数控加工工艺制定详解

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：在数控加工中，刀具相对于工件的运动轨迹称为加工路线。在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩为一个点，这就是“刀位点”。进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料选取。

在进行了零件图的工艺分析之后，制订数控加工工艺时，要确定工序的划分、各工序间的加工余量、加工路线、工件的定位、安装与夹具的选择、刀具的选择、对刀点与换刀点的确定、切削用量的选择、加工方案的确定等。

1.数控加工工序的划分

划分数控加工工序时推荐遵循的原则有两个:

1)保证精度的原则。

2)提高生产效率的原则。

2.加工余量的确定

加工余量是指毛坯实体尺寸与零件(图样)尺寸之差。加工余量的大小对零件的加工质

量和制造的经济性有较大的影响。余量过大会浪费原材料及机械加工工时，增加机床、刀具

及能源的消耗；余量过小则不能消除上道工序留下的各种误差、表面缺陷和本工序的装夹误

差，容易产生废品。因此，应根据影响余量的因素合理地确定加工余量。一般零件的加工通

常要经过粗加工、半精加工、精加工才能达到最终的精度要求。因此，零件总的加工余量应

等于各中间工序加工余量之和。

3.加工路线的确定

1)加工方法的选择。在数控机床上加工零件，一般有两种情况:一是有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床；二是已经有了数控机床，要选择适合该机床加工的零件。

无论哪种情况，都应根据零件的种类和加工内容选择合适的数控机床和加工方法。

2)加工路线的确定。在数控加工中，刀具(严格说是刀位点)相对于工件的运动轨迹称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至加工程序结束所经过的路径，包括切削加工的路径和刀具快退及刀具引入、返回等非切削空行程。

加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。

4.工件的定位、安装与夹具的选择

为了充分发挥数控机床的高速度、高精度和自动化的效能，还应有相应的数控夹具进行配合。

5.刀具的选择

与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅要求刀具的刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、寿命长、断屑和排屑性能好，同时还要求安装调整方便。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。

6.对刀点与换刀点的确定

1)刀位点。在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩为一个点，这就是“刀位点”。它是在加工时用于表现刀具位置的参照点。

2)对刀点。对刀操作就是要测定出在程序起点处刀具刀位点相对于机床原点及工件原点的坐标位置，即确定对刀点(也称起刀点)。

3)换刀点。换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具与工件的相对位置点。换刀点往往设在工件的外部，离工件有一定的换刀安全距离，以能顺利换刀，且不碰撞工件和其他部件为原则。

7.切削用量的选择

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。

1)切削用量的选择原则。粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

从刀具的寿命出发，切削用量的选择顺序是:先确定背吃刀量，其次确定进给量，最后确定切削速度。

2)背吃刀量的确定。背吃刀量由机床、工件和刀具的刚度决定。在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。

3)进给量的确定。进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料选取。最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制。

4)主轴转速的确定。主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。其计算公式为

式中 v——切削速度(m/min)；

n——主轴转速(r/min)；

D——工件直径或刀具直径(mm)。

最后要根据计算的主轴转速n和机床说明书选取机床有的或较接近的转速。

8.加工方案的确定

在进行了零件加工的工艺分析之后，就可以确定加工方案了。在确定加工方案时，首先应根据主要表面的尺寸精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法，即精加工的方法，再确定从毛坯到最终成形的加工方案。

通常对一个零件进行加工有多种加工方案，在确定加工方案时要进行分析比较，从中选出比较好的加工方案。

9.根据数控加工工艺，填写数控加工工艺卡片

为了使零件在加工过程中能及时检验，也为了使零件的加工有序地进行，对每个加工零件，在确定了数控加工方案之后，要制订详细的数控加工工艺，并且要填写数控加工工艺卡片，作为零件在加工过程中的工艺文件。