工藝夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)42基于CAXA制造工程師管座斜長(zhǎng)槽零件的數(shù)控加工

平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目：基于 CAXA制造工程 師 管座斜長(zhǎng)槽 零件的 數(shù)控加工 學(xué) 號(hào)： 9041416 姓 名： 馮莉 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師： 閆 巧枝 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) I 摘 要 數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今世界制造業(yè)中的先進(jìn)技術(shù)之一，它涉及到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，計(jì)算機(jī)模擬及仿真加工技術(shù)，機(jī)床仿真及后置處理，機(jī)械加工工藝，裝夾定位技術(shù)與夾具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，金屬切削理論，以及毛坯制造技術(shù)等多方面的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具 有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)國(guó)家整個(gè)制造業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，提高制造業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有著重要的意義。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字或數(shù)字信號(hào)構(gòu)成的程序?qū)υO(shè)備的工作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一門(mén)技術(shù)，簡(jiǎn)稱數(shù)控（ Numerical Control即 NC）。數(shù)控技術(shù)綜合運(yùn)用了微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、精密檢測(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造等技術(shù)的最新成果，通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程和先后順序的自動(dòng)控制，位移和相對(duì)坐標(biāo)的自動(dòng)控制，速度、轉(zhuǎn)速及各種輔助功能的自動(dòng)控制。 數(shù)控系統(tǒng)是指利用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的系統(tǒng)，而數(shù)控機(jī)床則是采用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制的機(jī)床 。其操作命令以數(shù)字或數(shù)字代碼即指令的形式來(lái)描述，其工作過(guò)程按照指令的控制程序自動(dòng)進(jìn)行。 數(shù)控加工，主要是指用記錄在媒體上的數(shù)字信息對(duì)機(jī)床實(shí)施控制，使它自動(dòng)地執(zhí)行規(guī)定的加工任務(wù)。數(shù)控加工可以保證產(chǎn)品達(dá)到較高的加工精度和穩(wěn)定的加工質(zhì)量；操作過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率高；生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，可以大量節(jié)省專用工藝裝備，適應(yīng)產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的需要，大大縮短產(chǎn)品的研制周期；數(shù)控加工與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)緊密結(jié)合在一起，可以直接從產(chǎn)品的數(shù)字定義產(chǎn)生加工指令，保證零件具有精確的尺寸及準(zhǔn)確的相互位置精度，保證產(chǎn)品具有高質(zhì)量的互換性；產(chǎn) 品最后用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢驗(yàn)，可以嚴(yán)格控制零件的形狀和尺寸精度。當(dāng)零件形狀越復(fù)雜，加工精度要求越高，設(shè)計(jì)更改越頻繁，生產(chǎn)批量越小的情況下，數(shù)控加工的優(yōu)越性就越容易得到發(fā)揮。數(shù)控加工系統(tǒng)在現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品中占有舉足輕重的地位，得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)控技術(shù)是發(fā)展數(shù)控機(jī)床和先進(jìn)制造技術(shù)的最關(guān)鍵技術(shù)，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) II 柔性化、集成化的基礎(chǔ)，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)是提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的重要手段。數(shù)控機(jī)床作為數(shù)控技術(shù)實(shí)施的重要裝備，成為提高加工產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率的有效保證和關(guān)鍵。 關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和 制造技術(shù) 機(jī)械加工工藝 毛坯制造 數(shù)控加工 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) III 目 錄 摘 要 . I 第一章 緒 論 1.1 數(shù)控機(jī)床概述 . (1) 1.2 數(shù)控加工編程的基本概念 . (3) 1.3 數(shù)控加工工藝及特點(diǎn) . (5) 1.4 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) . (6) 第二章 系統(tǒng)功能及總體結(jié)構(gòu) 2.1 數(shù)控加工工藝與分析 . (8) 2.2 加工方法的選擇與加工方案的確定 . (12) 2.3 工序與工步劃分 . (13) 2.4 零件安裝與夾具的選擇 . (14) 2.5 刀具選擇與切 削用量的確定 . (15) 2.6 對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 . (17) 2.7 加工路線的確定 . (19) 2.8 復(fù)雜零件 的加工 . (20) 2.9 實(shí)體造型 及程序 . (22) 小結(jié) . (30) 第三章 結(jié)論與展望 3.1 本文總結(jié) . (31) 3.2 將來(lái)展望 . (32) 致 謝 . (33) 參考文獻(xiàn) . (34) 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第一章 緒 論 1.1 數(shù)控機(jī)床概述 數(shù)控機(jī)床：是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止，主軸變速，工件松開(kāi)夾緊，刀具的選擇，冷卻泵的起停等各種操作 和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字信息送入數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)譯碼、運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。 數(shù)控機(jī)床一般由數(shù)控系統(tǒng)、包含伺服電動(dòng)機(jī)和檢測(cè)反饋裝置的伺服系統(tǒng)、強(qiáng)電控制柜、機(jī)床本體和各類輔助裝置組成，如圖所示。 自從第一臺(tái)數(shù)控銑床誕生后，數(shù)控加工技術(shù)在全世界各國(guó)得到迅速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造加工技術(shù)的發(fā)展起到重大推動(dòng)作用。數(shù)控加工技術(shù)不僅涉及數(shù)控加工設(shè)備，還涉及數(shù)控加工工藝、工裝和加工過(guò)程的自動(dòng)控制等。 在目前生產(chǎn)中，數(shù)控加工設(shè)備的種類很多，不僅有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控沖床、電加工機(jī)床，車銑教工中心、鏜銑加工中心、齒輪加工中心，還有各種柔性制造單元等等。從數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)上看，不僅有簡(jiǎn)單的二軸控制、 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 三軸控制、四軸、五軸控制，在高檔數(shù)控系統(tǒng)中已經(jīng)可以控制在幾十個(gè)軸以上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用突顯在航空航天技術(shù)、汽車制造、模具制造、輪船制造、電子制造等各個(gè)制造行業(yè)中，和我們?nèi)粘９ぷ?、生活密切相關(guān)。 數(shù)控機(jī)床以其精度高、效率高、能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械加工中 廣泛應(yīng)用在航空航天技術(shù)、汽車制造、模具制造、輪船制造、電子制造等各個(gè)制造行業(yè)中，和我們?nèi)粘９ぷ?、生活密切相關(guān)。 概括起來(lái)，數(shù)控機(jī)床的加工有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： 1）精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的， 一般情況下工作過(guò)程不需要人工干預(yù)，這就消除了操作者人為產(chǎn)生的誤差。在設(shè)計(jì)制造數(shù)控機(jī)床時(shí)，采取了許多措施，使數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部分達(dá)到了較高的精度和剛度。數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的移動(dòng)當(dāng)量普遍達(dá)到了 0.01 0.0001mm，而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，高 檔數(shù)控機(jī)床采用光柵尺進(jìn)行工作臺(tái)移動(dòng)的閉環(huán)控制。數(shù)控機(jī)床的加工精度由過(guò)去的 0.01 mm提高到 0.005mm甚至更高。定位精度九十年代初中期已達(dá)到 0.002mm 0.005mm。此外，數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床結(jié)構(gòu)都具有很高的剛度 和熱穩(wěn)定性。通過(guò)補(bǔ)償技術(shù)，數(shù)控機(jī)床可獲得比本身精度更高的加工精度。尤其提高了同一批零件生產(chǎn)的一致性，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 2）生產(chǎn)效率高。零件加工所需的時(shí)間主要包括機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此數(shù)控機(jī)床每一道工序都可選用最有利的切削用量。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，因此允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，這就提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。數(shù)控機(jī)床的移動(dòng)部件空行程運(yùn)動(dòng)速度快，工件裝夾時(shí)間短，刀具可自動(dòng)更換，輔助時(shí)間比一般機(jī)床大為減少。 3）適應(yīng)性強(qiáng)。 適應(yīng)性即所謂的柔性，是指數(shù)控機(jī)床隨生產(chǎn)對(duì)象變化而變化的適應(yīng)能力。在數(shù)控機(jī)床上改變加工零件時(shí)，只需重新編制程序，輸入新的程序后就能 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 實(shí)現(xiàn)對(duì)新的零件的加工；而不需改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，且生產(chǎn)過(guò)程是自動(dòng)完成的。這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的方便。適應(yīng)性強(qiáng)是數(shù)控機(jī)床最突出的優(yōu)點(diǎn)，也是數(shù)控機(jī)床得以生產(chǎn)和迅速發(fā)展的主要原因。 數(shù)控機(jī)床更換被加工零件時(shí)幾乎不需要重新調(diào)整機(jī)床，節(jié)省了零件安裝調(diào)整時(shí)間。數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量穩(wěn)定，一般只作首件檢驗(yàn)和工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn)，因此節(jié)省了停機(jī)檢驗(yàn)時(shí) 間。在加工中心機(jī)床上加工時(shí)，一臺(tái)機(jī)床實(shí)現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，生產(chǎn)效率的提高更為顯著。 4）能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。普通機(jī)床難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法實(shí)現(xiàn)軌跡為三次以上的曲線或曲面的運(yùn)動(dòng)，如螺旋槳、汽輪機(jī)葉片之類的空間曲面；而數(shù)控機(jī)床則可實(shí)現(xiàn)幾乎是任意軌跡的運(yùn)動(dòng)和加工任何形狀的空間曲面，適應(yīng)于復(fù)雜異形零件的加工。 5）良好的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控機(jī)床雖然設(shè)備昂貴，加工時(shí)分?jǐn)偟矫總€(gè)零件上的設(shè)備折舊費(fèi)較高。但在單件、小批量生產(chǎn)的情況下，使用數(shù)控機(jī)床加工可節(jié)省劃線工時(shí)，減少調(diào)整、加工和檢驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省直接生產(chǎn)費(fèi)用。數(shù)控機(jī)床加工零件一般不需制 作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費(fèi)用。數(shù)控機(jī)床加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，節(jié)省廠房面積和建廠投資。因此使用數(shù)控機(jī)床可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息，特別是在數(shù)控機(jī)床上使用計(jì)算機(jī)控制，為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造以及管理一體化奠定了基礎(chǔ)。 1.2 數(shù)控加工編程的基本概念 1.2.1 數(shù)控編程 所謂數(shù)控編程就是把零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移量等信息用數(shù)控語(yǔ)言記錄在程序單上，并經(jīng)校核的全過(guò)程。 為了與數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部程 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 序（系統(tǒng)軟件）及自動(dòng)編程用的零件源程序相區(qū)別，把從外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱為數(shù)控程序。 數(shù)控機(jī)床所使用的程序是按照一定的格式并以代碼的形式編制的。數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多，它們使用的數(shù)控程序的語(yǔ)言規(guī)則和格式也不盡相同，編制程序時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格按照機(jī)床編程手冊(cè)中的規(guī)定進(jìn)行。編制程序時(shí)，編程人員應(yīng)對(duì)圖樣規(guī)定的技術(shù)要求、零件的幾何形狀、尺寸精度要求等內(nèi)容進(jìn)行分析，確定加工方法和加工路線；進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，獲得刀具軌跡數(shù)據(jù)；然后按數(shù)控機(jī)床規(guī)定的代碼和程序格式，將被加工工件的尺寸、刀具 運(yùn)動(dòng)中心軌跡、切削參數(shù)以及輔助功能（如換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、切削液開(kāi)關(guān)等）信息編制成加工程序，并輸入數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床自動(dòng)地進(jìn)行加工。理想的數(shù)控程序不僅應(yīng)該保證能加工出符合圖紙要求的合格工件，還應(yīng)該使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機(jī)床能安全、可靠、高效地工作。 1.2.2數(shù)控加工程序編制的方法 數(shù)控編程大體經(jīng)過(guò)了機(jī)器語(yǔ)言編程、高級(jí)語(yǔ)言編程、代碼格式編程和人機(jī)對(duì)話編程與動(dòng)態(tài)仿真這樣幾個(gè)階段。在上個(gè)世紀(jì) 70 年代，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）先后對(duì)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和 運(yùn)動(dòng)方向、數(shù)控程序編程的代碼、字符和程序段格式等制定了若干標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范（我國(guó)按照 ISO標(biāo)準(zhǔn)也制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)），從而出現(xiàn)了用代碼和標(biāo)示符號(hào)，按照嚴(yán)格的格式書(shū)寫(xiě)的數(shù)控加工源程序代碼格式編程程序。這種編寫(xiě)源程序技術(shù)的重大進(jìn)步，意義極為深遠(yuǎn)。在這種編程方式出現(xiàn)后，凡是數(shù)控系統(tǒng)不論檔次高低，均具有編程功能。因?yàn)榫幊踢^(guò)程的大為簡(jiǎn)化，使得機(jī)床操作者只要查閱、細(xì)讀系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)就有能力編程。從而使數(shù)控機(jī)床走向大范圍、廣領(lǐng)域的應(yīng)用。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 1.3 數(shù)控加工工藝及特點(diǎn) 機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用材料去除 方法改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使其成為達(dá)到設(shè)計(jì)要求的過(guò)程。數(shù)控機(jī)床的加工工藝與普通機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，遵 循的原則基本一致。也有許多不同，最大的不同表現(xiàn)在切削刀具軌跡的控制方式上。同時(shí)由于數(shù)控機(jī)床本身自動(dòng)化程度較高，設(shè)備費(fèi)用較高，因此數(shù)控機(jī)床加工相應(yīng)形成了自己的特點(diǎn)： 1）數(shù)控加工的工藝內(nèi)容設(shè)計(jì)十分具體 在使用通用機(jī)床加工時(shí)，許多具體的工藝問(wèn)題，如工藝中各工步的劃分與安排，刀具的幾何形狀，走刀路線及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定的，一般無(wú)須工藝人員 在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過(guò)多的規(guī)定。而在數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，上述這些具體工藝問(wèn)題，不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的內(nèi)容，而且還必須做出正確的選擇并編入加工程序中。 2）數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)非常嚴(yán)密 數(shù)控機(jī)床雖然自動(dòng)化程度較高，但自適應(yīng)性差。它不能像通用機(jī)床加工時(shí)可以根據(jù)加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題比較靈活的適時(shí)的進(jìn)行人為的調(diào)整。即使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在自適應(yīng)調(diào)整方面作出了不少努力與改進(jìn)，但其自由程度也不大。比如，數(shù)控機(jī)床加工螺紋孔時(shí)，它不知道孔中是否已經(jīng)擠滿了切屑，是否需要退一下刀，或先清理一下切屑再進(jìn)刀。所以，在數(shù)控加工的工藝設(shè) 計(jì)中，必須注意加工過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，計(jì)算和編程時(shí)，都要力求正確無(wú)誤。 3）數(shù)控加工的操作程序化相當(dāng)嚴(yán)格 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 由于數(shù)控加工自動(dòng)化程度高、可多軸聯(lián)動(dòng)，便于工序集中安排。但數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，操作技術(shù)要求高，所加工的對(duì)象也都是一些形狀比較復(fù)雜、價(jià)值也比較高的零件，稍有不慎損壞了零件或損壞了機(jī)床、刀具，都會(huì)造成較大損失。因此對(duì)數(shù)控機(jī)床加工操作的基本步驟的程序化要求相當(dāng)嚴(yán)格。從工藝設(shè)計(jì)編寫(xiě)程序校驗(yàn)程序零件加工的每一步都不能忽視，其中程序校驗(yàn)更是重要的一環(huán)。在實(shí)際工作中，由于一個(gè)小數(shù)點(diǎn)或一個(gè)符號(hào)的差錯(cuò)而釀成重大機(jī)床事 故和質(zhì)量事故的例子也屢見(jiàn)不鮮。 4）數(shù)控加工機(jī)床的合理應(yīng)用 根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，正確選擇加工方法和加工對(duì)象，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床加工的優(yōu)點(diǎn)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益是我們?cè)谶M(jìn)行工藝設(shè)計(jì)中必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。數(shù)控加工工藝的應(yīng)用有很大的靈活性，對(duì)同一個(gè)加工內(nèi)容，可能有多種工藝方案，必須針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析。一方面，選擇加工方法和對(duì)象時(shí)要考慮到數(shù)控機(jī)床與系統(tǒng)的性能指標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)加工且能保證加工精度、滿足技術(shù)質(zhì)量要求；另一方面，有時(shí)還要在基本不改變工件原有性能的前提下，對(duì)其形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)等做一些必要的、適應(yīng)數(shù)控機(jī)床 加工的修改。 一種零件的加工工藝過(guò)程并不是固定不變的，零件加工過(guò)程要滿足零件圖樣的技術(shù)要求，同時(shí)又受到加工批量、設(shè)備條件、工藝水平等因素的制約。從生產(chǎn)水平發(fā)展和數(shù)控加工技術(shù)水平提高的角度上來(lái)看，數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)工作也是在不斷提高和改進(jìn)。 1.4 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)控系統(tǒng)分會(huì)有關(guān)專家認(rèn)為，數(shù)控技術(shù)將出現(xiàn)如下發(fā)展趨勢(shì)。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 1） 高精度、高速度 盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢(shì)，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒(méi)有止境的，高精度、高速度的內(nèi)涵也不斷變化。目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展，其中進(jìn)給速度 已到達(dá)每分鐘幾十米乃至數(shù)百米。 2） 智能化 智能化是為了提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。智能化不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過(guò)程（如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫(kù)、智能監(jiān)控），還要貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。即不僅在控制機(jī)床加工時(shí)數(shù)控系統(tǒng)是智能的，就是在系統(tǒng)出了故障，診斷、維修也都是智能的，對(duì)操作維修人員的要求降至最低。 2） 軟硬件的進(jìn)一步開(kāi)放 數(shù)控系統(tǒng)在出廠時(shí)并沒(méi)有完全決定其使用場(chǎng)合和控制加工的對(duì)象，更沒(méi)有決定要加工的工藝，而是由用戶根據(jù)自己的需要對(duì)軟件進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，以滿足用戶的特殊需要。數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商不應(yīng)制約用戶的生產(chǎn)工藝和使用范 圍。 4） PC NC 正在被更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商采用。它不僅有開(kāi)放的特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高。但是作為發(fā)展方向似乎并未被普遍認(rèn)同，且將來(lái)向著超精密和超高速的極限發(fā)展對(duì)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償要求很高時(shí)，它未必就是發(fā)展方向。不過(guò)，目前作為一個(gè)發(fā)展分支還是一種趨勢(shì)。 5） 網(wǎng)絡(luò)化 便于遠(yuǎn)距離操作和監(jiān)控，也便于遠(yuǎn)程診斷故障和進(jìn)行調(diào)整，不僅利于數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠對(duì)其產(chǎn)品的監(jiān)控和維修，也適于大規(guī)?，F(xiàn)代化生產(chǎn)的無(wú)人化車間，實(shí)行網(wǎng)絡(luò) 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 管理，還適于在操作人員不宜到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境（如對(duì)環(huán)境要求很高的超精密加工和對(duì)人體有害的環(huán)境 ）中工作 。 第二章 系統(tǒng)功能及總體結(jié)構(gòu) 2.1 數(shù)控加工工藝與分析 零件的數(shù)控加工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要而又極其復(fù)雜的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)的核心工作，必須在數(shù)控加工方案制定前完成。一個(gè)合格的編程人員對(duì)數(shù)控機(jī)床及其控制系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)，以及影響數(shù)控加工的每個(gè)環(huán)節(jié)都要有一個(gè)清晰、全面的了解，這樣才能避免由于工藝方案考慮不周而可能出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，造成無(wú)謂的人 力、物力等資源的浪費(fèi)。全面合理的數(shù)控加工工藝分析是提高數(shù)控編程質(zhì)量的重要保障。 在數(shù)控加工中，從零件的設(shè)計(jì)圖紙到零件成品合格交付，不僅 要考慮到數(shù)控程序的編制，還要考慮到諸如零件加工工藝路線的安排、加工機(jī)床的選擇、切削刀具的選擇、零件加工中的定位裝夾等一系列因素的影響，在開(kāi)始編程前，必須要對(duì)零件設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)控加工工藝分析，以最終確定哪些是零件的技術(shù)關(guān)鍵，哪些是數(shù)控加工的難點(diǎn)，以及數(shù)控程序編制的難易程度。 零件工藝性分析 也是數(shù)控規(guī)劃的第一步，在此基礎(chǔ)上 ， 方可確定零件數(shù)控加工所需 的 數(shù)控機(jī)床 、加工刀具 、 工藝裝備 、切削用量 、 數(shù)控加工 工藝路線，從而獲得最佳的加工工藝方案 ， 最終滿足零件工程圖紙和有關(guān)技術(shù)文件的要求。 (一 )零件圖樣上 尺寸數(shù)據(jù)的給出應(yīng)符合編程方便的原則 1零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控加工零件圖上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測(cè)基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來(lái)很大方便。由于零件設(shè)計(jì)人員一般在尺寸標(biāo)注中較多地考慮裝配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的標(biāo)注方法，這樣就會(huì)給工序安排與數(shù)控加工帶來(lái)許多 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 不便。由于數(shù)控加工精度和重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標(biāo)注法改為同一 基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注法。 2構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分 在手工編程時(shí)要計(jì)算基點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)，要對(duì)構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在分析零件圖時(shí)，要分析幾何元素的給定條件是否充分。如圓弧與直線，圓弧與圓弧在圖樣上相切，但根據(jù)圖上給出的尺寸，在計(jì)算相切條件時(shí)，變成了相交或相離狀態(tài)。由于構(gòu)成零件幾何元素條件的不充分，使編程時(shí)無(wú)法下 。 3、 管座零件的毛坯 管座零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件、鑄件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大零 件，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。該管座斜長(zhǎng)槽零件造型簡(jiǎn)單，可以先鑄造出大體形狀，在用銑床加工斜長(zhǎng)槽?？墒r(shí)、省力、節(jié)省時(shí)間、降低成本。 管座零件的材料 本工件材質(zhì)為 HT200 1、灰鑄鐵的組織和性能特點(diǎn) 灰鑄鐵的組織有 3種： 鐵素體灰鑄鐵、鐵素體 +珠光體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵。 灰鑄鐵的性能： 1）機(jī)械性能較差 :強(qiáng)度低、塑性低、韌性低且壁厚敏感；抗壓強(qiáng)度、硬度與相同基體碳鋼相近。 2）其它性能 :耐磨性好、減震性好 、缺口敏 感性小、鑄造性能和切削加工性能良好 。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 灰鑄鐵與碳鋼機(jī)械性能的比較 性能指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度 b (N/mm2) 延伸率 (%) 沖擊韌性 k(J/cm2) 硬度 (HBS) 鑄造碳鋼 400650 1025 2060 160230 灰鑄鐵 100350 00.5 05 148298 2、灰鑄鐵的牌號(hào)與用途 HT200 表示灰鑄鐵， b 200N/mm2（壁厚增加，強(qiáng)度降低） 牌號(hào) 基體組織 用途 HT100 鐵素體 低負(fù)荷和不重要的零件。如手柄、蓋板、重錘等。 HT150 鐵素體 +珠光體 受中等負(fù)荷的零件。如機(jī)座、支架、箱體、帶輪等。 HT200 珠光體 受較大負(fù)荷的重要件。如汽缸、床身、活塞、中等壓力閥體、齒輪箱、飛輪等。 HT200 為珠光體類型的灰鑄鐵。其強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好，鑄造性能較好，但脆性較大，需進(jìn)行人工時(shí)效處理。大量用于不受沖擊載荷的零部件，如承受壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、離合器殼及制動(dòng)鼓等。也用于中等壓力的油缸、泵體、閥體以及經(jīng)表面淬火的零件 打開(kāi) 。 3 、鑄造工藝 鑄造一般按造型方法來(lái)分類，習(xí)慣上分為普通砂型鑄造和特種鑄造。普通砂型鑄造包括濕砂型、干砂型、化學(xué)硬化砂型三類。特種鑄造按造型材料的不同，又可分為兩大類：一類以天然礦產(chǎn)砂石作為主要造型材料，如熔模鑄造、殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、泥型鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造等；一類以金屬作為主要鑄型材料，如金屬型鑄造、離心鑄造、連續(xù)鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。 鑄造工藝可分為三個(gè)基本部分，即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。 鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習(xí)慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合 金。 金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過(guò)程，使?jié)策M(jìn)鑄型的金屬，在溫度、化學(xué)成分和純凈度方面都符合預(yù)期要求。為此，在熔煉過(guò)程中要進(jìn)行以控制質(zhì)量為目的的各種檢查測(cè)試，液態(tài)金屬在達(dá)到各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)后方能允許澆注。有時(shí)，為了達(dá)到更高要求，金屬液在出爐后還要經(jīng)爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質(zhì)處理等。熔煉金屬常用的設(shè)備有沖天爐、電弧爐、感應(yīng)爐、電阻爐、反射爐等。 不同的鑄造方法有不同的鑄型準(zhǔn)備內(nèi)容。以應(yīng)用最廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準(zhǔn)備包括造型材料準(zhǔn)備和造型造芯兩大項(xiàng)工作。砂型鑄造中用 來(lái)造型造芯的各種原材料，如鑄造砂、型砂粘結(jié)劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統(tǒng)稱為造型材料造型材料準(zhǔn)備的任務(wù)是按照鑄件的要求、金屬的性質(zhì)，選擇合適的原砂、粘結(jié)劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設(shè)備有碾輪式混砂機(jī)、逆流式混砂機(jī)和葉片溝槽式混砂機(jī)。后者是專為混合化學(xué)自硬砂設(shè)計(jì)的，連續(xù)混合，速度快。 造型造芯是根據(jù)鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準(zhǔn)備好造型材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。鑄件的精度和全部生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)效果，主要取決于這道工序。在很多現(xiàn)代化的鑄造車 間里，造型造芯都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化或自動(dòng)化。常用的砂型造型造芯設(shè)備有高、中、低壓造型機(jī)、拋砂機(jī)、無(wú)箱射壓造型機(jī)、射芯機(jī)、冷和熱芯盒機(jī)等。 鑄造是比較經(jīng)濟(jì)的毛坯成形方法，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件更能顯示出它的經(jīng)濟(jì)性。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精致的藝術(shù)品等。有些難以切削的零件 ，如燃汽輪機(jī)的鎳基合金零件不用鑄造方法無(wú)法成形。 因此本設(shè)計(jì)采用砂型鑄造既經(jīng)濟(jì)又成型容易。 4、鑄造后的加工 鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛刺披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經(jīng)過(guò)清理工序。進(jìn)行這 種工作的設(shè)備有拋丸機(jī)、澆口 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 冒口切割機(jī)等。砂型鑄件落砂清理是勞動(dòng)條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時(shí) ，應(yīng)盡量考慮到為落砂清理創(chuàng)造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經(jīng)鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。 本設(shè)計(jì)鑄造成型后要進(jìn)行時(shí)效處理，以滿足加工工藝要求。 (二 )零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn) 應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。在數(shù)控加工中，若沒(méi)有統(tǒng)一基準(zhǔn)定位，會(huì)因工件的重新安裝而導(dǎo)致加工后的兩個(gè)面上輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。因此要避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，保證兩次裝夾加工后其相對(duì)位置的 準(zhǔn)確性，應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。 零件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔，若沒(méi)有，要設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)孔 (如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設(shè)置工藝孔 )。若無(wú)法制出工藝孔時(shí)，最起碼也要用經(jīng)過(guò)精加工的表面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，以減少兩次裝夾產(chǎn)生的誤差。 此外，還應(yīng)分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證、有無(wú)引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。 2.2 加工方法的選擇與加工方案的確定 (一 )加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同 一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，實(shí)際情況。常用加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度及表面粗糙度可查閱有關(guān)工藝手冊(cè)。 因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 (二 )加工方案確定的原則 管座 零件上 的槽是 比較 精密 的加工，常常是通過(guò)粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對(duì)這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。 確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求所需要的加工方法。 2.3 工序與工步的劃 分 (一 ) 工序的劃分 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應(yīng)根據(jù)零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上完成整個(gè)零件的加工工作，若不能則應(yīng)決定其中哪一部分在數(shù)控機(jī)床上加工，哪一部分在其他機(jī)床上加工，即對(duì)零件的加工工序進(jìn)行劃分。一般工序劃分有以下幾種方式： （二 )工步的劃分工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)不同的表面進(jìn)行加工。為了便于分析和描述較復(fù)雜的工序，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。下面以加工中心 為例來(lái)說(shuō)明工步劃分的原則： 1)管座零件 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開(kāi)進(jìn)行。 2)按刀具劃分工步。 機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 總之，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。 2.4 零件的安裝與夾具的選擇 (一 )定位安裝的基本原則 ： 在確定裝夾方案時(shí)，只需根據(jù)以選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。 夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞 開(kāi)。要求夾持工件后夾具等一些組件等不能與刀具運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生干涉。 必須保證最小的夾緊變形。工件在加工時(shí)，切削力大，需要的夾緊力也大，但又不能把工件夾壓變形。因此，必須慎重選擇夾具的支撐點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。如果采用相應(yīng)措施仍不能控制零件變形，只能將粗、精加工分開(kāi)，或者粗、精加工采用不同的夾緊力 裝卸方便，輔助時(shí)間盡量短。由于加工中心加工效率高，裝夾工件的輔助時(shí)間對(duì)加工效率影響較大，所以要求配套夾具在使用中也要裝卸快且方便。 對(duì)小型零件或工序時(shí)間不長(zhǎng)的零件，可以考慮在工作臺(tái)上同時(shí)裝夾幾件進(jìn)行加工以提高加工效 率。 1)力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 2)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 3)避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。 (二 )選擇夾具的基本原則 ： 夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。由于零件在加工中心上，加工大都采用工序集中的原則，加工的部位較多，同時(shí)批量較小，零件更換周期短，夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 自動(dòng)化對(duì)加工效率的提高及加工費(fèi)用的降低有很大影響。因此，對(duì)批量小的零件應(yīng)優(yōu)先選用組合夾具。對(duì)形狀簡(jiǎn)單的單件小批量生產(chǎn)的零件，可選用通用夾具，如三爪卡盤(pán)、臺(tái)鉗。只 有對(duì)批量較大，且周期性投產(chǎn)，加工精度要求較高的關(guān)鍵工序才設(shè)計(jì)專用夾具，以保證加工精度和提高裝夾效率。 數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下四點(diǎn)： 1)當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 2)在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3)零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。 4)夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī) 床對(duì)零件各表面的加工，即夾具要開(kāi)敞其定位、夾緊機(jī) 構(gòu) 元件不能影響加工中的走刀 (如產(chǎn)生碰撞等 )。 根據(jù)管座斜長(zhǎng)槽的三維立體圖可以看出，該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，所以應(yīng)以低面為加工基面，放在工作臺(tái)上，壓緊，防止銑削時(shí)因松動(dòng)引起震動(dòng)，影響尺寸精度。 2.5 刀具的選擇與切削用量的確定 (一 )刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí)，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀。銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀。選擇立銑刀加工時(shí)，刀具的有關(guān)參數(shù)，推薦按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦部位時(shí) ，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而應(yīng)采用環(huán)形刀。在單件或小批量生產(chǎn)中，為取代多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床，常采用鼓形刀或錐形刀來(lái)加工飛機(jī)上一些變斜角零件加鑲齒盤(pán)銑刀，適用于在五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上加工一些球面，其效率比用球頭銑刀高近十倍，并可獲得好的加工精度。 (二 )切削用量的確定 削用 切 量包括主軸轉(zhuǎn)速 (切削速度 )、背吃刀量、進(jìn)給量。對(duì)于不同的加工方法，需要選擇 切削用量三要素： 1、 主軸轉(zhuǎn)速 n 由切削速度 Vc 和切削直徑 Dc 決定， n=切削速度 Vc 由刀具和工件材料決定， Dc為刀具直徑； 2、 切削速度 Vc m/min， Vc=提 高 Vc值也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施，但 Vc與刀具耐用度的關(guān)系比較密切，隨著 Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故 Vc的選擇主要取決于刀具耐用度； 3、 進(jìn)給量 Vf 是指機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給速度，根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇，加大 Vf 也可以提高生產(chǎn)效率，但是刀具的耐用度會(huì)降低，加工表面粗糙度要求低時(shí)， Vf可選擇得大一些。當(dāng)加工精度表面粗糙度要高時(shí)，進(jìn)給量數(shù)值應(yīng)選小一些，一般在 20mm/min范圍內(nèi)選取。在數(shù)控編程 中， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 還應(yīng)考慮在不同情況下選擇不同的進(jìn)給速度。如在初始切削進(jìn)刀時(shí)，特別是 Z 軸下刀時(shí) ，因?yàn)檫M(jìn)行端銑，受力較大，同時(shí)考慮安全問(wèn)題，所以應(yīng)以相對(duì)較慢的速度進(jìn)給。另外在 Z 軸方向的進(jìn)給是由高往低走時(shí)，產(chǎn)生端切削，可以設(shè)置不同的速度進(jìn)給。在切削過(guò)程中，有時(shí)平面?zhèn)认蜻M(jìn)刀，可能產(chǎn)生全刀刃切削，即刀具的周邊部要切削，切削條件相對(duì)較惡劣，可以設(shè)置較低的進(jìn)給速度。 當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度，一般在 100 200mm/min范圍內(nèi)選取； 在切斷，加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20 50mm/min 范圍內(nèi)選?。?當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí) ，進(jìn)給速度應(yīng)選小一些，一般在 2050mm/min范圍內(nèi)選取； 刀具空行程時(shí)，特別是選距離“回零”時(shí)，可以選擇該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高進(jìn)給速度。 不同的切削用量，并應(yīng)編入程序單內(nèi)。 合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 2.6 對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 在編程時(shí)，應(yīng)正確地選擇 “對(duì)刀點(diǎn) ”和 “換刀點(diǎn) ”的位置。 “對(duì)刀點(diǎn) ”就是在數(shù)控機(jī)床上加 工零件時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。由于程序段從該點(diǎn)開(kāi)始執(zhí)行，所以對(duì)刀點(diǎn)又稱為 “程序起點(diǎn) ”或 “起刀點(diǎn) ”。 對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則是： 1.便于用數(shù)字處理和簡(jiǎn)化程序編制； 2.在機(jī)床上找正容易，加工中便于檢查； 3.引起的加工誤差小。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 對(duì)刀點(diǎn)可選在工件上，也可選在工件外面 (如選在夾具上或機(jī)床上 )但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系。 為了提高加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。刀具的位置則以此孔來(lái)找正，使 “刀位點(diǎn) ”與 “對(duì)刀點(diǎn) ”重合。工廠常用的找正方法是將千 分表裝在機(jī)床主軸上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床主軸，以使 “刀位點(diǎn) ”與對(duì)刀點(diǎn)一致。一致性越好，對(duì)刀精度越高。所謂 “刀位點(diǎn) ”是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、端銑刀刀頭底面的中心，球頭銑刀的球頭中心。 零件安裝后工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系就有了確定的尺寸關(guān)系。在工件坐標(biāo)系設(shè)定后，從對(duì)刀點(diǎn)開(kāi)始的第一個(gè)程序段的坐標(biāo)值；為對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為 (X0， Y0)。當(dāng)按絕對(duì)值編程時(shí)，不管對(duì)刀點(diǎn)和工件原點(diǎn)是否重合，都是 X2、 Y2；當(dāng)按增量值編程時(shí)，對(duì)刀點(diǎn) 與工件原點(diǎn)重合時(shí)，第一個(gè)程序段的坐標(biāo)值是 X2、 Y2，不重合時(shí)，則為 (X1 十 X2)、 Y1+ Y2)。 對(duì)刀點(diǎn)既是程序的起點(diǎn)，也是程序的終點(diǎn)。因此在成批生產(chǎn)中要考慮對(duì)刀點(diǎn)的重復(fù)精度，該精度可用對(duì)刀點(diǎn)相距機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值 (X0， Y0)來(lái)校核。 所謂 “機(jī)床原點(diǎn) ”是指機(jī)床上一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)。例如，對(duì)車床而言，是指車床主軸回轉(zhuǎn)中心與車頭卡盤(pán)端面的交點(diǎn)。 加工過(guò)程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂 “換刀點(diǎn) ”是佰刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置。該點(diǎn)可以是某一固定點(diǎn) (如加工中心機(jī)床，其換刀機(jī)械手的位置是固定的 )，也可以是任意的一點(diǎn) (如車床 )。換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)位時(shí)不碰工件及 其它部件為準(zhǔn)。其設(shè)定值可用實(shí)際測(cè)量方法或計(jì)算確定。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 2.7 加工路線的確定 在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為加工路線。編程時(shí)，加工路線的確定原則主要有以下幾點(diǎn)： 1)加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高。 2)使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，以減少編程工作量。 3)應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空刀時(shí)間。 度等情況，確定是一次走刀，還是多次走刀來(lái)完成加工以及在銑削加工中是采用順銑還是采用逆銑等。 銑削平面零件時(shí)，一般采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削。為減少接刀痕跡，保證零件表面 質(zhì)量，對(duì)刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計(jì)。銑削外表面輪廓時(shí)，銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長(zhǎng)線上切向切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕，保證零件輪廓光滑。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 2.8 復(fù)雜零件 的加工 1）零件圖工藝分析 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 該零件加工表面有圓柱面、圓錐面、斜槽等組成 除 8個(gè)斜長(zhǎng)槽及 8XR12、 5外，其余加工已完成，只加工 8個(gè)斜長(zhǎng)槽及 8XR12、 5窩。 槽精 度要求較高；大部分的表面粗糙度為 Ra=6.3mm，零件材料為鑄鐵 HT200，切削性能好，調(diào)質(zhì)處理。 1）選擇毛坯已經(jīng)鑄造出具體形狀的 零件，只用加工出 槽 2）劃分工序 用一臺(tái)數(shù)控銑床完成粗、精加工只需一道工序。 3) 確定加工順序 加工順序?yàn)橄却周嚭缶?，?0.25mm 的余量；工步順序按照 環(huán)形的原則進(jìn)行。 4）確定進(jìn)給路線 銑削加工中的進(jìn)給路線包括平面銑削加工分 內(nèi)軌跡的加工進(jìn)給和深度進(jìn)給。在兩軸聯(lián)動(dòng)或兩軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床上進(jìn)行加工，對(duì)于內(nèi)軌跡的加工進(jìn)給，如果零件的軌跡是外輪廓曲線，則從零件外輪廓的切線方 向切入；如果零件的軌跡是內(nèi)輪廓曲線，則以過(guò)度圓弧切入零件內(nèi)輪廓軌跡曲線；對(duì)于零件加工深度進(jìn)給用兩種方法：一種方法是在 XZ（或 YZ）平面內(nèi)來(lái)回往復(fù)銑削逐漸進(jìn)給到要求的深度位置，另一種方法是先加工一工藝孔，然后從工藝孔的上方進(jìn)給到要求的深度位置。數(shù)控兩次切削進(jìn)行加工 管座斜長(zhǎng)槽的加工可直接從上表面進(jìn)行加工，槽是一個(gè)直徑為 25 圓心在 240 上的半圓型 5）零件裝夾與夾具選擇 根據(jù)管座的三維立體圖可以看出，該零件除八個(gè)斜長(zhǎng)槽外，其余的加工已完成，所以應(yīng)以底面為加工基面 ，平放在工作臺(tái)上，壓緊，防止切削時(shí)因松動(dòng)引起震動(dòng)影響尺寸精度。 6）選擇刀具 刀具的選擇是數(shù)控銑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?？紤]機(jī)床的加工能力，工序內(nèi)容，被加工零件的材料等因素。數(shù)控加工刀具的材料要求采用新型優(yōu)質(zhì)刀具材料，一般原則先盡可能選擇硬質(zhì)合金，精密加工時(shí)還可選擇性能更好的、更耐磨的陶瓷 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 立方氮化硼和金剛石刀具并優(yōu)選刀具參數(shù)屬一般材料。 粗車選用 25 的硬質(zhì)合金球形銑刀，副偏角不能太小，以防止與工件輪廓發(fā)生干涉，必要時(shí)應(yīng)作圖檢驗(yàn) 。 2.9 實(shí)體造型 及程序 （ 1）管座斜長(zhǎng)槽的加工軌跡路線 （ 2）加工參數(shù)表 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 1)區(qū)域曲面加工參數(shù)表 2)切削用量 參數(shù)表 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 3)進(jìn)退刀方式 參數(shù)表 4)銑刀參數(shù)表 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 (3)程序 % (001.cut,2007.5.12,21:23:19.625) N10G90G54G00Z200.000 N12S1000M03 N14X-7.393Y-189.571Z200.000 N16Z100.000 N18G01Z109.070F100 N20X-7.383Y-120.208Z195.483F200 N22Y-120.013Z195.711 N24Y-119.701Z195.938 N26X-7.310Y-119.174Z195.728 N28X-7.247Y-118.720Z195.746 N30X-7.184Y-118.326Z195.896 N32X-7.082Y-118.003Z195.855 N34X-6.830Y-117.207Z196.072 N36X-6.559Y-116.702Z196.087 N38X-6.132Y-115.903Z196.328 N40X-5.794Y-115.491Z196.357 N42X-5.215Y-114.785Z196.550 N44X-4.747Y-114.401Z196.573 N46X-4.097Y-113.868Z196.717 N48X-3.435Y-113.514Z196.730 N50X-2.822Y-113.186Z196.832 N52X-2.015Y-112.942Z196.829 N54X-1.439Y-112.767Z196.899 N56X0.000Y-112.625Z196.918 N58X1.439Y-112.767Z196.900 N60X2.053Y-112.953Z196.828 N62X2.822Y-113.186Z196.833 N64X3.484Y-113.540Z196.727 N66X4.097Y-113.868Z196.717 N68X4.747Y-114.401Z196.572 N70X5.215Y-114.785Z196.550 N72X6.132Y-115.903Z196.328 N74X6.601Y-116.780Z196.072 N76X6.936Y-117.544Z195.937 N78X7.025Y-117.822Z195.868 N80X7.135Y-118.169Z195.863 N82X7.214Y-118.4