畢業(yè)論文設(shè)計平面凸輪數(shù)控銑工藝分析及程序編制

1、畢 業(yè) 設(shè) 計題 目 平面凸輪數(shù)控銑工藝分析及程序編制姓名學(xué)號系（院）機(jī)電工程系班級指導(dǎo)教師 周慶 職稱 年 月日目錄前言-2緒論-4第一章 數(shù)控技術(shù)的概述 -51.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成-71.2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的特點-8第二章 凸輪加工工藝分析及設(shè)計-62.1凸輪加工工-102.2加工方法選擇及加工方案確定-112.3數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計-142.4銑削凸輪平面的加工路線-162.5凸輪的定位與夾緊方案的確定-162.6刀具的選擇和切削用量的確定-18第三章 凸輪加工數(shù)控編程-223.1 數(shù)控編程的方法-223.2 凸輪加工程序的編制-22第四張 總結(jié) -26致 謝 -27參考文獻(xiàn) -28前言

2、數(shù)控技術(shù)就是指一種采用計算機(jī)對機(jī)械加工過程中的各種控制信息進(jìn)行數(shù)字化運算、處理、并驅(qū)動單元對機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件進(jìn)行自動化控制的技術(shù)。世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家通過發(fā)展數(shù)控技術(shù)、建立數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)，促使制造業(yè)跨入一個新的發(fā)展階段，給國民經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)帶來了巨大的變化。數(shù)控機(jī)床是世界第三次產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容，它不但是機(jī)電工業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，還是汽車、石化、電子和現(xiàn)代醫(yī)療裝備等產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要手段。雖然數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)本身的產(chǎn)值遠(yuǎn)不如汽車、化工等產(chǎn)業(yè)，但高效的數(shù)控機(jī)床給制造業(yè)帶來了現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式以及高倍率的效益增長，這是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大源動力。特別是數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)的擴(kuò)展與延伸所產(chǎn)生的輻射作用和波及效果，足以給機(jī)械

3、制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方式及管理模式等帶來深刻的變化。近年來，我國對數(shù)控加工和數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用呈突飛猛進(jìn)之勢，包括以組合機(jī)床為主的大量生產(chǎn)方式現(xiàn)在都向以數(shù)控設(shè)備為主的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，社會上對掌握數(shù)控技術(shù)的人才需求越來越大，特別是對掌握數(shù)控加工技術(shù)的人才需求量更大。此次設(shè)計，要求對圖示零件進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析和手工編寫程序指令，這就對對我們關(guān)于數(shù)控技術(shù)的掌握提出了比較高的要求，并且讓我們對數(shù)控方面的知識更加了解,是對我們?nèi)蘸蟮木蜆I(yè)能力的初測試。這份說明書是對整個設(shè)計過程的描述，包容了零件圖樣的分析、刀具夾具的選用、工藝路線的擬定以及手工編程的全部內(nèi)容。在零件的加工過程中工藝分析是尤其重要的

4、，而數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程的前提和依據(jù)，沒有符合實際的數(shù)控加工工藝，就不可能有真正可行的數(shù)控加工程序，所以這次設(shè)計的重點就在數(shù)控加工工藝上，結(jié)合數(shù)控加工工藝要求和零件的使用要求對軸的數(shù)控加工工藝流程作了較詳盡的分析。但是由于設(shè)計者的知識不全面,在設(shè)計中出現(xiàn)許多考慮不周的地方，希望指導(dǎo)老師能予諒解和給予幫助緒論本文的研究背景及意義本文主要研究了平面凸輪機(jī)構(gòu)輪廓的數(shù)控銑削工藝以及在此基礎(chǔ)上的數(shù)控銑床的程序編制。了解數(shù)控銑床在凸輪加工中的運用從而完成盤形凸輪數(shù)控銑工藝性分析及程序編制和槽形凸輪數(shù)控銑工藝性分析及編寫數(shù)控加工工藝文件。數(shù)控編程技術(shù)是數(shù)控技術(shù)重要的組成部分。從數(shù)控機(jī)床誕生之日起

5、，數(shù)控編程技術(shù)就受到了廣泛關(guān)注，成為CAD/CAM系統(tǒng)的重要組成部分，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家業(yè)投入了大量的人力物力開發(fā)實用的數(shù)控編程系統(tǒng)。本文以數(shù)控編程中的加工工藝分析及設(shè)計為出發(fā)點，著力分析零件圖，從數(shù)控加工的實際角度出發(fā)，以數(shù)控加工的實際生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以掌握數(shù)控加工工藝為目標(biāo)，在了解數(shù)控加工銑削基礎(chǔ)、數(shù)控銑床刀具的選用、數(shù)控加工工件的定位與裝夾、擬定加工方案、確定加工路線和加工內(nèi)容以及對一些特殊的工藝問題處理的基礎(chǔ)上，控制數(shù)控編程過程中的誤差，從而大大縮短了加工時間，提高了效率，降低了成本。數(shù)控編程技術(shù)的歷史1.我國從1958年起，由一批科研院所，高等學(xué)校和少數(shù)機(jī)床廠起步進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)。由

6、于受到當(dāng)時國產(chǎn)電子元器件水平低，部門經(jīng)濟(jì)等的制約，未能取得較大的發(fā)展。 2.在改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)才逐步取得實質(zhì)性的發(fā)展。經(jīng)過“六五"(81-85年)的引進(jìn)國外技術(shù)，“七五”(86-90年)的消化吸收和“八五”(91一-95年)國家組織的科技攻關(guān)，才使得我國的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當(dāng)時通過國家攻關(guān)驗收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數(shù)控公司的華中I型和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍(lán)天I型，以及其他通過“國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督測試中心”測試合格的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開公司的產(chǎn)品。 3.我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)

7、型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟(jì)由計劃性經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50%，庫存超過4個月。從1 9 9 5年“九五”以后國家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動機(jī)床市場，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1 9 9 9年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。第一章 數(shù)控技術(shù)概述數(shù)字控制（NC，Numerical Control）簡稱數(shù)控，是指利用數(shù)字化的代碼構(gòu)成的程序?qū)刂茖ο蟮墓ぷ鬟^程實現(xiàn)自動控制的一種方法。數(shù)

8、控系統(tǒng)（NCS，Numerical Control System）是指利用數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)的自動控制系統(tǒng)。1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置和輔助控制裝置四部分組成，有些數(shù)控系統(tǒng)還配有位置檢測裝置。(1)輸入輸出裝置隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些計算機(jī)中的通用技術(shù)也融入數(shù)控系統(tǒng)。CNC機(jī)床在進(jìn)行加工前，必須接受由操作人員輸入的零件加工程序，然后才能根據(jù)輸入的加工程序進(jìn)行加工控制，從而加工出所需的零件。在加工過程中，操作人員要向機(jī)床控制裝置輸入操作命令，控制裝置要為操作人員顯示必要的信息，如坐標(biāo)值、報警信號等。此外輸入的程序并非全部正確，有時需要編輯、修改和調(diào)試

9、。CNC系統(tǒng)中必須具備必要的交互設(shè)備，即輸入/輸出裝置。數(shù)控加工程序編制好后，一些存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種控制介質(zhì)上。傳統(tǒng)的方式是將編制好的程序記錄在穿孔紙帶或磁帶上，然后由紙帶閱讀機(jī)或磁帶機(jī)輸入數(shù)控系統(tǒng)，因此紙帶機(jī)和磁帶機(jī)是早期數(shù)控機(jī)床的典型輸入設(shè)備。（2）數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。它的主要功能是將輸入裝置傳送的數(shù)控加工程序，經(jīng)數(shù)控裝置系統(tǒng)軟件進(jìn)行譯碼、插補(bǔ)運算和速度處理，產(chǎn)生位置和速度指令以及輔助控制功能信息等。系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控加工程序譯碼時，將其區(qū)分成幾何數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)和開關(guān)功能。幾何數(shù)據(jù)是道具相對于工件運動路徑的數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可加工出要求的工件幾何形狀；工藝數(shù)據(jù)是主軸轉(zhuǎn)速

10、S和進(jìn)給速度F等功能的數(shù)據(jù)；開關(guān)功能是對機(jī)床電器的開關(guān)命令，如主軸起/停、刀具選擇和交換、切削液的開/關(guān)、潤滑液的起/停等。（3）伺服驅(qū)動裝置伺服驅(qū)動裝置包括主軸伺服驅(qū)動裝置和進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置兩部分。伺服驅(qū)動裝置由驅(qū)動電路和伺服電動機(jī)組成，并與機(jī)床上的機(jī)械傳動部件組成數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)和進(jìn)給傳動系統(tǒng)。主軸伺服驅(qū)動裝置接收來自PLC的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)移指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)動。進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置在每個插補(bǔ)周期內(nèi)接受數(shù)控裝置的位移指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動進(jìn)給電動機(jī)轉(zhuǎn)動，同時完成速度控制和反饋控制功能。根據(jù)所選電動機(jī)的不同，伺服驅(qū)動裝置的控制對象可以使步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)

11、。伺服驅(qū)動裝置有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。（4）輔助控制裝置輔助控制裝置是介于數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械、液壓部件之間的控制裝置，通過可編程序控制器（PLC）來實現(xiàn)。PLC和數(shù)控裝置配合共同完成數(shù)控機(jī)床的控制，數(shù)控裝置主要完成與數(shù)字運算和程序管理等有關(guān)的功能，如零件程序的編輯、譯碼、插補(bǔ)運算、位置控制等。PLC主要完成與邏輯運算有關(guān)的動作。如零件加工程序中的M代碼、S代碼、T代碼等順序動作信息，譯碼后轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機(jī)床的相應(yīng)開關(guān)動作，如工件的裝夾、刀具的更換、切削液的開關(guān)等一些輔助功能；它接受機(jī)床操作面板和來自數(shù)控裝置的指令，一方面通過接口電路直接控制機(jī)床的動作，另一方面通過伺服

12、驅(qū)動裝置控制主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。（5）位置檢測裝置位置檢測裝置與伺服驅(qū)動裝置配套組成半閉環(huán)和閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)。位置檢測裝置通過直接或間接測量將執(zhí)行部件的實際進(jìn)給位移量檢測出來，反饋到數(shù)控裝置并與指令位移量進(jìn)行比較，將其誤差轉(zhuǎn)換放大后控制執(zhí)行部件的進(jìn)給運動，以提高系統(tǒng)精度。1.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展的特點（1）自動化程度高，勞動程度低在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都可由機(jī)床自動完成。 在柔性制造系統(tǒng)上，上下料、檢測、診斷、對刀、傳輸、調(diào)度、管理等也都可由機(jī)床自動完成，這樣大大減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，改善了勞動條件。（2）具有加工復(fù)雜形狀零件的能力復(fù)雜形狀零件在飛機(jī)、汽車、造船、模

13、具、動力設(shè)備和國防工業(yè)等部門的產(chǎn)品制造中具有十分重要地位，其加工質(zhì)量直接影響整機(jī)產(chǎn)品的性能。數(shù)控加工運動的任何可控性使其能完成普通加工方法難以完成或者無法進(jìn)行的復(fù)雜型面加工。（3）生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短在數(shù)控機(jī)床上加工新的零件，大部分準(zhǔn)備工作是根據(jù)零件圖樣編制的數(shù)控程序，而不是去準(zhǔn)備靠模、專用夾具等工藝裝備，而且編程工作可以離線進(jìn)行。這樣大大縮短了生產(chǎn)的準(zhǔn)備時間，因此應(yīng)用數(shù)控機(jī)床十分有利于產(chǎn)品的升級換代和新產(chǎn)品的開發(fā)。（4）加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定目前，普通數(shù)控加工的尺寸精度通?？蛇_(dá)±0.005mm，最高的尺寸精度可達(dá)±0.01m。數(shù)控機(jī)床是按預(yù)先編制好的加工程序進(jìn)行工作的，加工過程中

14、無需人的參與或調(diào)整，因此不受操作工人的技術(shù)水平或情緒的影響，加工精度穩(wěn)定。另外，數(shù)控機(jī)床可以通過采用在線自動補(bǔ)償（實時補(bǔ)償）技術(shù)來消除或減少熱變形、力變形和刀具磨損的影響，使加工精度的一致性得到保證。這在傳統(tǒng)機(jī)床上則是無法做到的，因此采用數(shù)控加工技術(shù)可以提高零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。（5）生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床的加工效率一般比普通機(jī)床高23倍，尤其在加工復(fù)雜零件時，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍。一方面是因為其自動化程度高，具有自動換刀和其他輔助操作自動化等功能，而且工序集中，在一次裝夾中能完成較多表面的加工，省去了劃線、多次裝夾、檢測等工序；另一方面是加工中可采用較大的切削用量，有效地減少了加工中

15、的切削工時。數(shù)控機(jī)床在配有適當(dāng)?shù)牡稁?、工件毛坯庫、上下料裝置和多種傳感器的條件下，不僅具有全自動的加工功能，而且具有對加工過程進(jìn)行自動監(jiān)控、檢測、報警及修正誤差等功能。因此，數(shù)控機(jī)床可以實現(xiàn)白班有人看管和做好各種準(zhǔn)備工作后，二、三班則可以在“無人看管”的條件下（ 國外稱為“熄燈生產(chǎn)” ）進(jìn)行24小時乃至72小時的連續(xù)加工。這不僅改善了勞動條件，解決了晚上和節(jié)假日（含周六、周日）連續(xù)工作的問題，也大大提高了勞動生產(chǎn)率、設(shè)備利用率，縮短了生產(chǎn)周期，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益（6）易于建立計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)由于數(shù)控機(jī)床是使用數(shù)字信息，易于與計算機(jī)輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，形成計算機(jī)輔助設(shè)計和制

16、造與數(shù)控機(jī)床緊密結(jié)合的一體化系統(tǒng)。另外，數(shù)控機(jī)床通過因特網(wǎng)（Internet）、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)（Intranet）、外聯(lián)網(wǎng)（Extranet）現(xiàn)在已可實現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷及維修，以初步具備遠(yuǎn)程控制和調(diào)度，進(jìn)行異地分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的可能，從而為今后進(jìn)一步實現(xiàn)制造過程網(wǎng)絡(luò)化、智能化提供了必備的基礎(chǔ)條件。當(dāng)然，數(shù)控加工在某些方面也有不足之處，這就是數(shù)控機(jī)床價格昂貴，加工成本高，技術(shù)復(fù)雜，對工藝和編程要求較高，加工中難以調(diào)整，維修困難等。第二章、凸輪加工工藝分析及設(shè)計2.1凸輪加工工數(shù)控銑床加工工藝過程一般是：先通過分析零件圖樣，明確工件適合在數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、加工要求，然后以此為出發(fā)點確定零件在數(shù)控銑削的加工工

17、藝和過程順序。接著確定數(shù)控加工的工藝裝備，如：確定何種類型、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)的機(jī)床；考慮工件如何裝夾及裝夾方案的擬定；選擇適合加工的表面、結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)要求的刀具并進(jìn)行調(diào)試，明確和細(xì)化工步的具體內(nèi)容，包括對走刀路線、位移量和切削參數(shù)等的確定。數(shù)控銑床加工工藝過程如圖2.1所示。圖2.1 數(shù)控銑床加工工藝過程2.1.1分析零件圖圖5.1所示為槽形凸輪零件，在銑削加工前，該零件是一個經(jīng)過加工的圓盤，圓盤直徑為，帶有兩個基準(zhǔn)孔及。及兩個定位孔。2.1 零件圖（1）分析零件的尺寸標(biāo)注該零件凸輪輪廓由HA、BC、DE、FG和直線AB、HG以及過渡圓弧CD、EF所組成。組成輪廓的各幾何元素關(guān)系清楚，條件充分

18、，所需要基點坐標(biāo)容易求得。凸輪內(nèi)外輪廓面對X面有垂直度要求。該零件的材料為HT200，切削工藝性較好。(2)分析凸輪加工的質(zhì)量要求 （1）表面間的平行度和垂直度，為了保證配合能夠緊密貼和。所以工件應(yīng)該裝的平穩(wěn)。（2）表面粗糙度和精度等記，一般表面精度為IT6以上。表面粗糙度0.1高精度的表面。（3）孔和槽的精度，垂直度，粗糙度。最終精度可達(dá)IT6-IT10。粗糙度1.6-0.4mm。垂直度要求高。（4）其他部分達(dá)到尺寸要求即可。加工的關(guān)鍵問題是如何保證平面凸輪零件的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度。2.2加工方法選擇及加工方案確定機(jī)床的合理選用機(jī)床的種類繁多，不同類型的數(shù)控銑床其使用范圍也有一

19、定的局限性，只有在一定的工作條件下加工一定的工件才能達(dá)到最佳的效果。因此，確定要選擇的銑床之前，應(yīng)首先明確加工的對象、內(nèi)容和要求。1考慮的是零件的外形尺寸和重量，使其在機(jī)床的允許范圍以內(nèi)。2考慮數(shù)控機(jī)床的精度是否能滿足凸輪的設(shè)計要求。3看凸輪的最大圓弧半徑是否在數(shù)控系統(tǒng)允許的范圍之內(nèi)。根據(jù)以上三條即可確定加工平面凸輪所要使用的數(shù)控機(jī)床為兩軸以上聯(lián)動的數(shù)控銑床。2.2.2加工方法的選擇機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，但它們都是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面或曲面、廓形面等基本表面組成的。加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而

20、在加工平面凸輪時，應(yīng)結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料及生產(chǎn)類型等因素全面考慮。2.2.3加工方案設(shè)計的原則凸輪零件上的加工表面，常常是通過粗加工半精加工和精加工逐步達(dá)到，對這些表面僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。2.3數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計數(shù)控加工工藝路線設(shè)計是下一步工序設(shè)計的基礎(chǔ)，其設(shè)計的質(zhì)量會直接影響零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。設(shè)計工藝路線時應(yīng)對零件圖、毛坯圖認(rèn)真消化，結(jié)合數(shù)控加工的特點靈活運用普通加工工藝的一般原則，盡量把數(shù)控加工工藝路線設(shè)計得更合理一些。2.3.1數(shù)控銑削加工平面凸輪零件的工序順序在數(shù)控銑床上加工零件，凸輪工序比較集

21、中，在一次裝夾中，盡可能完成全部工序。根據(jù)數(shù)控銑床的特點，為了保持?jǐn)?shù)控銑床的精度，降低生產(chǎn)成本，延長使用壽命，通常把凸輪零件的粗加工，特別是基準(zhǔn)面、定位面的加工在普通機(jī)床上進(jìn)行。凸輪零件的加工工序通常包括切削加工工序、銑削加工工序和輔助工序，這些工序的順序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。因此，在設(shè)計工藝路線時，應(yīng)合理安排好切削加工、銑削加工和輔助工序的順序，并解決好工序間的銜接問題。 銑削加工零件劃分工序后，各工序的先后順序排定通常要考慮如下原則： (1)基面先行原則 用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來。 (2)先粗后精原則 各個表面的加工順序按照粗加工半精加工精加工光整加工的順序依

22、次進(jìn)行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度。 (3)先主后次原則 零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進(jìn)行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進(jìn)行。 (4)先面后孔原則 對平面輪廓尺寸較大的零件，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面上加工孔，孔加工的編程數(shù)據(jù)比較容易確定，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時的軸線不易歪斜。對于平面盤形凸輪來說，后3個原則很容易理解，不再敘述，下面重點講述基面先行原則，對它的應(yīng)用往往是排列工序的關(guān)鍵，也是難點。整

23、個零件的加工順序的擬訂按照基面先行、先粗后精的原則確定。因此應(yīng)先加工用作定位基準(zhǔn)的及兩個定位孔、面，然后再加工凸輪槽內(nèi)外輪廓表面。由于該零件的及兩個定位孔、面已在前面工序加工完畢，在這里只分析加工槽的走刀路線，走刀路線包括平面內(nèi)進(jìn)給走刀和深度進(jìn)給走刀兩部分路線。平面內(nèi)的進(jìn)給走刀，對外輪廓是從切線方向切入；對內(nèi)輪廓是從過渡圓弧切入。在數(shù)控銑床上加工時，對銑削平面槽形凸輪，深度進(jìn)給有兩種方法：一種是在（或）平面內(nèi)來回銑削逐漸進(jìn)刀到既定深度；另一種是先打一個工藝孔，然后從工藝孔進(jìn)刀到既定深度。進(jìn)刀點選在點，刀具來回銑削，逐漸加深到銑削深度，當(dāng)達(dá)到既定深度后，刀具在平面內(nèi)運動，銑削凸輪輪廓。為了保證凸

24、輪的輪廓表面有較高的表面質(zhì)量，采用順銑方式，即從點開始，對外輪廓按順時針方向銑削，對內(nèi)輪廓按逆時針方向銑削。2.4.銑削凸輪平面的加工路線刀具切人凸輪時，應(yīng)避免沿凸輪外廓的法向切入，而應(yīng)沿凸輪外廓曲線延長線的切向切入，這是避免在切入處由于法向力過大產(chǎn)生刀具的刻痕而影響表面質(zhì)量，保證凸輪外廓曲線平滑度。同理，在切離工件時，在凸輪的輪廓處直接退刀，會造成進(jìn)給停頓，使工件表面出現(xiàn)凹坑，因此也應(yīng)該沿零件輪廓延長線的切向逐漸切離工件。 此外，凸輪加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓。因為加工過程中的切削力會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形并處于相對平衡狀態(tài)，進(jìn)給停頓時，切削力突然減小會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進(jìn)給停頓處的零件

25、輪廓上留下刻痕。為提高凸輪精度和減小凸輪表面粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以為宜，而且精銑時宜采用順銑，以減小凸輪表面粗糙度的值。2.5凸輪的定位與夾緊方案的確定 凸輪的定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定，應(yīng)遵循前面所述有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，還應(yīng)該注意下列三點： 1)力求設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。 2)設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效率。3)避免采用占機(jī)人工調(diào)整方案，以免占機(jī)時間太多，影響

26、加工效率。2.5.2夾具的選擇平面凸輪的裝夾以平面工作臺為安裝的基礎(chǔ)，定位夾具或工件，并通過夾具最終定位夾緊工件，使工件在整個加工過程中始終與工作臺保持正確的相對位置。數(shù)控加工用的夾具大都是通用性的，編程人員在大多數(shù)情況下不進(jìn)行實際設(shè)計，而是選用。對專用的工夾具，編程人員可以參與設(shè)計方案的討論和提出要求，由夾具設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計。平面凸輪加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定；二是要能協(xié)調(diào)凸輪零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。除此之外，重點考慮以下幾點： 1)單件小批量生產(chǎn)時，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他標(biāo)準(zhǔn)化通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和節(jié)省生產(chǎn)費用。 2

27、)在成批生產(chǎn)時，才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 3)零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時間，減少輔助時間。4)為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾緊精度高。夾具安裝要點：目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現(xiàn)的，如圖1。液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。2.6刀具的選擇和切削用量的確定刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。表1 槽形凸輪的數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號零

28、件名稱平面槽形凸輪零件圖號01序號刀具號刀具加工表面?zhèn)渥⒁?guī)格名稱數(shù)量刀長/mm20粗銑凸輪槽內(nèi)外輪廓20精銑凸輪槽內(nèi)外輪廓編制審核批準(zhǔn)共2 頁 第 1頁表2 槽形凸輪的數(shù)控加工工序卡片夾具名稱日期零件圖號零件名稱螺旋壓板2009-4-2001槽形凸輪工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度背吃刀量備注1來回銑削，逐漸加深銑削深度分兩層銑削2粗銑凸輪槽內(nèi)輪廓自動3粗銑凸輪槽外輪廓自動4精銑凸輪槽內(nèi)輪廓自動5精銑凸輪槽外輪廓自動編制審核批準(zhǔn)共2 頁 第2頁2.6.1銑削用刀具及其選擇 數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下： 1)銑刀半徑應(yīng)小于零

29、件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑，一般取。2)零件的加工高度，以保證刀具有足夠的剛度。3)粗加工內(nèi)輪廓時，銑刀最大直徑可按下(2-1)計算：(2-1)式中 輪廓的最小凹圓角半徑；圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量；精加工余量；圓角兩鄰邊的最小夾角。4)用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑，即直徑為，編程時取刀具半徑為。此外對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。2.6.3吃刀量的選擇當(dāng)?shù)毒咩娤骷庸r，刀具切入工件包括兩個方向和深度，即銑削深度和銑削寬度。（1）切削深度。(背吃刀量)切削深度也稱為背吃刀量，在機(jī)床、

30、工件和刀具剛度允許的情況下，可以等于加工余量，即盡量做到一次進(jìn)給銑去全部的加工余量，這是提高生產(chǎn)效率的一個有效措施。只有當(dāng)表面粗糙度要求小于時，為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，才需要考慮留一定的余量進(jìn)行精加工。 （2）切削寬度。(側(cè)吃刀量)在編程軟件中稱為步距，一般切削寬度與刀具直徑成正比。在粗加工中，步距取得大些有利于提高加工效率。使用平底刀進(jìn)行切削時，一般的取值范圍為：。而使用圓鼻刀進(jìn)行加工，刀具直徑應(yīng)扣除刀尖的圓角部分，即 (為刀具直徑，為刀尖圓角半徑)，而可以取到。而在使用球頭刀進(jìn)行精加工時，步距的確定應(yīng)首先考慮所能達(dá)到的精度和表面粗糙度。（3）背吃刀量或側(cè)吃刀量與表面質(zhì)量的要求

31、在工件表面粗糙度要求為時，如果圓周銑削的加工余量小于，端銑的加工余量小于，粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但在余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動力不足時，可分兩次進(jìn)給完成。 在工件表面粗糙度要求為時，可分粗銑和半精銑兩步進(jìn)行。粗銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量盡量做到一次進(jìn)給銑去全部的加工余量，工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動力不足時，可分兩次進(jìn)給完成。粗銑后留余量，在半精銑時切除。2.6.4進(jìn)給量的選擇粗銑時，限制進(jìn)給量提高的主要因素是切削力，進(jìn)給量主要是根據(jù)銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，刀桿的剛度，刀齒的強(qiáng)度及銑床、夾具、工件的工藝系統(tǒng)剛度來確定。在強(qiáng)度和剛度許可的條件下，進(jìn)給量可以盡量選取得大一些。精加工時，限制進(jìn)給量

32、提高的主要因素是表面粗糙度。為了減少工藝系統(tǒng)的振動，減小已加工表面的殘留面積高度，一般選取較小的進(jìn)給量。每齒進(jìn)給量的選擇方法總結(jié)如下：一般情況下，粗銑取大值，精銑取小值。對剛性較差的工件，或所用的銑刀強(qiáng)度較低時，銑刀每齒進(jìn)給量應(yīng)適當(dāng)減小。在銑削加工不銹鋼等冷硬傾向較大的材料時，應(yīng)適當(dāng)增大銑刀每齒進(jìn)給量，以免刀刃在冷硬層上切削，以致加速刀刃的磨損。精銑時，銑刀安裝后的徑向及軸向圓跳動量愈大，則銑刀每齒進(jìn)給量應(yīng)相應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小。第三章 凸輪加工數(shù)控編制3.1 數(shù)控編程的方法編程是通過數(shù)控自動程序編制系統(tǒng)實現(xiàn)的。編程系統(tǒng)由硬件及軟件兩部分組成。硬件主要有計算機(jī)、繪圖機(jī)、打印機(jī)、穿孔機(jī)及其他一些外圍設(shè)備

33、組成；軟件及計算機(jī)編程系統(tǒng)，又稱編譯軟件。（1）準(zhǔn)備原始數(shù)據(jù)：首先人們必須給計算機(jī)送入必要的原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)描述了被加工零件的所有信息，包括零件的幾何形狀、尺寸和幾何要素之間的相互關(guān)系，刀具運動軌跡和工藝參數(shù)等等。（2）輸入翻譯：原始數(shù)據(jù)以某種方式輸入計算機(jī)后，計算機(jī)并不能立即識別和處理，必須通過一套預(yù)先存放在計算機(jī)中的編程系統(tǒng)軟件，將他翻譯成計算機(jī)能夠識別和處理的形式。這種軟件又成為編譯軟件。（3）數(shù)學(xué)處理：這部分主要是根據(jù)已經(jīng)翻譯的原始數(shù)據(jù)計算出刀具相對于工件的運動軌跡。編譯和計算合稱為前置處理。（4）后置處理：后置處理就是編程系統(tǒng)將前置處理的結(jié)果處理成具體的數(shù)控機(jī)床所需要的輸入信息

34、，即形成了零件加工的數(shù)控程序。（5）信息的輸出：將后置處理得到的程序信息，可制成穿孔紙帶，用于數(shù)控機(jī)床的輸入；也可利用計算機(jī)和數(shù)控機(jī)床的通訊接口直接把程序信息輸入數(shù)控機(jī)床。3.2凸輪加工程序的編程程序程序O0001N10 G54 G90 G01 Z40 F2000；N20 M03 S800；N30 G01 X-150 Y0；N40 Z3 F100；N50 G42 X-100 Y0；N60 M98 P2000；N70 G90 G01 X-100 Y0；N80 M98 P2000；N90 G90 G01 X-100 Y0；N100 M98 P2000；N110 G90 G01 X-100 Y0；N

35、120 M98 P2000；N130 G90 G01 X-100 Y0；N140 M98 P2000；N150 G90 G01 X-100 Y0；N160 M98 P2000；N170 G90 G01 X-100 Y0；N180 M98 P2000；N190 G90 G01 X-100 Y0；N200 M98 P2000；N210 G01 G40 Z40 F2000；N220 M05；N230 M30；%子程序P2000N10 G91 G01 Z-5 F100；N20 G90 G03 X180 Y0 R140；N30 G03 X-100 Y0 R140 ；N40 G01 X-150 Y0；N5

36、0 M99；%程序程序O0002N10 G54 G90 G01 Z40 F2000；N20 M03 S800；N30 G01 X-150 ；N40 Z-8 F100；N50 G42 X-90 Y0；N60 G03 X170 Y0 R130；N70 G03 X-90 Y0 R130；N80 X-70 Y0；N90 G03 X150 Y0 R110；N100 G03 X-70 Y0 R110；N110 X-50 Y0；N120 G03 X130 Y0 R90；N130 G03 X-50 Y0 R90；N140 X-32.5 Y0 R32.5；N150 X32.5 Y0 R32.5；N160 G00

37、 X-150 Y0;N170 Z-15 F100；N180 X-90 Y0；N190 G03 X170 Y0 R130；N200 G03 X-90 Y0 R130；N210 X-70 Y0；N220 G03 X150 Y0 R110；N230 G03 X-70 Y0 R110；N240 X-50 Y0；N250 G03 X130 Y0 R90；N260 G03 X-50 Y0 R90；N270 X-32.5 Y0 R32.5；N280 X32.5 Y0 R32.5；N290 G40 G01 Z40 F2000;N300M05;N310 M30;%3.3槽型銑削經(jīng)計算得：A(-37.6,57.8

38、5)， B(7.96,87.46) ，C(102.73,88.89)， D(148.53,20.98) E(149.74,-8.84)， F(121.97,-61.51)， G(47.52,-79.34)， H(-12.97,-67.77)粗銑程序程序O0003N10 G00 G17 G49 G80 G90;N20 Z10 M03 S800;N30 G00 G54 G90 X-37.6 Y57.85;N40 Z-22 M08;N50 G01 X7.96 Y87.46;N60 G02 X102.73 Y88.89 R90 F40;N07 G02 X148.53 Y20.98 R95;N80 G0

39、2 X149.74 Y-8.84 R150;N90 G02 X121.97 Y-61.51 R72;N100 G02 X47.52 Y-79.34 R93;N110 G01 X-12.97 Y-67.77;N120 G02 X-37.6 Y57.85 R69 F40;N130 Z-27N140 G01 X7.96 Y87.46;N150 G02 X102.73 Y88.89 R90 F40;N160 G02 X148.53 Y20.98 R95;N170 G02 X149.74 Y-8.84 R150;N180 G02 X121.97 Y-61.51 R72;N190 G02 X47.52 Y

40、-79.34 R93;N200 G01 X-12.97 Y-67.77;N210 G02 X-37.6 Y57.85 R69 F40;N220 Z-31N230 G01 X7.96 Y87.46;N240 G02 X102.73 Y88.89 R90 F40;N250 G02 X148.53 Y20.98 R95;N260 G02 X149.74 Y-8.84 R150;N270 G02 X121.97 Y-61.51 R72;N280 G02 X47.52 Y-79.34 R93;N290 G01 X-12.97 Y-67.77;N300 G02 X-37.6 Y57.85 R69 F40;%精銑程序程序O0004N10 G00 G17 G40 G49 G80 G90；N20 Z10 M03 S800；N30 G00 G43 G90 G54 X-37.6 Y57.85；N40 Z-31 M08；N50 G01 X7.96 Y87.46;N60 G02 X102.73 Y88.89 R90 F40;N07 G02 X148.53 Y20.98 R95;N80 G02 X149.74 Y-8.84 R150;N90 G02 X121.97 Y-61.51 R72;N100 G02 X47.52 Y-79.34 R93;N110 G01 X-12.97 Y