畢業(yè)設(shè)計（論文）軸套類零件加工工藝及夾具

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1、 軸套類零件加工工藝及夾具 目 錄 一 摘要 1 三 軸類零件的加工工藝 5 四 軸類零件實例加工（一） 6 4.1 實體零件的生成 6 4.2 加工工藝分析 7 4.2.1 分析零件圖紙和工藝分析 7 4.2.2 確定裝夾方案 9 4.2.3 確定加工路線及進(jìn)給路線 9 4.2.4 刀具的選擇 10 4.3 選擇切削用量 12 4.3.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定 12 4.3.2 進(jìn)給速度的確定 12 4.3.3 背吃刀量確定 12 4.4 編程 13 4.4.1編程技巧 1

2、3 4.4.2編程特點(diǎn) 15 4.4.3編程方法 15 4.4.4編程步驟 16 4.4.5實例分析 16 五 機(jī)床夾具......................................................................................................................................18 5.1.1機(jī)床夾具的分類.....................................................................................

3、...................................19 5.1.2機(jī)床夾具的組成........................................................................................................................20 5.1.3機(jī)床夾具的功用.................................................................................................................

4、.......21 5.2機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向.......................................................................................................22 5.2.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀........................................................................................................................23 5.2.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向...............

5、.........................................................................................23 六 典型實例分析（二） 17 七 設(shè)計總結(jié) 21 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 一 摘要 本文根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，針對具體的零件，進(jìn)行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數(shù)控加工程序編制。

6、數(shù)控加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點(diǎn)、加工路線等)也需做一些處理。效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產(chǎn)品。通過整個工藝的過程的制定，充分體現(xiàn)了數(shù)控設(shè)備在保證加工精度，加工效率，簡化工序等方面的優(yōu)勢。 關(guān)鍵詞: 工藝分析　加工方案　進(jìn)給路線　控制尺寸

7、 - 6 - 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，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面

8、、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。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長軸，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～I(xiàn)T7；配合軸頸的尺寸精度要求可以低一些，為IT6～I(xiàn)T9。 2 形狀精度高。 3 位置精度高，其一般軸的徑向跳動為0.01～0.03，高精度的軸為0.001～0.005。 4

9、 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

10、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，部件裝配圖及驗收標(biāo)準(zhǔn)。 2 滲碳件加工工藝路線一般為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工→淬火

11、→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時效→半精磨→低溫時效→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，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)工序中用同一個定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測量基準(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 軸類零件實例加工（一） 4.1 實體零件的生成 實體是利用Pro/E軟件生成的：首先打開Pro/E軟件新建一個零件窗口

12、，然后草繪出來零件的二維零件圖，在利用軟件中的實體把二維圖轉(zhuǎn)換成實體（如圖2—1所示）。先保存一下，然后在打開一個制造的窗口，這樣會彈出一個對話框，先點(diǎn)裝配，有回彈出一個子菜單，再點(diǎn)裝配，把剛才保存的零件裝配到制造這個窗口上，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)定義后會彈出一個窗口，然后在實體零件上選一個與軸長平行的基準(zhǔn)面，在選一個與軸垂直的基準(zhǔn)面，然后會自動彈出草繪界面，在那上面草繪出一個比實體零件大的圓（Φ70），然后點(diǎn)確定按扭，把生成的毛坯覆蓋住零件長度146。這樣就完成了毛坯的生成（如圖2—2所示）。 圖2-1 圖2-2

13、 4.2 加工工藝分析 如圖4.2.1-1 4.2.1 分析零件圖紙和工藝分析 該軸類零件由圓柱、圓錐、圓弧、螺紋和槽等表面組成。零件材料為45號鋼，無熱處理要求，該零件進(jìn)行精加工，圖4.2.1-1中Φ70不加工。 通過上述分析，可以采用下面的工藝措施： 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： 1 零件螺紋外徑、圓錐、側(cè)角、外圓和臺階可一次加工，圓弧已大于90，加工是要注意保證加工不

14、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O（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

15、保證在加工螺紋時確保工件不來回晃動,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——切削螺紋的實際外圓Φ28——側(cè)角——切削錐度部分——撤消圓弧部分——車削Φ6

16、6。 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零件的加工。 加工路線如下圖4.2.3所示（數(shù)控自動加工工序卡）： 如圖4.2.3 軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控自動加工工序卡 型別 車削 零件圖號 零件名稱 軸類零件 3—1　 設(shè)備名稱 車床　 設(shè)備型號 CJK6032A 程序號 %0001　 基本材料 45＃鋼 硬度 HRC26-28 工序名稱

17、　 區(qū)域車削 工序號 NC01　 　 工步號 工步內(nèi)容 夾刀具 量具 編號 名稱 編號 名稱 　1 粗車外圓　 　01 外圓車刀 　01 游標(biāo)卡尺 　2 精車槽 　02 切槽刀 　02 千分尺 　3 精車螺紋 　03 螺紋刀 　01 游標(biāo)卡尺 　4 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)控加工時對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

18、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 數(shù)控車工藝分析實例 零件名稱 軸承套 零件圖號 Lathe-01 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 刀尖半徑mm 備注

19、1 T01 45硬質(zhì)合金端面車刀 1 車端面 2 T02 中心鉆 1 鉆中心孔 3 T03 割槽刀 1 割槽 4 T04 鏜刀 1 鏜內(nèi)孔各表面 5 T05 90外圓車刀 1 車外圓表面 6 T06 大鉆頭 1 鉆底孔 7 T07 60外螺紋車刀 1 車M45螺紋 編制 張忠祥 審核 批準(zhǔn) 年 月 日 共1頁 第1頁 根據(jù)加工要求，選用三把刀具，Ⅰ號刀車外圓，Ⅱ號刀切槽，Ⅲ號刀車螺紋及進(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

20、機(jī)床和夾具不會碰撞。此設(shè)計中，換刀點(diǎn)為P（100，100）見圖4.2.1-1。 （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； （2）切槽選擇硬質(zhì)合金切槽刀，刀尖寬度為5mm； （3）精車倒角、外圓、圓錐、圓弧。車M28Χ1.5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)動的起點(diǎn)。程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)一般通過對刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱為對刀點(diǎn)。在編制程序時，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)

21、設(shè)置原則是： （1）便于數(shù)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(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，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

22、徑來選擇。根據(jù)本次加工的實際情況選擇主軸轉(zhuǎn)速為：車直線、圓弧和切槽時其粗車主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，精車時，主軸轉(zhuǎn)速900r/min，車螺紋時的主軸轉(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 粗 精 外圓 0.15min/r 0.08min/r 內(nèi)孔 0.05min/r 0.04min/r

23、 槽 0.04 min/r 在本例中選擇進(jìn)給速度為：粗車時，選取進(jìn)給量為0.14mm/r，精車時，選取進(jìn)給量為0.08mm/r，車螺紋時，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)

24、 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，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，為保證零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l~0.4 mm較為合適。故在本例中粗加工時：切削深度為4mm，精車時切削深度為0.4mm。 4.4 編程 數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計算機(jī)、自動控制、自動檢測及精密機(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

25、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，一個顯著的優(yōu)點(diǎn)是：對零件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，更換零件只需改變相應(yīng)的程序，對刀具進(jìn)行簡單的調(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，對提高機(jī)床效率

26、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，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)退到刀具開始時位置時，刀具停止，此位置稱為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)是編程中一個非常重要的概念，每執(zhí)行完一次自動循環(huán)，刀具都必須返回到這個位置，準(zhǔn)備下一次循環(huán)。因此，在執(zhí)行程序前，必須調(diào)整刀具及主軸的實際位置與坐標(biāo)數(shù)值保持一致。然而，參考點(diǎn)的實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

27、大量的短銷軸類零件，其長徑比大約為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)動作頻繁。長時間工作之后，便會造成機(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)床報廢。而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的頻繁動作，則會導(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)長度和彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動作間隔，同時不能降低生產(chǎn)率。由此設(shè)想是否可以在一次加工循環(huán)中加工數(shù)個零件，則主軸送進(jìn)長度為單件零件長度的數(shù)倍，甚至可達(dá)主軸最大運(yùn)行距離，而彈

28、簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動作時間間隔相應(yīng)延長為原來的數(shù)倍。更重要的是，原來單件零件的輔助時間分?jǐn)傇跀?shù)個零件上，每個零件的輔助時間大為縮短，從而提高了生產(chǎn)效率。為了實現(xiàn)這一設(shè)想，我聯(lián)想到電腦程序設(shè)計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，每加工一個零件時，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潔明了，便于修改、維護(hù)。值得注意的是，由于子程序的各項參數(shù)在每次調(diào)用中都保持不變，而主

29、軸的坐標(biāo)時刻在變化，為與主程序相適應(yīng)，在子程序中必須采用相對編程語句。 　　3減少刀具空行程 　 在數(shù)控車床中，刀具的運(yùn)動是依靠步進(jìn)電動機(jī)來帶動的，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，而刀具相對工件的運(yùn)動路線是無關(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

30、用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時彼此盡可能分散，在很接近棒料時彼此就不會發(fā)生干涉；另一方面，由于刀具實際的初始位置已經(jīng)與原來發(fā)生了變化，必須在程序中對刀具的參考點(diǎn)位置進(jìn)行修改，使之與實際情況相符，與此同時再配合快速點(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，就會導(dǎo)致刀具的非

31、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)在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程、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量時，都是以直徑值表示。所以直徑方向用絕對值編程時，X以直徑值表示，用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示，并附上方向符號(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

32、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，常認(rèn)為車刀刀尖是一個點(diǎn)，而實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，需要對刀具半徑進(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。對不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能的數(shù)控車床，編程時，需先計算補(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)

33、計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗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，以及計算較簡單，程序段不多，編程易于實現(xiàn)的場合等。但對于幾何形狀復(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，由于編程時計算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯，程序校驗也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動編程。所謂自動編程即程序編制工作的大部分或全部有計算機(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。 4.4.4 編程步驟 拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對零件圖紙分析，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

34、次應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計算。絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都帶有刀補(bǔ)功能，只需計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)計算出的刀具運(yùn)動軌跡坐標(biāo)值和已確定的加工參數(shù)及輔助動作，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裝置的存儲器中。 4.4.5 實例分析 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： 編寫程序單，確定O為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（見圖 4.

35、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)計制造周期較長、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。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

36、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線從一個工位移到下一個工位，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 （2）按夾

37、緊動力源可分：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 5.1.2、機(jī)床夾具的組成 (1)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，從而保證加工時工件相對于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動間的相對正確位置。 (2)夾緊裝置 用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。 (3)對刀、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，稱為對刀元件，如對刀塊。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。 (4)連接元件 使夾具與機(jī)床相連接的元件，保證機(jī)床與夾

38、具之間的相互位置關(guān)系。 (5)夾具體 用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對定，使夾具相對機(jī)床具有確定的位置。 (6)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 1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 2）能減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率。 3）能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實現(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

39、 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，而夾具的實際磨損量僅為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)，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求： 1）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； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾

40、具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具； 5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率； 6）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方面。 （1）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。 （2）

41、精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。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5μm。 （3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動化夾具、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、自動線配

42、置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 （4）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 典型實例分析（二）

43、 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 (1)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。 (2)裝夾方法和對刀點(diǎn)的選擇 采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點(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，

44、1號為粗加工外圓車刀，2號為精加工外圓車刀，3號為切槽刀，4號為車螺紋刀。采用試切法對刀，對刀的同時把端面加工出來。 (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，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 22 O0005 N05 G90 G95 G00 X80 Z100 （換刀點(diǎn)） N10 T1D1 M03 S500 M08 （外圓粗車刀） -

45、CNAME=“L01” R105=1 R106=0.25 R108=1.5 （設(shè)置坯料切削循環(huán)參數(shù)） R109=7 R110=2 R111=0.3 R112=0.08 N15 LCYC95 （調(diào)用坯料切削循環(huán)粗加工） N20 G00 X80 Z100 M05 M09 N25 M00 N30 T2D1 M03 S800 M08 （外圓精車刀） N35 R105=5 （設(shè)置坯料切削循環(huán)參數(shù)） N40 LCYC95 （調(diào)用坯料切削循環(huán)精加工） N45 G00 X80 Z100 M05 M09 N50 M00 N55 T3D1 M03 S300 M08 （切槽車刀，刀寬4mm）

46、 N60 G00 X37 Z-23 N65 G01 X26 F0.1 N70 G01 X37 N75 G01 Z-22 N80 G01 X25.8 N85 G01 Z-23 N90 G01 X37 N95 G00 X80 Z100 M05 M09 N100 M00 N105 T4D1 M03 S300 M08 （三角形螺紋車刀） 　R100=29.8 R101=-3 R102=29.8 （設(shè)置螺紋切削循環(huán)參數(shù)） R103=-18 R104=2 R105=1 R106=0.1 R109=4 R110=2 R111=1.24 R112=0 R113=5 R114=1

47、 N110 LCYC97 （調(diào)用螺紋切削循環(huán)） N115 G00X80 Z100 M05 M09 N120 M00 N125 T3D1 M03 S300 M08 （切斷車刀，刀寬4mm） N130 G00 X45 Z-60 N135 G01 X0 F0.1 N140 G00 X80 Z100 M05 M09 N145 M02 子程序 L01.SPF N05 G01X0 Z12 N10 G03 X24 Z0 CR=12 N15 G01 Z-3 N20 G01 X25.8 N25 G01 X29.8 Z－5 N30 G01 Z－23 N35 G01 X33 N4

48、0 G01 X35 Z－24 N45 G01 Z－33 N50 G02 X36.725 Z－37.838 CR=14 N55 G01 X42 Z－45 N60 G01 Z－60 N65 G01 X45 N70 M17 6 設(shè)計總結(jié) 要實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。本設(shè)計雖然只對兩例數(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，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，是因為其具有許多如下優(yōu)越的特點(diǎn)。 1生產(chǎn)柔性大。在數(shù)控機(jī)床上加

49、工不同零件時，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、自動更換刀具實現(xiàn)了多工序集中加工，快速移動和停止采用了加速、減速控制措施，大大節(jié)省工時；一般不用專用夾具，節(jié)省夾具設(shè)計、制造和更換的時間。 4 較高的可靠性、較好的宜人性。在數(shù)控系統(tǒng)中集成了對部件的監(jiān)控和診斷功能。 5良好的經(jīng)濟(jì)效率。采用

50、數(shù)控機(jī)床可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低材料及其他資源損耗使生產(chǎn)成本降低，可以縮短新產(chǎn)品開發(fā)的生產(chǎn)周期，降低其他生產(chǎn)設(shè)備投資的費(fèi)用，所以總體成本下降。可獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。 6減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。其是按預(yù)先編好的程序自動完成加工的，操作者只操作鍵盤，裝卸零件和監(jiān)視加工過程，不需進(jìn)行繁重的、重復(fù)性的手工操作。 7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)床上使用計算機(jī)控制，為計算機(jī)輔助設(shè)計、制造及管理一體化奠定了基礎(chǔ)。 制造業(yè)為人類創(chuàng)造著輝煌的物質(zhì)文明，我國人民在各個歷史年代在機(jī)械方面都有過自己的貢獻(xiàn)，因此制造業(yè)是一個國家的立國之本。 而制造業(yè)已不

51、再僅僅是以前的力學(xué)、切削理論為主要基礎(chǔ)的一門學(xué)科而是涉及了機(jī)械科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)的一門綜合科學(xué)。數(shù)控機(jī)床又代表了當(dāng)今制造也的發(fā)展方向。 因此，掌握好這門學(xué)科必須通過理論學(xué)習(xí)、自我設(shè)計及工廠實踐來更好的體會加深理解。通過此次設(shè)計，我初步具有了分析和設(shè)計零件輪廓的能力，為以后解決生產(chǎn)實際問題和技術(shù)改造工作建立基礎(chǔ)，并了解了，現(xiàn)代制造技術(shù)與現(xiàn)代生產(chǎn)管理的結(jié)合，是制造技術(shù)發(fā)展的前沿與趨勢。但同時通過對比也發(fā)現(xiàn)了自己的缺陷，深刻的認(rèn)識到知識和實踐結(jié)合的重要性。特別是在專業(yè)知識方面學(xué)習(xí)不夠牢固，實踐經(jīng)驗少，在技術(shù)設(shè)計方面考慮不夠周全。所以，在制造業(yè)這門科學(xué)中，光憑基本概念與理論根本無法全

52、面理解掌握這門科學(xué)，還需要靠大量的實踐經(jīng)驗。因此，我體會最深的就是：百看不如一練，全面學(xué)好這門科學(xué)，必須在不斷的實踐——理論——實踐的循環(huán)中善于總結(jié)，才能達(dá)到令人滿意的成績。 總之，在本次設(shè)計中，我獲得了許多新知識和新的學(xué)習(xí)方法，更多的實踐經(jīng)驗，為以后工作生涯打下了堅定的基礎(chǔ) 參考文獻(xiàn) 1 .余英良.數(shù)控加工編程及操作.北京：高等教育出版社，2005 2 .劉雄偉等。數(shù)控加工理論與編程技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 3 .孫竹.數(shù)控加工編程與

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