數(shù)控車床加工大學(xué)本科方案設(shè)計(jì)書

1、目錄1.1數(shù)控的歷史和發(fā)展.1.2數(shù)控車床特點(diǎn)第2章工藝方案分析2.1零件圖2.2零件圖分析2.3確定加工方法2.4確定加工方案2.5確定加工路線的原則2.6軸類零件加工的工藝路線2.7編制工藝過(guò)程卡第3章工件的裝夾3.1 定位基準(zhǔn)的選擇3.2 定位基準(zhǔn)選擇的原則3.3 確定零件的定位基準(zhǔn)3.4 裝夾方式的選擇3.5 數(shù)控車床常用的裝夾方式3.6確定合理的裝夾方式第4章刀具及切削用量4.1選擇數(shù)控刀具的原則4.2選擇數(shù)控車削用刀具4.3設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)4.4確定切削用量第5章典型軸類零件的加工5.1軸類零件加工工藝分析5.2典型軸類零件加工工藝5.3加工坐標(biāo)系設(shè)置5.4直徑編程和半徑編程5.5

2、數(shù)控機(jī)床常用編程指令（功能字）附錄一零件加工程序第6章結(jié)束語(yǔ)摘要隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，數(shù)控加工技術(shù)對(duì)國(guó)計(jì)民生的 一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)?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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。而對(duì)于數(shù)控加工，無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前都要對(duì)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(duì)一些工藝問題（如對(duì)刀點(diǎn)、加工路線等）也需做一些處理。并在加工過(guò)程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的 產(chǎn)品。本文根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，針對(duì)具

3、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。通過(guò)整個(gè)工藝的過(guò)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(jiǎn)化工序等方面的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞工藝分析加工方案進(jìn)給路線控制尺寸、八 刖言機(jī)械加工的目的是將毛坯加工成符合產(chǎn)品要求的零件。通常，毛坯需要經(jīng)過(guò)若干工序才能轉(zhuǎn)化為符合產(chǎn)品要求的零件。一個(gè)相同結(jié)構(gòu)相同要求的機(jī)器零件， 可以采用幾種不同的工藝過(guò)程完成，但其中總有一種工藝過(guò)程在某一特定條件下 是最經(jīng)濟(jì)、最合理的。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，如何采用經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，合理地安排加工工藝 路線以獲得符合產(chǎn)品要求的零件，最重要的就是

4、要編制出零件的工藝規(guī)程。本文以與切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結(jié) 合數(shù)控加工的特點(diǎn)，分別進(jìn)行工藝方案分析，機(jī)床的選擇，刀具加工路線的確定， 數(shù)控程序的編制，最終形成可以指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件。在整個(gè)工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)過(guò) 程中，要通過(guò)分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選 用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準(zhǔn)、剛性好，合理選用刀具和切削 參數(shù)，使得零件的加工在保證零件精度的情況下， 加工效率最高、刀具消耗最低。 最終形成的工藝文件要完整，并能指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。1.1數(shù)控的歷史和發(fā)展:數(shù)控 的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。1908年，穿孔金屬

5、薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的 控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，美國(guó)麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠 定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切 結(jié)合發(fā)展起來(lái)的。1952年，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世，成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù) (Computer Numerical Control )， 目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控 制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成 的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)

6、算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)， 均可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成。1.2數(shù)控車床特點(diǎn)數(shù)控車床與其他類型的車床相比有下列特點(diǎn)：1) 通用性強(qiáng)，生產(chǎn)率高，加工精度高且穩(wěn)定，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度低。2) 適合于復(fù)雜零件的加工。3) 換批調(diào)整方便，適合于多種中小批柔性自動(dòng)化生產(chǎn)。4) 便于實(shí)現(xiàn)信息流自動(dòng)化，在數(shù)控車床基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)CIMS (計(jì)算機(jī)集 成制造系統(tǒng))。(2) 適合于復(fù)雜零件 .(3)換批調(diào)整方便，適合于多種中小批柔性自動(dòng)化生產(chǎn) 。(4)便于實(shí)現(xiàn)信息流自動(dòng)化，在數(shù)控車床基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)CIMS (計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))2.1零件圖圖1-2典型軸類零件圖82?20 -O -OP2?R1.5 X45

7、6;6丄20?M?620528土 0.02151876土 0.022.2零件圖分析該零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等表面組成。尺寸 標(biāo)注完整，選用毛坯為45#鋼，50mM 100mm無(wú)熱處理和硬度要求。2.3確定加工方法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，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求等全面考慮。圖上幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差值較小，所以編程時(shí)沒有取平均值， 而取其基本尺寸。通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟(jì)性，最理想的加工方式 為車削，考慮該零件為大批量

8、加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用CJK6032數(shù)控機(jī)床。 加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度。 設(shè)計(jì)加工路線要減少空行程時(shí)間，提高加工效率。 簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算和減少程序段，降低編程工作量。 據(jù)工件的外形、剛度、加工余量、機(jī)床系統(tǒng)的剛度等情況，確定循環(huán)加工 次數(shù)。 合理設(shè)計(jì)刀具的切入與切出的方向。 采用單向趨近定位方法，避免傳動(dòng)系 統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差。 2.4確定加工方案零件上比較精密表面的加工，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。加工順序

9、的安排應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，選擇工件定位和安裝方式， 重點(diǎn)保證工件的剛度不被破壞，盡量減少變形，因此加工順序的安排應(yīng)遵循以下 原則：(1) 上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊(2) 先加工工件的內(nèi)腔后加工工件的外輪廓(3) 盡量減少重復(fù)定位與換刀次數(shù)(4) 在一次安裝加工多道工序中，先安排對(duì)工件剛性破壞較小的工序。毛坯先夾持左端平端面保證長(zhǎng)度 76mm加工外圓20 mm.28 mm38mm.再調(diào)頭，車外圓28 mm用螺紋刀加工螺紋， 加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度。 設(shè)計(jì)加工路線要減少空行程時(shí)間，提高加工效率。 簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算和減少程序段，降低編程工作量。 據(jù)工件的外形

10、、剛度、加工余量、機(jī)床系統(tǒng)的剛度等情況，確定循環(huán)加工 次數(shù)。 合理設(shè)計(jì)刀具的切入與切出的方向。采用單向趨近定位方法，避免傳動(dòng)系統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差。該典型軸加工順序?yàn)椋侯A(yù)備加工-車端面-粗車右端輪廓-精車右端輪廓-切退刀槽 -工件調(diào)頭-車端面-粗車左端輪廓-精車左端輪廓- 粗車螺紋- 精螺紋。2.5確定加工路線的原則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。 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）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(duì)所有表面都 需加工的鑄

11、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(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 IT7 ;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 IT6IT9。相互位置精度包括內(nèi)、外表面

12、，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 0.020.04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。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 50mm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

13、定該零件在加工精度方面的各種要求。 2.6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。 粗車一半精車一精車對(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。 粗車一半精車一粗磨一精磨對(duì)于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時(shí)，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 粗車一半精車一精車一金岡H石車對(duì)于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛猩?金屬一般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 粗車一半精一粗磨一精磨一光整加工對(duì)于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小， 常 用此加工

14、路線。對(duì)于本文所加工的典型軸類零件，將采用“粗車一精車”的車削方式，即 分別對(duì)本零件的兩個(gè)端面、外圓、螺紋、外圓錐度、切槽、圓弧、鏜孔七個(gè)步驟進(jìn)行粗加工和精加工2.7編制工藝過(guò)程卡現(xiàn)代制造技術(shù)系機(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& 55mm*100mm序 號(hào)工種工步備注工具工藝內(nèi)容夾具/、刀具量具1下料55x100卡游標(biāo)盤卡尺、 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車圓錐粗車圓錐夕卜圓車刀5精車圓錐6車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1

15、0圓弧插補(bǔ)粗車圓弧尖刀11精車圓弧12鏜孔鏜孔（粗車）鏜刀13鏜孔（精車）第3章工件的裝夾3.1 定位基準(zhǔn)的選擇在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的 意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件各表面 的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還 能簡(jiǎn)化加工工序，提高加工效率。3.2 定位基準(zhǔn)選擇的原則1）基準(zhǔn)重合原則。為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn) 作為定位基準(zhǔn)，盡量使工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)三者統(tǒng)一。2）便于裝夾的原則。所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，定位、 夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作，敞開

16、性好，能夠加工盡可能多的表面。3）便于對(duì)刀的原則。批量加工時(shí)在工件坐標(biāo)系已經(jīng)確定的情況下，保證對(duì) 刀的可能性和方便性。3.3 確定零件的定位基準(zhǔn)以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。3.4 裝夾方式的選擇為了工件不致于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過(guò)程始終保持正 確的位置，需將工件壓緊夾牢。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅 影響加工質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。3.5數(shù)控車床常用的裝夾方式1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的， 能自動(dòng)定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時(shí)，但夾緊力小，適用 于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。2）在兩頂尖

17、之間裝夾。對(duì)于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保 證每次裝夾時(shí)的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加 工。3）用卡盤和頂尖裝夾。當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時(shí)要一段用卡盤夾住，另一 段用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向 定位準(zhǔn)確，應(yīng)用較廣泛。4）用心軸裝夾。當(dāng)裝夾面為螺紋時(shí)再做個(gè)與之配合的螺紋進(jìn)行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確。3.6 確定合理的裝夾方式裝夾方法：先用三爪自定心卡盤毛坯左端，加工右端達(dá)到工件精度要求；再 工件調(diào)頭，用三爪自定心卡盤毛坯右端 50,再加工左端達(dá)到工件精度要求。第4

18、章刀具及切削用量4.1 選擇數(shù)控刀具的原則刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀 具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽 命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序 成本最低的目標(biāo)確定。選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來(lái)選 擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些， 一般取15-30min。對(duì)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自 動(dòng)化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)

19、保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的 生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)， 該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工 序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支 M較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加 工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度 和表面粗糙度來(lái)確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的 要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇 同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。 數(shù)控機(jī)床上所選用 的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可 轉(zhuǎn)位刀片。4.2選擇數(shù)控車削用刀具數(shù)控車削車刀常用的一

20、般分成型車刀、 尖形車刀、圓弧形車刀以及三類。成 型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形伏和尺寸決 定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋 刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃 為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。 尖 形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合 數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身 的強(qiáng)度。二是圓弧形車刀。圓弧形車

21、刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削 刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合 于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。選擇車刀圓弧半徑時(shí)應(yīng)考慮兩點(diǎn)車刀切削 刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干淺該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會(huì)因刀尖強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力 差而導(dǎo)致車刀損壞。4.3設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)刀具究竟從什么位置開始移動(dòng)到指定的位置呢 ？所以在程序執(zhí)行的一開始， 必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相 對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起

22、點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過(guò)對(duì)刀來(lái)確 定，所以，該點(diǎn)又稱對(duì)刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn) 設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡(jiǎn)化程序編制。易于找正并在加工過(guò)程中便于檢查， 引起的加工誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床 上,為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基誰(shuí) 上。實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可通過(guò)手工對(duì)刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對(duì)刀點(diǎn)上， 即“刀 位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”的重合。所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀 位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)。球頭銑 刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手

23、動(dòng)對(duì)刀操作，對(duì)刀精度較低，且效率低。 而有些工廠采用光學(xué)對(duì)刀鏡、對(duì)刀儀、自動(dòng)對(duì)刀裝置等，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高 對(duì)刀精度。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)”是指刀架轉(zhuǎn) 動(dòng)換刀時(shí)的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時(shí)不碰工件及其它部 件為準(zhǔn)。4.4確定切削用量數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人 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(duì)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。

24、第5章 典型軸類零件的加工5.1軸類零件加工工藝分析（1）技術(shù)要求 軸類零件的技術(shù)要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺 寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。軸頸的直徑公差等級(jí)通常為IT6-IT8，幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內(nèi)。相互位 置精度主要是同軸度和圓跳動(dòng)；保證配合軸頸對(duì)于支承軸頸的同軸度， 是軸類零 件位置精度的普遍要求之一。圖為特殊零件，徑向和軸向公差和表面精度要求較 高。（2）毛坯選擇軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸采用熱軋或冷拉 圓棒料外，一般采用鍛件；發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等一類軸件采用球墨鑄鐵鑄件比較多。如圖典型軸類直徑相差不大，采用直徑為 60mm

25、材料45#鋼，在鋸床上按150mm 長(zhǎng)度下料。（3）定位基準(zhǔn)選擇 軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度，以 及端面對(duì)軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則， 并且能夠最大限度地 在一次裝夾中加工出多格外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準(zhǔn)。當(dāng)不能采用中心孔時(shí)或粗加工是為了提高工作裝夾剛性， 可采用軸的外圓表 面作定位基準(zhǔn)，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準(zhǔn)， 能承受較大的切削 力，但重復(fù)定位精度并不太高。數(shù)控車削時(shí)，為了能用同一程序重復(fù)加工和工件調(diào)頭加工軸向尺寸的準(zhǔn)確 性，或?yàn)榱硕嗣嬗嗔烤鶆?，工件軸

26、向需要定位。采用中心孔定位時(shí)，中心孔尺寸 及兩端中心孔間的距離要保持一致。 以外圓定位時(shí)，則應(yīng)采用三爪自定心卡盤反 爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺(tái)階兒面作為軸向定位基準(zhǔn)。（4）軸類零件的預(yù)備加工車削之前常需要根據(jù)情況安排預(yù)備加工，內(nèi)容通常有：直-毛坯出廠時(shí)或在運(yùn)輸、保管過(guò)程中，或熱處理時(shí)常會(huì)發(fā)生彎曲變形。 過(guò)量彎曲變形會(huì)造成加工余量不足及裝夾不可靠。因此在車削前需增加校直工 序。切斷-用棒料切得所需長(zhǎng)度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸 上進(jìn)行，也可以在普通車床切斷或在沖床上用沖模沖切。車端面和鉆中心孔一對(duì)數(shù)控車削而言，通常將他們作為預(yù)備加工工序安排。（5）熱處理工序鑄、鍛件毛坯在

27、粗車前應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和技術(shù)要求安排正火 火退火處理，以消除應(yīng)力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工 后、精加工前應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理，以提高零件的綜合機(jī)械性能；對(duì)于硬度和耐磨性 要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面需在精加工前或后 進(jìn)行表面淬火處理或進(jìn)行化學(xué)熱處理，以提高其耐磨性。（6）加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行： 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。再用第二把刀、第三把完成它們可以完成的其它部位。 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。 以加工部位分序法對(duì)于加工內(nèi)容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部分

28、分成幾個(gè)部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。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。 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。 綜上所述，在劃分工序時(shí)，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性，機(jī)床的功能，零件數(shù) 控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序 集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，但一定力求合理。（7） 工時(shí)在加，加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位夾 緊的

29、需要來(lái)考慮，重點(diǎn)是工件的剛性不被破壞。順序一般應(yīng)按下列原則進(jìn)行： 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)床加工工序的也要綜合考慮。 先進(jìn)行內(nèi)形內(nèi)腔加工序，后進(jìn)行外形加工工序。 以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進(jìn)行，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)。 在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞小的工序。在數(shù)控車床上粗車、半精車分別用一個(gè)加工程序控制。工件調(diào)頭裝夾由程序 中的M00或M01指令控制程序暫停，裝夾后按“循環(huán)啟動(dòng)”繼續(xù)加工。（8）走刀路線和對(duì)刀點(diǎn)選擇走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運(yùn)動(dòng)到切削起始點(diǎn)、刀具切入、切出并返回切削起始點(diǎn)或

30、對(duì)刀點(diǎn)等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理確定對(duì)刀點(diǎn)，對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在 被加工零件上，但注意對(duì)刀點(diǎn)必須是基準(zhǔn)位或已精加工過(guò)的部位，有時(shí)在第一道工序后對(duì)刀點(diǎn)被加工毀壞，會(huì)導(dǎo)致第二道工序和之后的對(duì)刀點(diǎn)無(wú)從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r(shí)注意要在與定位基準(zhǔn)有相對(duì)固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個(gè)相 對(duì)對(duì)刀位置，這樣可以根據(jù)它們之間的相對(duì)位置關(guān)系找回原對(duì)刀點(diǎn)。這個(gè)相對(duì)對(duì)對(duì)刀位置通常設(shè)在機(jī)床工作臺(tái)或夾具上。5.2 典型軸類零件加工工藝（1）確定加工順序及進(jìn)給路線加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。工件右端

31、加工：既 先從右到左進(jìn)行外輪廓粗車（留 0.5mm余量精車），然后從右到左進(jìn)行外輪廓精 車，最后切槽；上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊工件調(diào)頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓盡量減少重復(fù)定位 與換刀次數(shù)，切退刀槽，最后螺紋粗加工、螺紋精加工。（2）選擇刀具1）車端面：選用硬質(zhì)合金45度車刀，粗、精車用一把刀完成。2）粗、精車外圓：（因?yàn)槌绦蜻x用G71循環(huán)所以粗、精車選用同一把刀） 硬質(zhì)合金90度放型車刀，Kr=90度,Kr / =60度;E=30度,（因?yàn)橛袌A弧輪廓）以 防與工件輪廓發(fā)生干涉，如果有必要就用圖形來(lái)檢驗(yàn).3）車槽：選用硬質(zhì)合金車槽刀（刀長(zhǎng)12mm刀寬3mm4）

32、車螺紋:選用60度硬質(zhì)合金外螺紋車刀.（3）選擇切削用量表3-5切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速s/（r/mi n）進(jìn)給量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗車外圓8000.11.5精車外圓8000.050.2粗車螺紋701.50.4精車螺紋701.50.1切槽1150.04數(shù)控加工刀具卡片表3-1刀具卡片產(chǎn)品名稱或 代號(hào)零件名稱典型軸零件圖號(hào)序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T01硬質(zhì)合金端面45度車刀1粗、精車端面2T02硬質(zhì)合金90度放型車刀1粗、精車外輪廓左偏刀3T03硬質(zhì)合金車槽刀1切槽4T0460度硬質(zhì)合金外螺紋車 刀1粗、精車螺紋用以上數(shù)據(jù)編制工藝卡如下:表3-2 數(shù)控加工工藝卡單位名

33、稱產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱零件圖號(hào)典型軸工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間001O1111三爪自定心卡盤Cjk6032數(shù)控車間工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速 r/min進(jìn)給速度mm/r背吃刀量mm備注1車端面T0145度刀5000.1手動(dòng)2粗車外輪廓T0290度防型刀8000.11.5自動(dòng)3精車外圓輪 廓T0290度防型刀8000.050.2自動(dòng)4切槽T03切槽刀1150.04自動(dòng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間00202222三爪自定心卡盤Cjk6032數(shù)控車間工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速 r/min進(jìn)給速度mm/r背吃刀量mm備注1車端面T0145度刀5000.1手動(dòng)2粗車外

34、輪廓T0290度防型刀8000.11.5自動(dòng)3精車外圓輪廓T0290度防型刀8000.050.2自動(dòng)4切退刀槽T03切槽刀1150.04自動(dòng)5粗車螺紋T0460度外螺紋刀701.50.4自動(dòng)6精車螺紋T0460度外螺紋刀701.50.1自動(dòng)編制審核批準(zhǔn)年 月日共頁(yè)第頁(yè)5.3 加工坐標(biāo)系設(shè)置（1）建立工件坐標(biāo)系（2）試切法對(duì)刀在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀尖點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置， 即通常所說(shuō)的對(duì)刀問題。在數(shù)控車床上，目前常用的對(duì)刀方法為試切對(duì)刀法。 將工件安裝好之后，先用MDI方式操作機(jī)床，用已選好的刀具將工件端面車一刀， 然后保持刀具在縱向（Z）尺寸不變，沿橫向（x）退刀。當(dāng)取工

35、件右端面0為工 件原點(diǎn)時(shí)，對(duì)刀輸入為Z0,如圖3-4（a）用同樣的方法，再將工件的表面車一 刀，然后保持刀具在橫向上的尺寸不變，從縱向退刀，停止主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再量出工 件車削后的直徑如圖3-4（b）根據(jù)長(zhǎng)度和直徑，既可確定刀具在工件坐標(biāo)系中 的位置。其他各刀都需要進(jìn)行以上操作，從而確定每把刀具在工件坐標(biāo)系中的位 置。（3）選擇切削用量表3-5切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速s/（r/mi n）進(jìn)給量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗車外圓8000.11.5精車外圓8000.050.2粗車螺紋701.50.4精車螺紋701.50.1切槽1150.04為了螺紋容易配合，螺紋 M25X 1.5在車削大徑時(shí)，加工到

36、直徑24.7mm總背吃刀量去 0.65P=（ 0.65 X 1.5 ） mm=0.975mm4.2 編程基礎(chǔ)5.4直徑編程和半徑編程數(shù)控車床加：工的是回轉(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：G90G01 X*Z* （絕對(duì)指令編程）G91 G01 X*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）數(shù)控車床出廠時(shí)一般設(shè)定為直徑編程。如需用半徑編程，要改變系統(tǒng)中相關(guān) 參數(shù)，使系統(tǒng)處于半徑編程狀態(tài)；本

37、章以后，若非特殊說(shuō)明，各例均為直徑編 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。5.5數(shù)控機(jī)床常用編程指令（功能字） 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)給量編程格式G94 FF后面的數(shù)字表示的是每分鐘進(jìn)給量，單位為 mm/mi n。例：G94 F100表示進(jìn)給量為100mm/min S功能S功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速。編程格式SS后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。在具有恒線速功能的機(jī)床上，S 功能指令還有如下作用。1）最高轉(zhuǎn)速限制編程格式G50 SS后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速：r/min。例

38、：G50 S3000表示最高轉(zhuǎn)速限制為 3000r/min。2) 恒線速取消編程格式G97 SS后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如S未指定，將保留G96的最終值。例：G97 S3000表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速 3000 r/min。 T功能T功能指令用于選擇加工所用刀具。編程格式TT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)。例：T0303表示選用3號(hào)刀及3號(hào)刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值和刀尖圓弧半徑補(bǔ)償值。T0300表示取消刀具補(bǔ)償。 M功能M00 程序暫停，可用NC啟動(dòng)命令(CYCLE START使程序繼續(xù)

39、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。 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(guò)程中有加速和減速，該指令對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡沒有要求。其指令格式：G00 X(U)Z(W)；當(dāng)用絕對(duì)值編程時(shí)，X、Z后面的數(shù)值是目標(biāo)位置在工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)。當(dāng) 用相對(duì)值編程時(shí)，U W后面的數(shù)值則是現(xiàn)在點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的距離與方向。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。指令格式：G01 X(U)Z(W)F ;其中F是切削進(jìn)給率或進(jìn)給速度，單位為 mm/

40、r或mm/min取決于該指令前 面程序段的設(shè)置。使用G01指令時(shí)可以采用絕對(duì)坐標(biāo)編程，也可采用相對(duì)坐標(biāo)編 程。當(dāng)采用絕對(duì)坐編程時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)在接受G01指令后，刀具將移至坐標(biāo)值為X、 Z的點(diǎn)上；當(dāng)采用相對(duì)坐編程時(shí)，刀具移至距當(dāng)前點(diǎn)的距離為 U W值的點(diǎn)上。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：G02 X(U)Z(W)IKF；G02 X(U)Z(W)_R_ F；逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)的指令格式：G03 X(U)Z

41、(W)IKF；G03 X(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；I、K為圓心在X 軸和Z軸上相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)增量；F為沿圓弧切線方向的進(jìn)給率或進(jìn)給速 度。當(dāng)用半徑R來(lái)指定圓心位置時(shí)，由于在同一半徑R的情況下，從圓弧的起點(diǎn) 到終點(diǎn)有兩種圓弧的可能性，大于 180°和小于180°兩個(gè)圓弧。為區(qū)分起見， 特規(guī)定圓心角a < 180°時(shí)，用“ +R'表示；a >1

42、80°時(shí)，用“ -R”。注意：R 編程只適于非整圓的圓弧插補(bǔ)的情況，不適于整圓加工。4) 外圓粗車固定循環(huán)G711.格式 G71U(A d)R(e)G71P(ns)Q(nf)U( u)WQ 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。FANU(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FANU係統(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

43、狀程序的最后一個(gè)段號(hào)u： 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)G82 X_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：?jiǎn)晤^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)程附錄零件加工程序N016 G00x58z0N017

44、G01x26F80N018 z-2N019 G01x30W-2F70N020 G01z-35F100N021x50F70N022 x52z-36F70N023 z-53F100N024 x41.75z-84F70N025 G00x100N026 z100N027 M05N028 M00N029 G00 G97 S600 T0202N030 M03O2010;N001 G00 G97 S500 T0101N002 M03N003 M08N004 G00x58z2N005 G01z-2F50N006 x25N007 x5N008 x0N009 G00x100z100N010 G00x58z0N011N012 G00x100z100N013 M05N014 M00N015 G00 G97 S800 T0101N031 M08N032 GOOzON033 x29.8N034 G01Z-