第五节 数控加工文件的编写与归档-“1+X证书”制度下的数控加工理论与实践

系统在确定刀具运动轨迹时使用。 ⑤产生刀具运动轨迹：计算机自动计算被加工曲面、补偿曲面和刀具运动轨迹，自动产生 刀具轨迹文件，储存起来，供随时调用。 ⑥自动产生数控程序：自动产生数控程序是由自动编程系统的后置处理程序模块来完成 的。 不同的数控系统，数控程序指令形式不完全相同，只需修改、设定一个后置程序，就能产 生与数控系统一致的数控程序来。 ⑦程序输出：由于自动编程系统在计算机上运行，所以其具备计算机所具有的一切输出 手段。 值得一提的是利用计算机和数控系统都具有的通信接口，只要自动编程系统具有通信 模块即可完成计算机与数控系统的直接通信，把数控程序直接输送给数控系统，控制数控机 床进行加工。 （二）数控加工程序的校验和首件试切 程序单和所制备的控制介质必须经过校验和试切削才能正式使用。 一般的方法是将控 制介质上的内容直接输入 ＣＮＣ 装置进行机床的空运转检查，即在机床上用笔代替刀具、坐标 纸代替工件进行空运转画图，检查机床轨迹的正确性。 在具有 ＣＲＴ 屏幕图形显示的数控机床上，用图形模拟刀具相对工件的运动，则更为方便。 但这些方法只能检查运动是否正确，不能查出由于刀具调整不当或编程计算不准而造成工件 误差的大小。 因此必须用首件试切的方法进行实际切削检查。 它不仅可以查出程序单和控制介质的 错误，还可检查加工精度是否符合要求。 当发现尺寸有误差时，应分析错误的原因，或者修改 程序单，或者进行适当补偿。 第五节　 数控加工文件的编写与归档 一、工艺文件的填写 数控加工工艺文件不仅是进行数控加工和产品验收的依据，也是操作者遵守和执行的规 程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，完成了技术储备，有的则是加工程序 的具体说明，目的是让操作者进一步明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的 刀具及其他技术问题。 填写工艺文件主要是指填写数控加工编程任务书、数控加工工序卡 片、数控加工刀具卡片、数控加工进给路线图、数控加工程序单等。 （１）数控加工编程任务书 阐明了工艺人员对数控加工工序的技术要求、工序说明和数控加工前应保证的加工余 量，是编程人员进行工艺协调工作和编制数控程序的重要依据之一。 （２）数控加工工序卡片 这种卡片是编制数控加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的主 要指导性文件。 主要包括工步顺序、工步内容、各工步所用刀具及切削用量等。 当工序加工 十分复杂时，也可把工序简图画在工序卡片上。 数控加工工序卡片参考格式见表 ２⁃４。 ８４ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 表 ２⁃４　 数控加工工序卡片 数控加工工序卡片 零件图号 　 零件名称 　 材料牌号 　 棒材外形尺寸 　 备注 　 设备型号 　 设备编号 　 程序编号 　 冷却液 　 工步号 工步内容 刀具号 刀具 量具及检具 主轴转速 ／ （ｒ·ｍｉｎ－１） 轴向（Ｚ） 移动量 ／ （ｍｍ·ｒ－１） 径向（Ｘ） 移动量 ／ （ｍｍ·ｒ－１） 吃刀量 ／ ｍｍ 备注 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 热处理 　 （３）数控加工刀具卡片 刀具卡片是组装和调整刀具的依据，内容包括刀具号、刀具名称、刀杆规格、刀柄规格、刀 片材料等。 其格式参考表 ２⁃５。 ９４ 第二章　 数控加工工艺基础 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 表 ２⁃５　 数控加工刀具卡片 数控加工刀具卡片 产品名称或代号 智能单向阀门 零件名称 阀门件一 零件图号 ＦＭ⁃１ 程序编号 ％０００１ 序号 刀具号 刀具名称 刀杆规格 刀柄规格 刀片材料 备注 １ Ｔ０１０１ ９０°外圆车刀 ２５ ｍｍ×２５ ｍｍ 　 硬质合金 　 ２ 　 麻花钻 　 ϕ２５ ｍｍ 　 　 ３ Ｔ０２０２ 内孔车刀 ２５ ｍｍ×２５ ｍｍ 　 硬质合金 　 ４ Ｔ０３０３ 内槽刀 ２５ ｍｍ×２５ ｍｍ 　 硬质合金 　 ５ Ｔ０４０４ 内螺纹刀 ２５ ｍｍ×２５ ｍｍ 　 硬质合金 　 ６ Ｔ０５０５ 切断刀 ２５ ｍｍ×２５ ｍｍ 　 硬质合金 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 编制 审核 批准 共×页 第 １ 页 （４）数控加工进给路线图 进给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；另一方面是 帮助操作人员了解刀具的进给轨迹，以便确定夹紧位置和夹紧元件。 （５）数控加工程序单 数控加工程序单是编程员根据工艺分析情况，经过数值计算，按照数控机床的程序格式 和指令代码编制的。 它是记录数控加工工艺过程、工艺参数、位移数据的清单以及手动数据 输入、实现数控加工的主要依据，同时可帮助操作人员正确理解加工程序内容。 不同的数控 机床、不同的数控系统，数控加工程序单的格式也不同。 二、典型轴类零件的数控加工工艺 如图 ２⁃１６ 所示为典型轴类零件，该零件材料为 ４５ 号钢，单件小批量生产，现要求对该零 件进行数控车削工艺分析，并编写数控车削加工程序。 （１）分析零件图 图 ２⁃１６ 所示零件表面由内外圆柱面、圆锥面、圆弧面及外螺纹等加工结构组成。 零件图 尺寸标注完整，轮廓描述清楚，图中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙 度要求。 零件材料为 ４５ 号钢，加工切削性能较好。 ０５ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 图 ２⁃１６　 典型轴类零件 （２）加工方案 根据零件结构，需经两次装夹方可完成整个零件的加工。 夹具直接采用三爪自定心卡 盘，刀具的选择见表 ２⁃６，其加工工序、工艺过程及切削用量见表 ２⁃７ 和表 ２⁃８。 表 ２⁃６　 刀具的选择 刀具号 刀具类型 刀片规格 刀杆 备注 Ｔ０１ 外圆粗车刀 ＣＮＭＧ１２０４０８ ＰＣＬＮＲ２０２０ＭＯ８ 刀尖角 ８０° Ｔ０２ 外圆精车刀 ＤＮＭＧ１６０４０４ ＤＤＨＮＲ２０２ＯＭ９８ 刀尖角 ５５° Ｔ０３ 内孔车刀 ＣＰＮＴ０９０３０４ Ｓ１６Ｒ－ＳＣＬＰＲ１１０３ 刀尖角 ８０° Ｔ０４ 内孔精车刀 ＴＰＧＴ１６０３０４ Ｓ１６Ｒ⁃ＳＴＵＰＲ１１０３ 刀尖角 ６０° Ｔ０５ 外切槽刀 ＭＷＣＲ３ ＭＴＦＨ３２－３ 刃宽 ３ ｍｍ，刀尖圆弧 ０．２ Ｔ０６ 外螺纹刀 ＴＴＥ２００ ＭＬＴＲ２０２０ 刀尖角 ６０° Ｔ０７ 中心孔钻 — — ϕ５ ｍｍ Ｔ０８ 钻底孔钻头 — — ϕ２５ ｍｍ １５ 第二章　 数控加工工艺基础 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 表 ２⁃７　 左端数控加工工艺卡片 序号 加工内容 刀具号 刀具类型 切深 ／ ｍｍ 进给量 ／ （ｍｍ·ｒ－１） 主轴转速 ／ （ ｒ·ｍｉｎ－１） 程序号 １ 车端面 Ｔ０１ 外圆车刀 ０．５ ０．１ ６００ 手动 ２ ϕ５ 的 中 心 钻 钻削 Ｔ０７ 中心孔钻 ϕ５ ０．０５ １ ２００ 手动 ３ 钻 ϕ２５ 的孔 Ｔ０８ 钻底孔钻头 ϕ２５ ０．１ ３００ 手动 ４ 粗加工工件左 端外形 Ｔ０１ 外圆粗车刀 ４ ０．２ ８００ ５ 精加工工件左 端外形 Ｔ０２ 外圆精车刀 ０．５ ０．１ １ ０００ ６ 粗加工工件左 端内形 Ｔ０３ 内孔粗车刀 ３ ０．２ ８００ ７ 精加工工件左 端内形 Ｔ０４ 内孔精车刀 ０．５ ０．１ １ ０００ Ｏ３９０７ 左端加工，夹毛坯外圆，伸出 ６５ ｍｍ 表 ２⁃８　 右端数控加工工艺卡片 序号 加工内容 刀具号 刀具类型 切深 ／ ｍｍ 进给量 ／ （ｍｍ·ｒ－１） 主轴转速 ／ （ ｒ·ｍｉｎ－１） 程序号 １ 车端面 Ｔ０１ 外圆粗车刀 — — — 手动 ２ 粗加工工件右 端锥孔 Ｔ０３ 内孔粗车刀 ３ ０．２ ８００ ３ 精加工工件右 端锥孔 Ｔ０４ 内孔精车刀 ０．５ ０．１ １ ２００ ４ 粗加工工件右 端外形 Ｔ０１ 外圆粗车刀 ４ ０．２ ８００ ５ 精加工工件右 端外形 Ｔ０２ 外圆精车刀 ０．５ ０．１ １ ０００ ６ 车 ５×２ 外槽 Ｔ０５ 外切槽刀 — ０．０５ ５００ ７ 加工 Ｍ４３×２ 外 螺纹 Ｔ０６ 外螺纹刀 — ２ ４００ Ｏ３９０７ 右端加工，夹 ϕ５０ ｍｍ 外圆 ２５ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 三、平面槽型零件的数控加工工艺 图 ２⁃１７ 所示为平面槽形凸轮零件。 本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。 零件材料为 ＨＴ２００，其数控铣床加工工艺分析如下。 图 ２⁃１７　 平面槽形凸轮零件 （１）零件图工艺分析 凸轮槽内、外轮廓由直线和圆弧组成，几何元素之间关系描述清楚完整，凸轮槽侧面与 ϕ ２０＋０．０２１０ ｍｍ、ϕ ２０ ＋０．０１８ ０ ｍｍ 两个内孔表面粗糙度值要求较低，为 Ｒａ ＝ １．６ μｍ。 凸轮槽内、外轮 廓面和 ϕ ２０＋０．０２１０ ｍｍ 孔与底面有垂直度要求。 零件材料为 ＨＴ２００，加工性能较好。 根据上述分析，凸轮槽内、外轮廓及 ϕ ２０＋０．０２１０ ｍｍ、ϕ ２０ ＋０．０１８ ０ ｍｍ 两个孔的加工应分粗、精 加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。 同时以底面 Ａ 定位，提高装夹刚度以满足垂直 度要求。 （２）确定装夹方案 根据零件的结构特点，加工 ϕ ２０＋０．０２１０ ｍｍ、ϕ ２０ ＋０．０１８ ０ ｍｍ 两个孔时，以底面 Ａ 定位（必要 时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。 加工凸轮槽内、外轮廓时，采用“一面两孔”的方 式定位，即以底面 Ａ 和 ϕ ２０＋０．０２１０ ｍｍ、ϕ ２０ ＋０．０１８ ０ ｍｍ 两个孔为定位基准，装夹示意图如图 ２⁃１８ 所示。 （３）确定加工顺序及进给路线 加工顺序按照基面先行、先粗后精的原则确定。 因此应先加工用作定位基准的 ϕ ２０＋０．０２１０ ｍｍ、ϕ ２０ ＋０．０１８ ０ ｍｍ 两个孔，然后再加工凸轮槽内、外轮廓表面。 为保证加工精度，粗、 精加工应分开，其中 ϕ ２０＋０．０２１０ ｍｍ、ϕ ２０ ＋０．０１８ ０ ｍｍ 两个孔的加工采用钻孔→粗铰→精铰方案。 ３５ 第二章　 数控加工工艺基础 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 进给路线包括平面进给和深度进给两部分。 平面进给时，外凸轮廓从切线方向切入，内凹轮 廓从过渡圆弧切入。 为使凸轮槽表面具有较好的表面质量，采用顺铣方式铣削。 深度进给有 两种方法：一种是在 ＸＯＺ 平面（或 ＹＯＺ 平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种方法是 先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。 图 ２⁃１８　 凸轮装夹示意图 （４）刀具的选择 根据零件的结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，取为 ϕ６ ｍｍ。 粗 加工选用 ϕ６ ｍｍ 高速钢立铣刀；精加工选用 ϕ６ ｍｍ 硬质合金立铣刀。 所选刀具及其加工表 面见表 ２⁃９。 表 ２⁃９　 平面槽形凸轮数控加工刀具卡 产品名称或代号 零件名称 平面槽型凸轮 零件图号 序号 刀具号 刀具 刀具规格名称 数量 刀长 ／ ｍｍ 加工表面 １ Ｔ０１ ϕ５ 中心钻 １ 钻 ϕ５ 中心孔 ２ Ｔ０２ ϕ１９．６ 钻头 １ ４５ ϕ２０ 孔粗加工 ３ Ｔ０３ ϕ１１．６ 钻头 １ ３０ ϕ１２ 孔粗加工 ４ Ｔ０４ ϕ２０ 铰刀 １ ４５ ϕ２０ 孔精加工 ５ Ｔ０５ ϕ１２ 铰刀 １ ３０ ϕ１２ 孔精加工 ６ Ｔ０６ ９０°倒角铣刀 １ 倒角 Ｃ１．５ ７ Ｔ０７ ϕ６ 高速钢立铣刀 １ ２０ 粗加工凸轮槽内、外轮廓 ８ Ｔ０８ ϕ６ 硬质合金立铣刀 １ ２０ 精加工凸轮槽内、外轮廓 编制 审核 批准 （５）切削用量的选择 凸轮槽 内、 外 轮 廓 精 加 工 时 留 ０． １ ｍｍ 铣 削 余 量， 精 铰 ϕ２０、 ϕ１２ 两 个 孔 时 留 ４５ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 ０．１ ｍｍ 铰削余量。 选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进 给量，然后计算主轴转速与进给速度。 （６）填写数控加工工序卡片 将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入表 ２⁃１０ 中。 表 ２⁃１０　 平面槽形凸轮数控加工工序卡 单位 名称 产品名称或代号 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 螺旋压板 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 ／ ｍｍ 主轴转速 ／ （ ｒ·ｍｉｎ－１） 进给速度 ／ （ｍｍ·ｍｉｎ－１） 背吃刀量 ／ ｍｍ １ Ａ 面定位钻 ϕ５ 中心孔两处 Ｔ０１ ϕ５ ７５５ ２ ϕ１９．６ 孔 Ｔ０２ １９．６ ４０２ ４０ ３ 钻 ϕ１１．６ 孔 Ｔ０３ ϕ１１．６ ４０２ ４０ ４ 铰 ϕ２０ 孔 Ｔ０４ ϕ２０ １３０ ２０ ０．２ ５ 铰 ϕ１２ 孔 Ｔ０５ ϕ１２ １３０ ２０ ０．２ ６ ϕ２０ 孔倒角 Ｃ１．５ Ｔ０６ ９０° ４０２ ２０ ７ 一面两孔定位，粗铣凸轮 槽内轮廓 Ｔ０７ ϕ６ １ １００ ４０ ４ ８ 粗铣凸轮槽外轮廓 Ｔ０７ ϕ６ １ １００ ４０ ４ ９ 精铣凸轮槽内轮廓 Ｔ０８ ϕ６ １ ４９５ ２０ １４ １０ 精铣凸轮槽外轮廓 Ｔ０８ ϕ６ １ ４９５ ２０ １４ １１ 翻面装夹，铰 ϕ２０ 孔，另一 侧倒角 Ｃ１．５ Ｔ０６ ９０° ４０２ ２０ 编制：　 　 　 　 审核： 批准： 共　 页，第　 页 四、工艺文件的归档 （一）工艺文件归档要求 （１）正确性 ①正确执行有关法律法规。 ②正确贯彻有关标准（包括国际标准、国内标准和企业内部标准）。 ③遵循标准化基本原则、方法和要求。 （２）完整性 ①完整地叙述其内容。 ５５ 第二章　 数控加工工艺基础 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍 ②图样和技术文件的成套性。 （３）统一性 ①图样之间、技术文件之间有关内容中的定义、术语、符号、代号和计量单位等的一致性。 ②图样与技术文件之间达到上述要求。 （４）协调性 图样和技术文件中所提及的技术性能和技术指标要协调一致。 （５）清晰性 ①表述清楚（简明扼要、通俗易懂）。 ②书写规范（文字和符号正确、工整）。 ③编制有序（格式符合有关规定）。 （二）工艺文件编制的基本要求 ①工艺文件应采用先进的技术，选择科学、可行和经济效果最佳的工艺方案。 在保证产 品质量的前提下，尽量提高生产效率并降低消耗；工艺文件应做到完整、正确、统一、协调配套 和清晰。 ②各类工艺文件应依据产品设计文件、生产条件、工艺手段编制，并实施相关标准（明确 给出标准名称和代号）的要求；应尽可能采用通用工艺、标准工艺、典型工艺；不允许引用已废 止的标准，也不允许使用禁用工艺。 ③工艺文件应规定工件加工条件、方法、步骤，以及生产过程中所用工艺设备、工装、主要 材料和辅助材料，并明确产品检测和验证要求。 必要时工艺文件中应规定刀具、量具、工具的 名称和规格。 ④对工艺状态与设计图样有不同要求的工序，要特别注明工艺技术状态要求的参数。 临 时工艺应注明编制依据（如技术单号、更改单号），并规定有限范围（如批次数量、日期）。 ⑤工艺规程一般应以产品单个零部件进行编制，结构特征和工艺特征相近的产品零部件 应编制通用工艺规程。 ⑥工艺附图应标注完成工艺过程所需要的数据（如尺寸、极限偏差、表面粗糙度等），图形 应直观、清晰。 工艺附图的绘制比例应协调，局部缩放视图应按实际比例进行标注。 ⑦为了避免工艺路线更改时的漏改及与生产作业不一致，应明确规定各专业工艺规程编 制终检收尾。 ６５ “１＋Ｘ 证书”制度下的数控加工理论与实践 􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍