11-2 数控加工工艺《机械制造工艺基础》（劳动版·第八版）河南省（对口招生）装备制造类 知识点讲解

河南省（对口招生）装备制造类《机械制造工艺基础》 知识点讲解 11-2 数控加工工艺 【课程要求】 1.理解数控加工工艺与普通机床加工工艺的异同，熟记适合数控加工、不适宜数控加工的零件加工内容分类判定准则。 2.掌握零件数控工艺分析两大模块：零件图样分析、零件图形数学处理的全部内容。 3.熟记数控加工刀具、夹具选型选用原则，区分单件小批量 / 成批生产的夹具选用差异。 4.熟练掌握加工路线确定五大设计原则，结合沟槽、轮廓、回转类零件案例区分不同走刀方案优劣。 5.掌握切削用量的影响因素与参数选取规范，熟记不同加工余量的余量预留数值。 6.能辨识数控工艺文件：数控加工工序卡、数控刀具明细表的栏目组成、作用与填写规范。 【知识网络】 【知识要点】 知识点1 数控加工内容的选择判定 1.优先选用数控加工的三类内容 （1）普通机床无法实现加工的结构内容，首选数控加工； （2）普通机床加工难度大、尺寸精度难以保证的工序，作为数控重点加工内容； （3）普通机床加工效率低下、人工劳动强度大的工序，在数控机床产能富余时选用数控。 2.不适宜选用数控加工的四类内容 （1）毛坯粗加工（铸锻毛坯基准面、定位面），装夹调整耗时过长的工序； （2）装夹困难、仅依靠找正定位才能保证精度的工件； （3）依托样板 / 样件 / 模胎等非标参照物成型的异形轮廓（数据采集困难、编程与质检矛盾）； （4）无法一次装夹完成、零散细碎的局部加工，数控加工性价比低，改用普机。 3.补充选型约束：选型时同步兼顾生产批量、生产周期、工序周转，杜绝把数控机床当作普通机床使用。 知识点2 数控加工零件工艺性分析 1.零件图样分析 （1）第一步：明确零件在整机中的装配位置、配合关系、工作工况，锁定关键工艺基准； （2）第二步：拆解零件外形结构、待加工部位形状、尺寸精度、表面粗糙度技术要求，理清各加工部位位置公差； （3）第三步：核对图纸技术要求完整性，分析现有数控设备加工能力能否满足图纸精度； （4）第四步：筛选高光洁度加工表面，判断是否需要选用恒线速数控功能加工； （5）第五步：评估零件材料、毛坯类型，为后续刀具、切削参数选型提供依据。 2.零件图形的数学处理与编程尺寸计算 （1）编程原点选择规则：优先选零件基准、定位基准，满足编程简便、尺寸换算少、加工误差小三项条件； （2）编程尺寸换算：图纸设计基准≠编程坐标基准时，必须完成尺寸换算，再做编程数值计算； （3）数学处理结论：处理数据直接决定加工程序正确性，是后续刀具、切削参数选型的基础依据； 3.图纸异常处理：图样发现工艺不合理问题，工艺人员需对接设计方提出修改优化意见。 知识点3 数控加工刀具、夹具的选择 1.数控刀具选用 1）选用总原则 优先选用标准刀具，少用非标定制刀具；特殊轮廓 / 难加工材料可选用复合刀具、专用刀具（可转位刀具、陶瓷刀具）； 2）选型匹配要求 刀具类型、规格、精度等级、刀具材料，必须和工件材质、加工工艺要求一一匹配。 2.数控夹具选用 1）夹具两大硬性要求 （1）夹具坐标方向必须与机床坐标系固定统一； （2）可精准确定工件相对机床坐标系的空间尺寸。 2）分批量选型细则 （1）单件、小批量生产：优选通用夹具、组合夹具、可调夹具，降低工装成本、缩短生产准备时间； （2）大批量定型生产：定制专用夹具，结构力求简单紧凑； （3）高效量产场景：选用气动 / 电动 / 多工位夹具，提升装夹效率。 3）夹具结构禁忌：夹具零部件不得干涉工件全表面切削，夹紧、定位元件不能和刀具进给路径发生碰撞。 知识点4 加工路线的确定 定义：加工路线 = 刀具刀位点相对工件的运动轨迹，决定程序轨迹与走刀方向，编制工艺时需绘制工序简图标注进退刀。 1.缩短空行程，优化点位加工路线 以圆周等分孔加工为例：摒弃逐圈全孔加工→改用点位就近跳转走刀，缩短刀具定位空行程，提升点位加工效率。 2.连续轮廓精加工走刀规范 精加工轮廓必须一刀连续切削成型；进刀、退刀点位避开连续轮廓段，禁止中途换刀 / 停顿，防止切削力突变造成工件弹性变形，避免表面划伤、接刀台阶缺陷。 3.轮廓加工进退刀设计规则 外轮廓铣削：沿工件轮廓切线延长线切入、切出，禁止垂直于轮廓面直接下刀 / 抬刀，防止刀痕凹坑。 4.沟槽铣削加工路线优选 沟槽加工三种方案：Z 字形双向进给→单向逐层进给→环形闭环顺铣；最优方案为环形由外向内连续环切，保证槽壁表面质量。 5.余量不均匀回转类零件加工路线 手柄类变截面回转件：粗加工选用直线 + 斜线去除大部分不均匀余量，精加工再采用圆弧轮廓走刀，兼顾去除余量效率与成型精度。 知识点5 常用数控机床分类 1.切削用量（背吃刀量、主轴转速、进给量） （1）影响切削用量的四大因素 工件材料硬度、刀具材质、刀具几何角度、机床 - 夹具系统整体刚度； · 工件硬→切削速度压低，工件软→可提高切削速度； · 高速钢刀具耐热差（切削＜50m/min）、硬质合金（≈100m/min）、陶瓷刀具（最高 1000m/min）。 （2）三大切削参数选取细则 1）背吃刀量：机床刚度充足优先大背吃刀，减少走刀次数；高精度零件分粗 / 精两次切削； 精加工余量参考：车 / 镗 0.1\0.5mm；铣削 0.2\0.8mm； 2）主轴转速：根据切削速度公式计算→对照机床说明书选相近档位转速，钢件 100~200m/min，铝件可再提升； 3）进给量：高表面质量取小进给（20~50mm/min）；上限受机床伺服系统、脉冲当量约束。 2.数控加工工艺文件（两类核心单据） （1）数控加工工序卡 1）作用：数控编程、操作工现场加工的指导性工艺文件； 2）内容组成：表头（单位、产品、零件信息）+ 表格（工序号、程序编号、夹具、设备、工步内容、刀具参数、主轴转速、进给量、背吃刀量、备注）； 3）填写规则：严格按照工步先后顺序逐项填写。 （2） 数控加工刀具明细表 1）作用：调刀人员预调刀具、操作工录入刀补参数的技术依据； 2）表格栏目：零件图号、名称、材料、程序编号、设备、刀号、刀位号、刀具名称、刀具直径（设定 / 补偿）、刀具长度（设定 / 补偿）、刀补地址（直径 / 长度）、换刀方式、加工部位； 3）审批栏目：编制、审核、批准、日期、页码。 【练习题】 一、单项选择题 1.下列工序中，最适宜采用数控加工的是（ ） A 大批量简单毛坯基准面粗刨 B 复杂空间曲面轮廓铣削 C 单件简单平板锉削加工 D 依靠样板仿形成型零件 2.单件小批量零件数控加工，夹具优先选用（ ） A 专用定制夹具 B 组合夹具、通用夹具 C 多工位气动夹具 D 焊接固定式夹具 3.外轮廓铣削精加工时，刀具正确切入方式为（ ） A 垂直工件轮廓直接下刀 B 沿轮廓切线延长线切入 C 工件轮廓中间竖直进刀 D 任意位置直接扎刀进给 4.精加工铣削槽类零件，表面质量最优的走刀方式是（ ） A Z 字形往复进给 B 单向逐层铣削 C 由外向内环切铣削 D 随机无序走刀 5.高速钢刀具常规切削速度一般不超过（ ） A 50m/min B 100m/min C 300m/min D 800m/min 6.数控加工工序卡的主要作用是（ ） A 刀具预调参考 B 现场加工与编程指导 C 采购刀具依据 D 零件入库单据 7.确定编程原点时，优先选取（ ） A 零件非基准边角 B 零件设计基准与定位基准 C 毛坯外圆任意点 D 加工余量最大位置 8.下列内容不适合数控加工的是（ ） A 多等分孔系加工 B 调整耗时过长的毛坯粗基准加工 C 高精度圆弧轮廓 D 复杂型腔铣削 9.铣削精加工常规单边加工余量取值一般为（ ） A 0.01mm 以下 B 0.2～0.8mm C 2～5mm D 5mm 以上 10.优化等分孔点位加工，提高效率的核心思路是（ ） A 按顺时针一圈逐个钻孔 B 就近点位跳转，缩短空行程 C 由外向内逐层扩孔 D 加大主轴转速不变换走刀路径 二、判断题 1.大批量定型生产零件，数控加工优先选用专用夹具。（ ） 2.精加工轮廓加工中途可以随意换刀、暂停切削，不会产生接刀台阶。（ ） 3.数控刀具选用原则优先选用标准刀具，特殊工况可选用可转位专用刀具。（ ） 4.编程基准和图纸设计基准不一致时，无需进行尺寸换算，可直接编程。（ ） 5.陶瓷刀具耐热性能优异，允许采用远高于硬质合金的切削速度。（ ） 6.夹具安装后坐标系可以和机床坐标系任意错开，不影响加工精度。（ ） 7.数控刀具明细表是操作人员设置刀具补偿、刀具预调的重要技术文件。（ ） 8.铸锻毛坯大面积粗加工工序，数控加工性价比高，全部选用数控机床生产。（ ） 三、名词解释 1.加工路线 2.数控加工工序卡 3.编程原点 4.背吃刀量 四、简答题 结合教材知识点，简述数控加工前零件图样工艺分析包含哪些内容？ 【答案】 一、单项选择题 1.B 2.B 3.B 4.C 5.A 6.B 7.B 8.B 9.B 10.B 二、判断题 1.√ 2.× 3.√ 4.× 5.√ 6.× 7.√ 8.× 三、名词解释 1.加工路线：指刀具刀位点相对于工件的运动轨迹，包含刀具切削、进刀、退刀全部路径，是编制数控程序的重要依据。 2.数控加工工序卡：指导数控编程与现场操作工进行零件加工的工艺文件，标注工序信息、刀具、切削参数、设备、工步内容等关键数据。 3.编程原点：数控编程时人为设定的坐标基准点，优先选用零件设计基准与定位基准，用于换算编程坐标尺寸。 4.背吃刀量：刀具单次切入工件的切削深度，是数控切削用量三大参数之一，依据工件精度、机床刚度选取。 四、简答题 零件图样工艺分析主要包含五部分内容： 1.明确零件装配位置、配合与使用工况，锁定关键工艺基准； 2.分析零件结构形状、各加工部位尺寸公差、形位公差与表面粗糙度技术要求； 3.核对图纸技术要求，结合本厂数控设备加工能力，校核工艺可行性； 4.针对高粗糙度加工表面，判断是否启用恒线速等机床特殊功能； 5.核查零件材质、毛坯形式，为后续刀具选型、切削参数选择提供工艺依据； 6.若图纸存在不合理工艺结构，及时与设计沟通提出优化修改建议。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $