數(shù)控車削加工工藝與加工程序編制要點(diǎn)(doc 29頁).doc

1、畢業(yè)論文題 目：數(shù)控車削加工工藝及加工程序編制學(xué) 院： 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用 姓 名： 班 級： 指導(dǎo)老師： 摘 要數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)（1T）與制造技術(shù)（MT）結(jié)合發(fā)展的結(jié)果?，F(xiàn)代的CAD/CAM，F(xiàn)MS，CIMS，敏捷制造和智能制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。數(shù)控機(jī)床是裝

2、備制造業(yè)的工作母機(jī)，是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石是保證高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國防軍工現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝備。在全球倡導(dǎo)綠色制造的大環(huán)境下，機(jī)床數(shù)控化改造成為了熱點(diǎn)。它包括普通機(jī)床的數(shù)控化改造和數(shù)控機(jī)床的升級。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹了數(shù)控加工的特點(diǎn)、加工工藝分析以及數(shù)控編程的一般步驟。并通過一定的實(shí)例詳細(xì)的介紹了數(shù)控加工工藝的分析方法。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)，加工工藝，編程目 錄摘 要IABSTRACTII第1章 零件結(jié)構(gòu)工藝分析、毛胚及加工定位基準(zhǔn)的確定11.1零件圖分析11.2工件的加工工藝分析11.3工件毛坯的確定21.4定位基準(zhǔn)的選擇2第2章 擬定加工工藝路線、制定工序卡片42.1工序的劃分42.2加工順

3、序的安排42.3控機(jī)床加工工序和加工路線的設(shè)計(jì)42.5確定切削用量6第三章 確定加工余量、工序尺寸和公差以及工藝尺寸鏈計(jì)算73.1加工余量的確定73.2確定工序尺寸及其公差7第4章 數(shù)控編程114.1數(shù)控車床的編程特點(diǎn)114.2數(shù)控車床的編程指令124.3加工路線的確定134.4零件及加工程序編制17結(jié) 論23致 謝24參考文獻(xiàn)25第1章 零件結(jié)構(gòu)工藝分析、毛胚及加工定位基準(zhǔn)的確定1.1零件圖分析在設(shè)計(jì)零件的加工工藝規(guī)程時(shí)，首先要對加工對象進(jìn)行深入分析。對于數(shù)控車削加工應(yīng)考慮以下幾方面：1、構(gòu)成零件輪廓的幾何條件在車削加工中手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；在自動編程時(shí)，要對構(gòu)成零件輪廓所有幾何

4、元素進(jìn)行定義。因此在分析零件圖時(shí)應(yīng)注意：（1）零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構(gòu)成；（2）零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標(biāo)注不清，使編程無法下手；（3）零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數(shù)學(xué)處理困難。（4）零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床加工的特點(diǎn)，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。2、尺寸精度要求分析零件圖樣尺寸精度的要求，以判斷能否利用車削工藝達(dá)到，并確定控制尺寸精度的工藝方法。在該項(xiàng)分析過程中，還可以同時(shí)進(jìn)行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈計(jì)算等。在利用數(shù)控車床車削零件時(shí)，常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作為編程的尺寸

5、依據(jù)。3、形狀和位置精度的要求零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。加工時(shí)，要按照其要求確定零件的定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)，還可以根據(jù)數(shù)控車床的特殊需要進(jìn)行一些技術(shù)性處理，以便有效的控制零件的形狀和位置精度。4、表面粗糙度要求表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數(shù)控車床、刀具及確定切削用量的依據(jù)。1.2工件的加工工藝分析斷屑處理可采用改變刀具切削部分的幾何角度、增加斷屑器和通過編程技巧以滿足加工中的斷屑要求。（1）連續(xù)進(jìn)行間隔式暫停對連續(xù)運(yùn)動軌跡進(jìn)行分段加工，每相鄰加工工段中間用G04指令功能將其隔開并設(shè)定較短的間隔時(shí)間（0.5s）。其分段多少，視斷屑要求而定。

6、（2）進(jìn)、退刀交換安排在鉆削深孔等加工中，可通過工序使鉆頭鉆入材料內(nèi)一段并經(jīng)短暫延時(shí)后，快速退出配件后在鉆入一段，并依次循環(huán)，以滿足斷屑、排泄的要求。（3）進(jìn)給方向的特殊安排Z軸方向的進(jìn)給運(yùn)動在沿負(fù)軸方向走刀時(shí)，有時(shí)并不合理，甚至車壞工件。1.3工件毛坯的確定1、零件材料及其力學(xué)性能零件的材料及其力學(xué)性能大致確定了毛坯的種類。例如鋼質(zhì)零件若力學(xué)性能要求不太高且形狀不十分復(fù)雜時(shí)可選擇型材毛坯，但若要求較高的力學(xué)性能，則應(yīng)選擇鍛件毛坯。2、零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸如形狀復(fù)雜的大型零件毛坯可采用砂型鑄造；一般用途的階梯軸，若各臺階直徑相差不大可用圓棒料，反之，則選擇鍛件毛坯較為合適；對于鍛件毛坯尺寸

7、大的零件一般選擇自由鍛造，中小型零件可選擇模鍛。1.4定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)包括粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)：用未加工過的毛坯表面做基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)：用已加工過的表面做基準(zhǔn)。1、粗基準(zhǔn)的選擇原則：粗基準(zhǔn)影響：位置精度、各加工表面的余量大?。ň鶆?？足夠？）。重點(diǎn)考慮：如何保證各加工表面有足夠余量，使不加工表面和加工表面間的尺寸、位置符合零件圖要求。（1）合理分配加工余量的原則a、應(yīng)保證各加工表面都有足夠的加工余量：如外圓加工以軸線為基準(zhǔn)；b、以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面加工余量分布均勻、表面質(zhì)量高；如床身加工，先加工床腿再加工導(dǎo)軌面；（2）保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置

8、精度的原則一般應(yīng)以非加工面做為粗基準(zhǔn)，這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有較為精確的相對位置。當(dāng)零件上有幾個(gè)不加工表面時(shí)，應(yīng)選擇與加工面相對位置精度要求較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。2、精基準(zhǔn)的選擇原則：（1）基準(zhǔn)重合的原則：定為基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則:盡量選用一組精基準(zhǔn)定位，以此加工工件的大多數(shù)表面的工藝原則!（3）互為基準(zhǔn)原則當(dāng)某些表面位置精度要求很高時(shí)，采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的一種原則（4）自為基準(zhǔn)原則當(dāng)加工面的表面質(zhì)量要求很高時(shí)，為保證加工面有很小的且均勻的余量，常用加工面本身作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工的一種工藝原則!（5）便于裝夾的原則第2章 擬定加工工藝路線、制定工序卡片2.1工

9、序的劃分?jǐn)?shù)控機(jī)床與普通機(jī)床加工相比較，加工工序更加集中，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)，加工工序的劃分有以下幾種方式：（1）根據(jù)裝夾定位劃分工序這種方法一般適應(yīng)于加工內(nèi)容不多的工件，主要是將加工部位分為幾個(gè)部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形時(shí)，以內(nèi)腔夾緊；加工內(nèi)腔時(shí)，以外形夾緊。（2）按所用刀具劃分工序?yàn)榱藴p少換刀次數(shù)和空程時(shí)間，可以采用刀具集中的原則劃分工序，在一次裝夾中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再換第二把刀，加工其他部位。在專用數(shù)控機(jī)床或加工中心上大多采用這種方法。（3）以粗、精加工劃分工序?qū)σ桩a(chǎn)生加工變形的零件，考慮到工件的加工精度，變形等因素，可按粗、精加工分開的原則來劃分

10、工序，即先粗后精。在工序的劃分中，要根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)要求、工件的安裝方式、工件的加工工藝性、數(shù)控機(jī)床的性能以及工廠生產(chǎn)組織與治理等因素靈活把握，力求合理。2.2加工順序的安排加工順序的安排應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，選擇工件定位和安裝方式，重點(diǎn)保證工件的剛度不被破壞，盡量減少變形，因此加工順序的安排應(yīng)遵循以下原則：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊（2）先加工工件的內(nèi)腔后加工工件的外輪廓（3）盡量減少重復(fù)定位與換刀次數(shù)（4）在一次安裝加工多道工序中，先安排對工件剛性破壞較小的工序。2.3控機(jī)床加工工序和加工路線的設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床加工工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：確定工序的具體加工內(nèi)容、切削用量、

11、工藝裝備、定位安裝方式及刀具運(yùn)動軌跡，為編制程序作好預(yù)備。其中加工路線的設(shè)定是很重要的環(huán)節(jié)，加工路線是刀具在切削加工過程中刀位點(diǎn)相對于工件的運(yùn)動軌跡，它不僅包括加工工序的內(nèi)容，也反映加工順序的安排，因而加工路線是編寫加工程序的重要依據(jù)。確定加工路線的原則加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度。設(shè)計(jì)加工路線要減少空行程時(shí)間，提高加工效率。簡化數(shù)值計(jì)算和減少程序段，降低編程工作量。據(jù)工件的外形、剛度、加工余量、機(jī)床系統(tǒng)的剛度等情況，確定循環(huán)加工次數(shù)。合理設(shè)計(jì)刀具的切入與切出的方向。采用單向趨近定位方法，避免傳動系統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差。2.4刀具的選擇刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下

12、進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。（1）選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀，加工凸臺、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。（2）在進(jìn)行自由曲面（模具）加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速

13、度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。（3）在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和按刀動作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的

14、結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（3種規(guī)格）和錐柄（4種規(guī)格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。（4）在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆；先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。2.5確定切削用量1、確定

15、主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計(jì)算公式為:n=1000v/71D式中:v切削速度，單位為m/m動，由刀具的耐用度決定;N主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min, D工件直徑或刀具直徑，單位為mm。計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n，最后要選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。2、確定進(jìn)給速度進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。確定進(jìn)給速度的原則:當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100一200mm/min范圍內(nèi)選取;在切斷、加工深孔或用高速鋼

16、刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20一50mm/min范圍內(nèi)選取;當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20-50mm/min范圍內(nèi)選取;刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。3、確定背吃刀量背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm,總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最

17、佳切削用量。切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動力性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。第三章 確定加工余量、工序尺寸和公差以及工藝尺寸鏈計(jì)算3.1加工余量的確定確定加工余量的方法有3種：分析計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)估算法和查表修正法。（1）分析計(jì)算法本方法是根據(jù)有關(guān)加工余量計(jì)算公式和一定的試驗(yàn)資料，對影響加工余量的各項(xiàng)因素進(jìn)行分析和綜合計(jì)算來確定加工余量。用這種方法確定加工余量比較經(jīng)濟(jì)合理，但必須有比較全面和可靠的試驗(yàn)資料。目前，

18、只在材料十分貴重，以及軍工生產(chǎn)或少數(shù)大量生產(chǎn)的工廠中采用。（2）經(jīng)驗(yàn)估算法本方法是根據(jù)工廠的生產(chǎn)技術(shù)水平，依靠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定加工余量。為防止因余量過小而產(chǎn)生廢品，經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的數(shù)值總是偏大，這種方法常用于單件小批量生產(chǎn)。（3）查表修正法 此法是根據(jù)各工廠長期的生產(chǎn)實(shí)踐與試驗(yàn)研究所積累的有關(guān)加工余量數(shù)據(jù)，制成各種表格并匯編成手冊，確定加工余量時(shí)，查閱有關(guān)手冊，再結(jié)合本廠的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修正后確定，目前此法應(yīng)用較為普遍。3.2確定工序尺寸及其公差機(jī)械加工過程中，工件的尺寸在不斷地變化，由毛坯尺寸到工序尺寸，最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸。在這個(gè)變化過程中，加工表面本身的尺寸及各表面之間的尺寸都在不斷地變化，這

19、種變化無論是在一個(gè)工序內(nèi)部，還是在各個(gè)工序之間都有一定的內(nèi)在聯(lián)系。應(yīng)用尺寸鏈理論去揭示它們之間的內(nèi)在關(guān)系，掌握它們的變化規(guī)律是合理確定工序尺寸及其公差和計(jì)算各種工藝尺寸的基礎(chǔ)，尺寸鏈的計(jì)算方法有兩種：極值法與概率法。極值法是從最壞情況出發(fā)來考慮問題的，即當(dāng)所有增環(huán)都為最大極限尺寸而減環(huán)恰好都為最小極限尺寸，或所有增環(huán)都為最小極限尺寸而減環(huán)恰好都為最大極限尺寸，來計(jì)算封閉環(huán)的極限尺寸和公差。事實(shí)上，一批零件的實(shí)際尺寸是在公差帶范圍內(nèi)變化的。在尺寸鏈中，所有增環(huán)不一定同時(shí)出現(xiàn)最大或最小極限尺寸，即使出現(xiàn)，此時(shí)所有減環(huán)也不一定同時(shí)出現(xiàn)最小或最大極限尺寸。概率法解尺寸鏈，主要用于裝配尺寸鏈。1、極值法

20、解工藝尺寸鏈的基本計(jì)算公式。尺寸鏈的計(jì)算方法有兩種：極值法與概率法。極值法是從最壞情況出發(fā)來考慮問題的，即當(dāng)所有增環(huán)都為最大極限尺寸而減環(huán)恰好都為最小極限尺寸，或所有增環(huán)都為最小極限尺寸而減環(huán)恰好都為最大極限尺寸，來計(jì)算封閉環(huán)的極限尺寸和公差。事實(shí)上，一批零件的實(shí)際尺寸是在公差帶范圍內(nèi)變化的。在尺寸鏈中，所有增環(huán)不一定同時(shí)出現(xiàn)最大或最小極限尺寸，即使出現(xiàn)，此時(shí)所有減環(huán)也不一定同時(shí)出現(xiàn)最小或最大極限尺寸。概率法解尺寸鏈，主要用于裝配尺寸鏈，其計(jì)算方法在裝配中講授。這里只介紹極值法解工藝尺寸鏈的基本計(jì)算公式。（1）封閉環(huán)的基本尺寸式中K為增環(huán)的環(huán)數(shù)，m為組成環(huán)的環(huán)數(shù)（下同）。（2）封閉環(huán)的極限尺寸

21、= = （3）封閉環(huán)的極限偏差ES （4）封閉環(huán)的公差TTESEI （5）封閉環(huán)的平均尺寸L L = 式中增環(huán)的平均尺寸減環(huán)的平均尺寸。 組成環(huán)的平均尺寸 2、工序尺寸及其公差的確定 （1）基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及公差的確定當(dāng)零件定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（工序基準(zhǔn)）重合時(shí)，零件工序尺寸及其公差的確定方法是：先根據(jù)零件的具體要求確定其加工工藝路線，再通過查表確定各道工序的加工余量及其公差，然后計(jì)算出各工序尺寸及公差；計(jì)算順序是：先確定各工序余量的基本尺寸，再由后往前逐個(gè)工序推算，即由工件上的設(shè)計(jì)尺寸開始，由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸。（2）測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及其公差的計(jì)算在加工中

22、，有時(shí)會遇到某些加工表面的設(shè)計(jì)尺寸不便測量，甚至無法測量的情況，為此需要在工件上另選一個(gè)容易測量的測量基準(zhǔn)，通過對該測量尺寸的控制來間接保證原設(shè)計(jì)尺寸的精度。這就產(chǎn)生了測量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，測量尺寸及公差的計(jì)算問題。（3）定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸計(jì)算在零件加工過程中有時(shí)為方便定位或加工，選用不是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的幾何要素作定位基準(zhǔn)，在這種定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的情況下，需要通過尺寸換算，改注有關(guān)工序尺寸及公差，并按換算后的工序尺寸及公差加工。以保證零件的原設(shè)計(jì)要求。（4）中間工序的工序尺寸及其公差的求解計(jì)算在工件加工過程中，有時(shí)一個(gè)基面的加工會同時(shí)影響兩個(gè)設(shè)計(jì)尺寸的數(shù)值。這時(shí)，需要直

23、接保證其中公差要求較嚴(yán)的一個(gè)設(shè)計(jì)尺寸，而另一設(shè)計(jì)尺寸需由該工序前面的某一中間工序的合理工序尺寸間接保證。為此，需要對中間工序尺寸進(jìn)行計(jì)算。 （5）保證應(yīng)有滲碳或滲氮層深度時(shí)工藝尺寸及其公差的計(jì)算a）滲碳 b）磨外圓 c）尺寸鏈 零件滲碳或滲氮后，表面一般要經(jīng)磨削保證尺寸精度，同時(shí)要求磨后保留有規(guī)定的滲層深度。這就要求進(jìn)行滲碳或滲氮熱處理時(shí)按一定滲層深度及公差進(jìn)行（用控制熱處理時(shí)間保證），并對這一合理滲層深度及公差進(jìn)行計(jì)算。第4章 數(shù)控編程4.1數(shù)控車床的編程特點(diǎn)數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐

24、面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高加工精度和生產(chǎn)效率，特別適合于復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加工。 由于這些零件的徑向尺寸，無論是測量尺寸還是圖紙尺寸，都是以直徑值來表示的，所以數(shù)控車床采用直徑編程方式，即規(guī)定用絕對值編程時(shí)，X為直徑值；用相對值編程時(shí)，則以刀具徑向?qū)嶋H位移量的二倍值為編程值。對于不同的數(shù)控車床、不同的數(shù)控系統(tǒng)，其編程基本上是相同的，個(gè)別有差異的地方，要參照具體機(jī)床的用戶手冊或編程手冊。 下面為一數(shù)控車床照片:數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通

25、過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高加工精度和生產(chǎn)效率，特別適合于復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加工。 由于這些零件的徑向尺寸，無論是測量尺寸還是圖紙尺寸，都是以直徑值來表示的，所以數(shù)控車床采用直徑編程方式，即規(guī)定用絕對值編程時(shí)，X為直徑值；用相對值編程時(shí)，則以刀具徑向?qū)嶋H位移量的二倍值為編程值。對于不同的數(shù)控車床、不同的數(shù)控系統(tǒng)，其編程基本上是相同的，個(gè)別有差異的地方，要參照具體機(jī)床的用戶手冊或編程手冊。圖4-1為一數(shù)控車床照片圖4-14.2數(shù)控車床的編程指令G00

26、 快速移動G01 直線插補(bǔ)G02 順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G04 暫停，精確停止G17 選擇XY平面G18 選擇ZX平面G19 選擇YZ平面G20 英制G21 公制G28 返回參考點(diǎn)G40 取消刀具半徑補(bǔ)償G41 刀具半徑左補(bǔ)償G42 刀具半徑右補(bǔ)償G43 刀具長度正向補(bǔ)償G44 刀具長度負(fù)向補(bǔ)償G49 取消刀具長度補(bǔ)償G54-G59 工件坐標(biāo)系G73 深孔轉(zhuǎn)削固定循環(huán)G74 反螺紋攻絲固定循環(huán)G76 精鏜固定循環(huán)G80 取消固定循環(huán)G81 鉆削固定循環(huán)G82 鉆削固定循環(huán)G83 深孔鉆削固定循環(huán)G84 攻絲固定循環(huán)G85 鏜削固定循環(huán)G86 鏜削固定循環(huán)G87 反鏜固定循環(huán)G88

27、 鏜削固定循環(huán)G89 鏜削固定循環(huán)G90 絕對指令編程G91 增量指令編程G98 固定循環(huán)返回初始點(diǎn)G99 固定循環(huán)返回R點(diǎn)M00 程序停止M01 有條件停止M02 程序結(jié)束M03 主軸正轉(zhuǎn)M04 主軸反轉(zhuǎn)M05 主軸停止M06 換刀M08 冷卻液開M09 冷卻液關(guān)M30 程序結(jié)束并返回程序頭M98 調(diào)用子程序M99 子程序結(jié)束返回重復(fù)執(zhí)行4.3加工路線的確定加工路線的確定首先必須保持被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡單、走刀路線盡量短、效率較高等。因精加工的進(jìn)給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，因此確定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線。下面將具體分析：（1

28、）加工路線與加工余量的關(guān)系在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。對大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線圖4-2所示為車削大余量工件的兩種加工路線，圖（a）是錯(cuò)誤的階梯切削路線，圖（b）按15的順序切削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削路線。因?yàn)樵谕瑯颖吵缘读康臈l件下，按圖（a）方式加工所剩的余量過多。圖4-2根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，還可以放棄常用的階梯車削法，改用依次從軸向和徑向進(jìn)刀、順工件毛坯輪廓走刀的路線（如圖4-3所

29、示）圖4-3分層切削時(shí)刀具的終止位置當(dāng)某表面的余量較多需分層多次走刀切削時(shí)，從第二刀開始就要注意防止走刀到終點(diǎn)時(shí)切削深度的猛增。如圖4-4所示，設(shè)以90主偏角刀分層車削外圓，合理的安排應(yīng)是每一刀的切削終點(diǎn)依次提前一小段距離e（例如可取e=0.05）。如果e=0，則每一刀都終止在同一軸向位置上，主切削刃就可能受到瞬時(shí)的重負(fù)荷沖擊。當(dāng)?shù)毒叩闹髌谴笥?0，但仍然接近90時(shí)，也宜作出層層遞退的安排，經(jīng)驗(yàn)表明，這對延長粗加工刀具的壽命是有利的。圖4-4（2）刀具的切入、切出在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，要安排好刀具的切入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向切入、切出。尤其是車螺紋時(shí)，必須設(shè)置升速段1和降速

30、段2（如圖4-5），這樣可避免因車刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。圖4-5（3）確定最短的空行程路線確定最短的走刀路線，除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)善于分析，必要時(shí)輔以一些簡單計(jì)算?，F(xiàn)將實(shí)踐中的部分設(shè)計(jì)方法或思路介紹如下。巧用對刀點(diǎn) 圖4-6（a）為采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行粗車的一般情況示例。其起刀點(diǎn)A的設(shè)定是考慮到精車等加工過程中需方便地?fù)Q刀，故設(shè)置在離坯料較遠(yuǎn)的位置處，同時(shí)將起刀點(diǎn)與其對刀點(diǎn)重合在一起，按三刀粗車的走刀路線安排如下： 第一刀為 ABCDA 第二刀為 AEFGA 第三刀為 AHIJA 圖4-6（b）則是巧將起刀點(diǎn)與對刀點(diǎn)分離，并設(shè)于圖示B點(diǎn)位置，仍按相同的切削用量進(jìn)行三刀粗車，其走刀路

31、線安排如下：起刀點(diǎn)與對刀點(diǎn)分離的空行程為AB 第一刀為 BCDEB 第二刀為 BFGHB 第三刀為 BIJKB 顯然，圖4-6（b）所示的走刀路線短。圖4-6巧設(shè)換刀點(diǎn)為了考慮換（轉(zhuǎn)）刀的方便和安全，有時(shí)將換（轉(zhuǎn)）刀點(diǎn)也設(shè)置在離坯件較遠(yuǎn)的位置處（如圖4-6中A點(diǎn)），那么，當(dāng)換第二把刀后，進(jìn)行精車時(shí)的空行程路線必然也較長；如果將第二把刀的換刀點(diǎn)也設(shè)置在圖4-6（b）中的B點(diǎn)位置上，則可縮短空行程距離。合理安排“回零”路線 在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)，為使其計(jì)算過程盡量簡化，既不易出錯(cuò)，又便于校核，編程者（特別是初學(xué)者）有時(shí)將每一刀加工完后的刀具終點(diǎn)通過執(zhí)行“回零”（即返回對刀點(diǎn)）指令，使其

32、全都返回到對刀點(diǎn)位置，然后再進(jìn)行后續(xù)程序。這樣會增加走刀路線的距離，從而大大降低生產(chǎn)效率。因此，在合理安排“回零”路線時(shí)，應(yīng)使其前一刀終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離盡量減短，或者為零，即可滿足走刀路線為最短的要求。（4）確定最短的切削進(jìn)給路線 切削進(jìn)給路線短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗等。在安排粗加工或半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼。圖4-7為粗車工件時(shí)幾種不同切削進(jìn)給路線的安排示例。其中，圖4-7（a）表示利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式復(fù)合循環(huán)功能而控制車刀沿著工件輪廓進(jìn)行走刀的路線；圖4-7（b）為利用其程序循環(huán)功能安排的“三角形”走刀

33、路線；圖4-7（c）為利用其矩形循環(huán)功能而安排的“矩形”走刀路線。圖4-7對以上三種切削進(jìn)給路線，經(jīng)分析和判斷后可知矩形循環(huán)進(jìn)給路線的走刀長度總和為最短。因此，在同等條件下，其切削所需時(shí)間（不含空行程）為最短，刀具的損耗小。另外，矩形循環(huán)加工的程序段格式較簡單，所以這種進(jìn)給路線的安排，在制定加工方案時(shí)應(yīng)用較多。4.4零件及加工程序編制1、機(jī)床和毛坯的選擇這對配合件是典型的軸類零件，主要加工有內(nèi)外圓柱面、外圓柱面、內(nèi)而外螺紋、半橢圓面和圓弧面的加工，故選擇臥式高效數(shù)控車床即可完成所有加工面的加工要求。具體說，加工零件有粗精車外形、車槽、車螺紋、鏜內(nèi)孔、車內(nèi)槽、車內(nèi)螺紋等工序。所需刀具不超過八把。

34、故選擇國產(chǎn)CKG6132型臥式數(shù)控車床即可滿足上述要求。該機(jī)床規(guī)格為直徑460*500mm，X軸行程為225mm，Z軸行程為600mm，尾座體行程380mm，摧力為9000N，主軸轉(zhuǎn)速范圍為304000r/min。X/Z定位精度和重復(fù)定位精度分別為0.005mm和0.003mm。刀架容量是4把。數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 0i。工件在依次裝夾中即可完成外圓、車槽、車螺紋、鏜孔等工步的加工。毛坯零件尺寸為直徑35mm*100mm, 內(nèi)孔毛坯零件直徑26mm*40mm.圖4-8示例圖4-8表4-1 刀具切削參數(shù)表刀具號加工內(nèi)容刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度類型材料T0101粗加工外輪廓菱形刀片硬質(zhì)合金8001

35、50mm/minT0202精加工輪外廓120080mm/minT0303粗鏜內(nèi)輪廓內(nèi)孔鏜刀800100mm/minT0404精鏜內(nèi)輪廓100080mm/minT0505車內(nèi)槽內(nèi)車槽刀硬質(zhì)合金40025mm/minT0606M24*1.5內(nèi)螺紋60內(nèi)螺紋車刀6001.5mm/min表4-2 零件的工藝路線序號工序內(nèi)容1用1號刀進(jìn)行G71毛坯固定循環(huán)，粗加工零件右端外輪廓2用1號刀進(jìn)行G70固定循環(huán)，精加工零件右端外輪廓3掉頭夾毛坯，用1號刀進(jìn)行G71粗加工零件左端外輪廓4用1號刀進(jìn)行G70精加工件左端外形至最終尺寸5暫停，用直徑16的麻花鉆鉆一個(gè)直徑24mm*38mm的盲孔6用2號刀G71毛坯固

36、定循環(huán)，粗加工件左端內(nèi)孔7用2號刀G70固定循環(huán)，精加工左端內(nèi)孔至尺寸8用2號刀車直徑21mm*4mm的內(nèi)槽9用3號刀G76螺紋復(fù)合循環(huán)加工，M20*1.5內(nèi)螺紋A（ X0,Z0 ）B（ X24,Z-46 ）圖4-9右端各基點(diǎn)的坐標(biāo)值C（ X26，Z0）D（ X30，Z-1.5）E（ X30，Z-20.5）圖4-10左端各基點(diǎn)的坐標(biāo)值a（ X24,Z-1）e（ X21,Z-20）b（ X24,Z-6）f（ X21,Z-24）c（ X20,Z-7）g（ X16,Z-24）d（ X18,Z-7）h（ X16,Z-30）圖4-11左端各基點(diǎn)的坐標(biāo)值2、手工編程程序（采用FANUC 0i系統(tǒng)編程）表4

37、-3程序表單O0001加工零件右端外輪廓主程序名N10T0101換1號刀N20G90G00X100Z100定位換刀點(diǎn)N30S800M03主軸轉(zhuǎn)速800r/min,正轉(zhuǎn)N40G00X35Z2循環(huán)始點(diǎn)N40G71U1.0R0.5粗車固定循環(huán)：U:每次切深單邊1mm,R:退刀量單邊0.5mmN60G71P70Q80U0.5W0.1F150U：精加工余量雙邊0.5mm，W：精加工余量0.1mm,F:粗車進(jìn)給速度150mm/minN70G01X30F80進(jìn)刀，精車進(jìn)給量80mm/minN80Z-46刀具直線插補(bǔ)到B點(diǎn)N90G00X100退刀N100Z100會換刀點(diǎn)N110T0202換2號刀N120S10

38、00M03主軸轉(zhuǎn)速1200r/min,正轉(zhuǎn)N130G00X35Z2粗車固定循環(huán)起點(diǎn)N140G70P70Q80精加工N150G00X100Z100退刀N160S800M03F150主軸轉(zhuǎn)速800r/min,正轉(zhuǎn),進(jìn)給速度150mm/minN170G00X32Z2橢圓加工起點(diǎn)N180#150=30最大切削余量30mmN190IF#150LT1GOTO220毛坯余量小于1，則跳轉(zhuǎn)到N220N200M98P0002調(diào)用橢圓子程序N210#150=#150-2背吃到量N220GOTO190調(diào)制到190N230G00X35Z2退刀N240S1200M03F80主軸轉(zhuǎn)速1200r/min,正轉(zhuǎn),進(jìn)給速度80

39、mm/minN250#150=0毛坯余量為0N260M98P0002調(diào)用子程序精加工N270GX100Z100會換刀點(diǎn)N280M05主軸停轉(zhuǎn)N290M30程序結(jié)束O0002橢圓加工子程序名N10#101=30長半軸N20#102=15短半軸N30#103=30起點(diǎn)至橢圓圓心的尺寸N40IF#103LT0.5GOTO100是否走到Z軸終點(diǎn)，則執(zhí)行N50程序段N50#104=SOR#101*#101-#103*#103計(jì)算公式N60#105=15*#104/30X軸變量N70G01X2*#105+#150Z#103-30橢圓插補(bǔ)N80#103=#103-0.5Z軸步距N90GOTO40跳轉(zhuǎn)刀40N

40、100G00X100Z100退刀N110M99子程序結(jié)束O0003加工左端外輪廓主程序名N10T0101換1號刀N20G90G00X100Z100回?fù)Q刀點(diǎn)N30S800M03主軸轉(zhuǎn)速800r/min,正轉(zhuǎn)N40G00X35Z2粗車循環(huán)始點(diǎn)N50G71U1.0R0.5粗車固定循環(huán)：U:每次切深單邊1mm,R:退刀量單邊0.5mmN60G71P60Q110U0.5W0.1F150U：精加工余量雙邊0.5mm，W：精加工余量0.1mm,F:粗車進(jìn)給速度150mm/minN70G01X26F80進(jìn)刀，精車進(jìn)給量80mm/minN80Z0C點(diǎn)N90X30Z-1.5D點(diǎn)N100Z-20.5E點(diǎn)N110G0

41、3X24Z-34R16走圓弧N120G00X100Z100退刀N130T0202換2號刀N140S1200M03F150主軸轉(zhuǎn)速800r/min,正轉(zhuǎn),進(jìn)給速度150mm/minN150G70X35Z2快速進(jìn)刀N160G70P60Q110精加工N170G00X100Z100會換刀點(diǎn)N180M05M30主軸停轉(zhuǎn)，程序結(jié)束O0004左端內(nèi)孔加工程序N10T0303粗鏜孔刀N20G90G00X100Z100會換刀點(diǎn)N30S800M03主軸轉(zhuǎn)速800r/min,正轉(zhuǎn)N40G00X18Z2粗車循環(huán)始點(diǎn)N50G71U1.0R0.5粗車固定循環(huán)：U:每次切深單邊1mm,R:退刀量單邊0.5mmN60G71P

42、70Q150U0.5W0.1F100U：精加工余量雙邊0.5mm，W：精加工余量0.1mm,F:粗車進(jìn)給速度150mm/minN70G01X26F80循環(huán)開始N80Z0C點(diǎn)N90X24Z-1a點(diǎn)N100Z-6b點(diǎn)N110X20c點(diǎn)N120X18Z-7d點(diǎn)N130X21Z-24f點(diǎn)N140X16g點(diǎn)N150Z-30h點(diǎn)N160G00X100Z100會換刀點(diǎn)N170T0404精鏜孔刀N180S1200M03F150主軸轉(zhuǎn)速800r/min,正轉(zhuǎn),進(jìn)給速度150mm/minN190G00X28Z1精加工起點(diǎn)N200G70P70Q150精加工N210G00X100Z100會換刀點(diǎn)N220T0505內(nèi)切

43、槽刀N230S600M03F30主軸轉(zhuǎn)速600r/min,正轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度30mm/minN240G00X18Z3移至加工附近N250G01Z-24車槽起點(diǎn)N260X21進(jìn)刀N270G04P300暫停300msN280G01X18退刀N290Z-20 進(jìn)刀N300X21退刀N310G04P300暫停300msN320G01X18退刀N330Z3N340G00X100Z100會換刀點(diǎn)N350T0606車螺紋N360S1200M03F30主軸轉(zhuǎn)速1200r/min,正轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度30mm/minN370G00X18Z2接近工件N380G76P10160Q80R0.11：精加工次數(shù)1次，01：0.1個(gè)導(dǎo)程，60：刀尖角度60，R:精加工余量0.1N390G76X20.05Z-22R0P975Q0.02L1.5R：半徑差為0，P:牙高深度0.975，Q:背吃刀量0.02