合理；三是工藝路線是否能保證最終加工質(zhì)量。,1加工內(nèi)容的確定根據(jù)工藝分析和技術(shù)要求，確定零件的主要加工表面和非加工表面。數(shù)控機(jī)床適于多品種、中小批量的生產(chǎn)，特別適合新產(chǎn)品的試生產(chǎn)。,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,數(shù)控車床適于回轉(zhuǎn)類的軸類零件和盤類零件的內(nèi)外表面。數(shù)控鏜銑床和立式加工中心適于箱體、箱蓋、板類零件、平面凸輪等復(fù)雜表面的加工。三軸聯(lián)動的立式加工中心可以用來加工葉片和模具的表面。臥式加工中心較立式加工中心適宜復(fù)雜的箱體零件、曲型零件、泵體、閥體零件表面加工。多軸(五軸)聯(lián)動的數(shù)控鏜銑床、五面體加工中心，可以用來加工復(fù)雜的曲型面、葉輪螺旋槳以及模具表面。,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,最適合在數(shù)控機(jī)床上加工的內(nèi)容可歸納如下：1)輪廓形狀復(fù)雜，加工精度較高的零件表面；2)需要制作復(fù)雜的工藝裝備、工藝路線過長、工裝過多的零件表面；3)價(jià)值昂貴，加工中不許報(bào)廢的關(guān)鍵零件表面；4)集銑、鉆、鏜、擴(kuò)、鉸、攻螺紋等多種工序于一體的箱體零件表面。,2數(shù)控加工工序劃分在工序劃分時(shí)要考慮下面3個(gè)原則：,1)按所用刀具劃分工序的原則，這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空行程和減少換刀時(shí)間，減少不必要的換刀誤差；,3)按先面后孔的原則劃分工序，這樣可以提高孔加工精度，避免面加工時(shí)引起的變形。,2)按先粗后精的原則劃分加工工序，這樣可以減少粗加工變形對精加工的影響；,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,3加工余量的選擇加工余量泛指毛坯實(shí)體尺寸與零件(圖樣)尺寸之差。零件加工就是把大于零件(圖樣)尺寸的毛坯實(shí)體加工掉，使加工后的零件尺寸、精度、表面粗糙度均能符合圖樣的要求。通常要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工才能達(dá)到最終要求。因此，零件總的加工余量應(yīng)等于中間工序加工余量之和。余量大小可參閱有關(guān)切削加工手冊。,4工件定位與安裝的確定工件定位與安裝的確定是工藝設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)，對任何加工方法來講都十分重要，合理地選擇工件的定位基準(zhǔn)和夾壓方式是確定工件安裝的關(guān)鍵。工件安裝的好壞會直接影響工件的加工質(zhì)量。在工序高度集中的數(shù)控機(jī)床上加工零件，如何提高零件的定位精度，最大限度地減少零件的夾壓變形更為重要，應(yīng)給予足夠的重視。數(shù)控車床、數(shù)控銑床上加工平面或曲面常采用較為簡單的夾具，如三爪或平口鉗等。在數(shù)控鏜床、加工中心上鉆孔和鏜孔，常采用無鉆模的懸臂式加工。這種加工方式有利于大量采用組合夾具，只有特殊的情況下才設(shè)計(jì)專用夾具。無論是采用組合夾具還是專用夾具，一定要充分考慮數(shù)控機(jī)床運(yùn)動的特點(diǎn)，避開夾壓點(diǎn)對刀具運(yùn)動的干涉。,4工件定位與安裝的確定工件定位與安裝的確定主要包括：,(1)選擇合適的定位方式,(2)確定合適的夾緊方式,(3)選擇有足夠剛度和強(qiáng)度的夾具,(1)選擇合適的定位方式加工中心的工作臺是夾具和工件定位與安裝的基礎(chǔ)，但因加工中心的形式和工作臺的結(jié)構(gòu)差異而有所不同，常見的定位方式有下面5種：,1)以側(cè)面定位板定位。利用側(cè)定位板可直接計(jì)算出工件或夾具在工作臺上的位置，并能保證與回轉(zhuǎn)中心的相對位置，定位安裝十分方便。,2)以中心孔定位。不管是利用工件的外徑或內(nèi)徑進(jìn)行定位，均能保證工件中心與工作臺中心有較高的一致性。,3)以中央T形槽定位以中央T形槽進(jìn)行定位的方式，多用于立式加工中心。通常把標(biāo)準(zhǔn)定位塊插入T形槽，使安裝的工件或夾具緊靠標(biāo)準(zhǔn)塊，達(dá)到定位的目的。,4)以基準(zhǔn)槽定位立式和臥式加工中心上均用這種定位方式，在工作臺上除了有基準(zhǔn)槽外，還有供夾緊用的T形槽(有的是螺孔)，通常是在基準(zhǔn)槽中插人標(biāo)準(zhǔn)定位塊或止動塊，作為工件或夾具的定位基準(zhǔn)。采用高精度的止動件，可使定位精度的保持性較高。,5)以基準(zhǔn)銷孔定位多在立式加工中心輔助工作臺上采用，適合于多工件頻繁裝卸工件的加工方法。,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,(2)確定合適的夾緊方式考慮夾緊方案時(shí)，要注意夾緊力的作用點(diǎn)和方向。夾緊力應(yīng)力求通過和靠近中心點(diǎn)上，或在支持點(diǎn)所組成的三角區(qū)之內(nèi)，應(yīng)力求靠近切削部位，并在剛性較高的地方，盡量不要在被加工孔上方進(jìn)行夾壓。(3)選擇有足夠剛度和強(qiáng)度的夾具夾具主要任務(wù)是保證零件的加工精度，因此要求夾具必須具備有足夠的剛度和強(qiáng)度。特別對切削用量較大的粗加工夾具，其剛度和強(qiáng)度更為突出。,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,1.數(shù)控加工對刀具的特殊要求足夠的強(qiáng)度與剛度；刀具的高壽命和高可靠性；較高的精度；可靠的斷屑。因此要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。,(1)數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)與選擇P36,2.刀柄數(shù)控機(jī)床上使用的刀具包括通用刃具和連接刀柄。通用刃具有：鉆頭、銑刀、鉸刀、絲錐等；刀柄是機(jī)床主軸與刀具之間的連接工具。刀柄分兩類：用于不帶刀庫的普通數(shù)控機(jī)床；用于帶刀庫的數(shù)控機(jī)床,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,刀柄的標(biāo)準(zhǔn)中國：GB、T10944-1989；美國：ANSIB5.50；德國：DIN68971；日本：MAS403BT刀柄的結(jié)構(gòu)、形式和尺寸多種多樣。,2.刀柄,2.刀柄,刀柄編碼,3.切削刀具,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,5選擇數(shù)控加工刀具,(1)數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)與選擇數(shù)控車床使用的刀具，無論是車刀、鏜刀、切刀還是螺紋加工刀具均有焊接式和機(jī)夾式之分，除經(jīng)濟(jì)型數(shù)據(jù)車床外，目前已廣泛地使用機(jī)夾式刀具。下圖為一現(xiàn)代數(shù)控車刀，它主要由刀體、刀片和刀片緊固系統(tǒng)3部分組成。,5選擇數(shù)控加工刀具,1)刀片緊固方式：機(jī)夾式車刀按刀片緊固方法的差異可分為杠桿式、楔塊式、螺釘式、上壓式。下圖是上壓式緊固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它由模塊式夾具、銷、刀墊和螺釘組成。不同的刀夾方式是為了滿足不同用途的需要而設(shè)計(jì)的。,2)刀片材質(zhì)：按刀片材料分有硬質(zhì)合金刀片、涂鍍刀片、陶瓷刀片、陶瓷金屬刀片、氮化硼刀片等。影響刀片選擇最重要的因素有零件的加工精度、工件的材料軟硬程度、耐熱、切屑長短(斷屑)、加工的間斷或連續(xù)、振動傾向等。3)刀片的形狀與邊長：刀片形狀有三角形、正方形、正六邊形、棱形和多邊形刀片。刀片形狀與切削邊長均已標(biāo)準(zhǔn)化。4)刀具的編碼：在ISO中對可轉(zhuǎn)位嵌刀、車刀架和鏜刀架都規(guī)定了編碼方式，可參考有關(guān)資料。數(shù)控機(jī)床特別是加工中心，主軸轉(zhuǎn)速較普通機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速高25倍，某些特殊用途的數(shù)控機(jī)床、加工中心其主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)，因此數(shù)控刀具的強(qiáng)度與壽命至關(guān)重要。目前涂鍍刀具、立方氮化硼刀具等廣泛應(yīng)用于加工中心，陶瓷刀具與金剛石刀具也開始在加工中心上運(yùn)用。,5選擇數(shù)控加工刀具,為了提高槽寬的加工精度減少銑刀的種類，加工時(shí)可采用直徑比槽寬小的銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀具半徑補(bǔ)償功能來銑槽的兩邊，以達(dá)到提高槽的加工精度。,5選擇數(shù)控加工刀具,2)鉆孔刀具：在加工中心上鉆孔都是無鉆模直接鉆孔，因此一般應(yīng)使鉆頭直徑D滿足LD5(L為鉆孔深度)。細(xì)長孔的加工易于折斷鉆頭，要注意冷卻和排屑，下圖是鑲?cè)嫒袡C(jī)夾刀片的強(qiáng)力高速鉆頭，它的一片刀片位于中心線上，另一刀片位于周邊上，它的形狀類似深孔鉆頭，切削液可以從鉆頭中心引入。,為了提高刀片的壽命，刀片上涂有一層碳化鈦層，壽命為一般刀片的23倍，使用這種鉆頭鉆箱體孔比普通麻花鉆要提高工效46倍。目前國外加工中心廣泛采用這種鉆頭。,在鉆孔前最好先用中心鉆鉆一中心孔或用一剛性較好的短鉆頭劃一窩，這可以解決在鑄件毛坯表面引正等問題，還可以代替孔的倒角、提高小鉆頭的壽命等。劃窩一般采用815的鉆頭(見下圖)。,當(dāng)毛坯表面非常硬，鉆頭無法劃窩時(shí)可先用硬質(zhì)合金立銑刀，在欲鉆孔部位先銑小平面，然后再用中心鉆鉆一引孔，解決硬表面鉆孔引正問題。,為了提高工效、減少工步數(shù)和換刀次數(shù)可以采用如下圖所示的階梯式鉆頭。,這個(gè)鉆頭每個(gè)階梯均有自己的螺旋槽，比共螺旋槽的復(fù)合鉆頭易于排屑。這種鉆頭不僅可以提高工效33.5倍，而且可以提高孔距精度。,5選擇數(shù)控加工刀具,3)鏜孔刀具的使用特點(diǎn)在加工中心上進(jìn)行鏜削加工通常是采用懸臂式的加工，因此要求鏜刀有足夠的剛度和較好的精度。在鏜孔過程中一般都是采用移動工作臺或立柱完成Z向進(jìn)給(臥式)，保證懸伸不變，從而獲得進(jìn)給的剛性。對于精度要求不高的幾個(gè)同尺寸的孔，在加工時(shí)，可以用一把刀完成所有孔的加工后，再更換一把刀加工各孔的第二道工序，直至換最后一把刀加工最后一道工序?yàn)橹埂＞庸た讋t須單獨(dú)完成，每道工序換一次刀，盡量減少各個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動以使減少定位誤差對加工的影響。,5選擇數(shù)控加工刀具,加工中心常用的精鏜孔刀具，有如下圖所示的精鏜微調(diào)刀桿系統(tǒng)。,5選擇數(shù)控加工刀具,左圖是近年來廣泛使用的雙刃機(jī)夾鏜刀；右圖所示為可調(diào)雙刃鏜刀系統(tǒng)。,這種刀具的刀片更換十分方便，不需要重磨，易于調(diào)整，剛性好，對稱切削鏜孔的精度較高。,大孔徑的鏜孔加工可選用,5選擇數(shù)控加工刀具,雙刃鏜刀,5選擇數(shù)控加工刀具,4)攻螺紋刀具在加工中心上攻螺紋一般都用絲錐直接在底孔上攻螺紋。鑄鐵件多用手動絲錐進(jìn)行攻螺紋，鋼件要用機(jī)動絲錐的絲錐進(jìn)行攻螺紋。,5選擇數(shù)控加工刀具,加工中心除用上述兩種絲錐外，還有用如圖所示的螺頭式絲錐和螺旋式絲錐。,5選擇數(shù)控加工刀具,螺頭式絲錐(下圖)包括咬入部和與排屑槽螺旋方向相反的1512的螺旋槽，一般用于通孔攻螺紋。該種絲錐有如下特點(diǎn)：切屑從切削方向排出，槽內(nèi)不殘留切屑，這樣不會因切屑堵塞而損傷絲錐；由于切屑不堵塞，可以把溝槽設(shè)計(jì)得較一般絲錐小，從而提高了絲錐的強(qiáng)度；由于這種絲錐咬入部分的有效前角增大，刃尖鋒利，切削阻力小，所以可攻出較高精度的螺紋孔；對于切削性能較差的材料，用這種絲錐攻螺紋，也能獲得較好的效果。,5選擇數(shù)控加工刀具,螺旋式絲錐有螺旋刃槽(下圖)，像鉆頭那樣，一邊進(jìn)行切削，一邊從排屑槽后面排出切屑。螺旋角越大越鋒利，而且切屑排出也較順利。螺旋角過大，會降低刃尖的強(qiáng)度，而且會產(chǎn)生卷刃或剝離現(xiàn)象。這種絲錐的特點(diǎn)是：因切屑從后面排出，最適合于盲孔、深孔攻螺紋；切屑不殘留在刃槽內(nèi)，這樣不會發(fā)生因排屑堵塞而造成的損傷；對切削性能較差的材料同樣可以獲得較好的效果。,6切削用量的確定,編程人員選擇切削用量時(shí)，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機(jī)械加工質(zhì)量和總產(chǎn)量。而切削條件影響的因素有：,1)機(jī)床、工具、刀具及工件的剛性；2)切削速度、背吃刀量和切削進(jìn)給量；3)工件精度及表面粗糙度；4)刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；5)切削液的種類、冷卻方式；6)工件材料的硬度及熱處理狀況；7)工件數(shù)量；8)機(jī)床的壽命。,6切削用量的確定,對于高效率的金屬切削機(jī)床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大主要要素。這些條件決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。編程人員在確定每道工序的切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)被加工工件材料、硬度、刀具的耐用度和機(jī)床說明書中的規(guī)定去選擇合適的吃刀量和切削速度（進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速），也可以結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比法確定切削用量。,7加工路線的確定,在數(shù)控機(jī)床上加工零件，特別是在加工中心上加工零件，每道工序的加工路線的確定都是非常重要的，因?yàn)樗粌H與被加工零件表面粗糙度有關(guān)，而且與尺寸精度和位置精度都有直接關(guān)系。過長的加工路線還會影響機(jī)床的壽命、刀具的壽命等。確定加工路線就是要確定刀具運(yùn)動軌跡和運(yùn)動方向(即編程軌跡和運(yùn)動方向)。,所謂“加工路線”也就是刀具的“走刀路線”。,.,7加工路線的確定P41,一、走刀路線在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對于工件運(yùn)動的軌跡稱為加工路線。編程時(shí)，加工路線的確定原則主要有以下幾點(diǎn)：（1）加工路線應(yīng)保證加工零件的精度和表面粗糙度，并且效率較高。（2）使數(shù)值計(jì)算簡單，以減少編程工作量。（3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可以減少程序段，又可減少空走刀時(shí)間。此外，確定加工路線時(shí)，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定是一次走刀，還是多次走刀完成加工以及在銑削加工中是采用順銑還是逆銑的刀具走向等。,.,銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和工件的走刀方向相反時(shí)稱為逆銑，如圖a）所示。相同時(shí)稱為順銑，如圖b）所示。銑切加工中順銑和逆銑得到的表向粗糙度不同。,逆銑時(shí)，切削厚度從零逐漸增大，切入瞬時(shí)刀刃鈍圓半徑大于瞬時(shí)切削厚度，實(shí)際切削前角為負(fù)值，刀齒在工件表而上擠壓、滑行，切不下切屑，使這一段表面產(chǎn)生嚴(yán)重冷硬層。當(dāng)?shù)诙€(gè)刀齒切入時(shí)，又在冷硬層表面擠壓、滑行，使刀齒磨損較大，同時(shí)工件表面粗糙度值增大，影響表面加工質(zhì)量。,順銑時(shí)，刀齒的切削厚度從最大開始，避免了產(chǎn)生擠壓、滑行現(xiàn)象，因而能提高工件加工表面質(zhì)量。但是當(dāng)工件為毛坯表面，特別是表面有硬皮、雜質(zhì)時(shí)，刀具損壞較快。,.,一、走刀路線,根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此時(shí)可用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其它表面。如圖3-13所示的零件。應(yīng)先車去整個(gè)零件的大部分余量，以最小的走刀次數(shù)完成粗加工，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。,7加工路線的確定,一、確定走刀路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）尋求最短加工路線如加工下圖a所示零件上的孔系。b圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用c圖的走刀路線，減少空刀時(shí)間，則可節(jié)省定位時(shí)間近一倍，提高了加工效率。,7加工路線的確定,（2）最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。,圖3-14所示為加工凹槽的三種走刀路線。圖3-14（a）和（b）分別為用行切法和環(huán)切法加工凹槽的走刀路線；（c）因?yàn)橄扔眯星蟹ㄗ詈蟓h(huán)切一刀光整輪廓面。三種方案中，（a）圖方案最差，（c）圖方案最好。,7加工路線的確定,(3)選擇切入切出方向考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時(shí)，刀具的切出或切入點(diǎn)應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕，如下圖所示。,7加工路線的確定,（4）選擇使工件在加工后變形小的路線對橫截面積小的細(xì)長零件或薄板零件應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸或?qū)ΨQ去除余量法安排走刀路線，安排工步時(shí)，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工步。,（4）選擇使工件在加工后變形小的路線,下圖是精鏜430H7孔的示意圖，由于孔的位置精度要求較高，因此安排鏜孔路線問題就顯得比較重要，安排不當(dāng)就有可能把坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，直接影響孔的位置精度。,(1)孔加工路線的確定,(1)孔加工路線的確定,下圖是上圖的加工路線示意圖，從圖中不難看出圖a所示方案由于孔與I、孔的定位方向相反，無疑X向的間隙會使定位誤差增加，而影響孔與孔的位置精度。圖b所示方案是當(dāng)加工完孔后沒有直接在孔處定位，而是多運(yùn)動了一段距離，然后折回來在孔處進(jìn)行定位，這樣I、和孔的定位方向是一致的，孔就可以避免反向間隙誤差的引入。從而提高了孔與孔的孔距精度。,.,(1)孔加工路線的確定,圖a為零件圖，在該零件上鏜六個(gè)尺寸相同的孔，有兩種加工路線。當(dāng)按圖b所示路線加工時(shí)，由于孔5、6與孔1、2、3、4定位方向相反，Y方向反向間隙會使定位誤差增加，而影響孔5、6與其它孔的位置精度。按圖c所示路線，加工完4個(gè)孔往上多移動一段距離到P點(diǎn)，然后再折回來加工孔5、6，這樣方向一致，可避免反向間隙的產(chǎn)生，提高孔5、6與其它孔的位置精度。,(2)銑削內(nèi)外圓時(shí)加工路線的確定,銑削整圓時(shí)，要安排刀具從切向進(jìn)入圓周進(jìn)行銑削加工，當(dāng)整圓加工完畢之后，不要在切點(diǎn)處取消刀補(bǔ)和退刀，要安排一段沿切線方向繼續(xù)運(yùn)動的距離，這樣可以避免在取消刀補(bǔ)時(shí)，刀具與工件相撞而造成工件和刀具報(bào)廢。銑切外圓加工路線如圖7-17所示。,(2)銑削內(nèi)外圓時(shí)加工路線的確定,當(dāng)銑切內(nèi)圓時(shí)也應(yīng)該遵循此種切入的方法。最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線。切出時(shí)也應(yīng)多安排一段過渡圓弧再退刀，這樣可以降低接刀處的接痕，從而可以降低孔加工的粗糙度和提高孔加工的精度，右圖是銑切內(nèi)圓的加工路線示意圖。,(3)刀具軸向進(jìn)給的切入與切出的確定,下如圖所示用鉆頭鉆孔，鉆頭定位于R點(diǎn)，從R點(diǎn)以進(jìn)給速度作Z向進(jìn)給，到孔底部后，應(yīng)安排快速退到R點(diǎn)。長度A為切入距離，B為切出距離，A與目的實(shí)際尺寸要視工件表面狀態(tài)和加工性質(zhì)而定。,(3)刀具軸向進(jìn)給的切入與切出的確定,下表列出了鉆孔、鏜孔、鉸孔和攻螺紋的切入與切出點(diǎn)的距離。,第三節(jié)數(shù)控加工的工藝處理(典型加工工序的工藝處理),1輪廓銑削的工藝處理,(1)平面輪廓的加工一般平面輪廓零件，其輪廓多數(shù)由圓弧和直線所組成，如下圖所示的平面輪廓零件，它是由兩段圓弧和兩段直線所組成。這類零件形狀比較簡單，只要根據(jù)零件輪廓尺寸、調(diào)用刀具補(bǔ)償功能(G41或G42)，即可完成該零件的輪廓加工。G41-左邊刀具半徑補(bǔ)償G42-右邊刀具半徑補(bǔ)償,1輪廓銑削的工藝處理,(1)平面輪廓的加工當(dāng)平面輪廓是任意曲線時(shí)，編程就比較困難，因?yàn)槟壳吧袥]有可以實(shí)現(xiàn)任意曲線加工的數(shù)控系統(tǒng)，因此需要用逼近法去解決這類零件的加工。如圖所示的兩條曲線，可分別用直線或圓弧逼近，即用直線插補(bǔ)方法逼近曲線，用圓弧插補(bǔ)方法近似地逼近曲線。,1輪廓銑削的工藝處理,(2)立體輪廓的加工立體輪廓的加工工藝處理較平面輪廓加工要復(fù)雜得多，加工時(shí)要根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及零件的精度要求，選擇合理的進(jìn)給路線。對于三坐標(biāo)兩軸聯(lián)動的數(shù)控銑床、加工中心?？梢杂谩靶星蟹ā边M(jìn)行加工?！靶星蟹ā比鐖D所示，即以XYZ三軸中任意兩軸作插補(bǔ)運(yùn)動，第三軸作周期性進(jìn)給，常稱作二軸半坐標(biāo)聯(lián)動。此方法適宜加工精度要求不高的曲面、模具、凸輪等零件。,行切法加工所用的刀具通常采用球頭銑刀。,1輪廓銑削的工藝處理,(2)立體輪廓的加工三坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床可以用“階梯逼進(jìn)法”進(jìn)行加工。右如圖所示的SS為一空間曲線，在XY及XZ兩平面上均為平面曲線。在XY平面內(nèi)兩軸聯(lián)動，Z向作周期進(jìn)給，依次步步逼近，從而形成一條空間曲線。因此，可在有空間直線插補(bǔ)功能的三坐標(biāo)聯(lián)動機(jī)床上加工。但編程計(jì)算較復(fù)雜，加工程序可采用自動編程系統(tǒng)來編制。,“行切法”與“階梯法”都是近似的加工方法，加工精度與分隔、分階的密度有直接的關(guān)系。對于精度要求較高的零件采用這種方法進(jìn)行加工時(shí)要采取相應(yīng)的措施或更換設(shè)備。,1輪廓銑削的工藝處理,(2)立體輪廓的加工四坐標(biāo)及四坐標(biāo)以上的聯(lián)動加工，除XYZ三軸平移外還要求有第四軸或第五軸旋轉(zhuǎn)，即沿XYZ的任意一軸或兩軸作轉(zhuǎn)動(A、B等)。這種加工方式雖然為加工提供了方便，但機(jī)床設(shè)備費(fèi)用非常高。,四軸聯(lián)動加工方法：,如下圖所示的飛機(jī)大梁，其加工面為直紋扭曲面，若采用三坐標(biāo)聯(lián)動加工，則只能用球頭刀，不僅效率低，而且加工表面粗糙，為此可采用如圖所示的圓柱銑刀周邊切削方式在四軸聯(lián)動機(jī)床上進(jìn)行加工，再加工過程中，除了X、Y軸聯(lián)動形成大梁的基線，為了保證刀具與工件型面在全長上始終貼合，同時(shí)刀具還應(yīng)作B軸擺動（繞Y軸旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動），由于擺動運(yùn)動，則需直線移動座標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)償，即可能進(jìn)行X、Y、Z三個(gè)方向的補(bǔ)償，所以需四軸聯(lián)動。由于計(jì)算較復(fù)雜，故一般采用自動編程。,五軸聯(lián)動加工：,螺旋槳是典型零件，一般采用端銑刀加工，為了保證端銑刀的端面加工處的曲面的切平面重合，銑刀除了需要三個(gè)移動軸（X、Y、Z）外，還應(yīng)作與螺旋角、后傾角相對應(yīng)的擺動運(yùn)動。并且還要作相應(yīng)的附加補(bǔ)償運(yùn)動（擺動中與銑刀的刀位點(diǎn)不重合）。綜上所述，葉面的加工需要五軸（X、Y、Z、A、B）聯(lián)動，這種編程只能采用自動編程系統(tǒng)。,.,五軸聯(lián)動加工視頻,.,五軸聯(lián)動加工視頻,2調(diào)頭鏜孔的工藝處理,調(diào)頭鏜孔是一種常見的孔加工方法，它是利用工作臺作橫向(X向)移動和回轉(zhuǎn)180。使夾在工作臺上的工件孔的軸心線與回轉(zhuǎn)前的軸心線重合，實(shí)現(xiàn)從工件的兩端加工同軸孔。這種加工方法必然會產(chǎn)生調(diào)頭鏜孔的同軸度誤差。為了盡量減少同軸度誤差，可作如下處理。,1)對于箱體零件上只有一通孔的調(diào)頭鏜時(shí)，在鏜完一端孔刀具退出后，工作臺僅作180回轉(zhuǎn)運(yùn)動，再調(diào)用刀具加工另一端孔，這樣可以避免橫向移動的誤差影響工件的同軸度。,2調(diào)頭鏜孔的工藝處理,2)對于有若干孔系的箱體零件調(diào)頭鏜時(shí)，在每鏜完同一軸線上的一端孔時(shí)，工作臺即回轉(zhuǎn)180，并作相應(yīng)的X向運(yùn)動，使孔的軸心線返回與主軸中心線重合，再加工另一端的孔。這樣可以減少反向間隙以及多次定位誤差對同軸度的影響如下圖所示。,3)減少頻繁的交換刀具，刀具交換誤差和Y軸(臥式)、Z軸(立式)的定位誤差也會影響同軸度，所以調(diào)頭鏜時(shí)應(yīng)盡量減少刀具交換次數(shù)。,第四節(jié)數(shù)控加工工藝文件,數(shù)控加工工藝文件是編程員編制的與程序單配套的相關(guān)技術(shù)文件，常用的數(shù)控加工工藝文件有工藝規(guī)程卡(也稱工藝卡)、刀具調(diào)整卡和加工程序清單。加工中心的加工工藝文件，由于工件復(fù)雜，加工部位多，涉及的刀輔具也多，因此務(wù)必詳細(xì)研究工件圖樣，細(xì)致的安排每一道工序，乃至全部工序。對十分復(fù)雜或毛坯狀態(tài)和前加工內(nèi)容不太明確的工件，必要時(shí)還需繪制出毛坯狀態(tài)圖、輔助工藝圖、刀具布置圖等，以便詳盡的指導(dǎo)生產(chǎn)。,第四節(jié)數(shù)控加工工藝文件,數(shù)控加工工藝規(guī)程卡是數(shù)控加工工藝文件重要組成部分之一，它規(guī)定了工序內(nèi)容、加工順序、加工面回轉(zhuǎn)中心距離(立式加工中心無此項(xiàng))、刀具編號(碼)、刀具類型和規(guī)格、刀輔具(工具)型號和規(guī)格、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和背吃刀量等，,1.工藝規(guī)程卡,第四節(jié)數(shù)控加工工藝文件,如下表所示數(shù)控加工工藝規(guī)程卡。如果只在數(shù)控機(jī)床上加工1、2道工序時(shí)，也可不用填寫工藝規(guī)程卡，用文字?jǐn)⑹黾纯?，加工?nèi)容十分復(fù)雜，還應(yīng)把零件草圖繪在工藝規(guī)程卡上，并標(biāo)明工件零點(diǎn)、刀具零點(diǎn)、回轉(zhuǎn)中心、切削循環(huán)進(jìn)刀點(diǎn)等數(shù)據(jù)信息。,1.工藝規(guī)程卡,第四節(jié)數(shù)控加工工藝文件,刀具調(diào)整卡是指導(dǎo)機(jī)外對刀、預(yù)置、調(diào)整或修改刀具尺寸的工藝性文件。所謂的機(jī)外對刀就是在刀具裝入刀庫(或主軸)之前，事先在對刀儀上調(diào)整好刀具的徑向和軸向(長度)尺寸，這種在機(jī)床外進(jìn)行刀具調(diào)整的方式即為機(jī)外對刀方式。,2刀具調(diào)整卡,刀具調(diào)整卡式樣因工廠刀具管理差異不盡相同，刀具調(diào)整卡如表A所示，它是加工中心用的一種刀具調(diào)整卡，并配有刀具配套卡，如表B所示，在卡中繪有刀具配套簡圖和相關(guān)配套目錄。,2刀具調(diào)整卡,2刀具調(diào)整卡,2刀具調(diào)整卡,.,2（1）刀具的調(diào)整,加工過程中工件與刀具的相對位置決定了零件加工的尺寸、形狀，故刀具位置的調(diào)整會直接影響到加工精度。,刀具調(diào)整的方法有：機(jī)上對刀和機(jī)外對刀。,機(jī)上對刀：即把刀具裝在機(jī)床主軸上，利用數(shù)控裝置的數(shù)顯功能或利用測頭附件，相對標(biāo)準(zhǔn)刀具測出每把刀具的長度和半徑的偏差量，并把其設(shè)置在偏差號所指定的地址中或刀具表中。,機(jī)外對刀：利用刀具預(yù)調(diào)儀進(jìn)行機(jī)外對刀，預(yù)調(diào)儀的圓錐孔型號必須與機(jī)床的主軸圓錐孔一致。在刀具預(yù)調(diào)儀上可測出每把刀具相對標(biāo)準(zhǔn)刀具的長度和半徑偏差值，再把其設(shè)置在偏置號所指定的地址中或刀具表中。,.,起刀點(diǎn)（對刀點(diǎn)）-確定刀具與工件相對位置的點(diǎn)。起刀點(diǎn)（對刀點(diǎn)）選定后，便確定了機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系之間的相互關(guān)系。,.,原則:主要是考慮起刀點(diǎn)（對刀點(diǎn)）在機(jī)床上校正方便，編程時(shí)便于數(shù)學(xué)處理和有利于簡化編程。起刀點(diǎn)可選在零件或夾具上。最好選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。如以孔定位的零件，則以孔中心為對刀點(diǎn)較為適宜。所選擇的對刀點(diǎn)，必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)尺寸關(guān)系。,.,2（1）刀具的調(diào)整,刀具預(yù)調(diào)儀的測量裝置有：光學(xué)式、光柵數(shù)顯式、容柵數(shù)顯式，千分表測量式等。,對刀儀,.,2（1）刀具的調(diào)整,對刀儀,.,2（1）刀具的調(diào)整,對刀儀（數(shù)控車床）,.,2