數(shù)控車床復(fù)雜零件加工的畢業(yè)設(shè)計

1、數(shù)控車床復(fù)雜零件的加工摘要：本設(shè)計主要為數(shù)控車床加工具有一定代表性的軸類復(fù)雜零件，其加工工藝包括：螺紋、圓錐、階梯軸、圓弧配合、盲孔等加工。具體還包括毛坯的選擇、零件結(jié)構(gòu)工藝的分析、及加工定位基準(zhǔn)，加工工藝路線的確定。工序卡片的制定，加工余量、工序尺寸、公差以及工藝尺寸鏈的計算，數(shù)控對刀的方法，最后編寫工件的數(shù)控車削程序。 關(guān)鍵詞:復(fù)雜零件 工藝分析 工藝尺寸 工序卡 數(shù)控編程數(shù)控車床簡介： 數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定

2、的程序，并將其譯碼，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)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點：1.對加工對象的適應(yīng)性強，適應(yīng)模具等產(chǎn)品單件生產(chǎn)的特點，為模具的制造提供了合適的加工方法；2.加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；3.可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件；4.加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間；5.機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的35倍）；6.機床

3、自動化程度高，可以減輕勞動強度；7.有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息，使用了計算機控制方法，為計算機輔助設(shè)計、制造及管理一體化奠定了基礎(chǔ)；8.對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高；9.可靠性高。組成 數(shù)控機床的構(gòu)造數(shù)控機床一般由輸入介質(zhì)、人機交互設(shè)備、計算機數(shù)控裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)、主軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)、輔助控制裝置、反饋裝置和適應(yīng)控制裝置等部分組成。4在數(shù)控加工中，數(shù)控銑削加工最為復(fù)雜，需解決的問題也最多。除數(shù)控銑削加工之外的數(shù)控線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控車削、數(shù)控磨削等的數(shù)控編程. 一、零件結(jié)構(gòu)工藝分析、毛坯及加工定位基準(zhǔn)的確定（一）零件圖

4、分析1.零件圖如下：零件圖 2零件圖的讀取 該零件圖是通過對平面圖進(jìn)行分析和綜合的過程，為了研究零件圖的設(shè)計合理性、分析加工工藝性、提高和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量打下基礎(chǔ)（1）此零件為階梯軸，材料為45#鋼，采用1：1比例。共有5個軸段，需要加工外圓、螺紋。（2）本階梯軸結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，故采用一個主視圖和局部剖視將結(jié)構(gòu)完全表達(dá)。（3）從圖紙上可以看出，徑向尺寸基準(zhǔn)為中心線，尺寸以中心線標(biāo)注，軸向尺寸基準(zhǔn)為右端面，M20的軸段定位基準(zhǔn)都是右端面，基準(zhǔn)比較統(tǒng)一。尺寸標(biāo)注比較齊全，沒有遺漏。46mm的軸段尺寸精度和表面粗糙度要求較高，可知此軸段為配合軸段。M20mm的螺紋導(dǎo)程為1.5mm，螺紋總長有長度要求為2

5、8mm。（4）直徑為46mm軸段，直徑公差為0.04mm，公差等級為IT8級，表面粗糙度為1.6，槽為5x5x5；螺紋和槽寬軸段總長長度要求20mm，工件沒有形狀公差，沒有相互位置公差要求。（5）該軸帶有圓弧及螺紋，在加工內(nèi)螺紋時一定要加退刀槽。（6）該軸相對復(fù)雜,工序較多，精度不好把握。（二）工件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1軸類零件加工的工藝分析 (1)軸類零件加工的工藝路線1)基本加工路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 粗車半精車精車 對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。 粗車半精車粗磨精磨 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，

6、其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 粗車半精車精車金剛石車 對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 粗車半精粗磨精磨光整加工 對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 2)典型加工工藝路線 軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特形表面，因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。 對普通精度的軸類零件加工，其典型的工藝路線如下： 毛坯及其熱處理預(yù)加工車削外圓銑鍵槽（花鍵槽、溝槽）熱處理磨削終檢。 (2)軸類零件的預(yù)加工 軸類零件

7、的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序，即車削外圓之前的工藝。 校直:坯在制造、運輸和保管過程中，常會發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機或校值機上進(jìn)行校值， (3) 軸類零件加工的定位基準(zhǔn)和裝夾 1）以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，這些表面的設(shè)計基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。中心孔不僅是車削時的定為基準(zhǔn)，也是其它加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。當(dāng)采用兩中心孔定位時，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面。 2）以外圓和中心

8、孔作為定位基準(zhǔn)（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準(zhǔn)來加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。 3）以兩外圓表面作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的內(nèi)孔時，（例如：機床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工），不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件是機床主軸時，常以兩支撐軸頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 4）以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工軸的外圓表面時，往往

9、還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)，見圖所示。 錐堵或錐套心軸應(yīng)具有較高的精度，錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準(zhǔn)，又是空心軸外圓精加工的基準(zhǔn)。因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔有較高的同軸度。在裝夾中應(yīng)盡量減少錐堵的安裝次數(shù)，安裝誤差。實際生產(chǎn)中，錐堵安裝后，中途加工一般不得拆下和更換，直至加工完畢。 2軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯

10、軸、空心軸和曲軸等。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：(1)尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（IT5IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6IT9）。(2)幾何形狀精度軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。 (3)相互位置精度 軸類

11、零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.010.03mm，高精度軸（如主軸）通常為0.0010.005mm。(4)表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.50.63m，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.630.16m。3工件的工藝分析此工件需要切削螺紋，因此必須要增加退刀槽，退刀槽寬度不小于1.2倍螺距，深度超過絲底尺寸, 其作用：1、便于車削螺紋退刀,不傷及工件其他尺寸；2、使螺紋上滿扣。

12、此工件槽寬為5mm大于螺紋導(dǎo)程20x1.5mm；退刀槽的深度4mm大于螺紋牙高；由于材料長度余量很小，用三爪夾持55外圓加工；為了防止工件變形應(yīng)先加工外圓再加工螺紋，加工中應(yīng)先用外圓車刀加工零件端面和46的外圓及R25、R15的圓弧部分，螺紋刀加工螺紋。（三）確定毛坯1.軸類零件的材料2軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達(dá)4552HRC。等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等

13、精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)5058HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。2零件毛配的確定（1）鋼的牌號和分類工件的材料為45鋼，為中碳鋼含碳量為0.45%，具有較好的強度、韌性和硬度。經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理可以獲得較高的強度和韌性等綜合力學(xué)

14、性能，經(jīng)過淬火后再回火，表面硬度可達(dá)4552HRC。（2）毛坯的確定確定毛坯包括選擇毛坯類型及制造方法、確定毛坯精度。機加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量，很大程度上與毛坯有關(guān)。毛坯的形狀越接近成品零件，即毛坯的精度越高，則零件的機械加工勞動量越少，材料消耗越少，機械加工的生產(chǎn)率可提高。但是毛坯的制造費用提高了。因此確定毛坯要從機械加工和毛坯制造兩個方面來考慮，以求得最佳效果。毛坯類型有鑄、鍛、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。需考慮因素：零件的力學(xué)性能 當(dāng)零件的材料選定后，毛坯的類型就大致確定了。例如，材料是鑄鐵，就選用鑄造毛坯，材料是鋼材，且力學(xué)性能要求較高時，可選鍛件；當(dāng)力學(xué)性能要求較低時，

15、可選型材和鑄鋼。零件的形狀和尺寸 形狀復(fù)雜的毛坯常采用鑄造的方法。薄壁零件不可用砂型鑄造，尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造，中小零件可用較先進(jìn)的鑄造方法，常見的一般用途的鋼質(zhì)階梯軸零件，如各臺階直徑相差不大，可用棒料；如臺階的直徑相差較大，宜用鍛件。尺寸大的零件，因受設(shè)備的限制一般用自有鍛，中小型零件可選用模鍛。形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)工件不宜用自有鍛。生產(chǎn)類型 大量生產(chǎn)應(yīng)選精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂貴費用可由材料消耗的減少和機加工費用的降低來補償。如鑄造應(yīng)選用金屬模機造型或精密鑄造，鍛件應(yīng)采用模鍛、冷軋、和冷拉型材；單件小批生產(chǎn)則應(yīng)采用木模。具體生產(chǎn)條件 確定毛坯必須結(jié)合具體的生產(chǎn)條

16、件，如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能力、外協(xié)的可能性。充分考慮新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性 為節(jié)省材料和能源，隨著毛坯制造項專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，目前新工藝、新技術(shù)、新材料發(fā)展很快，經(jīng)濟(jì)效果顯著。3此工件加工次數(shù)較多，各軸段直徑相差較大，力學(xué)性能要求不高，材料為45鋼，因此毛坯選擇棒料，零件最大直徑為52，尺寸精度較低，零件長度為140mm，加上夾持部分，毛坯選擇55mmX200mm的棒料。（四）基準(zhǔn)的定義與選擇1基準(zhǔn)的定義基準(zhǔn)就是依據(jù),是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。在設(shè)計、加工、檢驗、裝配機器零件和部件時，必須選擇一些點、線、面，根據(jù)它們來確定其它點、線、面的尺寸

17、和位置，那些作為依據(jù)的點、線、面就叫做基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)根據(jù)起其功用不同，分為兩大類：（1）設(shè)計基準(zhǔn) 設(shè)計基準(zhǔn)是在設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)。 設(shè)計基準(zhǔn)又可細(xì)分為： 尺寸設(shè)計基準(zhǔn)與位置精度設(shè)計基準(zhǔn)。（2）工藝基準(zhǔn) 工藝基準(zhǔn)是在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。按其在工藝過程中用途的不同，工藝基準(zhǔn)又可分為四類：工序基準(zhǔn) 指的是在工序圖上用來確定本工序所加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)。相應(yīng)地，用來確定被加工表面位置的尺寸稱為工序尺寸。定位基準(zhǔn) 在加工中用作定位的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)按使用情況可分為兩種：定位粗基準(zhǔn)：用未加工的表面作定位基準(zhǔn)。定位精基準(zhǔn)：用已加工表面作為定位基準(zhǔn)。定位精基準(zhǔn)按使用情況又可分為兩種：基本精基準(zhǔn)：加

18、工時是定位基準(zhǔn)，裝配時又是裝配基準(zhǔn)。如，齒輪的內(nèi)孔。輔助精基準(zhǔn)：當(dāng)零件上沒有合適的表面作定位基準(zhǔn)時，為便于安裝和易于獲得所需的加工精度，在工件上特意做出專門供定位用的表面。僅在加工中起作用，在裝配中不起作用。例如：軸類零件加工中的中心孔就是輔助精基準(zhǔn)。有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇問題將在下章介紹。測（度）量基準(zhǔn)即測量時所采用的基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)：即裝配時用來確定零、部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準(zhǔn)。2工件基準(zhǔn)的分析此工件的徑向尺寸設(shè)計基準(zhǔn)為中心線，軸向尺寸設(shè)計基準(zhǔn)為右端面。采用三爪自定位卡盤裝夾，定位基面為外圓，可認(rèn)為定位基準(zhǔn)為中心線，滿足基準(zhǔn)重合原則。二、擬定加工工藝路線、制定工序卡片（一）加工方法的選

19、擇機械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，但他們都是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面或曲面等基本表面所組成。每一種表面都有多種加工方法，具體選擇時應(yīng)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)類型等，選用相應(yīng)的加工方法和加工方案6。1.外圓表面加工方法的選擇 外圓表面加工方法主要是車削和磨削。當(dāng)表面粗糙度較小時，還要經(jīng)光整加工。2.外圓加工工序安排。表1-1外圓加工工序安排序號加工方法加工精度（公差等級表示）加工粗糙度值Ra/適用范圍1粗車IT11-1312.5-50適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車-半精車IT8-103粗車-半精車-精車IT7-8 4粗車-半精車-精車-滾壓（或拋光）IT7-8

20、5粗車-半精車-精車-細(xì)車IT6-76粗車-半精車-磨削IT7-8主要用于淬火鋼，也可用于為淬火鋼，但不宜加工有色金屬。7粗車-半精車-粗磨-精磨IT6-78粗車-半精車-粗磨-精磨-超精加工IT159粗車-半精車-精車-精細(xì)車IT6-7主要用于要求較高的有色金屬。10粗車-半精車-粗磨-精磨-超精磨IT5以上0.006-0.25極高精度的外圓加工11粗車-半精車-精車-粗磨-精磨-研磨IT5以上最終工序為車削的加工方案，適用于除淬火鋼以外的各種金屬。最終工序為磨車削的加工方案，適用于淬火鋼、未淬火鋼和鑄鐵，不適于有色金屬，因韌性大，磨削時易堵砂輪。另淬火鋼和鑄鐵硬度高，車削加工困難，不能采用

21、車削。3該工件加工方法的確定該工件公差等級為IT8級，表面粗糙度為1.6，從表1-1中可以查出此工件的加工方法為：粗加工、半精加工和精加工。（二）確定裝夾方案1夾具的選擇原則：由于夾具確定了零件在機床坐標(biāo)系中的位置，即加工原點的位置，因而首先要求夾具能保證零件在機床坐標(biāo)系中的正確方向，同時協(xié)調(diào)零件與機床坐標(biāo)系的尺寸。除此之外，主要考慮下列幾點：（1）當(dāng)零件加工批量小時，盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具及其他通用夾具；（2）當(dāng)小批量或成批生產(chǎn)時才考慮專用夾具 ，但應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單；（3）夾具要開敞，其定位、加緊元件不能影響加工中的走刀；（4）裝卸零件要方便可靠，以縮短準(zhǔn)備時間，有條件時，批量大的零件應(yīng)采

22、用氣動或液壓夾具、多工位夾具。2數(shù)控車床常用夾具（1）圓周定位夾具在車床上大都使用工件或毛坯的外圓定位。三爪卡盤：最大的優(yōu)點是可以自動定心，夾持范圍大，但定心存在誤差，不適合與同軸度高的工件的二次裝夾。三爪卡盤有機械式和液壓式兩種。液壓卡盤裝夾迅速、方便，但夾持范圍變化小，尺寸變化大時需重新調(diào)整卡盤位置。軟爪：加工同軸度要求較高的工件二次裝夾時常常使用軟爪。彈簧夾套：定心精度高，裝夾工件快捷方便，常用于工件精加工的外援定位。特別適用于尺寸精度較高、表面質(zhì)量較好的冷拔圓棒料，若配以自動送料器，可實現(xiàn)自動上料。彈簧夾套夾持工件的內(nèi)孔是標(biāo)準(zhǔn)系列，并非任意直徑。四爪卡盤：適用于加工精度不高、偏心距較小

23、、零件長度較短的工件。（2）中心線定位夾具兩頂尖裝夾：對于精度要求較高，大小和加工數(shù)量不同的軸類零件，常用以下裝夾方法。（3）圓周中心線定位一頂一夾安裝：（4）數(shù)控銑床的常用夾具：平口鉗。3夾具的選擇： 根據(jù)此工件的基準(zhǔn)，毛坯為55mm的實心軸，有足夠的夾持長度和加工余量，便于裝夾。采用三爪卡盤夾緊，能自動定心，工件裝夾后一般不需找正。以毛坯表面為定位基準(zhǔn)面，裝夾時注意跳動不能太大。工件伸出卡盤150160mm，保證140m車削長度，同時便于切斷刀進(jìn)行切斷加工。4.裝夾定位的確定（1）三抓卡盤與頂尖定位并夾緊，工件前端面距卡爪端面距離155mm。（2）加工起點和換刀點的確定由于工件較小，另外為

24、了加工路徑清晰，加工起點與換刀點可以設(shè)為同一點。（三）數(shù)控機床的選擇 1數(shù)控機床的種類（1）按控制系統(tǒng)運動方式分類按控制方式分，最常用的數(shù)控機床可分為以下三類： 開環(huán)數(shù)控機床 這類數(shù)控機床采用開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。閉環(huán)數(shù)控機床 這類機床的位置檢測裝置安裝在進(jìn)給系統(tǒng)末段端的執(zhí)行部件上，該位置檢測裝置可實測進(jìn)給系統(tǒng)的位移量或位置。半閉環(huán)數(shù)控機床 這類機床的檢測元件裝在驅(qū)動電機或傳動絲杠的端部，可間接測量執(zhí)行部件的實際位置或位移。（2）按控制系統(tǒng)功能水平分按控制系統(tǒng)的功能水平，可以把數(shù)控機床分為經(jīng)濟(jì)型、普及型、高級型三類，主要由技術(shù)參數(shù)、功能指標(biāo)、關(guān)鍵部件的功能水平來決定。這些指標(biāo)具體包括CPU性能、分

25、辨率、進(jìn)給速度、伺服性能、通信功能、聯(lián)動軸數(shù)等。 （3）按數(shù)控機床的運動軌跡分類按照能夠控制的刀具與工件間相對運動的軌跡，可將數(shù)控機床分為點位控制數(shù)控機床、點位直線控制數(shù)控機床、輪廓控制數(shù)控機床等?，F(xiàn)分述如下：點位控制數(shù)控機床。點位直線控制數(shù)控機床。輪廓控制數(shù)控機床。2機床的選擇此零件加工精度為IT8級，故選擇普及型數(shù)控車床。（四）刀具的選擇數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。車刀的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：焊接式車刀：將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀

26、體上。機夾式車刀：采用機械結(jié)構(gòu)將刀片和刀體（可轉(zhuǎn)位刀頭）連接在一起 。特殊型式，如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。車刀類型：1900硬質(zhì)合金右偏刀：可加工外圓、端面及臺階，加工異型凹面時，為防止副后角與工件輪廓干涉，可用作圖法分析檢驗曲面最小角度，副偏角不宜過小，同時盡量增強刀尖強度，大于不發(fā)生干涉的極限角度值6080 為宜。除因考慮型面，硬質(zhì)合金車刀在刃磨時，副后角需要去較大的角度外，其他幾何參數(shù)與普通機床基本相同。在數(shù)控機床上加工復(fù)雜、高精度的零件時一般選用可轉(zhuǎn)位車刀，刀具幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加工過程中的刀具角度變化小，表面粗糙度穩(wěn)定，刀尖圓弧可選擇，便于進(jìn)行半徑補償，能獲得較高的尺寸精度。2尖形車刀

27、：尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖有直線形的主副切削刃構(gòu)成，都可以參加切削，在粗加工凹形面時可來回進(jìn)行加工，使走刀路線最短。尖形車刀幾何參數(shù)的選擇和與普通車削時基本相同，但應(yīng)接合數(shù)控加工的特點進(jìn)行全面的考慮，并兼顧車刀刀尖的強度，一般可與600 硬質(zhì)合金螺紋刀兼用，缺點不能加工有臺階的零件。3圓弧車刀：圓弧車刀是以一圓弧或輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點都是圓弧車刀的刀尖點，因此刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上，車刀圓弧半徑理論上與被加工工件的形狀無關(guān)，只需按零件輪廓編程后進(jìn)行半徑補償?？梢杂糜谲囅魍鈭A特別適合于車削各種光滑連接的成形面。他具

28、有寬刃切削性質(zhì)，能使精車余量保持均勻而改善切削性能。選擇刀具半徑時考慮兩點：第一車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生干涉；第二，該半徑不宜選擇太小，否則不但制困難，還會因刀尖強度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。4成型車刀： 又稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。此工件需要加工的內(nèi)容為外圓、端面、槽和螺紋，因此需要選擇900硬質(zhì)外圓車刀、寬度為5mm切槽刀、600螺紋車刀。（五）切削用量1.切削速度：切削速度的大小是用工件外圓上的線速度來表示的，記作c，單位m/s（或m/min）3： 式中 n主軸轉(zhuǎn)速，r/s( 或r/min ) d工件

29、最大外圓直徑mm，如為鉆削、銑削，則d為刀具最大直徑mm。 切削速度Vc方向，即外圓外線速度的方向。2. 進(jìn)給量 進(jìn)給量有兩種表述形式。進(jìn)給速度表示，記作，單位mm/min，即在單位時間內(nèi)，刀具相對于工件在進(jìn)給方向上的位移量； 生產(chǎn)中常用每轉(zhuǎn)進(jìn)給量來表示，記作，單位為mm/r，即是工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具相對于工件在進(jìn)給方向上的位移量；當(dāng)?shù)毒啐X數(shù)z>1時（如：鉆削），每個刀齒相對于工件在進(jìn)給方向上的位移量，即每齒進(jìn)給量，以z表示，單位為mm/z。 上述三種表示法可寫成如下形式=n=zzn 3. 背吃刀量 當(dāng)?shù)毒卟荒芤淮纬缘毒湍芮械艄ぜ系慕饘賹訒r，還需由操作者在一次進(jìn)給后再沿半徑方向完成吃刀運

30、動，習(xí)慣上稱每次吃刀的數(shù)量為背吃刀量，以ap表示，單位為mm；此時它是間歇進(jìn)行的，故可不看成是運動。但當(dāng)由機床進(jìn)刀機構(gòu)自動完成吃刀運動時，就應(yīng)看成是一種輔助運動了（外圓磨削、平面磨削），其大小為 式中 dw待加工表面直徑，mm；dm 已加工表面直徑，mm。此工件切削用量的確定（1）粗加工 主軸轉(zhuǎn)速800 r/min，進(jìn)給量 0.2 mm/r，背吃刀量4；（2）精加工 主軸轉(zhuǎn)速1200 r/min，進(jìn)給量 0.1 mm/r，背吃刀量0.3；（3）螺紋加工 主軸轉(zhuǎn)速350r/min，進(jìn)給量2 mm/r，背吃刀量小于0.8；（六）機械加工工藝1機械加工工藝過程的組成 機械加工工藝過程一般由一個或若干

31、個工序組成，而工序又分為安裝、工位、工步和進(jìn)給，毛坯通過各工序變?yōu)楹细竦牧慵?。?） 工序 工序是工藝過程的基本單元，指一個（或一組）工人，在一個工作地點（如一臺設(shè)備）對一個（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。劃分工序的主要依據(jù)是工人、工件、工作地點（設(shè)備）三不變以及該工序的工藝過程是否連續(xù)。（2） 安裝 機械加工中，使工件在機床或夾具中占據(jù)某一正確位置并被夾緊的過程，稱為裝夾。在一道工序中，有時需要對工件進(jìn)行多次裝夾。工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。（3）工位 工件在一次安裝下相對于機床或刀具每占據(jù)一個加工位置所完成的那部分工藝過程稱為工位。（4）工步 工步指加工

32、表面、加工刀具和切削用量中切削速度和進(jìn)給量不變的情況下所完成的那部分工序內(nèi)容，三者有任一改變，即為另一工步。 （5） 進(jìn)給 在一個工步內(nèi)，若被加工表面要切除的金屬層很厚，需分幾次切削，則每一次切削稱為一次進(jìn)給。如車削螺紋時，在車螺紋的工步下就需要多次進(jìn)給。以上是將機械加工工藝過程進(jìn)行分解，一個零件的加工過程由一個或若干個工序組成，每個工序則由安裝、工位、工步構(gòu)成，工步由進(jìn)給構(gòu)成。2工件工藝分析此工件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，分為粗加工、半精加工和精加工，兩個工序，掉頭安裝，兩個工位，共分為4個工步。見表1-25。表1-2刀具及切削參數(shù)表工步號工步內(nèi)容刀具號刀具類型切削用量備注主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度mm/

33、r1下料2平端面T01930外圓車刀15000.13粗車外圓臺階T01930外圓車刀8000.24半精車外圓T02930外圓車刀10000.25精車外圓臺階T02930外圓車刀12000.16開螺紋槽T0315000.57加工螺紋T04 600螺紋車刀3501.5備注：(七)填寫工件安裝和原點設(shè)定卡和工序工件安裝和原點設(shè)定卡片零件圖號數(shù)控加工工件安裝和原點設(shè)定卡片工序號 1零件名稱階梯軸裝夾次數(shù) 2編制（日期）審核（日期） 批準(zhǔn)（日期）第頁1三爪卡盤GS53-61   共頁序號夾具名稱夾具圖號數(shù)控加工工序卡片茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱或代

34、號 零件名稱 零件圖號       車 間 使用設(shè)備 數(shù)控車間  GSK 980TD 工藝序號 程序編號   1  0001夾具名稱 夾具編號 三爪卡盤  GS53-61  工 步號 工 步 作 業(yè) 內(nèi) 容 加工面 刀 具 號 刀 補 量 主軸轉(zhuǎn)速r/min 進(jìn)給速度mm/r 背吃刀量 備注 1下料2平端面52右端面T010115000.13粗車外圓臺階外圓面T01018000.244半精車外圓面T010110000.10.75精車外圓臺階外圓面T010112000.10.36加工螺紋螺紋圓柱面T03033501小

35、于0.8編制審核批準(zhǔn)年月日共 頁第 頁三、確定加工余量、工序尺寸和公差以及工藝尺寸鏈計算 加工余量是指加工過程中，所切去的金屬層的厚度。余量有工序余量和加工總余量之分。工序余量是相鄰兩工序尺寸之差；加工總余量是毛坯尺寸與零件圖的設(shè)計尺寸之差，它等于各工序余量之和。(一)基準(zhǔn)重合時工序尺寸及其公差的確定方法每到工序的工序尺寸都不相同，它們是逐步向設(shè)計尺寸接近的。為了保證零件的設(shè)計要求，需要規(guī)定各工序的工序尺寸及其公差。工序余量確定后，就可以計算工序尺寸，工序尺寸公差的確定，則要依據(jù)工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)是否重合，采用不同的設(shè)計方法。這里指工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，表面多次

36、加工時，工序尺寸及其公差的計算。計算順序為：1.確定毛坯總余量和工序余量；2.確定工序公差；最后一道工序尺寸公差等于零件圖上設(shè)計尺寸公差，其余工序尺寸公差都按各各工序的經(jīng)濟(jì)精度確定。3.計算工序余量的基本尺寸：從工件的設(shè)計尺寸開始向前推算，直到毛坯尺寸。最終工序尺寸等于零件圖上的基本尺寸，其余工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或減去后道工序余量。4.標(biāo)注工序尺寸公差：最終工序公差按零件圖上設(shè)計尺寸標(biāo)注，中間工序尺寸公差按“入體原則”標(biāo)注，毛坯尺寸公差按對稱公差標(biāo)注。（二）工序尺寸及其公差圖紙軸段直徑設(shè)計尺寸，表面粗糙度1.6，毛坯為型材。工藝過程為粗車-半精車-精車。用查表修正法或經(jīng)驗估計法

37、確定毛坯總余量和各工序余量，其中余量由毛坯總余量減去其余工序余量確定，各工序的基本余量如下：設(shè)定工件坐標(biāo)系原點為O,工件軸線為Z,工件徑向為X軸。1.各軸段的精加工余量均為0.5mm。的螺紋螺紋牙型深度：d大 =d公稱 -0.14×螺距=mm=19.79mmd小= d公稱-1.3X螺距=20-1.3×1.5=18.05螺紋用螺紋切削復(fù)合循環(huán)指令：G92車削四、數(shù)控對刀方法及難點對刀是數(shù)控車床加工中極其重要和復(fù)雜的工作，對刀的目的就是建立工件坐標(biāo)系或是編程坐標(biāo)系的過程。就是使刀架上每把刀的刀位點都能準(zhǔn)確到達(dá)指定的加工位置?；蚴鞘构ぜc（編程原點）與機床參考點之間建立某種聯(lián)系

38、。其中刀位點是刀具上的一個基準(zhǔn)點，刀位點的相對運動軌跡就是編程軌跡，而機床參考點是數(shù)控機床上的一個固定基準(zhǔn)點，該點一般位于機床移動部件沿其坐標(biāo)軸正向的極限位置。對刀方法較多，不同的人有不同的方法，不同的車床也可能會有不同。（一）數(shù)控車試切對刀法的原理及對刀思路深入理解數(shù)控車床的對刀原理對于操作者保持清晰的對刀思路、熟練掌握對刀操作以及提出新的對刀方法都具有指導(dǎo)意義。對刀的實質(zhì)是確定隨編程而變化的工件坐標(biāo)系的程序原點在唯一的機床坐標(biāo)系中的位置。對刀的主要工作是獲得基準(zhǔn)刀程序起點的機床坐標(biāo)和確定非基準(zhǔn)刀相對于基準(zhǔn)刀的刀偏置。本文作以下約定來說明試切法對刀的原理與思路：使用華中世紀(jì)星教學(xué)型車削系統(tǒng)H

39、NC-21T（應(yīng)用軟件版本號為5.30）；以工件右端面中心為程序原點，用G92指令設(shè)定工件坐標(biāo)系；直徑編程，程序起點H的工件坐標(biāo)為（100，50）；刀架上裝四把刀：1號刀為90°外圓粗車刀、2號基準(zhǔn)刀為90°外圓精車刀、3號刀為切斷刀、4號刀為60°三角螺紋刀（全文所舉實例均與此相同）。如圖1所示，基準(zhǔn)刀按照“手動試切工件的外圓與端面，分別記錄顯示器（CRT）顯示試切點A的X、Z機床坐標(biāo)推出程序原點O的機床坐標(biāo)推出程序起點H的機床坐標(biāo)”的思路對刀。根據(jù)A點與O點的機床坐標(biāo)的關(guān)系：XO= XAd，ZO =ZA，可以推出程序原點O的機床坐標(biāo)。再根據(jù)H相對于O點的工件坐

40、標(biāo)為(100,50)，最后推出H點的機床坐標(biāo)：XH=100d，ZH= ZA+50。這樣建立的工件坐標(biāo)系是以基準(zhǔn)刀的刀尖位置建立的工件坐標(biāo)系。圖1 手動試切對刀示意圖        如圖2所示，由于各刀裝夾在刀架的X、Z方向的伸長和位置不同，當(dāng)非基準(zhǔn)刀轉(zhuǎn)位到加工位置時，刀尖位置B相對于A點就有偏置，原來建立的工件坐標(biāo)系就不再適用了。此外，每把刀具在使用過程中還會出現(xiàn)不同程度的磨損，因此各刀的刀偏置和磨損值需要進(jìn)行補償。獲得各刀刀偏置的基本原理是：各刀均對準(zhǔn)工件上某一基準(zhǔn)點（如圖1的A點或O點），由于CRT顯示的機床坐

41、標(biāo)不同，因此將非基準(zhǔn)刀在該點圖2 刀具的偏置和磨損補償處的機床坐標(biāo)通過人工計算或系統(tǒng)軟件計算減去基準(zhǔn)刀在同樣點的機床坐標(biāo)，就得到了各非基準(zhǔn)刀的刀偏置。        受多種因素的影響，手動試切對刀法的對刀精度十分有限，將這一階段的對刀稱為粗略對刀。為得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果，如圖3所示，加工前在零件加工余量范圍內(nèi)設(shè)計簡單的自動試切程序，通過“自動試切測量誤差補償”的思路，反復(fù)修調(diào)基準(zhǔn)刀的程序起點位置和非基準(zhǔn)刀的刀偏置，使程序加工指令值與實際測量值的誤差達(dá)到精度要求，將這一階段的對刀稱為精確對刀。由于保證基準(zhǔn)刀程序起點處于

42、精確位置是得到準(zhǔn)確的非基準(zhǔn)刀刀偏置的前提，因此一般修正了前者后再修正后者。        綜合這兩個階段的對刀，試切法對刀的基本操作流程如下：用基準(zhǔn)刀手動試切得到對刀基準(zhǔn)點的機床坐標(biāo)人工計算或自動獲得各非基準(zhǔn)刀的刀偏置基準(zhǔn)刀處于大概的程序起點位置基準(zhǔn)刀反復(fù)調(diào)用試切程序，測量尺寸后，以步進(jìn)或MDI方式移動刀架進(jìn)行誤差補償，修正其程序起點的位置非基準(zhǔn)刀反復(fù)調(diào)用試切程序，在原刀偏置的基礎(chǔ)上修正刀偏置基準(zhǔn)刀處于準(zhǔn)確的程序起點不動。（二）工件對刀步驟圖3 多刀試切對刀示意圖使用G50、G01指令試切對刀在對刀時，我們可以通過

43、設(shè)置刀具起點相對工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值來設(shè)定工件坐標(biāo)系，如圖1所示，對刀的目的就是將刀具的刀位點移至A點，這樣，通過A點間接確定出工件的編程坐標(biāo)系原點O的位置。對刀步驟如下：（1）使數(shù)控車床返回機床參考點。（2）使刀具原有的偏置量清零。（3）用“手輪”方式車削工件右端面和工件外圓。（4）使刀具退到工件右端面和外圓母線的交點，如圖1所示中C點的位置。（5）讓刀尖向Z軸正向退 mm（可使用相對坐標(biāo)清零方式操作）。（6）停止主軸轉(zhuǎn)動。（7）用外徑千分尺測量工件外徑尺寸d。（8）讓刀尖向X軸正向退b-d。（9）則刀尖現(xiàn)在的位置就為程序中G50規(guī)定的是坐標(biāo)系設(shè)定編程坐標(biāo)系。要求其程序形式1為：O * * *

44、 *（程序號）N10 G50 XbN20 至此，對刀工作全部結(jié)束，可以調(diào)出程序進(jìn)行加工了。但要注意的是采用此種方法對刀，加工前必須將刀具的刀位點放在指定的位置上，而且此種對刀方法，僅適合一把刀具加工工件。五、數(shù)控編程用FANUC系統(tǒng)數(shù)控編程4，采用絕對值編程，絕對值坐標(biāo)用X、Z地址表示，且坐標(biāo)尺寸采用小數(shù)點編程。（一）數(shù)控程序O2233; （程序名稱）N01G00X100Z100 （快速定位） N02T0101; (換1號刀) N03M08 （冷卻液開）N10M03S600; (主軸正轉(zhuǎn)800r/min）N20G00X60Z5; （快速點定位)N30G71U1R0.5F100; (徑向粗加工復(fù)

45、合循環(huán))N40; N100G00X15.79 (刀具靠近工件處)N110F80N120G01Z0 (刀具靠近工件處)N130X19.79Z-2 (加工倒角 )N140Z-33 (精加工ø19.79的外圓)N150X30.025 (精加工端面)N160W-12 (精加工ø30.0的外圓)N170G03X42W-6R6 (精加工R6的圓弧) N180G01W-2 （精加工ø42外圓）N190X36W-12 (加工錐度)N200G02X40W-2R2 （加工R2倒圓）N210G01X44 (精車端面定位)N220X46W-1 (加工倒角 )N230W-7 (精車ø46.0的外圓)N240G02X36W-25R25 （精車R25的圓弧）N250G03X46W-7R15 （精車R15的圓弧)N260G01W-7 (精車ø46的外圓)N270X