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1、第一章 数控加工工艺基础,本章应知,本章应会,第一节 基本概念,一、生产过程,一 数控加工工艺基础,二、工艺过程,三、机械加工工艺过程,生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。,工艺过程是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。,机械加工工艺过程是在机械加工车间进行的那一部分工艺过程。,机械加工工艺过程的组成：安装、工位、工步、进给。,工艺过程是生产过程中的主要过程,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,工序是指一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。,1.工序,工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。,
2、工序包括四个要素：即安装、工步、工位、进给。,划分工序的主要依据是工作地是否变动和加工是否连续。,图1-1 阶梯轴简图,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,表1-1 阶梯轴工艺过程（生产量较小时）,表1-2 阶梯轴工艺过程（生产量较大时）,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,2.安装,将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称之为装夹。工件（或装配单元）经一次装夹所完成的那一部分工序称为安装。,工件经一次装夹后，工件相对刀具或设备的固定部分，先后处于不同的位置进行加工。,3.工位,在加工表面（或装配时的连接面）和加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。,4.工步
3、,进给也称走刀。在一个工步内，若被加工表面需切去的金属较厚，就可分几次切除，每切削一次称为一次进给。,5.进给,图1-2 铣端面钻中心孔（多工位加工）,第一节 基本概念,四、机械加工工艺规程,一 数控加工工艺基础,工艺规程是指导工人操作和组织管理生产的主要技术文件；是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。,1.工艺规程,2.工艺规程的作用,将机械加工工艺过程的各项内容用文字或表格形式写成工艺文件，就是机械加工工艺规程。,3.工艺规程的格式,（1）工艺过程卡片 该卡以工序为单位,工艺过程卡片一般作为生产管理方面使用，在单件小批生产中也可用以指导生产。格式如表13所示：,第一节 基本概念,一
4、 数控加工工艺基础,表1-3 工艺过程综合卡片,零 件 图 号,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,（2）工艺卡片,该卡是以工序为单位，详细说明整个工艺过程的工艺文件，用于成批生产的零件和单件生产中的重要零件。,（3）工序卡片,该卡是按每道工序编制的一种工艺文件。一般附有工序简图。,主要用于大批大量生产中的所有零件、中批生产中复杂零件和单件小批生产中的关键工序。,格式如表14所示。,格式如表1-5所示。,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,表1-4 机械加工工艺卡片,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,表-5 机械加工工序卡片,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,1.加工余量的
5、概念,五、加工余量,加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度,工序余量,总加工余量,2影响加工余量的因素,(1)前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度(Ra和Da),(2)前工序形成的形状误差和位置误差(x和w),3确定加工余量的方法,(1)查表修正法,(2)经验估计法,(3)分析计算法,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,六、加工精度,1加工精度的概念,加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。,加工精度包括三个方面的内容：尺寸精度、形状精度、位置精度,2.影响加工精度的因素,(1)系统的几何误差,机床的几何误差,加工原理误差,夹具误差,刀
6、具的制造误差及磨损,(2)工艺系统的受力变形,切削过程中受力点位置变化引起的加工误差,毛坯加工余量不均，材料硬度变化导致切削力大小变化引起的加工误差复映误差。,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,(3)工艺系统的热变形,工艺系统的热源主要有内部热源和外部热源两大类。,减少工艺系统热变形的措施主要有,减少工艺系统的热源及其发热量加强冷却，提高散热能力控制温度变化，均衡温度采用补偿措施改善机床结构注意合理选材,(4)工件残余应力引起的误差,(5)调整误差,(6)数控机床产生误差的独特性,机床重复定位精度的影响,检测反馈装置的影响,刀具误差的影响,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,3提高加
7、工精度的工艺措施,(1)减小原始误差法,（2)转移原始误差法,(3)补偿原始误差法,（4）就地加工法,(5)均分原始误差法,(6)均化原始误差法,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,七、表面质量,机械加工表面质量，是指零件在机械加工后表面层的微观几何形状误差和物理、化学及力学性能。,产品的工作性能、可靠性、寿命在很大程度上取决于主要零件的表面质量。,1.表面的几何特性,(1)表面粗糙度,图1-4 表面几何特性,(2)表面波度,(3)表面纹理方向,(4)伤痕,第一节 基本概念,一 数控加工工艺基础,2.表面层的物理、化学和力学性能,由于机械加工中切削力和切削热的综合作用，加工表面层金属的物理
8、、力学和化学性能发生一定的变化，主要表现在以下三个方面:,(1)表面层加工硬化(冷作硬化)。,(2)表面层金相组织变化及物理、化学和力学性能的变化。,(3)表面层产生残余应力或造成原有残余应力的变化。,第二节 数控加工工艺系统,一 数控加工工艺基础,一、数控加工工艺系统的组成,1.数控机床,2.夹具,3.刀具,4.工件,图1-5 工艺系统的组成,第二节 数控加工工艺系统,一 数控加工工艺基础,二、数控刀具的主要种类,1数控加工刀具的种类,(1)从切削工艺上对数控加工刀具的分类,车削刀具,铣削刀具,面铣刀,立铣刀,模具铣刀,镗削刀具,钻削刀具,(2）从制造所采用的材料上对数控加工刀具的分类,高速
9、钢刀具,硬质合金刀具,第二节 数控加工工艺系统,一 数控加工工艺基础,(3)从结构上对数控加工刀具的分类,(4)特殊型刀具,整体式镶嵌式减振式内冷式特殊型式,第二节 数控加工工艺系统,一 数控加工工艺基础,刀片及刀柄高度通用化、规格化、系列化。刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标合理化。刀具或刀片几何参数和切削参数规范化、典型化。刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。刀具应具有较高的精度。刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。刀柄或工具系统的装机重量有限度。刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。,2数控加工刀具的特点,数控机床上用的刀具应满足安装调整方
10、便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。,第二节 数控加工工艺系统,一 数控加工工艺基础,三、数控机床夹具,1机床夹具的类型,(1)按使用机床分类,车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具,(2)按夹具的使用特点分类,通用夹具,专用夹具,可调夹具,组合夹具,拼装夹具,(3)按夹紧的动力源分类,手动夹具气动夹具液压夹具气液增力夹具电磁夹具真空夹具,第二节 数控加工工艺系统,一 数控加工工艺基础,2数控加工夹具的特点,首先要满足机械加工时对工件的装夹要求，数控加工的夹具还有它本身的特点:,数控加工中的夹具一般不需要导向和对刀功能，
11、只要求具有定位和夹紧功能，就能满足使用要求，简化夹具的结构,数控加工的夹具应具有柔性,夹具本身应有足够的刚度,夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工,夹具的定位要可靠,对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形,数控加工夹具应尽可能使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧，以缩短辅助时间,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,一、数控加工工艺的特点,数控机床加工程序包括：零件的工艺过程、切削用量、进给路线、刀具尺寸、机床的运动过程,二、数控加工工艺的主要内容,1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。3）确定零件的加工方案，制
12、定数控加工工艺路线。4）加工工序的设计5）数控加程序的调整。6）分配数控加工中的容差。7）处理数控机床上的部分工艺指令。,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,三、数控加工工艺设计,1.数控加工工艺内容的选择,1）通用机床无法加工的内容作为重点选择内容2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容3）通用机床的效率低、工人手工操作劳动强度大的内容,不宜选择采用数控加工的内容：,1）占机调整时间长。2）加工部位分散，要多次安装、设置原点。3）按某些特定的制造依据（如：样板等）加工的型面轮廓,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,2.数控加工工艺性分析,（1）零件毛
13、坯的可安装性分析,（2）毛坯材质的加工性分析,（3）刀具运动的可行性分析,（4）加工余量状况的分析,（5）分析零件图纸尺寸的标注方法是否适应数控加工的特点,（6）分析零件图纸给标示构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分,（7）分析零件结构工艺性是否有利于数控加工,图-6 数控加工工艺性对比a)内槽圆角半径R0.2H,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,.数控加工工艺路线设计,（1）工序的划分,按零件装夹定位方式划分工序,按粗、精加工划分工序,按所用刀具划分工序,接加工部位划分工序,图1-7 片状凸轮,图1-8 车削加工的零件,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,（2）加工
14、顺序的安排,安排原则：,上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。先进行内形内腔加工工序，后进行外形加工工序。在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。,（3）数控加工工艺与普通工序的衔接,熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点。,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,4.数控加工序的设计,（1）确定走刀路线和安排工步顺序,（2）定位基准与夹紧方案的确定,尽可能作
15、到设计、工艺与编程计算的基准统一尽量将工序集中，减少装夹次数避免采用占机人工调整装夹方案,寻求最短加工路线刀具的进、退刀（切入与切出）路线要选择工件在加工后变形小的路线最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,（3）夹具的选择,（4）刀具的选择,先进的刀具的材料,较高的精度,良好的切削性能,夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中 的走刀(如产生碰撞等)。当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具，可调式夹具及其它通用夹具。当小批量或成批生产时才考虑采用专用夹具，但力求结构简单。装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件进批量较大的零件应采用气
16、动或液压夹具、多工位夹具。,第三节 数控加工工艺概述,一 数控加工工艺基础,(5)确定切削用量,影响切削条件的因素有：,切削速度(vc)、背吃刀量(ap)、切削进给率(f)。机床、工具、刀具及工件进给率。工件精度及表面粗糙度。工件材料的硬度及热处理状况。刀具预期寿命及最大生产率。切削液的种类、冷却方式。工件数量。机床的寿命。,主要因素,1.什么叫生产过程和工艺过程?2.什么叫工序和工步？构成工序和工步的要素各有哪些？3.生产类型有哪几种？各有何特点?4.在确定数控加工工艺内容时，应考虑哪些方面的问题?5.如何进行数控加工工艺性分析?6.数控加工对刀具有何要求?7.数控加工刀具的种类有哪些?8.为提高数控加工的精度在加工中应该注意那些问题?,一 数控加工工艺基础,
