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数控加工工艺设计的主要内容举例详解

工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作,它必须在程序编制工作以前完成。

  一、数控加工工艺设计的主要内容

  二、选择并确定零件的数控加工内容

  当选择并决定对某个零件进行数控加工后,还必须选择零件数控加工的内容,以决定零件的哪些表面需要进行数控加工。一般可按下列顺序考虑:

  (一)普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择的内容;

  (二)普通机床难加工、质量也难以保证的内容应作为数控加工重点选择的内容;

  (三)普通机床加工效率低,工人手工操作劳动强度大的内容,可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。

  此外,还要防止把数控机床降为普通机床使用。

  三、对零件图纸进行数控加工工艺性分析

  数控加工的工艺分析须注意以下方面:

  (一)选择合适的对刀点和换刀点 “对刀点”是数控加工时刀具相对零件运动的起点,又称“起刀点”,也就是程序运行的起点。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。

  对刀点选择的原则,主要是考虑对刀点在机床上对刀方便、便于观察和检测,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。为提高零件的加工精度,减少对刀误差,对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件,应将孔的中心作为对刀点。

  换刀点应设在工件的外部。

  (二)审查与分析工艺基准的可靠性

  (三)选择合适的零件安装方式

  四、数控加工工艺路线设计

  与通用机床加工工艺路线设计相比,数控加工工艺路线设计仅是对几道数控加工工序工艺过程的概括,而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程。因此,数控加工工艺路线设计要与零件的整个工艺过程相协调,并注意以下问题。

  (一)工序的划分

  (二)加工顺序的安排

  (三)数控加工工序与普通工序的衔接

  五、数控加工工序设计

  数控加工工序设计的主要内容是进一步把本工序的加工内容、加工用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹都具体确定下来,为编制加工程序作好充分准备。在工序设计时应注意以下方面。

  (一)确定走刀路线和安排工步顺序

  在确定走刀路线时,主要考虑以下几点:

  1.对点位加工的数控机床,如钻、镗床,要考虑尽可能缩短走刀路线,以减少空程时间,提高加工效率。

  2.为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,最终轮廓应安排最后一次走刀连续加工。

  3.刀具的进退刀路线须认真考虑,要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入切出工件,以免留下刀痕(切削力发生突然变化而造成弹性变形)。在车削和铣削零件时,应尽量避免如图1-16(a)所示的径向切入或切出,而应按如图1-16(b)所示的切向切入或切出,这样加工后的表面粗糙度较好。

刀具的进刀路线

  4.铣削轮廓的加工路线要合理选择,一般采用图1-17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。在铣削封闭的凹轮廓时,刀具的切入或切出不允许外延,最好选在两面的交界处;否则,会产生刀痕。为保证表面质量,最好选择图1-18中的(b)和(c)所示的走刀路线。

  5.旋转体类零件的加工一般采用数控车或数控磨床加工,由于车削零件的毛坯多为捧料或锻件,加工余量大且不均匀,因此合理制定粗加工时的加工路线,对于编程至关重要。

  如图1-19所示为手柄加工实例

  图1-20所示的零件表面形状复杂,毛坯为捧料。

  (二)定位基准和夹紧方式的确定

  在确定定位基准和夹紧方式时,应力求设计、工艺与程编计算的基准统一,减少装夹次数,尽量避免采用占机人工调整式方案。

轮廓加工的走刀路线

直线斜线矩形走刀路线

  (三)夹具的选择

  数控加工对夹具提出了两个基本要求:一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。此外,当零件加工批量小时,尽量采用组合夹具、可调式夹具以及其它通用夹具;成批生产时才考虑专用夹具;零件装卸要方便可靠。

  (四)刀具的选择

  六、数控加工专用技术文件的编写

  编下面介绍几种机械加工专用技术文件,供参考。

  (一)机械加工工艺过程卡

  (二).机械加工工艺卡

  (三)机械加工工序卡

  (四)数控加工工序卡

  (五)数控加工程序说明卡

  数控加工程序说明卡的主要内容包括:所用数控设备的型号及控制机型号;对刀点及允许的对刀误差;工件相对于机床的坐标方向及位置(用简图表达);镜像加工使用的对称轴;所用刀具的规格、图号及其在程序中对应的刀具号(如:D03或L02等),必须按实际刀具半径或长度加大或缩小补偿值的特殊要求(如:用同一个程序、同一把刀具作粗加工而利用加大刀具半径补偿值进行时),更换该刀具的程序段号等;整个程序加工内容的顺序安排;子程序的说明;其它需要做特殊说明的问题等。

  (六)数控加工走刀路线图

  走刀路线主要反映加工过程中刀具的运动轨迹,其作用:一方面是方便编程人员编程;另一方面是帮助操作人员了解刀具的走刀轨迹(如:从哪里下刀,在哪里抬刀,哪里是斜下刀等),以便确定夹紧位置和控制夹紧元件的高度。

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