1、2020年8月24日,教學目的：,通過本章的教學，目的是使學生對掌握 刀具的選擇、工件在數(shù)控機床上的定位與裝夾、數(shù)控加工的工藝基礎(chǔ)等內(nèi)容， 要求學生能夠掌握刀具的選擇、工件在數(shù)控機床上的定位與裝夾。,2020年8月24日,重點難點：,刀具的選擇、工件在數(shù)控機床上的定位、裝夾以及工藝路線的分析和制訂。,2020年8月24日,2.1 數(shù)控機床刀具的選擇,一、刀具材料應具備的基本性能,刀具材料是指刀具切削部分的材料。在金屬切削加工中，刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率、工件的加工精度和已加工表面質(zhì)量、刀具消耗和加工成本。正確選擇刀具材料是設(shè)計和選用刀具的重要內(nèi)容之一 。,2020年8月24日, 高

2、硬度 刀具材料的硬度必須更高于被加工工件材料的硬度。高速鋼的硬度為6370HRC；硬質(zhì)合金的硬度為8993HRA。 足夠的強度和韌性 一般用刀具材料的抗彎強度b（單位為Pa：N/m2）表示它的強度大小。用沖擊韌度ak（單位為J/m2）表示其韌性的大小，它反映刀具材料抗脆性斷裂和崩刃的能力。,2020年8月24日, 高耐磨性和耐熱性 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力。一般說，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐磨性和耐熱性有著密切的關(guān)系。其耐熱性通常用高溫硬度來衡量，或叫紅硬性。高溫硬度越高，表示耐熱性越好。, 良好的導熱性 刀具材料的導熱性用熱導率單位為W/（mK）來表示。,2020

3、年8月24日, 良好的工藝性好和經(jīng)濟性 為了便于制造、要求刀具材料有較好的可加工性。經(jīng)濟性是評價新型刀具材料的重要指標之一，刀具材料的選用應結(jié)合本國資源，降低成本。, 抗粘接性 防止工件與刀具材料分子間在高溫高壓作用下互相吸附產(chǎn)生粘接。, 化學穩(wěn)定性 指刀具材料在高溫下，不易與周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應。,2020年8月24日,二、刀具材料的種類及其選用,數(shù)控機床刀具從制造所采用的材料上可以分為：高速鋼刀具，硬質(zhì)合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具，聚晶金剛石刀具。目前數(shù)控機床用得最普遍的刀具是硬質(zhì)合金刀具。,2020年8月24日,1、高速鋼（High Speed Steel，HSS）,高速鋼是一種含

4、鎢（W）、鉬（MO）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素較多的工具鋼，它具有較好的力學性能和良好的工藝性，可以承受較大的切削力和沖擊。,2020年8月24日, 普通高速鋼 國內(nèi)外使用最多的普通高速鋼是W6Mo5Cr4V2（M2鉬系）及W18Cr4V（W18鎢系）鋼，含碳量為0.7%0.9%，硬度6366HRC，不適于高速和硬材料切削。,新牌號的普通高速鋼W9Mo3Cr4V（W9）是根據(jù)我國資源情況研制的含鎢多、含鉬少的鎢鉬鋼。硬度6566.5 HRC，硬度和韌性配合較好，熱塑性、熱穩(wěn)定性都較好，焊接性能、磨削加工性能都較高，磨削效率比M2高20，表面粗糙度值也小。,2020年8月24日, 高性能高

5、速鋼 指在普通高速鋼中加入一些合金，如Co、Al等，使其耐熱性、耐磨性又有進一步提高，熱穩(wěn)定性高。但綜合性能不如普通高速鋼，不同牌號只有在各自規(guī)定的切削條件下，才能達到良好的加工效果。我國正努力提高高性能高速鋼的應用水平，如發(fā)展低鈷高碳鋼W12Mo3Cr4V3Co5Si、含鋁的超硬高速鋼W6Mo5Cr4V2A1、W10Mo4Cr4V3Al，提高韌性、熱塑性、導熱性，其硬度達6769HRC，可用于制造出口鉆頭、鉸刀、銑刀等。,2020年8月24日, 粉末冶金高速鋼 可以避免熔煉鋼產(chǎn)生的碳化物偏析。其強度、韌性比熔煉鋼有很大提高?？捎糜诩庸こ邚姸蠕?、不銹鋼、鈦合金等難加工材料。用于制造大型拉刀和

6、齒輪刀具，特別是切削時受沖擊載荷的刀具效果更好。,2020年8月24日,1、硬質(zhì)合金（Cemented Carbide）,鎢鈷類（YG）,WC+Co，強度好，硬度和耐磨性較差，用于加工脆性材料、有色金屬和非金屬材料。常用牌號：YG3、YG6、YG8、YG6X。數(shù)字表示Co的百分含量， Co多韌性好，用于粗加工； Co少用于精加工。,1)普通硬質(zhì)合金,2020年8月24日,鎢鈦鈷類（YT）,TiC+WC+Co類（YT）：常用牌號有YT5、YT14、YT15、YT30等。此類硬質(zhì)合金硬度、耐磨性、耐熱性都明顯提高，但韌性、抗沖擊振動性差，主要用于加工鋼料,不宜加工脆性材料。含TiC量多，含Co量少

7、，耐磨性好，適合精加工；含TiC量少，含Co量多，承受沖擊性能好，適合粗加工。,2020年8月24日,鎢鈦鉭（鈮）鈷類（YW）,添加 TaC 或 NbC，提高高溫硬度、強度、耐磨性。用于加工難切削材料和斷續(xù)切削。常用牌號：YW1、YW2。,2)新型硬質(zhì)合金,碳化鈦基類（YN）,TiC+Ni+Mo，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨損和抗氧化能力強。用于合金鋼、工具鋼、淬火鋼的連續(xù)精加工。牌號：YN05、YN10。,2020年8月24日,3）新型刀具材料 涂層刀具,刀具基體材料上涂一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而得到的刀具材料.,常用涂層材料:TiN、TiC、Al2O3,2020年8月24日, 陶瓷刀具

8、材料（Ceramics）,主要成分 Al2O3，硬度、耐熱性和耐磨性高于硬質(zhì)合金，不粘刀。但脆性大，易蹦刃, 主要用于切削 45 - 55HRC 的工具鋼和淬火鋼。,a.Al2O3基陶瓷刀具,主要成分Si3N4，強度、韌性、疲勞強度、切削穩(wěn)定性高于Al2O3 基陶瓷刀具，主要用于端銑和切有氧化皮的毛坯工件，也可對鑄鐵、淬硬鋼進行精加工和半精加工。,b.Si3N4基陶瓷刀具,2020年8月24日,c.塞隆(Sialon)陶瓷,Si3N4中加入Al2O3等形成的新材料。迄今陶瓷中強度最高的材料，化學穩(wěn)定性和抗氧化能力都很好。,2020年8月24日, 超硬刀具材料,a.聚晶金剛石（Poly Crys

9、talline Diamond，PCD）,金剛石和立方氮化硼的統(tǒng)稱，用于超精加工和硬脆材料加工。,硬度高、耐磨性好，但耐熱性差、強度低、脆性大，與鐵親和力強，用于高速精細車削、鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料，不宜加工黑色金屬。,2020年8月24日,b. 立方氮化硼（Cubic Boron Nitride, CBN）,硬度和耐磨性僅次于金剛石，但熱穩(wěn)定性好，主要用于加工高硬度(64-70HRC)的淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等難加工材料。,2020年8月24日,1、數(shù)控機床的刀具系統(tǒng) 數(shù)控刀具指的是數(shù)控機床和加工中心用刀具，在國外發(fā)展很快，品種很多，已形成系列。在我國，由于對數(shù)控刀具的研究開發(fā)

10、起步較晚，數(shù)控刀具成了工具行業(yè)中最薄弱的一環(huán)。,三、數(shù)控機床刀具種類及其特點,2020年8月24日,車刀,鉆頭,鉸刀,銑刀,外圓車刀,端面車刀,車孔刀,切斷刀,切槽刀,螺紋車刀,螺紋車刀,麻花鉆,中心鉆,擴孔鉆,锪鉆,手用鉸刀,機用鉸刀,莫氏圓錐和公制圓錐鉸刀,立銑刀,面銑刀,指狀銑刀,三面刃銑刀,半圓銑刀,T形銑刀,可轉(zhuǎn)位銑刀,按刀具切削部分的材料可分為高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等刀具；按刀具的結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、焊接式、機夾可轉(zhuǎn)位式和涂層刀具；按所使用機床的類型、結(jié)構(gòu)和性能可分為車刀、鉆頭、鉸刀和銑刀（如圖所示）等。,2020年8月24日,鏈式刀庫,支點,機械手臂座的運動

11、,機械手的運動,換刀機械手臂,鏈輪式自動換刀裝置,典型數(shù)控刀具系統(tǒng),2020年8月24日,轉(zhuǎn)盤式自動換刀系統(tǒng),2020年8月24日,1）刀柄 加工中心上一般采用7：24圓錐刀柄，如圖所示。,自動換刀機床用7：24圓錐工具柄部簡圖,2020年8月24日, 整體式結(jié)構(gòu) 圖所示是TSG82工具系統(tǒng)，選用時一定要按圖示進行配置。,2）工具系統(tǒng),2020年8月24日,表是TSG82工具系統(tǒng)的代碼和意義。,2020年8月24日, 模塊式結(jié)構(gòu),圖所示為TMG工具系統(tǒng)的示意圖。,2020年8月24日,四、數(shù)控機床刀具的特點,刀片和刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化； 刀片或刀具材料及切削參數(shù)與被加工工件的

12、材料之間匹配的選用原則； 刀片或刀具的耐用度及其經(jīng)濟壽命指標的合理化； 刀片及刀柄的定位基準的優(yōu)化； 刀片及刀柄對機床主軸的相對位置的要求高； 對刀柄的強度、剛性及耐磨性的要求高； 刀柄或工具系統(tǒng)的裝機重量限制的要求； 對刀具柄的轉(zhuǎn)位，裝拆和重復精度的要求； 刀片及刀柄切入的位置和方向的要求； 刀片和刀柄高度的通用化、規(guī)則化、系列化； 整個數(shù)控工具系統(tǒng)自動換刀系統(tǒng)的優(yōu)化。,2020年8月24日,1、可轉(zhuǎn)位刀具的優(yōu)點 刀具壽命高 生產(chǎn)效率高 有利于推廣新技術(shù)、新工藝 以機夾可轉(zhuǎn)位車刀為例，圖表示可轉(zhuǎn)位車刀的組成,圖 可轉(zhuǎn)位車刀的組成 刀桿；2刀墊；3刀片 4夾固元件,五、可轉(zhuǎn)位刀片及其代碼,20

13、20年8月24日,選用機夾式可轉(zhuǎn)位刀片，首先要了解其中的關(guān)鍵是各類型的機夾式可轉(zhuǎn)位刀片的代碼（Code）。按國際標準ISO1832-1985的可轉(zhuǎn)位刀片的代碼方法，是由10位字符串組成的，其排列如下:,2、 可轉(zhuǎn)位刀片的代碼極其標記方法,2020年8月24日, 刀片的幾何形狀及其夾角； 刀片主切削刃后角（法后角）； 刀片內(nèi)接圓d與厚度s的精度級別； 刀片型式、緊固方法或斷屑槽； 刀片邊長、切削刃長； 刀片厚度； 刀尖圓角半徑r或方偏角Kr或修光刃后角n； 切削刃狀態(tài)，刀尖切削刃或倒棱切削刃。 進刀方向或倒刃寬度； 廠商的補充符號或倒刃角度。 根據(jù)可轉(zhuǎn)位刀片的切削方式不同，應分別按車、銑、鉆、鏜

14、的工藝來敘述可轉(zhuǎn)拉刀片代碼的具體內(nèi)容。由于刀片內(nèi)容很多，在此不做一一敘述。表2-2給出了可轉(zhuǎn)位車刀片、銑刀片的標記方法（GB2076-1987）。,字符串是代表刀片某種參數(shù)的意義:,2020年8月24日,2020年8月24日,1）選擇刀片（刀具）應考慮的要素 被加工工件材料的類別 被加工件材料性能的狀況 切削工藝的類別 被加工工件的幾何形狀 要求刀片（刀具）能承受的切削用量（切削深度、進給量、切削速度）。 生產(chǎn)現(xiàn)場的條件（操作間斷時間、振動、電力波動或突然中斷）。 被加工工件的生產(chǎn)批量，影響到刀片（刀具）的經(jīng)濟壽命。,六、數(shù)控刀具的選擇,2020年8月24日, 盡可能選擇大的刀桿直徑，接近鏜孔

15、直徑。 盡可能選擇短的刀臂 選擇主偏角（切入角Kr）接近90，大于75。 選擇無涂層的刀片品種（刀刃圓弧?。┖托〉牡都獍霃剑╮=0.2）。 精加工采用正切削刃（正前角）刀片和刀具，粗加工采用負切削刃（負前角）刀片和刀具。 鏜深的盲孔時，采用壓縮空氣（氣冷）或冷卻液（排屑和冷卻）。 選擇正確的、快速的鏜刀柄夾具。,2）選擇鏜孔（內(nèi)孔）刀具的考慮要點,2020年8月24日,車削加工時刀具形狀和工件形狀的關(guān)系,2020年8月24日, 在數(shù)控機床上銑削平面時，應采用可轉(zhuǎn)位式硬質(zhì)合金刀片銑刀。 高速鋼立銑刀多用于加工凸臺和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因為毛坯面有硬化層和夾砂現(xiàn)象，會加速刀具的磨損。 加

16、工余量較小，并且要求表面粗糙度較低時，應采用立方氮化硼（CBN）刀片端銑刀或陶瓷刀片端銑刀。 鑲硬質(zhì)合金立銑刀可用于加工凹槽、窗口面、凸臺面和毛坯表面。 鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀可以進行強力切削，銑削毛坯表面和用于孔的粗加工。,3）選用數(shù)控銑刀時注意事項,2020年8月24日, 加工精度要求較高的凹槽時，可采用直徑比槽寬小一些的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具的半徑補償功能銑削槽的兩邊，直到達到精度要求為止。 在數(shù)控銑床上鉆孔，一般不采用鉆模，鉆孔深度為直徑的5倍左右的深孔加工容易折斷鉆頭，可采用固定循環(huán)程序，多次自動進退，以利于冷卻和排屑。鉆孔前最好先用中心鉆鉆一個中心孔或采用一個剛性好的

17、短鉆頭锪窩引正。锪窩除了可以解決毛坯表面鉆孔引正問題外，還可以替代孔口倒角。,2020年8月24日,如圖所示是銑削加工時工件形狀和刀具形狀的關(guān)系。,2020年8月24日,2.2 工件的定位與裝夾,一、工件在數(shù)控機床上的定位 1、原理 定位的任務(wù)是限制工件的自由度，通常是用一個支承點來限制工件的一個自由度，用合理分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定。這就是六點定位原理。,2020年8月24日,工件在空間的六個自由度,工件的六點定位,2020年8月24日,2、六點定位原理的應用 完全定位工件的六個自由度全部被夾具中的定位元件所限制，而在夾具中占有完全確定的唯一位置，

18、稱為完全定位。 不完全定位根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，定位支承點的數(shù)目可以少于六個。 欠定位-如工件定位的實際支承點數(shù)目少于理論上應予限制的自由度數(shù)，不能滿足加工要求，稱為欠定位。 過定位工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位。當過定位導致工件或定位元件變形，影響加工精度時，應該嚴禁采用。但當過定位并不影響加工精度，反而對提高加工精度有利時，也可以采用，要具體情況具體分析。,2020年8月24日,N,P,x,z,y,2020年8月24日,圖 五點定位示例 四點定位,不完全定位,2020年8月24日,限制自由度與加工要求的關(guān)系,欠定位,2020年8月24日,x,y,z

19、,長軸大平面定位,過定位,2020年8月24日,短軸、大平面定位,x,y,z,過定位,2020年8月24日,長軸、小平面定位,x,y,z,過定位,2020年8月24日,3、定位基準的選擇,定位基準工件上用于定位的表面就是確定工件位置的基準，稱為定位基準。以內(nèi)外圓柱面，內(nèi)外圓錐面定位時，其中心線為定位基準. 粗基準-未加工過的表面作定位基準. 精基準-用加工過的表面作定位基準. 輔助基準-為方便裝夾或易于實現(xiàn)基準 統(tǒng)一，在工件上專門制出定位基準.,2020年8月24日,1）、粗基準的選擇原則,兩個基本要求： 其一，應保證所有加工表面都有足夠的加工余量； 其二，應保證工件加工表面和不加工表面之間具

20、有一定的位置精度。 相互位置要求原則選取與加工表面相互位置精度要求較高的不加工表面作為粗基準，以保證不加工表面與加工表面的位置要求。,2020年8月24日,圖 粗基準的選擇示例,（a）正確 （b）不正確,2020年8月24日,圖 根據(jù)余量小的表面找正,加工余量合理分配原則對所有表面都需要加工的工件，應該根據(jù)加工余量最小的表面找正，這樣不會因位置的偏移而造成余量太少的部位加工不出來。,2020年8月24日,重要表面原則為保證重要表面的加工余量均勻，應選擇重要加工面為粗基準。,圖 床身導軌加工粗基準的選擇,2020年8月24日,不重復使用原則,便于工件裝夾原則,圖 粗基準重復使用的誤差,2020年

21、8月24日,圖 設(shè)計基準與定位基準的關(guān)系,1）基準重合原則 如圖3-14（a）所示零件，欲加工孔3，其設(shè)計基準是面2，要求保證尺寸A。,2、精基準的選擇原則,2020年8月24日,2）基準統(tǒng)一原則 3）自為基準原則,圖 自為基準實例 1磁力表座；2百分表；3床身；4墊鐵,2020年8月24日,4）互為基準原則,5）便于裝夾原則,3齒輪 1卡盤；2滾柱 互為基準實例,2020年8月24日,3、輔助基準的選擇,輔助基準是為了便于裝夾或易于實現(xiàn)基準統(tǒng)一而人為制成的一種定位基準，如軸類零件加工所用的兩個中心孔，它不是零件的工作表面，只是出于工藝上的需要才作出的。又如圖所示的零件，為安裝方便，毛坯上專門

22、鑄出工藝搭子，也是典型的輔助基準，加工完畢后應將其從零件上切除。,圖 輔助基準典型實例,2020年8月24日,二、工件的夾緊,1、夾緊裝置應具備的基本要求 夾緊過程可靠，不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中其位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使工件不會產(chǎn)生過大的夾緊變形。 操作簡單方便、省力、安全。 結(jié)構(gòu)性好，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)力求簡單、緊湊，便于制造和維修。,2020年8月24日,2、夾緊力方向和作用點的選擇 夾緊力應朝向主要定位基準。,2020年8月24日, 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)，并靠近支承元件的幾何中心。,2020年8月24日, 夾緊力的

23、方向和作用點應施加于工件剛性較好的方向和部位。,2020年8月24日, 夾緊力作用點應盡量靠近工件加工表面。,2020年8月24日,夾緊力的方向應有利于減小夾緊力的大小。,2020年8月24日,三、數(shù)控機床夾具簡介,在機床上加工工件時，為了在工件的某一部位加工出符合工藝規(guī)程要求的表面，加工前需要使工件在機床上占有正確的位置定位。由于在加工過程中工件受到切削力、重力、振動、離心力、慣性力等作用，所以還應采用一定的機構(gòu)，使工件在加工過程中始終保持在原先確定的位置上夾緊。在機床上使工件占有正確的加工位置并使其在加工過程中始終保持不變的工藝裝備稱為機床夾具。,2020年8月24日,一、機床夾具的作用

24、a. 易于保證工件的加工精度。 b. 使用夾具可改變和擴大原機床的功能，實現(xiàn)“一機多用” c. 使用夾具后，不僅省去劃線找正等輔助時間，而且有還可采用高效率的多件、多位、機動夾緊裝置，縮短輔助時間，從而大大提高勞動生產(chǎn)率。 d. 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當采用氣動、液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)。 e. 在批量生產(chǎn)中使用夾具時，由于勞動生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級較低的工人操作，故可明顯地降低生產(chǎn)成本。但在單件生產(chǎn)中，使用夾具的生產(chǎn)成本仍較高。,2020年8月24日,二、機床夾具的分類,機床夾具,通用夾具,專用夾具,成組可調(diào)夾具,組合夾具,通用可調(diào)夾具,2020

25、年8月24日,a.通用夾具的結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，且具有很大的通用性，它無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可用于裝夾不同的工件。 b. 專用夾具是針對某一工件的某一工序而專門設(shè)計和制造的。因為不需考慮通用性，所以夾具可設(shè)計得結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。,2020年8月24日,c. 成組可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的，它是在加工某種工件后，經(jīng)過調(diào)整或更換個別定位元件和夾緊元件，即可加工另外一種工件的夾具。 d. 組合夾具是一種由一套標準元件組裝而成的夾具（圖3-3）。,組合夾具,2020年8月24日,三、機床夾具的組成,2020年8月24日, 定位元件,定位元件用于確定工件在夾具中的位置，使工件在加

26、工時相對刀具及運動軌跡有一個正確的位置，其定位精度將直接影響工件的加工精度。, 夾緊裝置,夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置，使工件不致因加工時受到外力而改變原定的位置，通常包括夾緊元件、增力裝置和動力源等組成部分。,2020年8月24日, 安裝聯(lián)接元件,安裝聯(lián)接元件用于確定夾具在機床上的位置，從而保證工件與機床之間的正確加工位置。, 導向元件和對刀元件 a. 用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件，稱為導向元件，如圖3-1中的鉆套3就是引導鉆頭用的導向元件。 b. 用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件，如對刀塊。,2020年8月24日,夾具體, 其他元件或裝置,夾具體是夾具

27、的基礎(chǔ)件，用來聯(lián)接夾具上各個元件或裝置，使之成為一個整體，它也用來與機床的有關(guān)部件相聯(lián)接。,根據(jù)加工需要，有些夾具上還可有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、頂出器和平衡塊等其他元件或裝置。,2020年8月24日,連桿銑槽夾具結(jié)構(gòu) 1-夾具體 2-壓板 3、7-螺母 4、5-墊圈 6-螺栓 8-彈簧 9-定位鍵 10-菱形銷 11-圓柱銷,2020年8月24日,2.3 數(shù)控加工的工藝基礎(chǔ),一、數(shù)控加工工藝分析 1、選擇適合數(shù)控加工的零件 1）最適應類 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； 具有復雜曲線或曲面輪廓的零件； 具有難測量、難控制進給、難控制尺寸型腔的殼體或

28、盒型零件； 必須在一次裝夾中完成銑、鏜、锪、鉸或攻絲等多工序的零件。 對于此類零件，首要考慮的是能否加工出來，只要有可能，應把采用數(shù)控加工作為首選方案，而不要過多地考慮生產(chǎn)率與成本問題。,2020年8月24日,2）較適應類 零件價值較高，在通用機床上加工時容易受人為因素（如工人技術(shù)水平高低、情緒波動等）干擾而影響加工質(zhì)量，從而造成較大經(jīng)濟損失的零件； 在通用機床上加工時必須制造復雜專用工裝的零件； 需要多次更改設(shè)計后才能定型的零件； 在通用機床上加工需要作長時間調(diào)整的零件； 用通用機床加工時，生產(chǎn)率很低或工人體力勞動強度很大的零件。 此類零件在分析其可加工性的基礎(chǔ)上，還要綜合考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟

29、效益，一般情況下可把它們作為數(shù)控加工的主要選擇對象。,2020年8月24日,3）不適應類 生產(chǎn)批量大的零件（不排除其中個別工序采用數(shù)控加工）； 裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件； 加工余量極不穩(wěn)定、而且數(shù)控機床上無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標位置的零件； 必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。 這類零件采用數(shù)控加工后，在生產(chǎn)率和經(jīng)濟性方面一般無明顯改善，甚至有可能得不償失，一般不應該把此類零件作為數(shù)控加工的選擇對象。 另外，數(shù)控加工零件的選擇，還應該結(jié)合本單位擁有的數(shù)控機床的具體情況來選擇加工對象。,2020年8月24日,二、確定數(shù)控加工的內(nèi)容,一般可按下列原則選擇數(shù)控加工內(nèi)容：

30、通用機床無法加工的內(nèi)容應作為優(yōu)先選擇的內(nèi)容； 通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應作為重點選擇的內(nèi)容； 通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存富余能力的基礎(chǔ)上進行選擇；,2020年8月24日,下列內(nèi)容不宜選擇采用數(shù)控加工： 需要在機床上進行較長時間調(diào)整的加工內(nèi)容，例如以毛坯的粗基準定位來加工第一個精基準的工序； 數(shù)控編程取數(shù)困難、易于和檢驗依據(jù)發(fā)生矛盾的型面、輪廓； 不能在一次安裝中完成加工的其他零星加工表面，采用數(shù)控加工又很麻煩，可采用通用機床補加工； 加工余量大而又不均勻的粗加工。 此外，選擇數(shù)控加工的內(nèi)容時，還應該考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、生產(chǎn)成本和工序間周轉(zhuǎn)

31、情況等因素，杜絕把數(shù)控機床當作普通機床來使用。,2020年8月24日,1、零件圖分析 尺寸標注方法分析,(a) (b) 零件尺寸標注分析,三、數(shù)控加工零件的工藝性分析,2020年8月24日, 零件圖的完整性與正確性分析務(wù)必要分析幾何元素的給定條件是否充分 零件技術(shù)要求分析尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等要求，在保證零件使用性能的前提下，應經(jīng)濟合理。 零件材料分析在滿足零件功能的前提下，應選用廉價、切削性能好的材料。,2020年8月24日, 內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，所以內(nèi)槽圓角半徑不應太小。,2）零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析, 零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸,

32、內(nèi)槽結(jié)構(gòu)工藝性對比,2020年8月24日,零件槽底平面圓弧對加工工藝的影響, 零件銑槽底平面時，槽底圓角半徑r不要過大。, 應采用統(tǒng)一的基準定位,2020年8月24日,3）選擇合適的零件安裝方式 應盡量采用通用夾具或組合夾具，必要時才設(shè)計專用夾具。夾具設(shè)計的原理和方法與普通機床所用夾具相同，但應使其結(jié)構(gòu)簡單，便于裝卸，操作靈活。,此外，還應分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證，有沒有引起矛盾的多余尺寸或影響加工安排的封閉尺寸等。,2020年8月24日,1、 加工方法的選擇 1）外圓表面加工方法的選擇,外圓表面加工方案,二、數(shù)控加工工藝路線設(shè)計,2020年8月24日,圖 常用的孔

33、加工方案,2）內(nèi)孔表面加工方法的選擇,2020年8月24日,平面加工方案,3）平面加工方法的選擇,2020年8月24日,圖 平面輪廓類零件 a-內(nèi)平面輪廓 b-外平面輪廓, 平面輪廓常用的加工方法有數(shù)控銑、線切割及磨削等。 立體曲面加工方法主要是數(shù)控銑削，多用球頭銑刀，以“行切法”加工，如圖4-13所示。,4）平面輪廓和曲面輪廓加工方法的選擇,曲面加工法,2020年8月24日, 粗加工階段切除毛坯上大部分多余的金屬，主要目標是提高生產(chǎn)率。 半精加工階段使主要表面達到一定的精度，留有一定的精加工余量，完成一些次要表面加工 精加工階段保證各主要表面達到規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙要求。主要目標是全面保

34、證加工質(zhì)量。 光整加工階段對零件上精度和表面粗糙度要求很高（IT6級以上，表面粗糙度為Ra 0.2m以下）的表面，需進行光整加工，其主要目標是提高尺寸精度、減小表面粗糙度。一般不用來提高位置精度。,2、 加工階段的劃分,2020年8月24日,劃分加工階段的目的在于： 保證加工質(zhì)量 合理使用設(shè)備 便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷 便于安排熱處理工序,2020年8月24日,1）工序劃分的原則 工序集中原則工序集中原則是指每道工序包括盡可能多的加工內(nèi)容，從而使工序的總數(shù)減少。 采用工序集中原則的優(yōu)點：有利于采用高效的專用設(shè)備和數(shù)控機床，提高生產(chǎn)效率；減少工序數(shù)目，縮短工藝路線，簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作；減少機

35、床數(shù)量、操作工人數(shù)和占地面積；減少工件裝夾次數(shù)，不僅保證了各加工表面間的相互位置精度，而且減少了夾具數(shù)量和裝夾工件的輔助時間。但專用設(shè)備和工藝裝備投資大、調(diào)整維修比較麻煩、生產(chǎn)準備周期較長，不利于轉(zhuǎn)產(chǎn)。,3、 工序的劃分,2020年8月24日, 工序分散原則 將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進行，每道工序的加工內(nèi)容很少。,采用工序分散原則的優(yōu)點：加工設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整和維修方便，操作簡單，轉(zhuǎn)產(chǎn)容易；有利于選擇合理的切削用量，減少機動時間。但工藝路線較長，所需設(shè)備及工人人數(shù)多，占地面積大。,2020年8月24日,2）工序劃分方法 在數(shù)控機床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序，劃分方

36、法如下。 按所用刀具劃分以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序 按安裝次數(shù)劃分以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。 按粗、精加工劃分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。 按加工部位劃分即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對于加工表面多而復雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點（如內(nèi)形、外形、曲面和平面等）劃分成多道工序。,2020年8月24日,1）切削加工工序的安排 基面先行原則 先粗后精原則 先主后次原則 先面后孔原則 2）熱處理工序的安排 預備熱處理 消除殘余應力熱處理 最終熱處理 3）輔助工序的安排檢驗、清洗、去毛刺、去磁、倒棱邊

37、、涂防銹油和平衡等。 4）數(shù)控加工工序與普通工序的銜接,4、 加工順序的安排,2020年8月24日,1、 確定走刀路線和工步順序 走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。因此，在確定走刀路線時最好畫一張工序簡圖，將已經(jīng)擬定出的走刀路線畫上去（包括進、退刀路線），這樣可為編程帶來不少方便。 工步的劃分與安排一般可隨走刀路線來進行，在確定走刀路線時，主要考慮以下幾點: 對點位加工的數(shù)控機床如鉆、鏜床，要考慮盡可能縮短走刀路線，以減少空程時間，提高加工效率。,三、數(shù)控加工工序的設(shè)計,2020年8月24日, 為保

38、證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排最后一次走刀連續(xù)加工。,2020年8月24日,圖1 進刀路線,圖2 輪廓加工的走刀方式,在車削和銑削零件時，應盡量避免如圖1（a）所示的徑向切入或切出，而應按如圖1（b）所示的切向切人或切出，這樣加工后的表面粗糙度較好。 銑削輪廓的加工路線要合理選擇 一般采用圖2所示的三種方式進行。圖（a）為Z字形雙方向走刀方式，圖（b）為單方向走刀方式，圖（c）為環(huán)形走刀方式。, 刀具的進退刀路線須認真考慮,2020年8月24日, 旋轉(zhuǎn)體類零件的加工一般采用數(shù)控車或數(shù)控磨床加工,圖4 直線、斜線走刀路線,圖5 矩形走刀路線,圖（a）為Z字形雙方向走刀方式，圖（

39、b）為單方向走刀方式，圖（c）為環(huán)形走刀方式。,2020年8月24日,1）加工余量的概念 加工余量是指加工過程中，所切去的金屬層厚度。 工序余量與工序尺寸及其公差的關(guān)系如圖所示,圖 工序余量與工序尺寸及其公差的關(guān)系 a) 被包容面（軸） b) 包容面（孔）,2、 工序加工余量及工藝尺寸的確定,2020年8月24日, 經(jīng)驗估算法憑借工藝人員的實踐經(jīng)驗估計加工余量，所估余量一般偏大，僅用于單件小批生產(chǎn)。 查表修正法 先從加工余量手冊中查得所需數(shù)據(jù)，然后再結(jié)合工廠得實際情況進行適當修正。此方法目前應用最廣。注意：查表所得余量為基本余量，對稱表面的加工余量是雙邊余量，非對稱表面的加工余量是單邊余量。

40、分析計算法根據(jù)加工余量的計算公式和一定的試驗資料，對影響加工余量的各項因素進行綜合分析和計算來確定加工余量的一種方法。,2）確定加工余量的方法,2020年8月24日,確定加工余量時應該注意的幾個問題： 采用最小加工余量原則； 余量要充分 防止因余量不足而造成廢品； 余量中應包含熱處理引起的變形； 大零件取大余量； 總加工余量（毛坯余量）和工序余量要分別確定。,2020年8月24日,1）基準重合時工序尺寸及其公差的計算 當定位基準、工序基準、測量基準、編程原點與設(shè)計基準重合時，工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能達到的精度確定。其計算方法是由最后一道工序開始向前推算，具體步驟如下： 確定

41、毛坯總余量和工序余量。 確定工序公差最終工序公差等于零件圖上設(shè)計尺寸公差，其余工序尺寸公差按經(jīng)濟精度確定。 計算工序基本尺寸從零件圖上的設(shè)計尺寸開始向前推算，直至毛坯尺寸。最終工序尺寸等于零件圖的基本尺寸，其余工序尺寸等于后道工序基本尺寸加上或減去后道工序余量。,3、工序尺寸及其偏差的確定,2020年8月24日, 標注工序尺寸公差最后一道工序的公差按零件圖設(shè)計尺寸公差標注，中間工序尺寸公差按“入體原則”標注，毛坯尺寸公差按雙向標注。,2020年8月24日,例如某車床主軸箱主軸孔的設(shè)計尺寸為100 0.035，表面粗糙度為Ra0.8，毛坯為鑄鐵件。已知其加工工藝過程為粗鏜半精鏜精鏜浮動鏜。用查表法或經(jīng)驗估算法確定毛坯總余量和各工序余量，其中粗鏜余量由毛坯余量減去其余各工序余量之和確定。,浮動鏜 Z=0.1mm 精鏜 Z=0.5mm 半精鏜 Z=2.4mm 毛坯 Z=8mm 粗鏜 Z=8 (2.4+0.5+0.1),各道工序的基本余量如下：,=5,2020年8月24日,最后一道工序浮動鏜的公差等于設(shè)計尺寸公差，其余各工序按所能達到的經(jīng)濟精度查表確定，各工序尺寸公差分別為：,浮動鏜 T=0.035mm 精鏜 T=0.054mm 半精鏜 T=0.23mm 粗鏜 T=0.46mm 毛坯 T=2.4mm,2020年8月24日,浮動鏜D=100mm 精鏜 D=100-0.1=99.9mm 半精