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1、數(shù)控加工工藝與編程,簡,程,介,課,知識鏈接,學(xué)習(xí)本門課程的重要意義,學(xué)成效果,機械制圖,機械制造基礎(chǔ),機械制造裝備設(shè)計,數(shù)控加工工藝與編程,數(shù)控加工操作實踐,知識鏈接,工藝分析、確定切削用量及加工工藝路線,工裝夾具、刀具等的選用及設(shè)計,理論與實踐密不可分,看圖、識圖、分析圖紙,學(xué)成效果,掌握數(shù)車、數(shù)銑編程的基本指令及用法,能編制數(shù)車、數(shù)銑加工工藝過程,數(shù)車、數(shù)銑典型工件的程序編制及工藝編寫,數(shù)控加工工藝與編程,數(shù)控加工作品欣賞,第一章,數(shù)控加工工藝基礎(chǔ),Chapter 1,目錄,1,數(shù)控加工,2,數(shù)控加工工藝,3,機械加工精度,4,機械加工表面質(zhì)量,5,工件定位與夾緊,6,數(shù)控加工工藝分析與

2、設(shè)計,7,數(shù)控加工工藝文件的編寫,重點,數(shù)控加工的特點,數(shù)控加工工藝特點,數(shù)控加工工藝系統(tǒng),提高機械加工精度的工藝措施,提高機械加工表面質(zhì)量的工藝措施,數(shù)控加工走刀路線的確定,數(shù)控加工切削用量的確定,難點,提高機械加工精度的工藝措施,提高機械加工表面質(zhì)量的工藝措施,數(shù)控加工走刀路線的確定,數(shù)控加工切削用量的確定,1.1 數(shù)控加工概述,數(shù)控加工,根據(jù)被加工零件的圖紙和工藝要求等原始條件，編寫被加工零件的數(shù)控加工程序，并將數(shù)控加工程序輸入到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)，控制數(shù)控機床上刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。,1.1.1 數(shù)控加工過程,制定工藝,閱讀圖紙,工藝分析,數(shù)控編程,數(shù)控機床的加工尺

3、寸精度在0.0050.01 mm之間，甚至達(dá)到納米級的精度，且不受零件復(fù)雜程度的影響。由于數(shù)控機床是在數(shù)控程序控制下進(jìn)行加工的，一般除了人工裝夾零件外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機床自動完成，避免了操作者的人為誤差，降低了勞動強度，提高了批量零件尺寸的一致性，一些精密的機床上還采用了位置檢測裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。,精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、勞動強度低,1,1.1.2 數(shù)控加工特點,改變加工對象時，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。為復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的單件、小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試制提供了極大的方便。,適應(yīng)性強,2, 切削用量選擇范

4、圍大,節(jié)省了機動時間； 空運行速度快，換刀時間短，減少了輔助時間； 批量生產(chǎn)不需要重新調(diào)整機床，節(jié)省了停機時間； 工序集中，減少周轉(zhuǎn)時間， 提供了生產(chǎn)效率。,生產(chǎn)效率高,3,由于機床采用數(shù)字信息控制，易于與計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機床間的聯(lián)系，容易實現(xiàn)群控。由于數(shù)控機床上加工零件所需的時間基本上是固定的，工時費用計算得更精確，有利于合理的進(jìn)行生產(chǎn)進(jìn)度的計劃和成本的計算，利于實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)代化管理。,易于建立計算機通信網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)現(xiàn)代化管理,4,數(shù)控機床采用了許多先進(jìn)技術(shù)，使得數(shù)控機床的整體價格較高，而且數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以要求操作人員

5、、調(diào)試和維修人員應(yīng)具有專門的知識和較高的專業(yè)水平，或者經(jīng)過專門的技術(shù)培訓(xùn)，才能勝任相應(yīng)的工作。,價格較貴、調(diào)試和維修困難,5,1.1.3 數(shù)控加工對象,（1）要求使用復(fù)雜工裝或需長時間調(diào)整、校正的零件；,（2）多品種單件、小批量的零件，特別是新產(chǎn)品的試制生產(chǎn)；,（3）加工精度高、表面質(zhì)量要求高的零件；,（4）形狀復(fù)雜，尤其是曲面、曲線輪廓的零件；,（5）價格高、一旦有廢品經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重的零件；,（6）鉆、擴、鉸、鏜、攻絲等工序聯(lián)合進(jìn)行，或者相對位置精度較高的零件；,（7）在普通機床上加工效率低，勞動強度大，質(zhì)量穩(wěn)定性差的零件。,1.2 數(shù)控加工工藝,1.2.1 數(shù)控加工工藝特點,數(shù)控加工工藝不僅

6、包括詳細(xì)的切削加工步驟和裝夾方案，還包括刀具的型號、規(guī)格、切削用量、工序圖和其他特殊要求等。,數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求十分具體、詳細(xì),1,數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確,2,數(shù)控加工工藝,采用數(shù)控加工零件所運用各種方法和技術(shù)手段的總和。應(yīng)用于整個數(shù)控加工工藝過程。,編程尺寸并不是零件圖尺寸的簡單再現(xiàn)，要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的幾何關(guān)系重新調(diào)整。,要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計算,3,要考慮進(jìn)給速度對零件形狀精度的影響,4,選擇合理的切削用量，避免由于插補原因影響零件形狀精度。,要重視刀具選擇的重要性,5,特別是采用自動編程方式時合理選擇正確的刀具很重要。,工序集中是數(shù)控加工工藝明顯

7、的特點。,數(shù)控加工的工序相對集中,6,1.2.2 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容及任務(wù),（1）普通機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容；,（2）普通機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為 重點選擇內(nèi)容；,（3）普通機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大 的容，可在數(shù)控機床尚存在富裕加工能力時選擇。,1. 適用于數(shù)控加工的內(nèi)容,1,2. 不適合數(shù)控加工的內(nèi)容,（1）閱讀分析圖紙,（2）工藝分析，制定加工工藝方案,（3）設(shè)計加工工序,（4）程序編制、校驗、修改,（5）首件加工與現(xiàn)場工藝問題處理,（6）技術(shù)文件的定性與歸檔,3. 數(shù)控加工工藝的任務(wù),1.2.3 數(shù)控加工工藝系統(tǒng),數(shù)控加工工藝系統(tǒng),由數(shù)控機床

8、、夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一體稱為數(shù)控加工工藝系統(tǒng)。,注意,數(shù)控加工工藝系統(tǒng)性能的好壞直接影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。,數(shù)控機床實現(xiàn)數(shù)控加工的主體夾具實現(xiàn)數(shù)控加工的紐帶刀具實現(xiàn)數(shù)控加工的橋梁工件數(shù)控加工的對象,1.3 機械加工精度,機械加工精度：指零件加工完成后的實際幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀和相互位置）與理想幾何參數(shù)相符合的程度。主要包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。,概念,加工誤差：指零件加工完成后的實際加工后零件的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的偏離程度。,加工表面本身的尺寸和表面間的尺寸的精確程度，如長度、寬度、直徑等。,加工完成之后零件表面的實際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度，如

9、圓度、圓柱度、平面度等。,加工完成后零件有關(guān)表面之間的實際位置與理想完整相符合的程度，如平行度、垂直度和同軸度等。,尺寸精度,1,形狀精度,2,位置精度,3,位置公差限制在尺寸公差之內(nèi)： 尺寸精度高位置精度高； 形狀公差限制在位置公差內(nèi)： 位置精度高形狀精度高； 反之不成立,設(shè)計機器零件及規(guī)定零件加工精度時，應(yīng)注意其形狀精度要求應(yīng)高于位置精度要求，位置精度要求應(yīng)高于尺寸精度要求。,注意,尺寸、形狀、位置精度三者關(guān)系,4,1.3.1.影響機械加工精度的主要因素,靜態(tài)誤差：即與工藝系統(tǒng)初始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差。,動態(tài)誤差：即與切削過程有關(guān)的原始誤差。,原理誤差 定位誤差調(diào)整誤差刀具誤差 夾具誤差 工

10、件相對刀具在靜止?fàn)顟B(tài)下已存在誤差 機床主軸回轉(zhuǎn)誤差 機床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差機床傳動誤差 工件相對刀具在運動狀態(tài)下已存在誤差,工藝系統(tǒng)受力變形(包括夾緊變形)工藝系統(tǒng)受熱變形刀具磨損測量誤差工件殘余應(yīng)力引起變形,1.3.2.提高機械加工精度的工藝措施,生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的一種基本方法。它是在查明產(chǎn)生加工誤差的主要因素之后，設(shè)法消除或減少這些因素。例如細(xì)長軸的車削，現(xiàn)在采用了大走刀反向車削法，基本消除了軸向切削力引起的彎曲變形。若輔之以彈簧頂尖，則可進(jìn)一步消除熱變形引起的熱伸長的影響。,細(xì)長軸反向車削法,減小原始誤差法,1,人為地造出一種新的誤差，去抵消原來工藝系統(tǒng)中的原始誤差。例如，車床主軸箱裝配時主軸只

11、能向里偏；數(shù)控機床調(diào)試時設(shè)置的補償值等。,誤差轉(zhuǎn)移法實質(zhì)上是轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形和熱變形等。如磨削主軸錐孔保證其和軸頸的同軸度，不是靠機床主軸的回轉(zhuǎn)精度來保證，而是靠夾具保證。當(dāng)機床主軸與工件之間用浮動聯(lián)接以后，機床主軸的原始誤差就被轉(zhuǎn)移掉了。,補償原始誤差法,2,轉(zhuǎn)移原始誤差法,3,由于毛坯或上道工序誤差的存在，或者由于工件材料性能改變，或者上道工序的工藝改變（如毛坯精化后，把原來的切削加工工序取消），引起定位誤差和復(fù)映誤差過大，這時最好是采用均分原始誤差的辦法。,均分原始誤差法,4,使誤差不斷減少的過程就是誤差均化法。例如，許多精密基準(zhǔn)件如平板、直尺、角度規(guī)、端齒分度盤等，或者

12、是配合精度要求很高的軸和孔，通常采用研磨工藝，不斷地把誤差化解掉，最終使工件達(dá)到很高的精度。,均化原始誤差法,5,在加工和裝配中有些精度問題，牽涉到零件或部件間的相互關(guān)系，相當(dāng)復(fù)雜，如果一味地提高零、部件本身精度，有時不僅困難，甚至不可能，若采用就地加工法（也稱自身加工修配法）的方法，就可能很方便地解決看起來非常困難的精度問題。例如，裝配中的鏟刮修配。,就地加工法,6,1.4 機械加工表面質(zhì)量,概念,機械表面加工質(zhì)量：零件在機械加工后表面層的微觀幾何結(jié)構(gòu)及表層金屬材料性質(zhì)發(fā)生變化的情況。,1.4.1. 機械加工表面質(zhì)量的含義,任何機械加工方法所獲得的加工表面都不可能是絕對理想的表面，它存在著不

13、同程度的粗糙波紋、冷硬、裂紋等表面缺陷。,注意,（1）表面粗糙度,工藝系統(tǒng)的低頻振動引起。如磨削中出現(xiàn)的周期性高低起伏的波紋等。,（2）表面波紋度,一般對運動副和密封件有紋理方向的要求。如機床的導(dǎo)軌等。,（3）表面紋理方向,表面的幾何特征,1,（4）傷痕,在加工表面的個別位置出現(xiàn)的缺陷，如砂眼、氣孔、裂痕和劃痕等。,（1）加工表面冷作硬化（2）表面層金相組織變化 （3）表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力,表面層物理、力學(xué)性能,2,（1）表面質(zhì)量對零件耐磨性的影響 （2）表面質(zhì)量對疲勞強度的影響（3）表面質(zhì)量對零件配合質(zhì)量的影響 （4）表面質(zhì)量對零件耐腐蝕性的影響（5）表面質(zhì)量對零件使用性能的其他方面影響（如粗

14、糙度影響測量、接觸剛度、密封性等）,機械加工表面質(zhì)量對零件的影響,3,1.4.2. 提高機械加工表面質(zhì)量的工藝措施,機械加工表面對機器零件的耐磨性、接觸剛度、疲勞強度、配合性質(zhì)、抗腐蝕性能及精度的穩(wěn)定性等有很大的影響，因此對提高加工表面質(zhì)量有著重要的意義。,（1）合理選擇切削用量,（2）選擇適當(dāng)?shù)牡毒卟牧虾蛶缀螀?shù),（3）改善材料的切削加工性能,（4）加注切削液,（5）防止或減小工藝系統(tǒng)的振動,提高表面粗糙度的工藝措施,1,（1）影響表面層金屬冷作硬化的因素及改善措施, 選擇合理的刀具幾何參數(shù), 選擇合理的切削用量, 選擇改善被加工材料的性質(zhì),提高表面物理力學(xué)性能的措施,2,（2）產(chǎn)生殘余應(yīng)力

15、的因素及改善措施, 采用精密加工工藝 精密加工工藝包括精密切削加工（金剛鏜、高速精車、寬刃精刨等）和低粗糙度值高精度磨削。, 采用光整加工工藝 光整加工工藝是用粒度很細(xì)的磨料對工件表面進(jìn)行微量切削和擠壓擦光的過程。如研磨、珩磨、超精加工及輪式超精加工,（3）影響表面層金相組織變化的因素及改善措施,常見的如磨削燒傷。措施：一是減少磨削熱的產(chǎn)生，二是盡量使已產(chǎn)生的熱少傳入工件表面層。合理選擇砂輪、磨削用量、改善潤滑冷卻條件。,1.5 工件定位與夾緊,概念,定位：使一批工件在夾具中獲得同一位置，為達(dá)到這個目的就要限制工件的六個自由度。,1.5.1. 工件定位的基本原理,自由度的概念,六點定位原理,“

16、六點定位原理”對于任何形狀的零件都適用，應(yīng)用時應(yīng)注意以下兩點：,（1）支承點不能與工件定位面脫離。,（2）定位與夾緊的概念不同。工件的自由度被限制，并不是在受外力時不能動，夾緊是保證工件在外力時不能動。即使工件被夾緊，也不能說工件的自由度都被限制。,1.5.2.工件定位的幾種情況,工件的六個自由度全部被限制，稱為完全定位。,1.完全定位,工件被限制的自由度少于六個，但并不影響加工要求的定位稱為不完全定位。,2.不完全定位,根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位，稱為欠定位。,3.欠定位,欠定位是不允許的。因為欠定位保證不了加工要求。,注意,工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復(fù)限制兩次及以上的定位稱為過定位。,4.過定位,當(dāng)過定位導(dǎo)致工件或定位元件變形，影響加工精度時，應(yīng)該嚴(yán)禁采用。但當(dāng)過定位并不影響加工精度，反而對提高加工精度有利時，也可以采用。,注意,幾種常見的有利過定位,1.5.3.常見定位方式及定位元件,1.工件用平面定位,常見的平面定位元件有支承釘和支承板兩種用支承釘?shù)钠矫娑ㄎ环椒ǎ?常用支承板的平面定位方法：,支承板根據(jù)其寬度與定位面大小的關(guān)系，分為窄