第二章数控加工编程基础2

数控编程的工艺处理应考虑： ● 零件的结构工艺性 ● 加工方法的选择和工序的安排 ● 对刀点，换刀点的选择 ● 工件的装夹方式 ● 切削用量的选择
●
数控加工零件或加工内容的选择 数控加工最适应类 ：
1.加工精度高及加工形状复杂零件 2.用数学模型描述的复杂曲线及曲面零件 3.一次装夹完成铣、镗、钻、铰、攻丝等多工序的零件 4.不开敞内腔的壳体或盒腔零件 数控加工较适应类： 1.在通用机床上需制造复杂专用工装的零件 2.需多次更改设计及精密复制的零件 3.在通用机床上需作长时间调整才能加工的零件 4.在通用机床上加工效率低、劳动强度大的零件 数控加工不适应类： 1.生产批量大的零件 2.装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件 3.材质不均、加工余量不稳定的零件 4.必须用特定的工艺装备协调加工的零件
关的位置上。
– 选在对刀方便，便于测量的地方。 – 选在便于坐标计算的地方
对刀点既可选在工件上，也可选在工件外。
换刀点: 对于多刀加工的机床，在加工过程中需要换刀时，应设 换刀点。它是机床刀架转位换刀的位置。
换刀点可能是某一固定点（如加工中心） 也可能是任意设置的一点（如车床 ）----不能碰工件或夹具
·刀具中心（刀位点）轨迹的计算 ·辅助计算
·基点和节点的计算
§ 2.6 数控编程中的数值计算
任务：根据零件图样、加工路线和允许的加工误差，计算出数 控装置所需的输入数据。
刀具中心（刀位点）轨迹的计算： 工件轮廓 刀具半径
如果数控机床具有刀具半径补偿功能，只要用G40、 刀具中心轨迹G41、G42指令，即可由数控装置自动完成该计算 一些经济型数控机床不具有刀具半径补偿功 （刀位点） 能，必须要手工完成该计算
r上
r
r下
§ 2. 5数控编程的工艺处理
铣刀选择
大平面：
面铣刀；
加工凹槽、小台阶面及平面轮廓： 立铣刀
加工空间曲面、模具型腔等： 模具铣刀
加工封闭键槽： 加工变斜角零件： 特殊形状： 键槽铣刀 鼓形铣刀
成形铣刀
根据不同的加工材料和加工精度要求，应选择不同参数的铣刀 进行加工。
§ 2.6 数控编程中的数值计算
§ 2. 5数控编程的工艺处理
三、工件的装夹方式 数控加工往往工序集中
1、尽量采用组合夹具、可调夹具等标准化、通用化夹具。 2、零件定位、夹紧的部件：应不防碍各部位的加工（加工 部位要敞开 ）、更换刀具、重要部位的测量；尤其不能刀 具与工件、夹具碰撞。 3、夹紧力位置： 应力求通过或靠近主要支撑点/支撑点所组成的三角形内； 靠近切削部位，并在刚性较好的部位； 尽量不要在被加工孔径的上方。 4、装卸工件快速、方便、可靠。
3
加 工 部 位 要 敞 开
2
1 A
A、B？
B
加 工 部 位 要 敞 开
3 2 1
§ 2. 5数控编程的工艺处理
四、切削用量的选择 主轴转速（切削速度）、切削深度、进给量、切削宽度
影响数控加工切削用量的因素： 1、机床 机床主传动功率、进给传动功率、主轴转速范围、 进给速度范围； 机床--刀具—工件系统的刚性
主要内容
键槽铣刀 有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端 面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。加工时先轴向 进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
R
D
鼓形铣刀：切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切 削刃，可以在工件上切出从负到正的不同斜角。R越小， 加工斜角范围越广，表面质量越差。缺点：刃磨困难， 切削条件差，且不适合加工有底的轮廓表面。
（3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一 般在20-50mm/min范围内选取。
（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床 数控系统给定的最高进给速度。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
主轴转速 根据已经选定的切削深度、进给量及刀具 耐用度选择切削速度。
S＝1000Vc/D
§ 2. 5数控编程的工艺处理
数控编程的工艺处理中要注意的问题：
一、加工路线的确定 数控机床加工过程中刀具相对于工件运动的轨迹和方向。
一般原则： （1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。** （2）应尽量缩短加工线路，减少刀具空行程时间和其它辅助时间。 （3）方便数值计算，减少编程工作量，减少程序段数量。 ＊ 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
如果零件轮廓是由直线与圆弧组成， 数控机床具有直线和圆弧插补功能 刀具半径补偿功能
基点的计算方法可以是通过联立方程组求解，也可利用几 何元素间的三角函数关系求解。
R< 0.2H R> 0.2H
(R>0.2H)
A A A A
A－A
A－A
H
H
§ 2. 5数控编程的工艺处理
铣削零件底面时，槽底圆角半径r不应过大 原因？
圆角r越大，d 越小（d=D-2r，D为铣刀直径），即铣刀端刃铣 削平面的面积越小，加工表面的能力越差，工艺性也越差。当r 大到一定程度时，甚至必须用球头刀加工，此时切削性能较差， 应尽量避免。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
车削加工 毛坯多为棒料或锻件，加工余量较大且不均匀。 在编程时，应仔细考虑粗车时的加工线路选择。
手柄
§ 2. 5数控编程的工艺处理
用卡盘和顶尖装夹 粗加工按1~4依次分段加工
再换精车刀一次加工成形
§ 2. 5数控编程的工艺处理
陀螺仪转子
用“小脚刀”加 工（刀头半径0.3)
dDd D源自§ 2. 5数控编程的工艺处理
加工方法的选择 固 定 斜 角 斜 面 加 工
§ 2. 5数控编程的工艺处理
工序的安排 先外形，后内形内腔加工工序； 相同的定位和夹紧最好一起进行，以减少重复定位； 用相同刀具加工的工序最好一起进行，节省换刀时间； 同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破 坏较小的工序。
沿零件轮廓的法向切入/切出
沿零件轮廓的切向 切入/切出
空间曲面加工三种加工路线
§ 2. 5数控编程的工艺处理
凹槽加工
问题：槽中有凸台怎么办？
§ 2. 5数控编程的工艺处理
工件内槽圆角半径应大一些。
原因？
内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，如果太小，刚度不足， 影响表面加工质量，工艺性较差。因而内槽圆角半径应大一些。
工件轮廓 R20 C
§ 2. 5数控编程的工艺处理
刀位点：用于确定刀具在机床上的位置的刀具上的特定点
车刀 镗刀 钻头 立铣刀、端铣刀 面铣刀 指状铣刀 球头铣刀

对刀：
就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作 。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
选择对刀点的原则：
– 选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相
§ 2. 5数控编程的工艺处理
镗削加工 精镗孔系，保证各孔定位方向一致 单向趋近定位点， 避免传动系统误差 对加工精度的影响。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
二、对刀点，换刀点的选择
对刀点： 在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动 的起点（起刀点） （程序起点）
Z
刀具运动轨迹
R50
X R30
f20
§ 2. 5数控编程的工艺处理
切削用量：主轴转速（切削速度）、切削深度、进给量。
切削深度
切削深度（也称背吃刀量）主要根据工件的加工 余量和由工件、刀具、夹具、机床组成的工艺系统刚 度所决定。 在刚度允许的情况下，最好在留出精加工余量的 基础上，一次切净余量，这样可减少走刀次数，提高 加工效率，同时又能提高加工精度和改善表面质量。
§ 2.5数控编程的工艺处理
·加工路线的确定
·对刀点，换刀点的选择 ·工件的装夹方式 ·切削用量的选择
·数控加工常用刀具（铣刀）
§ 2.5数控编程的工艺处理
数控加工工艺的特点： （1）工序内容具体 编程员： 工艺员 （2）工序内容复杂 （3）工序内容严密 （4）工序集中 （5）加工精度不仅取决于加工过程，还取决于程编阶段 （存在逼近误差、圆整化误差、插补误差）
§ 2. 5数控编程的工艺处理
波纹立铣刀：切削刃呈正弦波。特点：主切削刃各点的 半径、前角、刃倾角都不等，能减少切削振动；切削阻 力小、切屑成鱼鳞状，因而排屑流畅，散热性能好，刀 具耐用度高。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
α
R
b
r
D
α
D
D
成型铣刀：一般都是为特定的工件或加工内容专 门设计制造的，如角度面、凹槽、特形孔或台阶 等。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
在选择切削速度时，还应考虑以下几点：
●应尽量避开积屑瘤产生的切削速度区域； ●断续切削时，要适当降低切削速度； ●在易发生振动的情况下，应避开自激振动的临界速度； ●加工大件、细长件和薄壁件时，应选用较低切削速度； ●加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。
§ 2. 5数控编程的工艺处理
2、刀具 刀具材料常用高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石等； 并且数控机床上多采用不刃磨可换位刀片（机夹刀片）
3、工件
切削速度
工件材料不同，可切削性能也不同。 背吃刀量 进给量 ---- 较好的表面粗糙度 背吃刀量 进给量 ---- 较高的加工精度
合理的恒切削速度
4、冷却液 能带走切削热，减少刀具与工件的摩擦和磨损。 《金属切削用量手册》 经验
辅助计算：
主要是辅助程序段的计算
开始加工时，刀具从对刀点到切入点； 以及加工完成时，刀具从切出点返回到对刀点而特意安排的程序 段。 进行数值计算时，要按走刀路线的安排，计算出相关点的坐标。
§ 2.6 数控编程中的数值计算
基点和节点的计算：
基点：零件轮廓上各几 何元素之间的连接点。