【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 刀具主軸后端向工件方向看，向右為 X 軸的正方向；如 Z 軸是垂直的，則從主軸向立柱看時(shí)，對(duì)于單立柱機(jī)床， X 軸的正方向指向右邊；對(duì)于雙立柱機(jī)床，當(dāng)從主軸向立柱看時(shí)， X軸向的正方向指向右邊。上述的正方向都是刀 具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)而言。 最后確定 Y 軸：在確定了 X、 Z 正方向后，可以按照右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定 Y 軸的正方向。 、參考坐標(biāo)系 數(shù)控裝置上電時(shí)并不知道機(jī)床原點(diǎn)，為了正確地在機(jī)床工作時(shí)建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常在每個(gè)坐標(biāo) 軸的移動(dòng)范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)（測(cè)量起點(diǎn)），機(jī)床起動(dòng)時(shí)，通常要進(jìn)行機(jī)動(dòng)或手動(dòng)回參考點(diǎn)，以建立機(jī)床坐標(biāo)系。通過參數(shù)指定機(jī)床參考點(diǎn)到機(jī)床原點(diǎn)的距離。以參考點(diǎn)為原點(diǎn)，坐標(biāo)方向與機(jī)床坐標(biāo)方向相同建立的坐標(biāo)系叫做參考坐標(biāo)系，在實(shí)際使用中通常以參考坐標(biāo)系計(jì)算坐標(biāo)值。 (一般的，參考坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系之間偏移一定的距離，或者二者重合 ) X＋ 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 a、編程原點(diǎn)： 也稱工件原點(diǎn)，由編程人員在工件上根據(jù)編程方便性自行設(shè)定的編制加工程序的原點(diǎn)。 它只與工件有關(guān)，而與機(jī)床坐標(biāo)系無關(guān)。但考慮到編程的方便性，工件坐標(biāo)系中各 軸的方向應(yīng)該與所使用的數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸方向一致。工件原點(diǎn)的設(shè)置一般應(yīng)遵循下列原則： （ 1）工件原點(diǎn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)重合，以利于編程； （ 2）工件原點(diǎn)盡量選在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上； （ 3）工件原點(diǎn)最好選在工件的對(duì)稱中心上； （ 4）要便于測(cè)量和檢驗(yàn)。 b、編程坐標(biāo)系 假定工件固定不動(dòng)，用刀具運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系來編程。工件坐標(biāo)系時(shí)編程人員在編程和加工時(shí)使用的坐標(biāo)系。在加工時(shí)，工件隨夾具安裝在機(jī)床上，這時(shí)測(cè)量工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)間的距離，稱作工件原點(diǎn)偏置。該偏置值預(yù)存入數(shù)控系統(tǒng)中（ G92， G54－ G59），加工時(shí)，工件原點(diǎn)偏置便能自動(dòng)加到工件坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機(jī)床坐標(biāo)系確定加工時(shí)的絕對(duì)坐標(biāo)值。因此，編程人員可以不考慮工件在機(jī)床上的實(shí)際安裝位置和安裝精度，而利用原點(diǎn)偏置功能，補(bǔ)償工件在工作臺(tái)上的位置偏差。 附加運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系 一般稱 XYZ 為主坐標(biāo)或第一座標(biāo)，如有平行于第一座標(biāo)的第二組和第三組坐標(biāo)，則分別指定為 U、 V、 W 和 P、 Q、 R。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 第二章 數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì) 數(shù)控加工工序的概述 數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為每一道工序選擇機(jī)床、夾具、刀具及量具，確 定定位夾緊方案、 走刀路線、工步順序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量和工時(shí)定額等，為編制加工程序做好充分準(zhǔn)備。 確定走刀路線和工步順序 走刀路線是刀具在整個(gè)加工工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。在確定走刀路線時(shí)，主要遵循以下原則： ﹙ 1﹚ 保證零件的加工精度和表面粗糙度 例如在 加工中心 上進(jìn)行加工時(shí)，因刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向不同，可能是順銑或逆銑 ，其不同的加工路線所得到的零件表面的質(zhì)量就不同。究竟采用哪種加工 方式，應(yīng)視零件的加工要求、工件材料的特點(diǎn)以 及機(jī)床刀具等具體條件綜合考慮，確定原則與普通機(jī)械加工相同。數(shù)控機(jī)床一般采用滾珠絲杠傳動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)間隙很小，并且順銑優(yōu)點(diǎn)多于逆銑，所以應(yīng)盡可能采用順銑。在精銑內(nèi)外輪廓時(shí)，為了改善表面粗糙度，應(yīng)采用順銑的走刀路線加工方案。 對(duì)于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，建議也采用順銑加工，這對(duì)于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。但如果零件毛坯為黑色金屬鍛件或鑄件，表皮硬而且余量較大，這時(shí)采用逆銑較為有利。 加工位置精度要求較高的孔系時(shí)，應(yīng)特別注意安排孔的加工順序。若安排不當(dāng)，就可能將坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，直接影響位 置精度。 刀具的進(jìn)退刀路線要盡量避免在輪廓處停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。 ﹙ 2﹚ .使走刀路線最短，減少刀具空行程時(shí)間，提高加工效率。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 8 頁 加工零件的 零件圖 加工零件的實(shí)物圖 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 確定定位基準(zhǔn)與 夾 緊方案 定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定，應(yīng)遵循有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則與工件夾緊的基本要求 ： 基面先行原則 用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來。 先粗后精原則 各個(gè)表面的加工順序按照粗加工 → 半精加工 → 精加工 → 光整加工的順序依次進(jìn)行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗 糙度。 先主后次原則 零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進(jìn)行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進(jìn)行。 先面后孔原則 對(duì)平面輪廓尺寸較大的零件，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面上加工孔，孔加工的編程數(shù)據(jù)比較容易確定，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時(shí)的軸線不易歪斜。 此外，還應(yīng)該注意下列三點(diǎn)： (1)力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基 準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。 (2)設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效率。 (3)避免采用占機(jī)人工調(diào)整方案，以免占機(jī)時(shí)間太多，影響加工效率。 夾具 的選擇 車 床夾具的分類 數(shù)控車床 夾具按使用 范圍，可分為通用普通夾具 、專用夾具和組合夾具三類。 還可按自動(dòng)化程度和夾緊動(dòng)力源的不同（如氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓）以及裝夾工件數(shù)量的多少（如單件、雙件、多件）等進(jìn)行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進(jìn)行分類。 數(shù)控車床 通用夾具 的結(jié)構(gòu) 數(shù)控車床常用的通用夾具主要有三爪卡盤，它主要用于裝夾回轉(zhuǎn)類工件 。 數(shù)控車床 專用夾具 的 結(jié)構(gòu) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 刀具材料的選擇 刀具材料的切削性能關(guān)系著刀具的耐用度和生產(chǎn)率，刀具材料的工藝性影響著刀具本身的制造與刃磨質(zhì)量。 對(duì)刀具切削部分材料的選取原則是具有較高的耐磨性，并能在較高的溫度下保持其切削性能 。目前常用的材料有 :高速鋼和硬質(zhì)合金。由于高速鋼只能在 600℃ 以下保持其切削性能，而不銹鋼切削時(shí)產(chǎn)生的高溫往往高于 60090，而硬質(zhì)合金比高速鋼具有更好的耐熱性和耐磨性，因此用硬質(zhì)合金材料制成的刀具更適合不銹鋼的切削加工。在切削參數(shù)相同的條件下，對(duì)幾種合金材料的刀具進(jìn)行了車削對(duì)比試驗(yàn)，見表 2。 從表 2 中可看出，采用 TiCTiCNTiN 復(fù)合涂層刀片的外圓車刀，耐用度比較高，工件表面質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。這是因?yàn)檫@種涂層硬質(zhì)合金材料的刀片，具有更好的強(qiáng)度和韌性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦因數(shù)和 更高的耐熱性，而成為車削不銹鋼的良好刀具材料。限于不具備這種材料的切斷刀片，通過表 2 的對(duì)比試驗(yàn)可知， YW2 硬質(zhì)合金的切削性能也較好，因此可選用 YW2 材料的刀片作為切斷刀。加工不銹鋼時(shí)，由于切削力較大，故刀桿必須具備足夠的強(qiáng)度和剛度，以免在切削過程中發(fā)生顫振和變形。這就要求選用適當(dāng)?shù)牡稐U截面積，同時(shí)還應(yīng)采用強(qiáng)度較高的材料來制造刀桿，如采用調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼或 50鋼。 表 21 不同刀具材料的對(duì)比試驗(yàn) 不同刀具材料的對(duì)比試驗(yàn) 刀具材料 刀具的幾何角度 切削用量 刀具耐用度 T (min) 加工表面粗糙度 Ra (181。m) 前角(176。) 后角(176。) 主偏角r(176。) 刃 傾 角s (176。) Ap (mm) Vc(m/min) F(mm/r) YG8 15 8 90 10 3 45～ 55 72 ～82 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 17 75 ～87 YT14 15 80 ～95 17 82 ～96 YW2 15 90 ～110 ( 切斷用 ) 17 92 ～115 TiCTiCNTiN復(fù)合涂層刀片 12( 刀片自身角度 ) 4(刀片自 身角度 ) 128～185 ～ 刀具 切削用量的選擇 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。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。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，由于刀具的刃 磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆 ；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 綜上所述： 本零件的加工， (1) 選用φ 5mm 中心鉆鉆削中心孔。用ф 20mm 的鉆頭加工左端的孔， (2) 粗車及平端面選用 35176。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。=35176。 （ 3） 為減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)，精車和車螺紋選用硬質(zhì)合金 60176。外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取 re=～ 。 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機(jī)床的加工效率、而且還影響加工質(zhì)量。選擇刀具通?？紤]機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等。與傳統(tǒng)的車削方法相比，數(shù)控車削對(duì)刀具的要求較高。不僅要求精度高、鋼度好、耐用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀 具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 切削用量的選擇 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(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。 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）直徑來選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，考慮工件材料為 45 鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金鋼，粗加工選擇轉(zhuǎn)速 500r/min,精加工選擇 1000r/min 車削外圓，考慮細(xì)牙螺紋切削力不大，采用 400r/min 來車螺紋，而內(nèi)孔由于剛性較差，采用粗車 600 r/min，比較容易達(dá)到加工要求，切槽