第五章加工程序編制的工藝基礎(chǔ)

第五章加工程序編制的工藝基礎(chǔ)第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.1概述數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容：1）數(shù)控加工的合理性分析，選擇并確定數(shù)控加工的內(nèi)容；2）對零件進行數(shù)控加工工藝分析；3）進行數(shù)控加工的工藝設(shè)計；4）根據(jù)編程需要，進行數(shù)學計算；5）編寫零件的加工程序單；6）加工程序仿真校驗；7）首件試加工；8）文件歸檔；第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識一、加工程序編制的基本概念1、加工程序編制加工程序編制：我們把從零件圖樣分析到程序校核完成的全部過程稱為數(shù)控加工程序的編制，簡稱數(shù)控編程。就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等按照CNC系統(tǒng)的程序格式和規(guī)定的語言紀錄在控制介質(zhì)上的全過程。第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識2、加工程序編制的方法（1）手工編程利用一般的計算工具、通過坐標計算，人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。從零件分析、工藝處理、數(shù)值計算、編寫程序單、直到校驗程序等各步驟均由人工完成。（2）自動編程自動編程也稱為計算機輔助編程。即程序編制的大部分工作由計算機完成。第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識二、手工編程的方法及步驟**1、分析零件圖、確定工藝過程2、計算刀位軌跡的坐標值3、編寫加工程序單4、輸入加工程序5、程序校驗與首件試切第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

（1）粗銑頂面；（2）鉆φ32、φ12孔中心孔；（3）鉆φ32、φ12孔至φ11.5；（4）擴φ32孔至φ30；（5）鉆3xφ6孔至尺寸；（6）粗銑φ60沉孔及溝槽；（7）鉆4xM8底孔至φ6.8；（8）鏜φ32孔至φ31.7；（9）精銑頂面；（10）鉸φ12孔至尺寸；（13）φ12孔口倒角；（12）精銑φ60沉孔及溝槽至尺寸；（11）精鏜φ32孔至尺寸；（14）3xφ6、4xM8孔口倒角；（15）攻4xM8螺紋完成；第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識三、加工程序的結(jié)構(gòu)與格式數(shù)控加工程序是由一系列機床數(shù)控裝置能辨識的指令有序結(jié)合而構(gòu)成的，可分為程序號、程序段、功能字、特殊符號等。第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五ξ3-1數(shù)控加工程序的格式1、數(shù)控程序的程序結(jié)構(gòu)例：

O0600 N001G92X0Y0Z1.0; N005S300M03; N010G90G00X-5.5Y-6.0; N015X0Y0; N020M30;功能字程序號，用于區(qū)分不同的程序程序主體程序段程序段：由指令字組成；（指令機床完成一項動作）。指令字（功能字）：由字母、數(shù)字、符號組成。（表示一種功能，是組成數(shù)控程序的基本單元）第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識（1）地址符第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識（2）字符1）地址符2）數(shù)字和小數(shù)點3）正負號4）特殊符號（3）指令字由地址符、數(shù)字和小數(shù)點、正負號組成。例如X-100.05。分八類：程序段順序號N；準備功能G；輔助功能M；主軸功能S、進給功能F；刀具功能T；尺寸字；其他功能字；第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識（4）程序名字符O加數(shù)字或%加數(shù)字；例如O123；%123。（5）子程序第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識2、程序段的格式和組成程序段格式：是指在同一個程序段中有關(guān)字母、數(shù)字、符號等各個信息代碼的排列順序和含義的規(guī)定表示方法。字地址程序段格式中各功能字均以字母、數(shù)字和符號表示，且字母(地址符)在首，程序段長度可變，各功能字的先后排列順序不嚴格，不需要的或與上一段程序相同的功能字可以省略不寫。功能字必須完整表示。一個完整的功能字包括字母和帶符號的數(shù)字。第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識程序段常見格式第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識四、加工程序指令代碼1、程序段順序號N用在程序段首，用來標記程序段。N1~N99992、準備功能G

建立或控制數(shù)控機床工作方式的一種指令。用來控制機床刀具坐標軸的運動。G0~G99；分為模態(tài)指令和非模態(tài)指令。第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識3、主軸功能S用來指定機床的主軸轉(zhuǎn)速。不同的機床可能使用不同的單位，可以用r/min和m/min兩種單位。4、進給功能F用來指定機床的進給速度。不同的機床可能使用不同的單位，可以用mm/min和mm/r兩種單位。第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識5、刀具功能T用來指定切削時的刀具號或刀架號和刀補號。加工中心Txx；數(shù)控車床Txxdd；6、輔助功能M用來控制機床的輔助動作和加工程序的流程。分為模態(tài)指令和非模態(tài)指令第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.2手工編程的基礎(chǔ)知識7、坐標尺寸字XYZ（UVW）ABCQDER等。8、特殊符號\;第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計數(shù)控加工工藝特點：1、數(shù)控加工的工藝內(nèi)容設(shè)計更加具體2、數(shù)控加工的工藝設(shè)計非常嚴密3、數(shù)控加工操作的程序化相當嚴格4、合理使用機床、使用工序集中的原則第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計一、數(shù)控加工工藝分析1、數(shù)控加工適應性分析（工序）最適合數(shù)控加工的內(nèi)容；比較適合數(shù)控加工的內(nèi)容；不適合數(shù)控加工的內(nèi)容；（1）最適合數(shù)控加工的內(nèi)容；A.形狀復雜，加工精度要求高，用通用機床無法加工或加工成本很高的零件；B.帶有用數(shù)學模型描述的復雜曲線或曲面的零件；C.難測量、難控制尺寸的零件；D.必須應用工序集中原則的零件；E.單件模具型面零件；第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計（2）比較適合數(shù)控加工的內(nèi)容；在通用機床上可以加工，但是對工人技術(shù)水平要求較高的中小批量的零件；采用通用機床加工效率低，勞動強度較大；采用數(shù)控加工可以克服這些缺點的零件；（3）不適合數(shù)控加工的內(nèi)容；大批大量的簡單零件；加工余量不穩(wěn)定的零件；需要大量輔助時間的零件。第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計2、數(shù)控機床選擇從加工工藝的角度分析，選用的數(shù)控機床功能必須適應被加工零件的形狀、尺寸精度和生產(chǎn)節(jié)拍等。數(shù)控機床必須能適應被加工零件的形狀尺寸要求。數(shù)控機床必須能滿足被加工零件群組的精度要求，要保證機床有三分之一的精度儲備量。根據(jù)加工對象的批量和節(jié)拍來決定是用一臺數(shù)控機床來完成加工，還是選擇幾臺數(shù)控機床來完成加工；第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計3、零件圖工藝性分析（1）加工精度及技術(shù)要求分析內(nèi)容包括：1）加工精度合理性分析2）位置精度要求分析（2）零件輪廓幾何要素分析（3）零件圖中的尺寸標注分析（4）零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計4、零件加工條件分析與確定零件毛坯表5-55、選擇定位基準、擬定零件的加工工藝路線第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計二、數(shù)控加工工藝設(shè)計主要內(nèi)容：確定各工序的工藝路線和具體內(nèi)容；確定加工中使用的裝夾方案；確定各工序的加工余量，計算工序尺寸與公差；選擇加工刀具，確定切削用量；確定走刀路線（包括對刀點、換刀點）；確定刀具補償；計算工時定額。第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計1、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計工藝路線設(shè)計中需要解決的主要問題包括：表面加工方法的選擇、加工階段的劃分、加工順序的安排以及工序的合理組合等。（1）表面加工方法的選擇表5-6表5-7表5-8（2）加工階段的劃分1）粗加工；2）半精加工；3）精加工；4）光整加工；第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計（3）加工工序的劃分工序集中、工序分散劃分方法：1）按零件裝夾定位方式劃分工序適合于加工內(nèi)容不多，加工完成就能達到加工要求的零件。2）按加工用刀具劃分工序以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計3）按加工部位劃分工序完成相同型面的那一部分工藝內(nèi)容為一道工序。4）按粗、精加工劃分工序工序集中時的注意事項：A：去除材料較多時內(nèi)應力釋放引起的變形誤差；B：溫度變化引起的變形誤差；C：夾具剛度引起的誤差；D：切屑堆積引起的刀具和工件表面的損傷；第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計（4）加工工步的劃分1）基面先行原則2）先粗后精原則3）先主后次原則4）先面后孔原則5）先近后遠原則6）內(nèi)外交叉原則（5）數(shù)控加工工序與普通加工工序的銜接第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計2、加工時夾具的選擇1）盡量選用通用夾具2）力求設(shè)計基準，工藝基準與編程計算基準的同一。3）要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定。4）盡量減少裝夾次數(shù)5）夾具要開敞6）夾具必須保證工件最小的夾緊變形7）零件的裝夾和定位要考慮到重復安裝的一致性8）裝夾要方便第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計3、定位基準選擇（1）粗定位基準的選擇原則1）相互位置要求原則2）重要表面原則3）加工余量合理分配原則4）便于工件裝夾原則5）不重復使用原則第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計（2）精定位基準的選擇原則1）基準重合2）基準同一3）互為基準4）自為基準第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計4、對刀點與換刀點的確定刀位點：編程時代表刀具運動的點。對刀點（起刀點）：刀具相對于工件運動的起點。換刀點：刀具安全交換的點。第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計5、走刀路線的確定（1）保證被加工工件的精度和表面質(zhì)量；（2）盡量縮短走刀路線、減少刀具的空行程，提高生產(chǎn)率；（3）應使數(shù)值計算簡單，程序段少，減少編程工作量；第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計6、加工余量的確定（1）加工余量加工余量是指加工過程中所切除去的金屬層厚度。余量分為工序余量和總余量。工序余量分為：基本余量、最大余量、最小余量。工序尺寸的公差一般根據(jù)經(jīng)濟加工精度選取。第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計（2）影響加工余量的因素1）上工序的各種表面缺陷和誤差2）本工序的余量要包含上一工序的誤差3）待加工表面與本工序定位基準之間的位置和尺寸誤差4）熱處理工序的變形5）本工序的裝夾誤差第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.3數(shù)控加工工藝設(shè)計（3）確定加工余量的方法1）經(jīng)驗估算法2）查表修正法3）分析計算法第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.4手工編程中的數(shù)值計算一、基點與節(jié)點的坐標計算基點：指由直線和圓弧構(gòu)成的零件輪廓的不同幾何要素的交點或切點。基點坐標的計算：在確定好的坐標系中求取基點的坐標。節(jié)點：逼近非圓曲線時插入的中間點；第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.4手工編程中的數(shù)值計算二、刀具中心軌跡的計算三、手工編程的輔助計算1）增量坐標的計算2）輔助線基點的計算第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.4手工編程中的數(shù)值計算四、平面輪廓基點坐標計算1、三角函數(shù)法2、解析幾何法3、CAD法第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.5數(shù)控加工工藝文件的編寫一、數(shù)控加工工藝文件的格式1、數(shù)控加工編程任務(wù)書2、數(shù)控加工工序卡3、數(shù)控加工刀具卡與配套卡4、數(shù)控加工走刀路線圖5、加工程序單6、加工程序說明卡第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.5數(shù)控加工工藝文件的編寫二、數(shù)控加工工藝文件的編程要求1）格式規(guī)范2）文字表述正確3）圖標正確4）內(nèi)容完整5）文圖相符、文實相符6）及時更新7）及時存檔第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.5數(shù)控加工工藝文件的編寫三、典型零件工藝分析實例第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.6自動編程簡介一、自動編程的概念1、APT2、CAD/CAM集成系統(tǒng)的自動編程二、CAD/CAM集成系統(tǒng)的自動編程第四十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.7高速切削技術(shù)一、概述高速切削理論是1931年4月德國物理學家Carl.J.Salomon提出的。他指出，在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削溫度不但不升高反會降低，且該切削速度值與工件材料的種類有關(guān)。對每一種工件材料都存在一個速度范圍，在該速度范圍內(nèi)，由于切削溫度過高，刀具材料無法承受，即切削加工不可能進行，稱該區(qū)為“死谷”。定義：以切削速度和進給速度界定：高速加工的切削速度和進給速度為普通切削的5～10倍。第四十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.7高速切削技術(shù)第四十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五5.7高速切削技術(shù)二、高速切削的特點：1、隨切削速度提高，單位時