1.4 编制数控加工工艺（课件）《数控车削加工技术与技能》（高教版·第2版）同步精品课堂

任务1.4 编制数控加工工艺 《数控车削加工技术与技能》（高教版·第2版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 给定一个带外圆、台阶、退刀槽的简单轴类零件图，小组合作完成工艺性分析：标注出关键尺寸精度要求，判断哪些结构需要调整以适配数控车削。​ 针对上述轴类零件，独立选择加工刀具（外圆刀、切槽刀）和通用夹具（三爪卡盘），说明选择理由，完成《刀具夹具选择表》。 结合前两项任务结果，个人规划该零件的加工顺序（如先粗车外圆→粗车台阶→切退刀槽→精车）和加工路线（确定起点、走刀路径），绘制简单路线示意图，同桌间互相点评优化。 学习目标 课前导入 同学们，咱们先看个案例：工厂加工一根简单的台阶轴，有人1小时出合格件，有人3小时还报废了2个！差别就在于“工艺规划”——前者提前想好了怎么选刀、先车哪段，后者上来就干。这节课咱们学的“数控加工工艺编制”，就是解决“怎么干才高效合格”的核心技能。接下来咱们要拆解零件、选工具、排顺序，这些能力直接关系到你们未来上岗后的效率和薪资。现在，大家看看课本上的轴类零件图，试着说说加工前要先考虑什么？ 当选择并决定数控加工零件及其加工内容后,应对零件的数控加工工艺进行全面、认真、仔细的分析。 (1)零件图样分析 分析零件图样是工艺准备中的首要工作,直接影响零件加工程序的编制及加工结果。首先,要熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件:搞清各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响,找出主要和关键的加工工艺基准。 数控加工零件工艺性分析 其次,分析、了解零件的外形、结构,零件上需加工的部位及其形状、尺寸精度和表面结构要求;了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度了解工件材料、坯料尺寸、相关技术要求及工件的加工数量。最后,分析零件精度与各项技术要求是否齐全、合理;分析工序中的数控加工精度能否达到图样要求;找出零件图中有较高位置精度要求的表面,决定这些表面能否在一次装夹中完成加工;对零件表面结构要求较高的表面,确定是否使用恒线速度功能进行加工。 数控加工零件工艺性分析 (2)工作点的设定 设定数控机床的工作点,主要是确定工件原点、换刀点与起刀点。数控车床的工作点如图 1-23 所示。 数控加工零件工艺性分析 合理选择数控加工用的刀具、夹具是工艺处理工作中的重要内容。在数控加工中,产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上受刀具、夹具的制约。虽然数控加工中所用的大多数刀具、夹具与普通加工中所用的刀具、夹具基本相同,但对于一些工艺难度较大或其轮廓、形状等方面较特殊零件的加工,所选用的刀具、夹具必须具有较高的要求,或需做进一步的特殊处理,以满足数控加工的需要。 选择刀具、夹具 (1)刀具的选择 选择数控车削刀具通常要考虑数控车床的加工能力、工序内容及工件材料等因素。与普通车削相比,数控车削对刀具的要求更高,不仅要求精度高、刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。 选择刀具、夹具 (2)夹具的选择 在数控车床上用于装夹零件的装置称为车床夹具。车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。 选择刀具、夹具 (2)夹具的选择 通用夹具是指能够装夹两种或两种以上零件的夹具,例如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、弹簧卡套和通用心轴等;专用夹具是专门为加工某一特定零件的某一工序而设计的夹具。 车床夹具安装在车床主轴上,带动零件一起随主轴旋转。 三爪自定心卡盘 如图1-24所示,三爪自定心卡盘是一种常用的自动定心夹具,适用于装夹轴类、盘套类零件。 四爪单动卡盘如图1-25所示,适用于装夹外形不规则、非圆柱形、偏心及位置与埯效尺寸精度要求高的零件。 选择刀具、夹具 选择刀具、夹具 用三抓自定心卡盘装夹工件 花盘如图1-26所示,需与其他车床附件配合使用,适用于弹形不规则、偏心及需要端面定位夹紧的零件。 心轴常用的心轴有圆柱心轴、圆锥心轴和花键心轴。圆柱心轴主要用于套类和盘类零件的装夹;圆锥心轴的定心精度高,但零件的轴向位移误差较大,用于以孔为定位基准的零件;花键心轴用于以花键孔定位的零件。 选择刀具、夹具 在数控车削加工过程中,夹具是用来装夹被加工零件的,因此必须保证被加工零件的定趕答位精度,并尽可能做到装卸方便、快捷。 选择夹具时应优先考虑通用夹具。使用通用夹具无法装夹,或者不能保证被加工零件与加工工序的定位精度时,才采用专用夹具。专用夹具的定位精度较高,成本也较高。 选择刀具、夹具 如图1-27a所示的手柄零件,批量生产,用数控车床加工,加工所用坯料为φ32 mm的棒料。加工顺序如下: 第一道工序:如图1-27b所示,将一批工件全部车出。先车φ12 mmφ20 mm 圆柱面及20°圆锥面(粗车R42mm圆弧的部分余量),然后按总长要求留下加工余量后切断。 加工顺序的确定 第二道工序(调头):如图1-27c所示,用φ12 mm 外圆及 φ20 mm 端面装夹工件,濾芸先车削包络SR7mm球面的30°圆锥面,然后对全部圆弧表面进行半精车(留少量的精车余量),最后换精车刀,将全部圆弧表面一刀精车成形。 在分析了零件图样和确定了加工工序、装夹方式后,接下来即要确定零件的加工顺序。制订零件车削加工顺序一般遵循下列原则: 加工顺序的确定 （1）先粗后精——按照粗车→半精车一精车的顺序,逐步提高加工精度。粗车是在较短的时间内将工件表面上的大部分加工余量(图1-28中的细双点画线内所示部分)切掉,一方面提高金属切除率,另一方面满足精车余量均匀性的要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求,则要安排半精车加工,为精车做准备。精车要保证加工精度,按图样尺寸一刀车出零件轮廓。 加工顺序的确定 （2）先近后远——这里所说的远和近是按加工部位相对于对刀点的距离而言的。在一般情况下,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。而且对于车削而言,先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。 （3）内外交叉 对既有内表面(内型腔),又有外表面需加工的零件,安排加工顺序时应先进行内、外表面粗加工,后进行内、外表面精加工。切不可将零件上某一部分表面(外表面或内表面)加工完毕后,再加工其他表面(内表面或外表面)。 加工顺序的确定 在数控加工过程中,刀具相对于被加工零件的运动轨迹与方向称为加工路线。加工路线一般是刀具从起刀点开始运动,到加工完成后返回该点并结束加工程序所经过的路径。 确定加工路线 编写数控加工工艺文件是数控加工工艺的重要内容之一,这些文件既是数控加工与产嫰品验收的依据,也是操作人员必须严格遵守的技术规程。数控加工工艺文件种类繁多,各企业使用的技术文件格式各不相同。这里仅介绍比较常见的数控加工走刀路线图、数控加工工序卡和数控加工刀具卡。 (1)数控加工走刀路线图 在数控加工过程中,要注意并防止刀具在运动中与夹具、工件等发生意外的碰撞,为此必须明确编程中的刀具运动路线,使操作者在加工前有所了解并确定夹紧位置,以防发生碰撞事故。 数控加工工艺文件的编制 走刀路线图一般可采取统一约定的符号来表示。数控加工走刀路线图见表 1-14。 数控加工工艺文件的编制 (2)数控加工工序卡 数控加工工序卡是指导数控操作员进行数控加工的主要工艺文件,主要包括工步顺序、工步内容、刀具、切削用量等要素。数控加工工序卡见表 1-15。 数控加工工艺文件的编制 (3)数控加工刀具卡 数控加工对刀具要求十分严格,加工前应根据刀具实际尺寸调整刀具参数:数控加工刀具卡应反映刀具编号、刀具名称、刀具规格、加工部位、刀片型号与材料等要素。数控加工刀具卡见表1-16。 数控加工工艺文件的编制 课堂练习 1.规划外圆加工路线时，若零件需加工“φ50mm和φ30mm两段外圆”，合理的走刀路线是？（ ） A. 从右向左，先加工φ50mm，再加工φ30mm B. 从左向右，先加工φ30mm，再加工φ50mm C. 从右向左，先加工φ30mm，再加工φ50mm D. 从左向右，先加工φ50mm，再加工φ30mm 答案：A 解析：数控车削通常从“远离主轴端（右）向主轴端（左）”走刀，避免刀具碰撞主轴；且应先加工大尺寸外圆（φ50mm），再加工小尺寸外圆（φ30mm），防止加工大尺寸时碰伤已加工的小尺寸表面。 课堂练习 2.下列哪项不属于《数控加工工艺卡》包含的内容？（ ） A. 零件名称与图号 B. 加工工序与加工内容 C. 机床型号与编程人员 D. 机床操作面板按钮说明 答案：D 解析：《数控加工工艺卡》记录工艺规划信息，包括零件信息、工序、机床/人员等；机床操作面板按钮说明是“机床使用手册”的内容，与工艺规划无关，不属于工艺卡范畴。 课堂练习 3.选择切断刀时，需重点匹配的参数是？（ ） A. 刀具总长 B. 刀尖圆弧半径 C. 刀杆直径 D. 刀宽与工件切断处直径 答案：D 解析：切断刀的刀宽需与工件切断处的“退刀槽宽度”匹配（若有退刀槽），且刀宽不能超过切断处直径的1/3（防止刀杆刚性不足折断）；总长、刀尖圆弧半径、刀杆直径不是切断刀选择的核心匹配参数。 课堂练习 4.零件工艺性分析中，“尺寸标注是否完整”主要影响？（ ） A. 刀具选择 B. 夹具装夹 C. 加工时尺寸控制 D. 编程软件选择 答案：C 解析：尺寸标注完整能让操作人员明确每个加工表面的尺寸要求，便于加工时控制尺寸精度；若标注缺失，会导致无法确定加工目标，影响零件合格性，与刀具、夹具、编程软件选择无直接关联。 课堂练习 5.下列哪种夹具不适合数控车削轴类零件加工？（ ） A. 三爪自定心卡盘 B. 四爪单动卡盘 C. 弹簧夹头 D. 平口钳 答案：D 解析：平口钳主要用于铣削加工中装夹平板类零件，无法在数控车床上装夹轴类零件（需围绕主轴旋转）；三爪、四爪、弹簧夹头均为数控车床常用的轴类零件装夹夹具。 课堂练习 6.确定加工路线时，“刀具起点（换刀点）”的设置原则是？（ ） A. 靠近工件，减少空行程 B. 远离工件与夹具，避免碰撞 C. 设在工件端面中心 D. 设在机床坐标原点 答案：B 解析：换刀点需设在“安全位置”，即远离工件、夹具和机床运动部件，防止换刀时刀具碰撞；靠近工件易碰撞，设在工件中心或机床原点可能超出安全范围，故A、C、D错误。 课堂练习 7.《刀具明细表》中，不需要记录的信息是？（ ） A. 刀具型号与规格 B. 刀具刃口材质 C. 刀具使用年限 D. 刀具安装长度 答案：C 解析：《刀具明细表》用于记录加工所需刀具的参数，便于准备和安装，包括型号、材质、安装长度等；刀具使用年限受加工次数、保养情况影响，是动态变化的，无需在工艺文件中记录。 课堂练习 8.加工带内孔的盘类零件时，合理的加工顺序是？（ ） A. 先加工内孔，后加工外圆与端面 B. 先加工端面，后加工外圆，最后加工内孔 C. 先加工外圆，后加工端面，最后加工内孔 D. 先加工端面，后加工内孔，最后加工外圆 答案：B 解析：盘类零件需保证端面与内孔、外圆的垂直度，应先加工端面（作为后续加工的基准），再加工外圆（便于装夹找正），最后加工内孔（避免内孔加工时碰伤外圆），故B为合理顺序。 课后作业 分析课本中“带螺纹的轴类零件”，列出3项工艺性分析的关键内容（如螺纹底径尺寸、退刀槽宽度）。 加工45钢材质的台阶轴，应优先选择哪种材质的外圆刀？说明理由。 简述数控车削中“粗加工→半精加工→精加工”的顺序安排，对保证零件质量有何作用？ 课堂小结 $