【正文】 高 可 靠 性以及方便使用。 1． 工序集中 加 工 中 心 使 工 序 集 中 在 一 臺(tái) 機(jī) 床 上 完 成 ，減 少 了 由 于 工 序 分 散 、工 件多 次 裝 夾 引 起 的 定 位 誤 差 ， 提 高 了 加 工 精 度 ， 減 少 了 工 序 間 的 輔 助 時(shí) 間 ，同 時(shí) 也 減 少 了 機(jī) 床 的 臺(tái) 數(shù) 和 占 地 面 積 ，有 效 提 高 了 數(shù) 控 機(jī) 床 的 生 產(chǎn) 效 率 和數(shù)控加工的經(jīng)濟(jì)效益。 2． 高速化 由 于 數(shù) 控 裝 置 及 伺 候 系 統(tǒng) 功 能 的 改 進(jìn) ，其 主 軸 轉(zhuǎn) 速 和 進(jìn) 給 速 度 大 大 提高 ， 減 少 了 切 削 時(shí) 間 。 加 工 中 心 的 主 軸 轉(zhuǎn) 速 現(xiàn) 已 達(dá) 到 8000~ 12 000r / min，最 高 的 可 達(dá) 100 000 r/ mi n 以 上 ，磨 床 的 砂 輪 線 速 度 提 高 到 100~ 20 0 m/s。正在 開(kāi) 發(fā) 的 采 用 64 位 C P U 的 新 型 數(shù) 控 系 統(tǒng) ， 可 實(shí) 現(xiàn) 快 速 進(jìn) 給 、 高 速 加 工 、多 軸 控 制 功 能 ， 指 控 軸 數(shù) 最 多 可 達(dá) 到 24 個(gè) ， 同 時(shí) 聯(lián) 動(dòng) 軸 數(shù) 可 達(dá) 3~ 6 軸，進(jìn)給速度為 20~ 24m/ mi n， 最 快 可 達(dá) 6 0 m/ mi n。 3． 高效 數(shù) 控 機(jī) 床 的 自 動(dòng) 換 刀 和 自 動(dòng) 交 換 工 作 臺(tái) 時(shí) 間 大 大 縮 短 ， 現(xiàn) 在 數(shù) 控 車(chē)床 刀 架 的 轉(zhuǎn) 位 時(shí) 間 可 達(dá) ~ 0 .6s，加 工 中 心 自 動(dòng) 交 換 刀 具 時(shí) 間 可達(dá) 3s，最快能達(dá)到 1s 以 內(nèi) ， 交 換 工 作 臺(tái) 時(shí) 間 也 可 達(dá) 到 6~ 10 s， 個(gè) 別 可 達(dá) 到 ， 2 提高了機(jī)床的加工效益。 4． 高精度化 用 戶(hù) 對(duì) 產(chǎn) 品 精 度 要 求 的 日 益 提 高 ，促 使 數(shù) 控 機(jī) 床 的 精 度 不 斷 提 高 。工件 的 加 工 精 度 主 要 取 決 于 ： 機(jī) 床 精 度 、 編 程 精 度 、 插 補(bǔ) 精 度 和 伺 服 精 度 。目 前 ，數(shù) 控 機(jī) 床 配 置 了 新 型 、高 速 、多 功 能 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) ，其 分 辨 率 可 達(dá) 到 ， 有 的 可 達(dá) 到 um， 實(shí) 現(xiàn) 了 高 精 度 加 工 。 伺 服 系 統(tǒng) 采 用 前 饋 控制 技 術(shù) 高 分 辨 率 的 位 置 檢 測(cè) 元 件 、計(jì) 算 機(jī) 數(shù) 控 的 補(bǔ) 償 功 能 等 ，保 證 了 數(shù) 控機(jī)床的高加工精度。 5． 多功能化 C N C 裝 置 功 能 的 不 斷 擴(kuò) 大 ， 促 進(jìn) 了 數(shù) 控 機(jī) 床 的 高 度 自 動(dòng) 化 及 多 功 能化 。 數(shù) 控 機(jī) 床 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 大 多 采 用 C RT 顯 示 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 二 維 圖 形 的 軌 跡 顯示 ，有 的 還 可 以 實(shí) 現(xiàn) 三 維 彩 色 動(dòng) 態(tài) 圖 形 顯 示 ，有 的 系 統(tǒng) 具 有 自 適 應(yīng) 控 制 系統(tǒng) ，能 在 在 加 工 條 件 下 改 變 機(jī) 床 的 切 削 用 量 ，以 適 應(yīng) 任 一 瞬 間 實(shí) 際 發(fā) 生 的加工情況，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理。 6． 結(jié)構(gòu)新型化 一 種 完 全 不 同 于 原 來(lái) 數(shù) 控 機(jī) 床 結(jié) 構(gòu) 的 新 興 數(shù) 控 機(jī) 床 ，近 幾 年 被 開(kāi) 發(fā) 成功 ，這 種 被 稱(chēng) 為“ 6 條 腿 的 加 工 中 心 ” 或 虛 軸 機(jī) 床 的 數(shù) 控 機(jī) 床 ， 沒(méi) 有 任 何導(dǎo) 軌 和 滑 臺(tái) ， 采 用 能 夠 伸 縮 的“ 6 條 腿 ”支 撐 并 聯(lián) ，并 與 安 裝 主 軸 頭 的 上平 臺(tái) 和 安 裝 工 件 的 下 平 臺(tái) 相 連 。它 可 以 實(shí) 現(xiàn) 多 坐 標(biāo) 聯(lián) 動(dòng) 加 工 ，其 控 制 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度、加工效率較普通加工中心提高 2~ 10 倍。 7． 編程技術(shù)自動(dòng)化 隨 著 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) 的 迅 速 發(fā) 展 ，設(shè) 備 類(lèi) 型 的 增 多 ，零 件 品 種 的 增 加 以及 形 狀 的 日 益 復(fù) 雜 ， 迫 切 需 求 速 度 快 、 精 度 高 的 編 程 ， 以 便 于 直 觀 檢 查 。為 彌 補(bǔ) 手 工 編 程 和 NC 語(yǔ) 言 編 程 的 不 足 ，近 幾 年 開(kāi) 發(fā) 出 多 種 自 動(dòng) 編 程 系 統(tǒng) ，如 圖 形 交 互 化 編 程 系 統(tǒng) 、數(shù) 字 化 自 動(dòng) 編 程 系 統(tǒng) 、語(yǔ) 言 數(shù) 控 編 程 系 統(tǒng) 等 ，其中 圖 形 交 互 式 編 程 系 統(tǒng) 的 應(yīng) 用 越 來(lái) 越 廣 泛 ?！?圖 形 交 互 自 動(dòng) 編 程 ” 是 一 種計(jì) 算 機(jī) 輔 助 編 程 技 術(shù) ，以 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì)（ C A D）軟 件 為 基 礎(chǔ) 。其 特 點(diǎn) 是速 度 快 、精 度 高 、直 觀 性 好 、 使 用 簡(jiǎn) 便 ， 已 成 為 國(guó) 內(nèi) 外 先 進(jìn) 的 C A D /C A M軟件所采用的編程方法。目前常用的圖形交互式自動(dòng)編程軟件有 GU、P ro/E、 MasterC AM 等。 1 .2 數(shù) 控 加 工 工藝及其特點(diǎn) 數(shù)控加工的定義 3 隨 著 社 會(huì) 生 產(chǎn) 和 科 學(xué) 技 術(shù) 的 不 斷 發(fā) 展 ，機(jī) 械 產(chǎn) 品 日 趨 精 密 、復(fù) 雜 ，人們 對(duì) 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 和 生 產(chǎn) 效 率 也 提 出 了 越 來(lái) 越 高 的 要 求 。尤 其 是 航 空 航天 、軍 事 、造 船 等 領(lǐng) 域 所 需 要 的 零 件 ，精 度 要 求 越 來(lái) 越 高 ，形 狀 也 越 來(lái) 越復(fù)雜，這些零件用普通機(jī)床是難以加工的。 數(shù) 控 機(jī) 床 是 用 數(shù) 字 化 信 號(hào) 對(duì) 機(jī) 床 的 運(yùn) 動(dòng) 及 其 加 工 過(guò) 程 進(jìn) 行 控 制 的 機(jī)床 ，或 者 說(shuō) 是 裝 備 了 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 機(jī) 床 。它 是 一 種 技 術(shù) 密 集 度 及 自 動(dòng) 化 程 度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是數(shù)控技術(shù)與機(jī)床所結(jié)合的產(chǎn)物。 數(shù) 控 加 工 則 是 根 據(jù) 被 加 工 零 件 的 圖 樣 和 工 藝 要 求 ，編 制 出 以 數(shù) 碼 表 示的 程 序 ，輸 入 到 機(jī) 床 的 數(shù) 控 裝 置 或 控 制 計(jì) 算 機(jī) 中 ，以 控 制 工 件 和 工 具 的 相對(duì) 運(yùn) 動(dòng) ，使 之 加 工 出 合 格 的 零 件 的 方 法 。在 數(shù) 控 加 工 過(guò) 程 中 ，如 果 數(shù) 控 機(jī)床 是 硬 件 的 話 ，數(shù) 控 工 藝 和 數(shù) 控 程 序 就 相 對(duì) 于 軟 件 ，兩 者 缺 一 不 可 。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 的 一 種 應(yīng) 用 技 術(shù) 。實(shí)現(xiàn) 數(shù) 控 加 工 ，編 程 是 關(guān) 鍵 。編 程 前 必 須 要 做 好 準(zhǔn) 備 工 作 ，編 程 后 還 要 進(jìn) 行不 要 的 善 后 處 理 工 作 。嚴(yán) 格 來(lái) 說(shuō) ，數(shù) 控 編 程 也 是 屬 于 數(shù) 控 加 工 工 藝 的 范 疇 。 數(shù)控加工工藝的定義 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(guò) 程 。數(shù) 控 加 工 工 藝 是 伴 隨 著 數(shù) 控 機(jī)床 的 產(chǎn) 生 和 發(fā) 展 而 逐 步 完 善 起 來(lái) 的 一 種 應(yīng) 用 技 術(shù) ，它 是 人 們 大 量 數(shù) 控 加 工實(shí)踐的總結(jié)。 數(shù) 控 加 工 工 藝 是 數(shù) 控 編 程 的 前 提 和 依 據(jù) ，沒(méi) 有 符 合 實(shí) 際 的 、科 學(xué) 合 理的 數(shù) 控 加 工 工 藝 ，就 不 可 能 有 真 正 可 行 的 數(shù) 控 加 工 程 序 。數(shù) 控 編 程 就 是 將制定的數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 1． 數(shù) 控 加 工 的 工 藝 內(nèi) 容 十 分 明 確 而 且 具 體 ， 進(jìn) 行 數(shù) 控 加 工 時(shí) ， 數(shù) 控機(jī) 床 接 受 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 指 令 ， 完 成 各 種 運(yùn) 動(dòng) ，實(shí) 現(xiàn) 加 工 要 求 。因 此 ，在 編 制加 工 程 序 之 前 ，需 要 對(duì) 影 響 加 工 過(guò) 程 的 各 種 工 藝 因 素 ，如 切 削 用 量 、進(jìn) 給路 線 、刀 具 的 幾 何 形 狀 ，甚 至 工 步 的 劃 分 與 安 排 等 一 一 作 出 定 量 描 述 ，對(duì)每 一 個(gè) 問(wèn) 題 都 要 給 出 確 切 的 答 案 和 選 擇 ， 而 不 能 像 用 通 用 機(jī) 床 加 工 那 樣 ，在 大 多 數(shù) 情 況 下 ，許 多 具 體 的 工 藝 問(wèn) 題 是 由 操 作 工 人 依 據(jù) 自 己 的 實(shí) 踐 經(jīng) 驗(yàn)和 習(xí) 慣 自 行 考 慮 和 決 定 的 。也 就 是 說(shuō) ，本 來(lái) 由 操 作 工 人 在 加 工 中 靈 活 掌 握并 可 通 過(guò) 適 時(shí) 調(diào) 整 來(lái) 處 理 的 許 多 工 藝 問(wèn) 題 ，在 數(shù) 控 加 工 時(shí) 就 轉(zhuǎn) 變 為 編 程 人 4 員必須事先具體設(shè)計(jì)和明確安排的內(nèi)容。 2． 數(shù) 控 加 工 的 工 藝 要 求 相 當(dāng) 準(zhǔn) 確 而 且 嚴(yán) 密 。 數(shù) 控 加 工 不 能 像 通 用 機(jī)床 加 工 那 樣 ，可 以 對(duì) 加 工 過(guò) 程 中 初 相 的 問(wèn) 題 由 操 作 者 根 據(jù) 自 己 的 靖 安 自 由地 進(jìn) 行 調(diào) 整 。比 如 加 工 內(nèi) 螺 紋 ，在 普 通 機(jī) 床 上 操 作 時(shí) 可 以 隨 時(shí) 根 據(jù) 孔 中 是否 擠 滿(mǎn) 了 切 屑 而 決 定 是 否 需 要 退 一 下 刀 或 先 清 理 一 下 切 屑 ；而 數(shù) 控 機(jī) 床 并不 知 道 孔 中 是 否 擠 滿(mǎn) 了 切 屑 以 及 何 時(shí) 需 要 退 一 次 刀 以 待 清 除 切 屑 后 再 進(jìn)行 加 工 。因 此 ，在 數(shù) 控 機(jī) 床 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) ，做 到 萬(wàn) 無(wú) 一 失 。在 實(shí) 際 工 作 中 ，一 個(gè) 字 符 、一 個(gè) 小 數(shù) 點(diǎn) 或 一 個(gè) 逗 號(hào) 的差 錯(cuò) 都 有 可 能 釀 成 重 大 機(jī) 床 事 故 和 質(zhì) 量 事 故 。因 為 數(shù) 控 機(jī) 床 比 同 類(lèi) 普 通 機(jī)床 價(jià) 格 高 很 多 ，其 加 工 的 也 往 往 是 一 些 形 狀 比 較 復(fù) 雜 、價(jià) 值 也 較 高 的 工 作 ，所以萬(wàn)一損壞機(jī)床或工件報(bào)廢都會(huì)造成較大損失。 根 據(jù) 大 量 加 工 實(shí) 力 分 析 ，數(shù) 控 工 藝 考 慮 不 周 和 計(jì) 算 與 編 程 時(shí) 粗 心 大 意是 造 成 數(shù) 控 加 工 失 誤 的 主 要 原 因 。因 此 ，要 求 編 程 人 員 除 必 須 具 備 較 扎 實(shí)的 工 藝 基 本 知 識(shí) 和 較 豐 富 的 實(shí) 際 工 作 經(jīng) 驗(yàn) 外 ，還 必 須 具 有 耐 心 和 嚴(yán) 謹(jǐn) 的 工作作風(fēng)。 3． 數(shù) 控 加 工 的 工 序 相 對(duì) 集 中 。 一 般 來(lái) 說(shuō) ， 在 普 通 機(jī) 床 上 是 根 據(jù) 機(jī) 床的 種 類(lèi) 進(jìn) 行 單 工 序 加 工 ，而 在 數(shù) 控 機(jī) 床 上 往 往 是 在 工 件 的 一 次 裝 夾 中 完 成鉆 、擴(kuò) 、 鉸 、銑 、 鏜 、攻 螺 紋 等 多 工 序 的 加 工 。這 種“ 多 序 合 一 ”的 現(xiàn) 象也 屬 于“ 工 序 集 中 ”的 范 疇 ，極 端 情 況 下 ，在 一 臺(tái) 加 工 中 心 上 可 以 完 成 工件的全 部加工內(nèi)容。 第 2 章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ) 2 .1 數(shù) 控 加 工 工藝分析 生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程 1． 生產(chǎn)過(guò)程 機(jī) 械 產(chǎn) 品 制 造 時(shí) ，由 原 材 料 到 該 機(jī) 械 產(chǎn) 品 出 廠 的 全 部 勞 動(dòng) 過(guò) 程 稱(chēng) 為 機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程。其過(guò)程包 括 以 下 部 分 ： （ 1） 準(zhǔn) 備 工 作 。 如 產(chǎn) 品 的 開(kāi) 發(fā) 設(shè) 計(jì) 和 工 藝 設(shè) 計(jì) ， 專(zhuān) 用 裝 備 的 設(shè) 計(jì) 與制造。 （ 2)原材料及半成品的運(yùn)輸和保管。 （ 3)毛壞的制造過(guò)程。如鑄造、鍛造和沖壓等。 （ 4)零 件 的 各 種 加 丁 過(guò) 程 。如 機(jī) 械 加 工 、焊 接 、熱 處 理 和 表 面 處 理 等 。 5 （ 5)部件和產(chǎn)品的裝配過(guò)程。包括組裝和部裝等。 （ 6)產(chǎn)品的檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆和包裝等 。 需 指 出 的 是 ：上 述 的 “ 原材料 ” 和 “ 產(chǎn)品 ” 的 概 念 是 相 對(duì) 的 。一 個(gè) 工廠的 “ 產(chǎn)品 ” 可 能 是 另 一 個(gè) 工 廠 的 “ 原 材 料 ” ，因 為 在 現(xiàn) 代 制 造 業(yè) 中 ，專(zhuān)業(yè) 化 生 產(chǎn) 的 程 度 越 來(lái) 越 高 ，如 汽 車(chē) 上 的 輪 胎 、儀 表 、電 器 元 件 、標(biāo) 準(zhǔn) 件 及其他許多零件都是由其他專(zhuān)業(yè)廠生產(chǎn)的。 2． 工藝過(guò)程 在 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 ， 與 原 材 料 變 為 成 品 直 接 有 關(guān) 的 過(guò) 程 稱(chēng) 為工 藝 過(guò) 程 ，如 毛 坯 的 制 造 、機(jī) 械 加 工 、熱 處 理 和 裝 配 等 。而 在 工 藝 過(guò) 程 中 ，用 機(jī) 械 加 工 的 方 法 直 接 改 變 毛 坯 形 狀 、尺 寸 和 表 面 質(zhì) 量 ，使 之 成 為 合 格 零件的那部分工藝過(guò)程稱(chēng)為機(jī)械加工工藝過(guò)程 。 機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 的 組成 機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 一 般 由 一 個(gè) 或 若 干 個(gè) 工 序 組 成 。而 工 序 又 可 分 為 安裝 、工 位 、工 步 和 進(jìn) 給 ，它 們 按 一 定 順 序 排 列 ，逐 步 改 變 毛 坯 的 形 狀 、尺寸和材料的性能，使之成為合格的零件 。 1． 工序 工 序 是 指 一 個(gè) (或 一 組 )工 人 ， 在 一 個(gè) 工 作 地 點(diǎn) (如 一 臺(tái) 設(shè) 備 )對(duì) 一 個(gè)(或同時(shí)對(duì)幾個(gè) )工 件 所 連 續(xù) 完 成 的 那 一 部 分 工 藝 過(guò) 程 。 工 序 是 工 藝 過(guò) 程 的 基 本 單 元 ，劃 分 工 序 的 主 要 依 據(jù) 是 零 件 加 工 過(guò) 程 中工作地點(diǎn) (設(shè)備 )是 否 變 動(dòng) ， 以 及 該 工 序 的 工 藝 過(guò) 程 是 否 連 續(xù) 。 2． 安裝 機(jī) 械 加 工 中 ，使 工 件 在 機(jī) 床 或 夾 具 中 占 據(jù) 某 一 正 確 位 置 并 被 夾 緊 的 過(guò)程，稱(chēng)為裝夾。工件經(jīng)一次裝夾后所