第1章数控加工工艺分析

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第1章数控加工工艺分析
• 6.有时尚要考虑到毛坯的结构工艺性
• 因为在数控机床上加工零件时，加工过程是 自动的，毛坯加工余量的大小、如何装夹等 问题在选择毛坯时就要仔细考虑好，否则， 一旦毛坯不适合数控加工，加工将很难进行 下去。
• （1）毛坯加工余量应充足和尽量均匀
• （2）分析毛坯的装夹适应性 （加工艺凸台？）
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第1章数控加工工艺分析
1.3 定位和夹紧
1.定位基准分析
• 定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过 的毛坯表面作为定位基准称为粗基准，用已加 工过的表面作为定位基准称为精基准。除第一 道工序采用粗基准外，其余工序都应使用精基 准。
• 选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求设 计基准、工艺基准和编程原点统一，这样做可 以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的 计算量，并且能有效的减少装夹次数。
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第1章数控加工工艺分析
• 5． 分析零件的变形情况
• 零件在加工时的变形，不仅影响加工质量，而且 当变形较大时，将使加工不能继续进行下去。这 时就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防， 如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理， 对不能用热处理方法解决的，也可考虑粗、精加 工及对称去除余量等常规方法。
IT10级，表面粗糙度Ra值可达1.6—3.2。
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第1章数控加工工艺分析
• 一、平面加工方法的选择
• 在数控铣床上主要采用端铣刀和立铣刀加工。
• 当要求Ra较小时，应采用顺铣方式。
• 二、平面轮廓加工方法选择
• 平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用 三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。下图为由直线 和圆弧构成的零件平面轮廓ABCDEA，采用半径为R 的立铣刀沿周向加工，虚线ABCDEA为刀具中心的 运动轨迹。为保证加工面光滑，刀具沿PA切入，沿 AK切出 。
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3、螺纹的加工：应根据孔径的大小，一 般情况下，直径在M6～M20mm之间的
螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工。直 径在M6mm以下的螺纹，在加工中心上
完成基孔加工再通过其他手段攻螺纹。
因为加工中心上攻螺纹不能随机控制加
工状态，小直径丝锥容易折断。直径在 M20mm以上的螺纹，可采用镗刀片镗削 加工。
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第1章数控加工工艺分析
• 3． 尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸
• 轮廓内圆弧半径R常常限制刀具的直径。如上 图所示，若工件的被加工轮廓高度低，转接圆 弧半径也大，可以采用较大直径的铣刀来加工， 且加工其底板面时，进给次数也相应减少，表 面加工质量也会好一些，因此工艺性较好。反 之，数控铣削工艺性较差。一般来说，当 R<0.2H(H为被加工轮廓面的最大高度)时,可以 判定零件上该部位的工艺性不好。
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三轴坐标行切法加工曲面的切削点轨迹
第1章数控加工工艺分析
• （3）对于叶轮、螺旋桨等复杂零件，因刀具 容易与相邻表面发生干涉，常采用5坐标联动 机床加工。
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第1章数控加工工艺分析
• 六、孔的加工方法选择
• 加工方法：钻、扩、铰、镗和攻螺纹等。
1、对于直径大于φ30mm的已铸出或锻出 的毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗—半 精镗—孔口倒角—精镗的加工方案。
第1章数控加工工艺分析
•六点定位原理的应用
•欠定位--按照加工要求应该被限制的自由度
没有被限制的定位称为欠定位。装夹中不允许
有欠定位。
•加工部位
•圆柱体工件
•a
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•b
•c
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•六点定位原理的应用
•过定位—工件的一个或多个自由度被不同 的定位元件重复限制的定位称为过定位。 过定位造成无法安装工件或工件变形。
各图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、 垂直和平行等）应明确；各种几何要素的条件要 充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排 的封闭尺寸等。
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第1章数控加工工艺分析
• 2． 保证获得设计要求的加工精度
• 虽然数控机床精度很高，但对一些特殊情况，例 如过薄的底板与肋板，因为加工时产生的切削拉 力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使 薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也将 增大。对于面积较大、厚度小于3mm的薄板，应 在工艺上充分重视这一问题。
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第1章数控加工工艺分析
• （3）还可用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或 圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残 留面积用钳修的方法清除。如下图，由于鼓形 铣刀的鼓径可以做得比球头铣刀的球径大，所 以加工后的残留面积高度小，加工效果比球头 铣刀好。
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第1章数控加工工艺分析
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第1章数控加工工艺分析
•粗基准的选择原则
•①选择要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀且 • 重要面为基准。
•②为了保证加工面与不加工面间的位置要求，应选不 • 加工面为基准。
•③粗基准要求：平整光滑，有一定面积，定位可靠、 • 夹紧方便。
•④粗基准在同一方向上只能使用一次。
•⑤对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时， • 应保证各主要表面都有足够的加工余量。
• 五、曲面轮廓加工方法
• 立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状以 及精度要求采用不同的铣削加工方法，如两轴 半、三轴、四轴及五轴等联动加工。
• （1）曲率不大精度不高的曲面粗加工，可使 用两轴半坐标行切法加工。
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（2）曲率较大、精度要求高的曲面精加工， 可使用三轴联动插补的行切法加工。
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第1章数控加工工艺分析
•零件的数控铣削结构工艺性图例
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第1章数控加工工艺分析
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第1章数控加工工艺分析
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第1章数控加工工艺分析
1.2 加工方法的选择
• 对于外圆面，可采用车削、磨削加工等方法；
• 内孔加工可采用钻、扩、铰、镗、磨等加工方法；
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第1章数控加工工艺分析
•粗基准的选择原则
• 该零件有三个不加工 表面，若要求表面 4 与表 面 2 所组成的壁厚均匀， 则应选择不加工表面 2 作 为粗基准来加工台阶孔。
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• 保证各主要表面都有足够的 加工余量 ，选择毛坯余量最小的 表面作为粗基准：图示的阶梯轴， 应选择φ 55mm 外圆表面作为粗 基准。
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• 4． 保证基准统一原则
• 有些零件需要在铣完一面后再重新安装 铣削另一面。这时，最好采用统一基准 定位，因此零件上应有合适的孔作为定 位基准孔。如果零件上没有基准孔，也 可以专门设置工艺孔作为定位基准，如 可在毛坯上增加工艺凸台或在后继工序 要铣去的余量上设基准孔。
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第1章数控加工工艺分析
•六点定位原理的应用
•不完全定位—根据工件加工表面的不同加 工要求，定位支承点少于6个的定位。
• 不完全定位中只设置与加工要求有关 的支承点，用较少的元件达到定位要求。
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•平板工件磨平面： 工件只有厚度和 平行度要求，通 过电磁工作台只 限制三个自由度。
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•精基准的选择原则
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•互为基准：为保证齿轮的齿圈跳动精度，在齿 面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，再以内孔定位 磨齿面。
第1章数控加工工艺分析
•辅助基准的选择
•辅助基准： 为装夹方便或实现基准统一，人为
制造的一种定位基准。
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•工艺凸台
第1章_数控加工工艺分 析
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2020/11/25
第1章数控加工工艺分析
1.1 零件结构工艺性
• 零件的结构工艺性是指根据加工工艺特点，对零 件的设计所产生的要求，即零件的结构设计会影 响或决定工艺性的好坏 。
• 1． 零件图样尺寸的正确标注 • 由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，
（6）夹具应便于与机床工作台及工件定位表面 间的定位连接。
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第1章数控加工工艺分析
•夹具用合理 分布的六个 支承点，分 别限制工件 的六个自由 度，使工件 在夹具中的 位置完全确 定，称为 “六点定位 原理”。
六点定位原理
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第1章数控加工工艺分析
•六点定位原理的应用
•完全定位--工件的6个自由度全部被夹具 中的定位元件所限制。
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第1章数控加工工艺分析
2.装夹
主要考虑以下几点：
（1）夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工 部位要敞开。要求夹持工件后夹具等一些组件 不能与刀具运动轨迹发生干涉。
（2）必须保证最小的夹紧变形。
（3）装卸方便，辅助时间尽量短。
（4）可以考虑同时装夹数个工件进行加工。
（5）夹具结构应力求简单。
第1章数控加工工艺分析
•粗基准的选择原则
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•粗基准通常只能使用一次：如重复使用 B 面加 工 A 面、 C 面，则 A 面和 C 面的轴线将产生 较大的同轴度误差。
第1章数控加工工艺分析
•精基准的选择原则
•保证加工精度和工件安装方便可靠：
•基准重合原则 •基准统一原则 •自为基准原则 •互为基准原则
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• 三、固定斜角平面加工
• 固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面， 常用如下的加工方法。
• 当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工； 如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定 角，用不同的刀具来加工（见下图）。当零件 尺寸很大，斜面斜度留下残留面积，需要用钳 修方法加以清除。
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第1章数控加工工艺分析
2、对于直径小于φ30mm的无毛坯孔的孔加工， 通常采用锪平端面－打中心孔－钻－扩－孔口 倒角－铰加工方案，对有同轴度要求的小孔， 需采用锪平端面－打中心孔－钻－半精镗－孔 口倒角－精镗（或铰）加工方案。为提高孔的 位置精度，在钻孔工步前需安排锪平端面和打 中心孔工步。孔口倒角安排在半精加工之后、 精加工之前，以防孔内产生毛刺。
•选用设计基准作为定位基 准。
•采用同一组基准定位加工零件 上尽可能多的表面。
•选择加工表面本身作为定位基 准。
•工件上两个相互位置要求很高 的表面加工时，互相作为基准。
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第1章数控加工工艺分析
•精基准的选择原则
•自为基准：磨削床身导轨面时，就以床身导轨 面作为定位基准。此时床脚平面只是起一个支承 平面的作用，它并非是定位基准面。
•齿坯靠长销 和大平面定位
•a
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•b
•c
第1章数控加工工艺分析
定位基准的选择原则
•基 准 •设计基准 •工艺基准
•零件上用以确定其它点、线、面位 置所依据的那些点、线、面。
•零件图上用以确定其它点、线、 面位置的基准。
•零件加工、测量和装配过程中使 用的基准。分为定位基准、工序 基准、测量基准和装配基准。
第1章数控加工工艺分析
常用定位方式及定位元件
•（见P14-15表1-5） •以平面定位
•固定支承 •辅助支承
•可调支承 •浮动支承
•以外圆柱面定位
•V形块 •圆（锥）孔 •定心夹紧装置孔
加工斜面的最佳方 法是采用五坐标数控铣床， 主轴摆角后加工，可以不 留残留面积。
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第1章数控加工工艺分析
• 四、变斜角平面加工
•（1）对曲率变化较小的变斜角面，选用x、y、z和A四坐标 联动的数控铣床，采用立铣刀（但当零件斜角过大，超过机 床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥补）以插补方 式摆角加工，如图a所示。加工时，为保证刀具与零件型面在 全长上始终贴和，刀具绕A轴摆动角度。
(a)四坐标联动加工变斜角面 (b)五坐标联动加工变斜角面
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第1章数控加工工艺分析
• （2）对曲率变化较大的变斜角面，用四坐标联动加工 难以满足加工要求时，可用x、y、z 、A和B（或C转
轴）的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加 工，如下图b所示。图中夹角A和B分别是零件斜面母 线与z坐标轴夹角在zOy平面上和xOz平面上的分夹角。
• 数控铣或加工中心加工零件的表面为平面、曲面、 轮廓、孔和螺纹等，所选加工方法要与零件的表面
特征、所要求达到的精度及表面粗糙度相适应。下 面，作为重点探讨。
• 平面、平面轮廓及曲面可通过铣削加工。经粗
铣 可
的达平6.3面—，2.尺5 。寸经精粗度、可精达 铣IT1的1—平IT面1，3级尺，寸表精面度粗可糙达度ITR8a 值—