第3章.模具數(shù)控加工工藝基礎

第三章模具數(shù)控加工工藝基礎,在數(shù)控機床上加工零件與在普通機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行工藝分析和處理，然后根據(jù)工藝裝備(機床、夾具、刀具等)的特點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,第一節(jié)模具數(shù)控加工工藝特點,一、數(shù)控加工工藝的概念數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機床進行零件加工所使用的方法和技術手段的總和，它是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應用技術，是大量數(shù)控加工實踐的經(jīng)驗總結。,數(shù)控加工工藝內(nèi)容對零件圖樣進行工藝分析，確定零件的數(shù)控加工內(nèi)容，選擇加工機床類型。確定加工工序及工步。刀具、夾具的選擇和調整。計算和優(yōu)化加工軌跡，加工程序的編寫、校驗與修改。首件試加工與現(xiàn)場問題處理。數(shù)控加工工藝技術文件的定型與歸擋。,第一節(jié)模具數(shù)控加工工藝特點,二、數(shù)控加工工藝的特點1、數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體詳細。2、數(shù)控加工工藝要求更嚴密、精確。3、數(shù)控加工方法的特點：數(shù)控機床所配的刀具較好，在相同情況下，切削用量通常比普通機床大，故其加工效率較高；數(shù)控加工的零件通常比較復雜，應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)控加工工藝設計,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)實際經(jīng)驗和習慣自行考慮和決定，一般無須工藝人員在設計工藝規(guī)程時進行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。也就是說：加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較自由地進行人為調整。,.,第二節(jié)模具數(shù)控加工工藝設計,數(shù)控加工工藝所有工藝問題必須事先設計和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細的切削加工步驟，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，以及標有數(shù)控加工坐標位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細的各種工藝參數(shù)。也就是說，其自適應性較差，加工過程中可能遇到的所有問題必須事先精心考慮，否則導致嚴重的后果。,第二節(jié)模具數(shù)控加工工藝設計,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；檢查零件圖上各個方向的尺寸是否采用統(tǒng)一的設計基準，以保證多次裝夾加工后其相對位置的正確性。2.工序、工步的設計數(shù)控加工的工序是指一個零件在一次裝夾中連續(xù)自動加工直至結束的所有工藝內(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)控加工工藝設計,2.工序、工步的設計數(shù)控加工工藝來源于傳統(tǒng)的加工工藝，數(shù)控加工工序安排時同樣要遵循普通機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)控加工工藝設計,2.工序、工步的設計數(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速與進給量均不變時，所完成的那部分工序內(nèi)容。工序劃分好后，即可對每個工序進行詳細的工步設計。,第二節(jié)數(shù)控加工的工藝分析,當加工零件和數(shù)控機床確定之后，編程人員就要對零件加工工藝進行分析。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行。具體要分析的內(nèi)容大致有如下七個方面：,1)零件毛坯的可安裝性分析。為工件定位、安裝和夾具設計提供依據(jù)。,2)毛坯材質的加工性分析。即分析所提供的毛坯材質本身的力學性能和熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造品質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、運動和切削的地方，對有礙部位是否允許進行刀檢，為刀具運動路線的確定和程序設計提供依據(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注方法是否適應數(shù)控加工的特點。通常零件圖的尺寸標注方法都是要根據(jù)裝配要求和零件的使用特性分散地從設計基準引注，這樣的標注方法會給工序安排、坐標計算和數(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引注尺寸或直接給出相應的坐標值(或坐標尺寸)，這樣有利于編程和協(xié)調設計基準、工藝基準、測量基準與編程零點的設置和計算，如下圖a。用坐標標注法，編程時就十分方便，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，一是手工編程時無法計算基點或節(jié)點的坐標；二是自動編程時，無法對構成零件輪廓的幾何元素進行定義。,7)分析零件結構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合零件的技術要求，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。它涉及到三個方面的問題：一是能否在一臺數(shù)控機床上，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)濟合理；三是工藝路線是否能保證最終加工質量。,1加工內(nèi)容的確定根據(jù)工藝分析和技術要求，確定零件的主要加工表面和非加工表面。數(shù)控機床適于多品種、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)控機床上加工的內(nèi)容可歸納如下：1)輪廓形狀復雜，加工精度較高的零件表面；2)需要制作復雜的工藝裝備、工藝路線過長、工裝過多的零件表面；3)價值昂貴，加工中不許報廢的關鍵零件表面；4)集銑、鉆、鏜、擴、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要考慮下面3個原則：,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到最終要求。因此，零件總的加工余量應等于中間工序加工余量之和。余量大小可參閱有關切削加工手冊。,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計中不可缺少的環(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和夾壓方式是確定工件安裝的關鍵。工件安裝的好壞會直接影響工件的加工質量。在工序高度集中的數(shù)控機床上加工零件，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計專用夾具。無論是采用組合夾具還是專用夾具，一定要充分考慮數(shù)控機床運動的特點，避開夾壓點對刀具運動的干涉。,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，但因加工中心的形式和工作臺的結構差異而有所不同，常見的定位方式有下面5種：,1)以側面定位板定位。利用側定位板可直接計算出工件或夾具在工作臺上的位置，并能保證與回轉中心的相對位置，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形槽進行定位的方式，多用于立式加工中心。通常把標準定位塊插入T形槽，使安裝的工件或夾具緊靠標準塊，達到定位的目的。,4)以基準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槽外，還有供夾緊用的T形槽(有的是螺孔)，通常是在基準槽中插人標準定位塊或止動塊，作為工件或夾具的定位基準。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，要注意夾緊力的作用點和方向。夾緊力應力求通過和靠近中心點上，或在支持點所組成的三角區(qū)之內(nèi)，應力求靠近切削部位，并在剛性較高的地方，盡量不要在被加工孔上方進行夾壓。(3)選擇有足夠剛度和強度的夾具夾具主要任務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度。特別對切削用量較大的粗加工夾具，其剛度和強度更為突出。,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)控刀具的結構與選擇P36,2.刀柄數(shù)控機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)控機床；用于帶刀庫的數(shù)控機床,第三節(jié)加工內(nèi)容及工藝路線的確定,刀柄的標準中國：GB、T10944-1989；美國：ANSIB5.50；德國：DIN68971；日本：MAS403BT刀柄的結構、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)控刀具的結構與選擇數(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夾式之分，除經(jīng)濟型數(shù)據(jù)車床外，目前已廣泛地使用機夾式刀具。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)結構圖，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計的。,2)刀片材質：按刀片材料分有硬質合金刀片、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準化。4)刀具的編碼：在ISO中對可轉位嵌刀、車刀架和鏜刀架都規(guī)定了編碼方式，可參考有關資料。數(shù)控機床特別是加工中心，主軸轉速較普通機床的主軸轉速高25倍，某些特殊用途的數(shù)控機床、加工中心其主軸轉速高達數(shù)萬轉，因此數(shù)控刀具的強度與壽命至關重要。目前涂鍍刀具、立方氮化硼刀具等廣泛應用于加工中心，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，然后用刀具半徑補償功能來銑槽的兩邊，以達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，因此一般應使鉆頭直徑D滿足LD5(L為鉆孔深度)。細長孔的加工易于折斷鉆頭，要注意冷卻和排屑，下圖是鑲三面刃機夾刀片的強力高速鉆頭，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)。,當毛坯表面非常硬，鉆頭無法劃窩時可先用硬質合金立銑刀，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。,這個鉆頭每個階梯均有自己的螺旋槽，比共螺旋槽的復合鉆頭易于排屑。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在加工中心上進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向進給(臥式)，保證懸伸不變，從而獲得進給的剛性。對于精度要求不高的幾個同尺寸的孔，在加工時，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為止。精加工孔則須單獨完成，每道工序換一次刀，盡量減少各個坐標的運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夾鏜刀；右圖所示為可調雙刃鏜刀系統(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行攻螺紋，鋼件要用機動絲錐的絲錐進行攻螺紋。,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：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，可以把溝槽設計得較一般絲錐小，從而提高了絲錐的強度；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，會降低刃尖的強度，而且會產(chǎn)生卷刃或剝離現(xiàn)象。這種絲錐的特點是：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，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，可有效地提高機械加工質量和總產(chǎn)量。而切削條件影響的因素有：,1)機床、工具、刀具及工件的剛性；2)切削速度、背吃刀量和切削進給量；3)工件精度及表面粗糙度；4)刀具預期壽命及最大生產(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)機床的壽命。,6切削用量的確定,對于高效率的金屬切削機床加工來說，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間、刀具壽命和加工質量。經(jīng)濟的、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，應根據(jù)被加工工件材料、硬度、刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇合適的吃刀量和切削速度（進給速度和主軸轉速），也可以結合實際經(jīng)驗用類比法確定切削用量。,7加工路線的確定,在數(shù)控機床上加工零件，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，因為它不僅與被加工零件表面粗糙度有關，而且與尺寸精度和位置精度都有直接關系。過長的加工路線還會影響機床的壽命、刀具的壽命等。確定加工路線就是要確定刀具運動軌跡和運動方向(即編程軌跡和運動方向)。,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，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點：（1）加工路線應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)值計算簡單，以減少編程工作量。（3）應使加工路線最短，這樣既可以減少程序段，又可減少空走刀時間。此外，確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、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。,.,銑刀的旋轉方向和工件的走刀方向相反時稱為逆銑，如圖a）所示。相同時稱為順銑，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，切削厚度從零逐漸增大，切入瞬時刀刃鈍圓半徑大于瞬時切削厚度，實際切削前角為負值，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)生嚴重冷硬層。當?shù)诙€刀齒切入時，又在冷硬層表面擠壓、滑行，使刀齒磨損較大，同時工件表面粗糙度值增大，影響表面加工質量。,順銑時，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量。但是當工件為毛坯表面，特別是表面有硬皮、雜質時，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，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。此時可用不同的機床或不同的刀具進行加工。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。應先車去整個零件的大部分余量，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、確定走刀路線時應注意以下幾點：（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，減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，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）因為先用行切法最后環(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、退刀（切入、切出）路線時，刀具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應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長零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去除余量法安排走刀路線，安排工步時，應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，安排不當就有可能把坐標軸的反向間隙帶入，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所示方案是當加工完孔后沒有直接在孔處定位，而是多運動了一段距離，然后折回來在孔處進行定位，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，在該零件上鏜六個尺寸相同的孔，有兩種加工路線。當按圖b所示路線加工時，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個孔往上多移動一段距離到P點，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)外圓時加工路線的確定,銑削整圓時，要安排刀具從切向進入圓周進行銑削加工，當整圓加工完畢之后，不要在切點處取消刀補和退刀，要安排一段沿切線方向繼續(xù)運動的距離，這樣可以避免在取消刀補時，刀具與工件相撞而造成工件和刀具報廢。銑切外圓加工路線如圖7-17所示。,(2)銑削內(nèi)外圓時加工路線的確定,當銑切內(nèi)圓時也應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。切出時也應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，從R點以進給速度作Z向進給，到孔底部后，應安排快速退到R點。長度A為切入距離，B為切出距離，A與目的實際尺寸要視工件表面狀態(tài)和加工性質而定。,(3)刀具軸向進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、調用刀具補償功能(G41或G42)，即可完成該零件的輪廓加工。G41-左邊刀具半徑補償G42-右邊刀具半徑補償,1輪廓銑削的工藝處理,(1)平面輪廓的加工當平面輪廓是任意曲線時，編程就比較困難，因為目前尚沒有可以實現(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，即用直線插補方法逼近曲線，用圓弧插補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雜得多，加工時要根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及零件的精度要求，選擇合理的進給路線。對于三坐標兩軸聯(lián)動的數(shù)控銑床、加工中心?？梢杂谩靶星蟹ā边M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運動，第三軸作周期性進給，常稱作二軸半坐標聯(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聯(lián)動的數(shù)控機床可以用“階梯逼進法”進行加工。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功能的三坐標聯(lián)動機床上加工。但編程計算較復雜，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系。對于精度要求較高的零件采用這種方法進行加工時要采取相應的措施或更換設備。,1輪廓銑削的工藝處理,(2)立體輪廓的加工四坐標及四坐標以上的聯(lián)動加工，除XYZ三軸平移外還要求有第四軸或第五軸旋轉，即沿XYZ的任意一軸或兩軸作轉動(A、B等)。這種加工方式雖然為加工提供了方便，但機床設備費用非常高。,四軸聯(lián)動加工方法：,如下圖所示的飛機大梁，其加工面為直紋扭曲面，若采用三坐標聯(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)動機床上進行加工，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，同時刀具還應作B軸擺動（繞Y軸旋轉的運動），由于擺動運動，則需直線移動座標進行補償，即可能進行X、Y、Z三個方向的補償，所以需四軸聯(lián)動。由于計算較復雜，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，銑刀除了需要三個移動軸（X、Y、Z）外，還應作與螺旋角、后傾角相對應的擺動運動。并且還要作相應的附加補償運動（擺動中與銑刀的刀位點不重合）。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調頭鏜孔的工藝處理,調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180。使夾在工作臺上的工件孔的軸心線與回轉前的軸心線重合，實現(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頭鏜時，在鏜完一端孔刀具退出后，工作臺僅作180回轉運動，再調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調頭鏜孔的工藝處理,2)對于有若干孔系的箱體零件調頭鏜時，在每鏜完同一軸線上的一端孔時，工作臺即回轉180，并作相應的X向運動，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，所以調頭鏜時應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技術文件，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，由于工件復雜，加工部位多，涉及的刀輔具也多，因此務必詳細研究工件圖樣，細致的安排每一道工序，乃至全部工序。對十分復雜或毛坯狀態(tài)和前加工內(nèi)容不太明確的工件，必要時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、加工面回轉中心距離(立式加工中心無此項)、刀具編號(碼)、刀具類型和規(guī)格、刀輔具(工具)型號和規(guī)格、主軸轉速、進給量和背吃刀量等，,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)控機床上加工1、2道工序時，也可不用填寫工藝規(guī)程卡，用文字敘述即可，加工內(nèi)容十分復雜，還應把零件草圖繪在工藝規(guī)程卡上，并標明工件零點、刀具零點、回轉中心、切削循環(huán)進刀點等數(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,刀具調整卡是指導機外對刀、預置、調整或修改刀具尺寸的工藝性文件。所謂的機外對刀就是在刀具裝入刀庫(或主軸)之前，事先在對刀儀上調整好刀具的徑向和軸向(長度)尺寸，這種在機床外進行刀具調整的方式即為機外對刀方式。,2刀具調整卡,刀具調整卡式樣因工廠刀具管理差異不盡相同，刀具調整卡如表A所示，它是加工中心用的一種刀具調整卡，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配套目錄。,2刀具調整卡,2刀具調整卡,2刀具調整卡,.,2（1）刀具的調整,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，故刀具位置的調整會直接影響到加工精度。,刀具調整的方法有：機上對刀和機外對刀。,機上對刀：即把刀具裝在機床主軸上，利用數(shù)控裝置的數(shù)顯功能或利用測頭附件，相對標準刀具測出每把刀具的長度和半徑的偏差量，并把其設置在偏差號所指定的地址中或刀具表中。,機外對刀：利用刀具預調儀進行機外對刀，預調儀的圓錐孔型號必須與機床的主軸圓錐孔一致。在刀具預調儀上可測出每把刀具相對標準刀具的長度和半徑偏差值，再把其設置在偏置號所指定的地址中或刀具表中。,.,起刀點（對刀點）-確定刀具與工件相對位置的點。起刀點（對刀點）選定后，便確定了機床坐標系與工件坐標系之間的相互關系。,.,原則:主要是考慮起刀點（對刀點）在機床上校正方便，編程時便于數(shù)學處理和有利于簡化編程。起刀點可選在零件或夾具上。最好選在零件的設計基準或工藝基準上。如以孔定位的零件，則以孔中心為對刀點較為適宜。所選擇的對刀點，必須與零件的定位基準有一定的坐標尺寸關系。,.,2（1）刀具的調整,刀具預調儀的測量裝置有：光學式、光柵數(shù)顯式、容柵數(shù)顯式，千分表測量式等。,對刀儀,.,2（1）刀具的調整,對刀儀,.,2（1）刀具的調整,對刀儀（數(shù)控車床）,.,2