1.2 数控加工工艺系统

1. 1.2 数控加工工艺系统 • 1.2.1 数控加工工艺系统的基本组成 • 1、数控机床加工工件的基本过程

2. 2. 数控加工工艺系统的组成 • 工艺系统的概念： • 机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件等组成的统一体，称为工艺系统。 • 数控加工工艺系统的组成： • 由数控机床、夹具、刀具和工件等组成的 如图1-20：

3. 图1-20 工艺系统的组成

4. 各组成的概念 • （１）数控机床： • 采用数控技术，或者说装备了数控系统的机床，称为数控机床 。 • （２）夹具： • 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置统称为夹具。 • （３）刀具： • 金属切削刀具是现代机械加工中的重要工具。 • （４）工件： • 工件是数控加工的对象。

5. 定位误差的计算 △D=△？±△？ 误差计算公式： △D=△？，（△？=0） 当工件以平面定位时: △Y=1/2（？+？） 当工件以内孔定位时: △Y=0.707？ （90°V型块定位） 当工件以外圆柱面定位时:

6. 定位误差的计算 △D=△B±△Y 误差计算公式： △D=△B，（△Y=0） 当工件以平面定位时: △Y=1/2（D+d） 当工件以内孔定位时: △Y=0.707D （90°V型块定位） 当工件以外圆柱面定位时:

7. 1.2.2 数控机床的主要类型 • 1．按加工方式和工艺用途分： • 按切削方式不同，可分为数控车床、数控铣床、数控钻床、数控镗床、数控磨床等。以及镗铣加工中心（简称加工中心）。还有数控电火花线切割、数控电火花成型、数控激光加工、等离子弧切割、火焰切割、数控板材成型、数控冲床、数控剪床、数控液压机等各种功能和不同种类的数控加工机床。

8. 2．按加工路线分类： • 可以分为点位控制、直线控制和轮廓控制。 • 概念 • （1）点位控制 • 点位控制方式就是刀具与工件相对运动时，只控制从一点运动到另一点的准确性，而不考虑两点之间的运动路径和方向。

9. （2）直线控制 • 直线控制方式就是刀具与工件相对运动时，除控制从起点到终点的准确定位外，还要保证平行坐标轴的直线切削运动。 • （3）轮廓控制 • 轮廓控制就是刀具与工作相对运动时，能对两个或两个以上坐标轴的运动同时进行控制。

10. 各自的适用范围 • （1）点位控制： • 多应用于数控钻床、数控冲床、数控坐标镗床和数控点焊机等。 • （2）直线控制： • 用于简易数控车床、数控铣床、数控磨床。 • （3）轮廓控制 ： • 这类控制方式的数控机床有数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心等。

11. 3．按可控制联动的坐标轴分类 • 概念： • 数控机床可控制联动的坐标轴，是指数控装置控制几个伺服电动机，同时驱动机床移动部件运动的坐标轴数目。 • 分类： • （1）两坐标联动 • （2 ）三坐标联动 • （3）两轴半坐标联动 • （4）多坐标联动

12. （1）两坐标联动 数控机床能同时控制两个坐标轴联动即数控装置同时控制X和Z方向运动。图（a） （a）卧式车床

13. （2）三坐标联动 数控机床能同时控制三个坐标轴联动图（b）

14. （3）两轴半坐标联动图（c） 数控机床本身有三个坐标能作三个方向的运动，但控制装置只能同时控制两个坐标，而第三个坐标只能作等距周期移动

15. （4）多坐标联动图（d） 数控机床能同时控制四个以上坐标轴联动，多坐标数控机床的结构复杂、精度要求高、程序编制复杂

16. 4．按数控装置的类型分类 • （1）硬件数控 （NC） • 主要由固化的数字逻辑电路处理数字信息 • （2）计算机数控 （CNC） • 用计算机处理数字信息的计算机数控（CNC）系统 • 5．按伺服系统有无检测装置分类 • ①开环控制数控机床 • ②闭环控制数控机床 全闭环 半闭环

17. 6．按数控系统的功能水平分类 • ①类型： • 高级型 • 普及型 • 经济型 • ②参考评价指标包括 ： • CPU性能、 • 分辨率、 • 进给速度、 • 联动轴数、 • 伺服水平、 • 通信功能、 • 人机对话界面等。

18. 1.2.3 数控刀具的主要种类 1．数控加工刀具的种类： 常规刀具和模块化刀具两大类 模块化刀具的主要优点 ： 减少换刀停机时间，提高生产加工时间； 加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度； 提高刀具的管理及柔性加工的水平； 扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能； 有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。 数控刀具三大系统：即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。

20. 数控车刀

22. 数控可转位刀片

24. 数控刀片

25. PVD涂层高速钢齿轮滚刀、铣刀、钻头

26. 数控刀具材料 • PCVD涂层刀片

27. MT-CVD

28. 常见的刀具库 可装20把刀的无臂式ATC刀具库

29. 常见的刀具库 可装24把刀的有臂式ATC刀具库

30. 常见的刀具库 可装32把刀的有臂式刀具库

31. 常见的刀具库 可装60把刀的刀具库

32. （１）从结构上 数 控 加 工 刀 具 （２）从制造所采用的材料上 （３）从切削工艺上 （４）特殊型刀具

33. ①整体式 可转位 不转位 焊接式 机夹式 ②镶嵌式 （１）从结构上 ③减振式 ④内冷式 复合刀具、 可逆攻螺纹刀具 ⑤特殊型式

34. （２）从制造所采用的材料上 ①高速钢刀具 ②硬质合金刀具 ③陶瓷刀具 ④立方氮化硼刀具 ⑤金刚石刀具

35. 外圆、内孔、外螺纹、 内螺纹，切槽、切端面、 切端面环槽、切断 ①车削刀具 （３）从切削工艺上 小孔、短孔、深孔、 攻螺纹、铰孔 ②钻削刀具 整体式镗刀柄、 模块式镗刀柄、 镗头 从结构上 ③镗削刀具 从加工工艺要求上 粗镗刀、 精镗刀 面铣、立铣、模具铣、 三面刃铣 、键槽铣刀 、 鼓形铣刀 、成形铣刀 ④铣削刀具

36. 带柄自紧夹头、 强力弹簧夹头刀柄、 可逆式(自动反向)攻螺纹夹头刀柄、 增速夹头刀柄、 复合刀具和接杆类 （4）特殊型刀具

37. 2． 数控加工刀具的特点 • 数控加工刀具与普通金属切削刀具相比特点： • ●刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化。 • ●刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理化。 • ●刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。 • ●刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。 • ●刀具应具有较高的精度。

38. 刀具应具有较高的精度包括： • 刀具的形状精度 • 刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度 • 刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度

39. ●刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。 • ●刀柄或工具系统的装机重量有限度。 • ●刀片及刀柄切入的位置和方向有要求。 • ●刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化。 • 总的说来：数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。

40. 1.2.4 数控机床夹具的类型和特点 • １．机床夹具的类型： • （１）按夹具的使用特点分类 • ①通用夹具 • ②专用夹具 • ③可调夹具 • ④组合夹具 • ⑤拼装夹具

41. 夹具的组成与作用 1-夹具体 2-液压缸 3-压板 4-对刀块 5-V形架 6-圆柱销 7-定向键

42. ①通用夹具 概念： • 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具。 特点： • 优点：适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件 。 • 缺点：夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。

43. 通用夹具的选用 三爪卡盘：用于回转工件的自动装卡 四爪单动卡盘：用于非回转体或偏心件的装卡

44. 通用夹具的选用 平口钳分固定侧与活动侧，固定侧与底面作为定位面，活动侧用于夹紧。

45. 通用夹具的选用 正弦平口钳，通过钳身上的孔及滑槽来改变角度，可用于斜面零件的装夹

46. 通用夹具的选用 平口钳可选附件

47. 通用夹具的选用

48. ②专用夹具 概念： • 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。 特点： • 优点：在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。 • 缺点：设计周期较长、投资较大。

49. 专用夹具 连杆加工专用铣槽夹具结构夹具 l一夹具体；2一压板；3、7一螺母；4、5一垫圈：6一螺栓；8一弹簧；9一定位键；10一菱形销；11一圆柱销

50. ③可调夹具 概念： • 某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。 分类： • ①通用可调夹具（通用范围比通用夹具更大） • ②成组夹具 （专用可调夹具 ） • 特点：对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。