數(shù)控加工流程

1、湖南工業(yè)大學(xué)2007 屆成人教育畢業(yè)論文數(shù)控加工流程院(系)、部：學(xué)生姓名： 陳譽(yù)紳指導(dǎo)教師：華祖賢專業(yè)：機(jī)電一體化班級：學(xué)號(hào)：2009 年 12 月目錄········ ······· ······················

2、;····· ABSTRACT············ ······· ······· ············ 21.121.231.2.131.2.21.2.31.2

3、.41.2.52.12.22.3 CAD/CAM3.13.23.34.14.25.15.25.2.15.2.2-2-25.2.35.2.46.16.27.17.1.17.1.27.27.37.47.57.6-3-3數(shù)控加工流程摘要制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈， 機(jī)械制造業(yè)又是制造業(yè)中的支柱與核心。 本文要討論的是作為制造業(yè)的組成部分?jǐn)?shù)控車床。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控車床的編程方法、編程的注意事項(xiàng)、加工工藝分析、工件裝夾、刀具的選用及刀位軌跡計(jì)算。將數(shù)控加工必備的工藝知識(shí)與數(shù)控編程方法有機(jī)地結(jié)合起來，反映了現(xiàn)代制造技術(shù)的新成就和新動(dòng)向。利用 數(shù)控編程加工實(shí)例，比較詳細(xì)的說明了車削零件加工的方法與步驟。關(guān)鍵詞

4、數(shù)控;刀具;編程;加工-4-4ABSTRACTManufacturingindustry isthe lifelineof the national economy, machinerymanufacturingindustry is the backbone of manufacturing and core. This paper to be discussed as an integral partof manufacturingCNClathes.Themaincontentof theprogrammingontheCNClathe,programming consideration

5、s, processing, process analysis, workpiece fixturing, tool selection andtool path calculation. CNC machining process will be necessary knowledge and NC programmingmethodcombinedorganically,reflectingthemodernmanufacturingtechnology,newachievements andnewtrends.Theuse ofnumerical controlprogrammingpr

6、ocessinstance, amore detailed explanation of the turning parts processing methods and procedures.Key wordsnc ; tool ; programming ; processing-5-5第一章數(shù)控機(jī)床（主要介紹數(shù)控車床）1.1 數(shù)控車床簡介數(shù)控車床又稱為CNC 車床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高

7、柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。數(shù)控車床、車削中心，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效果。數(shù)控車床按車削中心是在普通數(shù)控車床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種復(fù)合加工機(jī)床。除具有一般二軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控車床的各種車削功能外，車削中心的轉(zhuǎn)塔

8、刀架上有能使刀具旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)（不等速回轉(zhuǎn)）運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行連續(xù)精確分度的 C 軸功能，并能與 X 軸或 Z 軸聯(lián)動(dòng)，控制軸除 X、Z、 C 軸之外，還可具有 Y 軸?？蛇M(jìn)行端面和圓周上任意部位的鉆削、銑削和攻螺紋等加工，在具有插補(bǔ)功能的條件下，還可以實(shí)現(xiàn)各種曲面銑削加工。數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。數(shù)控的實(shí)質(zhì)是通過特定處理方式下的數(shù)字信息（不邊疆變化的數(shù)字量）去自動(dòng)控制機(jī)械裝置進(jìn)行動(dòng)作，它與通過連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行的程序控制（即順序控制），有著截然不同的性質(zhì)。由于數(shù)控中的控制信息，而處理這些短信息離不開計(jì)算機(jī)，因此將通過

9、計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)，簡稱為數(shù)控。這里講的數(shù)控，特指用于機(jī)床加工中的數(shù)控（即機(jī)床數(shù)控）。除此之外，數(shù)控還廣泛應(yīng)用于測量、理化試驗(yàn)與分析、物質(zhì)與信息的傳輸、建筑以及科學(xué)管理等領(lǐng)域。早期的數(shù)控機(jī)床的NC裝置由各種邏輯元件、記憶元件組成隨機(jī)邏輯電路，是固定接線的硬件結(jié)構(gòu)，由硬件來實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，稱作硬件數(shù)控，用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床一般稱作為NC機(jī)床。計(jì)算機(jī)數(shù)控-6-6（ ComputerNumericalControl），簡稱 CNC。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，由事先存放在存儲(chǔ)器里的系統(tǒng)程序（軟件）來實(shí)現(xiàn)控制邏輯，實(shí)現(xiàn)部分或分部數(shù)控功能，并通過接口與外圍設(shè)備進(jìn)行連接，稱為C

10、NC系統(tǒng)，這樣的機(jī)床一般稱為CNC機(jī)床。1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)入九十年代以來，隨著國際上計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，數(shù)控車床的工藝和工序?qū)⒏訌?fù)合化和集中化。即把各種工序（如車、銑、鉆等）都集中在一臺(tái)數(shù)控車床上來完成。目前國際上出現(xiàn)的雙主軸結(jié)構(gòu)就是這種構(gòu)思的體現(xiàn)。采用四軸三聯(lián)動(dòng)配置，線性軸X/Y/Z 及旋轉(zhuǎn) C軸， C 軸繞主軸旋轉(zhuǎn)。機(jī)床除具備一般的車削功能外，還具備在零件的端面和外圓面上進(jìn)行銑加工的功能。雙主軸、 3 刀塔的復(fù)合加工 CNC車床可以同時(shí)連續(xù)對零部件進(jìn)行車削、銑削加工，只需進(jìn)行一次裝夾就可以完成對零部件的全加工。1.2.1 運(yùn)行高速化，加工高精

11、化數(shù)控系統(tǒng)采用32 位以上的微處理器，使數(shù)控系統(tǒng)的輸入、譯碼、算計(jì)、輸出等環(huán)節(jié)都在高速下完成，并可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辯率及實(shí)現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速、高精加工。目前正在開發(fā)的采用64 位中央處理單元（ CPU）的新型數(shù)控系統(tǒng)，增強(qiáng)了插補(bǔ)運(yùn)算功能、快速進(jìn)給功能，實(shí)現(xiàn)了高速加工，實(shí)現(xiàn)了多軸控制功能，一般控制軸數(shù)為 315 軸，最多 24 軸，同時(shí)控制軸數(shù)可達(dá) 3 6 軸。速度和精度是數(shù)控設(shè)備的兩個(gè)重要指標(biāo)，它們是數(shù)控技術(shù)永恒追求的目標(biāo)。因?yàn)樗苯雨P(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。新一代數(shù)控設(shè)備在運(yùn)行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。（1）運(yùn)行高速化使進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)高速化，并且具有高加（減）速率。（

12、2）進(jìn)給率高速化在分辨率為 1 m時(shí)， Fmax=240m/min。在 Fmax下可獲得復(fù)雜型面的精確加工。在程序段長度為 1mm時(shí)， Fmax=30m/min，并且具有 1.5g 的加減速率（3）主軸高速化采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機(jī)） ，即主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min 。主軸轉(zhuǎn)速的最高加 （減）速為 1.0g ，即僅需 1.8 秒即可從 0 提速到 15000r/min 。（4）加工高精化-7-7提高機(jī)械設(shè)備的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補(bǔ)償技術(shù)。（5）提高 CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制

13、單位精細(xì)化。采用高分辨率位置檢測裝置， 提高位置檢測精度（日本交流伺服電機(jī)已有裝上 106 脈沖 / 轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測精度能達(dá)到 0.01m/ 脈沖）。位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。（6）采用誤差補(bǔ)償技術(shù)采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)。 設(shè)備的熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差的綜合補(bǔ)償技術(shù)。研究結(jié)果表明，綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少 60 80。三井精機(jī)的 JidicH5D 型超精密臥式加工中心的定位精度為± 0.1m。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)水平的提高，數(shù)控裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置的性能也隨之提高

14、，使得現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備在新的技術(shù)水平下，可同時(shí)具備運(yùn)行高速化、加工高精化的性能。1.2.2 多功能數(shù)控系統(tǒng)具有多種監(jiān)控、檢測及補(bǔ)償功能。如刀具磨損的檢測、系統(tǒng)的精度及熱變的檢測等，還具有刀具壽命管理、刀具長度偏置、刀具半徑補(bǔ)償、刀尖補(bǔ)償、螺距補(bǔ)償?shù)裙δ?。大多?shù)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用CRT顯示，可以進(jìn)行二維圖形的軌跡顯示，有的還可以實(shí)現(xiàn)三維彩色動(dòng)態(tài)圖形顯示。借助CRT，利用鍵盤可以實(shí)現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改和刪除等功能?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有硬件、軟件及故障自診斷功能。1.2.3 智能化在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，引進(jìn)了自適應(yīng)控制技術(shù)。自適應(yīng)控制技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過程中所測得的工作狀態(tài)特性，且能使切削過程達(dá)到并維持最

15、佳狀態(tài)的技術(shù)。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，并為滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化發(fā)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）工件自動(dòng)檢測，自動(dòng)定心。（2）刀具被損檢測及自動(dòng)更換備用刀具。（3）刀具壽命及刀具收存情況管理。（4）負(fù)載監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、維修管理。（5）利用前饋控制實(shí)時(shí)補(bǔ)償矢量的功能。（6）根據(jù)加工時(shí)的熱變形，對滾珠桿等伸縮進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)墓δ堋?8-81.2.4 網(wǎng)絡(luò)化支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足FMC、 FMS、 CIMS對基層設(shè)備集成要求的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是形成“全球制造”的基礎(chǔ)單元。網(wǎng)絡(luò)資源共享。數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）監(jiān)視、控制。數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程

16、（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)控）數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)（數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)、電子商務(wù)等）。1.2.5 驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化（1）并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)器人與傳統(tǒng)加工技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物；（2）由于它沒有傳統(tǒng)機(jī)床所必需的床身、立柱、導(dǎo)軌等制約機(jī)床性能提高的結(jié)構(gòu)，（3）具有現(xiàn)代機(jī)器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點(diǎn)。-9-9第二章數(shù)控機(jī)床的編程方法2.1 手工編程由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、書寫程序清單直到程序的輸入和檢驗(yàn)。適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，不僅費(fèi)時(shí)，而且編制復(fù)雜零件還容易出錯(cuò)。2.2 自動(dòng)編程自動(dòng)編程是用計(jì)算機(jī)把輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的

17、數(shù)控加工程序，也就是說數(shù)控編程的大部分工作由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。利用 CAD或者 CAM軟件，實(shí)現(xiàn)造型及圖象自動(dòng)編程。其中典型的是Master CAM軟件，其可以完成銑削二坐標(biāo)、三坐標(biāo)、四坐標(biāo)和五坐標(biāo)、車削、線切割的編程，這種軟件功能單一，簡單易學(xué)。2.3 CAD/CAM利用 CAD/CAM軟件，實(shí)現(xiàn)造型及圖象自動(dòng)編程。 最為典型的軟件是 Master CAM，其可以完成銑削二坐標(biāo)、三坐標(biāo)、四坐標(biāo)和五坐標(biāo)、車削、線切割的編程，此類軟件雖然功能單一，但簡單易學(xué)，價(jià)格較低，仍是目前中小企業(yè)的選擇。-10-10第三章數(shù)控機(jī)床程序的編制3.1 數(shù)控編程的基本概念數(shù)控編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容之一，通常

18、包括分析零件圖樣，確定加工工藝過程；計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；編寫數(shù)控加工程序；制作控制介質(zhì)；校對程序及首件試切。有手工編程和自動(dòng)編程兩種方法?？傊? 它是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。數(shù)控編程分為手工編程和自動(dòng)編程. 手工編程是指編程的各個(gè)階段均由人工完成。對于幾何形狀復(fù)雜的零件需借助計(jì)算機(jī)使用規(guī)定的數(shù)控語言編寫零件源程序，經(jīng)過處理后生成加工程序，稱為自動(dòng)編程。數(shù)控編程同計(jì)算機(jī)編程一樣也有自己的" 語言 ", 但有一點(diǎn)不同的是, 現(xiàn)在電腦發(fā)展到了以微軟的Windows 為絕對優(yōu)勢占領(lǐng)全球市場. 數(shù)控機(jī)床就不同了,它還沒發(fā)展到那種相互通用的程度, 也就是說 , 它

19、們在硬件上的差距造就了它們的數(shù)控系統(tǒng)一時(shí)還不能達(dá)到相互兼容. 所以 , 當(dāng)我們要對一個(gè)毛坯進(jìn)行加工時(shí) , 首先要以我們已經(jīng)擁有的數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)編程.編程就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)不僅向用戶編程提供了一般的準(zhǔn)備功能和輔助功能，而且為編程提供了擴(kuò)展數(shù)控功能的手段。FANUC 6M數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)編程，應(yīng)用靈活，形式自由，具備計(jì)算機(jī)高級語言的表達(dá)式、邏輯運(yùn)算及類似的程

20、序流程，使加工程序簡練易懂，實(shí)現(xiàn)普通編程難以實(shí)現(xiàn)的功能。32 數(shù)控編程的步驟數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。如圖 1所示，編程工作主要包括：-11-11圖 1 數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟3.3 數(shù)控車床程序的編制數(shù)控車削加工包括內(nèi)外圓柱面的車削加工、端面車削加工、鉆孔加工、螺紋加工、復(fù)雜外形輪廓回轉(zhuǎn)面的車削加工等。（1）F 功能：F 功能指令用于控制切削進(jìn)給量。在程序中，有兩種使用方法：F 后面的數(shù)字表示的是主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為mm/r；F 后面的數(shù)字表示的是每分鐘進(jìn)給量，單位為 mm/min。（2）S功能：S 后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min 。S 后面的數(shù)字

21、表示的是最高轉(zhuǎn)速：r/min 。S 后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度：m/min。（3）T 功能：T 功能指令用于選擇加工所用刀具。T 后面通常有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號(hào)碼。但也有 T 后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號(hào)，后兩位是刀具長度補(bǔ)償號(hào)，又是刀尖圓弧半徑補(bǔ)償號(hào)。（4） M功能：M00：程序暫停，可用NC啟動(dòng)命令（ CYCLE START）使程序繼續(xù)運(yùn)行；M01：計(jì)劃暫停，與M00作用相似，但 M01可以用機(jī)床“任選停止按鈕”選擇是否有效；M03：主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；M04：主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；M05：主軸旋轉(zhuǎn)停止；M08：冷卻液開；M09：冷卻液關(guān)；M30：程序停止，程序復(fù)位到起始位置。-12-12

22、第四章數(shù)控刀具的選用4.1數(shù)控機(jī)床的刀具特點(diǎn)切削刀具由傳統(tǒng)的機(jī)械工具實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會(huì)資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過渡到全面進(jìn)入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數(shù)控刀具時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍。成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展緊密相連，是應(yīng)用材料科學(xué)、制造科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的高科技成果的結(jié)晶。4.2數(shù)控車削的刀具與選用（1）刀片形狀的選

23、擇：正型（前角）刀片：對于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)型（前角）刀片：對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。（2）一般外圓車削常用80°凸三角形、四方形和80 °菱形刀片；仿形加工常用55 °、 35 °菱形和圓形刀片；在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。（3）前角的作用。大負(fù)前角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度大，以適應(yīng)斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件。 大正前角用于：切削軟質(zhì)材料易切削材料被加工材料及機(jī)床剛性差時(shí)

24、。（4）后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度高時(shí)。大后角用于：切削軟材料；切削易加工硬化的材料。（5）主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削細(xì)而長的工件；機(jī)床剛性差時(shí)。小主偏角用于：工件硬度高，切削溫度大時(shí)；大直徑零件的粗加工；機(jī)床剛性高時(shí)。（6）副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為5° 15°。（7）刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時(shí)，切削開始點(diǎn)的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時(shí)為3°5° 。-13-13第五章工藝分析方法數(shù)控機(jī)床的加工工藝與通用機(jī)床的加工工藝有許多相同

25、之處，但在數(shù)控機(jī)床上加工零件比通用機(jī)床加工零件的工藝規(guī)程要復(fù)雜得多。在數(shù)控加工前，要將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設(shè)計(jì)人員具有多方面的知識(shí)基礎(chǔ)。合格的程序員首先是一個(gè)合格的工藝人員，否則就無法做到全面周到地考慮零件加工的全過程，以及正確、合理地編制零件的加工程序。5.1 零件圖的工藝性分析（1）分析零件的幾何要素首先從零件圖的分析中 , 了解工件的外形、結(jié)構(gòu) , 工件上須加工的部位 , 及其形狀、尺寸精度、和表面粗糙度；了解各加工部位之間的相對位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技術(shù)要求。從中找出工件經(jīng)加工后，必須達(dá)到的主要加工尺寸和重

26、要位置尺寸精度。（2）分析了解工件的工藝基準(zhǔn)包括其外形尺寸、在工件上的位置、結(jié)構(gòu)及其他部位的相對關(guān)系等。對于復(fù)雜工件或較難辨工藝基準(zhǔn)的零件圖，尚需詳細(xì)分析有關(guān)裝配圖，了解該零件的裝。5.2 切削用量的選擇5.2.1 確定合理切削用量的意義數(shù)控加工時(shí)對同一加工過程選用不同的切削用量，會(huì)產(chǎn)生不同的切削效果。合理的切削用量應(yīng)能保證工件的質(zhì)量要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系統(tǒng)強(qiáng)度、剛性允許的條件下充分利用機(jī)床功率，最大限度地發(fā)揮刀具的切削性能，并保證刀具具有一定的使用壽命。5.2.2 選擇切削用量的一般原則(1) 粗車時(shí)切削用量的選擇粗車時(shí)一般以提高效率為主，兼顧經(jīng)濟(jì)性和加工成本。提高切削速度

27、、加大進(jìn)給量和切削深度都能提高生產(chǎn)率。其中切削速度對刀具壽命的影響最大，切削深度對刀具壽命的影響最小，所以考慮粗加工切削用量時(shí)首先應(yīng)選擇一個(gè)盡可能大的切削深度，以減少進(jìn)給次數(shù)，其次選擇較大的進(jìn)給速度，最后在刀具使用壽命和機(jī)床功率允許的條件下選擇一個(gè)合理的切削速度。-14-14(2) 精車、半精車時(shí)切削用量的選擇精車和半精車的切削深度是根據(jù)零件加工精度和表面粗糙度要求及粗車后留下的加工余量決定的，一般情況是一次去除余量。當(dāng)零件精度要求較高時(shí)，通常留0.2 0.4 mm （直徑值）的精車余量。精車和半精車的切削深度較小，產(chǎn)生的切削力也較小，所以可在保證表面粗糙度的情況下適當(dāng)加大進(jìn)給量。5.2.3

28、如何選擇切削用量(1) 切削用量一般可以根據(jù)刀具供應(yīng)商所提供的刀具樣本數(shù)據(jù)來確定，這是比較快捷而穩(wěn)妥的方法；也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或試切來確定。(2) 查閱切削用量手冊。(3) 生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。5.2.4 關(guān)于螺紋車削的主軸轉(zhuǎn)速(1) 數(shù)控車螺紋時(shí)，會(huì)受到以下幾方面的影響：螺紋加工程序段中的導(dǎo)程值，相當(dāng)于進(jìn)給量f (mm / r)，如果將機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，其換算后的進(jìn)給速度F(mm / min)則必定大大超過正常值。刀具在其位移過程的始/終，都將受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升/降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ)運(yùn)算速度的約束，由于升/ 降頻率特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出的“超前”和 “滯后”而導(dǎo)致部

29、分螺牙的螺距不符合要求。車削螺紋必須通過主軸的同步運(yùn)行功能而實(shí)現(xiàn)，即需要主軸編碼器。當(dāng)其主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，通過編碼器發(fā)出的定位脈沖（即主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)所發(fā)出的一個(gè)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)）將可能因“過沖”（特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時(shí)）而導(dǎo)致工件螺紋產(chǎn)生亂紋（俗稱“爛牙”）。(2) 鑒于上述原因，不同的數(shù)控系統(tǒng)車螺紋時(shí)推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速范圍，大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)推薦車螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)速如下：n 1200 / P k公式中： P 被加工螺紋導(dǎo)程，mm；k 保險(xiǎn)系數(shù)，一般為80。-15-15第六章工件的裝夾和夾具選擇6.1 夾具的分類機(jī)床夾具的種類很多，按使用機(jī)床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾

30、具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具和自夾緊夾具等。按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具：通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。專用夾具是指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大量生產(chǎn)。組合夾具是指按一定的工藝要求， 由一套預(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時(shí)重新組合成其他加工過程的夾具。適用于數(shù)控加

31、工、新產(chǎn)品的試制和中、小批量的生產(chǎn)?？烧{(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具， 它們都是通過調(diào)整或更換少量元件就能加工一定范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點(diǎn)。通用可調(diào)夾具適用范圍較寬，加工對象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設(shè)計(jì)的，其加工對象和范圍很明確，又稱為專用可調(diào)夾具。數(shù)控機(jī)床夾具常用通用可調(diào)夾具、組合夾具 。6.2 工件在數(shù)控車床上的裝夾（1）常用裝夾方式：三爪自定心卡盤裝夾；兩頂尖之間裝夾；卡盤和頂尖裝夾；雙三爪定心卡盤裝夾。（2）采用找正的方法：找正裝夾時(shí)必須將工件的加工表面回轉(zhuǎn)軸線（同時(shí)也是工件坐標(biāo)系 Z 軸）找正到與車

32、床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。一般為打表找正。 通過調(diào)整卡爪，使工件坐標(biāo)系 Z 軸與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。（3）薄壁零件的裝夾：薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受力點(diǎn)少，采用開縫套筒或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。也可以改變夾緊力的作用點(diǎn)，采用軸向夾緊的方式。-16-16第七章零件加工編程實(shí)例7.1 零件的工藝分析：毛坯尺寸 50×114。圖 1 車削加工實(shí)例7.1.1 、圖紙分析（1）加工內(nèi)容：此零件加工包括車端面，外圓，倒角，圓弧，螺紋，槽等。（2）工件坐標(biāo)系：該零件加工需調(diào)頭，從圖紙上尺寸標(biāo)注分析應(yīng)設(shè)置2 個(gè)坐標(biāo)系，2 個(gè)工件零點(diǎn)均定于裝夾后的右端面（精加工面）裝夾 50 外圓

33、，平端面，對刀，設(shè)置第1 個(gè)工件原點(diǎn)。此端面做精加工面，以后不再加工。調(diào)頭裝夾 48 外圓，平端面，測量總長度，設(shè)置第2 個(gè)工件原點(diǎn)（設(shè)在精加工端面上）（3）換刀點(diǎn)：（ 120，200）（4）公差處理：尺寸公差取中值。7.1.2 、工藝處理工步和走刀路線的確定，按加工過程確定走刀路線如下：裝夾 50 外圓表面，探出65mm,粗加工零件左側(cè)外輪廓：2×45°倒角， 48外圓， R20，R16，R10 圓弧。精加工上述輪廓。-17-17手工鉆孔，孔深至尺寸要求。粗加工孔內(nèi)輪廓。精加工孔內(nèi)輪廓。調(diào)頭裝夾 48 外圓，粗加工零件右側(cè)外輪廓：2×45°倒角，螺紋外

34、圓， 36端面，錐面， 48 外圓到圓弧面。精加工上述輪廓。切槽。螺紋加工。7.2 刀具的選擇及對刀刀具的選擇和切削用量的確定，根據(jù)加工內(nèi)容確定所用刀具如圖2 所示：圖 2 刀具選擇圖T0101 外輪廓粗加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深 2mm，主軸轉(zhuǎn)速 800r/min, 進(jìn)給速度 150mm/min。T0202 外輪廓精加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深 0.5mm，主軸轉(zhuǎn)速 1500r/min,進(jìn)給速度 80mm/min。T0303 切槽：刀寬 4mm，主軸轉(zhuǎn)速 450r/min, 進(jìn)給速度 20mm/min。T0404 加工螺紋：刀尖角60°，主軸轉(zhuǎn)速 400r/min,

35、進(jìn)給速度 2mm/r（螺距）。T0505 鉆孔：鉆頭直徑 16mm，主軸轉(zhuǎn)速 450r/min 。T0606 內(nèi)輪廓粗加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深 1mm，主軸轉(zhuǎn)速 500r/min, 進(jìn)給速度 100mm/min。-18-18T0707 內(nèi)輪廓精加工：刀尖圓弧半徑 0.8mm,切深 0.4mm，主軸轉(zhuǎn)速 800r/min, 進(jìn)給速度 60mm/min。7.3 數(shù)值計(jì)算未知點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算： P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36)螺紋尺寸計(jì)算：螺紋外圓32-0.2=31.87.4 編寫程序外圓O0002；T0404；鉆頭M03 S500；G00 Z5；X0；G01 Z

36、-50 F0.15 ；G04 X3；G01 Z10 F0.6 ；G00 X80 Z80；M06 T0303；內(nèi)孔刀G00 Z10；X0；G01 Z-28 F0.2 ；X10；X19 Z-10 ；Z5；G00 X100；Z100；M05；M30；外圓T0101；外圓刀M03 S600；N10 G00 X30 Z5；G71 Q3 R1.5；G71 P20 Q110 u0.5 w0.3 F0.2；-19-19N20 G01 Z0 F0.2 ；N30 X30 Z-2 ；N40 Z-30 ；N50 X36；N60 X45 Z-42 ；N70 Z-52 ；N80G02X42.95Z-53.36 R10 F

37、0.2 ；N90G03X40.7 Z-73.5 R16 F0.2 ；N100 G02 X45 Z-84 R20 F0.2 ；N110 G01 Z-112F0.2 ；N120 G00 X100；Z100；M06 T0202；切斷刀M03 S400；N130 G00 Z-30 ；X40；G01 X28 F0.15 ；G04 X3；G01 X40 F0.2G00 X100；Z100 ；M05；M30；7.5填寫數(shù)控加工工序卡表 2軸類的數(shù)控加工工序卡片工廠數(shù)控加工工序卡零件名稱材料片軸類45#鋼工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱車間三爪自定心卡盤數(shù)控中心工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度1粗精車左端面外T01

38、6000.2形2切斷T024000.153粗精車圓弧表面T036000.24粗車內(nèi)孔加工T045000.157.6控制尺寸精度的技巧-20-20（1）修改刀補(bǔ)值保證尺寸精度由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差， 不能滿足加工要求時(shí)，可通過修改刀補(bǔ)使工件達(dá)到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下： 絕對坐標(biāo)輸入法根據(jù)“大減小，小加大”的原則，在刀補(bǔ) 001 004 處修改。如用 2 號(hào)切斷刀切槽時(shí)工件尺寸大了 0.1mm，而 002 處刀補(bǔ)顯示是 X3.8 ，則可輸入 X3.7，減少 2 號(hào)刀補(bǔ)。 相對坐標(biāo)法如上例， 002 刀補(bǔ)處輸入 U-0.1 ，亦可收到同樣的效果。同理，對于軸向

39、尺寸的控制亦如此類推。如用1 號(hào)外圓刀加工某處軸段，尺寸長了 0.1mm，可在 001 刀補(bǔ)處輸入 W0.1。 2.半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度對于大部分?jǐn)?shù)控車床來說，使用較長時(shí)間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這時(shí)，我們可在粗加工之后，進(jìn)行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用 1 號(hào)刀 G71粗加工外圓之后，可在 001 刀補(bǔ)處輸入 U0.3，調(diào)用 G70精車一次，停車測量后，再在 001 刀補(bǔ)處輸入 U-0.3 ，再次調(diào)用 G70精車一次。經(jīng)過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩(wěn)定。（2）程序編制保證尺寸精度 絕對編程保證尺寸精度編程有

40、絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上，各線段的終點(diǎn)位置以該線段起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)而確定的坐標(biāo)系。也就是說，相對編程的坐標(biāo)原點(diǎn)經(jīng)常在變換，連續(xù)位移時(shí)必然產(chǎn)生累積誤差，絕對編程是在加工的全過程中，均有相對統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn)，即坐標(biāo)原點(diǎn)，故累積誤差較相對編程小。數(shù)控車削工件時(shí)，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫程序時(shí)，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。 數(shù)值換算保證尺寸精度很多情況下，圖樣上的尺寸基準(zhǔn)與編程所需的尺寸基準(zhǔn)不一致，故應(yīng)先將圖樣上的基準(zhǔn)尺寸換算為編程坐標(biāo)系中的尺寸。如圖2b 中，除尺寸 1

41、3.06mm外，其余均屬直接按圖 2a 標(biāo)注尺寸經(jīng)換算后而得到的編程尺寸。其中， 29.95mm、16mm及 60.07mm三個(gè)尺寸為分別取兩極限尺寸平均值后得到的編程尺寸。（3） 修改程序和刀補(bǔ)控制尺寸數(shù)控加工中，我們經(jīng)常碰到這樣一種現(xiàn)象：程序自動(dòng)運(yùn)行后，停車測量，發(fā)現(xiàn)-21-21工件尺寸達(dá)不到要求，尺寸變化無規(guī)律。如用1 號(hào)外圓刀加工圖3 所示工件，經(jīng)粗加工和半精加工后停車測量，各軸段徑向尺寸如下：30.06mm、23.03mm及 16.02mm。對此，筆者采用修改程序和刀補(bǔ)的方法進(jìn)行補(bǔ)救，方法如下：修改程序原程序中的 X30 不變， X23 改為 X23.03，X16 改為 X16.04

42、，這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統(tǒng)一公差0.06mm；改刀補(bǔ)在 1 號(hào)刀刀補(bǔ) 001 處輸入 U-0.06 。 經(jīng)過上述程序和刀補(bǔ)雙管齊下的修改后，再調(diào)用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效的保證。 數(shù)控車削加工是基于數(shù)控程序的自動(dòng)化加工方式，實(shí)際加工中，操作者只有具備較強(qiáng)的程序指令運(yùn)用能力和豐富的實(shí)踐技能，方能編制出高質(zhì)量的加工程序，加工出高質(zhì)量的工件。-22-22結(jié)論通過這次畢業(yè)論文，讓我對工廠實(shí)際零件加工的總體工藝流程有了一定的了解和掌握，這對我今后參加工作將會(huì)有很大的幫助。通過這次畢業(yè)論文，使我意識(shí)到了自己存在的不足之處，使我也清楚了自己今后應(yīng)該努力的方向， 也使我對以前的知識(shí)有了更

43、好、 更全面的溫習(xí)和鞏固，對以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)總體有了更深入的了解。由于畢業(yè)論文的內(nèi)容涉及到很多的專業(yè)知識(shí)，如 CAD制圖、公差與技術(shù)測量、金屬工藝、機(jī)械制造工藝、數(shù)控機(jī)床和夾具、數(shù)控編程等等，因此畢業(yè)論文可以說是對我在大學(xué)三年來所學(xué)專業(yè)知識(shí)和技能的綜合考查。但畢業(yè)論文的完成絕不是學(xué)習(xí)的終結(jié)， 我將會(huì)很好的總結(jié)這次畢業(yè)論文的經(jīng)驗(yàn)，并將其運(yùn)用到我日后的工作中去。本文從數(shù)控車床的簡介、數(shù)控編程的方法、工藝性分析、數(shù)控編程的步驟及數(shù)控編程加工實(shí)例等幾方面，比較詳細(xì)的說明了車削零件加工的方法與步驟。數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。作為跨世紀(jì)的新一代， 我們手牽手， 向前邁。 我們有信心我國機(jī)械制造業(yè)會(huì)更加輝煌 , 祖國的明天也會(huì)更加美好。-23-23參考文獻(xiàn)1 明興祖主編，數(shù)控加工技術(shù)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社2002.21 222 顧京主編，數(shù)控加工編程及操作，北京：高等教育出版社2003.42 443 喬世民，機(jī)械制造基礎(chǔ)，高等教育出版社， 2005.2