數(shù)控車削加工工藝分析

1、第2章 數(shù)控車削加工工藝分析2.1 數(shù)控車床加工工藝概述數(shù)控車床加工工藝是采用數(shù)控車床加工各種回轉(zhuǎn)體零件時(shí)所運(yùn)用的各種方法和技術(shù)手段的總和,應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控車床加工工藝過程。它伴隨著數(shù)控車床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的應(yīng)用技術(shù),是人們?cè)诖罅繑?shù)控車床加工實(shí)踐基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。數(shù)控車床加工工藝過程是利用車刀在數(shù)控車床上直接改變零件的形狀、尺寸、表面位置和表面形狀等,使其成為成品或半成品的過程。2.1.1數(shù)控車床加工工藝特點(diǎn)由于數(shù)控車床加工具有加工自動(dòng)化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、設(shè)備使用費(fèi)用高等特點(diǎn),使數(shù)控車床加工相應(yīng)形成下列特點(diǎn)。1.數(shù)控車床加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細(xì)在使用普通車床加工時(shí),

2、許多具體的工藝問題,如工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀及尺寸、走刀路線、加工余量和切削用量等,在很大程度上都是由操作人員根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)自行考慮決定的,一般不需要工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過多的規(guī)定,零件的尺寸精度也可以通過試切保證。而在數(shù)控車床加工時(shí),原本在普通車床上由操作工靈活掌握并可適時(shí)調(diào)整來處理上述工藝問題,不僅成為數(shù)控車床工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真考慮的內(nèi)容,而且編程人員還必須事先將其設(shè)計(jì)和安排好,并作出正確的選擇后,將其編入加工過程中。數(shù)控車床加工工藝不僅包括詳細(xì)的加工步驟,還包括切削用量和其他特殊要求內(nèi)容,以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工序圖等。2.數(shù)控車床加工工藝要求更嚴(yán)密、精

3、確數(shù)控車床自適應(yīng)較差,它不能同普通車床加工那樣根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題靈活的進(jìn)行認(rèn)為調(diào)整。如在鉆孔時(shí),數(shù)控車床不知道孔中是否已擠滿切屑,是否需要退刀清理切屑后再繼續(xù)進(jìn)給,這些情況必須事先由工藝員精心考慮,否則可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。普通車床在加工零件時(shí),通常是經(jīng)過多次試切來達(dá)到零件的精度要求的,而數(shù)控車床加工過程是嚴(yán)格按程序規(guī)定的尺寸來進(jìn)給的,因此要準(zhǔn)確無(wú)誤。在實(shí)際工作中,由于一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的差錯(cuò)而釀成重大機(jī)床事故和質(zhì)量事故的例子屢見不鮮。因此,數(shù)控車床加工工藝設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)密、精確。3.制定數(shù)控車床加工工藝要求嚴(yán)格的分析計(jì)算制定加工工藝前要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算。編程尺寸并不

4、是零件圖上設(shè)計(jì)的公稱尺寸的簡(jiǎn)單再現(xiàn),在對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算時(shí),編程尺寸設(shè)定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計(jì)算,才能確定合理的編程尺寸。這是編程前必須要做的一項(xiàng)基本工作,也是制定數(shù)控車床加工工藝必須要進(jìn)行的分析工作。4.制定數(shù)控車床加工工藝選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)零件形狀精度的影響數(shù)控車床加工時(shí),刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)軌跡走向終點(diǎn)是由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件來控制的。根據(jù)插補(bǔ)原理分析,在數(shù)控系統(tǒng)已定的情況下,進(jìn)給速度越快,則插補(bǔ)精度越低;插補(bǔ)精度越低,則工件的輪廓形狀精度越差。因此,制定數(shù)控車床加工工藝選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響,特別

5、是高精度加工時(shí)的影響非常明顯。5.制定數(shù)控車床加工工藝的特殊要求由于數(shù)控車床較普通車床的剛度高,所配的刀具也較好,因而在同等情況下,所采用的切削用量通常要比普通車床大,加工效率也較高,選擇切削用量時(shí)要充分考慮這些特點(diǎn)。由于數(shù)控車床的功能復(fù)合化程度越來越高,因此工序相對(duì)集中是現(xiàn)代數(shù)控車床工藝的特點(diǎn),明顯表現(xiàn)為工序數(shù)目少、工序內(nèi)容多,并且由于在數(shù)控車床上盡可能安排較復(fù)雜的工序,所以數(shù)控車床加工的內(nèi)容比普通車床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。特別是對(duì)車削中心來說,零件上一些銑削加工的內(nèi)容也可以在車削中心上進(jìn)行,工序內(nèi)容局更加復(fù)雜。6.數(shù)控車床加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容普通車床加工工藝

6、中劃分工序、選擇設(shè)備等重要內(nèi)容,對(duì)數(shù)控車床加工工藝來說屬于已基本確定的內(nèi)容,所以制定數(shù)控車床加工工藝的著重點(diǎn)在整個(gè)數(shù)控加工過程的分析,關(guān)鍵在確定進(jìn)給路線及生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。復(fù)雜表面的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡生成需借助自動(dòng)編程軟件,是編程問題,是數(shù)控加工工藝問題,也是數(shù)控車床加工工藝與普通車床加工工藝最大的不同之處。2.1.2數(shù)控車床加工工藝主要內(nèi)容使用數(shù)控車床進(jìn)行加工時(shí),首要的問題是加工件必須符合數(shù)控車床的加工工藝特點(diǎn),一般應(yīng)是中、小批量,需重復(fù)投產(chǎn),表面形狀較復(fù)雜,需要配置夾具或需在線測(cè)量的零部件。為了充分發(fā)揮數(shù)控車床的高效率,除選擇合適的加工件和必須掌握機(jī)床特性外,還必須在編程之前正確地確定好加工方案

7、。在數(shù)控車床上加工零件,工序必須集中,在一次裝夾中應(yīng)盡可能完成所有工序,因此,劃分工序顯得尤為重要。一般情況下采用“先外后內(nèi)”、“先粗后精、刀具集中”的原則,為了減少換刀次數(shù),縮短空行程,減少不必要的定位誤差,采用按“刀具集中”的工序辦法,即將零件上用同一把刀加工的部位全部加工完成后,再換另一把刀來加工。要選用最合理、最經(jīng)濟(jì)、最完善的加工方案,即走刀路線最短、走刀次數(shù)和換刀次數(shù)要盡可能少、保證加工安全等。數(shù)控車床加工路線的確定至關(guān)重要,因?yàn)樗P(guān)系到工件的加工精度和表面粗糙度,應(yīng)盡量避免在連接處重復(fù)加工,否則會(huì)出現(xiàn)明顯的界限痕跡。1.數(shù)控車床加工工藝的主要內(nèi)容（1）選擇適合在數(shù)控車床上加工的零件

8、,確定工序內(nèi)容。 （2）分析加工零件的圖樣,明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求,確定加工方案,制定數(shù)控加工路線,如工序的劃分、加工順序的安排、非數(shù)控加工工序的銜接等。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序,如工序的劃分、刀具的選擇、夾具的定位與安裝、切削用量的確定和走到路線的確定等。（3）調(diào)整數(shù)控加工工序的的程序,如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇和刀具的補(bǔ)償?shù)?。?）分配數(shù)控加工中的公差,保證加工后的零件合格。（5）處理數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令。當(dāng)選擇并決定某個(gè)零件進(jìn)行數(shù)控車床加工后,并不等于要把該零件的所有加工內(nèi)容全部 完成,而可能只是對(duì)其中一部分進(jìn)行數(shù)控加工,所以必須對(duì)零件圖樣進(jìn)行工藝分析,確定哪些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和

9、工序。2.合理選用數(shù)控車床的原則確定典型零件的工藝要求、加工工件的批量,擬定數(shù)控車床應(yīng)具有的功能是做好前期準(zhǔn)備、合理選用數(shù)控車床的前提條件。典型零件的工藝要求主要是零件的結(jié)構(gòu)尺寸、加工范圍和進(jìn)度要求。根據(jù)精度要求,即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求來選擇數(shù)控車床的控制精度。選擇結(jié)構(gòu)合理、穩(wěn)定可靠的數(shù)控車床進(jìn)行加工是產(chǎn)品質(zhì)量保證的基礎(chǔ)。數(shù)控車床的可靠性是指機(jī)床在規(guī)定條件下執(zhí)行其功能時(shí),長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行而不出故障的能力。仔細(xì)考慮刀具和附件的配套,機(jī)床隨機(jī)附件、備件及其刀具供應(yīng)能力對(duì)已有的數(shù)控車床、車削中心來說是十分重要的,做到功能與精度不閑置、不浪費(fèi)。必要時(shí),機(jī)床可配備全封閉或半封閉的防護(hù)

10、裝置和自動(dòng)排屑裝置等。2.1.3零件圖的數(shù)控加工工藝分析對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析著重考慮以下幾個(gè)方面1.結(jié)構(gòu)工藝分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用要求的前提下,零件的加工可行性和經(jīng)濟(jì)型,即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工成型,且成本低、效率高。結(jié)構(gòu)工藝性分析要放在零件圖樣和毛坯圖樣初步設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)定型之間的階段進(jìn)行,否則當(dāng)零件設(shè)計(jì)定型之后再分析,發(fā)現(xiàn)要修改某些設(shè)計(jì)就會(huì)產(chǎn)生大量改動(dòng),那就很困難。通常結(jié)構(gòu)工藝性分析主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容。（1）分析零件圖中的尺寸標(biāo)注方法是否適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)。對(duì)數(shù)控加工來說,最傾向于以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出尺寸坐標(biāo),即坐標(biāo)標(biāo)注法。這種標(biāo)注法既便于編程,也便于尺寸之間的

11、相互協(xié)調(diào),給保證設(shè)計(jì)、定位、檢測(cè)基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來了很大方便。（2）分析零件圖中構(gòu)成輪廓的幾何元素的條件是否充分、 正確。 由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中往往存在考慮不周到的情況,如構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件不充分或模糊不清基至多余的情況,造成無(wú)法進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。（3）分析在數(shù)控車床加工時(shí)零件結(jié)構(gòu)的合理性。零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)使加工時(shí)盡量減少換刀和裝夾次數(shù),以利于提高加工效率。2.精度與技術(shù)要求分析對(duì)被加工零件的精度及技術(shù)要求進(jìn)行分析是零件工藝性分析的重要內(nèi)容。只有在分析零件精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上,才能對(duì)加工方法、裝夾方式、進(jìn)給路線、刀具及切削用量等進(jìn)行正確而合理的選擇。精度及技術(shù)要求

12、分析主要有以下幾項(xiàng)內(nèi)容。（1）分析精度及各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、合理。對(duì)采用數(shù)控加工的表面,其精度要求應(yīng)盡量一致,以便最后能一刀連續(xù)加工。（2）分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖樣要求。若達(dá)不到,需采取其他措施(如磨削)彌補(bǔ)的話,注意給后續(xù)工序留有加工余量。 （3）找出圖樣上有較高位置精度要求的表面,這些表面應(yīng)在一次裝夾下完成加工。（4）對(duì)表面質(zhì)量要求較高的表面,應(yīng)確定用恒線速度切削。2.1.4零件圖形的數(shù)學(xué)處理數(shù)控加工是一種基于數(shù)字的加工,分析數(shù)控加工工藝過程不可避免地要進(jìn)行數(shù)字分析和計(jì)算,數(shù)學(xué)處理并最終確定編程尺寸及設(shè)定值。1.編程原點(diǎn)的選擇加工程序中的程序字大部分是尺寸字,這些尺寸字中

13、的數(shù)據(jù)是程序的主要內(nèi)容。同一個(gè)零件,同樣的加工方法,由于編程原點(diǎn)的不同,尺寸字中的數(shù)據(jù)就不一樣,所以編程前首先要選定編程原點(diǎn),以建立編程坐標(biāo)系。2.編程尺寸設(shè)定值的確定編程尺寸設(shè)定值理論上該為尺寸誤差分散中心,但由于事先無(wú)法知道分散中心的確切位置,可先由平均尺寸代替,最后根據(jù)是加工結(jié)果進(jìn)行修正,以消除系統(tǒng)誤差的影響。2.1.5數(shù)控車削加工工藝過程的擬定 一般根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及生產(chǎn)類型確定零件表的數(shù)控車削加工方法及加工方案,根據(jù)表面精度要求可分為粗車、半精車、精車、細(xì)車、精密車等方案進(jìn)行加工。1.工序的劃分原則（1）工序集中 將若干個(gè)工步集中在一個(gè)工序內(nèi)完成,

14、因此一個(gè)工件的加工,只需集中在少數(shù)幾個(gè)工序內(nèi)完成。最大限度的集中是在一個(gè)工序內(nèi)完成工件所有表面的加工。采用工序集中的可以減少工件的裝夾次數(shù),在一次裝夾中可以加工許多加工表面,有利于保證各表面之間的相互位置精度,也可以減少機(jī)床的數(shù)量,相應(yīng)的減少工人的數(shù)量和機(jī)床的占地面積。但所需的設(shè)備復(fù)雜,操作和調(diào)整工作也復(fù)雜。（2）工序分散 工序的數(shù)目多,工藝路線長(zhǎng),每個(gè)工序所包括的工步少。最大限度的分散是在一個(gè)工序內(nèi)只包括一個(gè)簡(jiǎn)單的工步。工序分散可以是所需的設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整容易、操作簡(jiǎn)單,但專用性強(qiáng)。通常情況下,對(duì)于需要多臺(tái)不同數(shù)控機(jī)床、多道工序才能完成加工的零件,工序劃分自然以機(jī)床為單位來進(jìn)行。

15、而對(duì)于只需要很少的數(shù)控機(jī)床就能加工完零件全部加工內(nèi)容的情況,數(shù)控加工工序的劃分可按下列方法進(jìn)行。1） 以一次安裝所進(jìn)行的加工作為一道工序。將位置精度要求較高的表面安排在一次安裝下完成,以免多次誤差影響位置精度。2） 以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工的內(nèi)容為一道工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面,但考慮到程序不能太長(zhǎng),會(huì)受到某些限制,如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量）、機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能完成）等。此外,程序太長(zhǎng)會(huì)增加出錯(cuò)率,差錯(cuò)與檢索困難,因此程序不能太長(zhǎng)。這樣可以以一個(gè)獨(dú)立、完整的數(shù)控加工程序連續(xù)加工的內(nèi)容為一道工序。3） 以工件上的結(jié)構(gòu)內(nèi)容組合用

16、一把刀加工為一道工序。有些零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,既有回轉(zhuǎn)表面也有非回轉(zhuǎn)表面,既有外圓、平面也有內(nèi)腔、曲面。對(duì)于加工內(nèi)容較多的零件,按零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工內(nèi)容組合分成若干分部分,每一部分用一把典型刀具加工。這是可以將組合在一起的左右部位作為一道工序,然后將另外組合在一起的部位換一把刀加工,作為新的一道工序,以減少換刀次數(shù),減少空程時(shí)間。 4）以粗、精車劃分工序。對(duì)于容易發(fā)生加工變形的零件,通常粗加工后需要進(jìn)行矯形,粗加工和精加工最為兩道工序,可以采用不同的刀具或不同的數(shù)控機(jī)床加工。對(duì)毛坯余量大和加工精度要求較高的零件,應(yīng)將粗車和精車分開,劃分成兩道或更多的工序。在粗加工階段,由于切除大量的金屬可以及早發(fā)現(xiàn)

17、毛坯的缺陷、裂紋和氣孔等,以便及時(shí)處理避免過多的浪費(fèi)工時(shí)粗加工階段容易引起工件的變形,由于切除余量大,一方面毛坯的內(nèi)應(yīng)力重新分布面引起變形,另一方面由于切削力和夾緊力都比較大,因而造成工件的受力變形和熱變形,可在粗加工后留有一定的時(shí)間,再通過逐步減少加工余量和切削用量的辦法消除變形。劃分加工階段可以合理使用數(shù)控車床。如粗加工階段可以使用功率大、精度較低的數(shù)控車床;精加工階段可以使用功率小、精度高的數(shù)控車床,有利于充分發(fā)揮粗加工機(jī)床的效率,又有利于長(zhǎng)期保持精加工機(jī)床的精度。2.回轉(zhuǎn)類零件非數(shù)控車削加工工序的安排（1） 零件上有不適合數(shù)控車削加工的表面,如漸開線齒形、鍵槽和花鍵表面等,必須安排相應(yīng)

18、的非數(shù)控車前工序加工工序。（2） 零件表面硬度及精度要求均較高,熱處理需安排在數(shù)控車削之后,則熱處理之后一般安排磨削加工。（3） 零件要求特殊,不能用數(shù)控車削加工完成全部加工要求,則必須安排其他非數(shù)控車削加工工序,如噴丸、滾壓加工和拋光等。3.數(shù)控加工工序與普通工序的銜接數(shù)控加工工序前后一般穿插有其他普通工序,如銜接的不好就容易產(chǎn)生矛盾,最好的辦法是相互建立狀態(tài)要求。例如,要不要留加工余量,留多少;定位面的尺寸精度要求及幾何公差;對(duì)校形工序的技術(shù)要求和對(duì)毛坯的熱處理要求等。其目的是達(dá)到相互能滿足加工需要,且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確,交接驗(yàn)收有依據(jù)。4.工序順序的安排工件表面的加工順序,一般先粗加

19、工后精加工,先基準(zhǔn)面加工后其他面加工,現(xiàn)主要表面加工后次要表面加工,先外表面加工后內(nèi)表面加工。制定零件數(shù)控車削加工工序一般遵循下列原則。1） 先加工精基準(zhǔn)面。最為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)安排在工藝過程開始時(shí)加工。精基準(zhǔn)面加工好后,接著對(duì)精度要求高的主要表面進(jìn)行粗加工和半精加工,并穿插進(jìn)行一些次要表面的加工,然后進(jìn)行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后進(jìn)行,即上道工序能為后面的工序提供精基準(zhǔn)和合適的夾緊表面。2） 先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀,再加工復(fù)雜的幾何形狀。3） 對(duì)精度要求高,粗、精加工需分開進(jìn)行的,先粗加工后精加工。4） 以相同定位、夾緊方式安裝的工序,最好接連進(jìn)行,以減少重復(fù)定位次數(shù)

20、和夾緊次數(shù)。5） 檢驗(yàn)工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量和防止產(chǎn)生廢品的重要措施。在每個(gè)工序中,操作者都必須自行檢驗(yàn)。在操作者自檢的基礎(chǔ)上,在下列場(chǎng)合還要安排獨(dú)立檢驗(yàn)工序：粗加工全部結(jié)束后,精加工之前;送往下道工序加工的前后（如熱處理工序的前后）;重要工序的前后;最終加工之后等。5.工步順序和進(jìn)給路線的確定工步是工序的組成單位。在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和進(jìn)給量）、切削道具均保持不變的情況下所完成的那部分工序,稱為工步。工序順序安排好后,對(duì)一道工序內(nèi)的加工工步應(yīng)按照先粗后精、先遠(yuǎn)后近、內(nèi)外交叉和保證工件加工剛度的原則來確定。被加工的某一表面,由于余量較大或其他原因,在切削用量不變的條件下,

21、用同一把道具對(duì)它進(jìn)行多次加工,每加工一次,成為一次走刀。進(jìn)給路線是指數(shù)控車床加工過程中刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向,也稱走刀路線。刀具從起刀點(diǎn)開始到返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑,包括切削加工的路徑和刀具切入、切出等非切削空行程。它不但包括了工步的內(nèi)容,也反映了工步的順序,也是編寫加工程序的依據(jù)之一。2.2 圖樣分析確定了加工內(nèi)容以后,要對(duì)數(shù)控車床加工部分的零件圖進(jìn)行仔細(xì)分析,除上節(jié)所述分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性、分析零件精度和技術(shù)要求以外,還必須對(duì)零件的尺寸進(jìn)行處理,將零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸轉(zhuǎn)換成編程尺寸。1.零件尺寸與編程尺寸所謂零件尺寸是指等件圖上局部分散標(biāo)注的設(shè)計(jì)尺寸,它反映的是零件的使用

22、特性要求。編程尺寸是指適合于編程計(jì)算的集中引注或坐標(biāo)式標(biāo)注尺寸,它反映的是零件的加工特性要求。設(shè)計(jì)人員往往在尺寸標(biāo)注中較多地考慮使用特性要求,采取局部分散的標(biāo)注方法,給工序安排與數(shù)控加工帶來很多不便。但數(shù)控車床加工精度及重復(fù)定位精度都較高,不會(huì)因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性,因而改變局部的分散標(biāo)注法為集中引注或坐標(biāo)式尺寸標(biāo)注是完全可行的。機(jī)械加工的加工誤差不可避免,理論上零件的尺寸應(yīng)呈正態(tài)分布狀態(tài),但由于不同的機(jī)床有不同的系統(tǒng)誤差,這種誤差只能通過試加工后,根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正,消除常值系統(tǒng)誤差。2.確定編程尺寸圖樣上提供的尺寸信息是根據(jù)加工零件的技術(shù)要求來確定的,它們必須得到合理的處理,

23、再進(jìn)行編程加工,控制在技術(shù)要求的范圍之內(nèi),從而得到合格的零件。若圖樣上的尺寸基準(zhǔn)與編程所需要的尺寸基準(zhǔn)不一致,應(yīng)先將圖樣上的各個(gè)基準(zhǔn)尺寸換算為編程坐標(biāo)中的尺寸,再進(jìn)行下一步數(shù)學(xué)處理工作。（1）直接換算例如,圖樣尺寸標(biāo)注為,分別取兩極限尺寸和,求平均值,得到的編程尺寸,也就是中值尺寸。取中值尺寸時(shí),如果遇到比機(jī)床所規(guī)定的最小編程單位還小一位的數(shù)值時(shí),則應(yīng)盡量向其最大實(shí)體尺寸靠攏并圓整。（2）間接換算圖樣中未直接標(biāo)出的尺寸,需要通過尺寸基準(zhǔn)、尺寸鏈的解算得到尺寸,如圖2-1所示。尺寸鏈主要由線性尺寸鏈和角度尺寸鏈組成。封閉環(huán)的公稱尺寸L0=所有增環(huán)公稱尺寸(L2)之和一所有減環(huán)公稱尺寸(L1)之和

24、封閉環(huán)的上極限尺寸=所有增環(huán)最大尺寸之和一所有減環(huán)最小尺寸之和封閉環(huán)的下極限尺寸=所有增環(huán)最小尺寸之和一所有減環(huán)最大尺寸之和圖2-2尺寸鏈計(jì)算實(shí)例【實(shí)例】已知條件如圖2-2所示,求編制程序時(shí)的L尺寸。 加工中需要控制L尺寸的變化范圍。 求中值作為編程尺寸3.尺寸與優(yōu)化如上所述,確定編程尺寸時(shí)不僅要把尺寸定在該尺寸的誤差分散中心,還必須保證零件輪廓的幾何要素之間的幾何關(guān)系不變。如直線與直線之間的夾角、直線與圓弧的相切關(guān)系等。具體來說,確定編程尺寸的步驟如下。1)對(duì)精度高的尺寸的處理,將公稱尺寸換算成平均尺寸。2)幾何關(guān)系的處理,保持原重要的幾何關(guān)系,如角度、相切等不變。3)精度低的尺寸的調(diào)整,通

25、過修改一般尺寸保持零件原有的幾何關(guān)系,使之協(xié)調(diào)。4)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)尺寸的計(jì)算,按調(diào)整后的尺寸計(jì)算有關(guān)未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)尺寸。5)編程尺寸的修正,按調(diào)整后的尺寸編程并加工一組工件,測(cè)量關(guān)鍵尺寸的實(shí)際分散中心并求出常值系統(tǒng)誤差,再按此誤差對(duì)程序尺寸進(jìn)行調(diào)整并修改程序?！緦?shí)例】確定圖2-4所示典型軸類零件的數(shù)控車削編程尺寸。 圖2-3 中標(biāo)注的mm、mm、 mm、mm四個(gè)直徑公稱尺寸都為零件的最大尺寸。若按此公稱尺寸編程,考慮到車削外尺寸時(shí)刀具的磨損及讓刀變形,實(shí)際加工尺寸肯定偏大,難以滿是加工要求,所以必須按平均尺寸確定編程尺寸。但這些尺寸一改,若其他尺寸保持不變,則左邊Rl5mm圓弧與球面、球面與R25m

26、m圓弧和R25mm圓弧與右邊Rl5mm圓弧相切的兒何美系就不能保持,所以必須接前述步驟 對(duì)有關(guān)尺寸進(jìn)行修正,以確定編程尺寸值。1 )將精度高的工稱尺寸換算成平均尺寸。改為;改為;改為;改為。2)保持原有關(guān)圓弧相切的幾何關(guān)系,修改其他精度低的尺寸使之協(xié)調(diào)。設(shè)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)為圖示O點(diǎn),工作軸線為Z軸。徑向?yàn)閄軸。A點(diǎn)為左邊R15mm圓弧的圓心;B點(diǎn)為左邊R15mm圓弧的圓心;B點(diǎn)為左邊R15mm圓弧與R25mm球面圓弧的切點(diǎn);C點(diǎn)為R25mm球面圓弧與右邊R25mm圓弧的切點(diǎn); D點(diǎn)為 R25mm圓弧與右邊 R15mm圓弧的切點(diǎn); E點(diǎn)為R25mm圓弧的圓心。要保證E點(diǎn)到軸線距離為40mm,由于D

27、點(diǎn)到軸線距離為14.991 75mm(編程尺寸決定) ,所以該處圓弧半徑調(diào)整為 R25.008 25mm,保持 09 間距離50mm不變,則球面圓弧半徑調(diào)整為R24.991 75mm; 保持左邊 R15mm圓弧半徑不變并與33.9875mm外圓和R24. 99175mm球面圓弧相切,則左邊 R15mm圓弧中心按此要求計(jì)算確定。3) 按調(diào)整后的尺寸計(jì)算有關(guān)未知節(jié)點(diǎn)尺寸,各有關(guān)主要節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值 (保留小數(shù)點(diǎn)后3位)如下:A(31.994, -23.995) B(19.994, -14.995)C(19.994,14.995) D (14.992,30.000) E (40.000,30.000)如

28、果使用手工計(jì)算,則要列出方程組,然后解方程組求解得到切點(diǎn)或交點(diǎn)坐標(biāo)。實(shí)際上,使用 AutoCAD軟件可以很好地解決這個(gè)問題,只要按調(diào)整后的尺寸作圖,把坐標(biāo)原點(diǎn)由世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)移到編程原點(diǎn),使用點(diǎn)坐標(biāo)查詢功能,就可以查出各點(diǎn)的坐標(biāo)。2.3編程坐標(biāo)系與數(shù)值計(jì)算從理論上來說,編程坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在任何地方都可以,但實(shí)際上,原點(diǎn)選擇得不恰當(dāng)會(huì)使下一步的坐標(biāo)計(jì)算變得很麻煩。所以,確定編程坐標(biāo)系原點(diǎn)最根本的原則有以下三條。1 ) 編程原點(diǎn)的選擇要便于坐標(biāo)計(jì)算。盡量選擇能直觀地確定零件基點(diǎn)坐標(biāo)值的一些特殊點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),可以簡(jiǎn)化計(jì)算的工作量,也便于程序檢查。2) 編程原點(diǎn)的選擇要便于加工中的對(duì)刀。因?yàn)閷?duì)刀的目

29、的是要確定編程原點(diǎn)在工件毛坯上的位置,即找出該點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值,使圖樣上的編程坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為加工中的工件坐標(biāo)系。3) 編程原點(diǎn)要盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)統(tǒng)一,以利于保證加工精度。坐標(biāo)原點(diǎn)確定后,就應(yīng)對(duì)零件圖樣中各點(diǎn)的尺寸進(jìn)行換算。通過上一節(jié)中講到的把圖樣尺寸換成編程尺寸后,再換算成從編程原點(diǎn)開始的坐標(biāo)值,并重新標(biāo)注。根據(jù)被加工零件圖樣,按照已經(jīng)確定的加工路線和允許的編程誤差,計(jì)算數(shù)控系統(tǒng)所需要輸人的數(shù)據(jù),稱為數(shù)學(xué)處理。這是編程的主要工作之一,不但對(duì)手工編程來說是必不可少的工作步驟 ,而且即使采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)編程,也經(jīng)常需要先對(duì)工件的輪廓圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)預(yù)處理,才能對(duì)有關(guān)幾何元素進(jìn)行定義。對(duì)

30、圖形的數(shù)學(xué)處理一般包括兩個(gè)方面:一方面是根據(jù)零件給出的形狀、 尺寸和公差等直接通過數(shù)學(xué)方法 (如三角、幾何與解析幾何法等)計(jì)算出編程時(shí)所需要的有關(guān)各點(diǎn)的生標(biāo)值、 圓弧插補(bǔ)所需要的圓弧圓心的坐標(biāo);另一方面,當(dāng)按照零件圖樣給出的條件還f能直接計(jì)算出編程時(shí)所需要的所有坐標(biāo)值,也不能按零件圖樣給出的條件直接進(jìn)行工件輪廓幾何要素的定義進(jìn)行自動(dòng)編程時(shí),那么就必須根據(jù)所采用的具體工藝方法、工藝生備等加工條件,對(duì)工件原圖形及有關(guān)尺寸進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理或改動(dòng),才可以進(jìn)行各點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算和編程工作。通常情況下,零件圖樣的數(shù)學(xué)處理主要是計(jì)算零件加工軌跡的尺寸,即計(jì)算零件加工輪的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),或刀具中心輪廓的基點(diǎn)和

31、節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),以便編制加工程序。1.確定編程坐標(biāo)系,選擇編程原點(diǎn) 編程計(jì)算之前,必須先確定編程原點(diǎn),才能進(jìn)行圖樣尺寸與編程計(jì)算所用的編程用的數(shù)字的轉(zhuǎn)換。同一個(gè)零件,同樣的加工,由于原點(diǎn)選得不同,編程尺寸的數(shù)字也是不同的。從理論上說,原點(diǎn)選在任何位置都是可以的,但實(shí)際上,為了換算盡可能簡(jiǎn)使以及尺寸較為直觀 (至少讓部分尺寸點(diǎn)的指令值與零件圖上的尺寸值相同) ,應(yīng)盡可能把原點(diǎn)的位置選得合理些。原點(diǎn)選擇要盡量滿足編程簡(jiǎn)單,尺寸換算少,引起的加工誤差小等條件。一般情況下,以坐標(biāo)式尺寸標(biāo)注的零件,程序原點(diǎn)應(yīng)選在尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)點(diǎn); 対稱零件或以同心圓為主的零件,程序原點(diǎn)應(yīng)選在對(duì)稱中心線或圓心上。由于數(shù)控車床

32、加工的零件都是回轉(zhuǎn)體,徑向尺寸都是美于軸線對(duì)稱的,所以車削件的 X坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)取在零件加工面的回轉(zhuǎn)中心,即零件的軸線上。Z坐標(biāo)原點(diǎn)可以選在工件的右端面或左端面,對(duì)于左右對(duì)稱的零件,還可以選在對(duì)稱中心。Z坐標(biāo)原點(diǎn)放在右端面有利于對(duì)刀,當(dāng)?shù)毒唠x開工件時(shí),Z坐標(biāo)為正值;當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)人工件加工時(shí),Z坐標(biāo)為負(fù)值,有利于程序檢查。編程坐標(biāo)原點(diǎn)的選擇也會(huì)影響坐標(biāo)計(jì)算的難易。如果零件輪廓中包含有橢圓、拋物線等曲線,則應(yīng)把坐標(biāo)原點(diǎn)放在其對(duì)稱中心上,可以簡(jiǎn)化曲線的方程,使計(jì)算變得簡(jiǎn)單。2.基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算根據(jù)加工零件圖樣,按照設(shè)定的編程坐標(biāo)系、已確定的加工路線和允許的編程誤差,計(jì)算編程時(shí)所需要的數(shù)據(jù),就是數(shù)控編程的數(shù)值計(jì)

33、算,其內(nèi)容包括計(jì)算零件輪廓的基點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)及機(jī)床所用刀具刀位點(diǎn)的軌跡的坐標(biāo)值。一般數(shù)控機(jī)床只有直線和圓弧插補(bǔ)功能。對(duì)于由直線和圓弧組成的平面輪廓,編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的主要任務(wù)是求各基點(diǎn)的坐標(biāo)。（1）基點(diǎn)的含義一個(gè)零件的輪廓曲線可能由許多不同的幾何要素所組成,如直線、 圓弧和二次曲線等。構(gòu)成零件輪廓的不同幾何素線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為基點(diǎn),如兩條直線的交點(diǎn)、直線與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)、圓弧與二次曲線的交點(diǎn)或切點(diǎn)等。基點(diǎn)可以直接作為其運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)或終點(diǎn)。顯然,基點(diǎn)坐標(biāo)是編程中需要的重要數(shù)據(jù)。圖2-5 零件基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算（2）基點(diǎn)坐標(biāo)直接計(jì)算的內(nèi)容根據(jù)填寫加工程序單的要求,基點(diǎn)直接計(jì)算的內(nèi)容有每條運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)

34、在選定坐標(biāo)系中的坐標(biāo),圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心坐標(biāo)值?；c(diǎn)直接計(jì)算的方法比較簡(jiǎn)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(yùn)用代數(shù)、三角、幾何或解析幾何的有關(guān)知識(shí),直接計(jì)算出數(shù)值。在計(jì)算時(shí),要注意小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)要留夠,以保證足夠的精度?，F(xiàn)以如圖2-4所示的零件為例,說明當(dāng)零件由直線和圓弧兩種曲線組成時(shí),基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算方法 (以直徑編程為例,X坐標(biāo)用點(diǎn)所在圓的直徑表示)。該零件輪廓由三段直線和一段圓弧組成,編程坐標(biāo)原點(diǎn)放在工件的右端面中心 O點(diǎn),AB段為直線,兩點(diǎn)坐標(biāo)可以直接從標(biāo)注尺寸讀出,A點(diǎn): XA=40,ZA=0;B點(diǎn): XB =40,ZB= -48; BC段為直線

35、,C點(diǎn)是線段BC與圓弧CD的切點(diǎn),該點(diǎn)坐標(biāo)要列方程組求出.ED段為直線,D點(diǎn)坐標(biāo)為 XD=100,ZD= -82.641; E點(diǎn)坐標(biāo)為 XE=100,ZE=-124 圓弧BC的圓心坐標(biāo)為 X=40,Z= -82.64l,半徑為30,則圓的方程為(X-20)2+(Z+82.641)2=302 (l)直線BC的斜率為k =tan120°=-1.732,經(jīng)過點(diǎn) B,則直線BC的方程為X-20=-1.732 (Z+48) (2)由(1)、(2)兩式聯(lián)立方程組即可求得X=35 Z=-56.6603則C點(diǎn)的坐標(biāo)為 XC=70,ZC= -56.660注意: 列方程時(shí),X坐標(biāo)用半徑表示,解出答案后,

36、表示點(diǎn)編程坐標(biāo)時(shí)用直徑表示。當(dāng)求其他相交曲線的基點(diǎn)時(shí),也是采用類似的方法。從原理上講,求基點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單的,但運(yùn)算過程十分煩雜。為了提高編程效率,應(yīng)盡量采用自動(dòng)編程系統(tǒng)。3.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算當(dāng)被加工零件輪廓形狀與機(jī)床的插補(bǔ)功能不一致時(shí),如在只有直線和圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控機(jī)床上加工一些由非圓方程曲線 Y= F (X) 組成的平面輪廓,如漸開線、阿基米德螺、旋線等,只能用能夠加工的直線和圓弧去通近它們。逼近線段與被加工曲線的交點(diǎn)就稱為節(jié)點(diǎn),這時(shí)數(shù)值計(jì)算的任務(wù)就是計(jì)算節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。（1）節(jié)點(diǎn)的定義當(dāng)采用不具備非圓曲線插補(bǔ)功能的數(shù)控機(jī)床加工非圓曲線輪廓的零件時(shí),在加工程序的編制工作中,常用多個(gè)直線段或圓孤去近

37、似代替非圓曲線,這稱為擬合處理。擬合線段的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。（2）節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算難度和工作量都較大,故常通過計(jì)算機(jī)完成,必要時(shí)也可由人工計(jì)算,常用的有直線逼近法 (等間距法、等步長(zhǎng)法和等誤差法) 和圓弧逼近法。在編程時(shí),要計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),并按節(jié)點(diǎn)劃分程序段。節(jié)點(diǎn)數(shù)目的多少,由被加工曲線的特性方程、逼近線段的形狀和允許的插補(bǔ)誤差來決定。如前所述,所謂基點(diǎn)是指組成零件輪廓的幾何要素的連接點(diǎn)。對(duì)于非圓曲線,當(dāng)所用的數(shù)控車床不具備該種曲線的插補(bǔ)功能時(shí),就必須用其所具備的插補(bǔ)功能(一般數(shù)控車床都具有直線插補(bǔ)和圓孤插補(bǔ)西種插補(bǔ)功能)來逼近該曲線,則插補(bǔ)線段與該曲線的交點(diǎn)就稱為節(jié)點(diǎn)。一般來

38、講,手工編程只能計(jì)算基點(diǎn)坐標(biāo),節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算要通過計(jì)算機(jī)來完成,通過宏指令編循環(huán)程序來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的自動(dòng)計(jì)算。計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)除要列出插補(bǔ)線段方程和被加工曲線的方程外,還要考慮到插補(bǔ)誤差的問題。因現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展很快,節(jié)點(diǎn)計(jì)算用人工進(jìn)行的可能性不大,故本書不介紹插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算。2.4 加工路線的選擇與優(yōu)化加工路線是指數(shù)控車床加工過程中刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向,也稱走刀路線。在確定加工路線時(shí)最好畫一張工序簡(jiǎn)圖,將已擬定的加工路線畫上去,作為下一步編程時(shí)的編寫依據(jù)。確定加工路線的主要任務(wù)是粗加工及空行程的走刀路線,因?yàn)榫庸ひ话闶茄亓慵妮喞叩兜摹?.加工路線選擇的原則（1）首先按已定工步順

39、序確定各表面加工進(jìn)給路線的順序。（2）尋求最短加工路線 (包括空行程路線和切削加工路線),減少空刀時(shí)同以提高加工效率。（3）選擇加工路線時(shí)應(yīng)使工件加工時(shí)的變形最小,對(duì)橫截面積小的細(xì)長(zhǎng)零件或薄璧零件,應(yīng)采用分幾次走刀或?qū)ΨQ去余量法安排進(jìn)給路線。（4）數(shù)控車削加工過程一般要經(jīng)過循環(huán)切除余量、組加工和指加工三道工序,應(yīng)根據(jù)毛坯類型和工件形狀確立循環(huán)切除余量的方式,以達(dá)到減少循環(huán)走刀次數(shù)、提高加工效率的目的。（5） 軸套類零件安排走刀路線的原則是軸向走刀和徑向進(jìn)刀,循環(huán)切除余量的循環(huán)終點(diǎn)在組加工起點(diǎn)附近,這樣可以減少走刀次數(shù),避免不必要的空走刀,節(jié)省加工時(shí)間。（6）輪盤類零件安排走刀路線的原則是徑向走

40、刀和軸向進(jìn)刀,循環(huán)去除余量的循環(huán)終點(diǎn)在加工起點(diǎn)。 編制輪盤類零件的加工程序時(shí),與軸套類零件相反,是從大直徑端開始順序向前的。（7）鑄鍛件毛坯形狀與加工后零件形狀相似,留有一定的加工余量。一般采用逐漸接近最終形狀的循環(huán)切削加工方法加工。2. 常用加工路線的確定方法圖2-5 軸類零件常用加工路線（1） 圓柱表面的加工路線1）軸類零件（長(zhǎng)L與直徑D之比L:D1的零件）采用沿Z坐標(biāo)方向切削加工,X方向進(jìn)刀、退刀的矩形循環(huán)進(jìn)給路線,如圖2-5所示。在數(shù)控車床上加工軸類零件的方法,遵循“先粗后精”、“由大到小”等基本原則。先對(duì)工件整體進(jìn)行粗加工,然后進(jìn)行半精車、精車。如果在半精車與精車之間不安排熱處理工序

41、,則半精車和精車就可以在一次裝夾中完成。在車削時(shí)先從工件的最大直徑處開始車削,然后依次往小直徑處進(jìn)行加工。在數(shù)控機(jī)床上精車軸類零件時(shí),往往從工件的最右端開始連續(xù)不間斷地完成整個(gè)工件的切削。2）盤類零件（長(zhǎng)L與直徑D之比L:D1的零件）采用沿X坐標(biāo)方向切削加工,Z方向進(jìn)刀,退刀的矩形循環(huán)進(jìn)給路線,如圖2-6所示圖2-7 余量分布較均勻的鑄件、鍛件的加工路線3）余量分布較均勻的鑄件、鍛件的加工路線按零件形狀逐漸接近最終尺寸的“剝皮”式進(jìn)給路線,如圖2-7所示。 圖2-6 盤類零件常用加工路線（2）圓錐面的加工路線加工圓錐面有兩種進(jìn)給路線,一種如圖2-8a所示,切削路線與錐面始終平行。另一種如圖2-

42、8b所示,切削錐度由小逐漸接近最終難度。圖2-8a所示的加工路線加工質(zhì)量較好,但編程計(jì)算較多,圖2-18b所示的加工路線編程簡(jiǎn)單,但加工質(zhì)量較差。（3）圓弧面的加工路線加工圓弧面通常有同心圓、三角形、矩形等方式的加工路線,如圖2-9所示,不同形式的切削路線有不同的特點(diǎn)。圖2-9a所示的加工路線編程計(jì)算較為復(fù)雜,精加工時(shí)且削余量較大;圖2-9b所示的加工路線切削時(shí)受力較均勻,編程較方便;圖2-9c所示的加工路線編程計(jì)算量大,精加工刀具受力不均勻。（4）最終完工的精加工輪廓的進(jìn)給路線圖2-10移動(dòng)起刀點(diǎn)在安排精加工進(jìn)給路線時(shí),零件的完工輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)切削完成,并且加工刀具進(jìn)、退刀位置不要在連

43、續(xù)的輪廓中安排切入和切出或換刀、停頓,以免因切削力突然變化造成彈性變形,致使在已加工面上產(chǎn)生刀痕缺陷。3.加工路線的優(yōu)化,減少空行程,靈活移動(dòng)起刀點(diǎn)在采用矩形循環(huán)方式加工階梯軸時(shí),每循環(huán)的起刀點(diǎn)位置不是固定在一點(diǎn),而是隨加工的位置往前移動(dòng),以減少回程式走刀的時(shí)間,如圖2-10所示第一刀：ABCDK第二刀: KEFCB圖2-11 綜合加工第三刀:B GHFE依此類推?！緦?shí)例】 在數(shù)控車床上加工如圖2-11所示的零件中,50mm的外圓已經(jīng)加工到尺寸,毛坯留出外圓和內(nèi)孔的加工余量均為0.4mm（X向）和0.1mm（Z向）,鉆頭直徑為8mm,X向加工4個(gè)8mm的均布孔,使用直徑8mm的鍵槽銑刀加工,工

44、件程序原點(diǎn)如圖2-11所示。這是一個(gè)比較復(fù)雜的工件,包括了外圓、內(nèi)孔、端面、環(huán)槽、外錐螺紋、C軸定位和銑削等加工內(nèi)容,在帶有三軸控制的數(shù)控銑削中心上完成該零件的加工,可以按照外圓、端面、毛坯等加工路線方法去設(shè)計(jì),讀者可自行設(shè)計(jì)加工路線。2.5加工刀具選用與工件裝夾數(shù)控車床與普通車床用的可轉(zhuǎn)位車刀一般無(wú)本質(zhì)的區(qū)別,其基本結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)是相同的. 但數(shù)控車床工序是自動(dòng)化的,因此對(duì)所用的可轉(zhuǎn)位車刀的要求側(cè)重點(diǎn)又有別于普通車床的刀具,其數(shù)控刀具要求精度高、剛性好、裝夾調(diào)整方便、切削性能強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng),合理選用既能提高加工效率又能提高產(chǎn)品質(zhì)量。1.刀具選擇應(yīng)考慮的主要因素（1）被加工工件的材科性能,即金

45、屬與非金屬材料,其硬度、剛度、塑性、韌性及耐磨性等。（2）加工工藝類別,即車削、鉆削、鏜削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。（3）工件的幾何形狀、加工余量、零件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。（4）刀具能承受的切削用量。2.數(shù)控車床車削刀具可轉(zhuǎn)位刀具是將預(yù)先加工好并帶有若干個(gè)切削刃的多邊形刀片,用機(jī)械夾固的方法夾緊在刀體上的一種刀具,當(dāng)在使用過程中一個(gè)切削刃磨鈍了后,只要將刀片的夾緊松開,轉(zhuǎn)位或更換刀片,使新的切削刃進(jìn)行工作位置,再經(jīng)夾緊就可以繼續(xù)使用（具體數(shù)控車刀種類參見1.7.1）?？赊D(zhuǎn)位刀具由刀片(見表2-1)、刀體、接柄和刀盤等組成,刀片的斷屑槽能斷屑自如、排屑流場(chǎng).,其夾緊方式通常有楔塊上壓式

46、、杠桿式、螺釘上壓式,一般要求夾緊可靠,定位準(zhǔn)確,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便。（1)選擇可轉(zhuǎn)位刀片 可從下列幾方面考慮。 1）材料:刀片材料通常有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方碳化硼或金剛石等。 表2-3 刀片形狀示意圖形狀說明刀尖角示意圖形狀說明刀尖角示意圖正六邊形120°等邊不等角六邊形80° 正五邊形108°矩形90°正三邊形60°平行四邊形85°、82°、55°正方形90°正八邊形135°菱形80°、55°、75°、86°、35圓形 2)尺寸:

47、刀片尺寸參數(shù)為有效切削刃長(zhǎng)度、背吃刀量和主偏角等。3）形態(tài):根據(jù)表面形狀、切削方式、轉(zhuǎn)位次數(shù)等分為很多類型的刀片,用于不同的加工場(chǎng)合。4)刀尖半徑:粗加工、工件直徑大、要求切削刃強(qiáng)度高、機(jī)床剛度大時(shí),選大刀尖圓弧;精加工、背吃刀量小、細(xì)長(zhǎng)軸加工、機(jī)床剛度小時(shí),選小刀尖圓弧。(2)刀片安裝和轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)注意的問題1 ) 轉(zhuǎn)位和更換刀片時(shí)應(yīng)清理刀片、刀墊和刀桿各接觸面,應(yīng)保證接觸面無(wú)鐵屑和雜物,表面有凸起點(diǎn)應(yīng)修平,已用過的刃口應(yīng)轉(zhuǎn)向切屑流向的定位面。2) 轉(zhuǎn)位刀片時(shí)應(yīng)使其穩(wěn)當(dāng)?shù)乜肯蚨ㄎ幻?夾緊時(shí)用力通當(dāng),不宜過大。3 ) 夾緊時(shí),有些結(jié)構(gòu)的車刀需用手按住刀片,使刀片貼緊底面 (如偏心式結(jié)構(gòu))。4) 夾

48、緊的刀片、刀墊和刀桿三者的接觸面應(yīng)貼合無(wú)縫隙,要注意刀尖部位的良好緊貼,刀墊更不得有松動(dòng)。(3) 刀桿安裝時(shí)應(yīng)注意的問題 車刀安裝時(shí)其底面應(yīng)清潔無(wú)粘著物。若使用墊片調(diào)整刀尖高度,墊片應(yīng)平直,最多不能超過三塊。如果內(nèi)側(cè)和外側(cè)面也須作安裝的定位面,則也應(yīng)擦凈。刀桿伸出長(zhǎng)度在滿足加工要求下應(yīng)盡可能短,一般伸出長(zhǎng)度是刀桿高度的l.5倍。如確要伸出較長(zhǎng)才能滿足加工需要,也不能超過刀桿的3倍。(4)刀具使用中應(yīng)注意的問題,見表2-2。表2-2 使用機(jī)夾刀常見問題及解決方案問題原因措施通常情況下刀具不好用1. 刀具形式選擇不當(dāng)2. 刀具制造質(zhì)量太差3. 切削用量選擇不當(dāng)1. 重新選型2. 選擇質(zhì)量好的刀具3

49、. 選擇合理的切削用量切削有振動(dòng)1. 刀片沒夾緊2. 刀片尺寸誤差太大3. 夾緊元件變形4. 刀具質(zhì)量太差1. 重新裝夾刀片2. 更換符合要求的刀片3. 更換夾緊元件4. 更換刀具刀尖打刀1. 刀片刀尖底面與刀墊有間隙2. 刀片材質(zhì)抗彎強(qiáng)度低3. 夾緊時(shí)造成刀片抬高1. 重新裝夾刀片,注意刀片底面的貼緊2. 換抗彎強(qiáng)度高的刀片3. 換刀片刀墊或刀桿切削時(shí)有吱吱聲1. 刀片底面與刀墊或刀墊與刀體間接觸不實(shí),刀具裝夾不牢固2. 刀具磨損嚴(yán)重3. 刀桿伸出過長(zhǎng),剛性不足4. 工件細(xì)長(zhǎng)或薄壁件剛性不足,夾具剛性不足,夾具剛性不足,夾固不牢1. 重新裝刀具或刀片2. 更換磨鈍的切削刃3. 縮短刀桿伸出長(zhǎng)

50、度4. 增加工藝系統(tǒng)剛性刀尖處冒火花1. 刀尖或切削刃工作部分有缺口2. 刀具磨損嚴(yán)重3. 切削速度過高1. 更換磨鈍的切削刃或用金剛石2. 更換切削刃或刀片3. 選擇合理的切削速度前刀面有積屑瘤1. 幾何角度不合理2. 槽形不合理3. 切削速度太低1. 加大前角2. 選擇合理的槽形3. 提高切削速度切屑飛濺1. 進(jìn)給量過大2. 脆性工件材料1. 調(diào)整切削用量2. 增加導(dǎo)屑器或擋屑器刀片有剝離現(xiàn)象1. 切屑液供給不充分2. 不宜用切削液的高硬度材料3. 刀片質(zhì)量有問題1. 增大切削液的流量,切削前就開始澆注直至刀具退出2. 不用切削液,干切削3. 更換質(zhì)量好的刀片3. 夾具選擇與安裝工件定位以

51、后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力,使工件保持在準(zhǔn)確的位置上。 這種產(chǎn)生夾緊力的裝置就是夾緊裝置。在數(shù)控車床上大多采用自定心卡盤夾持工件,自定心卡盤的三個(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的,能自動(dòng)定心,一般不需要找正。自定心卡盤裝夾工件方便、省時(shí)、定心精度高,但夾緊力小,適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí),定位安裝的基本原則與普通機(jī)床相同,也要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。為提高數(shù)控機(jī)床的效率,在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)注意如下三點(diǎn)。 （1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 （2）盡量減少裝夾次數(shù),盡可能在一次裝夾后加工出全部待加工表面。 （3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整的加工方案,以充分發(fā)揮

52、數(shù)控機(jī)床的效率。4.選擇夾具的基本原則（1）當(dāng)零件批量不大時(shí),應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具和其他通用夾具,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 當(dāng)達(dá)到一定批量時(shí)才考慮用專用夾具,并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（2）零件的裝卸要快速、方使、可靠,以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。（3）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工,即夾具要開放,其定位夾緊機(jī)構(gòu)的元件不能影響加工中的走刀。5. 一般工件的裝夾一般工件主要系用自定心卡盤裝夾,自定心卡盤可安裝成正爪和反爪兩種形式,反爪用來裝夾直徑較大的工件。用自定心卡盤裝夾經(jīng)過精加工的工件時(shí),要用銅皮包住被夾住的加工面,以免夾傷工件表面,如圖2-12所示。圖2-12 自定心卡盤

53、裝夾工件a)正爪 b)反爪 （l）長(zhǎng)軸類工件的裝夾加工長(zhǎng)軸類零件時(shí),為防止加工過程中因切削力造成工件變形,可采用用兩頂尖裝夾、一端卡盤一端頂尖、 一端卡盤中間加中心架等方式裝夾。1 ) 兩頂尖裝夾 對(duì)于長(zhǎng)度尺寸較大或加工工序較多的軸類零件,為保證每次裝夾時(shí)的精度,可用兩頂尖裝夾。兩頂尖裝夾工件方便,不需找正,裝夾精度高,但必須事先在工件的兩端面鉆中心孔。用兩頂尖裝夾工件時(shí)的注意事項(xiàng):前、后頂尖的連線應(yīng)與車床主軸的軸線同軸,否則車出的工件會(huì)出現(xiàn)錐度誤差。尾座套筒在不影響車刀切削的前提下,應(yīng)盡量伸出得短些,以増加剛性,減少振動(dòng)。中心孔應(yīng)形狀正確,表面粗糙度值小。軸向精確定位時(shí),中心孔倒角可加工成準(zhǔn)

54、確的圓弧形倒角,并以該圓弧形倒角與尖錐面的切線為軸向定位基準(zhǔn)定位。圖2-13 一端卡盤一端頂尖裝夾方式兩頂尖與中心孔的配合應(yīng)松緊合適。2）一端卡盤一端頂尖裝夾用兩頂尖裝夾工件雖然精度高,但剛性較差。因此,車削質(zhì)量較大的工件時(shí)要一端用卡盤夾住,另一端用后頂尖支撐,如圖2-13所示。為了防止工件由于切削力的作用產(chǎn)生軸向位移,必須在卡盤內(nèi)裝一個(gè)限位支承,或利用工件的臺(tái)階面限位。這種方法比較安全,能承受較大的軸向切削力,且其安裝剛性好,軸向定位準(zhǔn)確,所以應(yīng)用比較廣泛。（2）盤類零件的裝夾盤類零件直徑較大,軸向尺寸小,一般采用自定心卡盤反爪裝夾,如圖2-12b所示。（3）偏心零件的裝夾圖2-15薄壁零件的裝夾加工偏心零件時(shí)、應(yīng)采用偏心卡盤(如單動(dòng)卡盤)、偏心頂尖或?qū)Ｓ脢A具裝夾。用偏心卡盤和偏心頂尖裝夾時(shí),要通過打表找正的方法調(diào)整卡爪,使加工表面的軸線與主軸回轉(zhuǎn)軸線同軸,如圖2-l4所示。 圖2-14 偏心零件的裝夾百分表找正的方法比較費(fèi)時(shí),效率低,只適用于單件加工,如果是批量加工,要采用專用夾具裝夾。6. 其他裝夾方式（l）需掉頭加工的零件裝夾當(dāng)零件掉掉頭加工時(shí),因重新裝夾會(huì)造成兩次裝夾加工的部分不同軸,因此,掉頭后應(yīng)使用百分表進(jìn)行找正,使掉頭后加工部分與掉