數控車床畢業(yè)設計

畢 業(yè) 設 計題 目 軸類零件數控加工工藝規(guī)程設計 系 部 機械與汽車工程系 專 業(yè) 數控技術專業(yè) 班 級 08數控1班 姓 名 (學生) 指導教師 (老師) 完成日期 2011年5月30日 0第 0 頁 共 57 頁目 錄第一章 開題報告4第二章 設計任務書6第三章 前言9第三章 機械加工零件圖10第五章 數控加工說明書115.1 零件圖分析115.1.1 形狀分析115.1.2 尺寸分析115.1.3 材料分析115.1.4 技術要求分析115.1.5 尺寸鏈的計算125.2 根據前述分析選擇機床125.2.1 型號125.2.2 參數125.3 裝夾方案的確定125.3.1 定位方案125.3.2 定位的原理分析125.3.3 定位基準的選擇135.3.4 本工藝設計過程中的定位分析135.4 夾緊方案145.4.1 夾緊原則145.4.2 夾緊力及結構分析145.5 數控車床的裝夾找正145.5.1 找正裝夾145.5.2 找正方法145.6 夾具的選擇155.6.1 數控車床夾具的定義和分類155.6.2 夾具作用155.7 刀具選擇165.8 加工方案的確定175.8.1 加工順序的安排分析175.8.2 切削用量的選擇175.8.3 加工余量確定205.9 對刀點與換刀點的確定215.10 工序與工步的劃分225.11 加工路線的確定235.12 確定工件坐標系235.13 裝配工藝245.13.1 機器裝配的基本概念255.13.2 螺紋聯接的基本知識255.13.3 加工零件的鏈接255.14 加工中的難點與解決方案26第六章 注意事項266.1 數控車床操作注意事項266.2 成品自檢數據27第七章 數控加工程序 2810.1 基點（或節(jié)點）的計算2810.2 程序清單28附錄一常用公制螺紋切削的進給次數與背吃刀量33附錄二數控機床設備安全操作規(guī)程33附錄三標準公差表34第八章 機械加工綜合工藝過程卡35第九章 機械加工工序卡36第十章 數控加工刀具卡片54第十一章 設計小結55第十二章 致謝56第十三章 參考文獻57畢業(yè)設計開題報告題 目： 產品9零件數控加工工藝及編程 系 部： 機械與汽車工程系 專 業(yè)： 數控技術 學生姓名： (學生) 學 號： 200808330065 指導教師： (老師) 下發(fā)時間： 2010年09月25日 畢業(yè)設計開題報告設計題目產品9零件數控加工工藝及編程師生聯系方式姓 名聯系電話手 機電子信箱/QQ備 注指導老師(老師)畢業(yè)學生(學生)15115155810554341463選題背景、意義選題背景：通過對本課題的理論研究、設計和實踐，從而深入學習并熟練地掌握典型的數控加工工藝編程、設計和數控加工的全過程。選題意義：本次設計從理論到生產實踐都涉及到零件加工工藝的分析、刀具的選擇與安裝、夾具的設置、工藝路線的確定、切削參數的選取、電腦軟件的繪圖等方面的知識。研 究內 容1、 根據零件的圖紙進行數控加工工藝分析，確定合理的裝夾方案，擬定加工工藝路線。2、 根據零件的材料和加工方法，合理地選擇切削用量和刀具，用繪圖軟件進行繪圖并模擬加工。3、 進行手動編程，并擬定數控加工工序卡。4、繪制加工工藝清單。加工路 線方案1、 加工2件左端，48外圓、錐孔及螺紋底孔至尺寸2、 切斷，保證長度為503、 掉頭校正，倒角并加工M30x1.5內螺紋4、 加工件1左端44、48及內腔尺寸5、 切斷保證長度為976、 掉頭夾44x20，加工右端SR10球面，23、29.8至尺寸7、 切槽26x5，加工外螺紋M30x1.58、 將件2旋入件1，以件1右端為編程零點，組合加工圓弧面畢業(yè)設計開題報告計 劃進 度1、二0一0年九月二十五日至二0一0年十一月二十八日 寫好開題報告，為畢業(yè)設計正式做準備2、二0一0年九月二十五日至二0一0年十月十日 畫好零件圖、對零件圖進行工藝分析、確定加工方案3、二0一0年十月十日至二0一0年十月三十日 工序、工步的安排、定好切削參數，編制數控加工程序4、二0一0年十月三十日至二0一0年十一月十八日 填寫工藝過程卡片、工序卡片，對設計的資料進行裝訂5、二0一0年十一月二十二日至二0一0年十一月二十四日 準備畢業(yè)答辯、完成課題指導老師意見（對本選題的深度、廣度及工作量的意見和對設計結果的預測）指導教師簽名: 年 月 日開題組意 見組長簽名: 年 月 日2010屆數控技術專業(yè)畢業(yè)設計任務書 系 部 機械與汽車工程系 專 業(yè) 數控技術 班 級 數控1班 學生姓名 (學生) 指導教師 (老師) 學 號 20080833065 一、 畢業(yè)設計課題 產品9零件機械加工工藝規(guī)程設計二、 內容和要求1、 繪制產品9零件圖一張（比例1：1）2、 編制制產品9零件機械加工工藝過程卡一套3、 編制數控加工工藝文件一套4、 編寫數控加工程序（可以用介質記載）5、 編寫畢業(yè)設計計算說明書一份三、 任務及要求： 1、 根據材料的切削加工特點，對零件進行工藝分析，確定加工方案。 2、 運用手工編程或借助MasterCAM軟件完成零件數控程序編制并獲得數控程序。 3、撰寫不少于5000字的畢業(yè)設計說明書。 四、進度安排及完成時間：1、準備階段時間及內容時 間：二0一0年九月二十五日至二0一0年十一月二十八日 內 容：了解設計內容，熟悉零件圖紙，搜集有關技術文獻資料，零件加工工藝設計方法。 2、確定設計方案時間與內容時 間：二0一0年九月二十五日至二0一0年十月十日 內 容：完成文獻綜述、開題報告的撰寫，提出解決課題問題的初步方案，并對方案優(yōu)、缺點進行比較，并分析實施可行性，按實際條件確定實施方案。 3、畢業(yè)設計時間與內容時 間：二0一0年十月十日至二0一0年十月三十日 內 容：分析材料的性能，了解材料的切削加工特點，對需要加工零件進行工藝分析，確定加工正確的方案，并采用手工編程或運用MasterCAM軟件完成零件數控程序編制并獲得數控程序。 4、撰寫畢業(yè)設計說明書及要求時 間: 二0一0年十月三十日至二0一0年十一月十八日 要 求：按懷化職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書相關標準要求撰寫畢業(yè)設計說明書。 5、畢業(yè)答辯工作及要求時 間：二0一0年十一月二十二日至二0一0年十一月二十四日 要 求：畢業(yè)答辯準備，完成畢業(yè)設計答辯，答辯組根據答辯情況綜合評定。五、畢業(yè)設計說明書格式要求1、畢業(yè)設計（論文）的裝訂順序封面、目錄、任務書、零件圖、機械加工工藝過程卡、機械加工工序卡、數控加工工藝文件、數控加工程序、致謝、參考文獻。2、書寫及排版要求2.1頁面紙為A4；標準字體間距，標準行間距；頁邊距為左3cm，右2cm，上下各2cm。2.2“目錄”二字用四號黑體，下空二行為章、節(jié)、小節(jié)，采用小四號宋體。頁碼放在行末。2.3正文用五號宋體，頁碼居中。2.4表格：表格按章順序編寫，如：表3-1表示第三章第一表。表應有標題，標題放在表上方，用五號宋體，表內必須按規(guī)定的符號注明單位。表中文字可根據需要采用小于小四號字體（中文宋體，英文Arial字體）。2.5計算公式：公式書寫應在文中另起一行，居中書寫。公式后應注明編號，該編號按章順序編排。公式的編號加圓括號，放在公式右邊行末，公式和編號之間不加虛線。2.6“致謝”二字用四號黑體，內容為五號宋體。2.7“參考文獻”四字用四號黑體，內容用五號宋體。六、提前實習畢業(yè)學生要求1、提前實習畢業(yè)學生在時間上應嚴格服從以上的安排，并且應按規(guī)定時間主動與教研室聯系，通過一定方式獲取畢業(yè)課題，超過規(guī)定時間未獲取的，按自動放棄處理。以后補做需要課題可主動與教研室聯系獲取畢業(yè)課題，教研室將按學院要求視情況收取一定的費用。2、畢業(yè)指導學院系部原則上安排專業(yè)指導教師，若需要老師指導的學生可以主動與其相應的指導教師聯系，并要求填寫好老師的每次指導評語；若不方便聯系，可以就地以實習師傅為指導教師，同樣要求填寫好老師的每次指導評語。3、在11月21日前帶上畢業(yè)論文（一式二份，并有指導老師評語）返校。若因工作離不開，可主動地利用發(fā)郵件形式，提前向專業(yè)教研室主任寫出書面申請，在申請中應寫明原因，獲得允許后方可申請網絡答辯，時間另行安排（一般安排在某個休息日，便于老師集中）。3.1網絡答辯時在同一個地方工作的學生應盡量約定在同一個時間進行；3.2網絡答辯按規(guī)定應收取一定的費用。七、其它：1、以上安排時間若與教學進程相沖突，本安排將以教學進程為準，作出適當調整，具體安排另行通知。2、本任務書解釋權在教研室，可詢問教研室主任或指導教師。 摘 要隨著科技的不斷發(fā)展，數控技術在企業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。數控機床是一種高效的自動化加工設備，它嚴格按照加工程序，自動的對被加工工件進行加工。本設計通過對數控加工的工藝特點、加工零件工藝性等進行分析，選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程，充分發(fā)揮數控加工的優(yōu)質、高效、低成本的特點。設計說明書以數控車床車削軸類零件為例，根據被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等，編寫加工零件的程序。按照說明書要求將加工出零件，并對零件自檢數據進行分析，說明在加工過程中應注意的事項。關鍵字：工藝分析、刀具、切削用量、加工程序前 言本設計說明書是根據職業(yè)技術學院數控技術應用專業(yè)畢業(yè)設計指導書要求編寫的。數控技術和數控裝備是制造工業(yè)現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數控技術及其產業(yè)。 在我國，數控技術與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數控領域，以PC平臺為基礎的國產數控系統，已經走在了世界前列。但是，我國在數控技術研究和產業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術創(chuàng)新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數控領域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數控研究開發(fā)部門和生產廠家所面臨的重要任務。 現就一軸套類零件數控車削加工工藝分析舉例。軸套類零件是數控車削加工中常見的零件之一。其輪廓曲線由直線-圓弧、圓弧-圓弧、圓弧-非圓曲線以及螺紋等組成.加工中多采用兩三爪卡盤裝夾,加工工藝過程大同小異，下面以下圖所示的平軸套類零件為例,分析其數控車削加工工。第 11 頁 共 57 頁第三章 零件圖 第五章 產品說明書5.1 零件圖分析5.1.1 形狀分析零件屬于短軸套類，該零件由圓弧、直線、階梯孔、螺紋等表面組成。件1是軸類零件總長度為97mm,從左到右依次為：長19mm直徑為44mm圓柱面、直徑為48mm連接半徑55mm圓弧，有5X26退刀槽，公稱直徑為30mm的普通螺紋；長20mm的直徑為23的圓柱；直徑為20mm的球面；左端有直徑為20mm深度為29mm的孔，直徑為24mm深度為21mm且連接半徑25的圓弧。件2是套類零件總長為50mm，半徑55mm圓弧連接直經48mm圓柱；M30X20內螺紋及1:10錐度，該零件屬于配合件，由M30X1.5螺紋相配合。5.1.2 尺寸分析 ：零件圖可知兩零件總長公差為0.05mm，外徑48，23，24，30，件2有1:10內圓錐面、48mm圓柱面、44mm圓柱面和24mm內圓柱面、5X26槽左端面、件2左端面表面粗糙度Ra為1.6m，其余表面粗糙度Ra為3.2m，該零件粗糙度較低需粗、精加工完成。件1左端內臺階孔24mm的軸線A基準對左端面的垂直度公差為0.030mm與5X26槽左端面件垂直度公差為0.05mm。件2孔軸線B基準對兩端面的垂直度公差為0.025mm，件1和件2的R55圓弧度為0.04mm，螺紋中徑、頂徑公差代號為6G、內螺紋差代號為6H，其余尺寸公差等級在IT12。5.1.3 材料分析 毛坯材料為45#，強度、硬度、塑性等力學性能好，切削性能、熱處理性能等加工工藝性能好，便于加工，能夠滿足使用性能。其屈服點為355Mpa，抗拉強度為600Mpa，斷后伸長率為16%，斷面收縮率為40%。毛坯下料為55mm150mm、55mm65mm。 圖5-1 三維毛抷圖 表5-1 45號鋼的力學性能：牌號力學性能用途s/b/5(%)4535560016這類中碳鋼的綜合力學性能和切削加工性能均較好，可用于制造受力較大的零件，如主軸、曲軸、齒輪等5.1.4 技術要求分析銳邊倒角為C0.3為去毛刺，圓弧過渡光滑為保證裝配的精確性，其余尺寸公差等級IT12，表示該零件大部分尺寸要求較低。5.1.5 尺寸鏈的計算 封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)基本尺寸減所有減環(huán)的基本尺寸，封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差減所有減環(huán)的下偏差，封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差減所有減環(huán)的上偏差。5.2 根據前述分析選擇機床5.2.1 型號1）機床的選擇機床選擇的原則：要保證加工零件的技術要求，加工出合格的產品。有利于提高生產率。盡可能降低生產成本(加工費用)。根據毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、工件數量、生產條件等要求，選用CK6140車床。5.2.2 參數該車床配有FANUC0i系統。該數控車床為機、電、液、氣四位一體，按照人機工程學宜人化進行布局設計，全封閉防護，操作簡便。用于加工圓柱形、圓錐形和各種成型回轉表面，可車削各種螺紋，以及對盤形類零件進行鉆孔、擴孔、鉸孔和鏜孔加工。同時，CK6140床采用四方轉位刀架。5.3 裝夾方案的確定5.3.1 定位方案根據零件的尺寸、精度要求和生產條件，選擇最常用的車床通用的三爪自定心卡盤。三爪自定心卡盤可以自動定心，夾持范圍大，適用于截面為圓形、三角形、六邊形的軸類和盤類中小型零件。該零件屬于軸套內零件，三爪自定心卡盤可以滿足加工需求，左端面和外圓作為定位基準，右端面中心為工件坐標系原點。5.3.2 定位的原理分析在數控機床上加工零件時，為保證工件的加工精度和加工質量，必須使工件位于機床上的正確位置，也就是通常所說的“定位”，然后將它固定也就是通常所說的“夾緊”。工件在機床上定位與夾緊的過程稱為工件的裝夾過程。數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求，一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能保證零件與機床坐標系之間的準確尺寸關系。依據零件毛料的狀態(tài)和數控機床的安裝要求，應選取能保證加工質量、滿足加工需要的夾具。在這個傳動軸加工過程中，數控車床CK6140配有的三爪自定心卡盤，可滿足加工需要。 5.3.3 定位基準的選擇定位基準即在加工中工件裝夾定位時的基準。數控車床加工軸套類及輪類零件的加工定位基準只能是被加工件的外圓表面、內圓表面或零件端面中心孔。 定位基準的選擇包括定位方式的選擇和被加工件定位面的選擇。 在數控車削加工中，較短軸類零件的定位方式通常采用一端外圓固定，即用三爪卡盤、四爪卡盤或彈簧套固定工件的外圓表面，此定位方式對工件的懸伸長度有一定限制，工件懸伸過長會在切削過程中產生變形，工件懸伸過長還會增大加工誤差甚至掉活。 對于切削長度較長的軸類零件可以采用一夾一頂，或采用兩頂尖定位。在裝夾方式允許的條件下，零件的軸向定位面盡量選擇幾何精度較高的表面。粗基準的選擇：用未加工過的表面所作的定位基準，選擇粗基準時，主要考慮的問題是如何使各道工序均有足夠的加工余量以及工件安裝的穩(wěn)定性。一般，在粗基準的選擇時，為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應選不加工面為粗基準，盡量選用面積大而平整的表面為粗基準，以保證定位準確、夾緊可靠。粗基準一般不重復使用，同一尺寸方向的粗基準一般只能使用一次。所以，考慮到上述因素，選擇圓棒料的精加工表面左端面為粗基準。 精基準的選擇：用已加工過的表面所作的定位基準。選擇精基準時，主要考慮的問題是如何保證零件的加工精度以及安裝可靠。選擇原則為： 基準重合原則，基準統一原則，自為基準原則，互為基準，保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則?？紤]到上述定位基準選擇要求，確定坯料軸線和右端面為定位基準。5.3.4 本工藝設計過程中的定位分析用三爪自定心卡盤夾毛坯255mm外圓55X65加工左端，夾48X50加工面右端，夾毛坯155mm外圓，探出100mm左右，車零件左端，掉頭夾44X20加工面右端，將件2 旋入件一加工圓弧面?？偣灿兴拇窝b夾。裝夾時盡量裝夾部分較長，并且保證不影響加工部分，保證軸線與端面垂直。根據零件圖的分析我們選用三爪自動定心卡盤。 圖5-2 定位簡圖5.4夾緊方案5.4.1夾緊原則金屬切削加工過程中，為保證工件定位時確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力或重力等作用下產生位移和振動，必須將工件夾緊。這種保證加工精度和安全生產的裝置稱為夾緊裝置。5.4.2夾緊力及結構分析對夾緊的基本要求 工件在夾緊過程中，不能改變工件定位后所占據的正確位置。 夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中的位置不能發(fā)生任何變動，又要使工件不產生大的夾緊變形；同時也要使得加工振動現象盡可能小。 操作方便、省力、安全。 夾緊裝置的自動化程度及復雜程度，應與工件的批量大小相適應。 （2）夾緊力方向和夾緊點的確定 夾緊力應盡可能朝向主要定位基準，這樣可以保證夾緊工件時不破壞工件的定位，影響工件的加工精度要求。 夾緊力方向應有利于減少夾緊力，要求能夠在最小的夾緊力作用下，完成零件的加工過程。 夾緊力的作用點應選在工件剛性較好的方向和方位上，這一原則對剛性較差的零件特別重要，可以保證零件的夾緊變形量最小。 夾緊力作用點應盡量靠近零件的加工表面，保證主要夾緊力的作用點與加工表面之間的距離最短，可有效提高零件裝夾的剛性，減少加工過程中的振動。 夾緊力的作用方向應在定位支撐的有效范圍內，不破壞零件的定位要求。5.5 數控車床的裝夾找正5.5.1 找正裝夾 數控車床進行工件的裝夾時，必須將工件表面的回轉中心軸線，即工件坐標系的Z軸，找正到與數控車床的主軸中心軸線重合。5.5.2 找正方法 同于普通車床找正工件的的找正方法。一般用打表找正。通過調整卡爪，使得工件坐標系的Z軸與數控車床的主軸回轉中心軸線重合。 單件的偏心工件在安裝時常常采用找正安裝。使用三爪自動定心卡盤裝夾較長的工件時，由于工件較長，工件遠離三爪自動定心卡盤夾持部分的旋轉中心與車床主軸的旋轉中心不重合，此時必須進行工件的安裝找正。在三爪自動定心卡盤的精度不高時，安裝工件時也需要進行工件的裝夾找正。5.6 夾具的選擇數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求，一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能保證零件與機床坐標系之間的準確尺寸關系。依據零件毛料的狀態(tài)和數控機床的安裝要求，應選取能保證加工質量、滿足加工需要的夾具。在此階梯軸零件加工過程中，選用三爪自定心卡盤，其定位準確、拆卸方便等優(yōu)越性可滿足此零件的加工需要。5.6.1 數控車床夾具的定義和分類在數控車床上用于裝夾工件的裝置稱為車床夾具。車床夾具可分為通用夾具和專用夾具兩大類。通用夾具是指能夠裝夾兩種或兩種以上工件的夾具，例如車床上的三爪卡盤，四爪卡盤,彈簧卡套和通用心軸等；專用夾具是專門為加工某一特定工件的某一工序而設計的夾具。三爪卡盤三爪卡盤是最常用的車床也是數控車床的通用卡具。三爪卡盤最大的優(yōu)點是可以自動定心。它的夾持范圍大，但定心精度不高，不適合于零件同軸度要求高時的二次裝夾。三爪卡盤常見的有機械式和液壓式兩種。液壓卡盤裝夾迅速，方便，但夾持范圍小，尺寸變化大時需重新調整卡爪位置。數控車床經常采用液壓卡盤，液壓卡盤特別適用于批量加工。5.6.2 夾具作用數控車削加工過程中，夾具是用來裝夾被加工工件的，因此必須保證被加工工件的定位精度，并盡可能做到裝卸方便,快捷。擇夾具時應優(yōu)先考慮通用夾具。使用通用夾具無法裝夾，或者不能保證被加工工件與加工工序的定位精度時，才采用專用夾具。專用夾具的定位精度較高，成本也較高。專用夾具的作用為：(1)保證產品質量(2)提高加工效率(3)解決車床加工中的特殊裝夾問題(4)擴大機床的使用范圍 使用專用夾具可以完成非軸套，非輪盤類零件的孔、軸、槽和螺紋等的加工，可擴大機床的使用范圍。圖5-3 夾具結構簡圖5.7 刀具選擇 數控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：剛性（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形?。换Q性好，便于快速換刀；壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；刀具的尺寸便于調整，以減少換刀調整時間；刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化、標準化，以利于編程和刀具管理。在機械制造業(yè)中采用數控車削的方法加工螺紋是目前常用的方法。與普通車削相比，螺紋車削的進給速度要高出10倍，螺紋刀片刀尖處的作用力要高 1001000倍，切削速度較快，切削力較大和作用力聚集范圍較窄導致螺紋的加工難度高。所以要從刀具的幾何參數、切屑液和程序的編輯3個方面來提高數控車削螺紋的精度常用的車刀按其用途不同，可分為外圓車刀、端面車刀、切斷刀、內孔車刀、螺紋車刀和成形車刀等根據零件圖紙，此零件加工時要用到的刀具有外圓車刀、端面車刀、切斷刀、螺紋車刀。加工此零件需95車刀加工端面、圓柱面，切槽刀加工槽和切斷；選擇螺紋車刀車螺紋，麻花鉆用來鉆孔。圖5-4 此零件所需 93外圓刀 螺紋刀 60內螺紋刀 鏜孔刀 切斷刀 中心鉆 麻花鉆數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質量。CAD/CAM技術的發(fā)展，使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能，特別是DNC系統微機與數控機床的聯接，使得設計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專門的工藝文件。目前，許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關問題，如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關的參數，就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此，數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數控加工的特點，能夠正確選擇刀刃具及切削用量5.8 加工方案的確定5.8.1 加工順序的安排分析加工順序按先車端面，然后遵循由粗到精，由進到遠，先內后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理的原則確定。5.8.2 切削用量的選擇數控編程時，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速、進給速度及背吃刀量等。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)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具壽命，充分發(fā)揮機床的性能，最大限度的提高生產率，降低成本。1）主軸轉速的確定（1）車外圓時主軸轉速主軸轉速應根據允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為n=1000v/d其中 v 切削速度（m/min），由刀具壽命決定； n 主軸轉速（r/min）； d 工件直徑或刀具直徑（mm）。（2）車螺紋時主軸的轉速在車削螺紋時，車床的主軸轉速將受到螺紋的螺距P（或導程）大小、驅動電機的升降頻特性，以及螺紋插補運算速度等多種因素影響，故對于不同的數控系統，推薦不同的主軸轉速選擇范圍。大多數經濟型數控車床推薦車螺紋時的主軸轉速n(r/min)為：n（1200/P）k式中P被加工螺紋螺距，；k保險系數，一般取為80。主軸轉速n最后要根據上述計算值、機床說明書而定，選取機床有的或較接近計算值的轉速。2）進給速度的確定進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統的性能限制。確定進給速度的原則是：（1）當工件的質量要求能得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在100200mm/min范圍內選取。（2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在2050mm/min范圍內選取。（3）當加工精度、表面粗糙度要求較高時，進給速度應選小一些，一般在2050mm/min范圍內選取。（4）當刀具空行程，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數控系統設定的最高進給速度。3）背吃刀量的確定背吃刀量根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高生產效率。為了保證加工表面質量，可以留少許加工余量，一般為0.20.5mm。切削用量的選擇是否合理，對于能否充分發(fā)揮機床潛力與刀具的切削性能，實現優(yōu)質、高產、低成本和安全操作具有很重要的作用。車削用量的具體選擇如下：粗車時，首先選擇一個盡可能大的背吃刀量，其次選擇一個較大的進給量，最后確定一個合適的切削速度。精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因此選擇較小的背吃刀量和進給量。如何確定加工時的切削速度，除了可參考數控加工技術表5-2列出的數值外，主要根據實踐經驗進行確定。表5-2 數控車削用量推薦表 工件材料工件材料切削深度/mm切削速度/（m.min-1）進給量/（mm.r-1）刀具材料碳素鋼 (b >600Mpa）粗加工5760800.20.4YT類粗加工23801200.20.4精加工0.20.31201500.10.2鉆中心孔500800W18Cr4V鉆孔300.10.2切斷（寬度5mm）701100.10.2YT類此外，在安排粗、精車削用量時，應注意機床說明書給定的允許切削用量范圍，對于主軸采用交流變頻調速的數控車床，由于主軸在低轉速時扭矩降低，尤其應注意此時的切削用量選擇。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。具體要考慮以下幾個因素： 切削深度t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。 切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=（0.60.9）d。 切削速度v。提高v也是提高生產率的一個措施，但v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，v可選200m/min以上。 主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。計算公式為：v=nd/1000。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。 進給速度vF。vF應根據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選擇。vF的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時，vF可選擇得大些。在加工過程中，vF也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用，量化生產線的形成，數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程序的編制過程中，要在人機交互狀態(tài)下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發(fā)揮數控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經濟效益和生產水平。 表5-3 刀具切削用量刀具號刀具名切削用量T010195外圓車刀S=800（粗）S=1000（精）F=0.2F=0.1Ap=2Ap=0.2T02024mm切槽刀S=600F=0.05AP=刀厚T0303外螺紋車刀S=600F=1.5AP=0.2560中心鉆S=800F=0.2Ap=0.219.8麻花鉆S=400F=0.2AP=刀直經T0404內鏜孔刀S=800（粗）S=1000（精）F=0.2F=0.1Ap=1.5Ap=0.228麻花鉆S=400F=50AP=刀直經T050560內螺紋車刀S=600F=1.5AP=0.25 注：第九章、第十章附加工工藝卡與刀具卡下附計算公式：1. 切削速度 Vc Vc = d n / 1000 = d n / 3182. 進給量 f Vf = n f3. 背吃刀量ap ap = dw dm / 24. 主軸轉數 n n = 1000 v / (d)5. 車螺紋主軸轉數 n n 1200 / P K5.8.3 加工余量確定加工余量是指加工過程中所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分。由毛坯轉變?yōu)榱慵倪^程中，在某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱為該表面的總加工余量（亦稱毛坯余量）；一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加工余量（簡稱工序余量）。工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸與零件圖樣的設計尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故實際切除的余量大小不等。下圖表示工序余量與工序尺寸的關系。由圖可知，工序余量的基本尺寸（簡稱基本余量或公稱余量）Z可按下式計算對于被包容面： Z=上工序基本尺寸本工序基本尺寸對于包容面： Z=本工序基本尺寸上工序基本尺寸下圖 工序余量與工序尺寸及其公差的關系( a)被包容面(軸) (b)包容面(孔)為了便于加工，工序尺寸都按“入體原則”標注極限偏差，即被包容面的工序尺寸取上偏差為零；包容面的工序尺寸取下偏差為零。毛坯尺寸則按雙向布置上、下偏差。工序余量和工序尺寸及其公差的計算公式：Z=Zmin+Ta (1-1) Zmax=Z+Tb= Zmin+Ta +Tb (1-2)式中 Zmin最小工序余量；Zmax最大工序余量；Ta上工序尺寸的公差；Tb本工序尺寸的公差。由于毛坯尺寸、零件尺寸和各道工序的工序尺寸都存在誤差，所以無論是總加工余量，還是工序加工余量都是一個變動值，出現了最大和最小加工余量，它們與工序尺寸及其公差的關系可用圖5-5說明。由圖可以看出，公稱加工余量為前工序和本工序尺寸之差，最小加工余量為前工序尺寸的最小值和本工序尺寸的最大值之差；最大加工余量為前工序尺寸的最大值和本工序尺寸的最小值之差。工序加工余量的變動范圍（最大加工余量與最小加工余量之差）等于前工序與本工序的工序尺寸公差之和。 圖 5-5 工序尺寸及其公差的關系5.9對刀點與換刀點的確定工件裝夾方式確定后，即可通過確定工件原點來確定工件坐標系。如果要運行這一程序來加工工件，必須確定刀具在工件坐標系開始運動的起點。程序起始點或起刀點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱為對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是：（1）便于數值處理和簡化程序編制；（2）易于找正并在加工過程中便于查找；（3）引起的加工誤差小。對刀點可以設置在加工零件上，也可以設置在夾具或機床上，盡可能設在零件的設計基準或工藝基準上。換刀點是指加工過程中需要換刀時刀具的相對位置點。換刀點往往設在工件的外部，以能順利的換刀、不碰撞工件和其他部件為準。本零件將對刀點設在裝夾后右端面中心，換刀點設在離對刀點x、z方向分別為100，100的位置。5.10 工序與工步的劃分在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應盡可能完成全部工序。常用工序劃分原則有：（1）保證精度原則。數控加工要求工序應盡可能集中，通常粗、精加工在一次裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應將粗、精加工分開進行。此時可用不同的機床或不同的刀具進行加工，通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。對軸類或盤類零件，將待加工面先粗加工，留少量余量再精加工，以保證表面質量要求。對軸上有孔、螺紋加工的工件，應先加工表面而后加工孔、螺紋。（2）提高生產效率的原則。在數控加工中，為減少換刀次數，節(jié)省換刀時間，應在需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其他部位。同時應盡量減少空行程，當用同一把刀加工工件的多個部位時，應以最短的路線到達各加工部位。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零件結構形狀不同，各加工表面的技術要求也有所不同，故加工時，其定位方式則各有差異。一般加工外形時，以內形定位；加工內形時又以外形定位。因而可根據定位方式的不同來劃分工序。（2）粗、精加工劃分工序根據零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，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。此時可用不同的機床或不同的刀具進行加工。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。如圖2-18所示的零件，應先切除整個零件的大部分余量，再將其表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。（3）按所用刀具劃分工序為了減少換刀次數，壓縮空程時間，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。在專用數控機床和加工中心中常采用這種方法。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。在一個工序內往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復雜的工序，在工序內又細分為工步。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則：（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行。（2）對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，可減少由變形引起的對孔的精度的影響。（3）按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數，提高加工生產率?？傊ば蚺c工步的劃分要根據具體零件的結構特點、技術要求等情況綜合考慮。按照上述劃分原則，綜合本零件的工藝性。故加工此零件1劃分九個工序，有13個工步；其中調頭后加工有六道工序，有7個工步。零件2劃分八個工序，有11個工步；其中調頭后加工有五道工序，有7個工步，件1和件2有組合后一個工序包括2個工步。5.11 加工路線的確定在數控加工中，刀具刀位點相對于工件的運動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起，直至結束，加工程序所經過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路線的確定原則主要有以下幾點：（1）應能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求，且效率高。（2）應盡量縮短加工路線，既可以減少程序段，又可以減少刀具空程移動時間。（3）應使數值計算簡單，以減少編程工作量。此外，確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定是一次走刀，還是多次走刀完成加工。按照上述原則，確定如下加工路線： 1、 加工2件左端，48外圓、錐孔及螺紋底孔至尺寸；2、切斷，保證長度為50；3、掉頭校正，倒角并加工M30x1.5內螺紋；4、加工件1左端44、48及內腔尺寸；5、切斷保證長度為97；6、掉頭夾44x20，加工右端SR10球面，23、29.8至尺寸；7、切槽26x5，加工外螺紋M30x1.5；8、將件2旋入件1，以件1右端為編程零點，組合加工圓弧面；5.12 確定工件坐標系裝夾毛坯55mm外圓，平端面，對刀，將工件原點設在右端面中心（此端面為精加工表面，以后不再加工）。換刀點選在離對刀點x、z方向分別為100，100的位置。圖5-6刀具起點設置(工件坐標系)設置工件坐標系時，刀具起點位置可以不變，通過G50指令的設定，把工件坐標系原點設在所需要的工件位置上，如圖5-5所示。圖5-7設置工件坐標系工件坐標系原點設定在工件左端面位置：G50 X200 Z210工件坐標系原點設定在工件右端面位置：G50 X200 Z100工件坐標系原點設定在卡爪前端面位置：G50 X200 Z190顯然，當G50指令中相對坐標值A、B不同或改變刀具的刀具起點位置，所設定工件坐標系原點的位置也發(fā)生變化。通過對刀操作，運用G50指令可以建立起刀點或換刀點相對于工件坐標系原點的位置關系。其具體操作步驟如下：1） 回參考點操作用HOME（回參考點）方式，進行回參考點操作，通過刀具返回機床零點消除刀具運行中插補的累積誤差。2） 試切削操作用手動方式操縱機床，首先切削工件外圓表面，然后保持刀具在方向位置不變，沿Z方向退刀，記錄顯示在屏幕上X方向坐標值Xt，并測量試切后的工件外圓直徑D。然后切削工件的右端面，保持刀具在Z方向位置不變，沿X方向退刀，記錄顯示屏幕上Z方向坐標值Zt。3）設定刀具起點位置用手搖脈沖發(fā)生器移動刀具，使刀具移動至CRT屏幕上所顯示的坐標位置（Xt+A-D，Zt+B），這樣將刀尖置于所要求的起刀點位置（A，B）上，此時如果執(zhí)行G50 XA ZB指令代碼，則CRT顯示的刀尖坐標位置（A，B），即數控系統用新建立的工件坐標系取代了原來的坐標系。5.13 裝配工藝裝配就是把加工好的零件按一定的順序和技術要求連接到一起，成為一部完整的機器（或產品），它必須可靠地實現機器（或產品）設計的功能。機器的裝配工作，一般包括：裝配、調整、檢驗、試車等。它不僅是制造機器所必需的最后階段，也是對機器的設計思想、零件的加工質量和機器裝配質量的總檢驗。5.13.1 機器裝配的基本概念任何機器都是由零件、套件、組件、部件等組成的。為保證有效地進行裝配工作，通常將機器劃分為若干能進行獨立裝配的部分，稱為裝配單元。零件是組成機器的最小單元，它是由整塊金屬或其他材料制成的。零件一般都預先裝成套件、組件、部件后才安裝到機器上。套件是在一個基準零件上，裝上一個或若干個零件構成。它是最小的裝配單元。組件是在一個基準零件上，裝上若干套件及零件而構成的。如機床主軸箱中的主軸，在基準軸件上裝上齒輪、套、墊片、鍵及軸承的組合件稱為組件。部件是在一個基準零件上，裝上若干組件、套件和零件構成的。部件在機器中能完成一定的、完整的功用。例如車床的主軸箱裝配就是部件裝配。在一個基準零件上，裝上若干部件、組件、套件和零件就成為整個機器，把零件和部件裝配成最終產品的過程，稱之為總裝。例如臥式車床就是以床身為基準零件，裝上主軸箱、進給箱、溜板箱等部件及其它組件、套件、零件所組成。螺紋的聯接與擰緊是裝配作業(yè)