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1、第四节 数控编程的工艺处理,数控加工工艺基本特点 数控加工的程序是数控机床的指令性文件。数控机床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的。因此，数控加工程序与普通机床工艺规程有较大差别，涉及的内容也较广。,1,高等课堂,第四节 数控编程的工艺处理,数控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量，走刀路线，刀具尺寸以及机床的运动过程。因此，要求编程人员对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。,2,高等课堂,数控加工的主要内容 适合数控加工的工件 （1）优先选择普通机床上无法加工的内容； （2）重点选择普通机床难加工、质量也难
2、以保证的； （3）普通机床加工效率低、工人操作劳动强度大的内容，可考虑在数控机床上加工。,第四节 数控编程的工艺处理,3,高等课堂,第四节 数控编程的工艺处理,不适合数控加工的工件： （1）占机调整时间长，如以毛坯的粗基准定位来加工第一个精基准的工序等，需专用工装协调的工件。 （2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点的工件。采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排在普通机床进行补加工。 （3）按某些特定的制造依据加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。,4,高等课堂,第四节 数控编程的工艺处理,典型零件数控加工方法 （1）旋转体零件的加工 这类零件
3、一般在数控车床上加工 。 （2）孔系零件的加工 宜用数控钻镗床或数控加工中心加工。,5,高等课堂,第四节 数控编程的工艺处理,（3）平面和曲面轮廓零件的加工 加工曲面轮廓的零件，多采用三个或三个以上坐标联动的数控铣床或加工中心加工。 （4）模具型腔的加工 此时可考虑选用数控电火花机床成形加工。 （5）平板形零件的加工 该类零件可考虑选择数控线切割机床加工。,6,高等课堂,第四节 数控编程的工艺处理,工艺处理包括： 数控加工的合理性分析 零件的工艺性分析 工艺过程和工艺路线的确定 零件安装方法的确定 选择刀具和确定切削用量等。,7,高等课堂,一、合理确定零件的加工路线,加工线路: 加工过程中刀具
4、相对于工件的运动轨迹和运动方向。,8,高等课堂,数控加工工艺设计中，应遵循工序最大限度集中的原则，即一次装夹力求完成本台数控机床所能加工的全部表面。 （1）粗、精加工分开的原则 （2）一次定位的原则 （3）先面后孔的原则 （4）尽量减少换刀的原则 （5）连续加工的原则,一、合理确定零件的加工路线,9,高等课堂,确定加工路线的原则：,1、保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求; 2、尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产率。 3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量,10,高等课堂,车削或铣削：,原则： 尽量采用切向切入/出，不用径向切入/出， 以避免由于切入/出路线的不当降低零件
5、的 表面加工质量。,11,高等课堂,空间曲面的加工,12,高等课堂,孔类加工（钻孔、镗孔）,原则：在满足精度要求的前提下，尽可能减少空行程：,13,高等课堂,14,高等课堂,数控车削的工艺分析,寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率,（b）,（a）零件上的孔系,（c）,15,高等课堂,为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来,先用行切方式 ，最后沿周向环切一刀,两次走刀的起点和终点间留下残留高度，达不到要求的表面粗糙度,行切方式,16,高等课堂,二、合理选择对刀点、换刀点,对刀点： 在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点。,17,高等课堂,对刀点也
6、是程序执行的起点，故又称为“程序原点”。 对刀点 可以是工件或夹具上的点，或者与它们相关的易于测量的点。 对刀点 确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。,18,高等课堂,刀位点： 指刀具的定位基准点。,镗刀,钻头,立铣刀 端铣刀,面铣刀,球头 铣刀,车刀,19,高等课堂,指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。,对刀：,20,高等课堂,对刀点的选择原则是：,选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。 选在对刀方便，便于测量的地方。 选在便于坐标计算的地方,21,高等课堂,对刀点：,22,高等课堂,换刀点：,应设在工件或夹具的外部,23,高等课堂,三、合理选择工件的装夹方法
7、、刀具和切削用量,1、装夹方法的选择 （1）尽量选用标准化、通用化夹具，避免采用专用夹具。 （2）工件的装卸要快速、方便、可靠。 （3）零件上的加工部位要外露敞开，不要因装夹工件而影响刀具进给和切削加工。,24,高等课堂,2、刀具的选用,对选择刀具总的要求： 安装调整方便、刚性好、精度高、使用寿命长。,25,高等课堂,刀具材料应具备的切削性能 （1）高等硬度和耐磨性 （2）足够的强度和韧度 （3）良好的耐热性和导热性 （4）良好的工艺性 （5）良好的经济性,2、刀具的选用,26,高等课堂,数控刀具应具有的特点 （1）刀具应具有很高的切削效率 （2）刀具有很高的精度和重复定位精度 （3）刀具有很
8、高的可靠性和耐用度 （4）能实现刀具尺寸的预调和快速换刀 （5）具有一个比较完善的工具系统 （6）能建立刀具管理系统 （7）有刀具在线监控及尺寸补偿系统。,2、刀具的选用,27,高等课堂,2、刀具的选用,数控刀具的选择 （1）铣削加工的刀具 平面铣削应该用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。 立铣刀和镶硬质合金刀片的立铣刀主要用于加工凸轮，凹槽和箱口面。 为了提高槽宽的加工精度减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能来铣槽的两边，以达到提高槽的加工精度的目的。,28,高等课堂,2、刀具的选用,（2）钻孔刀具的使用特点 在加工中心上钻孔都是无钻模直接钻孔
9、，因此一般钻孔深度约为直径的5倍左右，细长孔子的加工易于折断，要注意冷却和倒屑 。,29,高等课堂,2、刀具的选用,（3）镗孔刀具的使用特点 在加工中心上进行镗削加工通常是采用悬臂式的加工，因此要求镗刀有足够的刚性和较好的精度。 在镗孔过程中一般采用移动工作台或立柱完成Z向进给（卧式），保证悬伸不变，从而获得进给的刚性。,30,高等课堂,3、切削用量的确定,包括： 切削深度和宽度 主轴转速 进给速度等。,31,高等课堂,切削用量的选择原则：,（）零件加工精度和粗糙度； （）充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度； （）充分发挥机床性能； （）最大限度提高生产率、降低成本。,32,高等课堂,
10、第五节 程序编制中的数值计算,一、概述 数控编程中的数值计算是根据工件的图样要求，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算出数控系统所需输入的数据。,33,高等课堂,主要内容有：,1、基点和节点的计算 基点：直线段和圆弧段的交点和切点； 节点：用来逼近直线或圆弧小段与轮廓曲线的交点或切点。,34,高等课堂,2、刀位点轨迹的计算,根据零件轮廓和刀具类型计算出刀位点的运动轨迹。,35,高等课堂,3、辅助计算,辅助计算包括增量计算、脉冲数计算、辅助程序段的数值计算等。 辅助程序段是指开始加工时，刀具从对刀点到切入点，或加工完了时，刀具从切出点返回对刀点而特意安排的程序段。 数值计算的复杂程度取决于
11、零件的复杂程度和数控装置功能的强弱。,36,高等课堂,二、直线和圆弧组成的零件轮廓的基点计算,首先选定零件坐标系的原点，然后列出各直线和圆弧的数学方程，利用初等数学的方法求出相邻几何元素的交点和切点即可。,37,高等课堂,基点,零件图样,零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点,A、B、C、D、E为基点。A、B、D、E的坐标值从图中很容易找出,C点是直线与圆弧切点，要联立方程求解。以B点为计算坐标系原点，联立下列方程,以A点为原点的编程坐标系中，C点坐标为（64.2786，54.5507）,38,高等课堂,三、非圆曲线的节点计算,除直线和
12、圆弧之外可以用数学方程式表达并且可导的平面轮廓曲线，称为非圆曲线。,39,高等课堂,非圆曲线数学处理的基本过程,零件轮廓的节点,数控系统一般只能作直线插补和圆弧插补的切削运动,如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理,数学处理的方法是，用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为节点,在编程时，首先要计算出节点的坐标,图中有6个节点，即用六段直线逼近了曲线，因而就有六个直线插补程序段,节点数目越多，由直线逼近曲线产生的误差越小，程序的长度则越长,40,高等课堂,数控加工误差的组成,逼近误差,数控加工误差数加是由编程误差、机床误差、定位误差、对
13、刀误差等误差综合形成,编程误差由逼近误差、圆整误差组成 逼近误差是在用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线的过程中产生 圆整误差是在数据处理时，将坐标值四舍五入圆整成整数脉冲当量值产生的误差,脉冲当量是指每个单位脉冲对应坐标轴的位移量,普通精度级的数控机床，一般脉冲当量值为0.01mm；较精密数控机床的脉冲当量值为0.005mm或0.001mm等,41,高等课堂,四、 列表曲线的数学模型及算法,用方程式拟合列表曲线必须满足如下要求: （1）拟合曲线过各型值点; （2）拟合曲线在连接点处的一阶导数,二阶导数连续,曲线光滑; （3）拟合曲线与列表给出的曲线凹凸一致. 方法：三次样条、三次参数样条、样条、圆
14、弧样条等。 三次参数样条应用最广泛。,42,高等课堂,五、自由曲面的数学处理及算法,在数控加工中，粗加工 、半精加工常用Ferguson曲面拟合法； 对精度要求较高的曲面，用Coons曲面法。,43,高等课堂,Coons曲面法的数字处理分五个方面：,）确定曲面的参数方程及矢量方程； ） 确定曲面片的要素； ） 双三次样条曲面片的生成； ） 双三次参数样条的插值； ） 曲面的切割。,44,高等课堂,六、 组合曲面的数学处理,组合曲面是指由多种曲面，包括解析曲面及自由曲面相贯而组成的复杂曲面。 处理组合曲面的方法最高点法。 最高点法主要任务就是求对应于投影面上（、Z）的各曲面元素的正坐标。,45,高等课堂,