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1、1.2 数控加工工艺系统,1.2.1 数控加工工艺系统的基本组成 1、数控机床加工工件的基本过程,2. 数控加工工艺系统的组成,工艺系统的概念： 机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体，称为工艺系统。 数控加工工艺系统的组成： 由数控机床、夹具、刀具和工件等组成的 如图1-20 ：,图1-20 工艺系统的组成,各组成的概念,（）数控机床： 采用数控技术，或者说装备了数控系统的机床，称为数控机床 。 （）夹具： 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置统称为夹具。 （）刀具： 金属切削刀具是现代机械加工中的重要工具。 （）工件： 工件是数控加工的对象。,定位误差的计算,误差计算
2、公式：,D=？,当工件以平面定位时:,D=？，（？=0）,当工件以内孔定位时:,Y=1/2（？+？）,当工件以外圆柱面定位时:,Y=0.707？ （90V型块定位）,定位误差的计算,误差计算公式：,D=BY,当工件以平面定位时:,D=B，（Y=0）,当工件以内孔定位时:,Y=1/2（D+d）,当工件以外圆柱面定位时:,Y=0.707D （90V型块定位）,1.2.2 数控机床的主要类型,1按加工方式和工艺用途分： 按切削方式不同，可分为数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床等。以及镗铣加工中心（简称加工中心）。还有数控电火花线切割、数控电火花成型、数控激光加工、等离子弧切割、火焰切割
3、、数控板材成型、数控冲床、数控剪床、数控液压机等各种功能和不同种类的数控加工机床。,2按加工路线分类： 可以分为点位控制、直线控制和轮廓控制。 概念 （1）点位控制,点位控制方式就是刀具与工件相对运动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的运动路径和方向。,（2）直线控制 直线控制方式就是刀具与工件相对运动时，除控制从起点到终点的准确定位外，还要保证平行坐标轴的直线切削运动。 （3）轮廓控制 轮廓控制就是刀具与工作相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。,各自的适用范围,（1）点位控制： 多应用于数控钻床、数控冲床、数控坐标镗床和数控点焊机等。 （2）直线控制：
4、 用于简易数控车床、数控铣床、数控磨床。 （3）轮廓控制 ： 这类控制方式的数控机床有数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心等。,3按可控制联动的坐标轴分类 概念： 数控机床可控制联动的坐标轴，是指数控装置控制几个伺服电动机，同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。 分类： （1）两坐标联动 （2 ）三坐标联动 （3）两轴半坐标联动 （4）多坐标联动,（a）卧式车床,（1）两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动即数控装置同时控制X和Z方向运动。图（a）,（2）三坐标联动 数控机床能同时控制三个坐标轴联动图（b）,（3）两轴半坐标联动图（c） 数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制
5、装置只能同时控制两个坐标，而第三个坐标只能作等距周期移动,（4）多坐标联动图（d） 数控机床能同时控制四个以上坐标轴联动，多坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂,4按数控装置的类型分类 （1）硬件数控 （NC） 主要由固化的数字逻辑电路处理数字信息 （2）计算机数控 （CNC） 用计算机处理数字信息的计算机数控（CNC）系统 5按伺服系统有无检测装置分类 开环控制数控机床 闭环控制数控机床,半闭环,全闭环,6按数控系统的功能水平分类 类型： 高级型 普及型 经济型 参考评价指标包括 ： CPU性能、 分辨率、 进给速度、 联动轴数、 伺服水平、 通信功能、 人机对话界面等。,1.2
6、.3 数控刀具的主要种类,1数控加工刀具的种类： 常规刀具和模块化刀具两大类 模块化刀具的主要优点 ： 减少换刀停机时间，提高生产加工时间； 加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度； 提高刀具的管理及柔性加工的水平； 扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能； 有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。 数控刀具三大系统：即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。,数控车刀,数控可转位刀片,数控刀片,PVD涂层高速钢齿轮滚刀、铣刀、钻头,数控刀具材料,PCVD涂层刀片,MT-CVD,常见的刀具库,可装20把刀的无臂式ATC刀具库,常见的刀具库,可装24
7、把刀的有臂式ATC刀具库,常见的刀具库,可装32把刀的有臂式刀具库,常见的刀具库,可装60把刀的刀具库,数 控 加 工 刀 具,（）从结构上,（）从制造所采用的材料上,（）从切削工艺上,（）特殊型刀具,（）从结构上,整体式,镶嵌式,减振式,内冷式,特殊型式,焊接式 机夹式,可转位 不转位,复合刀具、 可逆攻螺纹刀具,（）从制造所采用的材料上,高速钢刀具,硬质合金刀具,陶瓷刀具,立方氮化硼刀具,金刚石刀具,车削刀具,钻削刀具,镗削刀具,铣削刀具,外圆、内孔、外螺纹、 内螺纹，切槽、切端面、 切端面环槽、切断,小孔、短孔、深孔、 攻螺纹、铰孔,面铣、立铣、模具铣、 三面刃铣 、键槽铣刀 、 鼓形铣
8、刀 、成形铣刀,从结构上,从加工工艺要求上,整体式镗刀柄、 模块式镗刀柄、 镗头,粗镗刀、 精镗刀,（）从切削工艺上,（4）特殊型刀具,带柄自紧夹头、 强力弹簧夹头刀柄、 可逆式(自动反向)攻螺纹夹头刀柄、 增速夹头刀柄、 复合刀具和接杆类,2 数控加工刀具的特点,数控加工刀具与普通金属切削刀具相比特点： 刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化。 刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理化。 刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。 刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。 刀具应具有较高的精度。,刀具应具有较高的精度包括：,刀具的形状精度,刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度,刀
9、片及刀柄的转位及拆装的重复精度,刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。 刀柄或工具系统的装机重量有限度。 刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。 刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。 总的说来：数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。,1.2.4 数控机床夹具的类型和特点,机床夹具的类型： （）按夹具的使用特点分类 通用夹具 专用夹具 可调夹具 组合夹具 拼装夹具,1-夹具体,2-液压缸,3-压板,4-对刀块,5-V形架,6-圆柱销,7-定向键,夹具的组成与作用,通用夹具,概念： 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具。 特点： 优点：适应性强，可
10、用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件 。 缺点：夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。,三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡,四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡,通用夹具的选用,平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧。,通用夹具的选用,正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹,通用夹具的选用,平口钳可选附件,通用夹具的选用,通用夹具的选用,专用夹具,概念： 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。 特点： 优点：在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和
11、加工精度。 缺点：设计周期较长、投资较大。,连杆加工专用铣槽夹具结构夹具 l一夹具体；2一压板；3、7一螺母；4、5一垫圈：6一螺栓；8一弹簧；9一定位键；10一菱形销；11一圆柱销,专用夹具,可调夹具,概念： 某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。 分类： 通用可调夹具（通用范围比通用夹具更大） 成组夹具 （专用可调夹具 ） 特点：对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。,组合夹具,概念： 采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。 特点： 使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，可
12、减少专用夹具数量。,新型数控夹具与组合夹具,新型数控夹具体,新型数控夹具与组合夹具,夹具体元件,新型数控夹具与组合夹具,孔系组合夹具,孔系组合夹具,数控夹具的选用,孔系组合夹具应用实例,数控夹具的选用,槽系组合夹具 l一长方形基础板； 2一方形支撑件； 3一菱形定位盘； 4一快换钻套； 5一叉形压板； 6一螺栓； 7一手柄杆； 8一分度合件,数控夹具的选用,槽系组合夹具应用实例,数控夹具的选用,槽系组合夹具应用实例,数控夹具的选用,拼装夹具,概念： 用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。 特点： 优点：具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。,（）按
13、使用机床分类： 车床夹具、 铣床夹具、 钻床夹具、 镗床夹具、 齿轮机床夹具、 数控机床夹具、 自动机床夹具、 自动线随行夹具 其他机床夹具,（）按夹紧的动力源分类：,手动夹具,气动夹具,液压夹具,气液增力夹具,电磁夹具以及真空夹具,2数控加工夹具的特点,、数控加工适用于多品种、中小批量生产，为能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工件，数控加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持多种形状和尺寸的工件。 、由机床解决对刀问题，由程序控制的准确的定位精度，可实现夹具中的刀具导向功能，要求具有定位和夹紧功能。 、为适应数控加工的高效率，数控加工夹具应尽可能使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧，以缩短辅助时间。,、夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。 、夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工。 、夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。 对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形。,