畢業(yè)設(shè)計,論文,典型工件,數(shù)控加工

1、開題報告一、背景、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢機(jī)械制造技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為重要的領(lǐng)域之一。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)競爭的日趨激烈，機(jī)械產(chǎn)品的更新速度越來越快，數(shù)控加工技術(shù)作為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，在機(jī)械及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。我國是制正造業(yè)大國。在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革中，我國正逐步成為全球制造業(yè)的重要基地之一。“以信息化帶動工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，推動社會生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展”是國家的發(fā)展戰(zhàn)略；應(yīng)用高新技術(shù)，特別是信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，將成為今后一段時間制造業(yè)發(fā)展的主題之一。在國際國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)競爭中，具有適應(yīng)市場要求的快速響應(yīng)能力并為市場提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，對于增強(qiáng)市場競爭能力是非

2、常重要的，而快速響應(yīng)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，主要取決于制造技術(shù)水平。一個國家的經(jīng)濟(jì)獨(dú)立性和工業(yè)自力更生能力也在很大程度上取決于制造技術(shù)水平。正是由于上述原因，各國都對制造技術(shù)的發(fā)展予以高度的重視。機(jī)械冷加工技術(shù)作為機(jī)械制造技術(shù)的主體對民族工業(yè)的發(fā)展和強(qiáng)大起到了至關(guān)重要的作用。而作為綜合了計算機(jī)、自動控制、自動檢測及精密機(jī)械等高新技術(shù)發(fā)展來的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用以及所帶來的巨大社會效益和經(jīng)濟(jì)效益已充分體現(xiàn)出了數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械冷加工技術(shù)中所占有的不可替代的重要地位。因此一個國家數(shù)控技術(shù)的發(fā)展水平已成為衡量這個國家機(jī)械制造技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。隨著產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，就業(yè)結(jié)構(gòu)也將發(fā)生變化。企業(yè)對較

3、高層次的第一線應(yīng)用型人才的需求將明顯增加，培養(yǎng)相當(dāng)數(shù)量的具有高等文化水平的職業(yè)人才，成為迫切要求。據(jù)統(tǒng)計，目前，我國技術(shù)工人中，高級技工占3.5，中級工占35，初級工占60。而發(fā)達(dá)國家技術(shù)工人中，高級技工占35，中級工占50，初級工占15。這表明，我們的高級技工在未來510年內(nèi)仍會有大量的人才缺口。因此熟悉數(shù)控加工工藝，熟練掌握現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床編程、操作和維護(hù)的應(yīng)用型高級技術(shù)人才成為社會較緊缺、企業(yè)最需要的人才。設(shè)備再先進(jìn)，人的因素也是主導(dǎo)的。在現(xiàn)代機(jī)械加工中，仍然有許多問題需要去解決。其中人的素質(zhì)便是其中急需解決的問題之一。因此，本次畢業(yè)設(shè)計主要通過一個典型的零件，采用現(xiàn)代數(shù)控加工方法及綜合運(yùn)

4、用cad/cam探討其加工工藝、刀具、夾具，并就其中的一些難點(diǎn)問題加以研究解決。并且結(jié)合通過實習(xí)了解的加工中心的工作原理和其編程內(nèi)容和步驟，再對加工零件的工藝進(jìn)行分析，確定裝夾方案、加工順序、加工刀具、刀具的切削量及擬定其工序卡，根據(jù)工序進(jìn)行編程。以此進(jìn)一步達(dá)到熟悉掌握數(shù)控加工的具體應(yīng)用，深化鞏固前期所學(xué)到的知識。二、設(shè)計目的通過本次畢業(yè)設(shè)計使自己對數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造上的應(yīng)用有更為充分、細(xì)致的理解，進(jìn)一步掌握數(shù)控加工工藝分析、程序編制和cad/cam軟件應(yīng)用。三、設(shè)計工作1、概述2、數(shù)控刀具3、零件加工工藝和編程4、數(shù)控加工技術(shù)的新發(fā)展綠色加工四、時間安排 1、目 錄內(nèi)容摘要 .3關(guān) 鍵 詞

5、.3第一章 概述.4第二章 數(shù)控刀具.7第三章 零件加工工藝分析和編程設(shè)計.11第四章 高速干切削新型的綠色加工技術(shù).21結(jié) 語 .23謝 辭 .24參考文獻(xiàn) .25 英文翻譯 .26典型工件的數(shù)控加工摘要：數(shù)控機(jī)床作為綜合了計算機(jī)、自動控制、自動檢測及精密機(jī)械等高新技術(shù)。數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最為重要的領(lǐng)域之一。本次畢業(yè)設(shè)計簡要介紹了數(shù)控機(jī)床的分類、組成、特點(diǎn)及用途。在我國，隨著數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，機(jī)械制造行業(yè)正急需大批熟悉掌握現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的編程、操作、故障診斷和維護(hù)等技術(shù)的應(yīng)用型人才。因此，本次畢業(yè)設(shè)計主要通過一個典型的零件，采用現(xiàn)代數(shù)控加工方法及綜合運(yùn)用cad/cam探討

6、其加工工藝、刀具、夾具，并就其中的一些難點(diǎn)問題加以研究解決。并且結(jié)合實習(xí)中所了解的數(shù)控系統(tǒng)為funuc18i-mb的加工中心對加工零件的工藝進(jìn)行分析，確定裝夾方案、加工順序、加工刀具、刀具的切削量及擬定其工序卡，根據(jù)工序進(jìn)行編程。以此進(jìn)一步達(dá)到熟悉掌握數(shù)控加工的具體應(yīng)用，深化鞏固前期所學(xué)到的知識。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工技術(shù)、加工工藝、刀具、夾具、 編程abstract: cnc machine tools as part of an integrated computer, automatic control, automatic detection and high-tech preci

7、sion machinery. cnc machining technology is the development of modern science and technology, one of the most important areas. the graduation project outlined the classification of cnc machine tools, components, characteristics and uses.in our country, with the scope of the application of cnc machin

8、e tools growing, machinery manufacturing industry is in urgent need of a large number of modern cnc machine tools as well as familiarity with the programming, operation, fault diagnosis and maintenance of technology talent. therefore, graduates of this mainly through a typical design of the parts, t

9、he use of modern cnc machining methods and the integrated use of cad / cam to explore its processing technology, tools, fixtures, and some of them to study and solve difficult problems.combination of training and knowledge in cnc funuc18i-mb for the processing center for processing parts of the proc

10、ess analysis, program setup, processing order, processing tools, the cutting tool and the development of its process the volume of cards, in accordance with procedures for way. to achieve further familiar with the specific application of cnc machining, and deepen the consolidation of pre-learned kno

11、wledge. keywords: cnc machine tools, cnc machining technology, processing technology, tools, fixtures, programming第一章 概 述1.1什么是數(shù)控機(jī)床數(shù)字控制機(jī)床(numerical control machine tools)簡稱數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜

12、、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。如圖11所示圖11 數(shù)控機(jī)床1.2伺服系統(tǒng)和測量反饋系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，用于實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運(yùn)動。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的最后環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)，因此，對數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動裝置，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令

13、，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。 伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。驅(qū)動裝置由主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給驅(qū)動單元和主軸伺服電動機(jī)、進(jìn)給伺服電動機(jī)組成。步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)是常用的驅(qū)動裝置。 測量元件將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實際位移值檢測出來并經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進(jìn)行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出達(dá)到設(shè)定值所需的位移量指令。1.3機(jī)床主體機(jī)床主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體。它包括床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、刀架及自動換刀裝置等機(jī)械部件，如圖12。它是在數(shù)控機(jī)床上自動地完成各種切削加工的機(jī)械部分。與傳統(tǒng)的機(jī)床相比

14、，數(shù)控機(jī)床主體具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）采用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的機(jī)床新結(jié)構(gòu)。通常用提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜剛度、增加阻尼、調(diào)整結(jié)構(gòu)件質(zhì)量和固有頻率等方法來提高機(jī)床主機(jī)的剛度和抗震性，使機(jī)床主體能適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)自動地進(jìn)行切削加工的需要。采取改善機(jī)床結(jié)構(gòu)布局、減少發(fā)熱、控制溫升及采用熱位移補(bǔ)償?shù)却胧?，可減少熱變形對機(jī)床主機(jī)的影響。（2）廣泛采用高性能的主軸伺服驅(qū)動和進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置，使數(shù)控機(jī)床的傳動鏈縮短，簡化了機(jī)床機(jī)械傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。（3）采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和運(yùn)動部件，如滾珠絲杠螺母副、塑料滑動導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。1.4數(shù)控機(jī)床的輔助裝置 圖12 數(shù)控機(jī)床

15、的組成 輔助裝置是保證充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床功能所必需的配套裝置，常用的輔助裝置包括：氣動、液壓裝置，排屑裝置，冷卻、潤滑裝置，回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控分度頭，防護(hù)，照明等各種輔助裝置。1.5數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的種類繁多，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功能和組成的不同，可以從多種角度對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行分類。1.5.1 按運(yùn)動軌跡分類 （1）點(diǎn)位控制系統(tǒng) 它的特點(diǎn)是刀具相對工件的移動過程中，不進(jìn)行切削加工，對定位過程中的運(yùn)動軌跡沒有嚴(yán)格要求，只要求從一坐標(biāo)點(diǎn)到另一坐標(biāo)點(diǎn)的精確定位。如數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)和數(shù)控測量機(jī)等都采用此類系統(tǒng)。（2）直線控制系統(tǒng) 這類控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是除了控制起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位

16、置外，而且要求刀具由一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間的運(yùn)動軌跡為一條直線，并能控制位移的速度，因為這類數(shù)控機(jī)床的刀具在移動過程中要進(jìn)行切削加工。直線控制系統(tǒng)的刀具切削路徑只沿著平行于某一坐標(biāo)軸方向運(yùn)動，或者沿著與坐標(biāo)軸成一定角度的斜線方向進(jìn)行直線切削加工。采用這類控制系統(tǒng)的機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。（3）輪廓控制系統(tǒng) 也稱連續(xù)控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是能夠同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制。加工時不僅要控制起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而且要控制兩點(diǎn)之間每一點(diǎn)的位置和速度，使機(jī)床加工出符合圖紙要求的復(fù)雜形狀（任意形狀的曲線或曲面）的零件。它要求數(shù)控機(jī)床的輔助功能比較齊全。cnc裝置一般都具有直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能。如數(shù)控車

17、床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心、數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控繪圖機(jī)等都采用此類控制系統(tǒng)。這類數(shù)控機(jī)床絕大多數(shù)具有兩坐標(biāo)或兩坐標(biāo)以上的聯(lián)動功能，不僅有刀具半徑補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償功能，而且還具有機(jī)床軸向運(yùn)動誤差補(bǔ)償，絲杠、齒輪的間隙補(bǔ)償?shù)纫幌盗泄δ堋?1.5.2數(shù)控系統(tǒng)控制方式 （1）開環(huán)伺服系統(tǒng) 這種控制方式不帶位置測量元件。數(shù)控裝置根據(jù)信息載體上的指令信號，經(jīng)控制運(yùn)算發(fā)出指令脈沖，使伺服驅(qū)動元件轉(zhuǎn)過一定的角度，并通過傳動齒輪、滾珠絲杠螺母副，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如工作臺)移動或轉(zhuǎn)動。這種控制方式?jīng)]有來自位置測量元件的反饋信號，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作情況不進(jìn)行檢查，指令流向為單向，因此被稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。（2）

18、閉環(huán)伺服系統(tǒng) 這是一種自動控制系統(tǒng)，其中包含功率放大和反饋，使輸出變量的值響應(yīng)輸入變量的值。數(shù)控裝置發(fā)出指令脈沖后，當(dāng)指令值送到位置比較電路時，此時若工作臺沒有移動，即沒有位置反饋信號時，指令值使伺服驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，經(jīng)過齒輪、滾珠絲杠螺母副等傳動元件帶動機(jī)床工作臺移動。裝在機(jī)床工作臺上的位置測量元件，測出工作臺的實際位移量最后，反饋到數(shù)控裝置的比較器中與指令信號進(jìn)行比較，并用比較后的差值進(jìn)行控制。若兩者存在差值，經(jīng)放大器放大后，再控制伺服驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動，直至差值為零時，工作臺才停止移動。這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快。主要用在精度要求較高的數(shù)控鏜銑床、數(shù)控超精車床

19、、數(shù)控超精鏜床等機(jī)床上。 （3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 這種控制系統(tǒng)不是直接測量工作臺的位移量，而是通過旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼盤或分解器等角位移測量元件，測量伺服機(jī)構(gòu)中電動機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角，來間接測量工作臺的位移。這種系統(tǒng)中滾珠絲杠螺母副和工作臺均在反饋環(huán)路之外，其傳動誤差等仍會影響工作臺的位置精度，故稱為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。1.5.3 按功能水平分類 數(shù)控機(jī)床按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平可分為低、中、高三檔。這種分類方式，在我國用的很多。低、中、高檔的界限是相對的，不同時期的劃分標(biāo)準(zhǔn)有所不同，就目前的發(fā)展水平來看，大體可以從以下幾個方面區(qū)分：項 目 低檔 中檔 高檔分辨率和進(jìn)給速度 10m 、815m/min 1m

20、 、1524m/min 0.1m 、15100m/min伺服進(jìn)給類型 開環(huán)、步進(jìn)電動機(jī)系統(tǒng) 半閉環(huán)直流或交流伺服系統(tǒng) 閉環(huán)直流或交流伺服系統(tǒng)聯(lián)動軸數(shù) 2軸 35軸 35軸主軸功能 不能自動變速 自動無級變速 自動無級變速、c軸功能通信能力 無 rs-232c或dnc接口 map通信接口、連網(wǎng)功能顯示功能 數(shù)碼管顯示、crt字符 crt顯示字符、圖形 三維圖形顯示、圖形編程內(nèi)裝plc 無 有 有主cpu 8bitcpu 16或32bitcpu 64bitcpu 1.5.4 按工藝用途分類 數(shù)控機(jī)床按不同工藝用途分類有數(shù)控的車床、銑床、磨床與齒輪加工機(jī)床等。在數(shù)控金屬成型機(jī)床中，有數(shù)控的沖壓機(jī)、彎

21、管機(jī)、裁剪機(jī)等。在特種加工機(jī)床中有數(shù)控的電火花切割機(jī)、火焰切割機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、激光加工機(jī)等。 加工中心是一種帶有自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，它的出現(xiàn)突破了一臺機(jī)床只能進(jìn)行一種工藝加工的傳統(tǒng)模式。如圖11為立式加工中心。它是以工件為中心，能實現(xiàn)工件在一次裝夾后自動地完成多種工序的加工。常見的有以加工箱體類零件為主的鏜銑類加工中心和幾乎能夠完成各種回轉(zhuǎn)體類零件所有工序加工的車削中心。近年來一些復(fù)合加工的數(shù)控機(jī)床也開始出現(xiàn)，其基本特點(diǎn)是集中多工序、多刀刃、復(fù)合工藝加工在一臺設(shè)備中完成。第二章 數(shù)控刀具 數(shù)控加工對刀具提出了非常高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好，同

22、時要求安裝調(diào)整方便。21數(shù)控刀具材料 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。在切削加工過程中，刀具的切削部分直接承擔(dān)切削工作，刀具使用壽命的長短和生產(chǎn)率的高低，首先取決于刀具材料性能的優(yōu)劣，其次取決于刀具切削部分的結(jié)構(gòu)是否合理。刀具材料的性能是影響加工表面質(zhì)量、切削效率和刀具壽命的基本要素，刀具切削部分材料的工藝性對制造刀具和刃磨刀具質(zhì)量也有顯著影響。必須合理選擇刀具材料。這里主要介紹高速鋼和硬質(zhì)合金。211刀具材料種類 包括高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石、立方氮化硼等212高速鋼 高速鋼是含w、mo、cr、v等合金元素較多的工具鋼。常用高速鋼的力學(xué)性能和應(yīng)用范圍如表21所示。213硬質(zhì)合金硬質(zhì)合

23、金是由硬度和熔點(diǎn)很高的金屬碳化物（wc、tic、tac、nbc等）和金屬粘結(jié)劑（co、ni、mo等）以粉末冶金法燒結(jié)而成。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類（yg類）、鎢鈦鈷類（yt類）和鎢鈦鉭（鈮）鈷類（yw類）。如表22所示。 表21 常用高速鋼的力學(xué)性能和應(yīng)用范圍牌 號硬度/hrc抗彎強(qiáng)度/gpa沖擊忍性/mj/600時硬度/hrc主要性能和適應(yīng)范圍普通高速鋼w18cr4v(w18)6366 3.0248.5綜合性能好，通應(yīng)性能強(qiáng)，可磨削，適合制造加工輕合金、碳素鋼、合金鋼、鑄鐵的精加工刀具和復(fù)雜刀具。w6mo5cr4v2(m2)63663.54.00.300.404748適合制

24、造加工輕合金、碳鋼、合金鋼的熱成刀具及承受沖擊、結(jié)構(gòu)薄弱的刀具。w14cr4vmnre64664.00.3150.5切削性能與w18cr4v相當(dāng)，熱塑性好，適合制造熱軋刀具高性能高速鋼95w18cr4v66683.0251屬高碳高速鋼，適于加工普通鋼材、鑄鐵w6mo5cr4v3 (m3)65673.20.2551.7屬高礬高速鋼，耐磨性好，適合切削對刀具磨損較大的材料，如纖維、硬橡膠和塑料等，也可加工不銹鋼、高強(qiáng)度鋼、高溫合金等w2mo9cr4vco8 (m42)67630.3055屬高鈷高速鋼，適合加工高強(qiáng)度耐熱鋼、高溫合金和鈦合金等難加工材料，可磨性

25、好，適于作精密復(fù)雜刀具，但不宜在沖擊條件下工作w6mo5cr4v2al (501)67630.30屬高鋁高速鋼，切削性能相當(dāng)于w2mo9cr4vco8，適合制造銑刀、鉆頭、鉸刀等，用于加工合金鋼、不銹鋼、高強(qiáng)度鋼和高溫合金 表22 硬質(zhì)合金牌號性能及用途一覽表 類別成分用 途常用代號性能適用于的加工階段耐磨性韌性k類(鎢鈷類)wc+co加工鑄鐵、有色金屬等脆性材料或沖擊性較大的場合k01精加工k10半精加工k20粗加工p類(鎢鈦鈷類)wc+tic+co加工鋼或其它韌性較大的塑性金屬，不宜加工脆性材料p01精加工p10半精加工p30粗加工m類鎢鈦鉭（鈮）鈷類wc+tic+ta

26、c(nbc)+co既可加工鑄鐵、有色金屬，又可加工碳素鋼、合金鋼。主要用于加工高溫合金、高錳鋼、不銹鋼以及可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵等難加工材料m10半、精加工m20半精加工、粗加工2.2數(shù)控加工常用刀具的種類 根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：整體式；鑲嵌式 特殊型式。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、聚晶金剛石刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具等。從切削工藝上可分為：車削刀具；鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；鏜削刀具；銑削刀具等。 如圖21所示，是幾種常見刀具 圖21 幾種常見刀具 2.3選擇切削用量: 合理選擇切削用量的原則是：首先選擇背吃刀量ap，其次選擇進(jìn)給速度vf，最后根據(jù)

27、刀具耐用度選擇切削速度vc。粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。1） 背吃刀量ap:粗銑時，在機(jī)床動力足夠和剛度許可的情況下，選取盡可能大的吃刀量。精銑時，選取較小的吃刀量。一般情況下，在留出精銑和半精銑的余量0.52.0mm后，其余的可作為粗銑吃刀量。2） 進(jìn)給速度vf：半精加工、精加工，進(jìn)給量的選擇主要受表面粗糙度的限制。表面粗糙度越小，進(jìn)給量可選擇小些。3） 切削速度vc：切削速度與刀具耐用度、吃刀量成反比，此外還與工件材料、刀具材

28、料和加工條件有關(guān)。4 ) 主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)：主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度vc來選定。計算公式為：vc=nd/1000。 式中 vc切削速度(m/min); d刀具直徑（mm）； n主軸轉(zhuǎn)速（r/min）。 第三章 零件加工工藝分析和編程設(shè)計3.1工藝分析 采用機(jī)械加工的方法，直接用來改變原材料或毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使之變成半成品或成品的過程稱為機(jī)械加工工藝過程，簡稱工藝過程。在這過程中需要對其進(jìn)行工藝分析，是整個過程中的關(guān)鍵一步。這里針對某一個零件來分析加工工藝并采用數(shù)控系統(tǒng)為funuc18i-mb來編程。.圖紙分析 圖31 零件圖加工如圖3-1所示工件，現(xiàn)有毛坯尺寸為15510

29、535（mm）已調(diào)制處理的45號鋼。四個側(cè)面及底面在前工序已經(jīng)加工完成，要求表面粗糙度ra3.2。要求小批量生產(chǎn)。通過讀圖發(fā)現(xiàn)工件的復(fù)雜程度一般，但被加工部分的尺寸、形位、表面粗糙度值等要求較高。包含的加工要素分別有平面、圓弧輪廓表面、凹凸槽。其中半橢圓凸臺部分的加工使用一般手工編程無法實現(xiàn)，因此在以下的加工過程中使用典型的用戶宏程序來完成較為復(fù)雜的圖形 。 .選擇數(shù)控機(jī)床通過零件的工藝分析，確定該零件在立式加工中心上加工。根據(jù)零件的外形尺寸和圖紙要求需要加工的表面不多，只有粗銑、精銑等工步所需刀具數(shù)目不多，結(jié)合實習(xí)采用數(shù)控系統(tǒng)為funuc18i-mb的立式加工中心。.確定裝夾方案根據(jù)零件的結(jié)

30、構(gòu)特點(diǎn)，加工的凸臺和凹槽部分均在材料的邊界范圍內(nèi)，固可以采用平口鉗夾緊工件下部mm的裝夾方案，采用左側(cè)面和下側(cè)面以及下表面為基準(zhǔn)面。選取工件上表面的圓心為工件坐標(biāo)系原點(diǎn)編程和加工。.4選擇刀具選擇合適的刀具，對于金屬切削加工，能取到事半功倍的效果。選擇刀具的原則：一是根據(jù)表面加工特點(diǎn)及尺寸選擇刀具類型；二是根據(jù)工件材料及加工要求選擇刀具材料及尺寸；三是根據(jù)加工條件選取刀柄。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工內(nèi)容，所需要的刀具有端銑刀、高速鋼立銑刀、硬質(zhì)合金精銑立銑刀等，其規(guī)格根據(jù)加工尺寸進(jìn)行選擇。所選數(shù)控刀具見表3-1。表3-1 數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號刀 具補(bǔ)償值序號刀具號刀具名稱數(shù)量刃長mm半

31、徑長度t0180可轉(zhuǎn)位涂層硬質(zhì)合金端銑刀（5刀片）1d01h01t0220粗加工高速鋼三刃立銑刀130d02h02t0320精加工硬質(zhì)合金四刃立銑刀130d03h03t048粗加工高速鋼三刃立銑刀120d04h04t058精加工硬質(zhì)合金四刃立銑刀120d05h05315劃分工序 這里以同一把刀具加工的類容及粗、精加工劃分工序，這樣可壓縮空程時間、減少不必要的定位誤差以及減少工件的變形。（1）銑削平面選用80可轉(zhuǎn)位涂層硬質(zhì)合金端銑刀；（2）粗加工凸臺周邊余料，選用20粗加工高速鋼三刃立銑刀；（3）精加工凸臺周邊余料，選用20精加工硬質(zhì)合金四刃立銑刀；（4）粗加工凸臺及凹槽，選用8粗加工高速鋼三刃

32、立銑刀（5）精加工凸臺及凹槽，選用8精加工硬質(zhì)合金四刃立銑刀。316進(jìn)刀路線 對于加工一個零件來說，進(jìn)刀方式是一個很重要的環(huán)節(jié)，它決定著工件的進(jìn)刀處是否有刀痕、是否產(chǎn)生過切以及對刀具的強(qiáng)度都是一個考驗。就本圖而言，對于銑面可直接進(jìn)給，加工中間的凸臺采用14圓弧進(jìn)刀，退刀亦然；加工中間的凹槽進(jìn)刀時采用螺旋線及12圓弧進(jìn)刀，退刀采用12圓弧。317編制工藝卡安排的加工工步、加工類容、刀具規(guī)格、切削參數(shù)見表32 表32 加工工藝卡加工步驟刀具與切削參數(shù)序號工步類容刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速s/(r/min)進(jìn)給速度vf/(mm/min)切削深度ap/(mm)刀具補(bǔ)償類型長度半徑1粗加工上表面80可轉(zhuǎn)位涂層硬質(zhì)

33、合金端銑刀（5刀片）5002004h012精加工上表面65016013粗加工凸臺周邊余料20粗加工高速鋼三刃立銑刀3001903h02d034精加工凸臺周邊余料20精加工硬質(zhì)合金四刃立銑刀4501501h03d035粗加工凸臺及凹槽8粗加工高速鋼三刃立銑刀8001603h04d046精加工凸臺及凹槽8精加工硬質(zhì)合金四刃立銑刀1200801h05d05注：切削參數(shù)由查表和第二章介紹的公式計算獲得32編程 參考表33 表33 funuc18i-mb系統(tǒng)的程序程 序注 釋o1000;主程序m98p0001;調(diào)用子程序o0001m98p0002;調(diào)用子程序o0002m98p0003;調(diào)用子程序o000

34、3m98p0004;調(diào)用子程序o0004m98p0005;調(diào)用子程序o0005o0001;子程序o0001，采用80端銑刀粗、精加工加工上表面g91g30z0;回到換刀點(diǎn)，準(zhǔn)備換刀g91g30x0y0;t01m06;換刀m01;選擇性停止g90g40g49g80;取消刀具半徑、長度補(bǔ)償和固定切削循環(huán)g00g54x-25.0y-156.0m03s500m08;建立坐標(biāo)系，主軸正轉(zhuǎn)，打開切削液g00g43z50.0h01;建立刀具長度補(bǔ)償g00z1.0;g01y24.0f200;開始切削x25.0;y-156.0;g01z2.0;g00x-25.0y-156.0;開始精加工g01z0f160;g0

35、1y24.0;x25.0;y-156.0;g01z2.0;切削完畢，退刀g00z50.0m05m09;主軸停止旋轉(zhuǎn)，切削液關(guān)閉，回到安全平面g91g30z0;g91g30x0y0;m01;m99;返回主程序o0002；子程序o0002，采用20立銑刀去除凸臺周邊余料,粗加工g91g30z0;g91g30x0y0;t02m06;m01；g90g40g49g80;g00g54x-13.0y-126.0m03s300；g00g43z50.0h02;g00z0;m98p20009;調(diào)用子程序o0009兩次g00z50.0m05m09;g91g30z0;g91g30x0y0;m01；m99；o0003;

36、子程序o0003,采用20立銑刀去除凸臺周邊余料,精加工g91g30z0;g91g30x0y0;t03m06;m01；g90g40g49g80;g00g54 x-13.0y-126.0m03s450m08;g00g43z50.0h03;g00z0;g01z-7.0f150;g90g01y-83.0;x0;y-101.0;x13.0;y-83.0;z2.0;g00x-90.0y-66.0;g00g41x-65.0y-91.0d03;建立刀具半徑補(bǔ)償，左刀補(bǔ)，d03=25mmg00z0;g01z-7.0f150;x-20.0;y30.0;x20.0;y-91.0;x75.0;g00z2.0;g00

37、x-90.0y-66.0;g00g41x-65.0y-91.0d09;d09=17mmg00z0;g01z-7.0f150;x-20.0;y30.0;x20.0;y-91.0;x75.0;z2.0;g00z50.0;g91g30z0;g91g30x0y0;m01;m99;o0004；子程序o0004，粗加工凸臺及凹槽g91g30z0;g91g30x0y0;t04m06;直徑8的銑刀m01；g90g40g49g80;粗加工凸臺外輪廓g00g54x-90.0y-66.0m03s800;g00g43z50.0h04m08;建立刀具長度補(bǔ)償z2.0;g00g41x-65.0y-91.0d04;建立刀具

38、半徑補(bǔ)償，d04=4.2，留側(cè)精余量0.2mmg01z-6.5f160;留精余量ap=0.5mmx-25.0y-91.0,r5.0;采用倒圓過度編程g01y-116.0;g00x25.0;y-91.0,r5.0;g01x60.0;左右2個凸臺粗加工完g01z2.0;開始加工中央凸臺 g00x10.0y-81.0g01z-6.5f160;g03x0y-71.0i-10.0;以半徑r=10的14圓弧切線進(jìn)入g01x-15.0;g02x-19.330.0y-61.603r5.0;g01x-10.652y-46.573;g03x-9.853y-40.502r8.0;g01x-19.319y-5.176

39、;g02x-20.0y0r20.0;#1=0；采用宏程序編程加工半橢圓#2=20.0cos#1;#3=30.0sin#1;while#1le180do10;g01x#2y#3;#1=#1+0.5;角度變量end10;半橢圓加工完畢g02x19.319y-5.176r20.0;g01x9.853y-40.502;g03x10.652y-46.573r8.0;g01x19.330y-64.103;g02x15.0y-81.0r5.0;g01x0;g03x-10.0i10.0;以半徑r=10的14圓弧切線切出工件g01z2.0;g00g40z50.0;取消半徑補(bǔ)償g00x15.0y15.0;粗加工凹

40、槽g00g41x-9.0y0d11;建立刀具半徑補(bǔ)償，d11=6，留側(cè)余量2mmg00z2.0;g03x9.0y0z-6.5i9.0j0f160;采用螺旋下刀去除凹槽余料，其圓弧半徑r=9,ap=6.5i-9.0;切削整圓槽g01z2.0;g00x-15.0y-15.0;g00g41x5.0y0d04;建立刀具半徑補(bǔ)償，d04=4.2，留余量0.2mmg01z-6.5f160;g03x-9.0i7.0;以半徑r=7的半圓弧切線切入工件i9.0;切削整圓槽x5.0i-7.0;以半徑r=7的半圓弧切線切出工件g01z2.0;g00z50.0m05m09;g91g30z0;g91g30x0y0;m0

41、1;m99；o0005；子程序o0005，精加工凸臺及凹槽g91g30z0;g91g30x0y0;t05m06;直徑8的銑刀m01；g90g40g49g80;加工凸臺外輪廓g00g54x-90.0y-66.0m03s1200;g00g43z50.0m08;建立刀具長度補(bǔ)償z2.0;g00g41x-65.0y-91.0d05；建立刀具半徑補(bǔ)償，d05=4g01z-7.0f80;x-25.0y-91.0,r5.0;采用倒圓過度編程g01y-116.0;g00x25.0;y-91.0,r5.0;g01x60.0;左右2個凸臺精加工完g01z2.0;開始加工中央凸臺 g00x10.0y-81.0g01

42、z-7.0f80;g03x0y-71.0i-10.0;以半徑r=10的14圓弧切線進(jìn)入g01x-15.0;g02x-19.330.0y-61.603r5.0;g01x-10.652y-46.573;g03x-9.853y-40.502r8.0;g01x-19.319y-5.176;g02x-20.0y0r20.0;#1=0；采用宏程序編程加工半橢圓#2=20.0cos#1;#3=30.0sin#1;while#1le180do10;g01x#2y#3;#1=#1+0.5;角度變量end10;半橢圓加工完畢g02x19.319y-5.176r20.0;g01x9.853y-40.502;g03x

43、10.652y-46.573r8.0;g01x19.330y-64.103;g02x15.0y-81.0r5.0;g01x0;g03x-10.0i10.0;以半徑r=10的14圓弧切線切出工件g01z2.0;g00g40z50.0;取消半徑補(bǔ)償g00x15.0y15.0;精加工凹槽g00g41x-9.0y0d11;建立刀具半徑補(bǔ)償，d11=6，留余量2mmg00z2.0;g03x9.0y0z-7.0i9.0j0f80;采用螺旋下刀去除凹槽余料，其圓弧半徑r=9,ap=6.5i-9.0;切削整圓槽g01z2.0;g00x-15.0y-15.0;g00g41x5.0y0d05;建立刀具半徑補(bǔ)償，d

44、05=4g01z-7.0f150;g03x-9.0i7.0;以半徑r=7的半圓弧切線切入工件i9.0;切削整圓槽x5.0i-7.0;以半徑r=7的半圓弧切線切出工件g01z2.0;g00z50.0m05m09;g91g30z0;g91g30x0y0;m01;m99；o0009;去除凸臺周邊余料，等高加工，每次吃刀量ap為3mmg91g01z-3.0f190;g90g01y-83.0;x0;y-101.0;x13.0;y-83.0;z2.0;g00x-90.0y-66.0;g00g41x-65.0y-91.0d02;d02=25mmg00z0;g91g01z-3.0f190;g90x-20.0;

45、y30.0;x20.0;y-91.0;x75.0;g00z2.0;g00x-90.0y-66.0;g00g41x-65.0y-91.0d08;d08=17，留3mm余量g00z0;g91g01z-3.0f190;g90x-20.0;y30.0;x20.0;y-91.0;x75.0;g00y-126.0;x-13.0;m99;第四章 高速干切削新型的綠色加工技術(shù)近十幾年來，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域相應(yīng)提出了綠色制造和清潔生產(chǎn)的概念。機(jī)械產(chǎn)品的制造過程是直接消耗資源和產(chǎn)生廢棄物的主要環(huán)節(jié)，因此零件的綠色加工工藝愈來愈受到重視。所謂綠色加工工藝，就是要在滿足加工質(zhì)量、加工效率和加工成本要求的條件下，把對環(huán)境的負(fù)

46、面影響減至最小和使資源(能源、物料)利用率達(dá)到最高的工藝。切削加工迄今仍是機(jī)械零件最重要的加工工藝方法，目前切削加工工藝的綠色化主要集中在不使用切削液。這是因為-使用切削液會耗費(fèi)大量的切削液和電能，日本一年耗費(fèi)的切削液就達(dá)8億升，而使用切削液所耗費(fèi)的能量大約占整個機(jī)械制造工廠能量的1/10；切削液和切屑的處理費(fèi)用高，目前與切削液相關(guān)的費(fèi)用已占零件加工成本的14-17%,若排出未經(jīng)處理的切削液則會污染周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，會直接污染車間環(huán)境和危害工人健康。切削液受熱揮發(fā)易形成煙霧和產(chǎn)生異味，特別是極壓添加劑所含硫、磷、氯等化學(xué)元素在切削過程中形成的物質(zhì)會引致多種疾玻。然而，不使用切削液的干切削并不

47、能簡單實現(xiàn)，因為切削液起著三個重要作用-吸收和帶走大量切削熱，使傳入刀具和工件的切削熱非常少；在刀具與工件以及刀具與切屑接觸界面上形成潤滑膜，既減少摩擦又抑制切屑粘連到刀具上；把切屑迅速沖走。最近十幾年興起的干切削技術(shù)，就是要在沒有切削液的條件下創(chuàng)造與濕切削相同或近似的切削條件，這涉及刀具、機(jī)床、工件、加工方式與切削參數(shù)等多方面。41高速干切削技術(shù)的產(chǎn)生高速干切削的出現(xiàn)與高速切削和干切削有密切關(guān)系高速切削具有切削效率高切削力小加工精度高切削熱集中加工過程穩(wěn)定以及可以加工各種難加工材料等特點(diǎn)隨著高速機(jī)床加工中心的不斷發(fā)展,切削速度和切削功率急劇提高,使得單位時間內(nèi)的金屬切除量大大增加,機(jī)床的切削

48、液用量也越來越大但高速切削時切削液實際上很難到達(dá)切削區(qū),大量的切削液根本起不到實際的冷卻作用這不僅增加了制造成本,還加重了切削液對資源環(huán)境等方面的負(fù)面影響 與高速切削相比,由于干切削在加工過程中不用(或微量使用)切削液,是一種對環(huán)境污染源頭進(jìn)行控制的清潔制造工藝干切削作為一種新型的綠色制造技術(shù),不僅環(huán)境污染小,而且能大幅度降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本作為一種環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益俱佳的切削技術(shù),干切削已成為目前綠色制造工藝研究的一個熱點(diǎn),并已在車銑鉆鉸鏜削等加工中得到了成功應(yīng)用 而高速干切削技術(shù)是在高速切削技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合干切削技術(shù)或微量切削液的準(zhǔn)干切削技術(shù),將高速切削與干切削技術(shù)有機(jī)地融合,結(jié)合兩者的優(yōu)

49、點(diǎn),并對它們的不足進(jìn)行了有效補(bǔ)償?shù)囊豁椥屡d先進(jìn)制造技術(shù)切削技術(shù)刀具材料和刀具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,使高速干切削的實施成為可能采用高速干切削技術(shù)可以獲得高效率高精度高柔性,同時又限制使用切削液,消除了切削液帶來的負(fù)面影響,因此是符合可持續(xù)發(fā)展要求的綠色制造技術(shù)42高速干切削特點(diǎn)（1）生產(chǎn)效率高。高速干切削的切削速度遠(yuǎn)高于常規(guī)切削目前在實際生產(chǎn)中高速切削鋁合金的速度范圍為15005500r/min,鑄鐵為7504500r/min,普通鋼為600800r/min切削進(jìn)給速度已高達(dá)2040m/min而且,高速切削技術(shù)還在不斷發(fā)展 采用高速切削技術(shù)能使整體加工效率提高幾倍乃至十幾倍傳統(tǒng)的切削加工方式為重切削方

50、式,每一刀切削排屑量大(切削深度大,但進(jìn)給速度低);而高速干切削為輕切削方式,采用小吃刀深度高主軸轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給速度,每一刀切削排屑量小,切削深度小,但切削線速度大,進(jìn)給速度高,這樣可顯著提高工件材料切除率,切削效率高 （2）加工質(zhì)量好干切削是依靠刀具涂層起到潤滑減摩作用,無論切削速度多高,涂層的前后刀面都始終在接觸區(qū)內(nèi),所以,高速切削時更容易顯示出干切削的優(yōu)勢盡管干式切削由于缺少切削液的潤滑冷卻沖洗和排屑斷屑作用,會導(dǎo)致刀具與工件切屑之間的摩擦加劇,切削力增大,切屑變形加劇,切削熱急劇增加,切削區(qū)溫度顯著升高,刀具耐用度降低,工件加工質(zhì)量不易保證但可通過分析干切削的各種特定條件和影響干切削的各種因素,尋求相應(yīng)的技術(shù)解決方案及措施來彌補(bǔ)不使用切削液所造成的上述缺陷如針對不同的工件材料和切削用量設(shè)計刀具結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)和相應(yīng)的斷屑槽形,以滿足干切削的加工要求;某些刀具涂層材料具有類似切削液的功能,可隔離切削熱,在較長時間內(nèi)保