数控机床加工的工艺分析

魔神

    

一、选择合适的对刀点和换刀点

  对刀点：确定刀具与工件相对位置的点（起刀点）。

 对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。

 刀具在机床上的位置是由“刀位点”的位置来表示的。不同的刀具，刀位点不同。

 原则:主要是考虑对刀点在机床上校正方便，编程时便于数学处理和有利于简化编程。 对刀点可选在零件或夹具上。最好选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件，则以孔中心为对刀点较为适宜。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。

在实际加工中，零件定位后压紧。这时，对刀点可选在零件的中心孔上或两个定位基准面的交点o上；也可设在零件外，如图中的中心点上。该点的坐标与零件的定位基准应有一定的相互关系。

  对数控车床、镗铣床、加工中心等多刀加工数控机床，因加工过程中要进行换刀，故编程时应考虑不同工序间的换刀位置。为避免换刀时刀具与工件及夹具发生干涉，换刀点应设在零件的外部。

二、选择合适的零件安装方式

 数控机床加工时，应尽量使零件能够一次安装，完成零件所有待加工面的加工。 合理选择定位基准和夹紧方式，以减少误差环节。应尽量采用通用夹具或组合夹具，必要时才设计专用夹具。夹具设计要求其结构简单，便于装卸，操作灵活。

三、刀具选择

 

 

 数控机床上的刀具选择比较严格，有些刀具是专用的。 要求：工件材质，加工轮廓类型，机床允许的切削用量以及刚性和耐用度等。编程时，要规定刀具的结构尺寸和调整尺寸。对自动换刀的数控机床，在刀具装到机床上以前，要在机外预调装置(如对刀仪对刀)中，根据编程确定的参数，调整到规定的尺寸或测出精确的尺寸。在加工前，将刀具有关尺寸输入到数控装置。

四、确定加工路线

 加工路线是指数控加工中刀具相对于工件的运动轨迹。确定加工路线应在保证零件加工精度和表面粗糙度前提下，充分发挥数控机床的效能。

1．点位加工路线
 点位控制数控机床，其定位精度取决于数控系统自身的精度。应尽可能缩短走刀路线，减少空行程的时间，提高生产效率。  平行于坐标轴的矩阵孔：如图2－4所示，可采用单轴分别移动的方法。如图2-5所示．对于排列不规则的孔一般先以两个坐标轴同时移动，当一个坐标轴到达其终点时先停下来，而另一个坐标轴则继续运动直到也到达其终点，即已到达规定位置。 
     两个圆上均匀分布的8个孔：一般采用图2—6(b)所示的路线，这样可节省近一半的定位时间。

2、铣削轮廓的加工路线
 铣削轮廓：一般采用图2—7所示的三种方式进行。图(a)为z字形双方向走刀方式；图(b)为单方向走刀方式；图(c)为环形走刀方式。
  铣削平面和外轮廓：一般选用端铣刀的端刃或立铣刀的侧刃进行加工。  铣平面时，不要在垂直于工件的表面方向上下抬刀，以免划伤零件表面；而铣削零件外轮廓时，应尽量避免法向切人和切出，尽可能沿零件轮廓线的延长线或切向切人和切出。  如图2—8(a)所示，如刀具径向切入，则转向轮廓加工时运动方向要改变，此时切削力的大小和方向也将改变，在工件表面有短暂的停留时间，因工艺系统的弹性变形，在工件表面会产生刀痕；如改为图2—8(b)所示的切向方向切人和切出，则表面较径向切入时要光洁。

  铣削封闭的凹轮廓:刀具的切人、切出不允许外延，最好选在两面的交界处；否则，会产生刀痕。为保证表面质量，最好选图2-9中的(L)和(c)所示的走刀路线。

3．旋转体类零件的加工
   用数控车床或数控磨床加工。零件毛坯多为棒料或锻件，加工余量大且不均匀，因此合理地制定粗加工时的加工路线是编程的关键所在。

 

      图2—10所示为手柄部分的轮廓，它由三段圆弧组成，因加工余量大且又不均匀，当批量生产时，比较合理的方案为先用直线和斜线程序车去图中虚线所示的加工余量，再用圆弧程序精加工成形。
 如图2-11所示的零件在加工时余量不均匀，其表面形状复杂，毛坯为棒料。粗加工路线按图中1～4依次分段加工后，再用精加工刀一次成形，最后用螺纹车刀粗、精车螺纹。图中的粗加工走刀次数仅为示意，具体的走刀次数，应视每次的切削深度而定。

 陀罗转子(示意图):如图2—12所示，其全部表面均用数控机床加工，先加工左半部分，再调头加工右半部分(喇叭口部分)。

 喇叭口部分由锥面及三个圆弧组成，既深又窄(深度为19．m，端部圆弧R0.4mm)，常用“小角刀”加工，刀头半径为.3左右，刀具强度差。对喇叭口的粗加工，如用图(a)所示的矩形走刀路线，当处在轴向进刀时成为不自由切削，切削力陡增，排屑又不畅，极易引起崩刃。图(b)为斜线走刀路线，切削截面由小逐渐增大，排屑较畅，所以切削条件大为改善；由于取消了轴向进刀，程序段数可减少一半。实践证明，图(b)方案是行之有效的加工路线。
 影响数控车削加工路线的因素较多，必须根据具体情况确定合理的工艺方案，才能收到预期的效果。