《第1章数控加工基础教案bpqc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章数控加工基础教案bpqc.docx（34页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、33第1章 数控加工基础第1章 数控控加工基基础本章提要本章主要要介绍数数控加工工的基础础知识，内内容包括括数控编编程简述述、数控控机床、数控加工工艺概述、高度与安全高度以及走刀路线的选择等。1.1 数控控加工概概论数控技术术即数字字控制技技术（nnumeericcal conttroll techhnollogyy），指指用计算算机以数数字指令令方式控控制机床床动作的的技术。数控加工工具有产产品精度度高、自自动化程程度高、生生产效率率高以及及生产成成本低等等特点，在在制造业业及航天天加工业业，数控控加工是是所有生生产技术术中相当当重要的的一环。尤尤其是汽汽车和航天产产业的零部件件，其几几何外
2、形形复杂且且精度要要求较高高，更突突出了数数控加工工制造技技术的优优点。数控加工工技术集集传统的的机械制制造、计计算机、信信息处理理、现代代控制、传传感检测测等光机机电技术术于一体体，是现现代机械械制造技技术的基基础。它它的广泛泛应用给给机械制制造业的的生产方方式及产产品结构构带来了了深刻的的变化。近年来，由由于计算算机技术术的迅速速发展，数数控技术术的发展展相当迅迅速。数数控技术术的水平平和普及及程度，已已经成为为衡量一一个国家家综合国国力和工工业现代代化水平平的重要要标志。1.2 数控控编程简简述数控编程程一般可可以分为为手工编编程和自自动编程程。手工工编程是是指从零零件图样样分析、工工艺
3、处理理、数值值计算、编编写程序序到程序序校核等等各步骤骤的数控控编程工工作，均均由人工工完成的的全过程程。该方方法适用用于零件件形状不不太复杂杂、加工工程序较较短的情情况，而而对于复复杂形状状的零件件，如具具有非圆圆曲线、列列表曲面面或组合曲曲面的零零件，或或者零件件形状虽虽不复杂杂，但是是程序很很长，则则比较适适合于自自动编程程。自动数控控编程是是从零件件的设计计模型（即即参考模模型）获获得数控控加工程程序的全全部过程程。其主主要任务务是计算算加工走走刀过程程中的刀刀位点（CCuttter Loccatiion Poiint，简称CL点），从而生成刀位数据文件。采用自动编程技术可以帮助人们解
4、决复杂零件的数控加工编程问题，其大部分工作由计算机来完成，编程效率大大提高，还能解决手工编程无法解决的许多复杂形状零件的加工编程问题。CATIIA VV5数控控模块提提供了多多种加工工类型用用于各种种复杂零零件的粗粗精加工工，用户户可以根根据零件件结构、加加工表面面形状和和加工精精度要求求选择合合适的加加工类型型。数控编程程的主要要内容有有分析零零件图样样、工艺艺处理、数数值处理理、编写写加工程程序、输输入数控控系统、程程序检验验及试切切。（1）分分析零件件图样及及工艺处处理。在在确定加加工工艺艺过程时时，编程程人员首首先应根根据零件件图样对对工件的的形状、尺尺寸和技技术要求求等进行行分析，然
5、然后选择择合适的的加工方方案，确确定加工工顺序和和路线、装装夹方式式、刀具具以及切切削参数数，为了了充分发发挥机床床的功用用，还应应该考虑虑所用机机床的指指令功能能，选择择最短的的加工路路线，选选择合适适的对刀刀点和换换刀点，以以减少换换刀次数数。（2）数数值处理理。根据据图样的的几何尺尺寸、确确定的工工艺路线线及设定定的坐标标系，计计算工件件粗、精精加工的的运动轨轨迹，得得到刀位位数据。零零件图样样坐标系系与编程程坐标系系不一致致时，需需要对坐坐标进行行换算。形形状比较较简单的的零件的的轮廓加加工，需需要计算算出几何何元素的的起点、终终点及圆圆弧的圆圆心，两两几何元元素的交交点或切切点的坐坐
6、标值，有有的还需需要计算算刀具中中心运动动轨迹的的坐标值值。对于于形状比比较复杂杂的零件件，需要要用直线线段或圆圆弧段逼逼近，根根据要求求的精度度计算出出各个节节点的坐坐标值。（3）编编写加工工程序。确确定加工工路线、工工艺参数数及刀位位数据后后，编程程人员可可以根据据数控系系统规定定的指令令代码及及程序段段格式，逐逐段编写写加工程程序。此此外，还还应填写写有关的的工艺文文件，如如数控刀刀具卡片片、数控控刀具明明细表和和数控加加工工序序卡片等等，随着着数控编编程技术术的发展展，现在在大部分分的机床床已经直直接采用用自动编编程。（4）输输入数控控系统。即即把编制制好的加加工程序序，通过过某种介介
7、质传输输到数控控系统。过过去我国国数控机机床的程程序输入入一般使使用穿孔孔纸带，穿穿孔纸带带的程序序代码通通过纸带带阅读器器输入到到数控系系统。随随着计算算机技术术的发展展，现代代数控机机床主要要利用键键盘将程程序输入入到计算算机中。随随着网络络技术进进入工业业领域，通通过CAAM生成成的数控控加工程程序可以以直接通过过数据接接口传输输到数控控系统中中。（5）程程序检验验及试切切。程序序必须经经过检验验和试切切才能正正式使用用。检验验的方法法是直接接将加工工程序输输入到数数控系统统中，让让机床空空运转，即即以笔代代刀，以以坐标纸纸代替工工件，画画出加工工路线，以以检查机机床的运运动轨迹迹是否正
8、正确。若若数控机机床有图图形显示示功能，可可以采用用模拟刀刀具切削削过程的的方法进进行检验验。但这这些过程程只能检检验出运运动是否否正确，不不能检查查被加工工零件的的精度，因因此必须须进行零零件的首首件试切切。首件件试切时时，应该该以单程程序段的的运行方方式进行行加工，监监视加工工状况，调调整切削削参数和和状态。从以上内内容看来来，作为为一名数数控编程程人员，不不但要熟熟悉数控控机床的的结构、功功能及标标准，而而且必须须熟悉零零件的加加工工艺艺、装夹夹方法、刀刀具以及及切削参参数的选选择等方方面的知知识。1.3 数 控 机机 床1.3.1 数控机机床的组组成数控机床床的种类类很多，但但是任何何
9、一种数数控机床床都主要要由数控控系统、伺伺服系统统和机床床主体三三大部分分以及辅辅助控制制系统等等组成。1数控控系统数控系统统是数控控机床的的核心，是是数控机机床的“指挥系系统”，其主主要作用用是对输输入的零零件加工工程序进进行数字字运算和和逻辑运运算，然然后向伺伺服系统统发出控控制信号号。现代代数控系系统通常常是一台台带有专专门系统统软件的的计算机机系统，开开放式数数控系统统就是将将计算机机配以数数控系统统软件而而构成的的。2伺服服系统伺服系统统（也称称驱动系系统）是是数控机机床的执执行机构构，由驱驱动和执执行两大大部分组组成，它它包括位位置控制制单元、速速度控制制单元、执执行电动动机和测测
10、量反馈馈单元等等部分，主主要用于于实现数数控机床床的进给给伺服控控制和主主轴伺服服控制。它它接收数控系系统发出出的各种种指令信信息，经经功率放放大后，严严格按照照指令信信息的要要求控制制机床运运动部件件的进给给速度、方方向和位位移。目目前数控控机床的的伺服系系统中，常常用的位位移执行行部件有步步进电动动机、电电液马达达、直流流伺服电电动机和和交流伺伺服电动动机，后后两者均均带有光光电编码码器等位位置测量量元件。一一般来说说，数控控机床的的伺服系系统，要要求有好好的快速速响应和和灵敏而而准确的的跟踪指指令功能能。3机床床主体机床主体体是加工工运动的的实际部部件，除除了机床床基础件件以外，还还包括
11、主主轴部件件、进给部部件，实实现工件件回转、定定位的装装置和附附件、辅助系系统和装装置（如如液压、气气压、防防护等装装置）、刀库和和自动换换刀装置置（Auutommatiic TToolls CChanngerr，ATTC）、自动托托盘交换换装置（AAutoomattic Palllett Chhangger，AAPC）。机机床基础础件通常常是指床床身或底底座、立立柱、横横梁和工工作台等等，它是是整台机机床的基基础和框框架。加加工中心心则还应应具有AATC，有有的还有有双工位位APCC等。数数控机床床的本体体结构与与传统机机床相比比，发生生了很大大变化，普普遍采用用了滚珠珠丝杠和和滚动导导轨，
12、传传动效率率更高；由于现现代数控控机床减减少了齿齿轮的使使用数量量，使得得传动系系统更加加简单。数数控机床床可根据据自动化化程度、可可靠性要要求和特特殊功能能需要，选选用各种种类型的的刀具破破损监控控系统、机机床与工工件精度度检测系系统、补补偿装置置和其他他附件等等。1.3.2 数控机机床的特特点随着科学学技术和和市场经经济的不不断发展展，对机机械产品品的质量量、生产产率和新新产品的的开发周周期提出出了越来来越高的的要求。为为了满足足上述要要求，适适应科学学技术和和经济的的不断发发展，数数控机床床应运而而生了。220世纪纪50年年代，美美国麻省省理工学学院成功功地研制制出第一一台数控控铣床。1
13、19700年首次次展出了了第一台台用计算算机控制制的数控控机床（Computer Numerial Control，CNC）。图1.1所示就是数控铣床，图1.2所示是数控加工中心。图 1.2 图 1.1数控机床床自问世世以来得得到了高高速发展展，并逐逐渐为各各国生产产组织和和管理者者接受，这这与它在在加工中中表现出出来的特特点是分分不开的的。数控控机床具具有以下下主要特特点：l 高柔性。数数控机床床的最大大特点是是高柔性性，即灵灵活、通通用和万能，可可以适应应加工不不同形状状工件。如如数控铣铣床一般般能完成成钻孔、镗镗孔、铰铰孔、攻攻螺纹、铣铣平面、铣铣斜面、铣铣槽、铣铣削曲面面和铣削削螺纹等
14、等加工，而而且一般般情况下下，可以以在一次次装夹中中完成所所需的加加工工序序。加工工对象改改变，除除相应更更换刀具具和解决决工件装装夹方式式外，只只需改变变相应的的加工程程序即可可。特别别适应于于目前多多品种、小小批量和和变化快快的生产产特征。l 高精度，加加工重复复性高。目目前，普普通数控控加工的的尺寸精精度通常常可达到到0.0005mmm。数数控装置置的脉冲冲当量（即即机床移移动部件件的移动动量）一一般为00.0001mmm，高精精度的数数控系统统可达00.00001mmm。数数控加工工过程中中，机床床始终都都在指定定的控制制指令下下工作，消消除了人人工操作作所引起起的误差差，不仅仅提高了
15、了同一批批加工零零件尺寸寸的统一一性，而而且产品品质量能能得到保保证，废废品率也也大为降降低。l 高效率。机机床自动动化程度度高，工工序和刀具可可自行更更换和检测。例例如，加加工中心心在一次次装夹后后，除定定位表面面不能加加工外，其其余表面面均可加加工；生生产准备备周期短短，加工工对象变变化时，一一般不需需要专门门的工艺艺装备设设计制造造时间；切削加加工中可可采用最最佳切削削参数和和走刀路路线。数数控铣床床一般不不需要使使用专用用夹具和和工艺装装备。在在更换工工件时，只只需调用用储存于于计算机机中的加加工程序序、装夹夹工件和和调整刀刀具数据据即可，可可大大缩缩短生产产周期。更更主要的的是数控控
16、铣床的的万能性性带来高高效率，如如一般的的数控铣铣床都具具有铣床床、镗床床和钻床床的功能能，工序序高度集集中，提提高了劳劳动生产产率，并并减少了了工件的的装夹误误差。l 大大减轻轻了操作作者的劳劳动强度度。数控控铣床对对零件加加工是根根据加工工前编好好的程序序自动完完成的。操操作者除除了操作作键盘、装装卸工件件、中间间测量及及观察机机床运行行外，不不需要进进行繁重重的重复复性手工工操作，可可大大减减轻劳动动强度。l 易于建立立计算机机通信网网络。数数控机床床使用数数字信息息作为控控制信息息，易于于与CAAD（CCompputeer AAideed DDesiign）系统连接，从而形成CAD/C
17、AM（Computer Aided Manufacturing）一体化系统，它是FMS（Flexible Manufacturing System）、CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）等现代制造技术的基础。l 初期投资资大，加加工成本本高。数数控机床床的价格格一般是是普通机机床的若若干倍，且且机床备备件的价价格也高高；另外外，加工工首件工工件需要要进行编编程、程程序调试试和试加加工，时时间较长长，因此此使零件件的加工工成本也也大大高高于普通通机床。1.3.3 数控机机床的分分类数控机床床的分类类有多种种方式。1按工工艺用途途分类按工艺用
18、用途分类类，数控控机床可可分为数数控钻床床、车床床、铣床床、磨床床和齿轮轮加工机机床等，还还有压床床、冲床床、电火火花切割割机、火火焰切割割机和点点焊机等等也都采采用数字字控制。加加工中心心是带有有刀库及及自动换换刀装置置的数控控机床，它它可以在在一台机机床上实实现多种种加工。工工件只需需一次装装夹就可可以完成成多种加加工，这这样既节节省了工工时，又又提高了了加工精精度。加加工中心心特别适适用于箱箱体类和和壳类零零件的加加工。车车削加工工中心可可以完成成所有回回转体零零件的加加工。2按机机床数控控运动轨轨迹划分分（1）点点位控制制数控机机床。指在刀刀具运动动时，只只控制刀刀具相对对于工件件位移
19、的的准确性性，不考考虑两点点间的路路径。这这种控制制方法用用于数控控钻床、数数控冲床床和数控控点焊设设备，还还可以用用在数控控坐标镗镗铣床上上。（2）点点位直线线控制数数控机床床。就是要要求在点点位准确确控制的的基础上上，还要要保证刀刀具运动动是一条条直线，且且刀具在在运动过过程中还还要进行行切削加加工。采采用这种种控制的的机床有有数控车车床、数数控铣床床和数控控磨床等等，一般般用于加加工矩形形和台阶阶形零件件。（3）轮轮廓控制制数控机机床。轮廓控控制（亦亦称连续续控制）是是对两个个或更多多的坐标标运动进进行控制制（多坐标标联动），刀具具运动轨轨迹可为为空间曲曲线。它它不仅能能保证各各点的位位
20、置，而而且还能能控制加加工过程程中的位位移速度度，也就就是刀具具的轨迹迹。既保证尺尺寸的精精度，还还能保证形形状的精精度。在在运动过过程中，同同时向两两个坐标标轴分配配脉冲，使使它们能能走出所所要求的的形状来来，这就就叫插补补运算。插补运算是一种软仿形加工，而不是硬（靠模）仿形，这种软仿形加工的精度比硬仿形加工的精度高很多。这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机和加工中心等。在模具行业中，对于一些复杂曲面的加工，使用这类机床较多，如3个坐标以上的数控铣或加工中心。3按伺伺服系统统控制方方式划分分（1）开开环控制制是无位位置反馈馈的一种种控制方方法，它它采用的的控制对对象、执执行机构构多
21、半是是步进式式电动机机或液压压转矩放放大器。因因为没有有位置反反馈，所所以其加加工精度度及稳定定性差，但但其结构构简单、价价格低廉廉、控制方方法简单单，对于于精度要要求不高高、且功功率需求求不大的的地方，是比较适用的。（2）半半闭环控控制是在在丝杠上上装有角角度测量量装置作作为间接接的位置置反馈。因因为这种种系统未未将丝杠杠螺母副副和齿轮轮传动副副等传动动装置包包含在闭闭环反馈馈系统中中，因而而称为半半闭环控控制系统统，它不不能补偿偿传动装装置的传传动误差差，但却却得以获获得稳定定的控制制特性。这这类系统统介于开开环与闭闭环之间间，精度度没有闭闭环高，调调试比闭闭环方便便。（3）闭闭环控制制是
22、对机机床移动动部件的的位置直直接用直直线位置置检测装装置进行行检测，再再把实际际测量出出的位置置反馈到到数控装装置中去去，与输输入指令令比较是是否有差差值，然然后把这这个差值值经过放放大和变变换，最最后去驱驱动工作作台向减减少误差差的方向向移动，直直到差值值符合精精度要求求为止。这这类控制制系统，因因为把机机床工作作台纳入入了位置置控制环环，故称称为闭环环控制系系统。该该系统可可以消除除包括工工作台传传动链在在内的运运动误差差，因而而定位精精度高、调调节速度度快。但但由于该该系统受受到进给给丝杠的的拉压刚刚度、扭扭转刚度度、摩擦擦阻尼特特性和间间隙等非非线性因因素的影影响，给给调试工工作造成成
23、较大的的困难。如如果各种种参数匹匹配不当当，将会会引起系系统振荡荡，造成成系统不不稳定，影影响定位位精度。由由于闭环环伺服系系统复杂杂和成本本高，故故适用于于精度要要求很高高的数控控机床，如如超精密密数控车车床和精精密数控控镗铣床床等。4按联联动坐标标轴数划划分（1）两两轴联动动数控机机床。主主要用于于3轴以上上控制的的机床，其其中任意意两轴做做插补联联动，第第三轴做做单独的的周期进进给，常常称为22.5轴轴联动。如如图1.3所示示，在数数控铣床床上用球球头铣刀刀采用行行切法加加工三维维空间曲曲面。行行切法加加工所用用的刀具具通常是是球刀铣铣头。用用这种刀刀具加工工曲面，不不易干涉涉相邻表表面
24、，计计算比较较简单。球球状铣刀刀的刀头头半径应应选得大大一些，有有利于降降低加工工表面粗粗糙度、增增加刀具具刚度以以及散热热等，但但刀头半半径应小小于曲面面的最小小曲率半半径。由由于2.5轴联联动加工工的刀心心轨迹为为平面曲曲线，故故编程计计算较为为简单，数数控逻辑辑装置也也不复杂杂，常用用于曲率率变化不不大以及及精度要要求不高高的粗加加工。（2）三三轴联动动数控机机床。XX、Y和Z轴可同同时进行行插补联联动，在在加工曲曲面时，通通常也用行切切方法。如如图1.4所示，三三轴联动动的刀具具轨迹可可以是平平面曲线线或空间间曲线。三三坐标联联动加工工常用于于复杂曲曲面的精精确加工工，但编编程计算算较
25、为复复杂，所所用的数数控装置置还必须须具备三三轴联动动功能。图 1.3XYZ图 1.4OOb（3）四四轴联动动数控机机床。除除了同时时控制XX、Y和Z3个直线线坐标轴轴联动之之外，还还有工作作台或者者刀具的的转动。如如图1.5所示的的工件，若若在三坐坐标联动动的机床床上用圆圆头铣刀刀按行切切法加工工，不但但生产效效率低，而而且表面面粗糙高高。若采采用圆柱柱铣刀周周边切削削，并用用四坐标标铣床加加工，即即除3个直角角坐标运运动外，为为保证刀刀具与工工件型面面在加工工过程中中始终贴贴合，刀刀具还应应绕O1（或O2）做摆摆角联动动。由于于摆角运运动，导导致直角角坐标系系（图中中Y轴）需做做附加运运动
26、，其其编程计计算较为为复杂。图 1.5 O OAXZY（4）五五轴联动动数控机机床。除除了同时时控制XX、Y和Z3个直线线坐标轴轴联动以以外，还还同时控控制围绕绕这些直直线坐标标轴旋转转的A、B和C坐标轴轴中的两两个坐标标，即同同时控制制5个坐标标轴联动动。这时时刀具可可以被定定位在空空间的任任何位置置。螺旋桨是是五轴联联动加工工的典型型零件之之一，其其叶片形形状及加加工原理理如图11.6所所示。在在半径为为R的圆柱柱面上与与叶面的的交线MMN为螺螺旋线的的一部分分，螺旋旋角为，叶片片的径向向叶形线线（轴向向剖面）的的倾角为后倾倾角。螺螺旋线联联动MNN用极坐坐标加工工方法并并以折线线段逼近近
27、。逼近近线段abb是由C坐标旋旋转与Z坐标位位移Z的合成成。当MMN加工工完后，刀刀具径向向位移X（改变变R），再再加工相相邻的另另一条叶叶形线，依依次加工工，即可可形成整整个叶面面。由于于叶面的的曲率半半径较大大，所以以常用端端面铣刀刀加工，可可以提高高生产率率并简化化程序。因因此，为为保证铣铣刀端面面始终与与曲面贴贴合，铣铣刀还应应当相对对于坐标标A和坐标标B做摆角角运动，在在摆角运运动的同同时，还还应做直直角坐标标的附加加直线运运动，以以保证铣铣刀端面面中心始始终处于于编程值值位置上上，所以以需要ZZ、C、X、A和B五坐标标联动加工工。这种种加工的的编程计计算很复复杂，程程序量较较大。图
28、 1.6 （a）ZCA BabXY（c）Z（b）Z1.3.4 数控机机床的坐坐标系数控机床床的坐标标系统，包包括坐标标系、坐坐标原点点和运动动方向，它对于数控加工及编程，是一个十分重要的概念。每一个数控编程员和操作者，都必须对数控机床的坐标系统有一个很清晰的认识。为了使数控系统规范化及简化数控编程，ISO（International Standards Organization）对数控机床的坐标系统做了若干规定。关于数控机床坐标和运动方向命名的详细内容，可参阅JB/T 30511999的规定。机床坐标标系是机机床上固固有的坐坐标系，是是机床加加工运动动的基本本坐标系系。它也也是考察察刀具在在机
29、床上上的实际际运动位位置的基基准坐标标系。对对于具体体机床来来说，有有的是刀刀具移动动工作台台不动，有有的则是是刀具不不动而工工作台移移动。然然而不管管是刀具具移动还还是工件件移动，机机床坐标标系永远远假定刀刀具相对对于静止止的工件件而运动动。同时时，运动动的正方方向是增增大工件件和刀具具之间距距离的方方向。为为了编程程方便，一一律规定定为工件件固定、刀刀具运动动。标准的坐坐标系是是一个右右手直角角坐标系系，如图图1.77所示。拇拇指指向向为X轴，食食指指向向为Y轴，中中指指向向为Z轴。一一般情况况下，主主轴的方方向为ZZ坐标，而而工作台台的两个个运动方方向分别别为X和Y坐标。若有旋转转轴时，
30、规规定绕XX、Y、Z轴的旋旋转轴分分别为A、BB、C轴轴，其方方向为右右旋螺纹纹方向，如如图1.8所示示。旋转转轴的原原点一般般定在水水平面上上。图1.99是典型型的单立立柱立式式数控铣铣床加工工运动坐坐标系示示意图。刀刀具沿与与地面垂垂直的方方向上下下运动，工工作台带带动工件件在与地地面平行行的平面面内运动动。机床床坐标系系的Z轴是刀刀具的运运动方向向，并且且刀具向向上运动动为正方方向，即即远离工工件的方方向。当当面对机机床进行行操作时时，刀具具相对于于工件的的左右运运动方向向为X轴，并并且刀具具相对于于工件向向右运动动（即工工作台带带动工件件向左运运动）时时为X轴的正正方向。Y轴的方向可用
31、右手法则确定。若以X、Y、Z表示工作台相对于刀具的运动坐标轴，而以X、Y、Z表示刀具相对于工件的运动坐标轴，则显然有X=-X、Y=-Y、Z=-Z。图 1.7+X+Y+Z+A+B+C+X+Y+Z图 1.8图 1.9XZYZXY 1.4 数控控加工工工艺概述述1.4.1 数控加加工工艺艺的特点点数控加工工工艺与与普通加加工工艺艺基本相相同，在在设计零零件的数数控加工工工艺时时，首先先要遵循循普通加加工工艺艺的基本本原则与与方法，同同时还需需要考虑虑数控加加工本身身的特点点和零件件编程的的要求。由由于数控控机床本本身自动动化程度度较高，控控制方式式不同，设设备费用用也高，使使数控加加工工艺艺相应形形
32、成了以以下几个个特点。1工艺艺内容具具体、详详细数控加工工工艺与与普通加加工工艺艺相比，在在工艺文文件的内内容和格格式上都都有较大大区别，如如加工顺顺序、刀刀具的配配置及使使用顺序序、刀具具轨迹和和切削参参数等方方面，都都要比普普通机床床加工工工艺中的的工序内内容更详详细。在在用普通通机床加加工时，许许多具体体的工艺艺问题，如如工艺中中各工步步的划分分与顺序序安排、刀刀具的几几何形状状、走刀刀路线及及切削用用量等，在在很大程程度上都都是由操操作工人人根据自自己的实实践经验验和习惯惯自行考考虑而决决定的，一一般无需需工艺人人员在设设计工艺艺规程时时进行过过多的规规定。而而在数控控加工时时，上述述
33、这些具具体工艺艺问题，必必须由编编程人员员在编程程时给予予预先确确定。也也就是说说，在普普通机床床加工时时，本来来由操作作工人在在加工中中灵活掌掌握并可可通过适适时调整整来处理理的许多多具体工工艺问题题和细节节，在数数控加工工时就转转变为编编程人员员必须事事先设计计和安排排的内容容。2工艺艺要求准准确、严严密数控机床床虽然自自动化程程度较高高，但自自适性差差。它不不能像普普通机床床在加工工时根据据加工过过程中出出现的问问题，可可以自由由地进行行人为调调整。例例如，在在数控机机床上进进行深孔孔加工时时，它就就不知道孔中中是否已已挤满了了切屑，何何时需要要退一下下刀，待待清除切切屑后再再进行加加工
34、，而而是一直直到加工工结束为为止。所所以，在在数控加加工的工工艺设计计中，必必须注意意加工过过程中的的每一个个细节。尤尤其是对对图形进进行数学学处理、计计算和编编程时，一一定要力力求准确确无误，以以使数控控加工顺顺利进行行。在实实际工作作中，由由于个小数数点或一一个逗号号的差错错就可能能酿成重重大机床床事故和和工件质量量事故。3应注注意加工工的适应应性由于数控控加工自自动化程程度高，可多坐坐标联动动、质量量稳定、工工序集中中，但其其价格昂昂贵、操操作技术术要求高高等特点点也比较突突出，因因此在选择加加工方法法和对象象时更要要特别慎慎重，甚甚至有时时还要在在基本不不改变工工件原有有性能的的前提下
35、下，对其其形状、尺尺寸和结结构等做做适应数数控加工工的修改改，这样样才能既既充分发发挥出数数控加工工的优点点，又达达到较好好的经济济效益。 4可自自动控制制加工复复杂表面面在进行简简单表面面的加工工时，数数控加工工与普通通加工没没有太大大的差别别。但是是对于一一些复杂杂曲面或或有特殊殊要求的的表面，数数控加工工就表现现出与普普通加工工根本不不同的加加工方法法。例如如，对于于一些曲曲线或曲曲面的加加工，普普通加工工是通过过画线、靠靠模、钳钳工和成成形加工工等方法法进行加加工，这这些方法法不仅生生产效率率低，而而且还很很难保证证加工精精度；而而数控加加工则采采用多轴轴联动进进行自动动控制加加工，这
36、这种方法法的加工工质量是是普通加加工方法法所无法法比拟的的。5工序序集中由于现代代数控机机床具有有精度高高、切削削参数范范围广、刀刀具数量量多、多多坐标及及多工位位等特点点，因此此在工件件的一次次装夹中中可以完完成多道道工序的的加工，甚甚至可以以在工作作台上装装夹几个个相同的的工件进进行加工工，这样样就大大大缩短了了加工工工艺路线线和生产产周期，减减少了加加工设备备和工件件的运动动量。6采用用先进的的工艺装装备数控加工工中广泛泛采用先先进的数数控刀具具和组合合夹具等等工艺装装备，以以满足数数控加工工中高质质量、高高效率和和高柔性性的要求求。1.4.2 数控加加工工艺艺的主要要内容工艺安排排是进
37、行行数控加加工的前前期准备备工作，它它必须在在编制程程序之前前完成，因因为只有有在确定定工艺设设计方案案以后，编编程才有有依据；否则，往往往会成成倍增加加工作量量，有时时甚至出出现加工工事故。可可以说，数数控加工工工艺分分析决定定了数控控加工程程序的质质量。因因此，编编程人员员在编程程之前，一一定要先先把工艺艺设计做做好。概括起来来，数控控加工工工艺主要要包括如如下内容容。l 选择适合合在数控控机床上上加工的的零件，并并确定零零件的数数控加工工内容。l 分析零件件图样，明明确加工工内容及及技术要要求。l 确定零件件的加工工方案，制制定数控控的加工工工艺路路线，如如工序划划分及加加工顺序序的安排
38、排等。l 数控加工工工序的的设计，如如零件定定位基准准的选取取、夹具具方案的的确定、工工步的划划分、刀刀具的选选取及切切削用量量的确定定等。l 数控加工工程序的的调整，对对刀点和和换刀点点的选取取，确定定刀具补补偿，确确定刀具具轨迹。l 分配数控控加工中中的容差差。l 处理数控控机床上上的部分分工艺指指令。l 数控加工工专用技技术文件件的编写写。数控加工工专用技技术文件件不仅是是进行数数控加工工和产品品验收的的依据，同同时也是是操作者者遵守和和执行的的规程，还还为产品品零件重重复生产产积累了了必要的的工艺资资料，并并进行了了技术储储备。这这些由工工艺人员员做出的的工艺文文件，是是编程人人员在编
39、编制加工工程序单单时所依依据的相相关技术术文件。不同的数数控机床床，其工工艺文件件的内容容也有所所不同。一一般来讲讲，数控控铣床的的工艺文文件应包包括如下下内容。 l 编程任务务书。l 数控加工工工序卡卡片。l 数控机床床调整单单。l 数控加工工刀具卡卡片。l 数控加工工进给路路线图。l 数控加工工程序清清单。其中最为为重要的的是数控控加工工工序卡片片和数控控刀具卡卡片。前前者说明明了数控控加工顺顺序和加加工要素素，后者者是刀具具使用的的依据。为了加强强技术文文件管理理，数控控加工工工艺文件件也应向向标准化化、规范范化方向向发展。但但目前国国家尚无无统一的的标准，各各企业可可根据本本部门的的特
40、点制制订上述述有关工工艺文件件。1.4.3 数控工工序的安安排1工序序划分的的原则在数控机机床上加加工零件件，工序序可以比比较集中中，一次次装夹应应尽可能能完成全全部工序序。与普普通机床床加工相相比，加加工工序序划分有有其自己己的特点点，常用用的工序序划分有有以下两两项原则则。l 保证精度度的原则则：数控控加工要要求工序序尽可能能集中，通通常粗、精精加工在在一次装装夹下完完成，为为减少热热变形和和切削力力变形对对工件的的形状精精度、位位置精度度、尺寸寸精度和和表面粗粗糙度的的影响，应应将粗、精精加工分分开进行行。对轴轴类或盘盘类零件件，将各各处先粗粗加工，留留少量或或余量精精加工，以保证表面质
41、量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。l 提高生产产效率的的原则：数控加加工中，为为减少换换刀次数数和节省换换刀时间间，应将将需用同同一把刀刀加工的的加工部部位全部部完成后后，再换换另一把把刀来加加工其他他部位。同同时应尽尽量减少少空行程程，用同同一把刀刀加工工工件的多多个部位位时，应应以最短短的路线线到达各各加工部部位。实际中，数数控加工工工序要要根据具具体零件件的结构构特点和和技术要要求等情情况综合合考虑。2工序序划分的的方法在数控机机床上加加工零件件，工序序应比较较集中，在在一次装装夹中应应该尽可可能完成成尽量多多的工序序。首先先应根据据零件图图样，考
42、考虑被加加工的零件是是否可以以在一台台数控机机床上完完成整个个零件的的加工工工作。若若不能，则则应该选选择出那那些需要要用数控控机床加加工的零件表表面。根根据数控控加工的的特点，一一般工序序划分可可按如下下方法进进行。1）按零零件装卡卡定位方方式划分分工序对于加工工内容很很多的零零件，可可按其结结构特点点将加工工部位分分成几个个部分，如如内形、外外形、曲曲面或平平面等。一一般加工工外形时时，以内内形定位位；加工工内形时时，以外外形定位位。因而而可以根根据定位位方式的的不同来来划分工工序。2）以同同一把刀刀具加工工的内容容划分工工序为了减少少换刀次次数，压压缩空程程时间，减减少不必必要的定定位误
43、差差，可按按刀具集集中工序序的方法法加工零零件。虽虽然有些些零件能能一次安安装加工工出很多多待加工工面，但但考虑到到程序太太长，会会受到某某些限制制，如控控制系统统的限制制（主要要是内存存容量）、机机床连续续工作时时间的限限制（如如一道工工序在一一个班内内不能结结束）等等。此外外，程序序太长会会增加出出错率，查查错与检检索也相相应比较较困难，因因此程序序不能太太长，一一道工序序的内容容也不能能太多。3）以粗粗、精加加工划分分工序根据零件件的加工工精度、刚刚度和变变形等因因素来划划分工序序时，可可按粗、精精加工分分开的原原则来进进行工序序划分，即即先粗加加工再进进行精加加工。特特别对于于易发生生
44、加工变变形的零零件，由由于粗加加工后可可能发生生较大的的变形而而需要进进行校形形，因此此一般来来说，凡凡要进行行粗、精精加工的的工件都都要将工工序分开开。此时时可用不不同的机机床或不不同的刀刀具进行行加工。通通常在一一次装夹夹中，不不允许将将零件某某一部分分表面加加工完后后，再加加工零件件的其他他表面。综上所述述，在划划分工序序时，一一定要根根据零件件的结构构与工艺艺性、机机床的功功能、零零件数控控加工的的内容、装装夹次数数及本单单位生产产组织状状况等来来灵活协协调。对于加工工顺序的的安排，还还应根据据零件的的结构和和毛坯状状况，以以及定位位安装与与夹紧的的需要来来考虑，重重点是工工件的刚刚性
45、不被被破坏。加工顺序安排一般应按下列原则进行。l 要综合考考虑上道道工序的的加工是是否影响响下道工工序的定定位与夹夹紧，中中间穿插插有普通通机床加加工工序序等因素素。l 先安排内内形加工工工序，后后安排外外形加工工工序。 l 在同一次次安装中中进行多多道工序序时，应应先安排排对工件件刚性破破坏小的的工序。l 在安排以以相同的的定位和和夹紧方方式或用用同一把把刀具加加工工序序时，最最好连续续进行，以以减少重重复定位位次数、换换刀次数数与挪动动压板次次数。1.4.4 加工精精度机械加工工精度是是指零件件加工后后的实际际几何参参数（尺尺寸、形形状及相相互位置置）与理理想几何何参数符符合的程程度。其其
46、符合程程度越高高，精度度愈高。反反之，两两者之间间的差异异即为加加工误差差。加工工误差是是指加工工后得到到的零件件实际几几何参数数偏离理理想几何何参数的的程度，如图1.10所示示，加工工后的实实际型面面与理论论型面之之间存在在着一定定的误差差。加工工精度和和加工误误差是评评定零件件几何参参数准确确程度这这个问题题的两个个方面。加加工误差差越小，则则加工精精度越高高。实际际生产中中，加工工精度的的高低往往往是以以加工误误差的大大小来衡衡量的。在在生产过过程中，任任何一种种加工方方法所能能达到的的加工精精度和表表面粗糙糙度都是是有一定定范围的的，不可可能也没没必要把把零件做做得绝对对准确，只只要把
47、这这种加工工误差控控制在性性能要求求的允许许（公差差）范围围之内即即可，通通常称之之为“经济加加工精度度”。图 1.10刀具零件的加加工精度度包含尺尺寸精度度、形状状精度和和位置精精度3个方面面的内容容。通常常形状公公差应限限制在位位置公差差之内，而而位置误误差也应应限制在在尺寸公公差之内内。当尺尺寸精度度高时，相相应的位位置精度度、形状状精度也也高。但但是当形形状精度度要求高高时，相相应的位位置精度度和尺寸寸精度不不一定高高，这需需要根据据零件加加工的具具体要求求来决定定。一般般情况下下，零件件的加工工精度越越高，则则加工成成本相应应的越高高，生产产效率则则会相应应的越低低。数控加工工的特点点之一就就是具有有较高的的加工精精度，因因此对于于数控加加工的误误差必须须加以严严格控制制，以达达到加工工要求。这这首先就就要了解解在数控控加工中中可能造造成加工工误差的的因素及及其影响响。由机床、夹夹具、刀刀具和工工件组成成的机械械加工工工艺系统统（简称称工艺系系统）会会有各种种各样的的误差产产生，这这些误差差在各种种不同的的具体工工作条件件下都会会以各种种不同的的方式（扩扩大或缩缩小）反反映为工工件的加加工误差差。工艺艺系统的的原始误误差主要要有工艺艺系统的的原理误误差、几几何误差差、调整整误差、装装夹误差差、测量量误差、夹夹具的制制造误