第三章 數(shù)控加工技術(shù) 3.2 數(shù)控加工工序的劃分原則與內(nèi)容（2）工序的劃分

第三章數(shù)控加工技術(shù)3.2數(shù)控加工工序的劃分原則與內(nèi)容（2）工序的劃分本節(jié)目錄工序劃分的原則工序劃分的方法加工路線(xiàn)的確定切削參數(shù)的確定編程誤差及其控制數(shù)學(xué)處理零件的工藝規(guī)程12345671工序劃分的原則工序劃分的原則工序集中原則先粗后精原則基準(zhǔn)先行原則先面后孔原則一般情況下數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比通用機(jī)床加工內(nèi)容復(fù)雜，這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，若只加工簡(jiǎn)單工序，在經(jīng)濟(jì)上對(duì)提高生產(chǎn)效益有限。另外考慮到數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，通常在數(shù)控機(jī)床上加工的零件應(yīng)盡可能安排較復(fù)雜的工序內(nèi)容，減少零件的裝夾次數(shù)。1.1工序集中原則1工序劃分的原則根據(jù)零件形狀、尺寸精度、零件剛度以及變形等因素，可按粗、精加工分開(kāi)的原則劃分工序，先粗加工，后精加工?？紤]到粗加工時(shí)零件產(chǎn)生的變形需要一定時(shí)間恢復(fù)，最好粗加工后不要緊接著安排精加工。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的精度能滿(mǎn)足零件的設(shè)計(jì)要求時(shí)，可考慮粗精加工一次完成。1.2先粗后精原則1工序劃分的原則在工序安排時(shí)，應(yīng)首先安排零件粗精加工時(shí)要用到的定位基準(zhǔn)面的加工。被加工零件的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)孔等，可考慮在普通機(jī)床上預(yù)先加工，但一定要保證精度要求。當(dāng)零件重新裝夾進(jìn)行精加工時(shí)，應(yīng)考慮精修基準(zhǔn)面或孔，也可采用以加工表面作為新的定位基準(zhǔn)面的方法。1.3基準(zhǔn)先行原則1工序劃分的原則零件上既有面加工，又有孔加工時(shí)，要采用先加工面，后加工孔的工序劃分原則，這樣可以提高孔的加工精度。1.4先面后孔原則1工序劃分的原則2工序劃分的方法工序劃分的方法以一次安裝、加工作為一道工序以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序以加工部位劃分工序以粗、精加工劃分工序這種方法適合于加工內(nèi)容不多的零件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。2.1以一次安裝、加工作為一道工序2工序劃分的方法有些零件雖然能在一次安裝加工多個(gè)待加工表面，但程序太長(zhǎng)，會(huì)受到某些限制，如受到系統(tǒng)的限制(主要是內(nèi)存容量)，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制(一個(gè)零件在一個(gè)工作班內(nèi)應(yīng)該加工完畢)等。此外程序太長(zhǎng)，查錯(cuò)和檢索困難。因此程序不能太長(zhǎng)，一道工序的內(nèi)容不能太多。2.2以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序2工序劃分的方法對(duì)于加工內(nèi)容較多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面定位面，后加工孔；先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度要求較低的部位，再加工精度要求較高的部位。2.3以加工部位劃分工序2工序劃分的方法對(duì)于易發(fā)生變形的零件，為減小加工后的變形，一般先進(jìn)行粗加工，后進(jìn)行精加工，并將粗、精加工工序分開(kāi)。2.4以粗、精加工劃分工序2工序劃分的方法綜上所述，在劃分工序時(shí)，一定要視零件的工藝性，機(jī)床的功能、零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少、安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握，哪些零件采用工序集中，哪些零件采用工序分散的原則，也要根據(jù)具體情況確定，許多工序的安排是按上述劃分方法進(jìn)行綜合安排的。2工序劃分的方法在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，每道工序加工路線(xiàn)的確定是非常重要的，因?yàn)樗c零件的加工精度和表面粗糙度直接相關(guān)。所謂加工路線(xiàn)是指數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中刀具中心相對(duì)于被加工工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。確定加工路線(xiàn)就是確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。妥善地安排加工路線(xiàn)(或稱(chēng)進(jìn)給路線(xiàn))，

對(duì)于提高加工質(zhì)量和保證零件的技術(shù)要求是非常必要的。加工路線(xiàn)不僅包括切削加工時(shí)的加

工路線(xiàn)，還包括刀具到位、對(duì)刀、退刀和換刀等一系列過(guò)程的刀具運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)。3加工路線(xiàn)的確定3.1基本概念確定加工路線(xiàn)

的原則主要有下列幾點(diǎn):１)使被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量。２)使數(shù)值計(jì)算容易，以減少編程工作量。３)盡量使進(jìn)給路線(xiàn)最短，這樣可使程序段數(shù)減少，縮短空走刀時(shí)間。3加工路線(xiàn)的確定3.2確定原則3加工路線(xiàn)的確定3.3確定路線(xiàn)在確定進(jìn)給路線(xiàn)時(shí)應(yīng)首先考慮刀具如何切入工件。刀具切入方法有法向切入、切向切入和任意向切入三種方法。法向切入是早期數(shù)控機(jī)床常采用的方法，此法系統(tǒng)程序編制簡(jiǎn)單，但在零件的切入點(diǎn)易留下切削痕跡，故推薦使用切向切入和任意向切入方法。對(duì)于二維輪廓的銑削，無(wú)論是外輪廓或內(nèi)輪廓，要安排刀具從切向進(jìn)入輪廓進(jìn)行加工，當(dāng)輪廓加工完畢之后，要安排一段沿切線(xiàn)方向退刀，這樣可以避免刀具在工件上的切入點(diǎn)和退出點(diǎn)處留下接刀痕。銑削外圓走刀路線(xiàn)3加工路線(xiàn)的確定銑削外圓可采取的進(jìn)給路線(xiàn)，其切向進(jìn)、退刀采取的是直線(xiàn)段。而對(duì)于內(nèi)輪廓的加工，其切向進(jìn)、退刀可采用圓弧段。此外，在銑削加工零件輪廓時(shí)，要考慮盡量采用順銑加工方式，這樣可以提高零件表面質(zhì)量和加工精度，減少機(jī)床的“顛振"。要合理地選擇進(jìn)、退刀位置，盡可能選在不太重要的位置。3.3確定路線(xiàn)型腔區(qū)域加工走刀路線(xiàn)

a)行切法b)環(huán)切法3加工路線(xiàn)的確定對(duì)于二維型腔的加工主要包括型腔區(qū)域的加工與輪廓（包括邊界和島嶼廓）的加工，一般采用立銑刀或環(huán)形刀(取決于型腔側(cè)壁與底面間的過(guò)渡要求）進(jìn)行加工。型腔的切削分兩步，第一步切內(nèi)腔，第二步切輪廓。切輪廓通常又分為粗加工和精加工兩步。3.3確定路線(xiàn)三坐標(biāo)曲面行切法加工3加工路線(xiàn)的確定三坐標(biāo)曲面加工通常采用行切法，即通過(guò)刀具沿各切削行的運(yùn)動(dòng)，近似包絡(luò)出被加工曲面。3.3確定路線(xiàn)曲面加工走刀路線(xiàn)3加工路線(xiàn)的確定曲面加工的進(jìn)給路線(xiàn)有參數(shù)線(xiàn)型、截面線(xiàn)型、放射線(xiàn)型、環(huán)型等多種進(jìn)給路線(xiàn)方式，對(duì)于不同形狀的零件采用不同的走刀方式對(duì)加工效率、加工質(zhì)量、編程計(jì)算復(fù)雜性和零件程序長(zhǎng)度等有著重要影響，因此，如何根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及零件加工要求，合理選擇進(jìn)給路線(xiàn)是一個(gè)既十分重要又十分復(fù)雜的問(wèn)題，其優(yōu)化選擇的分析方法仍有待進(jìn)一步的研究。3.3確定路線(xiàn)4切削參數(shù)的確定切削參數(shù)切削深度或?qū)挾戎鬏S速度進(jìn)給速度…….4切削參數(shù)的確定對(duì)于粗加工、精加工、鉆孔、攻螺紋等，應(yīng)選用不同的切削參數(shù)。具體數(shù)值的選取應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床編程說(shuō)明書(shū)的規(guī)定和要求，以及刀具的耐用度、工件材料去選擇和計(jì)算，同時(shí)應(yīng)參照機(jī)床削用量手冊(cè)結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。確定切削參數(shù)的目標(biāo)是盡量提高材料的切除率，同時(shí)保持穩(wěn)定的切削狀態(tài)和要求的加工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。4切削參數(shù)的確定切削深度主要受機(jī)床、工件和刀具的剛度限制，在剛度允許的情況下，盡可能加大切削深度，以減少進(jìn)給次數(shù)，提高加工效率。對(duì)精度和表面粗糙度有較高要求的零件，應(yīng)留有足夠精加工余量。主軸轉(zhuǎn)速n根據(jù)允許的切削速度U和刀具直徑D選擇切削速度受刀具耐用度的限制。進(jìn)給速度是切削用量的主要參數(shù)，要根據(jù)零件加工精度和表面粗糙度要求以及刀具與工件材料選取。代碼與實(shí)際值對(duì)應(yīng)關(guān)系F代碼進(jìn)給速度／（mm/min）F代碼進(jìn)給速度／（mm/min）２０２.００２４３.１８２１２.２４?２２２.５２２３２.８２9936004切削參數(shù)的確定進(jìn)給速度的確定4切削參數(shù)的確定影響數(shù)控加工精度的誤差因素有：機(jī)床誤差、系統(tǒng)插補(bǔ)誤差、伺服動(dòng)態(tài)誤差、定位誤差、對(duì)刀誤差、刀具磨損誤差、工件變形誤差、編程誤差等。編程的誤差，一般應(yīng)控制在零件公差要求的10%-20%以?xún)?nèi)。5編程誤差及其控制5編程誤差及其控制編程誤差及其控制近似計(jì)算誤差逼近誤差尺寸圓整誤差程序編制中產(chǎn)生的誤差主要由下述三部分組成:近似計(jì)算誤差：用近似計(jì)算方法表達(dá)零件輪廓形狀時(shí)所產(chǎn)生的誤差。逼近誤差：用直線(xiàn)或圓弧段逼近零件輪廓曲線(xiàn)所產(chǎn)生的誤差。在三維曲面加工時(shí)采用行切加工方法對(duì)實(shí)際型面進(jìn)行近似包絡(luò)成型。尺寸圓整誤差：計(jì)算過(guò)程中由于計(jì)算精度而引起的誤差，相對(duì)于其他誤差來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)誤差一般可以忽略不計(jì)。5編程誤差及其控制數(shù)學(xué)處理工作就是計(jì)算出零件輪廓上或刀具中心軌跡上一些點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，為程序編制提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。一個(gè)零件的輪廓線(xiàn)可能由許多不同的幾何元素組成，如直線(xiàn)、圓弧、二次曲線(xiàn)等。各幾何元素間的聯(lián)接點(diǎn)叫做基點(diǎn)，例如圓弧與圓弧的切點(diǎn)或交點(diǎn)，直線(xiàn)與圓弧的切點(diǎn)或交點(diǎn)，兩直線(xiàn)的交點(diǎn)等。顯然，相鄰基點(diǎn)間只能是一個(gè)幾何元素。當(dāng)零件輪廓曲線(xiàn)(包括圓弧)用直線(xiàn)段逼近時(shí)，在滿(mǎn)足允許程編誤差條件下輪廓曲線(xiàn)被分割成許多直線(xiàn)段，相鄰兩直線(xiàn)段的交點(diǎn)叫做節(jié)點(diǎn)。6數(shù)學(xué)處理非圓曲線(xiàn)零件，在編程時(shí)所需解決的問(wèn)題。確定非圓曲線(xiàn)的插補(bǔ)段長(zhǎng)度和計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的方法：①選擇插補(bǔ)方式，即是采用直線(xiàn)逼近非圓曲線(xiàn)還是采用圓弧逼近非圓曲線(xiàn)。②插補(bǔ)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。用直線(xiàn)逼近時(shí)，計(jì)算其插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；用圓弧逼近時(shí)，計(jì)算各分段圓弧起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)和圓心坐標(biāo)。③刀具中心軌跡的坐標(biāo)計(jì)算。④按控制系統(tǒng)輸入格式要求，人工或計(jì)算機(jī)編制加工程序單和控制介質(zhì)。6數(shù)學(xué)處理確定非圓曲線(xiàn)的插補(bǔ)段長(zhǎng)度和計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的方法有：①等間距直線(xiàn)逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算：使每個(gè)插補(bǔ)段的一個(gè)坐標(biāo)增量相等。②按“等插補(bǔ)段法”確定插補(bǔ)段長(zhǎng)度和計(jì)算節(jié)點(diǎn)：使每個(gè)插補(bǔ)段長(zhǎng)度相等，因而插補(bǔ)誤差不等。③按“等插補(bǔ)誤差法”確定插補(bǔ)段長(zhǎng)度和計(jì)算節(jié)點(diǎn)：使各插補(bǔ)段的插補(bǔ)誤差相等，并小于或等于允許的插補(bǔ)誤差。④圓弧逼近的節(jié)點(diǎn)計(jì)算：曲線(xiàn)的圓弧逼近有曲率圓法、三點(diǎn)圓法和相切圓法等方法。6數(shù)學(xué)處理7零件的工藝規(guī)程工藝規(guī)程的作用組織生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的依據(jù)工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件。生產(chǎn)的計(jì)劃和調(diào)度、數(shù)控加工程序的編制、質(zhì)量的檢查等都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。7零件的工藝規(guī)程7.1組織生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件7零件的工藝規(guī)程7.2生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的依據(jù)工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的依據(jù)。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)以前，要做好大量的技術(shù)準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，例如刀具、夾具、量具的設(shè)計(jì)，制造或采購(gòu)；毛坯件的制造或采購(gòu)；以及必要設(shè)備的改裝或添置等，所有這些工作都是以工藝規(guī)程作為依據(jù)來(lái)安排和組織的。7零件的工藝規(guī)程7.2生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的依據(jù)零件的工藝過(guò)程要能可靠地保證圖樣上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn),這是制定工藝規(guī)程的基本原則。工藝規(guī)程的制定要依據(jù)零件的毛坯形狀和材料的性質(zhì)等因素來(lái)決定。數(shù)控加工工序卡