湖北工业大学机械工程学院 杨光友教授 中职机电技术应用专业

数控加工技术

2.1 数控工艺特点2.1.1 数控工艺比较详细 数控加工工艺内容与普通机加工大致相同但非常完整，因为数控是高度自动化的过程。如普通机加工只需指明工步即可，但数控加工必须指明所用刀具、切削速度、进给速度，开动润滑否等等。 原来靠机床操作工凭经验的加工参数现在必须由数控编程人员用数控指令表示出来。

2.1.2 工序集中

现代数控机床刚度大，刀库容量大及多坐标、多工位的特点可以实现一次装夹完成多种加工甚至多个零件的加工，这样就造成了工序集中

2.1.3 加工方法的特点 在曲面加工中，传统的方法是钳工用砂轮磨，用样板

检验修正（如舰艇的螺旋桨），数控靠 5 坐标轴联动，可以准确加工出理想的曲面。

2.2 数控加工工序 数控指令中必须指明机床的运动过程，零件的工艺

过程、刀具的种类、 走刀速度和走刀路线 ，不能把设计与工艺分割

2.2.1 数控加工工艺设计的主要内容 1. 数控加工工艺内容的选择 对零件加工而言，并非全部加工工艺并非全部加工工艺都要在数控机

床上实现。因为数控机床的工时费较高，用普通机床加工毛胚、在数控机床上加工曲面才是比较合理的选择。

不适合数控加工的内容： （ 1 ）占机时间长的加工内容 （ 2 ）加工部位分散（数控坐标轴不够） （ 3 ）按样板而非公式加工的曲面轮廓 适合数控加工的内容：（ 1 ）通用机床无法加工的内容 （ 2 ）通用机床难于加工或加工质量不能保证的内容 （ 3 ）用普通机床劳动强度较大的加工内容 2. 数控机床工艺性分析1 ）选择合适的对刀点及换刀点 对刀点可以称为起刀点（数控程序的起点） 对刀点与刀位点是对应的（说法不同）

刀位点：端面铣刀的底面中心 钻头的刀尖 球头铣刀的球心 车刀及镗刀的刀尖 对刀原则：便于测量和简化编程（尽量选择在

零件的设计基准或工艺基准上） 换刀点：对于多刀机床，应在编程时考虑到换

刀点的位置可能与工件或夹具产生干涉（换刀点在加工区域以外）

2 ）审查和分析工艺基准的可靠性 数控加工是一种定位（坐标）加工，尤其工

件需要两面加工时只能有一个工艺基准

3 ）选择合理的零件固定方式 每一次重新固定工件都要花费大量的时间去对

刀。合理的选择定位基准和夹紧方式对于提高加工效率大有帮助。必要时要改进设计以增加定位的可靠性。如下图所示：

改进前的结构 改进后的结构

增加凸台增加凸台

3. 数控加工工艺路线的设计（工序）

数控加工一般穿插在零件加工的整个工艺中，注意与其它工艺相衔接。着重注意如下问题： 工序的划分：（ 1 ）安装一次工件 （ 2 ）以同一把刀具加工 （ 3 ）加工部位不同 （ 4 ）粗 /精加工

2.2.2 数控加工工艺设计方法 确定本工序的走刀路线，切削用量、工艺装

备、定位夹紧方式 ----- 工艺设计 1. 确定走刀路线 1 ）寻求最短走刀路线

这种路线较好这种路线较好

2 ）最终轮廓应一次完成（不急剧改变运动方（不急剧改变运动方向）向）

刀具急剧改变运动方向会留下痕迹痕迹，故应注意走刀路线的选择。如下图所示

不好的路线较好的路线 最好的路最好的路

线线

3 ）选择刀具的切入及切出方向

为了保证工件轮廓的光滑，进刀与退刀（切入与切出）应沿零件轮廓的切线上。减少切削过程刀具速度的变化以减轻刀痕。如图所示：

2. 确定定位和夹紧方案 定位与夹紧是非常耗时的工作，注意 以下几点：（ 1 ）尽可能做到设计基准、工艺基准、编程计算基准的“三统

一”。（ 2 ）尽可能做到工序集中，最好一次装夹完成全部加工（ 3 ）避免采用人工调整时间较长的装夹方案（ 4 ）工件刚度较大的地方才是较好的夹紧点工件刚度较大的地方才是较好的夹紧点 ! 如图所示

3. 确定刀具与工件的相对位置 （确认对刀点）

对刀点是通过对刀来确定刀具与工件相对位置的基准基准点点，可以设置在工件上，也能设置在夹具上。工件大致为圆形时，其对刀点往往与工件的坐标原点一致。

4. 确定切削用量

与普通机床不同数控机床必须由编程人员规定切削用量。其原则是：保证刀具能加工一个完整的工件保证刀具能加工一个完整的工件

在零件的加工过程中不允许换刀 在零件的加工过程中不允许换刀 用类比法确定切削用量，见下表： 用类比法确定切削用量，见下表： 车削加工的切削速度表车削加工的切削速度表

被切材料 轻切切深 0.5 ～ 1.0进给量 0.05 ～

0.3/r

中切切深 1 ～ 4

进给量 0.2 ～0.5/r

重切切深 5 ～ 12

进给量 0.4 ～0.8/r

10# 100---250 150---250 80---220

45# 60---230 70-220 80---180

2.2.3 填写数控加工技术文件文件 数控编程任务书 工件安装和原点设定卡 数控技术文件 数控加工工艺卡 数控加工走刀路线图 数控刀具卡 把前面的内容用文字及表格记录下来把前面的内容用文字及表格记录下来

1. 数控编程任务书

工艺处

数控编程任务书

产品零件图号 任务书编号零件名称

使用数控设备

主要工序说明即技术要求：收任务书

的时间经手人：

编制 审核

编程 批准

2. 数控加工工件安装和原点设定卡 （简称装夹图或零件设定卡）

数控加工工件安装及原点设定卡

3 T 形螺栓

2 压板

1 镗铣夹具板

3. 数控加工工序卡

单位数控加工

工序卡产品名称或代号 零件名称 零件

图号

工序简图 车间 使用设备工序员 程序编号夹具名称 夹具编号

4. 数控走刀路线图

数控走刀路线图 零件号

工序号 工步号

机床型号 XK10

程序起止 0 ～100

内容 铣轮廓周边

5. 数控刀具卡零件图号 JB30102-

4 数控刀具卡 使用设备

刀具名称 镗刀 Tc-30

序号 刀具编号 刀具部件名 规格

1 T013960 拉钉 M10X1

2 392.1 刀柄

3 392.4 接杆 50x100

2.3 数控机床用刀具 2.3.1 数控刀具必须有较长的使用寿命： （ 1 ）足够的强度及刚度 （ 2 ）高的刀具耐用度 （ 3 ）高的可靠度 （ 4 ）较高的精度 （ 5 ）可靠的断屑能力 （ 6 ）可以快速更换刀具

非回转型刀具

回转型刀具

回转型刀具主要由 3 部分组成（ a ）连接连接刀柄

（ b ）接杆（ c ）复合刀具。

拉钉螺纹孔

精度及光洁度很高

2.3.2 数控加工刀具特点 1 ）广泛采用可转位刀头（刀刃部分）

刀刃钝了，换个方向又是新的

2 ）应用工具系统 数控机床能进行多种加工，所用刀具也就

很多种类，必须使刀具系列化、标准化和模块化 ------ 建立工具系统。

1 ）车削类工具系统车刀刀柄可

换位刀片

2 ）镗铣类工具系统 （ 1 ）整体式 （ 2 ）模块式

（ 1 ）

（ 2 ）

模块式工具系统已成气候。我国已开发 TMG 系统。

2.3.3 对刀具材料的基本要求 所谓刀具材料是指刀具切削部分的材料

1. 刀具材料的种类及其选用 刀具材料应具备下列性能（ 1 ）高硬度及高耐磨性 （ 2 ）高强度及高韧性 （ 3 ）良好的耐热性及传热性 （ 4 ）良好的热加工及机加工性能 2. 常用刀具材料1 ）高速钢（ 62---67HRC ） 2 ）硬质合金（ 78—82HRC ，耐

热）牌号： W18Cr4V( 普通 ) 牌号： YG8;YG6;YG3(K 类 ) 韧性好

9W18Cr4V( 高级 ) YT15;YT5;YT10(P 类 ) 耐磨好 YW1;YW2(M 类 ) 综合素质好综合素质好

2.3.4 数控刀具的选用车床类刀具的选用简单，主要介绍旋转类刀具（铣镗类刀具）

1. 铣刀的种类及选择 铣刀用来加工面、槽、健、斜面等。常用铣刀如下图所示：

球球铣铣刀刀

立立铣铣刀刀

鼓鼓形形刀刀

锥锥形形刀刀

面面铣铣刀刀

2. 孔加工刀具 孔加工或有 2 个步骤： 钻孔 ----- 扩孔

1 ）钻孔主要用麻花钻

2 ）扩孔的刀具较多（孔的直径＞ 20mm 一般由扩孔完成）

3 ）镗孔刀具 镗孔刀具有单刃刀具及双刃刀具

中心线

4 ）铰孔刀具 铰孔能使孔的光洁度达到较高的程度

通用铰刀图

硬质合金单刃铰刀