第三章数控加工工艺过程设计-数控机床

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第三章 数控加工工艺过程设计NCP

内容： 内容： 3.1 数控工艺的特点和内容 3.2 数控加工零件及内容的选择 3.3 零件的数控工艺性分析 3.4 数控工艺过程的制定 3.5 数控加工工艺文件 3.6 编程误差及其控制

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3.1 数控工艺的特点和内容NCP

一、数控工艺的特点工序集中 加工表面多 粗加工和精加工可在同一次装夹中完成 工序内容复杂 零件形状复杂、 零件形状复杂、加工表面复杂 加工表面多， 加工表面多，使用刀具多 工序内容详细严密 不仅需要安排表面加工顺序， 不仅需要安排表面加工顺序，而且需要规划刀具轨迹 计算刀具轨迹、 计算刀具轨迹、选择切削参数 工艺装备先进 广泛采用先进的数控刀具、组合夹具、 广泛采用先进的数控刀具、组合夹具、可调式夹具CAPP与制造工程软件研究所

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3.1 数控工艺的特点和内容NCP

二、数控工艺的主要内容数控加工零件的选择 零件的数控工艺性分析 数控工艺路线制订 零件各表面加工方法选择、工序生成、工艺基准确定、 零件各表面加工方法选择、工序生成、工艺基准确定、 工序排序、热处理及辅助工序安排、 工序排序、热处理及辅助工序安排、数控工序与非数控 工序的衔接等。 工序的衔接等。 工序详细设计 工步确定、工步顺序安排、机床选择、刀具选择、 工步确定、工步顺序安排、机床选择、刀具选择、夹具 定位与安装、走刀路线确定、加工余量确定、 定位与安装、走刀路线确定、加工余量确定、工序尺寸 及偏差计算、 及偏差计算、切削用量确定 数控程序的调整，如对刀、 数控程序的调整，如对刀、刀具补偿 工艺指令处理CAPP与制造工程软件研究所

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3.2 数控加工零件及内容的选择NCP

一、选择数控加工零件的考虑因素毛坯类型和材料； 毛坯类型和材料； 零件大小； 零件大小； 尺寸精度和表面粗糙度要求； 尺寸精度和表面粗糙度要求； 零件的复杂程度； 零件的复杂程度； 零件批量； 零件批量； 热处理状态。 热处理状态。

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3.2 数控加工零件及内容的选择NCP

二、适合于数控加工的零件类型零件形状复杂、精度要求高、 零件形状复杂、精度要求高、普通机床无法加工或很难保 证加工质量的零件。 证加工质量的零件。 具有复杂曲线或曲面轮廓的零件。 具有复杂曲线或曲面轮廓的零件。 具有测量难、进给控制难、 具有测量难、进给控制难、 尺寸型腔控制难的壳体或箱体 类零件； 类零件； 需要在一次装夹中完成铣、 需要在一次装夹中完成铣、 钻、镗、 铰、锪或攻丝等多个 表面加工的零件。 表面加工的零件。 在普通

机床上加工时容易受人为因素干扰而影响加工质量， 在普通机床上加工时容易受人为因素干扰而影响加工质量， 从而造成较大经济损失的价值高的零件。 从而造成较大经济损失的价值高的零件。 用普通机床加工时， 用普通机床加工时，要求制造复杂的专用工装或需很长调 整时间的零件。 整时间的零件。 用普通机床加工时，加工效率很低或劳动强度很大的零件。 用普通机床加工时， 加工效率很低或劳动强度很大的零件。

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3.3 零件的数控工艺性分析NCP

一、零件图分析尺寸标注方法分析 零件图应表达正确，尺寸标注应齐全。 零件图应表达正确 ， 尺寸标注应齐全 。 不能存在引起矛 盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。 盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。 零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。 零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点 。 对于数 控加工的零件，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标 控加工的零件， 尺寸，从而简化编程。 尺寸，从而简化编程。

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3.3 零件的数控工艺性分析NCP

a

c

e

I

H

G F

J

g

A B C D E

f

b

h

d

便于编程，又利于设计基准、 便于编程 ，又利于设计基准 、 工艺基准、 工艺基准 、测量基准与工件零 点的统一。 点的统一。CAPP与制造工程软件研究所

局部分散的标注方法会给工序安 排 、 计算和数控加工带来许多不 便。

i

j

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3.3 零件的数控工艺性分析NCP

一、零件图分析零件图的完整性与正确性分析 分析几何元素的给定条件是否充分， 分析几何元素的给定条件是否充分 ， 不能有会引起矛盾 的多余尺寸或封闭尺寸等。 的多余尺寸或封闭尺寸等。 零件技术要求分析 除了要分析零件的技术要求能否得到保证外， 还要分析 除了要分析零件的技术要求能否得到保证外， 零件的技术要求是否经济合理。 零件的技术要求是否经济合理。

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3.3 零件的数控工艺性分析NCP

二、零件结构工艺性分析(1) 零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。 零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。 飞机结构件上的减轻槽的转角圆弧半径应尽可能设计成 相同的尺寸，这样不仅可以减少刀具规格和数量， 相同的尺寸 ， 这样不仅可以减少刀具规格和数量 ， 又可 以减少换刀次数， 提高加工效率， 以减少换刀次数 ， 提高加工效率 ， 还有可能应用子程序 技术简化编程，缩短程序长度。 技术简化编程，缩短程序长度。

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3.3 零件的数控工艺性分析NCP

二、零件结构

工艺性分析(2) 内槽圆角的大小决定了刀具直径的大小，因而内槽圆角 内槽圆角的大小决定了刀具直径的大小， 半径不应过小。 半径不应过小。R<0.2H

转角圆弧半 径大，可以 采用较大直 径的立铣刀 加工； 加工；A

A

A-A

加工平面时， 进给次数也 相应减少， 表面加工质 量也会好一 些，因而工 艺性较好。 艺性较好。 好

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3.3 零件的数控工艺性分析NCP

二、零件结构工艺性分析(3) 铣削槽底平面时，槽底圆角半径 不应过大。 铣削槽底平面时，槽底圆角半径r不应过大 不应过大。

当 r大到一定 大到一定 程度时，甚 至必须用球 头铣刀加工， 这是应该尽 量避免的。 量避免的。

一定时， 越大， 当D一定时，r越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加 一定时 越大 铣刀端面刃铣削平面的面积越小， 工平面的能力就越差，效率越低，工艺性越差。 工平面的能力就越差，效率越低，工艺性越差。CAPP与制造工程软件研究所

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3.3 零件的数控工艺性分析NCP

二、零件结构工艺性分析(4) 外形轮廓的凹部曲面或过渡曲面的曲率半径应尽可能大 以便铣削时能够使用大尺寸铣刀。 些，以便铣削时能够使用大尺寸铣刀。

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3.4 数控工艺过程的制定NCP

常规工艺过程制定过程：工艺分析、表面加工方法选择、 常规工艺过程制定过程：工艺分析、 表面加工方法选择、 工序形成、机床选择、工艺路线设计(工序排序) 工序形成 、 机床选择 、 工艺路线设计( 工序排序 ) 、 工序详 细设计(定位装夹方案确定、刀具选择、切削用量选择) 细设计(定位装夹方案确定、刀具选择、切削用量选择)。 数控工艺过程制定的内容与其基本一样，但更加详细， 数控工艺过程制定的内容与其基本一样，但更加详细，并 的内容与其基本一样 有自己的特点。主要介绍以下内容： 有自己的特点。主要介绍以下内容： 对刀点和换刀点的确定 走刀路线的确定 切削用量的选用及程编方法 程编误差及其控制

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

1. 对刀点的确定 对刀是在工件安装后数控程序执行前机床操作人员准确找到 对刀是在工件安装后数控程序执行前机床操作人员准确找到 工件零点在机床坐标系中的位置坐标的过程。 工件零点在机床坐标系中的位置坐标的过程。 刀位点： 刀位点：是指在数控编程和加工时用以表示刀具位置的特征 也是对刀和加工的基准点。 点 ，也是对刀和加工的基准点。 不同类型的刀具其刀位点是不 同的。 同的。 对刀点：是在数控加工时， 对刀点：是在数控加工时

,用于在机床坐标系中设定工件坐 标系原点的点。 标系原点的点。 对刀，即对刀点的找正，使刀位点与对刀点一致。 对刀，即对刀点的找正，使刀位点与对刀点一致。 在工件安装后， 在工件安装后 ， 通过对刀测出工件零点与机床零点间的距 并于工件加工前在数控系统中预先设定。 离，并于工件加工前在数控系统中预先设定。CAPP与制造工程软件研究所

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

刀位点：确定刀具位置的特征点。不同的刀具， 刀位点：确定刀具位置的特征点。不同的刀具，刀位点是不同 的。

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

对刀的作用： 对刀的作用： 设定工件坐标系在机床坐标系中的位置； 设定工件坐标系在机床坐标系中的位置 ； 包括平面内对 刀和轴向对刀。 刀和轴向对刀。 对刀的准确度直接影响零件的加工精度。 对刀的准确度直接影响零件的加工精度。 对刀方法及其选择： 对刀方法及其选择： 目前工厂常用的方法是将千分表装在机床主轴上， 目前工厂常用的方法是将千分表装在机床主轴上 ， 然后 转动机床主轴，以使“刀位点”与对刀点一致( 转动机床主轴 ， 以使 “ 刀位点 ” 与对刀点一致 ( 一致性 好即对刀精度高) 好即对刀精度高)。 利用数控系统的坐标轴移动功能，测量出对刀点的位置。 利用数控系统的坐标轴移动功能 ， 测量出对刀点的位置 。 如首先通过手动方式测出长方形零件的长、 如首先通过手动方式测出长方形零件的长 、 宽 ， 然后计 算出中心点位置。 算出中心点位置。 对刀方法的选择应与零件加工精度要求相适应。 对刀方法的选择应与零件加工精度要求相适应。 因此，编程时首先要考虑对刀点位置的选择。 因此，编程时首先要考虑对刀点位置的选择。CAPP与制造工程软件研究所

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

对刀点的选择原则： 对刀点的选择原则： 在机床上找正容易，对刀方便； 在机床上找正容易，对刀方便； 引起的加工误差小； 引起的加工误差小； 要便于数学处理和简化程序编制。 要便于数学处理和简化程序编制。

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

对刀点的选择方法： 对刀点的选择方法： 对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上， 对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，以减 少基准不重合误差，提高零件加工精度。 少基准不重合误差，提高零件加工精度。 对刀点应选在容易对刀的位置，以提高对刀精度， 对刀点应选在容易对刀的位置，以提高对刀精度，减少 对刀误差。 对刀误差。 对刀点可

以设在被加工零件上。例如，以孔定位的零件， 对刀点可以设在被加工零件上。例如，以孔定位的零件， 则以孔的中心作为对刀点较合适；或者， 则以孔的中心作为对刀点较合适；或者，以两相互垂直 的平面的交点作为对刀点。 的平面的交点作为对刀点。 对刀点也可以设在夹具上， 对刀点也可以设在夹具上，但必须与零件的定位基准有 一定的坐标联系， 一定的坐标联系，这样才能确定机床坐标系与零件坐标 系的相互关系。 系的相互关系。

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

换刀点的选择： 换刀点的选择： 换刀点指定了换刀时刀架的位置。 换刀点指定了换刀时刀架的位置。 换刀点的设定取决于机床的换刀方式。对于固定点换刀的 换刀点的设定取决于机床的换刀方式。 数控机床不需要设定换刀点，但在程序中需要给出回换刀 数控机床不需要设定换刀点，但在程序中需要给出回换刀 点的指令；对于任意点换刀的数控机床， 点的指令；对于任意点换刀的数控机床，则需要编程人员 设定换刀点。 设定换刀点。 换刀点应以换刀时刀具不得与工件、 换刀点应以换刀时刀具不得与工件、夹具和机床碰撞的原 则而设定，所以换刀点通常设在工件或夹具的外部。 则而设定，所以换刀点通常设在工件或夹具的外部。

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一、对刀点和换刀点的确定NCP

2. 换刀点及其选择 使用多把刀具时，需要设定换刀点。 使用多把刀具时，需要设定换刀点。 换刀点指定了换刀时刀架的位置。 换刀点指定了换刀时刀架的位置。 换刀点的设定取决于机床的换刀方式。 换刀点的设定取决于机床的换刀方式。对于固定点换刀 的数控机床不需要设定换刀点，但在程序中需要给出回 的数控机床不需要设定换刀点，但在程序中需要给出回 换刀点的指令；对于任意点换刀的数控机床， 换刀点的指令；对于任意点换刀的数控机床，则需要编 程人员设定换刀点。 程人员设定换刀点。 换刀点应以换刀时刀具不得与工件、夹具和机床碰撞的 换刀点应以换刀时刀具不得与工件、 原则而设定，所以换刀点通常设在工件或夹具的外部。 原则而设定，所以换刀点通常设在工件或夹具的外部。

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