程序编制中的工艺处理

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6．2．1 数控加工对象的合理选择和加工工序的安排

为充分发挥数控机床的作用，采用数控机床加工的零件可按下述原则选择：采用通用机床加工时，需复杂的专用夹具或很长的调整时间的零件；形状复杂、加工精度高或必须用数学方法确定的曲线、曲面零件；要求精密复制的零件；需多次改型设计的零件；需要钻、镗、铰、锪、攻丝、铣削等多种加工的零件；价值高的零件；需百分之百检验的零件；批量小的零件(如100件以下)。

数控加工程序，可以是整个工艺规程中某一道工序的加工程序，也可以是多道工序的加工程序。对于多道工序，需进行工序划分时，其划分的方法可归纳为三种：1．根据装夹定位划分工序，即将加工部位分成若干部分。每次装夹加工所有可能加工的部分；2．按所用刀具划分工序，即按刀具进行工序集中，在一次装夹中用一把刀加工其所能加工的所有部位，然后换第二把刀，这种方法广泛用于自动换刀数控机床；3．按加工变形因素，将各加工表面分成粗、精加工阶段，先粗加工，再精加工。

6．2．2 装夹方法和对刀点的确定

数控机床所用夹具，除必须专门设计者外，应尽量采用通用或组合夹具。确定装夹的定位基准时，也应尽可能与原始基准(或测量基准)重合，以避免尺寸换算和公差压缩。

数控加工中需确定对刀点。对刀点就是刀具相对零件运动(加工)的起点，也就是程序的起点。对刀点可以选在被加工零件上，也可以选在夹具上，但必须与零件的定位基准保持一定精度的坐标关系。对刀精度要求不高时，可直接用零件或夹具上的某些表面作对刀面。当对刀精度要求较高时，最好在零件上或夹具上制定一个对刀用的工艺孔。这在设计数控加工用夹具时应予注意。

如果在各程序段中需要换刀，有时还需要规定换刀点。为了防止换刀时刀具碰伤零件，换刀点通常规定在零件的外面。

6．2．3 加工路线的确定

加工路线，就是数控加工中刀具中心运动的轨迹。确定加工路线，应首先考虑保证零件的加工精度和表面光洁度，另外还应使数值计算工作简单、程序短，以减少编程工作量和纸带长度。为充分发挥数控机床的效能，应使加工路线最短。

在轮廓铣削时，为保证加工表面的光洁度，切出时最好超过切入点一小段距离后退刀。为保证加工表面的光洁度，还要根据工件材料的不同和铣刀的结构，正确确定加工路线的走向。如对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，最好按顺铣的原则确定加工路线的走向，这样对于提高加工光洁度和刀具耐用度都有利。

对于点位控制，一般要求定位精度较高，定位过程尽可能快，空程最短。在点位控制中，不但要确定孔距的坐标路线，而且要确定刀具加工时的轴向尺寸，即轴向加工路线的长度。该长度主要由被加工零件的孔深来决定，但还应考虑有关的辅助尺寸。如图8．5－136所示，其=Z_d+ΔZ+Z_ρ。式中的Zf为Z向坐标尺寸；Z_d为孔深度；ΔZ为引入间距，光面一般取2mm，毛面取5mm；Z_ρ≈0．3D。为钻尖锥长，D为钻头直径。

用数控车床加工螺纹时，沿螺距方向(Z向)的进给应和工件(主轴)转动保持严格关系，考虑到Z向从停止状态到达指令指定的进给量(mm／转)，以及从指令指定的进给量到停止状态，拖动系统总存在一过渡过程。因此，在安排Z向加工路线时，应设定一定的引入距离l₁和超越距离l₂，如图8．5－137所示。一般取l₁＞2mm，l₂=l₁／K；K是系数，一级螺纹取4．3，二级螺纹取3．6。对于大螺距和高精度螺纹，l₁应取较大值。

6．2．4 加工余量的选择

零件的加工余量为各中间工序加工余量的总和。选择工序加工余量，通常应考虑以下因素：

❶ 零件越大，由于切削力、内应力引起的变形也会变大，因此应留有较大的加工余量。

❷ 零件经热处理，会引起变形，故应留有足够的加工余量。

❸ 为能保证达到图纸所规定的表面粗糙度和精度，应留有足够的加工余量，这在最后一道工序尤为重要。

❹ 所采用的加工方法所用设备的刚性以及零件可能发生的变形。过大的切削量会由于切削抗力的增加而引起零件的变形。

为了缩短加工时间，降低零件加工成本，加工余量应尽量取小值。各种加工方法的参考加工余量及所能达到的精度等级见表8．5－40～8．5－46。

表8．5－40 表面加工的余量选择 mm

铣刀的螺旋角，以切削面积不变为条件，由下式确定：

C=BZtg／πD (8．5－125)

式中 C=1，2，3，…，为任意整数；B为切削宽度或零件高度；Z为刀刃数。

对于钻削加工所用刀具，当钻削细长孔时，容易折断钻头，除应注意冷却和倒屑外，在钻孔前最好用中心钻钻中心孔，或用刚性较好的短钻头划窝引正(还可代替孔口倒角)。若加工表面较硬，在钻中心孔前可先用硬质合金立铣刀在欲钻孔部位先铣一小平面。加工较大直径的孔时，可用高效率扁钻。加工箱体零件的孔，可采用镶三面刃机夹刀片的钻头，钻削时冷却液可从钻头中心引入，因而可进行高速钻削。还可采用阶梯式钻头，这种钻头的每一阶梯都有自己的螺旋槽，因此比带螺旋槽的复合钻头更容易排屑。

对于镗孔加工所用刀具，在精镗孔时，常采用精镗微调镗刀杆。镗孔除采用单刃镗刀外，还有双刃机夹镗刀，其镗刀头通过接杆与刀柄相连，更换刀片方便，尺寸可调，刚性好，可以进行对称切削。还有供大孔镗削的镗刀系统，其镗刀头部分可在较大范围内进行调整，最大镗孔直径可达1000mm。镗削一组精度不高的孔，可用一把刀完成所有孔的加工之后，再换刀进行第二道镗孔工序，直至最后一道工序。镗削精度高的孔，则须单独完成，以避免坐标移动而带来的误差。

编程时，多数情况要规定刀具的结构尺寸和调整尺寸，尤其是自动换刀数控机床，在刀具安装之前，应根据编程时确定的参数，用预调装置(对刀仪)调整到要求的尺寸。对刀仪的精度级别及测量方式分别见表8．5－68和8．5－69。

表8．5－68 对刀仪的精度级别 mm

注：重复精度为对刀尺寸精度的一半。通常在一次装夹中，重复测量7次。

表8．5－69 对刀仪的测量方式