數(shù)控軸類(lèi)零件加工設(shè)計(jì)李洪健

1、 . . . 數(shù)控軸類(lèi)零件加工設(shè)計(jì)數(shù)控軸類(lèi)零件加工設(shè)計(jì)Nc axial parts processing design(申請(qǐng)學(xué)位)專(zhuān) 業(yè)： 汽車(chē)機(jī)械制造技術(shù) 學(xué) 生： 洪健指導(dǎo)教師： 汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校二零一二年二月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而 . . . 2 / 29使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了意。論文作者簽名：洪健簽字日

2、期：2012 年 2 月 22 日學(xué)位論文使用授權(quán)書(shū)本論文作者完全了解汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定。特授權(quán)汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)?？梢詫⒄撐牡娜炕虿糠秩菥幦胗嘘P(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。（的論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明）論文作者簽名：洪健導(dǎo)師簽名：簽字日期：2012 年 2 月 22 日簽字日期：年月日 . . . 3 / 29中文摘要中文摘要數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。

3、數(shù)控的產(chǎn)生依賴(lài)于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。本文根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，針對(duì)具體的零件，進(jìn)行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數(shù)控加工程序編制。通過(guò)整個(gè)工藝的過(guò)程的制定，充分體現(xiàn)了數(shù)控設(shè)備在保證加工精度，加工效率，簡(jiǎn)化工序等方面的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：發(fā)展趨勢(shì)；加工方案；進(jìn)給路線；控制尺寸。ABSTRACTABSTRACTNumerical control technology is to use Numbers, words and symbols of instructions to realize digital one or more m

4、achinery equipment control technology. Action Its control is usually position, Angle and speed, the mechanical quantity and mechanical energy to flow to the related with switch quantity.The generation of numerical control depends on data carrier and binary form data operation to appear.According to

5、the characteristics of the numerical control machine, in specific parts of the technology, the analysis of the scheme, the . . . 4 / 29scheme determination of tooling, knives and selection of cutting parameter, sure processing order and processing route, for CNC programming. Through the whole proces

6、s of the formulation of process, fully embodies the numerical control equipment in the guarantee machining precision machining efficiency, simplify the process, the advantages of the.Keywords: development tendency; Processing scheme to route into; Control size. . . . 5 / 29目錄前言前言 1 1第第 1 1 章章 數(shù)控技術(shù)的發(fā)

7、展簡(jiǎn)介數(shù)控技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)介 .2 2第 1.1 節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史與趨勢(shì) 2第 1.2 節(jié) 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 4第第 2 2 章章 淺析數(shù)控加工中切削用量的合理選擇淺析數(shù)控加工中切削用量的合理選擇 7 7第第 3 3 章章 加加工表面完整性對(duì)零件使用性能的影響工表面完整性對(duì)零件使用性能的影響 .1010第第 4 4 章章 程序編制中的工藝分析程序編制中的工藝分析 .1212第第 5 5 章章 數(shù)控車(chē)床編程指令功能簡(jiǎn)介數(shù)控車(chē)床編程指令功能簡(jiǎn)介 .1616第第 6 6 章章 軸類(lèi)零件編程設(shè)計(jì)軸類(lèi)零件編程設(shè)計(jì) .1717結(jié)論結(jié)論 2020參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 2121致致 2222 . . . 1

8、 / 29前言前言數(shù)控（NC，Numerical Control）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開(kāi)關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴(lài)于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1938 年，香農(nóng)在美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來(lái)的。1952 年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問(wèn)世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展數(shù)控技術(shù)與數(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(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)

9、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(dòng)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)與數(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(lèi)和檔次以與生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車(chē)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、FMS、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。切削用量是表示機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的重要參數(shù)。切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要容, 切削用量的大小對(duì)加工效率、加工質(zhì)量、刀具磨損和加工成本均有顯著影響。現(xiàn)在，隨著 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展，許多 CAD/CAM

10、 軟件都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問(wèn)題，比如：刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成 NC 程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)控加工中切削用量的確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)來(lái)合理的選擇切削用量。文章對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)切削用量的確定問(wèn)題進(jìn)行了探討，給出了若干原則和建議，且對(duì)應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。 . . . 2 / 29第一章第一章 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)介數(shù)控技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)介第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)

11、展簡(jiǎn)史與趨勢(shì)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史與趨勢(shì)一、性能發(fā)展方向一、性能發(fā)展方向(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速 CPU 芯片、RISC 芯片、多 CPU 控制系統(tǒng)以與帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。(2)柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。(3)工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔

12、助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門(mén)子 880 系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá) 24 軸。(4)實(shí)時(shí)智能化早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，

13、實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專(zhuān)家系統(tǒng)、故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理與補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。二、功能發(fā)展方向二、功能發(fā)展方向(1)用戶(hù)界面圖形化用戶(hù)界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶(hù)對(duì)界面的要求不同，因而開(kāi)發(fā)用戶(hù)界面的工作量極大，用戶(hù)界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前 INTE

14、RNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化與多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶(hù)界面提出了更高要求。圖形用戶(hù)界面極方便了非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)的使用，人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。 . . . 3 / 29(2)科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域

15、，可視化技術(shù)可用于 CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以與加工過(guò)程的可視化仿真演示等。(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2 螺旋插補(bǔ)、NANO 插補(bǔ)、NURBS 插補(bǔ)(非均勻有理 B 樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C 樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以與相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?4)裝高性能 PLC數(shù)控系統(tǒng)裝高性能 PLC 控制模塊，可直接用梯形圖或

16、高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車(chē)床銑床的標(biāo)準(zhǔn) PLC 用戶(hù)程序?qū)嵗?，用?hù)可在標(biāo)準(zhǔn) PLC 用戶(hù)程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。三、體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展(1)集成化采用高度集成化 CPU、RISC 芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐?FPGA、EPLD、CPLD 以與專(zhuān)用集成電路 A

17、SIC 芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用 FPD 平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 CRT 抗衡的新興顯示技術(shù)，是 21 世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過(guò)提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。(2)模塊化硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如 CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過(guò)積木方式進(jìn)行功能

18、裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。(3)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫(huà)面可同時(shí) . . . 4 / 29顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。(4)通用型開(kāi)放式閉環(huán)控制模式采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開(kāi)放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類(lèi)型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專(zhuān)用型單機(jī)封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此

19、，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理與動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。四、智能化新一代四、智能化新一代 PCNCPCNC 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)前開(kāi)發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過(guò)程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服

20、控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理與動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系。第第 2 2 節(jié)節(jié) 機(jī)床數(shù)控化改造的必要性機(jī)床數(shù)控化改造的必要性 一、微觀看改造的必要性一、微觀看改造的必要性從微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 1. 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件 由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 2. 可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高37 倍。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，

21、可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化。 3. 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要修配。 4. 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 5. 擁有自動(dòng)報(bào)警、監(jiān)控、補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加 . . . 5 / 29工。二二 、 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)與合理選用數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)與合理選用數(shù)控機(jī)床一般可以按以下幾種分類(lèi)方法進(jìn)行分類(lèi)：（ 一 ）按工藝用途分類(lèi)1.普通數(shù)控機(jī)床普通數(shù)控機(jī)床一般指在加工工藝過(guò)程中的

22、一個(gè)工序上實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的自動(dòng)化機(jī)床，如數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床等。普通數(shù)控機(jī)床在自動(dòng)化程度上還不夠完善，刀具的更換與零件的裝夾仍需人工來(lái)完成。2.加工中心加工中心是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。它將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能組合在一起，零件在一次裝夾后，可以將其大部分加工面進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸與攻螺紋等多工序加工。由于加工中心能有效地避免由于多次裝夾造成的定位誤差，所以適用于產(chǎn)品更換頻繁、零件形狀復(fù)雜、精度要求高、生產(chǎn)批量不大而生產(chǎn)周期短的產(chǎn)品。（ 二 ）按運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi)1.點(diǎn)位控制系統(tǒng)點(diǎn)位控制系統(tǒng)是指數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具或機(jī)床工作臺(tái)，從一點(diǎn)準(zhǔn)確地移動(dòng)到另一點(diǎn)，而點(diǎn)與點(diǎn)

23、之間運(yùn)動(dòng)的軌跡不需要嚴(yán)格控制的系統(tǒng)。使用這種控制系統(tǒng)的主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床等。2.點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)點(diǎn)位直線控制系統(tǒng)是指數(shù)控系統(tǒng)不僅控制刀具或機(jī)床工作臺(tái)從一點(diǎn)準(zhǔn)確地移動(dòng)到另一點(diǎn)，而且保證在兩點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條直線的控制系統(tǒng)。如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鉆床和數(shù)控銑床等。3.輪廓控制系統(tǒng)輪廓控制系統(tǒng)也稱(chēng)連續(xù)控制系統(tǒng)，是指數(shù)控系統(tǒng)能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格連續(xù)控制系統(tǒng)。它不僅能控制移動(dòng)部件從一點(diǎn)準(zhǔn)確地移動(dòng)到另一點(diǎn)，而且還能控制整個(gè)加工過(guò)程每一點(diǎn)的速度與位移量，將零件加工成一定的輪廓形狀。如數(shù)控銑床、數(shù)控車(chē)床、加工中心等。（ 三 ）按控制方式分類(lèi)1.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是指

24、不帶反饋裝置的控制系統(tǒng)。2.半閉環(huán)控制系統(tǒng)3.閉環(huán)控制系統(tǒng)三三 數(shù)控機(jī)床的合理選用數(shù)控機(jī)床的合理選用 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，一般有兩種情況。第一種情況：有零件圖樣和 . . . 6 / 29毛坯，要選擇合適加工該零件的數(shù)控機(jī)床；第二種情況：已經(jīng)有了數(shù)控機(jī)床，要選擇合適在該機(jī)床上加工的零件。無(wú)論哪種情況，考慮的因素主要有毛坯的材料和類(lèi)型、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。數(shù)控機(jī)床的型號(hào)和規(guī)格有許多種，不同型號(hào)和規(guī)格的數(shù)控機(jī)床其性能和用途有所不同。在選擇數(shù)控機(jī)床之前，應(yīng)了解數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型、品種、性能、規(guī)格、特點(diǎn)和應(yīng)用圍，以便選擇最合適的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床適用于多品

25、種、中小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件生產(chǎn)，特別適合新產(chǎn)品的試生產(chǎn)。數(shù)控車(chē)床適用于回轉(zhuǎn)類(lèi)的軸、盤(pán)類(lèi)零件的加工。數(shù)控鏜銑床、立式加工中心適用于箱體、箱蓋、板類(lèi)零件、平面凸輪等的加工。多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控鏜銑床、加工中心，可以用來(lái)加工復(fù)雜的曲面、螺旋槳以與復(fù)雜的模具等。合理選擇數(shù)控機(jī)床，通常要根據(jù)被加工零件的精度、材質(zhì)、形狀、數(shù)量和熱處理狀態(tài)等因素來(lái)選擇，概括起來(lái)主要考慮以下三個(gè)因素：（1）要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。（2）有利于提高生產(chǎn)率。（3）能夠降低生產(chǎn)成本(加工費(fèi)用)。1.數(shù)控加工程序的編制在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，由工藝人員事先制定好零件加工工藝規(guī)程（工藝卡） 。在工藝規(guī)程中給出零件的加工

26、路線、切屑參數(shù)、使用機(jī)床的規(guī)格與刀夾具等容。操作人員按工藝卡操作機(jī)床，加工零件。數(shù)控加工，是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法。在數(shù)控機(jī)床上加工零件首先要根據(jù)零件圖樣，按規(guī)定的代碼與程序格式將加工零件的全部工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、位移數(shù)據(jù)和方向以與操作步驟等以數(shù)據(jù)信息的形式，記錄在控制介質(zhì)（如磁盤(pán)）上，然后輸入給數(shù)控裝置。數(shù)控裝置將輸入的信息進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)的指令信號(hào)，最后由伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)控制機(jī)床的各種動(dòng)作，自動(dòng)地加工出零件來(lái)。從零件圖樣到程序校驗(yàn)前的全部過(guò)程稱(chēng)為數(shù)控加工的程序編制，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控編程。2.程序編制的容與步驟數(shù)控機(jī)床程序編制的容包括：分析工件圖樣、確定加工工藝過(guò)程、數(shù)

27、值計(jì)算、編寫(xiě)零件加工單、程序輸入數(shù)控系統(tǒng)、校對(duì)加工程序和首件試加工。 . . . 7 / 29第二章第二章淺析數(shù)控加工中切削用量的合理選擇淺析數(shù)控加工中切削用量的合理選擇切削用量是表示機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的重要參數(shù)。切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要容, 切削用量的大小對(duì)加工效率、加工質(zhì)量、刀具磨損和加工成本均有顯著影響?，F(xiàn)在，隨著 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展，許多 CAD/CAM軟件都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問(wèn)題，比如：刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成 NC 程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。因此，數(shù)

28、控加工中切削用量的確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)來(lái)合理的選擇切削用量。文章對(duì)數(shù)控編程中必須面對(duì)切削用量的確定問(wèn)題進(jìn)行了探討，給出了若干原則和建議，且對(duì)應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。 切削用量包括切削速度( 主軸轉(zhuǎn)速) 、背吃刀量、進(jìn)給量，通常稱(chēng)為切削用量三要素。數(shù)控加工中選擇切削用量，就是在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工時(shí)切削用量的選擇原則如下。 粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本。切削

29、用量的選擇原則首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件等，選取盡可大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 半精加工和精加工時(shí), 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。 切削用量的選擇原則首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而定。 一、一、背吃刀量背吃刀量 ap(mm)ap(mm)的選擇的選擇 背吃刀量 ap 根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度確定。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap

30、就等于加工余量, 這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。具體選擇如下： 粗加工時(shí)，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；若工藝系統(tǒng)剛性不足或余量過(guò)大不能一次切除，也應(yīng)按先多后少的 . . . 8 / 29不等余量法加工。第一刀的 ap 應(yīng)盡可能大些，使刀口在里層切削，避免工件表面不平與有硬皮的鑄鍛件。 當(dāng)沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細(xì)長(zhǎng)軸、鏜刀桿、機(jī)床舊）時(shí)，可適當(dāng)降低 ap，使切削力減小。 精加工時(shí)，ap 應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低 ap

31、 的方法，逐步提高加工精度和表面質(zhì)量。一般精加工時(shí)，取 ap=0.050.8mm；半精加工時(shí)，取 ap=1.03.0二、寬度二、寬度 L L（mmmm） 一般 L 與刀具直徑 d 成正比，與切削深度成反比。在數(shù)控加工中，一般 L的取值圍為: L=(0.60.9)d。 三、給量三、給量( (進(jìn)給速度進(jìn)給速度)f(mm/min)f(mm/min 或或 mm/r)mm/r)的選擇的選擇進(jìn)給量( 進(jìn)給速度)是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，根據(jù)零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具與工件材料等因素，參考切削用量手冊(cè)選取。對(duì)于多齒刀具, 其進(jìn)給速度 vf、刀具轉(zhuǎn)速 n、刀具齒數(shù) Z 與每齒進(jìn)給量 fz 的關(guān)

32、系為: Vf=fn=fzzn。 粗加工時(shí), 由于對(duì)工件表面質(zhì)量沒(méi)有太高的要求, f 主要受刀桿、刀片、機(jī)床、工件等的強(qiáng)度和剛度所承受的切削力限制，一般根據(jù)剛度來(lái)選擇。工藝系統(tǒng)剛度好時(shí)，可用大些的 f；反之，適當(dāng)降低 f。 精加工、半精加工時(shí)，f 應(yīng)根據(jù)工件的表面粗糙度 Ra 要求選擇。Ra 要求小的，取較小的 f，但又不能過(guò)小，因?yàn)?f 過(guò)小，切削厚度 hD 過(guò)薄，Ra 反而增大，且刀具磨損加劇。刀具的副偏角愈大，刀尖圓弧半徑愈大，則 f 可選較大值。一般，精銑時(shí)可取 2025mm/min, 精車(chē)時(shí)可取 0.100.20mm/r。還應(yīng)注意零件加工中的某些特殊因素。比如在輪廓加工中，選擇進(jìn)給量時(shí)

33、，應(yīng)考慮輪廓拐角處的超程問(wèn)題。特別是在拐角較大、進(jìn)給速度較高時(shí)，應(yīng)在接近拐角處適當(dāng)降低進(jìn)給速度，在拐角后逐漸升速，以保證加工精度。 四、速度四、速度 VcVc（m/minm/min）的選擇）的選擇 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量與刀具耐用度選擇切削速度。可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在機(jī)床說(shuō)明書(shū)允許的切削速度圍查表選取或者參考有關(guān)切削用量手冊(cè)選用。在選擇切削速度時(shí)，還應(yīng)考慮：應(yīng)盡量避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域；斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊和熱應(yīng)力，要適當(dāng)降低切削速度；在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開(kāi)自激振動(dòng)的臨界速度；加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁工件時(shí), 應(yīng)選用較低的切削速度；加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)適

34、當(dāng)降低切削速度；工藝系統(tǒng)剛性差的，應(yīng)減小切削速度。五、軸轉(zhuǎn)速五、軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)n(r/min) 主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度 VC 來(lái)選定。 . . . 9 / 29計(jì)算公式為: n=1000VC/D 式中，D 為工件或刀具直徑（mm）。 數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)軸整。 . . . 10 / 29第三章第三章 加工表面完整性對(duì)零件使用性能的影響加工表面完整性對(duì)零件使用性能的影響一、表面粗糙度對(duì)零件使用性能的影響表面粗糙度對(duì)零件使用性能的影響 表面粗糙度反映已加工表面的微觀不平度高度。已加工表面粗糙度按其在加工過(guò)程中的形成方向分為縱向和橫向粗糙

35、度，一般將沿切削速度方向的粗糙度稱(chēng)為縱向粗糙度，垂直于切削速度方向(沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向)的粗糙度稱(chēng)為橫向粗糙度。一般縱向粗糙度主要決定于切削過(guò)程中產(chǎn)生的積屑瘤、鱗刺、刀具的邊界磨損與加工過(guò)程中的變形與振動(dòng)；橫向粗糙度的產(chǎn)生除上述原因外，更重要的是受殘留面積高度與副刀刃對(duì)已加工表面的擠壓而產(chǎn)生的材料隆起等因素所支配，一般橫向粗糙度比縱向粗糙度大得多。當(dāng)兩個(gè)互相摩擦的零件配合時(shí)，由于零件表面粗糙不平，只有零件表面一些凸峰相互接觸，而不是全部表面配合接觸。由于實(shí)際接觸面積小，因此單位面積上壓力很大。當(dāng)零件相互摩擦?xí)r，表面凸峰很快被壓扁壓平，產(chǎn)生劇烈磨損，從而影響零件的配合性質(zhì)。同時(shí)，粗糙表面的耐腐蝕性比

36、光滑表面差，因?yàn)楦g性物質(zhì)容易聚集在粗糙表面的凹谷里和裂縫處，并逐漸擴(kuò)大其腐蝕作用。 二、冷作硬化對(duì)零件使用性能的影響二、冷作硬化對(duì)零件使用性能的影響表面冷作硬化通常對(duì)常溫下工作的零件較為有利，有時(shí)能提高其疲勞強(qiáng)度，但對(duì)高溫下工作的零件則不利。由于零件表面層硬度在高溫作用下發(fā)生改變，零件表面層會(huì)發(fā)生殘余應(yīng)力松馳，塑性變形層的原子擴(kuò)散遷移率就會(huì)增加，從而導(dǎo)致合金元素加速氧化和晶界層軟化。此時(shí)，冷作硬化層越深、冷作硬化程度越大、溫度越高、時(shí)間越長(zhǎng)，塑性變形層上述變化過(guò)程就越劇烈，進(jìn)而導(dǎo)致零件沿冷作硬化層晶界形成表面起始裂紋。起始裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展就會(huì)成為疲勞裂紋，從而使零件疲勞強(qiáng)度下降。切削加工后表面

37、層的硬化程度取決于金屬在切削過(guò)程中強(qiáng)化、弱化和相變作用的綜合結(jié)果。當(dāng)切削過(guò)程中強(qiáng)烈變形起主導(dǎo)作用時(shí)，已加工表面就產(chǎn)生加工硬化；而當(dāng)切削溫度起主導(dǎo)作用時(shí)，往往引起工件表層硬度降低和相變。因此，在加工中增大變形和摩擦都將加劇加工硬化現(xiàn)象，而較高的溫度、較低的工件材料熔點(diǎn)則會(huì)減輕冷作硬化作用。三、殘余應(yīng)力對(duì)零件使用性能的影響三、殘余應(yīng)力對(duì)零件使用性能的影響殘余應(yīng)力是指在沒(méi)有外力作用情況下零件部為保持平衡而存留的應(yīng)力。殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因，一是在切削過(guò)程中由于塑性變形而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；二是由于切削加工中切削溫度的變化而產(chǎn)生的熱應(yīng)力；三是由于相變引起體積變化而產(chǎn)生的應(yīng)力。其中，切削表面層由于塑性變形，表面

38、被拉長(zhǎng)，基體的彈性變形易恢復(fù)，而表層的塑性變形不能恢復(fù)，因此表層受壓，基體受拉，在表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力；切削溫度的升高導(dǎo)致工件溫度升高，但工件表層溫度高于基體溫度， . . . 11 / 29待工件全部冷卻后，表層冷卻收縮受到基體的牽制，表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。影響殘余應(yīng)力的因素多而復(fù)雜，試驗(yàn)表明：凡能減小塑性變形和降低切削溫度的因素都能使已加工表面的參與應(yīng)力減小。 . . . 12 / 29第四章第四章 程序編制中的工藝分析程序編制中的工藝分析無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前都要對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切屑用量，對(duì)數(shù)控加工中的一些工藝問(wèn)題（如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)

39、、進(jìn)給路線等）也要進(jìn)行處理。因此，程序編制中的工藝分析是一項(xiàng)非常重要的工作。一、數(shù)控加工工藝分析概述一、數(shù)控加工工藝分析概述所謂數(shù)控加工工藝，就是使用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用的各種工藝方法和工藝手段。加工過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的，因此具數(shù)控加工工藝分析有重要意義。數(shù)控加工工藝分析主要包括以下容:1) 選擇合適在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，并確定數(shù)控工序的加工容。2）分析零件圖樣，進(jìn)一步明確數(shù)控加工的工藝容與技術(shù)要求。3）制定數(shù)控加工工序的加工方案，劃分工序、工步與處理好與傳統(tǒng)加工工序的銜接。4）確定零件的定位、夾緊方案，選擇或設(shè)計(jì)夾具。處理好定位、夾緊點(diǎn)與刀具運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系，避免刀具與夾具或工件發(fā)生碰撞。5）

40、選擇刀具與對(duì)刀具進(jìn)行編號(hào)并確定每把刀具在加工時(shí)合理的切削用量。6）確定程序原點(diǎn)、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的位置、確定刀具走刀時(shí)的進(jìn)給路線。7）分配數(shù)控加工中的容許誤差以與處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。二、零件的安裝與夾具的選擇二、零件的安裝與夾具的選擇 1定位安裝的基本原則在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。在選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）力求設(shè)計(jì)、工藝和編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。2選擇夾具的基本原則數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾

41、具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)：1）當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具與其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 . . . 13 / 292）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專(zhuān)用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 . . . 14 / 293）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。4）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(kāi)敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等） 。三、刀具的選擇與切屑用量的確定三、刀具的選擇與切屑用量的確定1刀具的選擇刀具材料是指刀具切削部分的材料

42、，應(yīng)具備以下基本性能：高硬度 這是刀具材料應(yīng)具備的最基本特征。足夠的強(qiáng)度和韌性 承受切削力和沖擊力。 高耐磨性和耐熱性 耐熱性通常用它在高溫下保持較高硬度的性能即高溫硬度（或叫紅硬性）來(lái)衡量。 良好的導(dǎo)熱性 降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。 良好的工藝性好和經(jīng)濟(jì)性 抗粘接性 化學(xué)穩(wěn)定性刀具材料的種類(lèi)與其選用要求掌握下列常用刀具材料的種類(lèi)、特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合：（1）高速鋼（High Speed Steel，HSS）高速鋼是一種含鎢（W） 、鉬（MO） 、鉻（Cr） 、釩（V）等合金元素較多的工具鋼，它具有較好的力學(xué)性能和良好的工藝性，可以承受較大的切削力和沖擊。普通高速鋼 不適于高速和硬材料切削。

43、高性能高速鋼 添加 Co、Al 等合金元素，提高耐熱性、耐磨性，熱穩(wěn)定性高，可用于制造出口鉆頭、鉸刀、銑刀等。粉末冶金高速鋼 用于加工超高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、鈦合金等難加工材料；用于制造大型拉刀和齒輪刀具，特別是切削時(shí)受沖擊載荷的刀具效果更好。（2）硬質(zhì)合金（Cemented Carbide）切削效率是高速鋼刀具的 510 倍。普通硬質(zhì)合金WC+Co 類(lèi)（YG）：主要用于加工鑄鐵與有色金屬。Co 含量高，韌性好，適合粗加工；含 Co 量少用于精加工。TiC+WC+Co 類(lèi)（YT）：含 TiC 量多，含 Co 量少，耐磨性好，適合精加工；含 TiC 量少，含 Co 量多，承受沖擊性能好，適合粗加工。

44、新型硬質(zhì)合金鎢鈦鉭（鈮）鈷類(lèi)（YW）：添加 TaC 或 NbC，提高高溫硬度、強(qiáng)度、耐磨性。用 . . . 15 / 29于加工難切削材料和斷續(xù)切削。常用牌號(hào)：YW1、YW2。碳化鈦基類(lèi)（YN）：TiC+Ni+Mo，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨損和抗氧化能力強(qiáng)。用于合金鋼、工具鋼、淬火鋼的連續(xù)精加工。牌號(hào)：YN05、YN10。（3）新型刀具材料 涂層刀具 較好地解決了材料硬度與耐磨性與強(qiáng)度與韌性的矛盾。常用的涂層材料有 TiN、TiC、Al2O3 和超硬材料涂層。 瓷刀具材料（Ceramics）Al2O3 基瓷刀具：適用于各種鑄鐵與鋼料的精加工、粗加工。Si3N4 基瓷刀具：適于端銑和切有氧化皮

45、的毛坯工件等。此外，可對(duì)鑄鐵淬硬鋼等高硬材料進(jìn)行精加工和半精加工。 超硬刀具材料聚晶金剛石（Poly Crystalline Diamond，PCD）：用于加工各種有色金屬、鈦合金、金、銀、鉑、各種瓷、和各種非金屬材料，不能加工黑色金屬（金剛石和鐵的親和力強(qiáng)） 。立方氮化硼（Cubic Boron Nitride, CBN）：可加工以前只能用磨削方法加工的特種鋼，非常適合數(shù)控機(jī)床加工。2.數(shù)控加工切削用量確定 合理選擇切削用量原則，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性加工成本；半精加工精加工時(shí)，應(yīng)保證加工質(zhì)量前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手

46、冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 切削深度 t。機(jī)床、工件刀具剛度允許情況下，t 就等于加工余量，這提高生產(chǎn)率一個(gè)有效措施。為了保證零件加工精度表面粗糙度，一般應(yīng)留一定余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床精加工余量可略小于普通機(jī)床。 切削寬度 L。一般 L 與刀具直徑 d 成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工，一般 L 取值圍為：L=（0.60.9）d。 切削速度 v。提高 v 也提高生產(chǎn)率一個(gè)措施，但 v 與刀具耐用度關(guān)系比較密切。隨著 v 增大，刀具耐用度急劇下降，故 v 選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA 時(shí)，v 可采用 8m/min

47、 左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選 200m/min 以上。主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度 v 來(lái)選定。數(shù)控機(jī)床控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可加工過(guò)程對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。 進(jìn)給速度 F 。F 應(yīng)根據(jù)零件加工精度表面粗糙度要求以與刀具工件材料來(lái)選 . . . 16 / 29擇。 . . . 17 / 29F 增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，F(xiàn) 可選擇得大些。加工過(guò)程，F(xiàn) 也可通過(guò)機(jī)床控制面板上修調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整，但最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度進(jìn)給系統(tǒng)性能等限制。 隨著數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)實(shí)際廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工關(guān)鍵問(wèn)題之

48、一。數(shù)控程序編制過(guò)程，要人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具選擇方法切削用量確定原則，從而保證零件加工質(zhì)量加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益生產(chǎn)水平。四、零件材料的選擇四、零件材料的選擇1.碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼的硫、磷含量較多，但碳含量低，由于冶煉容易，工藝性好，價(jià)格便宜，具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性與韌生。因此，碳素結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于一般建筑、工程結(jié)構(gòu)與普通機(jī)械零件。約占鋼材總量的 70。Q195、Q215、Q235 塑性好，有一定的強(qiáng)度，用于制造受力不大的零件，如：螺釘、螺母、墊圈等，焊接件、沖壓件與橋梁建筑等金屬結(jié)構(gòu)件 。Q255、Q275 強(qiáng)度較

49、高，用于制造承受中等載荷的零件，如：小軸、銷(xiāo)子、連桿、農(nóng)機(jī)零件等。 2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 Ws、Wp 均0.035。這類(lèi)鋼隨鋼號(hào)數(shù)字增加，其碳的含量增加，組織中的珠光體量增加，鐵素體量減少，因此鋼的強(qiáng)度也隨之增加，而塑性指標(biāo)越來(lái)越低。 08F、10F 鋼的含碳量低，塑性好，焊接性能好，主要用于制造沖壓和焊接件。 15、20、25 鋼屬于滲碳鋼。這類(lèi)鋼強(qiáng)度低，但塑性和韌性較高，焊接性和冷沖壓性都好，可以制造各種受力不大，但要求高韌性的零件，此外還可用作冷沖壓件和焊接件。滲碳鋼經(jīng)滲碳、淬火低溫回火后，表面硬度可達(dá) 60HRC 以上，耐磨性好，而心部具有一定的強(qiáng)度和韌性，可用來(lái)制作表面耐磨并能承受沖擊

50、載荷的零件。 30、35、40、45、50、55 鋼屬于調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)淬火高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于要求強(qiáng)度、塑性和韌性都較高的機(jī)械零件，如軸類(lèi)零件。這類(lèi)鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛，其中以 45 鋼更為突出。 . . . 18 / 29第五章第五章 數(shù)控車(chē)床編程指令功能簡(jiǎn)介數(shù)控車(chē)床編程指令功能簡(jiǎn)介一、準(zhǔn)備功能（一、準(zhǔn)備功能（G G 功能）代碼功能）代碼準(zhǔn)備功能也叫 G 功能或 G 代碼。它是使機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令。G 代碼由地址 G 和后面的兩位數(shù)字組成，從 G00G99 共 100 種。G 代碼分為模態(tài)代碼（又稱(chēng)續(xù)效代碼）和非模態(tài)代碼。模態(tài)代碼表示該代碼一經(jīng)在一

51、個(gè)程序段中指定，直到出現(xiàn)同組的另一個(gè) G 代碼時(shí)才失效。非模態(tài)代碼，只在寫(xiě)有該代碼的程序段中有效。二、輔助功能（二、輔助功能（M M 功能）代碼功能）代碼輔助功能也稱(chēng)為 M 功能。M 功能的作用在于控制機(jī)床或者系統(tǒng)的輔助功能動(dòng)作，例如冷卻泵的開(kāi)、關(guān)；主軸的正反轉(zhuǎn)；程序的結(jié)束等。輔助功能用字母M 與后在兩位數(shù)字組成。M00M99 共 100 個(gè)。三、進(jìn)給功能（三、進(jìn)給功能（F F 功能）代碼功能）代碼進(jìn)給功能也稱(chēng)為 F 功能，用 F 功能可以直接指定坐標(biāo)軸移動(dòng)的進(jìn)給速度。一般有兩種表示方法；1）代碼法 即 F 后面跟兩位數(shù)字，表示機(jī)床進(jìn)給量數(shù)列的序號(hào)，它不直接表示進(jìn)給速度的大小。2）直接代碼法

52、F 后面的數(shù)字就是進(jìn)給速度的大小，用字母 F 與其后的 4 位整數(shù)和 3 位小數(shù)表示。例如 F300 表示刀具的進(jìn)給速度為 300mm/min。F 代碼為續(xù)效代碼，一經(jīng)設(shè)定后，再未被重新指定前，則表示先前所設(shè)定的進(jìn)給速度持續(xù)有效。四、主軸轉(zhuǎn)速功能（四、主軸轉(zhuǎn)速功能（S S 功能）代碼功能）代碼主軸功能也稱(chēng)主軸轉(zhuǎn)速功能或 S 功能，用來(lái)指定主軸的轉(zhuǎn)速，用字母 S 和其后的 1-4 位數(shù)字表示。S 功能的單位是 r/min。在編程時(shí)， S 功能代碼只是設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速的大小，并不會(huì)使主軸反轉(zhuǎn)，必須用 M 指令指定正、反轉(zhuǎn)時(shí)，主軸才開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。五、刀具功能（五、刀具功能（T T 功能）代碼功能）代碼刀具功

53、能也稱(chēng) T 功能，用來(lái)進(jìn)行刀具的選擇。刀具功能用字母 T 與后面的數(shù)字表示。程序中 T 代碼的數(shù)值直接表示選擇的刀具。例如 T10B 表示 10 號(hào)刀。在數(shù)控車(chē)床中的 T 代碼后面的數(shù)字即包含所選刀具號(hào)，也包含刀具補(bǔ)償號(hào)，例如T0402 表示選擇 4 號(hào)刀，調(diào)用 2 號(hào)刀具補(bǔ)償參數(shù)進(jìn)行刀具長(zhǎng)度和半徑的補(bǔ)償。 . . . 19 / 29第六章第六章 軸類(lèi)零件編程設(shè)計(jì)軸類(lèi)零件編程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)圖與尺寸要求一、設(shè)計(jì)圖與尺寸要求圖圖 6161圖圖 6262加工如圖 61 和圖 62 所示零件，需進(jìn)行精加工，選用具有直線和圓弧插補(bǔ)功能的 CKI-6132 華中世紀(jì)星數(shù)控車(chē)床加工該零件。所用材料為 45#鋼，總長(zhǎng) . . . 20 / 29度為 100mm，直徑為 32mm。二