數(shù)控加工編程與操作課件cha

第3章數(shù)控加工工藝分析【學習目標】1．了解數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝的不同點，明確數(shù)控加工前機床運動過程與零件工藝過程的聯(lián)系2．熟悉刀具和夾具選擇，以及數(shù)控刀具路徑的設計方法3．熟悉數(shù)控加工切削用量的確定方法，以及典型數(shù)控零件的工藝分析3.1數(shù)控加工工藝性分析3.1.1數(shù)控加工工藝內(nèi)容

1．數(shù)控加工工藝的特點（1）數(shù)控加工的內(nèi)容要求更加具體、明確（2）數(shù)控加工的工藝要求更精確、嚴密（3）數(shù)控加工工序相對集中（4）數(shù)控加工工藝的特殊要求

2．數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容數(shù)控加工工藝主要包括：選擇并確定需要進行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容，數(shù)控加工工藝設計，對零件圖形進行必要的數(shù)學處理，編寫加工程序，程序校驗與首件試加工，數(shù)控加工工藝技術文件的編寫與歸檔等。（1）選擇并確定需要進行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容數(shù)控加工較適應的零件包括以下幾種。①形狀復雜，加工精度要求高，通用機床無法加工或很難保證加工質(zhì)量的零件。②多品種、小批量生產(chǎn)的零件。③幾何形狀較復雜的零件。④需要頻繁改型的零件。⑤需要最短周期的急需零件。（2）數(shù)控加工工藝設計①數(shù)控加工工藝分析：主要包括零件圖分析、結(jié)構(gòu)工藝性分析、零件安裝方式的選擇等內(nèi)容。②工序的劃分：工序劃分主要考慮生產(chǎn)綱領、所用設備及零件本身的結(jié)構(gòu)、技術要求等，數(shù)控工序的劃分概念與普通機床工序劃分有所不同。在數(shù)控機床上加工零件，工序劃分方法有如下3種?！癜此玫毒邉澐郑阂酝话训毒咄瓿傻哪且徊糠止に囘^程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機床連續(xù)工作時間過長、加工程序的編制和檢查難度較大等情況，加工中心常用這種方法劃分。●按定位方式劃分工序：這種方法一般適合于加工內(nèi)容不多的工件，加工完后就能達到待檢狀態(tài)。通常是以一次安裝及加工作為一道工序。●按粗、精加工劃分：即粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。③工步的劃分：工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個數(shù)控加工工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復雜的工序，在工序內(nèi)又細分為工步。工步劃分的原則如下?！裢患庸け砻姘创旨庸?、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。若加工尺寸精度要求較高時，考慮到零件尺寸、精度、剛性等因素，可采用前者劃分工步。若加工表面位置精度要求較高時，建議采用后者?！駥τ诩扔秀娒嬗钟戌M孔的零件，可以采用“先面后孔”的原則劃分工步?！癜此玫毒邉澐止げ?。某些機床工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工生產(chǎn)率。工序與工步的劃分要根據(jù)實際零件的結(jié)構(gòu)特點、加工技術要求等情況綜合確定。④加工順序的安排：在確定了某個工序的加工內(nèi)容后，要詳細安排這些工序內(nèi)容的加工順序，如一般數(shù)控銑削采用工序集中的方式，通常按照從簡單到復雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工內(nèi)腔、外形，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。數(shù)控切削加工工序通常按下列原則安排順序：●基面先行原則：用做精基準的表面應優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。例如，軸類零件加工時，總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準加工外圓表面和端面。又如，箱體類零件加工時，總是先加工定位用的平面和兩個定位孔，再以平面和定位孔為精基準加工孔系和其他平面?！裣却趾缶瓌t：先粗后精是指按照粗加工—半精加工—精加工的順序進行加工，逐步提高加工精度。粗加工可在較短的時間內(nèi)將工件表面上的大部分余量切除，一方面可提高金屬切除率，另一方面可滿足精加工的余量均勻性要求。若粗加工后所留余量不能滿足精加工要求，則應安排半精加工?！裣葍?nèi)后外原則：內(nèi)表面加工散熱條件較差，為防止熱變形對加工精度的影響，應先安排加工。對于有內(nèi)孔和外圓表面的零件加工，通常先加工內(nèi)孔，后加工外圓。同樣，對于內(nèi)外輪廓加工，先進行內(nèi)輪廓（型腔）加工工序，后進行外形加工工序。●先主后次原則：零件的主要工作表面、裝配基面應先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進行?！裣让婧罂自瓌t：對于有平面和孔加工的零件，應先加工孔，后加工平面。加工順序的安排還應根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的要求綜合確定。⑤確定走刀進給路線：走刀進給路線是指數(shù)控機床在整個加工工序中刀具相對于工件的運動軌跡和方向，即刀具從開始運動起，直至加工程序結(jié)束所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具切入、切出等非切削空行程。可見走刀路線不但包括了工步的內(nèi)容,也反映出工步順序。（3）對零件圖形進行必要的數(shù)學處理在完成工藝設計的工作之后，下一步需根據(jù)零件的幾何尺寸、加工路線和刀具補償方式，計算刀具的運動軌跡，以獲得刀位資料。（4）編寫加工程序在完成工藝設計和數(shù)學處理的工作之后，編程人員應根據(jù)所使用的數(shù)控系統(tǒng)的程序指令的編程格式和編程方法，編寫零件加工程序單。（5）程序校驗與首件試加工程序須經(jīng)過校驗和首件試加工后才能正式使用。程序校驗可通過數(shù)控系統(tǒng)圖形顯示功能，模擬工件的切削過程，以檢驗程序是否正確，但這只能檢驗運動是否正確，不能檢查零件的加工精度，因此，還必須進行零件的首件試加工，檢查零件加工精度能否達到要求，如加工有誤差，應綜合分析誤差產(chǎn)生的原因，找出問題所在，并加以解決。（6）數(shù)控加工工藝技術文件的編寫與歸檔編寫（填寫）數(shù)控加工工藝技術文件是數(shù)控加工工藝設計的內(nèi)容之一。這些技術文件既是數(shù)控加工的依據(jù)、產(chǎn)品驗收的依據(jù),也是操作者遵守、執(zhí)行的規(guī)程，同時還為產(chǎn)品零件重復生產(chǎn)積累了必要的工藝資料，進行技術積累。工藝文件主要包括如下內(nèi)容。①數(shù)控加工工序卡片：數(shù)控加工工序卡與普通加工工序卡很相似，表述了數(shù)控加工工藝內(nèi)容。它是操作人員配合數(shù)控程序進行數(shù)控加工的主要指導性工藝資料。工序卡應包括設備名稱、工步名稱、工序加工簡圖、定位裝夾方式、本工序加工尺寸及精度、刀具名稱及規(guī)格、切削用量、技術要求等內(nèi)容。②數(shù)控加工刀具調(diào)整單：主要包括數(shù)控刀具卡片（簡稱刀具卡）和數(shù)控刀具明細表（簡稱刀具表）兩部分。其主要反映刀具編號、刀具結(jié)構(gòu)、尾柄規(guī)格甚至刀片型號材料等。它是組裝刀具和調(diào)整刀具的依據(jù)。刀具表是調(diào)刀人員調(diào)整刀具、機床操作人員進行刀具數(shù)據(jù)輸入的主要依據(jù)。③數(shù)控加工走刀路線圖：設計好數(shù)控加工走刀路線是編制合理加工程序的重要前提。通過確定刀具運動路線，防止刀具在運動中與工件、夾具等發(fā)生碰撞。同時，根據(jù)走刀路線和走刀順序正確編制加工程序。④數(shù)控加工程序單：是實現(xiàn)數(shù)控加工的主要依據(jù)，是記錄數(shù)控加工工藝過程、工藝參數(shù)、位移資料的清單。不同的數(shù)控系統(tǒng)，程序單的格式可能不同。3.1.2零零件件數(shù)控控加工工工藝藝性分分析1．數(shù)數(shù)控加加工零零件圖圖的工工藝性性分析析數(shù)控加加工零零件的的加工工內(nèi)容容確定定后，，應對對零件件的數(shù)數(shù)控加加工工工藝進進行全全面、、仔細細、認認真的的分析析。主主要是是零件件圖分分析、、結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性分分析、、零件件安裝裝方式式的選選擇等等內(nèi)容容。（1））尺寸寸標注注方式式分析析由于數(shù)數(shù)控加加工精精度和和重復復定位位精度度都很很高，，不會會因產(chǎn)產(chǎn)生較較大的的累積積誤差差而破破壞零零件的的使用用特性性，因因此，，可將將局部部的分分散標標注法法改為為同一一基準準標注注或直直接給給出坐坐標尺尺寸的的標注注法。。如圖圖3-1所所示，，將圖圖（b）所所示分分散的的尺寸寸標注注方式式改為為圖（（a））所示示的坐坐標標標注方方式較較為合合理。。（a））同一一基準準標注注（（b）較較分散散的標標注圖圖3-1尺尺寸寸標注注方式式（2））輪廓廓幾何何要素素分析析由于手手工編編程時時，要要計算算每個個基點點的坐坐標，，在自自動編編程時時，要要對構(gòu)構(gòu)成輪輪廓的的所有有幾何何要素素進行行定義義，在在分析析零件件圖時時，要要分析析幾何何要素素的給給定條條件是是否充充分。。在零零件圖圖設計計時，，如果果出現(xiàn)現(xiàn)構(gòu)成成加工工輪廓廓的條條件不不充分分，尺尺寸模模糊不不清，，將使使編程程存在在困難難。（3））精度度及技技術要要求分分析在確定定加工工方法法、裝裝夾方方式、、刀具具及切切削用用量之之前，，必須須對零零件的的加工工精度度及技技術要要求進進行分分析。。分析析的主主要內(nèi)內(nèi)容有有4個個方面面：一一是分分析精精度及及各項項技術術要求求是否否齊全全合理理；二二是分分析機機床的的加工工精度度能否否達到到加工工要求求；三三是找找出有有位置置精度度要求求的表表面，，這些些表面面應安安排在在一次次安裝裝中完完成；；四是是對表表面粗粗糙度度要求求較高高的表表面應應采取取恒線線速度度切削削功能能進行行加工工。2．零零件的的結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性分分析零件的的結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性是是指所所設計計的零零件在在滿足足使用用要求求的前前提下下制造造的可可行性性和經(jīng)經(jīng)濟性性。良良好的的結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性，，可以以使零零件加加工容容易，，節(jié)省省工時時和材材料。。而較較差的的零件件結(jié)構(gòu)構(gòu)工藝藝性，，會使使加工工困難難，浪浪費工工時和和材料料，有有時甚甚至無無法加加工，，因此此，零零件各各加工工部位位的結(jié)結(jié)構(gòu)工工藝性性應符符合數(shù)數(shù)控加加工的的特點點。①零零件的的內(nèi)腔腔和外外形應應盡量量采用用統(tǒng)一一的幾幾何類類型和和尺寸寸，尤尤其是是加工工面轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接處處的凹凹圓弧弧半徑徑，一一根軸軸上直直徑差差不大大的各各軸肩肩處的的退刀刀槽寬寬度最最好統(tǒng)統(tǒng)一尺尺寸。。這樣樣可以以減少少刀具具規(guī)格格和換換刀次次數(shù)，，使編編程方方便，，提高高生產(chǎn)產(chǎn)效率率。對于零零件上上有多多個外外圓槽槽時，，如圖圖3-2所所示。。圖3-2軸軸上槽槽寬②內(nèi)內(nèi)槽及及緣板板之間間轉(zhuǎn)接接圓角角的大大小決決定著著刀具具直徑徑的大大小，，所以以內(nèi)槽槽圓角角半徑徑不應應太小小。對對于圖圖3-3所所示零零件，，被加加工輪輪廓低低、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角圓圓弧半半徑的的大則則其結(jié)結(jié)構(gòu)工工藝性性好。。圖3-3內(nèi)內(nèi)槽結(jié)結(jié)構(gòu)工工藝性性③銑銑削零零件槽槽底平平面時時，槽槽底圓圓角半半徑r不要過過大。。如圖圖3-4所所示，，銑削削平面面的最最大接接觸直直徑d=D?2r（D為銑刀刀直徑徑），，當D一定時時，r越大，，銑刀刀端面面刃與與銑削削平面面的面面積越越小，，加工工平面面的能能力就就越差差，效效率越越低，，工藝藝性也也越差差。當當r大到一一定程程度時時，甚甚至必必須用用球頭頭銑刀刀加工工，這這是應應該盡盡量避避免的的。圖3-4零零件槽槽底平平面圓圓弧的的影響響3．應應采用用統(tǒng)一一的基基準定定位在數(shù)控控加工工中若若沒有有統(tǒng)一一的定定位基基準，，則會會因工工件的的二次次裝夾夾而造造成加加工后后兩個個面上上的輪輪廓位位置及及尺寸寸不協(xié)協(xié)調(diào)現(xiàn)現(xiàn)象。。另外外，零零件上上最好好有合合適的的孔作作為定定位基基準孔孔。若若沒有有，則則應設設置工工藝孔孔作為為定位位基準準孔。。若無無法制制出工工藝孔孔，也也要用用精加加工表表面作作為統(tǒng)統(tǒng)一基基準，，以減減少二二次裝裝夾產(chǎn)產(chǎn)生的的誤差差。此外，，還應應分析析零件件所要要求的的加工工精度度、尺尺寸公公差等等是否否可以以得到到保證證，有有沒有有引起起矛盾盾的多多余尺尺寸或或影響響加工工安排排的封封閉尺尺寸等等。3.2數(shù)數(shù)控加加工刀刀具路路徑刀具路路徑是是指數(shù)數(shù)控機機床在在整個個加工工工序序中刀刀具中中心（（嚴格格說來來是刀刀位點點）相相對于于工件件的運運動軌軌跡和和方向向。在在確定定刀具具路徑徑時，，主要要遵循循以下下原則則。①應應能保保證零零件具具有良良好的的加工工精度度和表表面質(zhì)質(zhì)量。。②應應盡量量縮短短加工工路線線，減減少空空刀時時間以以提高高加工工效率率。③應應使數(shù)數(shù)值計計算簡簡單，，程序序段數(shù)數(shù)量少少。④確確定軸軸向移移動尺尺寸時時，應應考慮慮刀具具的引引入距距離和和超越越距離離。3.2.1數(shù)數(shù)控控車削削刀具具路徑徑1．進進給路路線的的選擇擇（1））最短短的切切削進進給路路線選擇最最短的的切削削進給給路線線，直直接縮縮短加加工時時間，，可提提高生生產(chǎn)率率，降降低刀刀具磨磨損，，因此此，在在安排排粗加加工或或半精精加工工切削削路線線時，，應綜綜合考考慮被被加工工工件件的剛剛性和和加工工的工工藝性性等要要求，，制定定最短短的切切削路路線。。圖3-5所所示為為3種種不同同的切切削路路線，，其中中圖（（a））所示示為利利用復復合循循環(huán)指指令沿沿零件件輪廓廓加工工的切切削路路線，，圖（（b））所示示為按按“三三角形形”軌軌跡加加工的的切削削路線線，圖圖（c）所所示為為利用用矩形形循環(huán)環(huán)指令令加工工的切切削路路線。。通過過分析析和判判斷，，按矩矩形循循環(huán)軌軌跡加加工的的進給給路線線的長長度總總和最最短，，因此此，在在同等等條件件下，，其切切削所所需時時間（（不含含空行行程））最短短，刀刀具的的損耗耗最小小。圖3-5不不同粗粗車進進給路路線示示意（2））大余余量毛毛坯的的切削削進給給路線線圖3-6所所示為車削削大余量的的兩種加工工進給路線線，其中圖圖（a）所所示的由““小”到““大”的切切削方法，，在同樣的的背吃刀量量的條件下下，所剩余余量過大；；而按圖（（b）所示示由“大””到“小””的切削方方法，則可可保證每次次的車削所所留余量基基本相等，，因此，該該方法切削削大余量較較為合理。。圖3-6大大余量量毛坯的切切削進給路路線（3）車螺螺紋時的加加工路線和和軸向進給給距離車螺紋時，，刀具沿軸軸向的進給給應與工件件旋轉(zhuǎn)保持持嚴格的速速比關系。?？紤]到刀刀具從停止止狀態(tài)加速速到指定的的進給速度度或從指定定的進給速速度降至零零時，驅(qū)動動系統(tǒng)有一一個過渡過過程，因此此，刀具沿沿軸向進給給的加工路路線長度，，除保證螺螺紋加工的的長度外，，還應增加加δ1（2～5mm））的刀具引引入距離和和δ2（1～2mm））的刀具切切出距離，，如圖3-7所示，，以便保證證螺紋切削削時，在升升速完成后后才使刀具具接觸工件件，在刀具具離開工件件后再開始始降速。圖3-7車車螺紋紋時軸向進進給距離（4）循環(huán)環(huán)切除余量量數(shù)控車削中中應根據(jù)毛毛坯類型和和工件形狀狀確定切除除余量的方方法，以達達到減少走走刀次數(shù)，，提高加工工效率的目目的。①軸類零零件。軸套套類零件安安排走刀的的原則是軸軸向走刀、、徑向進刀刀，這樣可可以減少走走刀次數(shù)，，如圖3-8所示。。②盤類零零件。盤類類零件安排排走刀路線線的原則是是徑向走刀刀、軸向進進刀，與軸軸套類零件件相反，如如圖3-9所示。圖3-8軸軸套類類零件循環(huán)環(huán)切除余量量圖3-9盤盤類零零件循環(huán)切切除余量③鑄鍛類類零件。鑄鑄鍛件毛坯坯形狀與加加工零件形形狀相似，，留有較均均勻的加工工余量。循循環(huán)去除余余量的方式式是刀具軌軌跡按工件件輪廓線運運動，逐漸漸逼近圖紙紙尺寸。這這種方法實實質(zhì)上是采采用輪廓仿仿形車削的的方式，如如圖3-10所所示。。圖3-10鑄鍛鍛件毛坯零零件循環(huán)切切除余量2．退刀路路徑的確定定數(shù)控機床加加工過程中中，為了提提高加工效效率，刀具具從起始點點或換刀點點運動到接接近工件部部位，以及及加工完成成后退回起起始點或換換刀點，是是以快速運運動方式完完成的。在快速運動動中，首先先應考慮運運動過程的的安全性，，即在退刀刀過程中不不能與工件件發(fā)生碰撞撞；然后考考慮縮短快快速運動時時間，使退退刀路線最最短。根據(jù)據(jù)刀具加工工零件部件件的不同，，退刀的路路線確定方方式也不同同，數(shù)控車車床加工中中常見有3種退刀方方式。①斜線退退刀方式，，適用于加加工外圓表表面的退刀刀。②徑—軸軸向退刀方方式，適用用于切槽等等加工的退退刀，這種種退刀方式式是刀具先先徑向垂直直退刀，到到達指定位位置時再軸軸向退刀。。③軸—徑徑向退刀方方式，適用用于鏜孔等等加工的退退刀，軸——徑向退刀刀方式的順順序與徑——軸向退刀刀方式恰好好相反。3.2.2數(shù)控控銑削刀具具路徑1．順銑和和逆銑的選選擇在銑削加工工中，采用用順銑還是是逆銑方式式是影響加加工表面粗粗糙度的重重要因素之之一。逆銑銑時切削力力F的水平分力力FH的方向與與進給運動動vf的方向相相反；順銑銑時切削力力F的水平分力力FH的方向與與進給運動動vf的方向相相同。銑削削方式的選選擇應視零零件圖樣的的加工要求求，工件材材料的性質(zhì)質(zhì)、特點以以及機床、、刀具等條條件綜合考考慮。通常常，由于數(shù)數(shù)控機床傳傳動采用滾滾珠絲杠結(jié)結(jié)構(gòu)，其進進給傳動間間隙很小，，順銑的工工藝性優(yōu)于于逆銑。圖3-11（a）所所示為采用用順銑切削削方式精銑銑外輪廓，，圖3-11（b））所示為采采用逆銑切切削方式精精銑型腔輪輪廓。圖3-11順銑銑和逆銑切切削方式2．平面零零件輪廓的的刀具路徑徑對于平面輪輪廓的銑削削，無論是是外輪廓或或內(nèi)輪廓，，銑刀在切切入工件時時應沿輪廓廓曲線的切切向進入輪輪廓進行加加工，而不不應沿法線線直接切入入工件，以以保證零件件輪廓切入入處的表面面光滑。圖3-12銑削削平面零件件輪廓的刀刀具路徑3．型腔加加工的刀具具路徑型腔加工是是銑削中常常見的加工工，通常采采用立銑刀刀銑削，圖圖3-13所示為加加工槽的3種進給路路線，因進進給路線不不一致，加加工結(jié)果也也將各異。。圖3-13（a））和圖3-13（b）所示分分別為行切切法和環(huán)切切法加工內(nèi)內(nèi)槽。圖3-13型腔腔銑削加工工進給路線線4．銑削曲曲面的刀具具路徑銑削曲面時時，常用球球頭刀進行行加工。圖圖3-14所示為加加工邊界敞敞開的直紋紋曲面常用用的兩種進進給路線。。當采用圖圖（a）所所示方案加加工時，每每次直線進進給，刀位位點計算簡簡單，程序序較短，而而且加工過過程符合直直紋面的形形成規(guī)律，，可以準確確保證母線線的直線度度。而采用用圖（b））所示方案案加工時，，符合這類類工件表面面資料給出出情況，便便于加工后后檢驗，葉葉形的準確確度高，因因此，在實實際生產(chǎn)中中最好將以以上兩種方方案結(jié)合起起來。另外外，由于曲曲面工件的的邊界是敞敞開的，沒沒有其他表表面限制，，所以曲面面邊界可以以外延，為為保證加工工的表面質(zhì)質(zhì)量，球頭頭刀應從曲曲面邊界外外部進刀和和退刀。當當邊界不敞敞開時，確確定走刀路路線要另行行處理。圖3-14加工工直紋曲面面的兩種常常用進給路路線5．孔加工工刀具路徑徑孔加工時，，一般是首首先將刀具具在xy平面內(nèi)快速速定位運動動到孔中心心線的位置置上，然后后沿z向運動進行行加工，所所以，孔加加工進給路路線的確定定包括xy平面內(nèi)和z向進給路線線。（1）確定定xy平面內(nèi)的進進給路線孔加工時，，刀具在xy平面內(nèi)的運運動屬于點點位運動，，確定進給給路線時，，主要考慮慮以下問題題。①定位要要迅速。例例如，鉆如如圖3-15所示零零件的孔。。圖3-15最短短加工路線線的選擇②定位要要準確?？卓准庸ぶ?，，除了空行行程盡量最最短之外，，在鏜孔中中，孔系之之間往往還還要較高的的位置精度度，因此，，安排鏜孔孔路線時，，要安排各各孔的定位位方向一致致，即采用用單向趨近近定位點的的方法，以以免傳動系系統(tǒng)的誤差差或測量系系統(tǒng)誤差對對定位精度度的影響。。如圖3-16所示示。圖3-16準確確定位進給給路線（2）確定定Z向（軸向））的進給路路線刀具在Z向的進給路路線分為快快速移動進進給路線和和工作進給給路線。刀刀具先從初初始平面快快速運動到到距工件加加工表面一一定距離的的R平面，然后后按工作進進給速度進進行加工。。如圖3-17（a）所示為為加工單個個孔時刀具具的進給路路線。對多多個孔加工工而言，為為減少刀具具的空行程程進給時間間，加工中中間孔時，，刀具不必必退回到初初始平面，，只要退回回到R平面上即可可，其進給給路線如圖圖3-17（b）所所示。圖3-17刀具具Z向進給路線線3.3工工件定位和和夾緊3.3.1零件件的定位根據(jù)數(shù)控加加工的特點點，工件的的定位基準準和夾緊方方案的確定定應遵循有有關定位基基準和工件件夾緊的基基本要求。。1．工件定定位、安裝裝的基本原原則①力求設設計基準、、工藝基準準與編程計計算的基準準統(tǒng)一。②盡量減減少工件的的裝夾次數(shù)數(shù)，盡可能能在一次定定位裝夾后后，加工出出全部待加加工表面。。③避避免采采用占占機人人工調(diào)調(diào)整式式加工工方案案，以以充分分發(fā)揮揮數(shù)控控機床床的效效能。。2．工工件的的定位位基準準應與與設計計基準準保持持一致致在工件件定位位方案案制定定時，，工件件定位位基準準應盡盡量與與設計計基準準保持持一致致，注注意防防止定定位干干涉現(xiàn)現(xiàn)象，，且便便于工工件的的安裝裝，決決不允允許出出現(xiàn)欠欠定位位的情情況。。箱體工工件最最好選選擇一一面兩兩削作作為定定位基基準。。定位位基準準在數(shù)數(shù)控機機床上上要細細心找找正，，否則則加工工出來來的工工件決決不會會是高高精度度的產(chǎn)產(chǎn)品。。為了了找正正方便便，有有的機機床，，如臥臥式加加工中中心工工作臺臺側(cè)面面，安安裝有有專用用定位位板。。對于于形狀狀不規(guī)規(guī)則或或測定定工件件原點點不方方便的的工件件，可可在夾夾具上上設置置找正正定位位面，，以便便設置置工件件原點點。同同時，，選擇擇定位位方式式時應應盡量量減少少裝夾夾次數(shù)數(shù)。有有些工工件需需要二二次裝裝夾時時，應應盡量量采用用同一一定位位基準準以減減少定定位誤誤差。。3．工工件裝裝夾選擇工工件定定位方方法后后，就就應確確定采采用一一定的的夾緊緊方法法和夾夾緊裝裝置將將工件件壓緊緊夾牢牢，以以防止止工件件在加加工過過程中中，因因切削削力、、離心心力、、慣性性力及及重力力等作作用下下發(fā)生生位移移和振振動。。與普普通機機床一一樣，，通過過選擇擇合理理的裝裝夾方方案，，獲得得較高高的定定位精精度和和較好好的夾夾緊方方案。。工件常常用的的裝夾夾方法法有如如下3種。。（1））直接接找正正裝夾夾用百分分表、、劃針針等工工具直直接找找正工工件位位置并并加以以夾緊緊的方方法。。這種種方法法生產(chǎn)產(chǎn)率低低，精精度取取決于于操作作人員員的技技術水水平和和測量量工具具的精精度，，通常常用于于單件件小批批量生生產(chǎn)或或位置置精度度要求求特別別高的的工件件。（2））劃線線找正正裝夾夾此法是是先在在毛坯坯上按按照零零件圖圖劃出出中心心線、、對稱稱線和和各待待加工工表面面的加加工線線，然然后按按照劃劃好的的線找找正工工件位位置。。這種種裝夾夾方法法不僅僅劃線線費時時，生生產(chǎn)率率低，，精度度低，，而且且對工工人技技術水水平要要求高高。這這種裝裝夾方方法通通常用用于單單件小小批量量生產(chǎn)產(chǎn)中加加工形形狀復復雜而而笨重重的工工件，，或低低精度度毛坯坯的加加工。。（3））用夾夾具裝裝夾此法是是將工工件直直接安安裝在在夾具具的定定位組組件上上。由由于采采用夾夾具裝裝夾，，不需需要找找正就就能保保證工工件的的裝夾夾定位位精度度，因因此，，這種種方法法裝夾夾迅速速方便便，定定位精精度較較高且且穩(wěn)定定，生生產(chǎn)率率高，，但需需要設設計、、制造造專用用夾具具。這這種裝裝夾方方法廣廣泛用用于中中批量量以上上生產(chǎn)產(chǎn)類型型。3.3.2零零件件的夾夾緊由于數(shù)數(shù)控機機床具具有工工序集集中的的使用用特點點，即即工件件通常常一次次裝夾夾完全全部加加工工工序，，應防防止工工件因因夾緊緊不當當引起起的變變形造造成對對工件件加工工的不不良影影響。。在設設計工工件的的夾緊緊方案案或設設計夾夾緊裝裝置時時，應應滿足足以下下基本本要求求。①在在夾緊緊過程程中應應能保保持工工件定定位時時所獲獲得的的正確確位置置。②夾夾緊應應可靠靠和適適當。。夾緊緊機構(gòu)構(gòu)要能能自鎖鎖，保保持工工件在在加工工中不不產(chǎn)生生松動動和振振動。。夾緊緊工件件時不不允許許產(chǎn)生生過大大變形形和表表面損損傷。。③夾緊裝裝置應操作作方便、安安全、省力力。④夾緊方方案或夾緊緊裝置的自自動化程度度和復雜程程度應與工工件的生產(chǎn)產(chǎn)批量和生生產(chǎn)方式相相適應，結(jié)結(jié)構(gòu)設計力力求簡單緊緊湊，盡量量使用標準準化組件。。3.3.3夾具具的選擇1．選擇夾夾具的基本本要求①單件小小批量生產(chǎn)產(chǎn)時，應盡盡量采用組組合夾具、、可調(diào)式夾夾具及通用用夾具，以以縮短生產(chǎn)產(chǎn)準備時間間，節(jié)省生生產(chǎn)費用。。②成批生生產(chǎn)時，可可考慮采用用專用夾具具，但結(jié)構(gòu)構(gòu)要力求簡簡單。③數(shù)控機機床夾具的的精度要求求更高。④零件在在夾具上的的裝卸要快快速、方便便、可靠，，實現(xiàn)夾具具的高效自自動化。2．常用數(shù)數(shù)控夾具（1）數(shù)控控車床夾具具數(shù)控車床的的夾具通常常使用三爪爪自定心卡卡盤、四爪爪單動卡盤盤（見圖3-18））等，四爪爪卡盤用于于非回轉(zhuǎn)體體或偏心件件的裝卡。。大批量生生產(chǎn)使用便便于自動控控制的液壓壓、電動及及氣動夾具具（如液壓壓三爪卡盤盤），用于于回轉(zhuǎn)工件件的自動裝裝卡。數(shù)控控車床加工工中還有多多種相應的的夾具，主主要分兩大大類，即用用于軸類工工件的夾具具和盤類工工件的夾具具。圖3-18四四爪卡盤盤（2）數(shù)控銑銑床上的夾具具數(shù)控銑床上的的夾具一般安安裝在工作臺臺上，其形式式根據(jù)被加工工工件的特點點可多種多樣樣，如通用平平口鉗（見圖圖3-19））、組合夾具具、數(shù)控分度度轉(zhuǎn)臺（見圖圖3-20））等，根據(jù)工工件加工情況況也常用螺栓栓螺母、壓板板和墊鐵夾緊緊（見圖3-21）。對于斜面零件件可用正弦平平口鉗夾緊。。正弦平口鉗鉗通過鉗身上上的孔及滑槽槽來改變角度度，其外形結(jié)結(jié)構(gòu)如圖3-22所示。。圖3-19平平口鉗圖3-20數(shù)數(shù)控分度度轉(zhuǎn)臺圖3-21螺螺栓螺母母、壓板和墊墊鐵夾緊圖3-22正正弦平口口鉗組合夾具適用用于新產(chǎn)品研研制、單件小小批量生產(chǎn)和和生產(chǎn)周期短短的產(chǎn)品零件件。使用組合合夾具可節(jié)省省夾具的材料料費、設計費費、制造費，，方便庫存保保管；另外，，其組合時間間短，能夠縮縮短生產(chǎn)周期期，可反復拆拆裝，不受零零件尺寸改動動限制，可以以隨時更換夾夾具定位易磨磨損件。但對對于定型產(chǎn)品品大批量生產(chǎn)產(chǎn)時，組合夾夾具的生產(chǎn)效效率不如專用用夾具生產(chǎn)效效率高。組合夾具的類類型分孔系組組合夾具和槽槽系組合夾具具。圖3-25槽槽系組合合夾具圖3-23孔孔系組合合夾具圖3-24孔孔系組合合夾具應用實實例（3）專用夾夾具專用夾具指專專為某一工件件的某一加工工工序而設計計制造的夾具具。其結(jié)構(gòu)緊緊湊，操作方方便，主要用用于固定產(chǎn)品品的大批大量量生產(chǎn)。圖3-26所示示為連桿加工工銑槽專用夾夾具結(jié)構(gòu)。圖3-26連連桿加工工銑槽專用夾夾具3.4刀具具與工件的相相對位置3.4.1對對刀點與與刀位點對刀點可以設設置在被加工工零件上，盡盡可能設在零零件的設計基基準或工藝基基準上，也可可以設在夾具具上與零件定定位基準有一一定尺寸聯(lián)系系的某一位置置。對刀點的的選擇原則如如下。①所選的對對刀點應使程程序編制簡單單。②對刀點應應選擇在容易易找正、便于于確定零件加加工原點的位位置。③對刀點的的位置應檢驗驗方便、可靠靠。④對刀點的的選擇應有利利于提高加工工精度。2．刀位點在使用對刀點點確定工件原原點時，就需需要進行“對對刀”，對刀刀是指使“刀刀位點”與““對刀點”重重合的操作。。所謂“刀位位點”是指刀刀具的定位基基準點，常用用刀具的刀位位點規(guī)定：立立銑刀、端銑銑刀的刀位點點是刀具軸線線與刀具底面面的交點，球球頭銑刀刀位位點為球心，，鏜刀、車刀刀刀位點為刀刀尖或刀尖圓圓弧中心，鉆鉆頭為鉆尖，，如圖3-27所示。圖3-27常常用刀具具刀位點如圖3-28所示，零件件安裝后工件件坐標系與機機床坐標系就就有了確定的的尺寸關系。。圖3-28對對刀點和和機床零點、、工件零點的的尺寸關系3.5刀具具與切削用量量的確定3.5.1數(shù)數(shù)控加工工刀具特點1．數(shù)控刀具具的種類（1）按刀具具結(jié)構(gòu)按刀具結(jié)構(gòu)，，分整體式、、鑲嵌式和特特殊型式。（2）按刀具具材料按刀具材料，，分高速鋼刀刀具、硬質(zhì)合合金刀具、金金剛石刀具和和其他材料刀刀具（如立方方氮化硼刀具具，陶瓷刀具具）等。目前前數(shù)控機床用用的最多最普普遍的是高速速鋼刀具和硬硬質(zhì)合金刀具具。（3）按切削削工藝按切削工藝，，分車削刀具具、銑削刀具具、鉆削刀具具、鏜削刀具具等。車削刀刀具有外圓、、內(nèi)孔、螺紋紋、切割刀具具等多種；銑銑削刀具有端端銑刀、立銑銑刀、球頭銑銑刀等；鉆削削刀具有麻花花鉆、鉸刀、、絲錐等。2．數(shù)控刀具具的特點為適應數(shù)控加加工精度高、、效率高、工工序集中及零零件裝夾次數(shù)數(shù)少等要求，，數(shù)控刀具與與普通機床上上所用的刀具具相比，主要要有以下特點點。①高的切削削效率。②刀具精度度高，精度穩(wěn)穩(wěn)定。③剛性好，，抗振及熱變變形小。④耐用度好好，切削性能能穩(wěn)定、可靠靠。⑤刀具的尺尺寸調(diào)整方便便，換刀調(diào)整整時間短。⑥系列化，，標準化。3.5.2數(shù)數(shù)控加工工刀具的選擇擇1．刀具選擇擇總的原則思思路刀具選擇總的的原則思路是是：安裝調(diào)整整方便，剛性性好，耐用度度和精度高。。在滿足加工工要求的前提提下，盡量選選擇較短的刀刀柄，以提高高刀具加工的的剛性。2．車刀選擇擇數(shù)控車刀主要要采用機夾可可轉(zhuǎn)位車刀。。選擇的主要要問題是刀片片的形狀、角角度、精度、、材料、尺寸寸、厚度、圓圓角半徑、斷斷屑槽、刃口口修磨等要能能滿足各種加加工條件的要要求，各種外外圓車刀、螺螺紋車刀等及及適應的工件件表面如圖3-30所示示。圖3-30車車刀選擇擇3．銑刀選擇擇常見銑刀及適適應加工表面面，如圖3-31所示。。圖3-31常常見銑刀刀及適應加工工表面4．孔加工刀刀具選擇（1）鉆孔刀刀具選擇在數(shù)控銑床上上鉆孔，一般般不采用鉆模模，鉆孔深度度為直徑的5倍左右的深深孔加工容易易折斷鉆頭，，可采用固定定循環(huán)程序，，多次自動進進退，以利冷冷卻和排屑。。鉆孔刀具較多多，有普通麻麻花鉆、噴吸吸鉆、扁鉆等等，根據(jù)加工工材料、加工工尺寸及加工工質(zhì)量要求合合理選擇，普普通麻花鉆如如圖3-32所示。加工30以下孔時時多采用麻花花鉆，鉆削大大直徑孔時，，可采用剛性性較好的硬質(zhì)質(zhì)合金扁鉆。。圖3-32普普通麻花花鉆（2）鉸孔刀刀具選擇鉸孔是孔的精精加工方法之之一，在生產(chǎn)產(chǎn)中應用很廣廣。對于較小小的孔，相對對于內(nèi)圓磨削削及精鏜而言言，鉸孔是一一種較為經(jīng)濟濟實用的加工工方法。鉸孔孔所用刀具是是鉸刀，鉸刀刀從工件孔壁壁上切除微量量金屬層，以以提高尺寸精精度和孔表面面質(zhì)量。鉸刀大多是通通用標準鉸刀刀，用于對孔孔的精加工。。通用標準鉸鉸刀有直柄、、錐柄和套式式3種。錐柄柄鉸刀直徑為為10～32mm，，直鉸刀直徑徑為6～20

mm，，小孔直柄鉸鉸刀直徑為1～6

mm，套套式鉸刀直徑徑為25～80

mm，，如圖3-33所示。圖3-21機機用鉸刀（3）螺紋加加工刀具選擇擇在數(shù)控銑床和和加工中心上上加工各種中中、小尺寸內(nèi)內(nèi)螺紋一般使使用絲錐，絲絲錐加工螺紋紋的過程叫攻攻螺紋。絲錐錐結(jié)構(gòu)簡單，，使用方便，，既可手工操操作，也可以以在機床上工工作，在生產(chǎn)產(chǎn)中應用廣泛泛。絲錐工作作部分是由切切削部分和校校準部分組成成，切削部分分齒形是不完完整的，后一一刀齒比前一一刀齒高，當當絲錐作螺旋旋運動時，每每一個刀齒都都切下一層金金屬，校準部部分的齒形是是完整的，它它主要用來校校準及修光螺螺紋廓形，并并起導向作用用，如圖3-34所示。。圖3-34絲絲錐（4）鏜孔刀刀具選擇當孔徑大于30～40

mm時時，一般用鏜鏜刀加工。鏜鏜孔刀具的選選擇主要問題題是刀桿的剛剛性，要盡可可能地防止或或消除振動。。目前，精鏜鏜時常用的鏜鏜刀有精鏜微微調(diào)刀，如圖圖3-35所所示。這種鏜鏜刀的徑向尺尺寸可以在一一定范圍內(nèi)調(diào)調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡簡單，通用性性強，因此，，在加工中心心上得到較為為廣泛的應用用。圖3-35鏜鏜刀5．刀柄及工工具系統(tǒng)加工中心所用用的切削工具具由兩部分組組成，即刀具具和刀柄及拉拉釘，如圖3-36所示示。①刀柄。在在加工中心上上一般采用7∶24錐柄柄，這是因為為這種錐柄不不自鎖，換刀刀比較方面，，并且與直柄柄相比有高的的定心精度和和剛性，刀柄柄和拉釘已經(jīng)經(jīng)標準化，各各部分尺寸參參見相關標準準。②工具系統(tǒng)統(tǒng)。在加工中中心上加工的的部位繁多使使刀具種類很很多，造成與與錐柄相連的的裝夾刀具的的工具多種多多樣，把通用用性較強的裝裝夾工具標準準化、系列化化就成為工具具系統(tǒng)，如圖圖3-37所所示。圖3-36刀刀具的組組成圖3-37加加工中心心刀柄及工具具系統(tǒng)圖3-37加加工中心心刀柄及工具具系統(tǒng)（續(xù)））3.5.3切切削用量量的確定通常切削用量量的選擇順序序是：先確定定背吃刀量，，其次確定進進給量，最后后確定切削速速度。1．確定背吃吃刀量（ap）背吃刀量的大大小主要依據(jù)據(jù)機床、夾具具、刀具和工工件組成的工工藝系統(tǒng)的剛剛度來決定，，在系統(tǒng)剛度度允許的情況況下，為保證證以最少的進進給次數(shù)去除除毛坯的加工工余量，根據(jù)據(jù)被加工零件件的余量確定定分層切削深深度，選擇較較大的背吃刀刀量，以提高高生產(chǎn)效率。。背吃刀量（ap）是指平行行于銑刀軸線線的切削層尺尺寸，端銑時時為切削層的的深度，周銑銑時為切削層層的寬度，如如圖3-38所示。圖3-38銑銑刀切削削用量當零件表面粗粗糙度Ra為12.5～25時，，在周銑的加加工余量小于于5

mm，，端銑的加工工余量小于6

mm時，，粗銑一次進進給就可以達達到要求。但但在加工余量量較大，工藝藝系統(tǒng)剛度和和機床動力不不足時，應分分兩次切削完完成。當零件表面粗粗糙度Ra為3.2～～12.5時時，應分粗銑銑和半粗銑進進行切削，粗粗銑時吃刀量量按上述要求求確定，粗銑銑后留0.5～1.0mm的加工工余量，在半半精銑時切除除。當零件表面粗粗糙度Ra為0.8～～3.2時，，應分粗銑、、半精銑和精精銑3步進行行。半精銑的的吃刀量取1.5～2.0

mm；；精銑時周銑銑側(cè)吃刀量取取0.1～0.3

mm；端銑背吃吃刀量取0.5～1.0

mm。為提高切削效效率，端銑刀刀應盡量選擇擇較大的直徑徑，切削寬度度取刀具直徑徑的1/3～～1/2，切切削深度應大大于冷硬層的的厚度。2．進給速度度的確定進給速度F是刀具切削時時單位時間內(nèi)內(nèi)工件與刀具具沿進給方向向的相對位移移，單位為mm/min。對于多齒齒刀具，其進進給速度F、刀具轉(zhuǎn)速n、刀具齒數(shù)z和每齒進給量量fz（多齒刀具每每轉(zhuǎn)或每行程程中每齒相對對于工件在進進給運動方向向上的位移量量）的關系為為F=nzfz進給速度是影影響刀具耐用用度的主要因因素，在確定定進給速度時時，要綜合考考慮零件的加加工精度、表表面粗糙度、、刀具、工件件的材料等因因素，參考切切削用量手冊冊選取。粗加工時，主主要考慮機床床進給機構(gòu)和和刀具的強度度、剛度等限限制因素，根根據(jù)被加工零零件的材料、、刀具尺寸和和已確定的背背吃刀量，選選擇進給速度度。半精加工和精精加工時，主主要考慮被加加工零件的精精度、表面粗粗糙度、工件件、刀具的材材料性能等因因素的