課題一

數(shù)控加工基礎(chǔ)知識(shí)課題三數(shù)控機(jī)床刀具簡(jiǎn)介課題二

數(shù)控加工工藝參數(shù)選擇課題四

數(shù)控加工工藝與編程簡(jiǎn)介數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法。一、數(shù)控加工的概念二、數(shù)控加工程序編制的內(nèi)容１.零件的分析所謂零件的分析是指分析零件的材料、形狀、尺寸、精度及毛坯形狀和熱處理要求等，以便確定該零件是否在數(shù)控機(jī)床上加工或適合在哪種類型的數(shù)控機(jī)床上加工，這個(gè)問(wèn)題在本項(xiàng)目課題四作詳細(xì)講解２.工藝分析與處理工藝分析與處理是指在對(duì)零件圖樣進(jìn)行全面分析的前提下確定零件的加工方法、加工路線。此問(wèn)題在本項(xiàng)目課題四節(jié)作詳細(xì)講解。二、數(shù)控加工程序編制的內(nèi)容３.數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算是指根據(jù)零件圖樣和確定的加工路線計(jì)算出刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡?一般的數(shù)控裝置具有直線和圓弧插補(bǔ)的功能。因此，對(duì)于加工中心由圓弧與直線組成的簡(jiǎn)單的平面零件。４.編寫程序的加工程序單根據(jù)加工計(jì)算出刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值和已確定的切削用量，依據(jù)數(shù)控裝置規(guī)定使用的指令代碼及程序段格式，逐段編寫出零件的加工程序單５.制作控制介質(zhì)零件加工的程序單編寫好之后，將加工程序存入存儲(chǔ)卡或Ｕ盤?通過(guò)存儲(chǔ)卡或Ｕ盤將加工信息輸入數(shù)控裝置，也可以通過(guò)ＲＳ２３２(串口)或以太網(wǎng)卡，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和數(shù)控裝置直接連接?將加工信息輸入數(shù)控裝置。課題二

數(shù)控加工工藝參數(shù)選擇走刀路線，是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡?它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序，走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一，確定走刀路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):一、確定走刀路線和安排加工順序１尋求最短加工路線減少空刀時(shí)間則可節(jié)省定位時(shí)間近一倍，提高了加工效率。２.最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的表面粗糙度要求?最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來(lái)。圖８－２(ａ)所示為用行切方式加工內(nèi)腔的走刀路線，這種走刀能切除內(nèi)腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓，但行切法將在兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度，所以如采用如圖８－２(ｂ)所示的走刀路線?先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，則能獲得較好的效果，圖８－２(ｃ)所示也是一種較好的走刀路線方式。３.選擇切入切出方向考慮刀具的進(jìn)、退刀(切入、切出)路線時(shí)刀具的切出或切入點(diǎn)應(yīng)在沿零件輪廓的切線的延長(zhǎng)線上，以保證工件輪廓光滑，應(yīng)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(guò)程中的暫停(切削力突然變化造成彈性變形)，以免留下刀痕?如圖８－３所示。二、確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:(１)盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一。(２)盡量將工序集中?減少裝夾次數(shù)盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面。(３)避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案。(４)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。如圖８－４(ａ)所示薄壁套的軸向剛性比徑向剛性好，用卡爪徑向夾緊時(shí)工件變形大，若沿軸向施加夾緊力變形會(huì)小得多，在夾緊如圖８－４(ｂ)所示的薄壁箱體時(shí)，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸邊上，或改為在頂面上三點(diǎn)夾緊，改變著力點(diǎn)位置，以減小夾緊變形?如圖８－４(ｃ)所示。對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，在加工開(kāi)始時(shí)，確定刀具與工件的相對(duì)位置是很重要的，這一相對(duì)位置是通過(guò)確認(rèn)對(duì)刀點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)刀點(diǎn)是指通過(guò)對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對(duì)刀點(diǎn)往往選在零件的加工原點(diǎn)，對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則如下:(１)所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單(２)對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置(３)對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置(４)對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度三、確定刀具與工件的相對(duì)位置課題三數(shù)控機(jī)床刀具簡(jiǎn)介一、刀具系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床采用的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化刀具?主要是針對(duì)刀柄和刀頭兩部分規(guī)定的(１)刀柄部分。對(duì)于車削加工，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)可轉(zhuǎn)位機(jī)夾外圓車刀(圖８－７)和端面車刀作了具體規(guī)定，可轉(zhuǎn)位機(jī)夾內(nèi)孔車刀(圖８－８)在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中也有具體規(guī)定，對(duì)于加工中心及有關(guān)自動(dòng)換刀裝置的機(jī)床，其刀具系統(tǒng)的刀柄有直柄和錐柄兩類(包含主軸孔)且都已標(biāo)準(zhǔn)化，如圖８－９所示?錐柄(錐孔)使用７∶２４的錐度，大小分為３０、３５、４０、４５、５０號(hào)。（２）刀頭部分。數(shù)控加工使用的刀具的刀頭包括多種結(jié)構(gòu)，如可調(diào)鏜刀頭、不重磨刀片等?其中常用的不重磨刀片(車刀和銑刀用)已有多種形狀和系列化的型號(hào)(規(guī)格)供選用。如圖８－１０所示為部分右轉(zhuǎn)位機(jī)夾不重磨刀片，加工中心使用的刀具刃具部分和通用刃具(如鉆刀、銑刀、鉸刀、絲錐等一樣。２.刀具系統(tǒng)

目前，國(guó)內(nèi)鏜銑類數(shù)控機(jī)床所用的刀具系統(tǒng)包括成都工具研究所制定的ＴＳＧ工具系統(tǒng)(鏜銑類整體數(shù)控工具系統(tǒng))和ＴＭＧ工具系統(tǒng)(鏜銑類模塊式數(shù)控工具系統(tǒng))兩種。對(duì)于ＴＳＧ工具系統(tǒng)，其刀柄可分為以下幾類:Ａ類:鉆孔加工用刀柄用于安裝鉆夾頭、錐柄夾頭、鉸刀等Ｂ類:銑刀刀柄用于安裝套式面銑刀、端銑刀、立銑刀及三面銑刀等Ｃ類:鏜刀刀柄用于安裝粗鏜刀、微調(diào)鏜刀及平面鏜刀等Ｄ類:彈簧夾頭刀柄Ｅ類:特殊刀柄?用于安裝攻絲夾頭及接長(zhǎng)桿刀柄等Ｆ類:模塊式刀柄?頭部形式與以上幾類相同?每個(gè)組裝刀柄分為柄部、接桿、頭部幾個(gè)部分，按使用要求進(jìn)行拼裝Ｇ類:高效復(fù)合刀柄Ｈ類:接觸式測(cè)頭刀柄數(shù)控車床的刀具系統(tǒng)常用的有兩種形式:一種是刀塊形式，用凸鍵定位?螺釘夾緊，其定位可靠，夾緊牢固，剛性好，但換裝費(fèi)時(shí)，不能自動(dòng)夾緊，另一種是圓柱柄上銑齒條的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊，換裝也快捷，剛性較刀塊形式稍差。二、刀具的選擇方式根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令，刀具交換裝置從刀庫(kù)中挑選各工序所需刀具的操作稱為自動(dòng)選刀，自動(dòng)選擇刀具通常又有順序選擇和任意選擇兩種方式。１、順序選擇刀具的順序選擇方式是刀具按加工工序的順序，依次放入刀庫(kù)的每一個(gè)刀座內(nèi)，每次換刀時(shí)，刀庫(kù)按順序轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刀座的位置，并取出所需要的刀具，已經(jīng)使用的刀具可以放回到原來(lái)的刀座內(nèi)，也可以按順序放入下一個(gè)刀座內(nèi)，微小孔加工。２、任意選擇這種方式是根據(jù)程序的要求來(lái)選擇所需要的刀具，采用任意選擇方式的自動(dòng)換刀系統(tǒng)中必須有刀具識(shí)別裝置，刀具在刀庫(kù)中不必按照工作的加工順序排列，可任意存放，每把刀具(或刀座)都編上代碼，自動(dòng)換刀時(shí)，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，每把刀具(或刀座)都經(jīng)過(guò)“刀具識(shí)別裝置”接受識(shí)別，當(dāng)某把刀具的代碼與數(shù)控指令的代碼相符合時(shí)，該刀具就被選中，并將刀具送到換刀位置，等待機(jī)械手來(lái)抓取。三、刀具識(shí)別裝置１、接觸式刀具識(shí)別裝置接觸式刀具識(shí)別裝置的原理如圖８－１５所示。接觸式刀具識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于觸針有磨損，故其壽命較短、可靠性較差?且難于快速選刀。２.非接觸式刀具識(shí)別裝置非接觸式刀具識(shí)別裝置沒(méi)有機(jī)械直接接觸，因而無(wú)磨損、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快，適應(yīng)于高速、換刀頻繁的工作場(chǎng)合?所用識(shí)別裝置的識(shí)別方法有磁性識(shí)別法和光電識(shí)別法。（1）非接觸式磁性識(shí)別法磁性識(shí)別法是利用磁性材料和非磁性材料的磁感應(yīng)強(qiáng)弱的不同，通過(guò)感應(yīng)線圈讀取代碼。（2）非接觸式光電識(shí)別法非接觸式光電識(shí)別法是利用光導(dǎo)纖維良好的光傳導(dǎo)特性，采用多束光導(dǎo)纖維構(gòu)成閱讀法。課題四

數(shù)控加工工藝與編程簡(jiǎn)介一、數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇１、適于數(shù)控加工的內(nèi)容在選擇時(shí)，一般可按下列順序考慮:(１)通用機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容

(２)通用機(jī)床難加工質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容

(３)通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容?？稍跀?shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)選擇。一、數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇２、不適于數(shù)控加工的內(nèi)容一般來(lái)說(shuō)，上述這些加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會(huì)得到明顯提高，相比之下，下列一些內(nèi)容不宜采用數(shù)控加工:(１)占機(jī)調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個(gè)精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容(２)加工部位分散需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)，這時(shí)，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機(jī)床來(lái)加工

(３)按某些特定的制造依據(jù)(如樣板等)加工的型面輪廓主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。二、數(shù)控加工工藝性分析１、尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的，因此零件圖樣上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。2、尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)

在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系，因?yàn)樵谧詣?dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)?無(wú)論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無(wú)法進(jìn)行，但由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚的情況，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離，所以在審查與分析圖紙時(shí)，一定要仔細(xì)核算，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系。３、定位基準(zhǔn)可靠

在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中?以同一基準(zhǔn)定位十分重要，因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺(tái)，如圖８－１７(ａ)所示的零件?，為增加定位的穩(wěn)定性，可在底面增加一工藝凸臺(tái)，如圖８－１７(ｂ)所示，在完成定位加工后再除去。４、統(tǒng)一幾何類型及尺寸

零件的外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長(zhǎng)度，零件的形狀應(yīng)盡可能對(duì)稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向加工功能來(lái)編程，以節(jié)省編程時(shí)間。三、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)的主要區(qū)別，在于它往往不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過(guò)程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過(guò)程的具體描述，因此，在工藝路線設(shè)計(jì)中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個(gè)工藝過(guò)程中，因而要與其他加工工藝銜接好，常見(jiàn)工藝流程如圖８－１８所示。三、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)１、工序的劃分(１)以一次安裝、加工作為一道工序這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)(２)以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長(zhǎng)，故會(huì)受到某些限制。(３)以加工部位劃分工序?qū)τ诩庸?nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分。(４)以粗、精加工劃分工序?對(duì)于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件由于對(duì)粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來(lái)說(shuō)，凡要進(jìn)行粗、精加工的過(guò)程，都要將工序分開(kāi)，可以加工各種圓孔、方孔和多邊形孔等型孔，彎孔和螺旋孔等曲線孔，以及直徑在0.01～1mm之間的微細(xì)小孔。２、順序的安排

順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來(lái)考慮，順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行:（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊?中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮（2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工?后進(jìn)行外形加工（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序?最好連續(xù)加工?以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)。３、數(shù)控加工工藝與普通工序的銜接

數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾，因此，在熟悉整個(gè)加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)，如要不要留加工余量，留多少，定位面與孔的精度要求及形位公差，對(duì)校形工序的技術(shù)要求?對(duì)毛坯的熱處理狀態(tài)等?這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗(yàn)收有依據(jù)。四、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系１.數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定原則：（1）右手直角坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系為右手直角坐標(biāo)系(圖８－１９)，它規(guī)定了Ｘ、Ｙ、Ｚ三坐標(biāo)軸的關(guān)系:用右手的拇指、食指和中指分別代表Ｘ、Ｙ、Ｚ三軸，三個(gè)手指互相垂直，所指方向分別為Ｘ、Ｙ、Ｚ軸的正方向，圍繞Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸的回轉(zhuǎn)分別用Ａ、Ｂ、Ｃ表示，其正向用右手螺旋定則確定，與＋Ｘ、＋Ｙ、＋Ｚ、＋Ｃ相反的方向用帶“′”的＋Ｘ′、＋Ｙ′、＋Ｚ′、＋Ｃ′表示。（2）刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)與工件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)(車床)，也可以是工件相對(duì)于刀具的運(yùn)動(dòng)(銑床)?所以統(tǒng)一規(guī)定:用字母不帶“′”的坐標(biāo)表示刀具相對(duì)于“靜止”工件而運(yùn)動(dòng)的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，帶“′”的坐標(biāo)表示工件相對(duì)于“靜止”刀具而運(yùn)動(dòng)的工件運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)（3）運(yùn)動(dòng)的正方向運(yùn)動(dòng)的正方向是使刀具與工件之間距離增大的方向。２.坐標(biāo)軸確定的方法及步驟（1）Ｚ軸平行于主軸軸線為Ｚ軸，取刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檎?＋Ｚ)，如圖８－２０和圖８－２１所示（2）Ｘ軸Ｘ軸平行工件裝夾平面，對(duì)于工件做回轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)的機(jī)床(如車、磨床)，在水平面內(nèi)取垂直于工件回轉(zhuǎn)軸線(Ｚ軸)的方向?yàn)椋剌S，刀具遠(yuǎn)離工件方向?yàn)檎?如圖８－２０所示。（3）Ｙ軸根據(jù)已確定的Ｘ、Ｙ軸，按右手直角坐標(biāo)系確定?同樣?Ｙ軸與Ｙ′軸正向相反（4）Ａ、Ｂ、Ｃ軸此三軸為回轉(zhuǎn)軸，圍繞Ｘ軸旋轉(zhuǎn)的是Ａ軸，圍繞Ｙ軸旋轉(zhuǎn)的是Ｂ軸，圍繞Ｚ軸旋轉(zhuǎn)的是Ｃ軸，根據(jù)已確定的Ｘ、Ｙ、Ｚ軸，用右手螺旋法來(lái)確定?如圖８－１９