畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-軸套類零件加工工藝及夾具

武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)隆課題名稱:44-1±7UJlT匕曰

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isnrH-V二/-軸套類零件加工工藝設(shè)計(jì)名:系：業(yè)：級(jí)：游林峰機(jī)電工程系機(jī)制

機(jī)制1402班

陸全龍二零一七年四月十五日機(jī)電工程系軸套類零件加工工藝及夾具目錄第三章軸類零件的加工工藝軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動(dòng)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(zhǎng)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、階梯軸、空心軸和曲軸等。軸的長(zhǎng)徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長(zhǎng)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，主要要求如下：1尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。軸類零件中支承軸頸的精度要求最高，為IT5?IT7；配合軸頸的尺寸精度要求可以低一些，為IT6?IT9。2形狀精度高。3位置精度高，其一般軸的徑向跳動(dòng)為0.01?0.03，高精度的軸為0.001?0.005。4表面粗糙度比一般的零件高，支承軸頸和重要表面的表面粗糙度Ra常為0.1?0.8um，配合軸頸和次要表面的表面粗糙度Ra為0.8?3.2um。軸類零件一般常用的材料有45鋼、40Cr合金鋼、軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，還有20CrMoTi、20Mn2B、20Cr等。軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有一些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸，在質(zhì)量允許時(shí)才采用鑄件。由于毛坯經(jīng)過鍛造后，能使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。所以除了光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋料棒料或冷拉棒料外，一般比較重要的軸大都采用鍛件。另外軸類零件的毛坯還需要經(jīng)過熱處理。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：1節(jié)約材料，減輕重量盡量采用等強(qiáng)度的外形尺寸，或大的截面系數(shù)的截面形狀。2易于軸上零件的精確定位，穩(wěn)固裝配拆卸和調(diào)整。3采用各種減少應(yīng)力應(yīng)用和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施。4便于加工制造和保證精度。軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)：1零件圖工藝分析中，需理解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。2滲碳件加工工藝路線一般為：下料一鍛造一正火一粗加工一半精加工一滲碳一去碳加工一淬火一車螺紋、鉆孔或銑槽一粗磨一低溫時(shí)效一半精磨一低溫時(shí)效一精磨。3粗基準(zhǔn)選擇：有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。對(duì)所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。4精基準(zhǔn)選擇：要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個(gè)定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。第四章軸類零件實(shí)例加工（一）4.1實(shí)體零件的生成實(shí)體是利用Pro/E軟件生成的：首先打開Pro/E軟件新建一個(gè)零件窗口，然后草繪出來零件的二維零件圖，在利用軟件中的實(shí)體把二維圖轉(zhuǎn)換成實(shí)體（如圖2—1所示）。先保存一下，然后在打開一個(gè)制造的窗口，這樣會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，先點(diǎn)裝配，有回彈出一個(gè)子菜單，再點(diǎn)裝配，把剛才保存的零件裝配到制造這個(gè)窗口上，調(diào)一下約束，把零件調(diào)到完全約束狀態(tài)。然后點(diǎn)擊完成。點(diǎn)里面的創(chuàng)建按扭，在下面的菜單欄里點(diǎn)定義后會(huì)彈出一個(gè)窗口，然后在實(shí)體零件上選一個(gè)與軸長(zhǎng)平行的基準(zhǔn)面，在選一個(gè)與軸垂直的基準(zhǔn)面，然后會(huì)自動(dòng)彈出草繪界面，在那上面草繪出一個(gè)比實(shí)體零件大的圓（中70），然后點(diǎn)確定按扭，把生成的毛坯覆蓋住零件長(zhǎng)度146。這樣就完成了毛坯的生成（如圖2—2所示）。圖2-1圖2-24.2.1分析零件圖紙和工藝分析//qo口廣0葛〃<>0電屈.□□□□1-W5—U'lT1米TOTCU1\5^02030'35-回*?該軸蟠零件順柱、圓錐、圓弧、螺紋和槽等表面組成。零件命令：指定對(duì)膏點(diǎn)：命要求，該零件進(jìn)行精加工，圖4-2.1-1中070不加工。BSB134.5065,-92.8979^0.0000一畫標(biāo)準(zhǔn)|」|嚇I(yè)Ik磷I對(duì)象捕捉田象追蹤線茂麗選用具有直線、圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控車床加工，機(jī)床名稱:CJK6032A數(shù)控機(jī)床,如下圖:4.2.1-2所示。如圖：4.2.1-2相關(guān)參數(shù)如下:項(xiàng)目爹數(shù)CJK6032-1CJM6032-2CJKE032-3CJKE032-4床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑320mm床鞍上最大工件回轉(zhuǎn)直徑160mnn最大工件長(zhǎng)度750mm主軸轉(zhuǎn)速范圍70-2000rp（8級(jí)）35-2180rpm〔無綴）70-2000rpm〔日圾）35-2180rpiri〔無緩）主軸內(nèi)孔直徑38min主軸孔錐度莫氐NO.5主軸電機(jī)功率1.5kw（2HP）變頻］1.5kw（2HP）22血（變頻）刀架刀位敖4刀桿尺寸（寬X高）18*18mm步謎電機(jī)扭矩橫向X5Nm（￡相混合式）1DNm（五相混合式）刀架快移速度aODOmm/min行程橫向X170mm縱向衛(wèi)750mm步謎電機(jī)由走小設(shè)定單位□.□1mm定位精度0.04mmZ300min重復(fù)定位精度□,02mm尾架頂尖孔錐度莫氐NO.3頂尖套最大移動(dòng)距離100mnn切削螺紋公制和英制機(jī)床外廓尺寸（LXWXH）1500*800*1340mm機(jī)床里堇400kg電壓380VAC三相數(shù)控系統(tǒng)操作盒茨FC控制世紀(jì)星1零件螺紋外徑、圓錐、側(cè)角、外圓和臺(tái)階可一次加工，圓弧已大于90°，加工是要注意保證加工不干涉。2為便于裝夾，坯件左端預(yù)車出加持部分，右端也應(yīng)先車出并鉆好中心孔，毛坯用料為直徑70mm棒料。3該零件在加工中只需要一次裝夾加工，從圖紙上進(jìn)行尺寸標(biāo)注分析：工件坐標(biāo)系的工件原點(diǎn)應(yīng)選擇定在零件裝夾后的右端面圓心處。（0，0）點(diǎn)，如圖4.2.1-1所示。4.2.2確定裝夾方案由于夾具確定了零件在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，因而根據(jù)要求夾具能保證零件在機(jī)床的正確坐標(biāo)方向，同時(shí)協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。因此數(shù)控機(jī)床的夾具應(yīng)定位可靠、穩(wěn)定，一般采用三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤或彈簧夾頭。分析本工件為外輪廓加工，外表面可以依次加工，無內(nèi)孔，可采用一次裝夾完成粗、精加工。為了保證在加工螺紋時(shí)確保工件不來回晃動(dòng)，減少誤差,一般以軸線和左端面為定位基準(zhǔn),左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊,右端采用活動(dòng)頂尖支撐裝夾方案。4.2.3確定加工路線及進(jìn)給路線加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。因此在本設(shè)計(jì)中加工路線是按先粗車（給精車留余量1mm），然后再精車，按先主后次的加工原則盡量使“刀具集中”即用一把刀加工完相應(yīng)的部位，在換另一把刀加工其他部位。以減少空行程和換刀時(shí)間，因此：1車外圓：自右向左加工，起加工路線為：先倒角——切削螺紋的實(shí)際外圓①28——側(cè)角一一切削錐度部分一一撤消圓弧部分一一車削①66。2切槽：考慮到槽不太寬，可采用一把刀一刀完成，選擇刀具寬度與槽寬相等，分多刀步進(jìn)切削。步進(jìn)深度為1mm。3車螺紋：分析螺紋深度不深，采用兩刀完成螺紋加工。4切斷：零件加工結(jié)束后，選擇切斷刀將工件從棒料上分離出來完成一個(gè)零件的加工。加工路線如下圖4.2.3所示（數(shù)控自動(dòng)加工工序卡）：軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控自動(dòng)加工工序卡型別車削零件圖號(hào)零件名稱軸類零件3—1如圖4.2.3設(shè)備名車床設(shè)備型號(hào)程序號(hào)CJK6032A%0001基本材45#鋼硬度HRC26-28工序名稱區(qū)域車工序NC01、=L，七J2_.714'.1^3?--r止n

工步號(hào)工步內(nèi)容夾刀具量具編號(hào)名稱編號(hào)名稱粗車外圓外圓車游標(biāo)卡0101精車槽02切槽刀02千分尺精車螺紋基本材45#鋼硬度HRC26-28工序名稱區(qū)域車工序NC01、=L，七J2_.714'.1^3?--r止n

工步號(hào)工步內(nèi)容夾刀具量具編號(hào)名稱編號(hào)名稱粗車外圓外圓車游標(biāo)卡0101精車槽02切槽刀02千分尺精車螺紋03螺紋刀游標(biāo)卡014精車外圓03螺紋刀02千分尺4.2.4刀具的選擇與普通機(jī)床相比，數(shù)控加工時(shí)對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅要求剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、耐用度高、斷屑和排屑性能好，同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，滿足數(shù)控機(jī)床的高效率。因此，刀具的選擇是數(shù)控車削加工工藝中的重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床加工效率而且直接影響零件的加工質(zhì)量。在編程時(shí)選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、被加工零件材料等因素。數(shù)控加工刀具材料要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料，一般原則是盡可能選擇硬質(zhì)合金精密加工時(shí)還可選擇性能更好、更耐磨的陶瓷立方氮化硼和金剛石刀具并優(yōu)選刀具參數(shù)。一般來說需將所選定的刀具參數(shù)填入表軸承套數(shù)控加工刀具卡片中，以便于編程和操作管理。常見的軸套類數(shù)控加工刀具如下。軸承套數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號(hào)數(shù)控車工藝分析實(shí)例零件名稱軸承套零件圖號(hào)Lathe-01序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面刀尖半徑mm備注1T0145°硬質(zhì)合金端面車刀1車端面2T02中心鉆1鉆中心孔3T03割槽刀1割槽4T04鏜刀1鏜內(nèi)孔各表面5T0590°外圓車刀1車外圓表面6T06大鉆頭1鉆底孔7T0760°外螺紋車刀1車M45螺紋編制張忠祥審核批準(zhǔn)年月曰共1頁第1頁根據(jù)加工要求，選用三把刀具，1號(hào)刀車外圓，11號(hào)刀切槽，111號(hào)刀車螺紋及進(jìn)行精加工。刀具應(yīng)正確的選擇換刀點(diǎn)，以便在換刀過程中，刀具與工作機(jī)床和夾具不會(huì)碰撞。此設(shè)計(jì)中，換刀點(diǎn)為P(100，100)見圖4.2.1-1。粗車外輪廓選擇硬質(zhì)合金90度外圓刀，其副偏角應(yīng)取大一些為防止干涉，現(xiàn)取副偏角為35度；切槽選擇硬質(zhì)合金切槽刀，刀尖寬度為5mm；精車倒角、外圓、圓錐、圓弧。車M28X1.5螺紋，應(yīng)選用硬質(zhì)合金60。外螺紋刀，取刀尖半徑為0.15?0.2mm。刀具選擇完畢、工件裝夾方式確定后，即可通過確定工件原點(diǎn)來確定工件坐標(biāo)系。如果要運(yùn)行這一程序來加工工件，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系開始運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)一般通過對(duì)刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱為對(duì)刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡(jiǎn)化程序編制；易于找正并在加工過程中便于查找；引起的加工誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具或機(jī)床上。4.3選擇切削用量數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，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(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。4.3.1主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。根據(jù)本次加工的實(shí)際情況選擇主軸轉(zhuǎn)速為：車直線、圓弓瓜和切槽時(shí)其粗車主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速900r/min，車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為400r/min。4.3.2進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進(jìn)度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進(jìn)給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，得出下表外圓0.15min/r0.08min/r內(nèi)孔0.05min/r0.04min/r槽0.04min/r在本例中選擇進(jìn)給速度為：粗車時(shí)，選取進(jìn)給量為0.14mm/r，精車時(shí)，選取進(jìn)給量為0.08mm/r，車螺紋時(shí)，進(jìn)給量等于螺紋導(dǎo)程，選為1.5mm/r。4.3.3背吃刀量確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量（除去精車量），這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的選擇大致為如下表4.3.3：如表4.3.3：粗精外圓1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)內(nèi)孔1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺紋隨進(jìn)刀次數(shù)依次減少槽根據(jù)刀寬，分兩次進(jìn)行注意：背吃刀量的選擇因粗、精加工而有所不同。粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)；精加工時(shí)，為保證零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l?0.4mm較為合適。故在本例中粗加工時(shí)：切削深度為4mm，精車時(shí)切削深度為0.4mm。4.4編程數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進(jìn)行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。4.4.1編程技巧數(shù)控車床與普通車床相比，一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)零件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，更換零件只需改變相應(yīng)的程序，對(duì)刀具進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整即可做出合格的零件，為節(jié)約成本贏得先機(jī)。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用，不僅要有良好的硬件，（如：優(yōu)質(zhì)的刀具、機(jī)床的精度等），更重要的是軟件：編程，即根據(jù)不同的零件的特點(diǎn)，編制合理、高效的加工程序。數(shù)控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產(chǎn)效率而言，與普通車床還存在一定的差距。因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關(guān)鍵，而合理運(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序，對(duì)提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。1靈活設(shè)置參考點(diǎn)一般來說，數(shù)控車床共有二根軸，即主軸Z和刀具軸X。棒料中心為坐標(biāo)系原點(diǎn)，各刀接近棒料時(shí)，坐標(biāo)值減小，稱之為進(jìn)刀；反之，坐標(biāo)值增大，稱為退刀。當(dāng)退到刀具開始時(shí)位置時(shí)，刀具停止，此位置稱為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)是編程中一個(gè)非常重要的概念，每執(zhí)行完一次自動(dòng)循環(huán)，刀具都必須返回到這個(gè)位置，準(zhǔn)備下一次循環(huán)。因此，在執(zhí)行程序前，必須調(diào)整刀具及主軸的實(shí)際位置與坐標(biāo)數(shù)值保持一致。然而，參考點(diǎn)的實(shí)際位置并不是固定不變的，編程人員可以根據(jù)零件的直徑、所用的刀具的種類、數(shù)量調(diào)整參考點(diǎn)的位置，縮短刀具的空行程。從而提高效率。2化零為整法在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長(zhǎng)徑比大約為2~3，直徑多在3mm以下。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無法保證質(zhì)量。如果按照常規(guī)方法編程，在每一次循環(huán)中只加工一個(gè)零件，由于軸向尺寸較短，造成機(jī)床主軸滑塊在床身導(dǎo)軌局部頻繁往復(fù)，彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁。長(zhǎng)時(shí)間工作之后，便會(huì)造成機(jī)床導(dǎo)軌局部過度磨損，影響機(jī)床的加工精度，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蓹C(jī)床報(bào)廢。而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的頻繁動(dòng)作，則會(huì)導(dǎo)致控制電器的損壞。要解決以上問題，必須加大主軸送進(jìn)長(zhǎng)度和彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作間隔，同時(shí)不能降低生產(chǎn)率。由此設(shè)想是否可以在一次加工循環(huán)中加工數(shù)個(gè)零件，則主軸送進(jìn)長(zhǎng)度為單件零件長(zhǎng)度的數(shù)倍，甚至可達(dá)主軸最大運(yùn)行距離，而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間間隔相應(yīng)延長(zhǎng)為原來的數(shù)倍。更重要的是，原來單件零件的輔助時(shí)間分?jǐn)傇跀?shù)個(gè)零件上，每個(gè)零件的輔助時(shí)間大為縮短，從而提高了生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，我聯(lián)想到電腦程序設(shè)計(jì)中主程序和子程序的概念，如果將涉及零件幾何尺寸的命令字段放在一個(gè)子程序中，而將有關(guān)機(jī)床控制的命令字段及切斷零件的命令字段放在主程序中，每加工一個(gè)零件時(shí)，由主程序通過調(diào)用子程序命令調(diào)用一次子程序，加工完成后，跳轉(zhuǎn)回主程序。需要加工幾個(gè)零件便調(diào)用幾次子程序，十分有利于增減每次循環(huán)加工零件的數(shù)目。通過這種方式編制的加工程序也比較簡(jiǎn)潔明了，便于修改、維護(hù)。值得注意的是，由于子程序的各項(xiàng)參數(shù)在每次調(diào)用中都保持不變，而主軸的坐標(biāo)時(shí)刻在變化，為與主程序相適應(yīng)，在子程序中必須采用相對(duì)編程語句。3減少刀具空行程在數(shù)控車床中，刀具的運(yùn)動(dòng)是依靠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)的，盡管在程序命令中有快速點(diǎn)定位命令G00，但與普通車床的進(jìn)給方式相比，依然顯得效率不高。因此，要想提高機(jī)床效率，必須提高刀具的運(yùn)行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完畢后退回參考點(diǎn)所運(yùn)行的距離。只要減少刀具空行程，就可以提高刀具的運(yùn)行效率。（對(duì)于點(diǎn)位控制的數(shù)控車床，只要求定位精度較高，定位過程可盡可能快，而刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)路線是無關(guān)緊要的。）在機(jī)床調(diào)整方面，要將刀具的初始位置安排在盡可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，使用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時(shí)彼此盡可能分散，在很接近棒料時(shí)彼此就不會(huì)發(fā)生干涉；另一方面，由于刀具實(shí)際的初始位置已經(jīng)與原來發(fā)生了變化，必須在程序中對(duì)刀具的參考點(diǎn)位置進(jìn)行修改，使之與實(shí)際情況相符，與此同時(shí)再配合快速點(diǎn)定位命令，就可以將刀具的空行程控制在最小范圍內(nèi)從而提高機(jī)床加工效率。4優(yōu)化參數(shù)，平衡刀具負(fù)荷，減少刀具磨損由于零件結(jié)構(gòu)的千變?nèi)f化，有可能導(dǎo)致刀具切削負(fù)荷的不平衡。而由于自身幾何形狀的差異導(dǎo)致不同刀具在剛度、強(qiáng)度方面存在較大差異，例如：正外圓刀與切斷刀之間，正外圓刀與反外圓刀之間。如果在編程時(shí)不考慮這些差異。用強(qiáng)度、剛度弱的刀具承受較大的切削載荷，就會(huì)導(dǎo)致刀具的非正常磨損甚至損壞，而零件的加工質(zhì)量達(dá)不到要求。因此編程時(shí)必須分析零件結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)度、剛度較高的刀具承受較大的切削載荷，用強(qiáng)度、剛度小的刀具承受較小的切削載荷，使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大體相近的壽命，減少磨刀及更換刀具的次數(shù)。4.4.2編程特點(diǎn)1）在一個(gè)程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對(duì)值編程、增量值編程或二者混合編程。2）由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測(cè)量時(shí)，都是以直徑值表示。所以直徑方向用絕對(duì)值編程時(shí)，X以直徑值表示，用增量值編程時(shí)，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示，并附上方向符號(hào)（正向可以省略）。3）為提高工件的徑向尺寸精度，X向的脈沖當(dāng)量取Z向的一半。4）由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，所以為簡(jiǎn)化編程，數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。5）編程時(shí)，常認(rèn)為車刀刀尖是一個(gè)點(diǎn)，而實(shí)際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個(gè)半徑不大的圓弧，因此為提高工件的加工精度，當(dāng)編制圓頭刀程序時(shí)，需要對(duì)刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能（G41、G42）這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。對(duì)不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能的數(shù)控車床，編程時(shí)，需先計(jì)算補(bǔ)償量。4.4.3編程方法數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)合等。但對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件，以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，程序校驗(yàn)也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動(dòng)編程。所謂自動(dòng)編程即程序編制工作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢(shì)。4.4.4編程步驟拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對(duì)零件圖紙分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法，加工路線及工藝參數(shù)。其次應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都帶有刀補(bǔ)功能，只需計(jì)算輪廓相鄰幾何元素的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)終點(diǎn)和圓弧的圓心坐標(biāo)值即可。最后，根據(jù)計(jì)算出的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值和已確定的加工參數(shù)及輔助動(dòng)作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標(biāo)指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入CNC裝置的存儲(chǔ)器中。4.4.5實(shí)例分析數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。由于該零件的加工路線、切削用量、刀具選擇在上文已分析完畢，在此不在做重復(fù)分析。

走刀路線圖:PR1^T5JJLF5T5走刀路線圖:PR1^T5JJLF5T5編寫程序單，確定O為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（見圖4.2.1-1）并將A點(diǎn)作為換刀點(diǎn)，即程序的起點(diǎn)。五機(jī)床夾具5.1.1機(jī)床夾具的分類1通用夾具在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具.其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中.2專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。3通用可調(diào)夾具和成組夾具其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。4組合夾具組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。5隨行夾具隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。6機(jī)床的分類（1）按用途可分：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等按夾緊動(dòng)力源可分：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。5.1.2、機(jī)床夾具的組成定位元件它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。夾緊裝置用于夾緊工件，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定位置。對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)引元件。連接元件使夾具與機(jī)床相連接的元件，保證機(jī)床與夾具之間的相互位置關(guān)系。夾具體用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。其它元件及裝置有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu).這些組成部分并不是缺一不可的，是根據(jù)機(jī)床的需要而定的，機(jī)床夾具的主要作用就是保證工件的加工精度。5.1.3、機(jī)床夾具的功用能穩(wěn)定地保證工件的加工精度能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能5.2、機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向5.2.1.機(jī)床夾具的現(xiàn)狀就目前國內(nèi)的狀況來看，中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右。又由于現(xiàn)代的產(chǎn)品換代較快，一般的企業(yè)還習(xí)慣用傳統(tǒng)專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10?20%左右。特別是近年來，大型的數(shù)控機(jī)床，加工中心等新加工技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；能裝夾一組具有相似性特征的工件；能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。5.2.2.現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148?T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。精密化隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1〃；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5um。高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。柔性化機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。六典型實(shí)例分析(二)數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。例如，要加工形狀如圖所示的零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型進(jìn)行編程。以西門子802S數(shù)控系統(tǒng)為例，應(yīng)進(jìn)行如下操作。圖1零件圖確定加工路線按先主后次，先精后粗的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對(duì)外輪廓進(jìn)行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。裝夾方法和對(duì)刀點(diǎn)的選擇采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對(duì)刀點(diǎn)選在工件的右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。(3)選擇刀具根據(jù)加工要求，選用四把刀，1號(hào)為粗加工外圓車刀，2號(hào)為精加工外圓車刀，3號(hào)為切槽刀，4號(hào)為車螺紋刀。采用試切法對(duì)刀，對(duì)刀的同時(shí)把端面加工出來。(4)確定切削用量車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)給速度為0.3mm/r，精車主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，進(jìn)給速度為0.08mm/r，切槽和車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)給速度為0.1mm/r。(5)程序編制確定軸心線與球頭中心的交點(diǎn)為編程原點(diǎn)，零件的加工程序如下：主程序O0005N05G90G95G00X80Z100（換刀點(diǎn)）N10T1D1M03S500M08（外圓粗車刀）-CNAME="L01”R105=1R106=0.25R108=1.5（設(shè)置坯料切削循環(huán)參數(shù)）R109=7R110=2R111=0.3R112=0.08N15LCYC95N20G00X80Z100M05M09N25M00N30T2D1M03S800M08N35R105=5N40LCYC95N45G00X80Z100M05M09N50M00N55T3D1M03S300M08N60G00X37Z-23N65G01X26F0.1N70G01X37N75G01Z-22N80G01X25.8N85G01Z-23N90G01X37N95G00X80Z100M05M09N100M00N105T4D1M03S300M08R100=29.8R101=-3R102=29.8R103=-18R104=2R105=1R106=0.1R109=4R110=2R111=1.24R112=0R113=5R114=1（調(diào)用坯料切削循環(huán)粗加工）（外圓精車刀）（設(shè)置坯料切削循環(huán)參數(shù)）（調(diào)用坯料切削循環(huán)精加工）（切槽車刀，刀寬4mm）（三角形螺紋車刀）（設(shè)置螺紋切削循環(huán)參數(shù)）N110LCYC97（調(diào)用螺紋切削循環(huán)）N115G00X80Z100M05M09N120M00N125T3D1M03S300M08（切斷車刀，刀寬4mm）N130G00X45Z-60N135G01X0F0.1N140G00X80Z100M05M09N145M02子程序L01.SPFN05G01X0Z12N10G03X24Z0CR=12N15G01Z-3N20G01X25.8N25G01X29.8Z-5N30G01Z-23N35G01X33N40G01X35Z-24N45G01Z-33N50G02X36.725Z-37.838CR=14N55G01X42Z-45N60G01Z-60N65G01X45N70M176設(shè)計(jì)總結(jié)要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)雖然只對(duì)兩例數(shù)控車床加工零件的進(jìn)行了編程分析，但它具有一定的代表性。由于數(shù)控車床可以加工普通車床無法加工的復(fù)雜曲面，加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)槠渚哂性S多如下優(yōu)越的特點(diǎn)。1生產(chǎn)柔性大。在數(shù)控機(jī)床上加工不同零件時(shí)，只需要改變加工程序而不需要特別制造或更換刀具和夾具。2加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好。數(shù)控機(jī)床采用了精密機(jī)械組件、靈敏的測(cè)量系統(tǒng)、精確的位置控制器和告警度的加工處理技術(shù)，所以具有很高的控制精度和加工精度。其自動(dòng)加工方法除了操作者的人為誤差，提高了同一批零件加工尺寸的一致性，使加工質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品合格率高。3生產(chǎn)效率高。具有較大的切削用量、自動(dòng)更換刀具實(shí)現(xiàn)了多工序集中加工，快速移動(dòng)和停