階梯軸數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)與編程

PAGEPAGEIII階梯軸數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)與編程摘要數(shù)控車床是指采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC裝置、伺服單元、驅(qū)動(dòng)裝置及電氣控制裝置

輔助裝置、機(jī)床本體測(cè)量反饋裝置等組成。它以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。關(guān)鍵詞：階梯軸；數(shù)控加工；工藝設(shè)計(jì)；編程

目錄摘要 I1相關(guān)概述 11.1數(shù)控機(jī)床定義 11.2軸類零件的加工工藝 11.3數(shù)控機(jī)床組成 31.4與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 32數(shù)控的加工工藝 52.1數(shù)控加工與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)的區(qū)別 52.2數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 52.2.1工序的劃分 52.2.2順序的安排 62.2.3切削條件的三要素 63典型軸類零件的加工工藝 73.1典型軸類零件的分析 73.1.1技術(shù)要求 73.1.2加工精度分析 83.1.3數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇 83.2工藝過程 83.3加工工序的劃分 93.4編制工藝過程卡 93.4.1工件的裝夾方式 93.4.2切削用量的確定 103.4.3主軸轉(zhuǎn)速的確定 113.5編制加工工序卡 114加工路線圖 164.1刀具加工進(jìn)給路線的確定： 164.2繪制刀具加工路線圖(見附錄二) 175數(shù)控刀具表/數(shù)控編程基礎(chǔ) 175.1本零件加工所用刀具： 175.2編程基礎(chǔ) 185.2.1直徑編程和半徑編程 185.2.2數(shù)控機(jī)床常用編程指令（功能字） 18結(jié)論 20參考文獻(xiàn) 20附錄一 22附錄二 1PAGE181相關(guān)概述1.1數(shù)控機(jī)床定義數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)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(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。1.2軸類零件的加工工藝1.軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。它主要用來(lái)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。本論文所加工的零件——典型軸類零件則屬于階梯軸。2.軸類零件一般加工要求及方法軸類零件加工工藝規(guī)程注意點(diǎn)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。在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)。（1）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),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。（2）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)。軸類零件加工的技術(shù)要求尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5～I(xiàn)T7；另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為IT6~IT9。幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。該典型軸類零件長(zhǎng)度為145mm，螺紋大徑為30mm、長(zhǎng)度為25mm，外圓錐面的錐度為20o、長(zhǎng)度為29mm，圓弧總長(zhǎng)為57mm、半徑分別有24mm/9mm/8mm，所鏜的孔直徑為28mm、長(zhǎng)度為26mm。相互位置精度包括內(nèi)、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。該典型軸類零件外圓相互位置精度為0.02～0.04之間，圓的徑向跳動(dòng)為0.02，端面與軸心線保持垂直，兩端端面要保持平行。孔的表面與外表面也應(yīng)保持平行。表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。該典型軸類零件的直徑為52mm的外圓、外圓錐度及孔的內(nèi)表面的粗糙度均為1.6，其它位置的粗糙度為3.2。在加工該軸類零件時(shí)，需采用粗車與精車結(jié)合的方法，在粗加工零件表面輪廓時(shí)，必須保證0.5mm的精加工余量，必要時(shí)需使用刀偏表，對(duì)刀具進(jìn)給時(shí)進(jìn)行誤差的控制，有效地減小誤差，方能確定該零件在加工精度方面的各種要求。3.軸類零件加工的工藝路線外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。①粗車—半精車—精車對(duì)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。②粗車—半精車—粗磨—精磨③粗車—半精車—精車—金剛石車④粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工1.3數(shù)控機(jī)床組成1.主機(jī)主機(jī)：他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。2.數(shù)控裝置數(shù)控裝置：是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。3.驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置：他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。4.輔助裝置輔助裝置：指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。編程及其他附屬設(shè)備，可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。1.4與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖1為一種普通車床的主軸結(jié)構(gòu)圖2為NF520數(shù)控車床的主軸結(jié)構(gòu)1、傳動(dòng)短由于數(shù)控車床刀架的兩個(gè)方向分別由兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以它的傳動(dòng)鏈短，不必使用掛輪、光桿等傳動(dòng)部件，用伺服電動(dòng)機(jī)直接與絲桿連接帶動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副連接。2、剛度大數(shù)控車床是直接采用直流或交流主軸，按控制指令做無(wú)級(jí)變速，主軸之間不必用多級(jí)齒輪副來(lái)進(jìn)行變速、為擴(kuò)大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過一級(jí)齒輪副，一實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)調(diào)速，即使這樣床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡(jiǎn)單得多。數(shù)控車床得另一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是剛度大，這是為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便高精度的加工。3、輕拖動(dòng)數(shù)控車床的第三個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是輕拖動(dòng)。刀架移動(dòng)一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數(shù)控車床得關(guān)鍵機(jī)械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝得滾動(dòng)軸承是專用軸承，它得壓力角比較常用的向心推力球輛承要大得多。這種專用軸承配對(duì)安裝，是選配的，最好是出廠時(shí)就是成對(duì)的。4、功能多數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護(hù)比較嚴(yán)密等特點(diǎn)，自動(dòng)運(yùn)裝時(shí)一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。5、自排屑數(shù)控車床一般還配有自動(dòng)排屑裝置。6、高精度、高穩(wěn)定數(shù)控車床加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量，可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；機(jī)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(jī)床的3~5倍）；機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；對(duì)操作人員要求高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。2數(shù)控的加工工藝2.1數(shù)控加工與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)的區(qū)別數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)的主要區(qū)別,在于它往往不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過程的具體描述。因此在工藝路線設(shè)計(jì)中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個(gè)工藝過程中，因而要與普通加工工藝銜接好。2.2數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題2.2.1工序的劃分根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的工件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。

（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些工件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長(zhǎng)，會(huì)受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長(zhǎng)會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此程序不能太長(zhǎng)，一道工序的內(nèi)容不能太多。（3）以加工部位劃分工序。對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對(duì)于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來(lái)說(shuō)，凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。2.2.2順序的安排順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需要來(lái)考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮。（2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工。（3）以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)。2.2.3切削條件的三要素切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會(huì)上升，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會(huì)減少1/2。進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對(duì)刀具的影響小。切深對(duì)刀具的影響雖然沒有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì)影響刀具的壽命。在三坐標(biāo)的測(cè)量中工件的擺放很關(guān)鍵，雖然工件的擺放對(duì)于最后的結(jié)論影響微戶其微，但是卻關(guān)系到在測(cè)量中程序的如何編制，以及在最后編制完后對(duì)要測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)的評(píng)值方式也不一樣。在本例中工件的擺放是按圖紙的主視圖方向來(lái)擺放的。對(duì)于數(shù)控加工來(lái)說(shuō)要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。如表1：表1切削速度的選擇被切削材料名稱輕切削一般切削重切削切深0.5到1.0mm進(jìn)給量0.05到0.3mm/rev切深1到4mm進(jìn)給量0.2到0.5mm/rev切深5到15mm進(jìn)給量0.4到0.8mm/rev優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10#100-250150-25080-22045#60-23070-22080-180合金鋼100-220100-23070-22070-22080-22080-200最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量有關(guān)。在確定加工條件時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對(duì)于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來(lái)說(shuō)，可以采用冷卻劑或選用剛性好的個(gè)、刀具。3典型軸類零件的加工工藝3.1典型軸類零件的分析??3.1.1技術(shù)要求該典型軸類零件長(zhǎng)度為145mm，螺紋大徑為30mm、長(zhǎng)度為25mm，外圓錐面的錐度為20o、長(zhǎng)度為29mm，圓弧總長(zhǎng)為57mm、半徑分別有24mm/9mm/8mm，所鏜的孔直徑為28mm、長(zhǎng)度為26mm。外圓相互位置精度為0.02～0.04之間，圓的徑向跳動(dòng)為0.02，端面與軸心線保持垂直，兩端端面要保持平行?？椎谋砻媾c外表面也應(yīng)保持平行。直徑為52mm的外圓、外圓錐度及孔的內(nèi)表面的粗糙度均為1.6，其它位置的粗糙度為3.2。在加工該軸類零件時(shí)，需采用粗車與精車結(jié)合的方法，在粗加工零件表面輪廓時(shí)，必須保證0.5mm的精加工余量，必要時(shí)需使用刀偏表，對(duì)刀具進(jìn)給時(shí)進(jìn)行誤差的控制，有效地減小誤差，方能確定該零件在加工精度方面的各種要求3.1.2加工精度分析（1）盡可能將工件原點(diǎn)選擇在工藝定位基礎(chǔ)上，這樣有利于加工精度的提高。（2）盡量將工件原點(diǎn)選擇在零件的尺寸基準(zhǔn)上，這樣便于坐標(biāo)值的計(jì)算，減少誤差率，盡量選擇在精度較高的工件表面上，以提高被加工零件的加工精度。（3）選用精度等級(jí)高的滾珠絲桿，以減小絲桿導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床加工精度的影響。（4）進(jìn)給機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)成由減速齒輪、連軸節(jié)、滾珠絲桿副及支承軸組成，在這些環(huán)節(jié)當(dāng)中存在間隙，影響到工作臺(tái)進(jìn)給精度，特別是在運(yùn)動(dòng)換向時(shí)，這些間隙對(duì)機(jī)床加工精度影響更大，而減小各環(huán)節(jié)間的間隙，可以減小機(jī)床加工精度的影響。3.1.3數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇在選擇時(shí)，一般可按下列順序考慮：（1）通用機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇的內(nèi)容；（2）通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇的內(nèi)容；（3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)選擇。工藝規(guī)程是指導(dǎo)施工的技術(shù)文件。一般包括以下內(nèi)容：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內(nèi)容，切削用量、工時(shí)定額以及所采用的設(shè)備和工藝裝備等。3.2工藝過程在生產(chǎn)過程中，那些與有原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品直接相關(guān)的過程稱為工藝過程。它包括毛坯制造、零件加工、熱處理、質(zhì)量檢驗(yàn)和機(jī)器裝配等。在工藝過程中，以機(jī)械加工方法按一定順序逐步地改變毛坯形狀、尺寸、相對(duì)位置和性能等，直至成為合格零件的那部分過程稱為機(jī)械加工工藝過程。工藝過程可劃分為不同層次的單元。它們是工序、安裝、工位、工步和走刀。其中工序是工藝過程中的基本單元。（1）工序一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地或一臺(tái)機(jī)床上對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。劃分工序的依據(jù)是工作地點(diǎn)是否變化和工作過程是否連續(xù)。（2）安裝在機(jī)械加工工序中，使工件在機(jī)床上或在夾具中占據(jù)某一正確位置并被夾緊的過程，稱為裝夾。在數(shù)控車床上加工本零件將采用卡盤進(jìn)行裝夾，在加工必要時(shí)將采用鉆頭進(jìn)行輔助加工。（3）工位簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，工件相對(duì)于機(jī)床或刀具每占據(jù)一個(gè)加工位置所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為工位。（4）工步在加工表面不變，加工工具不變的條件下，所連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容稱為工步。生產(chǎn)中也常稱為“進(jìn)給”。（5）走刀加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分稱為走刀。3.3加工工序的劃分?jǐn)?shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行。（1）刀具集中分序法就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。這樣可減少換刀次數(shù),壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差。（2）以加工部位分序法一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度要求較高的部位。（3）以粗、精加工分序法對(duì)于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校形，故一般來(lái)說(shuō)凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。本文中的零件則需采用“以加工部位分序法”，該零件由螺紋、圓錐、槽、圓弧、鏜孔五部分組成，分別用不同的加工刀具，所以用這種分序法最為合適。運(yùn)用編制加工工藝過程卡與工序卡的方式來(lái)敘述本零件的加工，顯得簡(jiǎn)易明了，通俗易懂，是數(shù)控加工本零件的必然要求。3.4編制工藝過程卡3.4.1工件的裝夾方式采用三角爪自定心卡盤兩次裝夾第一次裝夾，夾住Ф55車削螺紋M30、圓錐、槽。第二次裝夾，掉頭夾住Ф52，車削圓弧和孔。數(shù)控車床機(jī)械加工工藝卡產(chǎn)品名稱圖號(hào)零件名稱典型軸類零件共1頁(yè)第1頁(yè)毛坯種類圓鋼材料牌號(hào)45號(hào)鋼毛坯尺寸Ф55mm*150mm序號(hào)工種工步工藝內(nèi)容備注工具夾具刀具量具1下料Ф55x150卡盤游標(biāo)卡尺、千分尺2車床車端面、外圓、倒角粗車一端面、外圓、倒角中心鉆卡盤外圓刀3精車一端面、外圓、倒角4車圓錐粗車圓錐外圓車刀5精車圓錐6車三角螺紋粗車螺紋螺紋刀7精車螺紋8車槽粗車車槽切槽刀9精車車槽10車削圓弧粗車圓弧尖刀11精車圓弧12車孔粗車孔內(nèi)孔車刀13精車孔3.4.2切削用量的確定（1）背吃刀量ap的確定在工藝系統(tǒng)剛度和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)。本零件屬于典型軸類零件，其中包含了螺紋、圓錐、切槽、圓弧、鏜孔等工藝內(nèi)容，其背吃刀量分別為：粗加工表面為1.5、精加工表面為0.1，加工圓錐、切槽及圓弧的背吃刀量與加工表面時(shí)一樣，粗鏜孔為1.25、精鏜孔為0.25,螺紋則為：粗車1.25、精車0.1。（2）進(jìn)給量f（有些數(shù)控機(jī)床用進(jìn)給速度Vf）進(jìn)給量f的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。粗車時(shí)，一般取f=0.3～0.8㎜/r，精車時(shí)常取f=0.1～0.3㎜/r，切斷時(shí)f=0.05～0.2㎜/r。本論文中加工該典型軸類零件采用的進(jìn)給量為：粗加工表面（圓錐、圓弧、切槽等）為0.14、精加工表面為0.04，粗鏜孔為0.09、精鏜孔為0.04，螺紋粗車為0.08、螺紋精車為0.03。3.4.3主軸轉(zhuǎn)速的確定①光車外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速加工本零件時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為：粗加工時(shí)500、精加工時(shí)800。②車螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床推薦車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)為：n≤（1200/P）－k

(5-1)

式中

P——被加工螺紋螺距，㎜；k——保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為80。加工該典型軸類零件時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為：粗車時(shí)500、精車時(shí)800。3.5編制加工工序卡數(shù)控加工工序卡零件名稱典型軸類零件圖號(hào)圖1夾具名稱卡盤設(shè)備名稱及型號(hào)數(shù)控車床CNC6140D材料名稱及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱加工螺紋工序號(hào)1工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱名稱1粗車端面5000．141．51T0101游標(biāo)卡尺2精車端面8000．040．11T0101千分尺3粗車外圓5000．141．51T0101游標(biāo)卡尺4精車外圓8000．040．11T0101千分尺5倒角5000．141．51T01016粗車螺紋5000．081．252T0202游標(biāo)卡尺7精車螺紋8000．030．12T0202千分尺數(shù)控加工工序卡零件名稱典型軸類零件圖號(hào)圖2夾具名稱卡盤設(shè)備名稱及型號(hào)數(shù)控車床CNC6140D材料名稱及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱加工圓錐工序號(hào)2??工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱名稱1粗車外圓5000．141．5T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺2精車外圓8000．040．1T0101外圓車刀千分尺3倒角5000．141．5T0101外圓車刀4粗車圓錐5000．141．5T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺5精車圓錐8000．040．1T0101外圓車刀千分尺數(shù)控加工工序卡零件名稱典型軸類零件圖號(hào)圖3夾具名稱卡盤設(shè)備名稱及型號(hào)數(shù)控車床CNC6140D材料名稱及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱切槽工序號(hào)3??工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱名稱1車槽（粗車）5000．141．5T0303切槽刀游標(biāo)卡尺2車槽（精車）8000．040．01T0303切槽刀千分尺數(shù)控加工工序卡零件名稱典型軸類零件圖號(hào)圖4夾具名稱卡盤設(shè)備名稱及型號(hào)數(shù)控車床CNC6140D材料名稱及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱車圓弧工序號(hào)4??工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱名稱1粗車端面5000．141．5T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺2精車端面8000．040．01T0101外圓車刀千分尺3粗車外圓5000．141．5T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺4精車外圓8000．040．01T0101外圓車刀千分尺5粗車圓弧5000．141．5T0404尖刀游標(biāo)卡尺6精車圓弧8000．040．01T0404尖刀千分尺數(shù)控加工工序卡零件名稱典型軸類零件圖號(hào)圖5夾具名稱卡盤設(shè)備名稱及型號(hào)數(shù)控車床CNC6140D材料名稱及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱鏜孔工序號(hào)5??工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱名稱1鏜孔（粗車）5000．091．25T0105鏜刀游標(biāo)卡尺2鏜孔（精車）8000．040．25T0105鏜刀千分尺4加工路線圖4.1刀具加工進(jìn)給路線的確定：(1)合理安排--“回零”路線在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)，為使其計(jì)算過程盡量簡(jiǎn)化，既不易出錯(cuò)，又便于校核，在合理安排“回零”路線時(shí)，應(yīng)使其前一刀終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離盡量減短，或者為零，即可滿足走刀路線為最短的要求。(2)切削進(jìn)給路線短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗等。在安排粗加工或半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼(3)粗車工件時(shí)幾種不同切削進(jìn)給路線。利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式復(fù)合循環(huán)功能而控制車刀“沿著工件輪廓”進(jìn)行走刀的路線；利用其程序循環(huán)功能安排的“三角形”走刀路線；利用其矩形循環(huán)功能而安排的“矩形”走刀路線。本文零件的加工刀具進(jìn)給路線為“沿工件輪廓走刀”，因?yàn)楸玖慵儆诘湫洼S類零件，結(jié)合了螺紋、圓錐、槽、圓弧和孔五個(gè)工藝，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不論是走刀路線或是工藝編程將會(huì)非常麻煩，而采用“沿工件輪廓走刀”就會(huì)避免這樣的問題，使整個(gè)加工過程變得簡(jiǎn)單易操作。4.2繪制刀具加工路線圖(見附錄二)5數(shù)控刀具表/數(shù)控編程基礎(chǔ)5.1本零件加工所用刀具：外圓車刀（T0101）、切槽刀（T0202）、尖刀（T0303）、螺紋刀（T0404）、鏜刀（T0105）車刀按用途分為外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、切斷刀、切槽刀等多種形式。外圓車刀用于加工外圓柱面和外圓錐面，它分為直頭和彎頭兩種。彎頭車刀通用性較好，可以車削外圓、端面和倒棱。車刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體車刀、焊接車刀和機(jī)械夾固式車刀。整體車刀主要是整體高速鋼車刀，截面為正方形或矩形，整體車刀耗用刀具材料較多，一般只用作切槽，切斷刀使用。序號(hào)名稱刀具號(hào)1外圓車刀T01012螺紋刀T02023切槽刀T03034尖刀T04045鏜刀T01055.2編程基礎(chǔ)5.2.1直徑編程和半徑編程數(shù)控車床加：工件是回轉(zhuǎn)體類零件，其橫截面為圓形，所以尺寸有直徑指定和半徑指定兩種方法。當(dāng)用直徑值編程時(shí)，稱為直徑編程法：用半徑值編程時(shí)，稱為半徑編程法。用半徑、直徑編程法編輯其程序如下：半徑編程：G90G01X**Z**（絕對(duì)指令編程）G91G01X**Z**（增量指令編程）直徑編程：G90G01X**Z**（絕對(duì)指令編程）G91G01X**Z**（增量指令編程）注：當(dāng)用半徑或直徑編程法時(shí)，系統(tǒng)參數(shù)中（機(jī)床參數(shù)）“直徑編程／半徑編程”，要設(shè)為“1"或“0”了。5.2.2數(shù)控機(jī)床常用編程指令（功能字）(1)F功能F功能指令用于控制切削進(jìn)給量。在程序中表示每分鐘進(jìn)給量F后面的數(shù)字表示的是每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min。(2)S功能S功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速。S后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。(3)T功能T功能指令用于選擇加工所用刀具。T后面通常有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號(hào)碼。但也有T后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號(hào)，后兩位是刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償號(hào)，又是刀尖圓弧半徑補(bǔ)償號(hào)。(4)M功能M00：程序暫停，可用NC啟動(dòng)命令（CYCLESTART）使程序繼續(xù)運(yùn)行；M03：主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；M05：主軸旋轉(zhuǎn)停止；M08：冷卻液開；M30：程序停止，程序復(fù)位到起始位置。(5)G指令①快速定位指令G00G00指令命令機(jī)床以最快速度運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)目標(biāo)位置，運(yùn)動(dòng)過程中有加速和減速，該指令對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡沒有要求。②直線插補(bǔ)指令G01G01指令命令機(jī)床刀具以一定的進(jìn)給速度從當(dāng)前所在位置沿直線移動(dòng)到指令給出的目標(biāo)位置。③圓弧插補(bǔ)指令G02、G03圓弧插補(bǔ)指令命令刀具在指定平面內(nèi)按給定的F進(jìn)給速度作圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，用于加工圓弧輪廓。圓弧插補(bǔ)命令分為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令G02和逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令G03兩種。其指令格式如下：順時(shí)針圓弧插補(bǔ)的指令格式：G02X(U)____Z(W)____I____K____F____；G02X(U)____Z(W)___R___F____；逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)的指令格式：G03X(U)____Z(W)____I____K____F____；；G03X(U)____Z(W)___R___F____；使用圓弧插補(bǔ)指令，可以用絕對(duì)坐標(biāo)編程，也可以用相對(duì)坐標(biāo)編程。絕對(duì)坐標(biāo)編程時(shí)，X、Z是圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)值；增量編程時(shí)，U、W是終點(diǎn)相對(duì)始點(diǎn)的距離。圓心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R為圓弧半徑值。④外圓粗車固定循環(huán)G711.格式G71U(△d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U(△u)W(△w)F(f)S(s)T(t)N(ns)…………….F__從序號(hào)ns至nf的程序段,指定A及B間的移動(dòng)指令。.S__.T__N(nf)……△d:切削深度(半徑指定)不指定正負(fù)符號(hào)。切削方向依照AA’的方向決定，在另一個(gè)值指定前不會(huì)改變。FANUC系統(tǒng)參數(shù)（NO.0717）指定。e:退刀行程本指定是狀態(tài)指定，在另一個(gè)值指定前不會(huì)改變。FANUC系統(tǒng)參數(shù)（NO.0718）指定。ns:精加工形狀程序的第一個(gè)段號(hào)。nf:精加工形狀程序的最后一個(gè)段號(hào)?！鱱：X方向精加工預(yù)留量的距離及方向。（直徑/半徑）△w:Z方向精加工預(yù)留量的距離及方向。⑤螺紋切削循環(huán)G82指令直螺紋切削循環(huán)G82X__Z__R__E__C__P__F__;其中X、Z：在絕對(duì)指令時(shí)為螺紋終點(diǎn)C的坐標(biāo)位：增量指令時(shí)為螺紋終點(diǎn)C相對(duì)循環(huán)起點(diǎn)A的移動(dòng)距離。R、E：螺紋收尾長(zhǎng)度在Z、X軸方向上的回退量，其為增量。省略時(shí)，表示不收尾。C:螺紋頭數(shù)，取0.1或省略時(shí)，為單頭螺紋。P：

單頭螺紋時(shí)，為主軸基脈沖處距離切削起點(diǎn)的主軸轉(zhuǎn)角（缺省值為0);

多頭螺紋時(shí)為相鄰螺紋頭的切削起改之間對(duì)應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)角。F：為螺紋導(dǎo)程.結(jié)論通過本文，我們可以對(duì)數(shù)控機(jī)床有更多的認(rèn)識(shí)。通過這一零件的加工，我們可以更清楚的了解數(shù)控車床的加工過程和方法。目前，我們通過這些方法為生產(chǎn)節(jié)約了時(shí)間；也縮短了生產(chǎn)周期；提高了生產(chǎn)效率；并取得了很好的效果。還能很好的控制產(chǎn)品質(zhì)量、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)發(fā)展同步的，同時(shí)也是根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需要而發(fā)展的。現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成熟，發(fā)展將更深更廣更快。未來(lái)的CNC系統(tǒng)將會(huì)使機(jī)械更好用，更便宜。參考文獻(xiàn)[1]詹友仁.離心葉輪五軸加工刀軌與工藝參數(shù)優(yōu)化方法與實(shí)驗(yàn)研究[D].湘潭大學(xué),2012.[2]張靜.非對(duì)稱細(xì)長(zhǎng)軸楔橫軋模具CAD/CAM系統(tǒng)研究[D].燕山大學(xué),2013.[3]劉華.數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究[D].廣州大學(xué),2013.[4]朱志坤.航空復(fù)雜回轉(zhuǎn)件高效數(shù)控加工工藝研究[D].南昌航空大學(xué),2013.[5]梁鑫.宏程序在數(shù)控系統(tǒng)中對(duì)復(fù)雜零件加工的實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2013.[6]吳菁菁.關(guān)于某型機(jī)噴嘴殼體數(shù)控加工工藝的研究[D].大連理工大學(xué),2013.[7]陳哲.面向三維模型基于特征的數(shù)控代碼自動(dòng)生成系統(tǒng)研究[D].華中科技大學(xué),2012.[8]王信銳.數(shù)控機(jī)床能量模型及其應(yīng)用研究[D].大連理工大學(xué),2013.[9]任魏娟.職業(yè)教育項(xiàng)目教學(xué)法研究[D].華東師范大學(xué),2011.[10]彭健鈞.基于特征的復(fù)雜工件數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所）,2012.[11]曹德芳.凸輪軸數(shù)控磨削工藝智能應(yīng)用系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].湖南大學(xué),2012.[12]賈順.面向低碳制造的機(jī)械加工工藝過程能量需求建模與智能計(jì)算研究[D].浙江大學(xué),2014.[13]李玉煒.模具深腔曲面多軸數(shù)控銑削加工技術(shù)研究[D].廣東工業(yè)大學(xué),2015.[14]曾強(qiáng).葉輪類零件的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工與仿真[D].西南交通大學(xué),2010.[15]陳光明.基于數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)原則及方法研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2005,09:54-59+72.[16]穆浩.葉片零件的數(shù)控加工仿真研究[D].武漢理工大學(xué),2013.[17]王培林.自由曲面多軸數(shù)控加工策略的研究[D].山東大學(xué),2007.[18]曹井新,張麗平,陳寶軍,溫紅真.《數(shù)控加工工藝與編程》項(xiàng)目化課程單元設(shè)計(jì)與教學(xué)過程[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2013,01:77-78.[19]李斌.數(shù)控縱切車床CAD/CAM自動(dòng)編程系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)[D].四川大學(xué),2006.[20]余心明.《數(shù)控加工工藝與編程》考試改革模式設(shè)計(jì)[J].光盤技術(shù),2009,02:56-57.

附錄一（采用西門子編程系統(tǒng)）零件加工程O0904N001G00G97S500T0101N002M03N003M08N004G00x58z2N005G01z-2F50N006x25N007x5N008x0N009G00x100z100N010G00x58z0N011G71U1R1P016Q024x0.5z0.1F100N012G00x100z100N013M05N014M00N015G00G