典型軸類零件加工工藝與編程.doc

四 川 科 技 職 業(yè) 學 院畢業(yè)設計（論文）論文題目：典型軸類零件加工工藝分析與編程 年 級:XXXX 學 號:XXXXX 姓 名:XXXX 專 業(yè):數(shù)控技術 指導老師:XXXXX2010年02月 四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第頁院 系 XXXXXX 專 業(yè) XXXXXX 年 級 XXXX 姓 名 XXXXX 題 目 典型軸類零件加工工藝分析與編程 指導教師 唐昌建評 語 指導教師 (簽章)評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日 四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第頁畢業(yè)設計（論文）任務書班 級 XXXX 學生姓名 XXXX 學 號 XXXXXXXXXX 發(fā)題日期： 年 月 日 完成日期： 2 月 28日題 目 典型軸類零件加工工藝分析與編程 1、本論文的目的、意義 通過本論文的設計，使學生更加全面系統(tǒng)的掌握大學三年所學習的專業(yè)知識，把各知識有機的結合起來，更加的系統(tǒng)化，更具連貫性。同時，在設計過程中，學生不斷查閱各種相關書籍、文獻或借助網(wǎng)絡資源擴展自身專業(yè)知識體系，達到查漏補缺，擴展知識結構的目的。在設計中學會應用各種軟件以及同學之間、師生之間共同探討共同完善。 通過對軸類零件加工工藝分析與編程，體現(xiàn)數(shù)控技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、數(shù)控加工的特點、工藝分析、工藝設計方法、編程等。 2、學生應完成的任務 針對題目內容，分別完成以下內容： 1、數(shù)控基礎知識的介紹； 2、數(shù)控加工工藝設計：零件圖的工藝分析、工序的劃分、加工順序和走刀路線 的確定、刀具的選擇、切削用量的選擇等； 3、數(shù)控加工程序的編制：加工工藝分析、數(shù)學處理、加工程序清單等； 四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第頁3、論文各部分內容及時間分配：（共 20 周）第一部分選題 (1周) 第二部分收集整理資料 (3周) 第三部分寫出提綱 (2周)第四部分初稿 (7周) 第五部分結論 (7周)評閱及答辯 ( 周)備 注 指導教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日 四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第頁摘 要隨著機電一體化的加工技術的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床的應用已日趨普及，機械制造業(yè)正在越來越多地采用數(shù)控技術來改善其生產(chǎn)加工方式，社會對其相應技術人才的需求也越來越高為此，我國機電產(chǎn)品呈現(xiàn)機電一體化發(fā)展的趨勢，在機械設計中開始應用可靠性設計，優(yōu)化設計和計算機輔助設計等現(xiàn)代設計方法，消化了引進先進技術和新材料，新工藝在產(chǎn)品設計中的推廣采用技術標準向國際標準靠攏，標準化工作也有了新的發(fā)展，因而大大提高了機械設計和產(chǎn)品水平。數(shù)控加工的目的是讓加工精度更高，效率更高，減少人為的加工失誤為了滿足和適應這個新的形勢因此，本人概述了軸類典型零件的加工工藝及加工方案，通過自己所學專業(yè)知識和實際加工經(jīng)驗并把數(shù)控機床與普通機床合理的結合在一起，更好的應用到實際當中 對于企業(yè)來說，產(chǎn)品的質量是企業(yè)生存的基礎，那么產(chǎn)品工藝合理性就是根本中的根本本人經(jīng)過工藝編制，將普通機床與數(shù)控機床合理的結合，使現(xiàn)有資源合理化，從而實現(xiàn)低成本高收益，首先進行軸類加工方案的確定，然后選擇滿足圖定尺寸要求的機床，從而確定加工工藝。本次畢業(yè)設計主要的內容是軸類零件的數(shù)控加工工藝設計采用普通機械加工和數(shù)控加工相結合的方式，設計編制軸類零件的普通加工工藝規(guī)程和數(shù)控加工工藝規(guī)程，并編制精加工的數(shù)控加工程序。這次對于減速機輸出軸的加工采用數(shù)控車床C616A進行加工，采用線切割技術把毛坯切好進行熱處理，再用車床進行粗加工，先把軸的端面車好，留下一定的余量，對加速軸的兩外端進行倒角。接著對鍵槽用銑刀進行半精加工，最后用C616A數(shù)控車床進行精加工磨砂保證亮端面的平行度偏差不超過0.1，外圓的尺寸保證在68。讓各部位尺寸都達到標準。關鍵詞：機械加工 數(shù)控加工 加工工藝 四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第V頁AbstractWith the mechanical and electrical integration of the rapid development of processing technology, CNC machine tool applications have become increasingly popular, machinery manufacturing industry is increasingly using CNC technology to improve their production and processing, and social needs of its corresponding technical personnel have an increased higher. To this end, Chinas mechanical and electrical integration of mechanical and electrical products showed the trend of development to start in the mechanical design applications reliability design, design optimization and computer-aided design, modern design methods, digested the introduction of advanced technology and new materials, new processes in product design The promotion of the use. Closer to international standards, technical standards, standardization work has been a new development, thus greatly improving the mechanical design and product level. CNC machining precision aim is to enable more efficient, reduce human processing errors. In order to meet and adapt to this new situation. Therefore, I outlined a typical shaft parts processing technology and processing program, have learned through their own professional knowledge and practical experience and processing of CNC machine tools and general machine tools to a reasonable combination of better applied to in practice. For enterprises, the product quality is the basis for enterprises to survive, then the product process is the fundamental rationale of the fundamental. I through process planning, machine tools and CNC machine tools will be ordinary and reasonable combination, so that the rationalization of existing resources, to achieve low-cost, high-yield, first of all to determine the shaft processing program, and then select the map set size to meet the requirements of machine tools, to determine the processing process. The main contents of Graduation Design CNC machining shaft parts process design. Using ordinary machining and CNC machining a combination of design preparation shaft parts of the general process planning and CNC machining process planning, and preparation of finishing CNC machining process. The reducer output shaft for the processing and use of CNC lathes C616A processing, using wire cutting technology to cut a good heat-treated rough, and then lathe to rough, first-axis face a good car, leaving a certain margin of speed up the shaft 2 to the outer end chamfer. Then right Keyway milling cutter with the semi-finishing, and finally C616A CNC lathe to finish grinding to ensure bright face of the parallelism deviation is less than 0.1, the size of cylindrical ensure 68. Let each part of size are up to par. key words：Machining CNC Machining Process 四川科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文) 第36頁目 錄第一章 緒論11.1數(shù)控起源與發(fā)展11.1.1數(shù)控（NC）階段（19521970年）11.1.2計算機數(shù)控（CNC）階段（1970年現(xiàn)在）11.2 國內數(shù)控機床量的現(xiàn)狀2第二章 數(shù)控加工工藝與分析32.1 數(shù)控加工工藝的基本特點和主要內容32.2 零件圖的數(shù)控加工工藝分析42.3 數(shù)控加工工藝設計52.3.1 零件表面數(shù)控加工方案的選擇62.3.2 工序的劃分72.3.3 定位與夾緊方式的確定82.3.4 加工順序的安排82.3.5 確定走刀路線和工步順序82.3.6 對刀點與換刀點的確定9第三章 刀具的選擇103.1 對數(shù)控刀具的要求103.2 刀具快換、自動更換和尺寸預調113.2.1刀具快換或自動更換113.2.2 數(shù)控刀具尺寸預調123.2.3 數(shù)控刀具的工具系統(tǒng)123.2.4 數(shù)控車刀的類型與選擇13第四章 軸類零件加工164.1 軸類零件的功用、結構特點及技術要求16第五章 軸類零件的毛坯，材料及熱處理185.1軸類零件的毛坯和材料185.1.1 軸類零件的毛坯185.1.2 軸類零件的材料185.2 軸類零件的熱處理18第六章 軸的加工工藝206.1 軸類零件典型工藝路線206.2 軸類零件機械加工工藝文件的制訂（對傳動軸的分析）206.2.1 零件的工藝分析206.2.2 毛坯的選擇216.2.3 定位基準的選擇216.2.4 工藝路線的擬定22第七章 切削用量選擇267.1 切削用量的選用原則267.2切削用量的選取方法26第八章 軸的實例加工與編程29第九章 展望34致 謝36參考文獻37第一章 緒論1.1數(shù)控起源與發(fā)展1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床，其數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管電路。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質的變化。近半個世紀以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。1.1.1數(shù)控（NC）階段（19521970年）早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路搭成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代-電子管；1959年的第二代-晶體管；1965年的第三代-小規(guī)模集成電路。1.1.2計算機數(shù)控（CNC）階段（1970年現(xiàn)在）到1970年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段（把計算機前面應有的通用兩個字省略了）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件-運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。到1974年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕（故當時曾用于控制多臺機床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數(shù)控。到了1990年，PC機（個人計算機，國內習慣稱微機）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段?？傊?，計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代-小型計算機；1974年的第五代-微處理器和1990年的第六代-基于PC（國外稱為PC-BASED）。還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控（即CNC）了，而我國仍習慣稱數(shù)控（NC）。所以我們日常講的數(shù)控，實質上已是指計算機數(shù)控了。1.2 國內數(shù)控機床量的現(xiàn)狀近年來我國企業(yè)的數(shù)控機床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機床中，除少量機床以FMS模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。2001年，我國機床工業(yè)產(chǎn)值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，達47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元，消費額比上一年增長25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機床不能滿足市場的需求，使我國機床的進口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進口機床躍升至世界第2位，達24.06億美元，比上年增長27.3%。目前，中國機床工業(yè)廠多人眾。2000年，金切機床制造廠約358家(20.6萬人)，成形機床制造廠191家(約6.5萬人)，共計549家(27.1萬人)。其中生產(chǎn)數(shù)控金切機床的約150家，生產(chǎn)數(shù)控成形機床的約30家，共計約180家，占廠家總數(shù)的1/3。2001年金切機床產(chǎn)量19.2萬臺內數(shù)控金切機床1.752萬臺，約占9%。 第二章 數(shù)控加工工藝與分析所謂數(shù)控加工工藝，就是采用數(shù)控機床加工零件的一種方法。在數(shù)控機床上加工零件，首先要考慮的是工藝問題。數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝大體相同，只是數(shù)控機床加工的零件通常相對于普通機床加工的零件要復雜的多，而且數(shù)控機床具備一些普通機床所不可能實現(xiàn)的功能。為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)勢，必須熟悉其性能，掌握其特點及使用方法，并在編程前正確的制定加工工藝方案，進行工藝設計并優(yōu)化后再進行編程。2.1 數(shù)控加工工藝的基本特點和主要內容1、數(shù)控加工工藝的基本特點：數(shù)控機床加工與普通機床加工在方法和內容上有相似之處，也有許多不同，其主要區(qū)別在控制方式上。在普通機床上加工零件時，是用工藝規(guī)程或工藝卡片來規(guī)定每道工序的加工內容，操作者按工藝卡上規(guī)定的加工內容和加工要求加工零件。而在數(shù)控機床上加工零件時，必須有編程人員把被加工零件的全部工藝過程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)等編制成數(shù)控加工程序，然后將程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，用它控制數(shù)控機床，加工出要求的零件。由此可見，數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝在原則上基本相同，但數(shù)控加工的整個過程是自動進行的，因而又有其特點。2、數(shù)控加工工藝的主要內容：選擇在數(shù)控機床上進行加工的零件，并確定加工的工序內容。分析被加工零件的加工部位形狀，明確加工內容與加工要求，在此基礎上確定零件的加工方案，制定零件數(shù)控加工的工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排與普通加工工序的銜接等。設計數(shù)控加工工序。如工步的劃分、零件的定位和夾具的選擇、刀具的選擇、切削用量的確定等。數(shù)控加工中運行軌跡各節(jié)點的計算。調整數(shù)控加工工序的程序。如對刀點、換刀點的選擇、加工路線的確定、刀具的補償?shù)取：侠矸峙鋽?shù)控加工中的容差。處理數(shù)控機床上的部分工藝指令。2.2 零件圖的數(shù)控加工工藝分析分析零件圖是工藝制訂中的首要工作，它主要包括以下內容：1、零件結構工藝性分析零件結構工藝性是指零件對加工方法的適應性，即所分析的零件結構應便于加工成型。在進行零件結構分析時，若發(fā)現(xiàn)零件的結構不合理等問題應向設計人員或有關部門提出修改意見。2、零件圖的完整性與正確性的分析零件輪廓是數(shù)控加工的最終軌跡，也是數(shù)控編程的依據(jù)。手工編程時，要依據(jù)這些條件計算每個節(jié)點的坐標；自動編程時，則要根據(jù)這些條件才能對構成零件的所有幾何元素進行定義，無論哪一條件不明確，變成都無法進行。因此，在分析零件圖樣時，務必要分析幾何元素的給定條件是否充分，發(fā)現(xiàn)問題及時與設計人員協(xié)商解決。3、零件技術要求零件的技術要求主要指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。只有在分析這些要求的基礎上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。精度及技術要求分析的內容：分析精度及各項技術要求是否齊全、合理。分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達到圖樣要求，若達不到，需采取其他措施（如磨削）彌補的話，則應給后續(xù)工序留有加工余量。找出圖樣上有位置精度要求的表面，這些表面應盡量在一次安裝下完成。對表面粗糙度要求較高的表面，應采用圓周恒線速度切削。4、零件材料分析為滿足零件功能的前提下，應選用廉價、切削性能好的材料。而且，材料選擇應立足國內，不要輕易選用貴重或緊缺的材料。5、零件的結構工藝分析 零件的結構工藝是指所設定的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。良好的結構工藝性，可使零件加工容易，節(jié)省工時和材料。而較差的結構工藝性，會使零件加工困難，浪費工時和材料，有的甚至會使零件無法加工。因此，零件各部位的結構工藝性應符合數(shù)控加工特點。6、零件圖的數(shù)學處理零件圖的數(shù)學處理主要是計算零件加工軌跡的尺寸，即計算零件加工輪廓的基點和節(jié)點的坐標或刀具中心輪廓的基點和節(jié)點的坐標，以便編制加工程序。 基點坐標的計算內容：刀具切削過程中每條運動軌跡的起點和終點在選定的工件坐標系中的坐標值，刀具切削圓弧時的圓心坐標值?；c坐標計算的方法比較簡單，一般可根據(jù)零件圖樣所給的已知條件用人工完成。即依據(jù)零件圖樣上給定的尺寸運用代數(shù)、三角、幾何或解析幾何的有關知識，直接計算出數(shù)值。在計算時，要注意小數(shù)點后的位數(shù)要留夠，以保證在數(shù)控加工后有足夠的精度。 節(jié)點坐標的計算內容：對于一些平面輪廓是非圓曲線方程Y=F（X）組成，如漸開線、阿基米德螺線等，只能用能夠加工的微小直線段和圓弧段去逼近它們。這時數(shù)值計算的任務就是計算節(jié)點的坐標。節(jié)點坐標的計算難度和工作量都較大，通常由計算機完成，必要時也可由人工計算,常用的有直線逼近法（等間距法、等步長法、和等誤差法）和圓弧逼近法，求出所有節(jié)點的坐標值。有人用AutoCAD繪圖，然后捕獲節(jié)點的坐標值，在精度允許的范圍內，這也是一個簡易而有效的方法。2.3 數(shù)控加工工藝設計 數(shù)控加工工藝的一般過程（如圖）：2.3.1 零件表面數(shù)控加工方案的選擇一般應根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結構形狀、尺寸和生產(chǎn)類型等因素來確定零件表面的車削加工方案。 數(shù)控車削加工外圓回轉體零件與端面加工方案的選擇： 加工精度為IT7IT8級、表面粗糙度Ra1.63.2m的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用普通型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工； 加工精度為IT5IT6級、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用普通型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工； 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用高檔精密型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車、精密車的方案進行加工； 對淬火鋼等難加工材料，在淬火前可以采用粗車、半精車的方法，淬火后安排磨削加工。 數(shù)控車削加工內圓回轉體零件加工方案的確定 加工精度為IT8IT9級、表面粗糙度Ra1.63.2m的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用普通型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工； 加工精度為IT5IT6級、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用精密型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工； 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用高檔精密型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進行加工； 對淬火鋼等難加工材料，在淬火前可以采用粗車、半精車的方法，淬火后安排磨削加工。2.3.2 工序的劃分 工序的劃分可以采用兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 工序集中原則 每道工序包括盡可能多的加工內容，從而使工序的總數(shù)減少。其優(yōu)點是：有利于采用高效的專用設備和數(shù)控機床，提高生產(chǎn)效率；減少工序數(shù)目、縮短工藝路線，簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作；減少機床數(shù)量、操作工人數(shù)和占地面積；減少工件裝夾次數(shù)，不僅保證了各加工表面的相互位置精度，而且減少了夾具數(shù)量和裝夾工件的輔助時間。但專用夾具設備和工藝裝備投資大、調整維修比較麻煩、生產(chǎn)準備周期較長，不利于轉產(chǎn)。 工序分散原則 將工件的加工分散在較多的工序內進行，每道工序的加工內容很少。其優(yōu)點：加工設備和工藝裝備結構簡單，調整和維修方便，操作就愛你但，轉產(chǎn)容易；有利于選擇合理的切削用量，減少機動時間。但工藝路線較長，所需設備及工人人數(shù)多，占地面積大 工序劃分方法 按所用刀具劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多，機床連續(xù)工作時間長，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。 按安裝次數(shù)劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于工件的加工內容不多的工件，加工完成后就能達到待檢狀態(tài)。 按粗、精加工劃分。即粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、精加工分開的零件，如毛坯為鑄件、焊件或鍛件。 按加工部位劃分。即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對于加工表面多而復雜的零件，可按其結構特點劃分多道工序。2.3.3 定位與夾緊方式的確定 正確、合理地選擇工件的定位與夾緊方式，是保證加工精度的必要條件。工件定位基準的選擇與夾緊方案的確定，應注意下列三點。 力求設計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重和誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。 設法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到一次定位裝夾后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機床的效率。 避免采用占機人工調整式方案，以免占機時間太多，影響加工效率。2.3.4 加工順序的安排在選定加工方法、劃分工序后，接下來要做的主要內容就是合理安排這些加工方法和加工順序。零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序（表面熱處理、清洗和檢驗等），這些工序的順序直接影響到零件的加工質量、生產(chǎn)效率和加工成本。切削加工工序的安排： 基面先行原則 先粗后精原則 按照粗加工半精加工精加工的順序進行，逐步提高加工精度。 先主后次原則零件的主要工作表面、裝配基面應先加工，次要表面可穿插進行。 先面后孔原則 先近后遠原則 一般情況下，離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程。還利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。2.3.5 確定走刀路線和工步順序 走刀路線是刀具刀位點在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包含了工步的內容，也反映了工步的順序。 走刀路線的確定非常重要，因為它與零件的加工精度和表面質量密切相關。 走刀路線確定原則： 應能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。 應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間或切削進給時間，提高加工效率。2.3.6 對刀點與換刀點的確定 對刀點的選擇原則： 便于數(shù)字處理和簡化編程。 容易找正、便于檢查。 引起的加工誤差小。換刀點選擇原則： 換刀點應設在工件或夾具的外部，刀架轉位時刀具不與其他部位干涉為原則。 第三章 刀具的選擇機械加工自動化生產(chǎn)可分為以自動生產(chǎn)線為代表的剛性專用化自動生產(chǎn)和以數(shù)控機床為主的柔性通用化自動生產(chǎn)。就刀具而言，在剛性專用化自動生產(chǎn)中，是以提高刀具專用復合化程度來獲得最佳經(jīng)濟效益的。而在柔性自動化生產(chǎn)中，為適應隨機多變加工零件的需求，盡可能通過提高刀具及其工具系統(tǒng)的標準化、系列化和模塊化程度來獲得最佳經(jīng)濟效益。本章簡述對數(shù)控刀具的特殊要求：車削類、鏜銑類數(shù)控刀具系統(tǒng)；刀具預調、磨損與破損的自動監(jiān)測。3.1 對數(shù)控刀具的要求刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內容之一，它不僅影響機床的加上效率，而是直接影響加上質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等多方面的因素。以數(shù)控機床為主的柔性自動化加工是按預先編好的程序指令自動地進行加工。應適應加工品種多、批量小的要求，刀具除應具備普通機床用刀具應有的性能外，還應滿足下列要求： 刀具切削性能應穩(wěn)定可靠，避免刀具過早地損壞，而造成頻繁地停機。由于刀具和工件材料性能的分散性，以及刀具制造工藝和工作條件控制不言，有相當一部分刀具的切削性能遠低于平均性能，使刀具切削性能穩(wěn)定可靠性差。因此必須嚴格控制刀具材料的質量，嚴格貫徹刀具制造工藝，特別是熱處理和刃磨工序。嚴格檢查刀具質量，確保刀具切削性能穩(wěn)定可靠。 刀具壽命應有較高的壽命。應選用切削性能好、耐磨性高的涂層刀片以及合理地選擇切削用量。 保證可靠地斷屑、卷屑和排屑。加工時，應不產(chǎn)生紊亂的帶狀切屑，纏繞在刀具、工件上；不易斷屑的刀具應保證切屑順利的卷曲和排出；避免形成細碎的切屑；精加工是切屑不劃傷已加工表面；切屑流出時不妨礙切削液澆注。為了確?？煽康財嘈肌⒕硇己团判?，可采取一下措施：合理選用可轉位刀片的斷屑槽槽形；合理地調整切削用量；在刀體中設置切削液通道，將切削液直接輸送至切削區(qū)，有助于清除切屑；利用高壓切削液強迫斷屑。 能快速地換刀或自動換刀。 能迅速、精確地調整刀具尺寸。 必須從數(shù)控加工特點出發(fā)來制定數(shù)控刀具的標準化、系列化和通用化結構體系。數(shù)控工具系統(tǒng)應是一種模塊式、層次化可分級更換、組合的體系。 對于刀具及其工具系統(tǒng)的信息，應建立完整的數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)。 應有完善的刀具組裝、預調、編碼標識與識別系統(tǒng)。 應建立切削數(shù)據(jù)庫，以便合理利用機床與刀具。3.2 刀具快換、自動更換和尺寸預調3.2.1刀具快換或自動更換 刀片轉位或更換刀片 為了減少換刀時間，數(shù)控機床加工時一般都使用可轉位刀具。刀具磨損后只需將刀片轉位或更換新刀片就可繼續(xù)切削。它的換刀精度決定與刀片精度和定位精度。目前中等精度刀片適用于粗加工，精密級刀片只適用于半精加工。在精加工時仍需尺寸調整。 更換刀頭模塊 生產(chǎn)中正在推廣使用模塊式車削類工具系統(tǒng)。它具有能完成車、鏜、切斷、攻螺紋和檢測等刀頭模塊。刀頭模塊通過中心拉桿來實現(xiàn)快速夾緊或松開。在拉緊時，能使拉緊孔產(chǎn)生微小彈性變形而獲得很高的精度和剛度，其徑向、軸向精度分別為2um和5um，自動換刀時間為2s。 更換刀夾 刀具與刀夾一起從數(shù)控車床上取下。刀片轉位或更換后，在調刀儀上進行調刀。它的特點是可使用較低精度的刀片和刀桿，但刀夾精度要求較高。 手動更換刀柄在數(shù)控銑床上需連續(xù)對工件進行鉆、鉸、鏜、銑、攻螺紋等加工。此時，將各種刀具分別裝在刀柄上，并在調刀儀上調整相應尺寸。加工時根據(jù)加工順序連續(xù)手動更換刀柄。調刀時的安裝基準和刀具在機床上的安裝基準一致，均為7：24錐柄，可減少安裝誤差。 自動換刀圖為帶轉塔刀架的加工中心。轉塔刀架上配制了加工零件所需的刀具。加工時按加工指令轉塔刀架轉過一個或幾個位置來進行自動換刀。換刀動作減少，換刀速度較快。如圖所示，在加工中心的刀庫中存儲著加工所需的刀具。按指令，使機床和刀庫的運動互相配合來實現(xiàn)自動換刀，也可通過機械手實現(xiàn)自動換刀，其過程如圖所示，在生產(chǎn)批量大的柔性制造系統(tǒng)（FMS）中，為了提高生產(chǎn)率，還可采用更換機床主軸箱來自動換刀。3.2.2 數(shù)控刀具尺寸預調為了確保刀具快換后不經(jīng)試切切就可獲得合格的工件尺寸，數(shù)控刀具都在機外預先調整到預定的尺寸。數(shù)控刀具尺寸的預調方法：刀具的軸向和徑向尺寸的調整方法可根據(jù)刀具結構及其所配置工具系統(tǒng)。數(shù)控刀具尺寸預調儀數(shù)控刀具尺寸預調包括：軸向和徑向尺寸、角度等調整和測量。以前用通用量具和夾具組成的預調裝置來預調，其精度差又費時，目前已被性能完善的專用預調儀所取代。它具有下列特點： 能對靜止和回轉的刀具自動檢測。 對長度、角度和半徑尺寸的測量精度高。分辨率為0.5um;重復精度為2um；分度臺定位精度為0.01。 能確定回轉型刀具的偏心和跳動誤差。 能自動對焦、可實現(xiàn)自動標定循環(huán)。 配有刀具信息編碼的集成讀數(shù)頭。3.2.3 數(shù)控刀具的工具系統(tǒng)數(shù)控刀具的工具系統(tǒng)是指用來聯(lián)接機床主軸與刀具之間的輔助系統(tǒng)。它除了刀具本身之外，還包括實現(xiàn)刀具快換所必須的定位、夾持、拉緊、動力傳遞和刀具保護等部分。在柔性自動化生產(chǎn)中，使用刀具種類多，要求換刀迅速。為此，通過標準化、系列化和模塊化來提高其通用化程度，且也便于刀具組裝、預調、使用、管理以及數(shù)據(jù)管理。因此研究用較少種類的刀具滿足多種工件的加工需求，建立包括刀具、刀夾、刀桿和刀座等工具結構體系，是數(shù)控加工基礎。為此不少國家和公司都已制定出自己的標準和體系。數(shù)控刀具的工具系統(tǒng)按使用范圍可分為鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng)和車削類數(shù)控工具系統(tǒng)；按系統(tǒng)的結構特點可分為整體式工具系統(tǒng)和模塊式工具系統(tǒng)。車削類數(shù)控工具系統(tǒng)：車削類數(shù)控工具系統(tǒng)的構成和結構一般與下列因素有關。機床刀架的形式：由于機床刀架形式不同，刀具與機床刀架之間刀夾、刀座也就不同。刀具類型：刀具類型不同，所需的刀夾就不同。例如定尺寸的鉆頭和鉸刀與非定尺寸的車刀等的刀夾就不同。工具系統(tǒng)中動力驅動：有動力驅動刀夾與無動力驅動刀夾的結構顯然不同，例如圖 所示為動力驅動的鉆夾頭。我國大多數(shù)數(shù)控車床上所使用車刀，除采用可轉位車刀的比率和可轉位車刀刀體、刀片的精度略高外，與臥式車床上使用的車刀區(qū)別不大。因此至今未能形成我國的車削類工具系統(tǒng)?，F(xiàn)介紹目前在我國已較為普及、在國際上被廣泛采用的一種整體式車削工具系統(tǒng)。按照國內行業(yè)命名方法，可稱為CZG車削工具系統(tǒng)，它等同于德國標準DIN69880。CZG車削工具系統(tǒng)與數(shù)控車床刀架聯(lián)結的柄部是由一個有與其軸線垂直的齒條的圓柱和法蘭組成。在數(shù)控車床的刀架上，安裝刀夾柄部圓柱孔的側面，設有一個有螺栓帶動的可移動楔形齒條，該齒條與刀夾柄部上的齒條相嚙合，并有一定錯位，由于存在這個錯位，當旋轉螺栓，楔形齒條徑向壓緊刀夾柄部的同時，使柄部的法蘭緊密的貼緊在刀架的定位面上，并產(chǎn)生足夠的拉緊力。3.2.4 數(shù)控車刀的類型與選擇 車床主要用于回轉表面的加工，如內外圓柱面、圓錐棉、圓弧面、螺紋等切削加工。如圖所示為常用車刀的種類、形狀和用途。圖2-1車刀的分類與用途 1- 45端面車刀；2-90外圓車刀；外螺紋車刀； 4-70外圓車刀；5-成型車刀；6-90左切外圓車刀； 7-切斷、車槽車刀；8內孔車槽車刀；9-內螺紋車刀 10-95內孔車刀；11-95內孔車刀； 尖形車刀、圓弧形車刀合成行車刀數(shù)控車削常用的車刀一般分為3類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。尖形車刀A、尖形車刀的特征 以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖（同時也稱其為刀位點）由直線形的主、副切削刃構成，如90內、外圓車刀，左、右端面車刀，切斷（車槽）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內孔車刀。用這類車刀加工零件時，其零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。B、尖形車刀的幾何參數(shù)選擇 尖形車刀的幾何參數(shù)主要指車刀的幾何角度，可根據(jù)不同的加工對象進行選擇。 在數(shù)控車削加工中，總希望能按照輪廓一刀連續(xù)車削出所需要的外形，這時就要對刀具進給路線及加工過程中可能出現(xiàn)的刀具干涉等進行全面考慮，工件形面與車刀的工作主偏角、副偏角應該認真核算圓弧形車刀A、圓弧形車刀的特征圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工使用車刀（如圖所示）其特征是：構成主切削刃的刀