數(shù)控加工工藝分析與程序編程(究極)

1、蕪湖職業(yè)技術學院Wuhu Institute of Technology畢業(yè)設計說明書論 文 題 目 零件的加工工藝與程序編制 系 別 機械系 專 業(yè) 數(shù)控專業(yè) 畢 業(yè) 生 學 號 90109406 及 姓 名 班景龍 指導教師 姓名 朱強 2012 年 5 月指 導 教 師 評 語簽名：年 月 日畢業(yè)設計任務完成清單說明書： 1 份 共 51 頁；圖 紙：共 張，其中裝配圖 張，零件圖 張； 電子文檔：文件夾 1 個； 文 檔 1 個； 內 容： 零件的加工工藝與程序編制 目錄摘要6第1章 數(shù)控銑削加工工藝的制訂71.1 零件的加工工藝分析71.1.1 零件圖工藝分析71.1.2 零件結構工

2、藝性分析71.2 裝夾方案的確定81.2.1 定位基準的選擇81.2.2 夾具的選擇81.2.3 夾具選用原則81.2.4 夾具的類型81.3 刀具的選擇91.3.1 刀具選擇的基本要求91.3.2 幾種典型的數(shù)控加工刀具91.3.3 銑刀主要參數(shù)的選擇111.3.4 對刀的作用131.4 進給路線的確定151.4.1 銑削方式的確定151.4.2 走刀路線的確定161.5 切削用量的選擇191.6 實例分析 ：凸輪零件圖201.6.1 零件圖分析201.6.2 毛坯的選擇201.6.3 定位基準的選擇201.6.4 工藝方案擬定211.6.5 刀具選擇211.6.6 切削參數(shù)選擇211.7

3、數(shù)控銑床的基本編程方法241.7.1 數(shù)銑編程的基本格式241.7.2 輔助功能代碼24第2章 數(shù)控車削302.1 數(shù)控車削加工對象具有的特點302.2 數(shù)控車削加工工藝的主要內容312.2.1 零件的工藝性分析312.2.2 結構工藝性分析312.3 車削加工工藝方案的擬訂322.3.1 擬定工藝路線322.3.2 確定走刀路線332.4 數(shù)控車削加工工序劃分與設計352.4.1 數(shù)控車削加工工序劃分方法352.4.2 數(shù)控車削加工工序設計352.5 確定切削用量362.5.1 選擇切削用量的一般原則362.5.2 背吃刀量ap的確定362.5.3 進給量f的確定362.5.4 主軸轉速的確

4、定362.6 數(shù)控車床的編程372.6.1 數(shù)控車床的編程特點372.6.2 常用編程指令的使用372.7 刀具補償功能412.7.1 刀具位置補償412.7.2 刀尖圓弧半徑補償432.8 車削加工編程實例452.8.1 零件圖工藝分析452.8.2 確定裝夾方案462.8.3 確定加工順序462.8.4 數(shù)值計算462.8.5 選擇刀具462.8.6 選擇切削用量462.8.7 數(shù)控加工工藝文件的制定472.8.8 精加工程序48第3章 結論與展望493.1 結論493.2 展望49參考文獻50致謝51摘要本節(jié)主要讓學生了解數(shù)控加工工藝分析與圖形數(shù)學處理的基本概念和基本內容，數(shù)控編程方法、

5、內容和步驟。重點讓學生了解數(shù)控加工工藝分析與圖形數(shù)學處理的方法，數(shù)控加工工藝文件的制定，數(shù)控車床、數(shù)控銑床的手工編程知識。當在生產實際中遇到具體問題時，應根據數(shù)控機床的編程知識，合理而又靈活地去解決實際問題。關鍵字：銑削，車削，編程，工藝分析第1章 數(shù)控銑削加工工藝的制訂1.1 零件的加工工藝分析 1.1.1 零件圖工藝分析a) 分析零件圖的尺寸標注零件圖應表達正確，尺寸標注應齊全，零件各幾何要素的關系是否明確充分，各幾何元素間的相互關系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明確。不能存在引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。零件圖上尺寸標注方法應適應數(shù)控加工的特點。對于數(shù)控加工的零件，應

6、以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸，從而簡化編程b) 分析零件的形狀與結構檢查零件的形狀、結構在加工中是否會產生干涉或無法加工，是否妨礙刀具的運動。c) 分析零件的技術要求分析零件的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度等，確保在現(xiàn)有的加工條件下能達到零件的加工要求。d) 分析零件的技術要求了解零件材料的牌號、切削性能及熱處理要求，以便合理地選擇刀具 和切削參數(shù)，并合理地制定出加工工藝和加工順序等。1.1.2 零件結構工藝性分析1. 零件的內型和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀、對刀次數(shù)，提高生產率。2. 外形輪廓的凹部曲面或過渡曲面的曲率半徑應盡可能大些，以便銑削時能夠

7、使用大尺寸銑刀。3. 盡量統(tǒng)一零件輪廓內圓弧的有關尺寸。4. 分析零件的變形情況：零件在數(shù)控銑削加工時的變形較大時，就應當考慮采取一些必要的工藝措施進行預防。1.2 裝夾方案的確定 1.2.1 定位基準的選擇a) 選擇定位基準時，應注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能把零件上所 有要加工的表面都加工出來。 b) 一般選擇零件上不需要數(shù)控銑削的平面或孔做定位基準。 c) 定位基準應盡量與設計基準重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。 1.2.2 夾具的選擇數(shù)控銑床可以加工形狀復雜的零件，但在數(shù)控銑床上的工件裝夾方法與普通銑床的工件裝夾方法一樣，所使用的夾具往往并不復雜，只要求有簡單的定位、夾

8、緊機構就可以了。 必須注意的問題：a) 工件的被加工表面必須充分暴露在外，夾緊元件與被加工表面間的距離要保持一定的安全距離。各夾緊元件應盡可能低，以防銑夾頭或主軸套筒與之在加工過程中相碰撞b) 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好。盡量不采用在加工過程中更換 夾緊點的設計，當非要在加工過程中更換夾緊點不可時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞夾具或工件定位精度1.2.3 夾具選用原則 a) 在生產類型為批量較小或單件試制時，若零件復雜，應采用組合夾具。如圖所示，它是由可重復使用的標準零件組成。若零件結構簡單時可采用通用夾具，如虎鉗、壓板等b) 在生產類型為中批量或批量生產時，一般用專用夾具，其定位效率較高，且

9、穩(wěn)定可靠 c) 在生產批量較大時，可考慮采用多工位夾具、機動夾具，如液壓、氣壓夾具1.2.4 夾具的類型數(shù)控銑床上的工件裝夾方法所使用的夾具往往并不很復雜，只要求簡單的定位、夾緊機構就可以了。但要將加工部位敞開，不能因裝夾工件而影響進給和切削加工。 一般選擇順序是：單件生產中盡量選用機床用平口虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產時優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調夾具，最后考慮選用成組夾具和專用夾具。 組合夾具是由一套結構已經標準化、尺寸已經規(guī)范化的通用元件、組合元件所構成。可以工件的加工需要組成各種功用的夾具。組合夾具分槽系組合夾具和孔系組合夾具兩大類孔系組合夾具的優(yōu)點：孔系組合夾具的元件用一面兩

10、圓柱銷定位，屬允許使用的過定位；其定位精度高，剛性比槽系組合夾具好，組裝可靠，體積小，元件的工藝性好，成本低，可用作數(shù)控機床夾具。但組裝時元件的位置不能隨意調節(jié)，常用偏心銷釘或部分開槽元件進行彌補。 1.3 刀具的選擇 1.3.1 刀具選擇的基本要求 a) 刀具的剛性要好 目的有二：一是為提高生產率而采用大切削用量的需要；二是為適應數(shù)控銑床加工過程中隨時調整切削用量的特點。 b) 刀具的耐用度要高 尤其是當一把銑刀加工的內容很多時，如刀具不耐用而磨損很快，就會影響工件的表面質量與加工精度，而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數(shù)，也會使工件表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階，降低了工件的表面質量。

11、除上述兩點之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的。 總之，根據被加工工件材料的熱處理狀態(tài)，切削性能及加工余量選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產效率和獲得滿意的加工質量的前提。 1.3.2 幾種典型的數(shù)控加工刀具 銑刀的選擇： 平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀。 銑平面時，應選硬質合金刀片面銑刀； 加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀； 加工毛坯表面或粗加工孔時，可選鑲硬質合金的玉米銑刀 ； 對一些立體型面和變斜角輪廓外型的加工，常采用球頭銑刀。 1) 面銑刀 面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削

12、刃。面銑刀多制成套式鑲齒結構，刀齒為高速鋼或硬質合金。面銑刀主要用于面積較大的平面銑削和較平坦的立體輪廓的多坐標加工 。注意：對于面積太大的平面，由于受到多種因素的限制，如機床的功率等級、刀具和可轉位刀片幾何尺寸、安裝剛度、每次切削的深度和寬帶以及其他加工因素等，面銑刀的直徑不可能比平面寬帶更大，這時可選擇直徑教小的面銑刀，采用多次銑削平面 2) 立銑刀 立銑刀，廣泛用于加工平面類零件。立銑刀圓柱表面和端面上都有切削刃，它們可同時進行切削，也可單獨進行切削。立銑刀圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。 主切削刃一般為螺旋齒，這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。一種先進的結構為

13、切削刃是波形的，其特點是排屑更流暢，切削厚度更大，利于刀具散熱且提高了刀具壽命，刀具不易產生振動 當立銑刀直徑較大時，還可制成不等齒距結構，以增強抗振作用，使切削過程平穩(wěn)。 為了改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，刀齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑則較大 3) 球頭銑刀 適用于加工空間曲面零件，有時也用于平面類零件較大的轉接凹圓弧的補加工 4) 成形銑刀 成形銑刀一般都是為特定的工件或加工內容專門設計制造的，適用于加工平面類零件的特定形狀(如角度面、凹槽面等)，也適用于特形孔或臺，如圖1-1所示的是幾種常用的成形銑刀。 圖1-1 幾種成形銑刀1.3.3 銑刀主要參數(shù)的選擇1) 面銑刀主要參

14、數(shù)的選擇 標準可轉位面銑刀直徑為16660mm。銑刀直徑（一般比切寬大20%50%）盡量包容工件整個加工寬度。粗銑時，銑刀直徑要小些。精銑時，銑刀直徑要大些，盡量包容工件整個加工寬度。為了獲得最佳的切削效果，采用如圖1-2所示的不對稱銑削位置。另外，為提高刀具壽命宜采用順銑。圖1-2 銑削的兩種方式面銑刀主要參數(shù)的選擇包括面銑刀的直徑、齒數(shù)和刀刃的幾何角度等 可轉位面銑刀有粗齒、中齒和密齒三種。粗齒銑刀容屑空間較大，常用于粗銑鋼件；粗銑帶斷續(xù)表面的鑄件和在平穩(wěn)條件下銑削鋼件時，可選用中齒銑刀。密齒銑刀的每齒進給量較小，主要用于加工薄壁鑄件。 用于銑削的切削刃槽形和性能得到很大的提高，很多最新刀

15、片都有輕型、中型和重型加工的基本槽形，如表1所示 表1 硬質合金面銑刀的齒數(shù)面銑刀幾何角度的標注如圖1-3所示。前角的選擇原則與車刀基本相同，只是由于銑削時有沖擊，故前角數(shù)值一般比車刀略小，尤其是硬質合金面銑刀，前角數(shù)值減小得更多些。銑削強度和硬度都高的材料可選用負前角。前角的數(shù)值主要根據工件材料和刀具材料來選擇。 銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，因此適當加大后角，可減少銑刀磨損。常取0 = 5°12°，工件材料軟取大值，工件材料硬取小值；粗齒銑刀取小值，細齒銑刀取大值。 銑削時沖擊力大，為了保護刀尖，硬質合金面銑刀的刃傾角常取s = -15° -15°。

16、只有在銑削低強度材料時，取s = 5°。主偏角r 在45°90°范圍內選取，銑削鑄鐵常用45°，銑削一般鋼材常用75°，銑削帶凸肩的平面或薄壁零件時要用90°。 圖1-3 面銑刀幾何角度2) 立銑刀主要參數(shù)的選擇 立銑刀主切削刃有前角、后角，前、后角都為正值，分別根據工件材料和銑刀直徑選取。為使端面切削刃有足夠的強度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱邊，其寬度br1為0.41.2 mm，前角為6°。立銑刀的有關尺寸參數(shù)推薦按下述經驗數(shù)據選取a) 刀具半徑R應小于零件內輪廓面的最小曲率半徑，一般取r=(0.80.9)。b) 零件

17、的加工高度H()R，以保證刀具有足夠的剛度。c) 對不通孔(深槽)，選取lH+(510)mm (l為刀具切削部分長度，H為零件高度)。d) 加工外型及通槽時，選取lH+r+(510)mm (r為刀尖角半徑)。e) 加工肋時，刀具直徑為D(510)b，其中b為肋的厚度。 3) 螺紋銑刀 螺紋銑削的優(yōu)點： a) 加工具有相同螺距的任意螺紋直徑 b) 加工始終產生的是短切屑，因此不存在切屑處置方面的問題 c) 刀具破損的部分可以很容易地從零件中去除； d) 采用螺紋銑刀，可以按所需公差要求加工，螺紋尺寸是由加工循環(huán)控制的1.3.4 對刀的作用設定工件坐標系在機床坐標系中的位置；包括平面內對刀和軸向對

18、刀。對刀的準確度直接影響零件的加工精度1) 對刀方法及其選擇：目前工廠常用的方法是將千分表裝在機床主軸上，然后轉動機床主軸，以使“刀位點”與對刀點一致（一致性好即對刀精度高）。利用數(shù)控系統(tǒng)的坐標軸移動功能，測量出對刀點的位置。如首先通過手動方式測出長方形零件的長、寬，然后計算出中心點位置。 對刀方法的選擇應與零件加工精度要求相適應。2) 對刀點的選擇原則a) 在機床上找正容易，對刀方便； b) 引起的加工誤差小； c) 要便于數(shù)學處理和簡化程序編制 3) 對刀點的選擇方法：a) 對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上，以減少基準不重合誤差，提高零件加工精度。b) 對刀點應選在容易對刀的位置

19、，以提高對刀精度，減少對刀誤差。c) 對刀點可以設在被加工零件上。例如，以孔定位的零件，則以孔的中心作為對刀點較合適；或者，以兩相互垂直的平面的交點作為對刀點。d) 對刀點也可以設在夾具上，但必須與零件的定位基準有一定的坐標聯(lián)系，這樣才能確定機床坐標系與零件坐標系的相互關系。4) 幾種對刀方法 A. 光電式尋邊器對刀 主要特點：i. 對刀時尋邊器不需回轉；ii. 可快速對工件邊緣定位；iii. 對刀精度可達0.005mm；iv. 應用范圍包括表面邊緣、內孔及外圓的高效對刀 圖1-4 光電尋邊儀B. 偏心式尋邊器對刀 對刀過程： 1. 10mm的直柄可安裝于彈簧夾頭刀柄或鉆夾頭刀柄上；2. 請以

20、手指輕壓測測頭的側邊，使其偏心0.5mm；3. 使其以400-600rpm的速度轉動；4. 如圖1-5所示使測頭與工件的端面相接觸，慢慢地碰觸移動，就會變成如圖所示，測頭不再振動，宛如靜止的狀態(tài)接觸，以更細微的進給來碰觸移動的話，測頭就會如圖所示，開始朝一定的方向滑動。 這個滑動起點就是所要尋求的基準位置；5. 工件端面所在的位置，就是加上測頭半徑5mm的坐標位置。 圖1-5偏心式尋邊器對刀刀具長度方向的對刀：a) Z軸設定器：是用以對刀具長度補償?shù)囊环N測量裝置。對刀準確、效率高等特點； 縮短了加工準備時間。采用手動方式工作，即：對刀時，機床的運動由操作者手動控制，特別適合單件、小批量生產；

21、b) 自動對刀器：能在對刀時將對刀器產生的信號通過電纜輸出至機床的數(shù)控系統(tǒng)，以便結合專用的控制程序實現(xiàn)自動對刀、自動定或更新刀具的半徑和長度補償值； c) 對刀儀：用于機外對刀，在使用前就可測量出刀具的準確尺寸數(shù)據。 1.4 進給路線的確定 在確定進給路線時，要考慮零件的被加工表面的精度、表面質量、表面形狀、零件材料的剛度、切削余量、機床的類型、剛度、精度以及刀具的剛度等等。 要考慮被加工表面與夾具的空間關系，以防碰撞。合理的進給路線應能保證零件的加工精度、表面質量的要求。數(shù)值計算簡單、程序段少、編程量小、進給路線短、空行程少的高效率路線。 1.4.1 銑削方式的確定銑削過程是斷續(xù)切削，會引起

22、沖擊振動，切削層總面積是變化的，銑削均勻性差，銑削力的波動較大。采用合適的銑削方式對提高銑刀耐用度、工件質量、加工生產率關系很大。銑削方式有逆銑和順銑兩種方式，當銑刀的旋轉方向和工件的進給方向相同時稱為順銑，相反時稱為逆銑逆銑時，刀具從已加工表面切入，切削厚度從零逐漸增大，不會造成從毛坯面切入而打刀；其水平切削分力與工件進給方向相反，使銑床工作臺進給的絲杠與螺母傳動面始終是抵緊，不會受絲杠螺母副間隙的影響，銑削較平穩(wěn)。 但刀齒在剛切入已加工表面時，會有一小段滑行、擠壓，使這段表面產生嚴重的冷硬層，下一個刀齒切入時， 又在冷硬層表面滑行、擠壓，不僅使刀齒容易磨損，而且使工件的表面粗糙度增大；同時

23、，刀齒垂直方向的切削分力向上，不僅會使工作臺與導軌間形成間隙，引起振動，而且有把工件從工作臺上挑起的傾向，因此需較大的夾緊力。 順銑時，刀具從待加工表面切入，切削厚度從最大逐漸減小為零，切入時沖擊力較大， 刀齒無滑行、 擠壓現(xiàn)象，對刀具耐用度有利；其垂直方向的切削分力向下壓向工作臺，減小了工件上下的振動，對提高銑刀加工表面質量和工件的夾緊有利。 但順銑的水平切削分力與工件進給方向一致，當水平切削分力大于工作臺摩擦力（例如遇到加工表面有硬皮或硬質點）時，使工作臺帶動絲杠向左竄動，絲杠與螺母傳動副右側面出現(xiàn)間隙，硬點過后絲杠螺母副的間隙恢復正常，這種現(xiàn)象對加工極為不利， 會引起“啃刀”或“打刀”，

24、 甚至損壞夾具或機床。 當工件表面有硬皮、機床的進給機構有間隙時，應選用逆銑。因逆銑時，刀齒從已加工表面切入的，不會崩刃，機床進給機構的間隙不會引起振動和爬行，因此粗銑時盡量采用逆銑。 因此 當工件表面無硬皮、機床進給機構無間隙時，應選用順銑。因為順銑加工后，零件表面質量好，刀齒磨損小，刀具耐用度高（試驗表明，順銑時刀具的耐用度比逆銑時提高23倍），因此精銑時，應盡量采用順銑。 另外，對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，為了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，盡量采用順銑加工。 1.4.2 走刀路線的確定一、 平面銑削路線1. 單次平面銑削的刀具路線 單次平面銑削的刀具路線中，可用面銑刀進入材

25、料時的銑刀切入角來討論。面銑刀的切入角由刀心位置相對于工件邊緣的位置決定。如圖1-7a）所示刀心位置在工件內（但不跟工件中心重合），切入角為負；如圖1-7b）所示刀具中心在工件外，切入角為正。刀心位置與工件邊緣重合時，切入角為零。 圖1-7 切削切入角a) 負切入角 2）正切入角a) 如果工件只需一次切削，應該避免刀心軌跡與工件中心線重合。刀具中心處于工件中間位置時將容易引起顫振，從而加工質量較差，因此，刀具軌跡應偏離工件中心線。 b) 當?shù)缎能壽E與工件邊緣線重合時，切削鑲刀片進人工件材料時的沖擊力最大，是最不利刀具加工的情況。因此應該避免刀具中心線與工件邊緣線重合。 c) 如果切入角為正，剛

26、剛切人工件時，刀片相對于工件材料的沖擊速度大，引起碰撞力也較大。所以正切入角容易使刀具破損或產生缺口，基于此，擬定刀心軌跡時，應避免正切入角。 d) 使用負切入角時，已切入工件材料鑲刀片承受最大切削力，而剛切入(撞入)工件的刀片受力較小，引起碰撞力也較小，從而可延長鑲刀片壽命，且引起的振動也小一些。 2. 多次平面銑削的刀具路線銑削大面積工件平面時，銑刀不能一次切除所有材料，因此在同一深度需要多次走刀。分多次銑削的刀路有多種，每一種方法在特定環(huán)境下具有各自的優(yōu)點。最為常見的方法為同一深度上的單向多次切削和雙向多次切削 圖1-8 平面銑削的多次刀路a)粗加工 b）精加工 c)粗加工 d)精加工二

27、、 型腔銑削路線1) 下刀方法的確定在型腔銑削中，由于是把坯件中間的材料去掉，刀具不可能象銑外輪廓一樣從外面下刀切入，而要從坯件的實體部位下刀切入，因此在型腔銑削中下刀方式的選擇很重要，常用以下三種方法： a) 使用鍵槽銑刀沿Z向直接下刀，切入工件。 b) 先用鉆頭鉆下刀工藝孔，立銑刀通過下刀工藝孔垂向進入再用圓周銑削。 c) 使用立銑刀螺旋下刀或者斜插式下刀。螺旋下刀,即在兩個切削層之間,刀具從上一層的高度沿螺旋線以漸近的方式切入工件,直到下一層的高度,然后開始正式切削。 2) 型腔銑削路線的確定對于型腔加工的走刀路線常有行切、環(huán)切和綜合切削三種方法，如圖8所示。三種加工方法的特點是： i.

28、 共同點是都能切凈內腔中的全部面積，不留死角，不傷輪廓，同時盡量減少重復進給的搭接量。 ii. 不同點是行切法（圖1-9a）)的進給路線比環(huán)切法短，但行切法將在每兩次進給的起點與終點間留下殘留面積，而達不到所要求的表面粗糙度；用環(huán)切法（圖1-9b）)獲得的表面粗糙度要好于行切法，但環(huán)切法需要逐次向外擴展輪廓線，刀位點計算稍微復雜一些。 iii. 采用圖1-9c）所示的進給路線，即先用行切法切去中間部分余量，最后用環(huán)切法光整輪廓表面，既能使總的進給路線較短，又能獲得較好的表面粗糙度。 圖1-9型腔加工走刀路線a)行且法 b）環(huán)切法 c）綜合法3) 輪廓銑削路線 對于外輪廓銑削，一般按工件輪廓進行

29、走刀。若不能去除全部余量，可以先安排去除輪廓邊角料的走刀路線。在安排去除輪廓邊角料的走刀路線時，以保證輪廓的精加工余量為準。在確定輪廓走刀路線時，應使刀具切向切入和切向切出，同時，切入點的選擇應盡量選在幾何元素相交的位置。 4) 曲面銑削路線銑削曲面時，常用球頭銑刀采用“行切法”進行加工。 對于邊界敞開的曲面加工，可采用兩種加工路線。如圖10所示發(fā)動機大葉片 當采用圖1-10a）所示的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準確保證母線的直線度。 當采用圖1-10b）所示的加工方案時，符合這類零件數(shù)據給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準確度較高，但程序較

30、多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭銑刀應由邊界外開始加工。圖1-10 直紋曲面的進給路線a）沿直線進給 b）沿曲線進給1.5 切削用量的選擇 銑削加工的切削參數(shù)包括切削速度、進給速度、背吃刀量。切削用量的選擇標準是：保證零件加工精度和表面粗糙度的前提下，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度的提高生產率，降低成本。 從保證刀具耐用度的角度出發(fā)，銑削切削用量的選擇方法是先選擇背吃刀量（或側吃刀量），其次確定進給速度，最后確定切削速度。 (1) 背吃刀量ap（端銑）或側吃刀量ae（圓周銑）的選擇 背吃刀量或側吃刀量的選取主

31、要由加工余量和對表面質量的要求決定。 粗銑時一般一次進給應盡可能切除全部余量，在中等功率機床上，背吃刀量可達810mm。在工件表面粗糙度值要求為Ra12.525m時，如果圓周銑削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于6mm，粗銑一次進給就可以達到要求。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，應分兩次進給完成。 半精銑時，端銑的背吃刀量或周銑的側吃刀量一般在0.52mm內選取，加工工件的表面粗糙度值可達Ra3.212.5m。 精銑時，端銑的背吃刀量一般取0.31 mm，周銑的側吃刀量一般取0.20.5 mm，加工工件的表面粗糙度可達Ra0.83.2m。1.6 實例分析 ：凸輪零件圖 圖

32、1-11 凸輪1.6.1 零件圖分析該平面槽形凸輪零件由平面、孔和凸輪槽等構成，凸輪槽的內外輪廓由直線和圓弧組，各幾何元素之間關系明確，尺寸標注完整、正確。 其中軸孔和銷孔的尺寸精度為IT7級，表面粗糙度Ra1.6m，要求較高；凸輪槽的尺寸精度為IT8級，表面粗糙度為Ra1.6m，要求也較高；軸孔軸線和凸輪槽內外輪廓面對底面（基準A）有垂直度要求。 因此，軸孔、銷孔和凸輪槽的加工應分粗、精加工兩個階段進行，以保證其尺寸精度和表面粗糙度要求，同時在加工這些內容時應以底面A定位，以保證其垂直度要求和裝夾剛度。 1.6.2 毛坯的選擇 該平面槽形凸輪零件的材料為鑄鐵，小批量生產，故選用鑄件毛坯。 1

33、.6.3 定位基準的選擇(1) 粗基準：以凸輪的上平面為粗基準加工底面A。 (2) 精基準：以凸輪的底面A為精基準，ø32圓柱面和凸輪外輪廓左側素線為粗基準定位加工軸孔和銷孔，再以底面A、軸孔和銷孔定位加工凸輪的外輪廓、上平面、ø32圓柱面及凸輪槽。 1.6.4 工藝方案擬定底面A、上平面和ø32圓柱端面：表面粗糙度要求為Ra3.2m，選擇粗銑精銑方案。軸孔ø20H7和銷孔ø12H7：尺寸精度為IT7級，表面粗糙度為Ra1.6m，選擇鉆鉸方案。凸輪槽（ø8F8）：尺寸精度為IT8級，側面表面粗糙度為Ra1.6m，選擇粗銑精銑方案。 表

34、2 平面槽形凸輪的工藝過程1.6.5 刀具選擇根據零件的結構特點，銑削凸輪槽內外輪廓時，銑刀直徑受槽寬限制，取為ø6mm，粗加工選用ø6高速鋼鍵槽銑刀，精加工時選用ø6硬質合金立銑刀；加工底面A時，為了能一次走刀完成一次加工，選用直徑為ø125mm的面銑刀；加工凸輪上平面和ø32圓柱面時，由于這兩面之間有R2的過渡圓弧，選用刀尖圓角為R2、直徑為ø20mm的圓鼻刀。加工平面槽形凸輪的刀具具體見各工序卡和刀具卡。 1.6.6 切削參數(shù)選擇 見各工序卡 表3 刀具卡表4 工序卡工序30圖1-12 工序30工序簡圖a）裝夾1的工序簡圖 b）

35、裝夾2的工序簡圖表5 工序卡工序40圖1-13 工序40工序簡圖a）裝夾1的工序簡圖 b）裝夾2的工序簡圖表6工序卡工序50圖1-14 工序50工序簡圖 1.7 數(shù)控銑床的基本編程方法1.7.1 數(shù)銑編程的基本格式 N10 G54 G90 G00 X_Y_; 建立坐標系、絕對坐標、快速平移下刀點N20 G43 Z_D_S_M03； 建立長度刀具補償、設轉速、主軸啟動N30 G01 Z_F1000M08； 下刀至切深、開冷卻液 N40 G01 G41(G42) X_Y_D_F_； 建立刀具半徑補償 N50 X_Y_； 開始切削工件 N160 G01 G40 X_Y_M09； 取消刀具半徑補償、關

36、冷卻液 N170 Z_F1000； 抬刀 N180 G00 G49 Z_； 取消刀具長度補償、刀具抬刀至安全位置 N190 X_Y_； 刀具或工件移到裝卸位置 N200 M05； 主軸停 N210 M30； 程序停 1.7.2 輔助功能代碼 輔助功能代碼及其含義輔助功能包括各種支持機床操作的功能，像主軸的啟停、程序停止和切削液節(jié)門開關等等1) 程序控制用M代碼M00程序停止。NC執(zhí)行到M00時，中斷程序的執(zhí)行，按循環(huán)起動按鈕可以繼續(xù)執(zhí)行程序。M01條件程序停止。NC執(zhí)行到M01時，若M01有效開關置為上位，則M01與M00指令有同樣效果，如果M01有效開關置下位，則M01指令不起任何作用。M0

37、2程序結束。遇到M02指令時，NC認為該程序已經結束，停止程序的運行并發(fā)出一個復位信號。M30程序結束，并返回程序頭。M98調用子程序。M99子程序結束，返回主程序。 2) 其它M代碼M03主軸正轉。使用該指令使主軸以當前指定的主軸轉速逆時針 (CCW)旋轉。M04主軸反轉。使用該指令使主軸以當前指定的主軸轉速順時針(CW)旋轉。M05主軸停止。M06自動刀具交換(參閱機床操作說明書)。M08冷卻開。M09冷卻關。 3) 加工坐標系選擇指令(G54G59)在機床中，我們可以預置六個工件坐標系，通過在CRT-MDI面板上的操作，設置每一個工件坐標系原點相對于機床坐標系原點的偏移量，然后使用G54

38、G59指令來選用它們，G54G59都是模態(tài)指令 G54G59指令的作用就是將NC所使用的坐標系的原點移動到機床坐標系中坐標值為預置值的點 圖中，用 CRT/MDI在參數(shù)設置方式下設置了兩個加工坐標系：G54：X-50Y-50Z-10G55：X-100Y-100Z-20圖1-15 加工坐標系4) 圖形變換指令(1) 鏡像指令編程格式：G24 X Y Z M98 P G25 X Y Z 式中：X Y Z 鏡像位置G24 Y0； X軸鏡像G24 X0 Y0；原點鏡像G24 X0； Y軸鏡像例：見圖，其中槽深2mm，比例系數(shù)為+1000或-1000。設刀具起始點在o點圖1-16 鏡像實例(2) 比例縮

39、放指令編程格式：G51 X Y Z P M98 P G50式中：X、Y、Z-比例中心坐標(絕對方式)；P-比例系數(shù)。圖1-17 比例縮放實例例：如圖所示，起到點為X10Y-10，試編程圖1-18 比例縮放練習(3) 坐標旋轉指令（G68,G69）G68 X Y R ；坐標旋轉開始 M98 P ；坐標系旋轉方式 G69 ； 取消坐標系旋轉指令 其中： X Y -旋轉中心的絕對坐標值，指定平面的二個軸； R -旋轉角度 圖1-19 坐標旋轉實例例：編制圖示輪廓的加工程序，設刀具起到點距工件表面50mm，切削深度3mm圖1-20 坐標旋轉練習(4) 坐標系旋轉功能-G68、G69 編程格式：G68

40、X Y R . G69 X、Y旋轉中心的坐標值 R-旋轉角度。 圖中應用旋轉指令的程序為： G92 X-5 Y-5 G68 G90 X7 Y3 R60.G69 G90 X-5 Y-5 圖1-21 坐標旋轉實例2子程序調用 此指令置于主程序之某一程序段，當執(zhí)行至M98時，控制器即從內存中呼叫M98后面所指定的子程序出來執(zhí)行。執(zhí)行次數(shù)大多由199。 指令格式：M98 P口口口口口口 M99：子程序結束并跳回主程序 此指令用于子程序最后的程序段，表示子程序結束，且命令程序執(zhí)行指針跳回主程序中M98的下一程序段繼續(xù)執(zhí)行程序。 圖1-22 子程序調用第2章 數(shù)控車削數(shù)控車削是數(shù)控加工中用的最多的加工方法

41、之一。2.1 數(shù)控車削加工對象具有的特點(1) 輪廓形狀特別復雜的回轉體零件加工 車床數(shù)控裝置都具有直線和圓弧插補功能，還有部分車床數(shù)控裝置有某些非圓曲線的插補功能，所以能車削任意平面曲線輪廓所組成的回轉體零件，包括通過擬合計算處理后的、不能用方程描述的列表曲線類零件。圖2-1所示殼體零件封閉內腔的成型面，“口小肚大”，在普通車床上是較難加工的，而在數(shù)控車床上則很容易加工出來。 圖2-1 成型內腔殼體零件示例 (2) 高精度零件的加工 零件的精度要求主要指尺寸、形狀、位置、表面精度要求，其中表面精度主要指表面粗糙度。例如：尺寸精度高（達0.001mm或更?。┑牧慵?；圓柱度要求高的圓柱體零件；素

42、線直線度、圓度和傾斜度均要求高的圓錐體零件；線輪廓要求高的零件（其輪廓形狀精度可超過用數(shù)控線切割加工的樣板精度）；在特種精密數(shù)控車床上，還可以加工出幾何輪廓精度極高（達0.0001mm）、表面粗糙度極小（Ra達0.02µm）的超精零件,以及通過恒線速切削功能,加工表面質量要求高的各種變徑表面類零件等。 (3) 特殊的螺旋零件 這些螺旋零件是指特大螺距（或導程）、變（增/減）螺距、等螺距與變螺距或圓柱與圓錐螺旋面之間作平滑過度的螺旋零件，以及高精度的模數(shù)螺旋零件（如圓柱、圓弧蝸桿）和端面（盤形）螺旋零件等。 (4) 淬硬工件的加工 在大型模具加工中，有不少尺寸大而形狀復雜的零件。這些零

43、件熱處理后的變形量較大，磨削加工有困難，而在數(shù)控車床上可以用陶瓷車刀對淬硬后的零件進行車削加工，以車代磨，提高加工效率。 (5) 高效率加工 為了進一步提高車削加工效率，通過增加車床的控制坐標軸，就能在一臺數(shù)控車床上同時加工出兩個多工序的相同或不同的零件。 2.2 數(shù)控車削加工工藝的主要內容 2.2.1 零件的工藝性分析零件圖分析 零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要工作，主要應考慮以下幾個方面。 (1) 尺寸標注方法分析 在數(shù)控車床的編程中，點、線、面的位置一般都是以工件坐標原點為基準的。因此，零件圖中尺寸標注應根據數(shù)控車床編程特點盡量直接給出坐標尺寸，或采用同一基準標注尺寸，減少編程輔助時間

44、，容易滿足加工要求。 (2) 零件輪廓幾何要素分析 在手工編程時需要知道幾何要素各基點和節(jié)點坐標，在CADCAM編程時，要對輪廓所有的幾何要素進行定義。因此，在分析零件圖樣時，要分析幾何要素給定條件是否充分。盡量避免由于參數(shù)不全或不清，增加編程計算難度，甚至無法編程。 (3) 精度和技術要求分析 保證零件精度和各項技術要求是最終目標，只有在分析零件有關精度要求和技術要求的基礎上，才能合理選擇加工方法、裝夾方法、刀具及切削用量等。如對于表面質量要求高的表面，應采用恒線速度切削；若還要采用其它措施（如磨削）彌補，則應給后續(xù)工序留有余量。對于零件圖上位置精度要求高的表面，應盡量把這些表面在同一次裝夾

45、中完成。 2.2.2 結構工藝性分析 零件結構工藝性分析是指零件對加工方法的適應性，即所設計的零件結構應便于加工成形。在數(shù)控車床上加工零件時，應根據數(shù)控車床的特點，認真分析零件結構的合理性。在結構分析時，若發(fā)現(xiàn)問題應及時與設計人員或有關部門溝通并提出相應修改意見和建議。 注意事項： 在分析零件形狀、精度和其它技術要求的基礎上，選擇在數(shù)控車床上加工的內容。選擇數(shù)控車床加工的內容，應注意以下幾個方面： 優(yōu)先考慮普通車床無法加工的內容作為數(shù)控車床的加工內容。 重點選擇普通車床難加工、質量也很難保證的內容作為數(shù)控車床加工內容。 在普通車床上加工效率低，工人操作勞動強度大的加工內容可以考慮在數(shù)控車床上加

46、工。2.3 車削加工工藝方案的擬訂 2.3.1 擬定工藝路線(1) 加工方法的選擇 回轉體零件的結構形狀雖然是多種多樣的，但它們都是由平面、內、外圓柱面、圓錐面、曲面、螺紋等組成。每一種表面都有多種加工方法，實際選擇時應結合零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結構形狀、尺寸及生產類型等因素全面考慮。 (2) 加工順序的安排 在選定加工方法后，就是劃分工序和合理安排工序的順序。零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。工序安排一般有兩種原則，即工序分散和工序集中。在數(shù)控車床上加工零件，應按工序集中的原則劃分工序。 安排零件車削加工順序一般遵循下列原則： 先粗后精。按照粗車半精車精車

47、的順序進行。 先近后遠。通常在粗加工時，離換刀點近的部位先加工離換刀 點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間，并且有利于保持坯件或半成品件的剛度，改善其切削條件。 內外交叉。對既有內表面（內型、腔），又有外表面的零件，安排加工順序時，應先粗加工內外表面，然后精加工內外表面。加工內外表面時，通常先加工內型和內腔，然后加工外表面。 刀具集中。盡量用一把刀加工完相應各部位后，再換另一把刀加工相應的其它部位， 以減少空行程和換刀時間。 基面先行。用作精基準的表面應優(yōu)先加工出來。 2.3.2 確定走刀路線確定走刀路線的主要工作在于確定粗加工及空行程的進給路線等，因為精加工的進給路線基本上

48、是沿著零件輪廓順序進給的。走刀路線一般是指刀具從起刀點開始運動起,直至返回該點并結束加工程序所經過的路徑為止,包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程(1) 刀具引入、切出 在數(shù)控車床上進行加工時，尤其是精車，要妥當考慮刀具的引入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向引入、切出，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 尤其是車螺紋時，必須設置升速進刀段（空刀導入量）1和減速退刀段（空刀導出量）2（如圖2-2），這樣可避免因車刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。1、2一般按下式選取：11×導程；20.75×導程 圖2-2 螺

49、紋加工的導入、導出量(2) 確定最短的空行程路線 確定最短的走刀路線，除了依靠大量的實踐經驗外，還善于分析，必要時可輔以一些簡單計算 。 靈活設置程序循環(huán)起點。 在車削加工編程時，許多情況下采用固定循環(huán)指令編程，如圖2-3所示，是采用矩形循環(huán)方式進行外輪廓粗車的一種情況示例?？紤]加工中換刀的安全，常將起刀點設在離坯件較遠的位置A點處，同時，將起刀點和循環(huán)起點重合，其走刀路線如圖2-3a）圖所示。若將起刀點和循環(huán)起點分開設置，分別在A點和B點處，其走刀路線如圖2-3b）圖所示。顯然，b）圖所示走刀路線短。 圖2-3 起刀點和循環(huán)起點a）起刀點和循環(huán)起點重合 b)起刀點和循環(huán)起點分離 合理安排返回

50、換刀點。 在手工編制較復雜輪廓的加工程序時，編程者有時將每一刀加工完后的刀具通過執(zhí)行返回換刀點，使其返回到換刀點位置，然后再執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會增加走刀路線的距離，從而降低生產效率。因此，在不換刀的前提下，執(zhí)行退刀動作時，應不用返回到換刀點。安排走刀路線時，應盡量縮短前一刀終點與后一刀起點間的距離，方可滿足走刀路線為最短的要求。 (3) 確定最短的切削進給路線切削進給路線短可有效地提高生產效率、降低刀具的損耗。在安排粗加工或半精加工的切削進給路線時，應同時兼顧到被加工零件的剛度及加工的工藝性要求。圖2-4所示是幾種不同切削進給路線的安排示意圖，其中，圖2-4a）表示封閉輪廓復合車削循環(huán)的進給路

51、線，圖2-4b）表示“三角形”進給路線，圖2-4c）表示“矩形”進給路線。 圖2-4 走刀路線a)沿工件輪廓走刀 b)三角形走刀 c)矩形走刀對以上三種切削進給路線分析和判斷可知： 矩形循環(huán)進給路線的走刀長度總和為最短，即在同等條件下，其切削所需的時間（不含空行程）為最短，刀具的損耗小。另外，矩形循環(huán)加工的程序段格式較簡單，所以，在制定加工方案時，建議采用“矩形”走刀路線。 (4) 零件輪廓精加工一次走刀完成 在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，零件輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成，此時，加工刀具的進、退刀位置要考慮妥當，盡量不要在連續(xù)輪廓中安排切人、切出、換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連續(xù)的輪廓上產生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等缺陷。 總之，在保證加工質量的前提下，使加工程序具有最短的進給路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少不必要的刀具耗損及機床進給滑動部件的磨損等。2.4 數(shù)控車削加工工序劃分與設計2.4.1 數(shù)控車削加工工序劃分方法 數(shù)控車削加工工序劃分常有以下幾種方法： 按安裝次數(shù)劃分工序。以每一次裝夾作為一道工序，這種劃分方法主要適用于加工內容不多的零件。 按加工部位劃分工序。按零件的結構特點分成幾個加工部分，每個部分作為一道工序。 按所用刀具劃分工序。刀