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1、机械制造工艺基础机械制造工艺基础主讲教师：周世权主讲教师：周世权17.4工艺规程的编制过程工艺规程的编制过程拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项拟定零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟定工艺路线时需要解决的主要问题是：重要工作，拟定工艺路线时需要解决的主要问题是：选定选定各表面的加工方法；划分加工阶段；安排工序的先后顺序；各表面的加工方法；划分加工阶段；安排工序的先后顺序；确定工序的集中与分散程度。确定工序的集中与分散程度。27.4.1表面加工方法的选择表面加工方法的选择（1）加工方法的经济精度及表面粗糙度。）加工方法的经济精度及表面粗糙度。加工经济精度是加工经济精
2、度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。加工精度。曲线中加工精度和加工成本互曲线中加工精度和加工成本互相适应的为相适应的为ABAB段段，属于经济精属于经济精度的范围。度的范围。普通车床上加工外圆的经济精度是普通车床上加工外圆的经济精度是尺寸精度为尺寸精度为IT8IT8IT9IT9级，表面粗糙级，表面粗糙度为度为RaRa1.251.252.5m2.5m；外圆磨床外圆磨床上磨削外圆的经济精度是尺寸精度上磨削外圆的经济精度是尺寸
3、精度为为IT5IT5IT 6IT 6级，表面粗糙度为级，表面粗糙度为RaRa0.160.160.32m0.32m。3（2）加工表面的技术要求是决定表面加工方法的首要因素，此外还应包括由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，以及由于被作为精基准而可能对其提出的更高加工要求。（3）加工方法选择的步骤总是首先确定被加工零件主要表面的最终加工方法，然后再选择前面一系列工序的加工方法和顺序。可提出几个方案进行比较，选择其中一个比较合理的方案。例如加工一个直径为25H7和表面粗糙度为Ra0.8m的孔，可有四种加工方案：钻孔-扩孔-粗铰-精铰；钻孔-粗镗-半精镗-磨削；钻孔-粗镗-半精镗-精镗-精细镗；钻
4、-拉。应根据零件加工表面的结构特点和产量等条件，再确定采用其中一种加工方案。主要表面的加工方法选定以后，再选定各次要表面的加工方法。4（4）在被加工零件各表面加工方法分别初步选定以后，还应综合考虑为保证各加工表面位置精度要求而采取的工艺措施。例如几个同轴度要求较高的外圆或孔，应安排在同一工序的一次装夹中加工，这时就可能要对已选定的加工方法作适当的调整。（5）选择加工方法要考虑到生产类型，即考虑生产率和经济性问题。在大批大量生产中，采用高效率的专用机床和组合机床及先进的加工方法。如加工内孔可采用拉床和拉刀；轴类件加工可采用半自动液压仿形车床。在单件小批生产中，一般采用通用机床和工艺装备进行加工。
5、（6）选择加工方法应考虑零件结构、加工表面的特点和材料性质等因素。零件结构和表面特点不同，所选择的加工方法也不同，如位置精度要求高的或在直径的孔，最好的加工方法是镗孔。考虑工件材料的选择，对淬硬工件应采用磨削加工；但对有色金属件的加工不宜用磨削，一般采用金刚镗或高速精细车削加工。5（7）选择加工方法还要考虑本厂的现有设备等生产条件。应充分利用现有的设备，也应注意不断对原有设备和工艺技术的改造，逐步采用亲技术和提高工艺水平。（8）一个零件通常是由许多表面所组成，但各个表面的几何性质不外乎是外圆、孔、平面及各种成形表面等。因此，熟悉和掌握这些典型表面的各种加工方案对制订零件加工工艺过程是十分必要的
6、。工件上各种典型表面所采用的典型工艺路线如表7-5及表7-6所示，可供选择表面加工方法时参考。6表表7-5外圆及内孔表面的机械加工工艺路线外圆及内孔表面的机械加工工艺路线7续表续表7-5外圆及内孔表面的机械加工工艺路线外圆及内孔表面的机械加工工艺路线8表表7-6 平面的机械加工工艺路线平面的机械加工工艺路线9续表续表7-6 平面的机械加工工艺路线平面的机械加工工艺路线107.4.2加工阶段的划分加工阶段的划分按粗精分开的原则划分为几个阶段，一个零件加工工艺按粗精分开的原则划分为几个阶段，一个零件加工工艺过程通常可划分为以下几个阶段：过程通常可划分为以下几个阶段：（1）粗加工阶段）粗加工阶段此阶
7、段的主要任务是切除各加工表面上的大部分余量，此阶段的主要任务是切除各加工表面上的大部分余量，并加工出精基准。粗加工所能达到的精度较低（一般在并加工出精基准。粗加工所能达到的精度较低（一般在IT12级以下）、表面粗糙度值较大（级以下）、表面粗糙度值较大（Ra为为5012.5m）。）。其主其主要任务是设法获得较高的生产率。要任务是设法获得较高的生产率。11（2）半精加工阶段）半精加工阶段 此阶段的主要目的是使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精度，为精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工（如钻、攻丝、铣键槽等）。表面经半精加工后，精度可达IT10IT12级，粗糙度Ra值则为6.33.
8、2m。（3）精加工阶段）精加工阶段 此阶段的任务是保证各主要加工表面达到图纸所规定的质量要求。精加工切除的余量很少。表面经精加工后可以达到较高的尺寸精度和较小的表面粗糙值（IT7IT10级、Ra1.60.4m）。12（4）光整加工阶段）光整加工阶段 对于精度要求很高（IT5级以上）、表面粗糙度值要求很小（Ra0.2m以下）的零件,必须有光整加工阶段。光整加工的典型方法有珩磨、研磨、超精加工及镜面磨削等。这些加工方法不但能降低表面粗糙度值，而且能提高尺寸精度和形状精度，但多数都不能提高位置精度。划分加工阶段的必要性在于：（1）保证加工质量。由于粗加工阶段切除的金属较多，产生的切削力和切削热也较大
9、，同时也需要较大的夹紧力，而且粗加工后内应力会重新分布，在这些力的作用下，工件会产生较大的变形。如果对要求较高的加工表面一开始就精加工到所要求的精度，那么，其他表面粗加工所产生 变形就可能破坏已获得的加工精度。因此，划分加工阶段，通过半精加工和精加工可使粗加工引起的误差得到纠正。13（2）合理地使用机床设备。粗、精加工分开，粗加工使用大功率机床，可充分发挥机床的效能；精加工使用精密机床，可以保证零件的精度要求，又有利于长期保持机床的精度，达到合理地使用机床设备。（3）粗、精加工分开，便于及时发现毛坯的缺陷（如气孔、砂眼等），及时修补或报废，避免工时浪费。（4）表面粗精工安排在最后，可避免或减少
10、在夹紧和运输过程中损伤已精加工过的表面。147.4.3工序的集中与分散工序的集中与分散1工序集中的特点工序集中的特点（1）采用高效率专用设备和工艺装备，可提高生产率、减）采用高效率专用设备和工艺装备，可提高生产率、减少机床数量和生产面积。少机床数量和生产面积。（2）减少了工件的装夹次数。工件在一次装夹中可加工多）减少了工件的装夹次数。工件在一次装夹中可加工多个表面，有利于保证这些表面之间的相互位置精度。减少装个表面，有利于保证这些表面之间的相互位置精度。减少装夹次数，也可减少装夹所造成的误差。夹次数，也可减少装夹所造成的误差。（3）减少工序数目，缩短了工艺路线，也简化了生产计划）减少工序数目，
11、缩短了工艺路线，也简化了生产计划和组织工作。和组织工作。（4）专用设备和工艺装备较复杂，生产准备周期长，更换）专用设备和工艺装备较复杂，生产准备周期长，更换产品较困难。产品较困难。15（1）设备和工艺装备比较简单，调整比较容易。（2）工艺路线长，设备和工人数量多，生产占地面积大。（3）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。（4）容易变换产品。在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产类型、零件的结构特点和技术要求。生产批量小时，多采用工序集中。生产批量大时，可采用工序集中，也可用工序分散。由于工序集中的优点较多以及数控机床、柔性制造单元和柔性制造系统等的发展，现代生产多趋于工序集中
12、。2 2工序分散的特点工序分散的特点167.4.4工序顺序的安排工序顺序的安排1机械加工工序的安排机械加工工序的安排一个零件有许多表面要加工，各表面机械加工顺序的安排一个零件有许多表面要加工，各表面机械加工顺序的安排应遵循如下原则：应遵循如下原则：（1）先基准面，后其他面）先基准面，后其他面。首先应加工用作精基准的表面，。首先应加工用作精基准的表面，以便为其他表面的加工提供可靠的基准表面，这是确定加以便为其他表面的加工提供可靠的基准表面，这是确定加工顺序的一个重要原则。工顺序的一个重要原则。（2）先主要表面，后次要表面。）先主要表面，后次要表面。零件的主要表面是加工精零件的主要表面是加工精度和
13、表面质量要求较高的面，它的工序较多，且加工的质度和表面质量要求较高的面，它的工序较多，且加工的质量对零件质量的影响甚大，因此应先进行加工。一些次要量对零件质量的影响甚大，因此应先进行加工。一些次要表面如紧固用的螺孔、键槽等，可穿插在主要表面加工中表面如紧固用的螺孔、键槽等，可穿插在主要表面加工中间或加工之后进行。间或加工之后进行。17（3）先主要平面，后主要孔。具有平面轮廓尺寸较大的零件（如箱体），用平面定位比较稳定可靠，常用作主要精基准。因此，应先加工平面，后加工主要孔及其他表面，并易于保证孔与平面之间的位置精度。（4 4）先安排粗加工工序，后安排）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。精加工
14、工序。技术要求较高的零件，技术要求较高的零件，其主要表面应按照粗加工、半精加其主要表面应按照粗加工、半精加工、精加工、光整加工的顺序安排，工、精加工、光整加工的顺序安排，使零件逐渐达到较高的加工质量。使零件逐渐达到较高的加工质量。18 热处理的目的在于改变工件材料的性能和消除内应力。热处理的目的不同，热处理工序的内容及其在工艺过程中所安排的位置不一样。（1）预备热处理 安排在机械加工之前进行，其目的是为了改善工件材料的切削性能，削除毛坯制造时的内应力。常用的热处理方法有退火与正火，通常安排在粗加工之前，调质一般安排在粗加工以后进行。2 2热处理工序的安排热处理工序的安排19（2）最终热处理 通
15、常安排在半精加工之后和磨削加工之前，目的是提高材料的强度、表面硬度和耐磨性，常用的热处理方法有调质、淬火、渗碳淬火等。有的零件，为了获得更高的表面硬度和耐磨性，更高的疲劳强度，还常常采用氮化处理。由于氮化层较薄，所以氮化处理后磨削余量不能太大，故一般安排在粗磨之后、精磨之前进行。为了消除内应力，减少氮化变形，改善加工性能，氮化前应对零件进行调质处理和去内应力处理。20（3）时效处理 时效处理有人工时效和自然时效两种，目的都是为了消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。精度要求一般的铸件，只需进行一次时效处理，安排在粗加工后较好，可同时消除铸造和粗加工所产生的应力。有时为减少运输工作量，也可放在粗
16、加工之前进行。精度要求较高的铸件，则应在半精加工之后安排第二次时效处理，使精度稳定。精度要求很高的精密丝杆、主轴等零件，则应安排多次时效处理。对于精密丝杠、精密轴承、精密量具及油泵油嘴配件等，为了消除残余奥氏体，稳定尺寸，还要采用冰冷处理（冷却到7080，保温12h），一般在回火后进行。21（4）表面处理 某些零件为了进一步提高表面的抗蚀能力，增加耐磨性，常采用表面处理工序，使零件表面覆盖一层金属镀层、非金属涂层和氧化膜等。金属镀层有镀铬、镀锌、镀镍、镀铜及镀金、银等；非金属涂层有涂油漆、磷化等；氧化膜层有钢的发蓝、发黑、钝化，铝合金的阳极氧化处理等。零件的表面处理工序一般都安排在工艺过程的最
17、后进行。表面处理对工件表面本身尺寸的改变一般可以不考虑，但精度要求很高的表面应考虑尺寸的增大量。当零件的某些配合表面不要求进行表面处理时，则应进行局部保护或采用机械加工的方法予以切除。22 检验工序分加工质量检验和特种检验，它们是保证产品质量的有效措施之一，是工艺过程中不可缺少的内容。除了各工序操作者自检外，下列场合还应考虑单独安排检验工序：零件从一个车间送往另一个车间的前后；零件粗加工阶段结束之后；重要工序加工的前后；零件全部加工结束之后。特种检验的种类很多，如用于检查工件内部质量的X射线检查、超声波探伤检查等，一般安排在工艺过程开始的时候进行。荧光检查和磁力探伤主要用来检查工件表面质量，通
18、常安排在工艺过程的精加工阶段进行。密封性检验、工件的平衡及重要检验一般都安排在工艺过程的最后进行。3检验工序和辅助工序的安排237.4.5加工余量的确定加工余量的确定1加工余量的概念加工余量的概念加工余量一般分为加工总余量和工序间的加工余量。加工余量一般分为加工总余量和工序间的加工余量。每个工序切掉表面的金属厚度称为该表面的工序加工余量。每个工序切掉表面的金属厚度称为该表面的工序加工余量。工序加工余量又分为最小余量、最大余量和公称余量。工序加工余量又分为最小余量、最大余量和公称余量。最小余量最小余量。是指该工序切除金属层最小厚度。对外表面。是指该工序切除金属层最小厚度。对外表面而言，相当于上工
19、序是最小工序尺寸，而本工序是最大尺寸而言，相当于上工序是最小工序尺寸，而本工序是最大尺寸的加工余量。的加工余量。最大余量最大余量 相当于上工序为最大尺寸而本工序为最小相当于上工序为最大尺寸而本工序为最小尺寸的加工余量尺寸的加工余量(这是对外表面而言。而内表面的上工序和这是对外表面而言。而内表面的上工序和本工序的尺寸大小正相反本工序的尺寸大小正相反)。24公称余量。公称余量。该工序的最小余量加上上工序的公差。该工序的最小余量加上上工序的公差。如图如图7-39所示为外表面加工顺序示意图。从图中可知：所示为外表面加工顺序示意图。从图中可知：Z=Zmin+1 Zmax=Z+2=Zmin+1+2 式中式
20、中Z本工序的公称余量本工序的公称余量 Zmin本工序的最小余量本工序的最小余量 Zmax本工序的最大余量本工序的最大余量1上工序的工序尺寸公差上工序的工序尺寸公差2本工序的工序尺寸公差本工序的工序尺寸公差252加工余量的确定查表法。确定工序间公称余量是以大量的生产实践和实验数据为基础，以表格的形式制订出工序间公称余量的标准，列入机械制造工艺手册。确定工序间公称余量时可以通过查表得到，此法应用较广。经验法。此法是根据工艺人员的经验确定工序间公称余量的方法。经验法较简单，但估计时为防止余量不足而产生废品，所以估计的余量偏大，此方法常用于单件小批生产。26计算法。根据影响加工余量因素的基础上，逐步计
21、算出公称余量。此方法计算出的余量较精确，但由于影响因素较复杂，难以获得准确数据，所以很少使用。27 图7-44所示零件材料为T10A，头部需淬硬，小批生产。采用如下工艺路线：“车削淬火磨削”，试分析工艺路线有何不合理，并提出改进方案。图图7-44复习思考题复习思考题28 2.选择加工图7-45所示（a）与（b）零件时的粗基准，并说明理由。图图7-4529 拟定图7-46所示小轴的加工工艺路线。已知：毛坯为45钢38x156，大批量生产。图图7-46307.5数控加工数控加工7.5.1概述概述 可编程的由数字和符号实施控制的自动加工过程。利用数控机床加工零件的一种工艺方法。数控机床仍采用刀具和磨
22、具对材料进行切削加工，这点在本质上和普通机床并无区别，但在如何控制切削运动等方面则与传统切削加工存在本质上的差别。31 数控机床加工的主要特点如下：（1）加工的零件精度高 采用高精度的滚珠丝杠副传动，机床的定位精度和重复定位精度都很高，具有加工过程自动检测和误差补偿等功能，因而能可靠地保证加工精度和尺寸的稳定性。(2)生产效率高 数控机床在加工中零件的装夹次数少，一次装夹可加工出很多表面，可省去划线找正和检测等许多中间工序。据统计，普通机床的净切削时间一般为1520，而数控机床可达6570，带有刀库可实现自动换刀的数控机床甚至可达7580。加工复杂零件时，效率可提高510倍。32(3)特别适合
23、加工形状复杂的轮廓表面 如利用数控车床加工复杂形状的回转表面和利用数控铣床加工复杂的空间曲面。(4)有利于实现计算机辅助制造 目前在机械制造业中，CADCAM的应用日趋广泛，而数控机床及其加工技术正是计算机辅助制造系统的基础。(5)初始投资大，加工成本高 数控机床的价格一般是同规格的普通机床的若干倍，机床备件的价格也很高，加上首件加工进行编程、调整和试加工等的准备时间较长，因而使零件的加工成本大大高于普通机床。337.5.2数控加工方法数控加工方法1平面孔系零件的加工平面孔系零件的加工这类零件若孔数较多，或孔位精度要求较高，这类零件若孔数较多，或孔位精度要求较高，均宜选用均宜选用点位直线控制的
24、数控钻床或数控镗床进行加工点位直线控制的数控钻床或数控镗床进行加工。这样不仅可。这样不仅可以减轻工人的劳动强度，提高生产率，而且还易于保证精度。以减轻工人的劳动强度，提高生产率，而且还易于保证精度。34 图7-48所示手柄的轮廓由三段圆弧组成，由于加工余量较大且不均匀，因此，比较合理的方案是先用直线、斜线程序车削掉图中所示的加工余量，再用圆弧程序精加工成形。图7-49所示的零件表面形状复杂，毛坯为棒料，加工余量不均匀，其粗加工路线按图中14依次分段加工，然后再换精车刀一次成形。需要说明的是，图中的粗加工走刀次数应根据每次的切削深度决定。2 2旋转类零件的加工旋转类零件的加工图图7-48图图7-
25、4935 这类零件的轮廓多由直线和圆弧组成，一般在两坐标联动的铣床上加工。图7-50所示为铣削平面轮廓实例，工件轮廓由三段直线和两段圆弧组成，若选用的铣刀半径为R，则点画线为刀具中心的运动轨迹。当数控系统具有刀具半径补偿功能时可按其零件的轮廓编程；若数控系统不具有刀具半径补偿功能，则应以刀具中心轨迹编程。为保证加工平滑，应增加切入和切出程序段。若平面轮廓为非圆曲线，由于一般数控系统都只有直线和圆弧插补功能，则都用用圆弧和直线去逼近。3 3平面轮廓零件的加工平面轮廓零件的加工36图图7-5037用数控机床加工立体曲面时，应根据曲面形状、机床功能、刀具形状以及零件的精度要求采用不同的加工方法。（1
26、）在三坐标控制两坐标联动的机床上用“行切法”进行加工 如图7-51所示，以X、Y、Z三轴中任意两坐标作插补运动，第三轴作周期性进给，刀具采用球头铣刀。在X向分为若干段，球头铣刀沿OXY平面的曲线进行插补加工，当一端加工完后进给X，再进行加工相邻曲线。如此依次用平面来逼近整个曲面。4立体轮廓表面的加工38图图7-5139（2）三坐标联动加工 图7-52为内循环滚珠螺母的回珠器示意图。其滚道母线SS为一空间曲线，它可用空间直线去逼近，因此，可在有空间直线插补功能的三坐标联动机床上加工。但编程计算复杂，加工程序可采用自动编程系统来编制。图图7-5240（3）四坐标联动加工 如图7-53所示的飞机大梁
27、，它的加工表面是直纹扭曲面，可采用圆柱铣刀周边铣削方式，在四坐标机床上加工。除了三个移动坐标的联动外，为保证刀具与工件型面在全长上始终贴合，刀具还应绕O1（或O2）作摆动联动。图图7-5341（4）五坐标联动加工 船用螺旋桨是五坐标联动加工的典型零件之一，其叶片的形状及加工原理如图7-54所示。半径Ri的圆柱面与叶面的交线为螺旋线的一部分，螺旋角为i，叶片的径向叶形线（轴向剖面）EF的倾角称为后倾角。由于叶面的曲率半径较大,常用端铣刀进行加工,以提高生产率和表面质量。叶面的螺旋线可用空间直线进行逼近,为了保证端铣刀的端面与曲面的切平面重合,铣刀还应作螺旋角i(坐标A)与后倾角(坐标B)的摆动运
28、动。由于机床结构的原因,摆角中心不在铣刀端平面的中心,故在摆动运动的同时,还应作相应的附加直线运动,以保证铣刀端面位于切削的位置。当半径为Ri上的一条叶形线加工完毕后,改变Ri，再加工相邻的一条叶形线,依次逐一加工，即可形成整个叶面。由此可知叶面的加工需要五个坐标联动，即X、Y、Z、A、B。这种加工编程计算就更为复杂。42图图7-54437.5.3数控编程的内容和步骤数控编程的内容和步骤（一）数控编程的内容（一）数控编程的内容数控编程的内容包括；分析零件图纸，确定加工工艺过数控编程的内容包括；分析零件图纸，确定加工工艺过程，计算走刀轨迹，得出刀位数据，编写零件加工程序，制程，计算走刀轨迹，得出
29、刀位数据，编写零件加工程序，制作控制介质，校对程序及首件加工。作控制介质，校对程序及首件加工。（二）数控编程的步骤：（二）数控编程的步骤：数控编程的步骤如图数控编程的步骤如图7-55所示所示分析零件图纸分析零件图纸分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，适理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，适宜在哪台数控机床上加工。有时还需确定在某台数控机床上宜在哪台数控机床上加工。有时还需确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。加工该零件的哪些工序或哪几个表面。44图图7-5
30、545工艺处理阶段工艺处理阶段 工艺处理阶段的主要任务是确定零件的加工工艺工艺处理阶段的主要任务是确定零件的加工工艺过程。即确定零件的加工方法（如采用的工装夹过程。即确定零件的加工方法（如采用的工装夹具，装夹定位方法等）和加工路线（如对刀点、具，装夹定位方法等）和加工路线（如对刀点、走刀路线），并确定加工用量等工艺参数（如走走刀路线），并确定加工用量等工艺参数（如走刀速度、主轴转速、切削宽度和深度）。刀速度、主轴转速、切削宽度和深度）。数学处理阶段数学处理阶段 根据零件图纸和确定的加工路线，计算出走刀轨根据零件图纸和确定的加工路线，计算出走刀轨迹和每个程序段所需数据。如零件轮廓相邻几何迹和每个
31、程序段所需数据。如零件轮廓相邻几何元素的交点和切点坐标的计算，称为基点坐标的元素的交点和切点坐标的计算，称为基点坐标的计算，对非圆曲线（如渐开线、双曲线等）需要计算，对非圆曲线（如渐开线、双曲线等）需要用小直线段或圆弧逼近，根据要求的精度要计算用小直线段或圆弧逼近，根据要求的精度要计算逼近零件轮廓时相邻集合元素的交线或切点坐标，逼近零件轮廓时相邻集合元素的交线或切点坐标，称为节点坐标计算；自由曲线几组合曲面的数学称为节点坐标计算；自由曲线几组合曲面的数学处理更为复杂，必须使用计算机辅助计算。处理更为复杂，必须使用计算机辅助计算。46编写程序单编写程序单 根据加工路线计算出数据和确定的加工用量，
32、结根据加工路线计算出数据和确定的加工用量，结合数控系统的加工指令和程序格式，逐段编写零合数控系统的加工指令和程序格式，逐段编写零件的加工清单。件的加工清单。程序校验和首件试加工程序校验和首件试加工 控制介质上的加工程序必须校验和试加工合格，控制介质上的加工程序必须校验和试加工合格，才能认为则个零件的编程工作结束，然后进入正才能认为则个零件的编程工作结束，然后进入正式加工。式加工。477.5.4数控编程的方法数控编程的方法1.手工编程手工编程由分析零件图纸，制订工艺规程、计算刀具运动轨迹、由分析零件图纸，制订工艺规程、计算刀具运动轨迹、编写零件加工程序单、制作控制介质直到程序校核，整个编写零件加
33、工程序单、制作控制介质直到程序校核，整个过程主要由人来完成。这种人工制备零件加工程序的方法过程主要由人来完成。这种人工制备零件加工程序的方法称为手工编程。如图称为手工编程。如图7-56所示。所示。48图图7-56492.自动编程自动编程 编制零件加工程序的全部工作主要由计算机来完编制零件加工程序的全部工作主要由计算机来完成，此种编程方法称为自动编程。语言式自动编成，此种编程方法称为自动编程。语言式自动编程工作过程如图程工作过程如图7-57所示所示。图图7-5750 由图由图7-57看出看出,编程人员只需根据零件图样和工艺编程人员只需根据零件图样和工艺过程，使用规定的数控语言编写一个较简短的零过
34、程，使用规定的数控语言编写一个较简短的零件加工源程序、输入到计算机中。计算机由通过件加工源程序、输入到计算机中。计算机由通过处理程序自动地进行编译、数学处理，计算出刀处理程序自动地进行编译、数学处理，计算出刀具中心运动轨迹，再由后置处理程序自动编写出具中心运动轨迹，再由后置处理程序自动编写出零件加工程序单。零件加工程序单。简而言之，自动编程就是利用计算机和相应的程简而言之，自动编程就是利用计算机和相应的程序、后置处理对零件源程序进行处理，以得到加序、后置处理对零件源程序进行处理，以得到加工程序。工程序。513.手工编程与自动编程的比较手工编程与自动编程的比较手工编程和语言辅入方式自动编程比较见
35、表手工编程和语言辅入方式自动编程比较见表7-7表表7-7手工编程和语言式自动编程比较手工编程和语言式自动编程比较项目内容项目内容手工编程手工编程自动编程自动编程数值计算数值计算复杂、烦琐复杂、烦琐由计算机自动完成由计算机自动完成出错率出错率容易出错容易出错计算机可靠性高、不易出错计算机可靠性高、不易出错表达零件程序方表达零件程序方式式用大量的数字和代码来用大量的数字和代码来编写编写用容易熟悉的语言和符号来用容易熟悉的语言和符号来描述描述修改程序修改程序费事、慢费事、慢简单、迅速简单、迅速复制检验纸带复制检验纸带人工完成人工完成计算机自动完成计算机自动完成所需设备所需设备简单或借助计算机计算简单
36、或借助计算机计算一台通用计算机和相应的外一台通用计算机和相应的外部设备部设备对编程人员的要对编程人员的要求求必须掌握数学运行能力必须掌握数学运行能力只要掌握系统源程序写法只要掌握系统源程序写法527.5.5手工编程的工艺处理手工编程的工艺处理数控编程人员首先应该是一个很好的工艺人员，再掌数控编程人员首先应该是一个很好的工艺人员，再掌握数控加工工艺特点，才能处理好编程中所涉及的一些工握数控加工工艺特点，才能处理好编程中所涉及的一些工艺问题。艺问题。（一）数控加工的基本特点和主要内容（一）数控加工的基本特点和主要内容1基本特点基本特点从编程的角度看，加工程序的编制比通用机床的工艺从编程的角度看，加
37、工程序的编制比通用机床的工艺规程编制复杂。因为在通用机床上不少内容，如工序内工规程编制复杂。因为在通用机床上不少内容，如工序内工步的安排和走刀路线、刀具、切削用量等，由操作工人来步的安排和走刀路线、刀具、切削用量等，由操作工人来考虑、选择、决定。而数控加工时，这一切须由编程员选考虑、选择、决定。而数控加工时，这一切须由编程员选定和安排好，变成程序中不可缺少的内容。正由于这个特定和安排好，变成程序中不可缺少的内容。正由于这个特点促使对加工程序的正确性和合理性要求很高。点促使对加工程序的正确性和合理性要求很高。532主要内容主要内容 编程中的数控工艺的主要内容如下：选择适合在编程中的数控工艺的主要
38、内容如下：选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序的内容；零件数控机床上加工的零件和确定工序的内容；零件图纸的数控工艺性分析；制订数控工艺路线；加图纸的数控工艺性分析；制订数控工艺路线；加工程序设计与调整；数控加工中的容差分配；确工程序设计与调整；数控加工中的容差分配；确定工件的安装方法和选择夹具，要尽量选用已有定工件的安装方法和选择夹具，要尽量选用已有的通用夹具，而且注意减少装夹次数，尽量做到的通用夹具，而且注意减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能把零件上所有要加工的表面加工在一次装夹中能把零件上所有要加工的表面加工出来。零件定位基准尽量与设计基准重合，以减出来。零件定位基准尽量与设计基准重
39、合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。少定位误差对尺寸精度的影响。54 数控加工对夹具的主要要求：一是要保证夹具在机床上安装准确；二是容易协调零件和机床坐标系的尺寸关系。在选用或设计夹具时，应注意以下几点；（1）尽量选用可调式、组合式等标准化、通用化和自动化夹具，应尽量避免设计专用夹具。（2）装卸零件要迅速，以减少数控机床停机时间。（3）零件上的加工部位要外露敞开，不要因装夹工件而影响走刀和切削加工。55 对刀点是指在数控机床上加工零件时，刀具相对零件运动对刀点是指在数控机床上加工零件时，刀具相对零件运动的起始点。的起始点。由于程序也从这一点开始执行，所以对刀点也称作程序的起点或起刀点。可以选择
40、零件上的某一点作为对刀点，也可以选择零件外（如夹具或机床上）的某一点作为对刀点，但所选择的对刀点必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸关系，这样才能确定机床坐标系与零件坐标系之间的关系。如图7-58所示。若对刀精度要求不高时，可直接选用零件上或夹具上的某些表面作为对刀面。若对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，则选用孔的中心点作为对刀点。具有自动换刀装置的数控机床，在加工中如需要自动换刀，还需要设置换刀点。换刀点的位置应根据换刀时刀具不得碰伤工件、夹具和机床的原则而定。（二）对刀点和换刀点的确定（二）对刀点和换刀点的确定56图图7-5857 零件的加
41、工路线是指数控机床切削过程中，加工零件的顺序，即刀具相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。编程时确定加工路线的原则主要有：能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。应尽可能缩短加工路线，减少刀具空程时间。应使数据计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。如图7-59所示的平面零件，为避免铣刀沿法向直接切人零件或切出零件轮廓处直接抬刀而留下刀痕；而采用外延法，即切入时刀具应沿外廓曲线延长线的法向切入或者切出时刀具应沿零件轮廓延伸线的切线方向逐渐切离工件。（三）工艺路线的确定（三）工艺路线的确定58图图7-5959 铣削封闭的内轮廓表面时，可采用内延法，如果内轮廓曲线不允许延伸，刀具只能沿着轮廓曲线
42、的法向切入和切出，此时刀具的切入点和切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处，如图7-60所示。图图7-6060（四）选择刀具和确定切削用量（四）选择刀具和确定切削用量刀具的结构尺寸和调整尺寸。切削用量包括主轴的转速、切削深度和宽度、进给速度等。切削用量的选择应根据实际加工情况，结合说明书、切削用量手册，尤其是实践的经验来确定。（五）编程的允许误差（五）编程的允许误差 编制程序中的误差程由三部分组成：逼采用近似计算方法逼近列表曲线、曲面轮廓时所产生的逼近误差；插采用直线段或圆弧段插补逼近零件轮廓曲线时产生的误差：圆数据处理中，为满足分辨率的要求，有个别数据圆整问题，从而产生误差。零件图纸上
43、给出的公差，只有一小部分允许分配给程，一般取程为0.10.2倍的零件公差。617.5.6自动编程简介自动编程简介自动编程就是用某种专用的数控语言描述加工零件的自动编程就是用某种专用的数控语言描述加工零件的形状、刀具的加工路线、切削条件以及机床的各种辅助功能，形状、刀具的加工路线、切削条件以及机床的各种辅助功能，得出用该语言写成的加工程序单得出用该语言写成的加工程序单“源程序源程序”，然后输入，然后输入给配备有给配备有“编译程序编译程序”的计算机。当然，这种编译程序是由的计算机。当然，这种编译程序是由软件工作者为数控语言专门设计而成的一种软件系统，经计软件工作者为数控语言专门设计而成的一种软件系
44、统，经计算机执行该编译程序，将输入的源程序翻译解释并自动地进算机执行该编译程序，将输入的源程序翻译解释并自动地进行全部计算和编码，制备出加工所需要的程序单及纸带。行全部计算和编码，制备出加工所需要的程序单及纸带。62 数控机床刚诞生，美国就着手研究自动编程语言及编译系统，50年代初研制成第一个APT试验性系统，到60年代研制出APT，70年代又研制出APT，它已是一个可用于点位，连续及多坐标数控加工，需要一台大型电子计算机的大系统，是目前国际上所发展成的万多种数控语言中功能最全，规模最大的系统。除了APT外，不少国家发展了这一适用于小型及微型计算机的最大编程语言和编译系统，如ADAPT，EXA
45、PT，IFAPT，FAPT，MINIAPT等。637.6典型零件加工工艺典型零件加工工艺轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 (一一)概述概述1轴的功能与结构特点轴的功能与结构特点 轴类零件主要用来支承传动零件和传递转矩。轴轴类零件主要用来支承传动零件和传递转矩。轴类零件是回转体零件，其长度大于直径，一般由内、类零件是回转体零件，其长度大于直径，一般由内、外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键及键槽等组成。外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键及键槽等组成。64(1)尺寸精度及表面粗糙度 轴的尺寸精度主要指外圆的直径尺寸精度，一般为IT6IT9，表面粗糙Ra为6.30.4m。(2)几何形状精度 轴颈的几何形状精度
46、(圆度、圆柱度)应限制在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高时，应在零件图上规定其允许的偏差值。(3)相互位置精度 轴的相互位置精度主要有轴颈之间的同轴度，定位面与轴线的垂直度，键槽对轴的对称度等。2 2轴的技术要求轴的技术要求65 对于不重要的轴，可采用普通碳素钢Q235A、Q255A、Q275A等，不经热处理。对于一般的轴，可采用优质碳素结构钢35、40、45、50等，并根据不同的工作条件进行不同的热处理(如正火、调质、淬火等)以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对于重要的轴，当精度、转速较高时，可采用合金结构钢40Cr轴承钢GCrl5、弹簧钢65Mn等，进行调质和表面淬火处理，具有较高的
47、综合力学性能和耐磨性能。3 3轴的材料及热处理轴的材料及热处理66 对于光轴和直径相差不大的阶梯轴，一般采用圆钢作为毛坯。对于直径相差较大的阶梯轴以及比较重要的轴，应采用锻件作为毛坯。其中大批大量生产采用模锻件，单件小批生产采用自由锻件。对于某些大型的、结构复杂的异形轴，可采用球墨铸铁作为毛坯。4 4轴的毛坯轴的毛坯 67 预备加工：包括校直、切断、端面加工和钻中心孔等。粗车：粗车直径不同的外圆和端面。热处理：对质量要求较高的轴，在粗车后应进行正火、调质等热处理。精车：修研中心孔后精车外圆、端面及螺纹等。其他工序：如铣键槽、花键、钻孔等。热处理：耐磨部位的表面热处理。磨削工序：修研中心孔后磨外
48、圆、端面。(二二)轴的加工过程轴的加工过程68如图7-61所示的某挖掘机减速器中间轴。在中批生产条件下，制订该轴的加工过程。1零件各部分的技术要求零件各部分的技术要求在轴中有花键的两段外圆轴径对轴线AB的径向圆跳动的公差为0.016mm；50h5段轴径对轴线AB的公差为0.016mm；端面对轴AB径向圆跳动公差为0.03mm。零件材料为20CrMnMo40，渗碳淬火处理，渗碳层深度为0.81.2 mm，淬火硬度为5862HRC。(三三)轴类零件的加工工艺过程举例轴类零件的加工工艺过程举例69图图7-61702工艺分析工艺分析 此零件的各配合表面除本身有一定的精度和表面租糙度要求外，对轴线还有径
49、向圆跳动的要求。根据各表面的具体要求，可采用如下的加工方案：粗车一精车一铣花键一热处理一磨削加工。3基准选择基准选择 在粗加工时，为提高生产率选用较大的切削用量，选一外圆与一中心孔为定位基准。在精加工时，为保证各配合表面的位置精度，用轴两端的中心孔为粗、精加工的定位基准。这样符合基准同一和基准重合的原则。为保证定位基准的精度和表面租糙度，在精加工之前，热处理后应修整中心孔。71该轴的毛坯为20CrMnMo40钢料。在中批生产条件下，其工艺过程可按表7-9安排。表7-9 某挖掘机减速器中间轴加工工艺过程序号序号工序内容工序内容工序简图工序简图定位基准定位基准机床设备机床设备1切割下料切割下料 (
50、1)锯床锯床2热处理（调质）热处理（调质）热处理炉热处理炉3铣两端面打中心孔铣两端面打中心孔毛坯外圆毛坯外圆铣端面、打铣端面、打顶尖孔专用顶尖孔专用机床机床4粗车一外圆粗车一外圆粗车粗车25mm轴径轴径2）粗车）粗车47.5mm轴径轴径3）粗车）粗车50mm轴径轴径 一端外圆及一端外圆及顶尖孔顶尖孔卧式车床卧式车床4 4工艺过程工艺过程72序号序号工序内容工序内容工序简图工序简图定位基准定位基准机床设备机床设备5粗车另一端外圆粗车另一端外圆1）粗车）粗车40mm轴径轴径粗车粗车47.5mm轴径轴径切长度切长度1010-0。1切长度切长度193mm 另一端外另一端外圆及顶尖圆及顶尖孔孔卧式车床卧