【正文】 (2).數(shù)控機(jī)床可以完成普通機(jī)床難以完成，或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工。零件在設(shè)計(jì)中有設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在加工過程中有工藝基準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)盡量將工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，該基準(zhǔn)點(diǎn)通常稱為工件原點(diǎn)。 端面車刀 1 端面 2 中心鉆 1 左端面 手動(dòng) 3 Φ 22mm鉆頭 1 鉆孔 手動(dòng) 4 T0202 鏜孔刀 3mm 1 粗 鏜孔 5 T0303 鏜孔刀 3mm 1 精 鏜孔 6 T0404 35176。合理的選擇切削用量，對零件的表面質(zhì)量、精度、加工效率影響很大。 粗、精加工時(shí)切削用量的選擇原則如下： ①粗加工時(shí)切削用量的選擇原則 首先盡可能大的選取背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性等限制條件，盡可能大的選取進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 (4) 粗精車內(nèi)孔 鏜刀 選用 35186。其固定位置，由 X 向與 Z 向的機(jī)械擋塊及電機(jī)零點(diǎn)位置來確定，機(jī)械擋塊一般設(shè)定在 Z 軸正向最大位置。隨著數(shù)控車床刀架的位置不同，坐標(biāo)系的方位不同 。 5)編程時(shí)，常認(rèn)為車刀刀尖是一個(gè)點(diǎn)，而實(shí)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(gè)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(shí)，需要對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償。因此，在同等條件下，其切削所需時(shí)間（不含空行程）為最短，刀具的損耗小。當(dāng)?shù)毒叩闹髌谴笥?900，但仍然接近 900 時(shí)，也宜作出層層遞退的安排，經(jīng) 驗(yàn)表明，這對延長粗加工刀具的壽命是有利的。 工件的定位與基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持一致，應(yīng)防止過定位 。根據(jù)主軸的配置的要求選擇臥式數(shù)控車床。根據(jù)課題，選用毛坯為 45鋼（它的化學(xué)成分中含碳（ C）量是 ~%， Si 含量為 ~%， Mn 含量 ~%， Cr 含量=%），Φ 40mm 100mm，無熱處理和硬度要求。然后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的指令，進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機(jī)床各部分進(jìn)行規(guī)定的位移和有順序的動(dòng)作，加工出各種不同形狀的工件。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程完成，但其中總有一種工藝過程在某一特定 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，最重要的就是要編制出零件的工藝規(guī)程。 、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍 1).輪廓形狀復(fù)雜， 加工精度高的零件； 2).用普通機(jī)床加工時(shí)，需要制作復(fù)雜工藝裝備的零件； 3).用普通機(jī)床加工時(shí)，工藝路 線過長、工裝過多的零件； 4).多品種、小批量生產(chǎn)的零件（ 100 件以內(nèi)）； 5).新產(chǎn)品的試制零件； 6).價(jià)值昂貴，加工中不許報(bào)廢的零件； 7).生產(chǎn)周期段的急需件； 8).集銑、鉆、鏜、擴(kuò)、鉸、攻螺紋等多種工序于一體的零件。 如 上 圖 24 所示 本零件上由球面、圓柱面、內(nèi)孔、內(nèi)圓錐面、圓弧面、退刀槽、和螺紋等部分組成 。數(shù)控車床具有加工精度高，能做直線和圓弧插補(bǔ)，數(shù)控車床剛性良好，制造和對刀精度高，能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償，能夠加工尺寸精度要求較高的零件。 定位基準(zhǔn) 就是 加工工件時(shí)定位所用的基準(zhǔn)。圖 43 分層切削時(shí)刀具的終止位置。另外，矩形循環(huán)加工的程序段格式較簡單，所以這種進(jìn)給路線的安排，在制定加工方案時(shí)應(yīng)用較多。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能 (G4 G42)這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。 （ 2）數(shù)控車床的編程方式 ① 直徑編程和半徑編程。當(dāng)進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作時(shí)，裝在縱向和橫向拖板上的行程開關(guān)，碰到擋塊后，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，由系統(tǒng)控制拖板停止運(yùn)動(dòng)，完成回參考點(diǎn)的操作。硬質(zhì)合金刀 。 ②精加工時(shí)切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的表面粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。 切削用量的選擇方法：粗車時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。右偏外圓車刀 2mm 1 粗車外輪廓 7 T0505 35176。 設(shè)立如下圖 92 所示 ： 、 試切法對刀 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，即通常所說的對刀問題。 (3).采用數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)效率上，可以比普通機(jī)床提高 2～ 3 倍，尤其對某些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)效率可提高十倍甚至幾十倍。 第 28 頁 共 54 頁 圖 21 的三維圖 11 典型軸類零件車削的編程 、 數(shù)控加工的特點(diǎn) (1).采用數(shù)控機(jī)床加工零件可以提高加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。數(shù)控編程時(shí)應(yīng)該首先確定工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn)。右偏外圓車刀 2mm 1 精車外輪廓 4 T0404 外 切槽車刀 B=5mm 1 切槽 左刀尖 第 25 頁 共 54 頁 數(shù)控加工刀具卡片 (圖 22) 序號 刀具號 刀具名稱及規(guī)格 刀尖半徑 R 刀尖位置 T 數(shù)量 加工表面 備注 1 T0101 45176。切削用量對于不同 的加工方法，需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。=35176。故此 FANUC 車床的各軸方向如 圖 61，所示： 參考點(diǎn)為機(jī)床上一固定點(diǎn)，如圖 61 所示，（點(diǎn) O 即為參考點(diǎn)）。 、 編程中的有關(guān)規(guī)定 （ 1）數(shù)控車床坐標(biāo)系 ： 數(shù)控車床一般是兩坐標(biāo)機(jī)床（ X 軸、 Z軸）。 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。圖 46 為利用其矩形循環(huán)功能而安排 的“矩形”走刀路線， 經(jīng)分析和判斷后可知矩形循環(huán)進(jìn)給路線的走刀長度總和為最短。如果e=0，則每一刀都終止在同一軸向位置上，主切削刃就可能受到瞬時(shí)的重負(fù)荷沖擊。 、 工件的基準(zhǔn) 基準(zhǔn)：用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。此類車床機(jī)構(gòu)簡單，價(jià)格相對較低，這類車床設(shè)置三爪自定心卡盤、普通尾座或數(shù)控液 壓尾座，適合車削較長的軸類零件。符合數(shù)控加工的標(biāo) 第 7 頁 共 54 頁 圖 24 配合零件 注，尺寸標(biāo)注完整， 表面粗糙度 全部為 ，未注公差尺寸按 IT14 加工，未注倒角 ?451? ,毛坯： 15570?? 。 第 4 頁 共 54 頁 、 數(shù)控機(jī)床的工作原理 由 上圖可知，數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)，是根據(jù)工件圖樣要求及加工工藝過程，將所用刀 具及機(jī)床各部件的移動(dòng)量、速度及動(dòng)作先后順序、主軸轉(zhuǎn)速、主軸旋轉(zhuǎn)方向及冷卻等要求，以規(guī)定的數(shù)控代碼形式，編制成程序單，并輸入到機(jī)床專用計(jì)算機(jī)中。通常毛坯需要經(jīng)過若干工序才能轉(zhuǎn)化為符合產(chǎn)品要求的零件。 此次設(shè)計(jì)，要求對 所給的 零件 圖進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析和 用編程 指令 進(jìn)行 手工編寫程序 ，這就 對 我們關(guān)于數(shù)控技術(shù)的掌握提出了比較高的要求，并且讓我們對數(shù)控方面的知識 有了 更加了解 ,是對我們?nèi)蘸蟮?發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 、 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1).適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)加工單件或中小批量復(fù)雜工件； 2).加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； 3).動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，改善勞動(dòng)條件； 4).生產(chǎn)效率高； 5).良好的經(jīng)濟(jì)效益； 6).有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。符合數(shù)控加工的標(biāo)注，尺寸標(biāo)注完整。能加工輪廓形狀特別復(fù)雜的表面和尺寸難于控制的回轉(zhuǎn)體，而且能比較方便的車削錐面和內(nèi)外圓柱面螺紋，能夠保持加工精度，提高生產(chǎn)效率。用夾具裝夾時(shí)，定位基準(zhǔn)就是工件上直接與夾具的定位元件相接觸的點(diǎn)、線、面。 （ 2）刀具的切入、切出在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，要安排好刀具的切入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向切入、切出。 本設(shè)計(jì) 零件的加工刀具進(jìn)給路線為“沿工件輪廓走刀” 和“矩形”， 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì) 零件屬于典型軸類零件 ，結(jié)合了螺紋、圓錐、槽、圓弧和孔五個(gè)工藝， 采用“沿工件輪廓走刀” 和“矩形” 就會(huì)使整個(gè)加工過程變得簡單易操作。對不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能的數(shù)控車床，編程時(shí)，需先計(jì)算補(bǔ)償量 。 刀具接近于工件時(shí)，必須用 G01； ② 絕對編程和相對編程。 7 選擇刀具和切削用 量 、刀具的選擇 數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。 (5) 車槽與切斷：選用硬質(zhì)合金車槽刀（刀長 12mm,寬 3mm） 。 切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定 。精車時(shí)，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，應(yīng)著重考慮如何保證加工精度，且在此基礎(chǔ)上如何提高加工效率。右偏外圓車刀 2mm 1 精車外輪廓 8 T0606 內(nèi) 切槽車刀 B=3mm 1 切槽 左刀尖 9 T0707 60176。在數(shù)控車床上，目前常用的對刀方法為試切對刀法。 (4).可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。一般可先采用平均尺寸，最后根據(jù)試切結(jié)果修正。 內(nèi) 螺紋車刀 0 1 三角形螺紋 9 加工坐標(biāo)系設(shè)置 、 建立工件坐標(biāo)系 為了便于在編程時(shí)對工件的幾何要素位置進(jìn)行描述，編程人員必須在零件圖上選擇建立一個(gè)過渡坐標(biāo)系，即工件坐標(biāo)系，也稱為編程坐標(biāo)系。右偏外圓車刀 2mm 1 粗車外輪廓 3 T0303 35176。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。硬質(zhì)合金左偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，選 Kr180。 X 坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)? X 軸正方向。 (4).一般回轉(zhuǎn)體零件的編程零點(diǎn)選在其加工面的回轉(zhuǎn)軸線與端面交點(diǎn)處。 3)為提高工件的徑向尺寸精度， X 向的脈沖當(dāng)量取 Z向的一半。在安排粗加工或半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼。如圖 43 所示，設(shè)以 900主偏角刀分層車削外圓，合理的安排應(yīng)是每一刀的切削終點(diǎn)依次提前一小段距離 e(例如可取 e= ㎜ )。 本此設(shè)計(jì)都是采用不完全定位，限制 YXZYX ??、 ??? 五個(gè)自由度 ，工件就被完全夾緊 。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 如 上 圖 23 所示該零件表面由圓柱、圓弧、錐面、倒角、 退刀 槽、螺紋等表面組成， 兩 次裝夾 即可 完成粗精加工 ，后續(xù)槽、螺紋 的處理。由下圖 可知機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作流程。 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。 第 3 頁 共 54 頁 1 數(shù)控技術(shù)的 概述 、 數(shù)控技術(shù)的基本概念 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字或數(shù)字信號構(gòu)成的程序?qū)υO(shè)備的工作過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一門技術(shù)， 簡稱數(shù)控（ Numerical Control 即 NC）。 圖 第 5 頁 共 54 頁 圖 21 簡單軸類零件 為了達(dá)到機(jī)床的有效利用，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，一般軸套 類零件的加工使用數(shù)控車床。根據(jù)課題，選用毛坯 為 45鋼（它的化學(xué)成分中含碳（ C）量是 ~%， Si 含量為 ~%，Mn 含量 ~%， Cr 含量 =%），Φ 40mm 100mm，無熱處理和硬度要求。 這樣 對加工 是 非常有利的。 根據(jù)以上論述， 本次設(shè)計(jì)零件選擇大端面、大外圓軸線作為定位基準(zhǔn)。尤其是車螺紋時(shí)，必須設(shè)置升速段δ 1 和降速段δ 2（如圖 44），這樣可避免因車刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。 第 13 頁 共 54 頁 、確定走刀順序 ①先粗后精 先安排粗加工，中間安排半精加工，最 后安排精加工和光整加工。 、數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程一般分為 兩種：一種是手工編程，另一種是自動(dòng)編程。 、基本編程指令 1)． G00 與 G01 指令 （快速定位與直線插補(bǔ)） ， 指令格式 :G00 后面不能跟 F指令 G00 Ｘ (Ｕ )_Ｚ (Ｗ )_； Ｇ 01 Ｘ (Ｕ )_Ｚ (Ｗ )_F_； 2)． G02/G03 指令 （圓弧插補(bǔ)） 指令格式： 順時(shí)針圓弧插補(bǔ)（ G02）與逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)（ G03）的判 斷方法 ：沿著弧所在平面（如ＸＺ平面）的正法線方向（ +Y 軸）向負(fù)方向（ ?Y 軸）觀察，圓弧插補(bǔ)按順時(shí)針方向?yàn)椋?02，逆時(shí)針方向?yàn)椋?03，如圖 67 所示 G0203??????RIK??????X（ U） _ Z（ W） _ F＿ 。刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。 (6) 車螺紋選用硬質(zhì)合金 60176。 第 20 頁 共 54 頁 1）、主軸轉(zhuǎn)速的確定 （公式： 3181000 ndndV ww