數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及NC編程教材

1、石家莊理工職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文題目：數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及NC編程姓 名： 李禮系 別： 機(jī)電工程系專 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化班 級(jí)：08 級(jí) 1 班指導(dǎo)教師：周禮 （講師）2011年 5 月 20日一、摘要1二、引言數(shù)控概述2（一）數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介2（二）數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)2（三）數(shù)控機(jī)床的組成2（四）數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3三、數(shù)控加工工藝分析4（一）數(shù)控加工工藝概念4（二）數(shù)控加工工藝內(nèi)容4（三）工序與工布的劃分4四、數(shù)控 NC 程序編制5（一）數(shù)控編程的基本概念 5（二）數(shù)控編程步驟 6（三）數(shù)控車床程序的編制 7五、數(shù)控刀具的選用 8（一）數(shù)控機(jī)床的刀具特點(diǎn) 8（二）刀具材料8（三）數(shù)控刀具的選擇9（四

2、）切屑用量的選擇 9六、夾具選擇和裝夾10（一）夾具的分類10（二）工件在數(shù)控車床上的裝夾10七、零件加工編程實(shí)例10（一）零件的工藝分析11（二）確定加工路線12（三）制定加工方案12（四）選擇刀具及對(duì)刀12（五）確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)12八、結(jié)論13參考文獻(xiàn) 142數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及 NC編程摘要：數(shù)控（英文名字： Numerical Control 簡(jiǎn)稱 :NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組 成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。 數(shù)控車床是目前使用最廣泛 的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序 的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、

3、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工， 并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分 組成。NC編程就是將加工零件的加工順序、 刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、 工藝參數(shù) （主運(yùn)動(dòng) 和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾 緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定格式編寫成加 工程序。數(shù)控機(jī)床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫零件 程序、程序校驗(yàn)。機(jī)床夾具的種類很多，按使用機(jī)床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾 具、鏜床夾具、加工中心夾

4、具和其他夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類，可分為手 動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具和自夾緊夾具等 。關(guān)鍵詞： 數(shù)控，車床，編程，加工第 1 頁 共 15 頁.一、引言數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它是綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、 自動(dòng)檢測(cè)、精密機(jī)械制造和管理信息等技術(shù)而發(fā)展起來的高新科技。作為數(shù)控加工的主 體設(shè)備，數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的 水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè) 國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。本文主要討論數(shù)控車床的零件加工工藝以及程序編制，主要以 FANUC 數(shù)控系

5、統(tǒng)為 例，結(jié)合典型零件對(duì)數(shù)控車零件進(jìn)行講解。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控車床的編程方法、編程 的注意事項(xiàng)、加工工藝分析、刀具的選用、刀位軌跡計(jì)算二、數(shù)控概述（一）數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（ Computer numerical control machine tools）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)控機(jī)床種類繁多，由數(shù)控系統(tǒng)通過伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)去控制各運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作，主要 用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工， 具有高精度、 高效率、高柔性化等綜合特點(diǎn)， 適合中小批量形狀復(fù)

6、雜零件的多品種、多規(guī)格生產(chǎn)。（二）數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通 機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)：1、加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；2、可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；3、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；4、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 35 倍）；5、機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；6、對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。（三）數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成：第 2 頁 共15 頁1、主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床

7、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。 數(shù)控機(jī)床2、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，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，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

8、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。5、編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。（四）數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，近幾年來，在實(shí)用 化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績(jī)。主要表現(xiàn)在以下方面。1、機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包 括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)合、車 -鏜-鉆 -齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種 復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高。 “一臺(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠” 、“一次裝 卡，完全加工”等理念正在被

9、更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。2、智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上 得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù) 功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工 過程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。3、機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得 柔性線更加靈活、 功能進(jìn)一步擴(kuò)展、 柔性線進(jìn)一步縮短、 效率更高。 機(jī)器人與加工中心、 車銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光 加工機(jī)床

10、、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。4、精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切機(jī)床的加工精度已從原來的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（ 0.001mm），有些品種已達(dá)到 0.05m 左右。超精密數(shù)控機(jī)床的 微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到 0.05m 左右，形狀精度可達(dá) 0.01m 左右。采第 3 頁 共 15 頁 用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（ 0.001 m）。通過機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng) 態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高機(jī)床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入 亞微米、納米

11、級(jí)超精加工時(shí)代。5、功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向 發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力 矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極 大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。三、數(shù)控加工工藝分析（一）數(shù)控加工工藝概念數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和， 應(yīng)用 于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程中。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善 起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。數(shù)控加工工藝過程， 是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、 尺

12、寸、 表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。（二）數(shù)控加工工藝內(nèi)容1、選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容。2、對(duì)零件圖樣進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析。3、零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定。4、數(shù)控加工工藝方案的制定。5、工步、進(jìn)給路線的確定。6、選擇數(shù)控機(jī)床的類型。7、刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)。8、切削參數(shù)的確定。9、加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改。10、首件試切加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理。（三）工序與工布的劃分 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)圖樣，考慮是否可以在一臺(tái)機(jī)床上完成整個(gè)零件的加 工工作。若不能，則應(yīng)決定其中那一

13、部分在數(shù)控機(jī)床上加工，那一部分在其他機(jī)床上完第 4 頁 共 15 頁 成。一般工序劃分有以下幾種方式：1、按零件裝卡定位方式劃分工序由于每個(gè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各加工表面的技術(shù)要求也有所不同，故加工時(shí)，其定位方式則各有差異。一般加工外形時(shí)，以內(nèi)形定 位；加工內(nèi)形時(shí)又以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。2、按粗、精加工劃分工序根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此時(shí)可用不同的機(jī) 床或不同的刀具進(jìn)行加工。 通常在一次安裝中， 不允許將零件某一部分表面加工完畢后， 再加工零件的其他表面。3、按所用刀具劃分工序?yàn)榱藴p少換刀

14、次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加 工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。在專用數(shù)控機(jī)床和加工中 心中常采用這種方法。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。1、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 加工分開進(jìn)行。2、對(duì)于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時(shí)間恢復(fù)，可減 少由變形引起的對(duì)孔的精度的影響。3、按刀具劃分工步。某些機(jī)

15、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)，提高加工生產(chǎn)率。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。四、數(shù)控編程方法（一）數(shù)控編程的基本概念 編程就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作 （換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、 刀具夾緊、 松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定格式編寫成加工程 序。數(shù)控機(jī)床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫零件 程序、程序校驗(yàn)。第 5 頁 共 15 頁（二）數(shù)控編程步驟數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲

16、得數(shù)控加工程序的全部工作過程。1、分析零件圖樣和工藝處理 根據(jù)圖樣對(duì)零件的幾何形狀尺寸，技術(shù)要求進(jìn)行分析，明確加工的內(nèi)容及要求，決 定加工方案、確定加工順序、設(shè)計(jì)夾具、選擇刀具、確定合理的走刀路線及選擇合理的 切削用量等。 同時(shí)還應(yīng)發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機(jī)床本身的能力，正確選擇對(duì)刀點(diǎn)， 切入方式，盡量減少諸如換刀、轉(zhuǎn)位等輔助時(shí)間。2、數(shù)學(xué)處理 編程前，根據(jù)零件的幾何特征，先建立一個(gè)工件坐標(biāo)系，根據(jù)零件圖紙的要求，制 定加工路線，在建立的工件坐標(biāo)系上，首先計(jì)算出刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單 的零件（如直線和圓弧組成的零件） ，只需計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、 兩幾何元素的交點(diǎn)或

17、切點(diǎn)的坐標(biāo)值。3、編寫零件程序清單 加工路線和工藝參數(shù)確定以后，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指定代碼及程序段格式，編寫 零件程序清單。4、程序輸入5、程序校驗(yàn)與首件試切如圖 1 所示，編程工作主要包括：圖1 數(shù)控程序編制的內(nèi)容及步驟第 6 頁 共 15 頁(三) 數(shù)控車床程序的編制 數(shù)控車削加工包括內(nèi)外圓柱面的車削加工、端面車削加工、鉆孔加工、螺紋加工、 復(fù)雜外形輪廓回轉(zhuǎn)面的車削加工等。1、F 功能：F 功能指令用于控制切削進(jìn)給量。在程序中，有兩種使用方法： F 后面的數(shù)字表示 的是主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為 mm/r ；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 后面的數(shù)字

18、表示主軸轉(zhuǎn)速， 單位為 r/min 。S 后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速： r/minS 后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度： m/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( CYCLE START )使程序繼續(xù)運(yùn)行；M01 ：計(jì)劃暫停，與 M00 作用相似，但 M01 可以用機(jī)床“任選停止按鈕”選擇是 否有效；M03：主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；M04：主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；M05：主軸旋轉(zhuǎn)停止；M08：冷卻液開

19、；M09：冷卻液關(guān)； M30：程序停止，程序復(fù)位到起始位置。例如一些常用的編程代碼：G90 絕對(duì)值輸入； G31 等導(dǎo)程螺紋切削G91 相對(duì)值輸入； G32 跳步功能G00 快速點(diǎn)定位； M02、 M03 程序結(jié)束G01 直線插補(bǔ)； M00 程序停機(jī)G02、G03 順圓和逆圓插補(bǔ)； M01 選擇停機(jī)第 7 頁 共 15 頁G28 自動(dòng)返回參考點(diǎn)； M98 調(diào)用子程序G04 暫停； M99 子程序結(jié)束五、數(shù)控刀具的選用（一）數(shù)控機(jī)床的刀具特點(diǎn)數(shù)控加工對(duì)刀具的要求不僅精度高、 強(qiáng)度大、剛度好、 壽命長(zhǎng)。而且要求尺寸穩(wěn)定、 安裝調(diào)整方便。切削刀具由傳統(tǒng)的機(jī)械工具實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性

20、 能有顯著的提高。切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削 加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級(jí)階段向面向用戶、面向使用的高級(jí) 階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會(huì)資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品 過渡到全面進(jìn)入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化） ”的數(shù)控刀具時(shí)代， 實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍。成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展緊 密相連，是應(yīng)用材料科學(xué)、制造科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的高科技成果的結(jié)晶。（二）刀具材料數(shù)控車床使用的刀具材料一般為高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金和陶瓷。在數(shù) 控切削加工時(shí)，數(shù)控刀具切削部分與切屑、工件相互接觸

21、的表面上承受很大的壓力和摩 擦，數(shù)控刀具在高溫下進(jìn)行切削的同時(shí)，還承受切削力、沖擊和振動(dòng)，因此數(shù)控刀具材 料應(yīng)滿足以下基本條件：1、硬度 刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度應(yīng)在 62HRC 以上， 并要求保持較高的高溫硬度。2、耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu) 和化學(xué)性能的綜合反映。3、強(qiáng)度和韌性 一種好的刀具材料，應(yīng)根據(jù)它的使用要求，兼顧硬度和耐磨性兩 方面的性能，有所側(cè)重。滿足高切削力、沖擊和振動(dòng)的條件。4、耐熱性 數(shù)控刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性，并 有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化能力。5、導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù) 在其他條件相同的情

22、況下，刀具材料的熱導(dǎo)率越大，則由 刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數(shù)小，則可 減少刀具的熱變形。6、工藝性 為了便于制造，要求數(shù)控刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、 焊、切削加工和可耐磨性、熱處理特性。材料的高溫特性對(duì)熱軋刀具十分重要。第 8 頁 共 15 頁（三）數(shù)控刀具的選擇1、刀片形狀的選擇：正型（前角）刀片：對(duì)于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝 系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)型（前角）刀片：對(duì)于外 圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。2、一般外圓車削常用 80凸三角形、四方形和 80菱形刀片；仿形加工用 5

23、535 菱形和圓形刀片；在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖 角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。3、前角的作用。大負(fù)前角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度大，以適應(yīng)斷續(xù)切削、 切削含黑皮表面層的加工條件。 大正前角用于：切削軟質(zhì)材料易切削材料被加工材料 及機(jī)床剛性差時(shí)。4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度高時(shí)。大后角用于：切 削軟材料；切削易加工硬化的材料。5、主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削細(xì)而長(zhǎng)的工件；機(jī)床剛 性差時(shí)。小主偏角用于：工件硬度高，切削溫度大時(shí)；大直徑零件的粗加工；機(jī)床剛性 高時(shí)。6、副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。

24、一般為5 15。7、刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時(shí)，切削開始點(diǎn)的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時(shí)為3 5。（四）切屑用量的選擇數(shù)控加工時(shí)對(duì)同一加工過程選用不同的切削用量，會(huì)產(chǎn)生不同的切削效果。合理的 切削用量應(yīng)能保證工件的質(zhì)量要求（如加工精度和表面粗糙度） ，在切削系統(tǒng)強(qiáng)度、剛 性允許的條件下充分利用機(jī)床功率，最大限度地發(fā)揮刀具的切削性能，并保證刀具具有 一定的使用壽命。1、粗車時(shí)切削用量的選擇： 粗車時(shí)一般以提高效率為主，兼顧經(jīng)濟(jì)性和加工成本。提高切削速度、加大進(jìn)給量 和切削深度都能提高生產(chǎn)率。其中切削速度對(duì)刀具壽命的影響最大，切削深度對(duì)

25、刀具壽 命的影響最小，所以考慮粗加工切削用量時(shí)首先應(yīng)選擇一個(gè)盡可能大的切削深度，以減 少進(jìn)給次數(shù)，其次選擇較大的進(jìn)給速度，最后在刀具使用壽命和機(jī)床功率允許的條件下 選擇一個(gè)合理的切削速度。第 9 頁 共15 頁2、精車、半精車時(shí)切削用量的選擇： 精車和半精車的切削深度是根據(jù)零件加工精度和表面粗糙度要求及粗車后留下的 加工余量決定的，一般情況是一次去除余量。當(dāng)零件精度要求較高時(shí)，通常留 0.2 0.4 mm （直徑值）的精車余量。精車和半精車的切削深度較小，產(chǎn)生的切削力也較小，所 以可在保證表面粗糙度的情況下適當(dāng)加大進(jìn)給量。六、夾具選擇和裝夾（一）夾具的分類： 機(jī)床夾具的種類很多，按使用機(jī)床類型

26、分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾 具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類，可分為手 動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具和自夾緊夾具等。按專門化程度可 分為以下幾種類型的夾具：通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。 如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。專用夾具是指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。結(jié)構(gòu)緊湊，操作方 便，主要用于固定產(chǎn)品的大量生產(chǎn)。組合夾具是指按一定的工藝要求， 由一套預(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而 成的夾具。使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，

27、待需要時(shí)重新組合成其他加工過 程的夾具。適用于數(shù)控加工、新產(chǎn)品的試制和中、小批量的生產(chǎn)?？烧{(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具， 它們都是通過調(diào)整或更換少量元件就能加 工一定范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點(diǎn)。通用可調(diào)夾具適用范圍較寬， 加工對(duì)象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對(duì)一組形狀及尺寸相似、加 工工藝相近的工件加工而設(shè)計(jì)的，其加工對(duì)象和范圍很明確，又稱為專用可調(diào)夾具。數(shù)控機(jī)床夾具常用通用可調(diào)夾具、組合夾具。 （二）工件在數(shù)控車床上的裝夾：1、常用裝夾方式：三爪自定心卡盤裝夾；兩頂尖之間裝夾；卡盤和頂尖裝夾；雙 三爪定心卡盤裝夾。2、采用找正的方法：找正裝夾時(shí)必須將工件的

28、加工表面回轉(zhuǎn)軸線（同時(shí)也是工件 坐標(biāo)系 Z 軸）找正到與車床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。一般為打表找正。通過調(diào)整卡爪，使工 件坐標(biāo)系 Z 軸與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。3、薄壁零件的裝夾：薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受力點(diǎn)少，采用開縫套筒第 10 頁 共 15 頁 或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。也可以改變夾緊力的作用點(diǎn)，采用軸向 夾緊的方式。七、零件加工編程實(shí)例（一）零件的工藝分析圖 2 零件1、分析零件圖樣：如圖 2 所示,該零件包括有圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及雙線螺紋等表面；其多個(gè) 直徑尺寸有較嚴(yán)的尺寸公差和表面粗糙度值等要求；球面S50mm 的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤

29、差的作用。該零件材料為 45#鋼，可以用 60mm 棒料，無熱處理和硬度要求。2、選定設(shè)備： 根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選定數(shù)控車床；其數(shù)控系統(tǒng)為FNAUC 。3、確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式： 定位基準(zhǔn)：確定坯件軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。裝夾方式：左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動(dòng)頂尖支頂?shù)难b夾方式。4、確定切削用量（1）背吃刀量：粗車時(shí)，確定其背吃刀量為 3mm 左右；精車時(shí)為 0.25mm。（2）主軸轉(zhuǎn)速：車直線和圓弧輪廓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速。參考表 1 并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定其切削速度為 90m/min；粗車時(shí)確定主軸轉(zhuǎn)速為 500r/min，精車時(shí)確定主軸轉(zhuǎn)速為 800 r/min 。編程中 還可以對(duì)直線、圓弧采用不同的主軸轉(zhuǎn)速。第 11 頁 共 15 頁車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速定為 320 r/min。（3）進(jìn)給速度：粗車時(shí)，按式時(shí)，按式 f=nf 可選擇f1=200mm /min ；精車時(shí)， 兼顧到圓弧插補(bǔ)運(yùn)行，故選擇其 f2=60mm /min 左右；短距離空行程的 f3=300mm /min。（二）確定加工路線 按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則，確定加工路線。加工路線自右向左加 工，先用 1 號(hào)刀用 G70 粗加工出零件外輪廓，具體路線為先倒角（ 245）切削螺 紋實(shí)際外徑 29.6切削 26切削 36切削圓弧部分切削 34切