【正文】 銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)， 5 軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因 5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比 3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了 5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。 2 當(dāng)前由于電主軸的 出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5面加工機(jī)床）的發(fā)展。 （ 3） 智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化 數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應(yīng)控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)理，不但具有模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ埽揖哂泄收显\斷專家系統(tǒng)，使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率 和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 （ 4） 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的建立 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的 50 年間的信息交換都是基于 ISO6983 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 G， M代碼描述如何（ how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程，顯然， 他已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（ STEP－ NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。 加工在機(jī)械制造業(yè)中的地位和作用 數(shù) 控機(jī)床的出現(xiàn)及它所帶來(lái)的巨大的效益，引起了世界各國(guó)科技界和工業(yè)界的普遍重視。幾十年來(lái)，數(shù)控機(jī)床在品種、數(shù)量、加工范圍和加工精度等方面有了驚人的發(fā)展，隨著電子元件的發(fā)展，數(shù)控裝置經(jīng)歷了使用電子管、 分立元件、集成電路的過(guò)程。特別是使用了小型計(jì)算機(jī)和微處理機(jī)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床的性能價(jià)格比日趨合理，可靠性日益提高。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，已由開(kāi)始階段的解決單件、小批量復(fù)雜形狀的零件加工，發(fā)展到為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、保證質(zhì)量、減低成本等地中批量甚至大批量生產(chǎn)的應(yīng)用?，F(xiàn)在認(rèn)為，即使是對(duì)批量在 5005000 件之間的不復(fù)雜的零件用數(shù)控機(jī)床加工也是經(jīng)濟(jì)的。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床方面的開(kāi)發(fā)、研制、生產(chǎn)等將得到迅速發(fā)展。發(fā)展數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造 的必由之路，是未來(lái)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。 數(shù)控車床是車削加工功能較全的數(shù)控機(jī)床，它可以把車削、銑削、螺紋加工、鉆削等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上，使其具有多種工藝手段。數(shù)控車床設(shè)有旋轉(zhuǎn)刀架或旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)，在加工過(guò)程中由程序自動(dòng)選用刀具和更換刀位。采用數(shù)控車床進(jìn)行第一章 緒論 3 加工可以大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證加工零件的精度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，為新產(chǎn)品的研制和改型換代節(jié)省大量的費(fèi)用，提高企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 4 第二章 典型軸類配合零件 的數(shù)控加工 工藝分析 及工藝 的 分析 （ 詳細(xì) 零件圖見(jiàn)附錄 ） 圖 件一 圖 件二 第二章 典型軸類配合零件的數(shù)控加工工藝分析 5 零件圖的正確性及完整性分析 在制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析，以及對(duì)產(chǎn)品零件圖提出修改意見(jiàn)，是制訂工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作 。此次設(shè)計(jì)的是一個(gè)軸類組合零件 ,此件幾何要素間的相互關(guān)系明確，條件充分；采用一個(gè)主視圖和一個(gè)剖視圖完整的表達(dá)零件，尺寸表達(dá)完整，符合國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)。有利于編制程序時(shí)的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算；表面粗糙度的標(biāo)注明確了各加工面的加工精度要求。 檢查零件圖的完整性和正確性 ， 在了解零件形狀和結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)檢查零件視圖是否正確 和完整，是否能 足夠表達(dá) 的 直觀、清楚，繪制是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公 差以及技術(shù)要求的標(biāo)注是否齊全、合理等。 零件精度及技術(shù)要求分析 對(duì)圖紙資料進(jìn)行分析包括零件技術(shù)要求分析和結(jié)構(gòu)工藝性分析兩個(gè)方面。這是制訂機(jī)械加工工藝的重要步驟，也是學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的基本技能。分析技術(shù)要求包括四個(gè)方面。 （ 1） 加工表面的尺寸精度。 （ 2） 主要加工表面的形狀精度。 （ 3） 主要加工表面的相互位置精度。 （ 4） 零件的表面質(zhì)量 該組合零件表面由內(nèi)外表面、內(nèi)圓錐面、橢圓面、圓、順圓弧、逆圓弧及內(nèi)螺紋等 表面組成。 其中 件一的尺寸精度主要有Ф 24 ? ㎜、Ф ? ㎜ 、Ф? ㎜ 、 Ф 44 ? ㎜ ， 長(zhǎng)度尺寸 130 ? ㎜，位置精度以Ф ? ㎜中心為基準(zhǔn)，Ф ? ㎜ 圓柱面 、 橢圓面 和圓弧面的 表面粗糙度值 Ra 為 um，要求較高。 件二的尺寸精度主要有 Ф 24 ? ㎜、Ф 34 ? mm、Ф 440. ? mm、Ф ? mm、Ф38 ? mm，長(zhǎng)度尺寸 52 ? ㎜，位置精度以 Ф ? ㎜中心為基準(zhǔn)， Ф 24 ? ㎜內(nèi)圓柱面和圓弧面的表面粗糙度值 Ra 為 um，要求較高。 零件 圖尺寸標(biāo)注完整，符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注 要求，輪廓描述清除完整；零件材料為 45 鋼，加工切削性能較好，無(wú)熱處理和硬度要求。 數(shù)控設(shè)備 的 選擇 選擇數(shù)控機(jī)床時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題： （ 1） 數(shù)控機(jī)床主要規(guī)格的尺寸應(yīng)與工件的輪廓尺寸相適應(yīng)。即小的工件應(yīng)當(dāng)選擇小規(guī)格的機(jī)床加工，而大的工件則選擇大規(guī)格的機(jī)床加工，做到設(shè)備的合理使用。 （ 2） 機(jī)床的工作精度與工序要求的加工精度相適應(yīng)。根據(jù)零件的加工精度要求選擇機(jī)床，如精度要求低的粗加工工序，應(yīng)選擇精度低的機(jī)床，精度要求高的精加工工序，應(yīng)選用精度高的機(jī)床。 6 （ 3） 裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單也是選擇數(shù)控 設(shè)備是需要考慮的一個(gè)因素。選擇采用臥式數(shù)控機(jī)床，還是選擇立式數(shù)控機(jī)床，將直接影響所選擇的夾具的結(jié)構(gòu)和加工坐標(biāo)系，直接關(guān)系到數(shù)控編程的難易程度和數(shù)控加工的可靠性。 應(yīng)當(dāng)注意的是，在選擇數(shù)控機(jī)床時(shí)應(yīng)充分利用數(shù)控設(shè)備的功能，根據(jù)需要進(jìn)行合理的開(kāi)發(fā)，以擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的功能，滿足產(chǎn)品的需要。然后，根據(jù)所選擇的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)控加工方案和工藝路線，根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整工序的內(nèi)容。 選擇加工機(jī)床，首先要保證加工零件的技術(shù)要求，能夠加工出合格的零件。其次是要有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。選擇加工機(jī)床一般要考慮到機(jī)床的 結(jié)構(gòu)、載重、功率、行程和精度。 還應(yīng) 依據(jù)加工零件的材料狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)要求和工藝復(fù)雜程度，選用適宜、經(jīng)濟(jì)的數(shù)控機(jī)床， 綜合 考慮以下 因素的影響。 ① 機(jī)床的類別（車、銑、加工中心等）、規(guī)格（行程范圍）、性能 （加工材料）。 ② 數(shù)控機(jī)床的 主軸功率、扭矩、轉(zhuǎn)速范圍 ，刀具以及刀具系統(tǒng)的配置情況。 ③ 數(shù)控機(jī)床的 定位精度和重復(fù)定位精度 。 ④ 零件 的定位基準(zhǔn)和裝夾方式。 ⑤ 機(jī)床坐標(biāo)系和 坐標(biāo) 軸的聯(lián)動(dòng)情況。 ⑥ 控制系統(tǒng)的刀具參數(shù)設(shè)置，包括機(jī)床的 對(duì)刀、刀具補(bǔ)償以及 ATC 等 相關(guān)的 功能。 根據(jù)以上資料采用 CKA6140 數(shù)控機(jī)床，即可滿足對(duì)工件加工精度的要 求，另外再配備一些專用量具以提高工件的加工質(zhì)量。 正確選擇定位粗基準(zhǔn)及精基準(zhǔn) 在指定工藝規(guī)程時(shí)，定位基準(zhǔn)選擇的正確與否，對(duì)能保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對(duì)零件各表面間的加工順序安排都有較大的影響，當(dāng)用夾具安裝時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇還會(huì)影響到夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，因此，定位基準(zhǔn)的選擇是一個(gè)很重要的工藝問(wèn)題。選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。 （ 1） 精基準(zhǔn)的選擇原則 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮保證 加工精度和工件安裝方便可靠，其選擇原則如下： ① 基準(zhǔn)重合原則 ； ② 基 準(zhǔn)統(tǒng)一原則 ； ③ 自為基準(zhǔn)原則 ； ④ 互為基準(zhǔn)原則 ； 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便。 第二章 典型軸類配合零件的數(shù)控加工工藝分析 7 結(jié)合工廠的現(xiàn)有設(shè)備、零件的加工要求及毛坯的質(zhì)量，應(yīng)以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這樣設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合滿足基準(zhǔn)重合原則；選擇以Ф 60mm 基準(zhǔn)滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。對(duì)工件的輪廓及整體形狀精度的保證非常有利。 （ 2） 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，并注意應(yīng)盡快獲得精基面。 ① 如果主要要求保證工件上某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng) 選該表面作為粗基準(zhǔn)。 ② 若主要要求保證加工面與不加工面之間的位置要求，則應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。 ③ 作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光潔，有一定面積，以使工件定位可靠，夾緊方便。 ④ 粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次。 該組合零件以毛坯的外圓為粗基準(zhǔn)。 確定合理的裝夾方式 在機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，除了使用刀具、量具之外，還需要一些裝夾工件的輔助裝置。 由前面的圖克制我們加工的零件時(shí)軸類零件，對(duì)于軸類零件，通常以零件的自身的外圓柱做定位基準(zhǔn)來(lái)定位。通常有以下幾種方法： （ 1） 用四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝卡 ； （ 2） 用三爪自定心卡盤(pán)裝 卡 ； （ 3） 用兩頂尖裝卡 ； （ 4） 用一夾一頂裝卡 ； （ 5） 用雙三爪自定心卡盤(pán)裝卡。 加工件 2的 R30 時(shí)就是采用一夾一頂裝夾的方式：通過(guò)件 1與件 2的配合，夾住件 1，再用已有工藝頂尖頂住件 2右端。 零件裝夾的基本要求： ，即夾緊時(shí)，夾緊裝置不改變工件定位后占據(jù)的正確位置； ，即夾緊裝置既保證工件在加工時(shí)位置不變，又使工件夾緊變形??；，即夾緊裝置與生產(chǎn)類型相適應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造與維修；適用型好，即夾緊裝置操作方便，安全省力，零件裝夾的目的是通過(guò)定位和夾緊而使工件在加工過(guò)程中始終保 持其正確的加工位置，以保證達(dá)到該加工工序所規(guī)定的加工技術(shù)要求。 加工方案 的 制定 擬訂工藝路線是制定工藝規(guī)程的關(guān)鍵步驟，其主要內(nèi)容包括選擇各表面的加工方法、安排工序的先后順序，確定工序集中與分散程度等。為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。 零件加工過(guò)程中，為滿足零件的幾何尺寸、形位精度以及其它各項(xiàng)技術(shù)要求，首先必須制訂出經(jīng)濟(jì)、合理的工藝路線。由于零件生產(chǎn)類型為單件生產(chǎn)，并采用了工序集中的工藝加工傾向安排，即采用通用數(shù)控機(jī)床配以通用的工裝夾具，來(lái)保證零件的加 工質(zhì)量，同時(shí)也可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，盡量降低生產(chǎn)成本。 8 加工工序 的 劃分 數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行： （ 1） 以一次安裝所進(jìn)行的加工作為一道工序； （ 2） 以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工的內(nèi)容為一道工序； （ 3） 以工件