【文章內容簡介】 =100mm Z=50mm 處。究竟刀具從什么位置開始移動到上述位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 14 工件坐標系下開始運動的 位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。 在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是： 1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制。 2）易于找正并在加工過程中便于檢查。 3）引起的加工誤差小。 對刀點可以設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基準上。例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓或孔的中心與端面的交點作為對刀點。 實際操作機床時，可通過手工對刀 操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合。所謂“刀位點”是指刀具的定位基準點，車刀的刀位點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；球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。 加工過程中需要換刀時，應規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是指刀架轉動換刀時的位置，換刀點應設在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其它部件為準。 切削用量的確定 數(shù)控編程時，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速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，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，河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 15 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)揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。 1． 主軸轉速的確定 2． 主軸轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為： n=1000v/π D 式中 ： v切削速度，單位為 m/min，由刀具的耐用度決定； n 主軸轉速，單位為 r/min； D工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。 計算的主軸轉速 n最后要根據(jù)機床說明書選取機床有的或較接近的轉速。 3． 進給速度的確定 進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。 確定進給速度的原則： 1）當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在 100～ 200mm/min 范圍內選取。 2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20～ 50mm/min 范圍內選取。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 16 3）當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在 20～ 50mm/min范圍內選取。 4）刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數(shù)控系統(tǒng)設定的最高進給速度。 3．背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量，一般 ～ 。 總之，切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。 同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。 數(shù)控編程的有關問題 數(shù)控機床的坐標系統(tǒng) 數(shù)控機床各坐標軸按標準 JB305182 數(shù)控機床及其數(shù)控機械的坐標系和運動方向的命名方法 確定后，還要確定坐標系原點的位置，這樣坐標系才能確定下來。依原點的不同，數(shù)控機床的坐標系統(tǒng)分為機床坐標系和工件坐標系。 1． 機床坐標系 以機床原點為坐標原點建立起來的 X、 Y、 Z 軸直角坐標系，稱為機床坐標系。機床原點為機床上的一個固定點，也稱機床零點。機床零點是通過機床參考點 間接確定的，機床參考點也是機床上的一個固定點，其與機床零點間有一確定的相對位置，一般設置在刀具運動的 X、 Y、 Z正向最大極限位置。在機床每次通電之后，工河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 17 作之前，必須進行回機床零點操作，使刀具運動到機床參考點，其位置由機械檔塊確定。這樣，通過機床回零操作，確定了機床零點，從而準確地建立機床坐標系，即相當于數(shù)控系統(tǒng)內部建立一個以機床零點為坐標原點的機床坐標系。機床坐標系是機床固有的坐標系，一般情況下，機床坐標系在機床出廠前已經調整好，不允許用戶隨意變動。 2．工件坐標系 工件圖樣給出以后，首先應找出圖樣上的設計基準點。其他各項尺寸均是以此點為基準進行標注。該基準點稱為工件原點。以工件原點為坐標原點建立的 X、 Y、 Z軸直角坐標系，稱為工件坐標系。 工件坐標系是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設置的坐標系，工件原點的位置是人為設定的，它是由編程人員在編制程序時根據(jù) 工件的特點選定的，所以也稱編程原點。 數(shù)控車床加工零件的工件原點一般選擇在工件右端面、左端面或卡爪的前端面與 Z軸的交點上。圖 213 所示，是以工件右端面與 Z 軸的交點作為工件原點的工件坐標系。 數(shù)控銑床加工零件的工件原點選擇時應該注意：工件原點應選在零件圖的尺寸基準上，對于對稱零件，工件原點應設在對稱中心上；對于一般零件，工件原點設在河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 18 工件外輪廓的某一角上，這樣便于坐標值的計算。對于 Z 軸方向的原點，一般設在工件表面，并盡量選在精度較高的工件表面。 同一工件，由于工件原點變了，程序段中的坐標尺寸也隨之改變。因 此，數(shù)控編程時，應該首先確定編程原點，確定工件坐標系。編程原點的確定是在工件裝夾完畢后，通過對刀確定。 對刀 在數(shù)控加工中，工件坐標系確定后，還要確定刀具的刀位點在工件坐標系中的位置，即常說的對刀問題。其中以手動試切對刀最為常見。 1．數(shù)控車床的對刀 數(shù)控車床對刀方法基本相同，首先，將工件在三爪卡盤上裝夾好之后，用手動方法操作機床，具體步驟如下： 1）回參考點操作 采用 ZERO（回參考點）方式進行回參考點的操作，建立機床坐標系。此時 CRT上將顯示刀架中心（對刀參考點）在機床坐標系中的當前位置 的坐標值。 2）試切對刀 先用已選好的刀具將工件外圓表面車一刀，保持 X向尺寸不變， Z向退刀，按設置編程零點鍵， CRT 屏幕上顯示 X、 Z坐標值都清成零（即 X0， Z0）；然后，停止主軸，測量工件外圓直徑 D。如圖 214所示。再將工件端面車一刀，當 CRT 上顯示的X 坐標值為 （ D/2）時，按設置編程零點鍵， CRT 屏幕上顯示 X、 Z 坐標值都清成零（即 X0， Z0），系統(tǒng)內部完成了編程零點的設置功能。 3）建立工件坐標系 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 19 刀尖（車刀的刀位點）當前位置就在編程零點（即工件原點）上。 2．數(shù)控銑床的對刀 假設零件為對稱零件，并且 毛坯已測量好長為 L 寬為 L2，平底立銑刀的直徑也已測量好。如圖 215 所示，將工件在銑床工作臺上裝夾好后，在手動方式操縱機床，具體步驟如下： 1） 回參考點操作 采用 ZERO（回參考點）方式進行回參考點的操作，建立機床坐標系。此時CRT 上將顯示銑刀中心（對刀參考點）在機床坐標系中的當前位置的坐標值。 2）手工對刀 先使刀具靠攏工件的左側面（采用點動操作，以開始有微量切削 為準），刀具如圖 A 位置，按設置編程零點鍵， CRT 上顯示 X0、 Y0、 Z0，則完成 X方向的編程零點設置。再使刀具靠攏工件的前側面，刀具如圖 B位置，保持刀具 Y方向不動，使刀具 X 向退回，當 CRT 上 X坐標值 0時，按編程零點設置鍵，就完成 X、 Y兩個方向的編程零點設置。最后抬高 Z 軸，移動刀具，考慮到存在銑刀半徑，當 CRT上顯示 X坐標值為（ L1/2+銑刀半徑）， Y的坐標值為（ L2/2+銑刀半徑）時，使銑刀底部靠攏河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 20 工件上表面，按編程零點設置鍵， CRT 屏幕上顯示 X、 Y、 Z坐標值都清成零（即 X0，Y0， Z0），系統(tǒng)內部完成了編程 零點的設置功能。就把銑刀的刀位點設置在工件對稱中心上，即工件坐標系的工件原點上。 3）建立工件坐標系 A. 右手笛卡兒坐標系 標準的機床系是一個右手笛卡兒坐標系，用右手螺旋法則判定，如下圖所示 右手的拇指、食指、中指相互垂直，并分別代表 +X、 +Y、 +Z軸。圍繞 +X、 +Y、+Z 軸的回轉運動分別用 +A、 +B、 +C 表示，其正向用右手螺旋定則確定。與 +X、 +Y、+Z、 +A、 +B、 +C 相反的方向用帶“′”的 +X′、 +Y′、 +Z′、 +A′、 +B′、 +C′表示。 B. 運動坐標系與工件運動坐標系 數(shù)控機床的坐標系是機床運動部件進給運動的坐標系。數(shù)控銑床進給運動是工件相對刀具的運動 。 C. 運動的正方向 規(guī)定使刀具與工件距離增大的方向為正方向。 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 21 數(shù)控加工程序的編制 數(shù)控加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到機床 ,機床的控制系統(tǒng)對輸入信息進行運算與控制 ,并不斷地向直接指揮機床運動的電動機功能部件 —— 機床的伺服機構發(fā)送脈沖信號，伺服機構對脈沖信號進行轉換與放大處理，然后由傳動機構驅動數(shù)控機床，從而加工零件。所以數(shù)控加工的關鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。 數(shù)控機床和普通機床不同 ,整個加工過程中 不需要人的操作 ,而由程序來進行控制 .在數(shù)控機床上加工零件時 ,首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計算刀具中心運動軌跡及其位置數(shù)據(jù)：然后把全部工藝過程以及其他輔助功能（主軸的正轉與反轉、切削液的開與關、變速、換刀等）按動動順序，用規(guī)則的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經過調試后記錄在控制介質（或稱程序載體）上；最后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，以此控制數(shù)控機床不完成工件的全部加工過程。因此，把從分析零件圖樣開始到獲得正確的程序載體為止的全過程稱為零件加工程序的編制。 數(shù)控編程一般人為手 工編程和自動編程兩種。 （ 1）手工編程。手工編程是程序編制的整個步驟幾乎全部是由手工來完成。對于幾何形狀不太復雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯機會較少，這樣用手工編程方便又經濟，因而手工編程被廣泛地應用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。但是工件輪廓復雜，特別是加工非輪廓曲線、曲面等表面，或工件加工程序較長時，使用手工編程將十分繁瑣、費時，而用容易出錯，常會出現(xiàn)在手工編程工作跟不上數(shù)控機床加工的情況，影響數(shù)控機床的開動率。此時必須用自動編程方法編制程序。 （ 2）自動編程。自動編程有兩種 ： APT軟件編程和 CAM軟件編程。 APT軟件是利用計算機和相應的處理程序、后置處理程序對零件源程序進行處理，以得到加工程序的編程方法。在具體的編程過程中，除擬定工藝方案仍主要依靠人工進行外（有些自動編程系統(tǒng)能自動確定最佳的加工工藝參數(shù)），其余的工作，包括數(shù)值計算、編寫程序單、作控制介質、程序檢驗等各項工件均有計算機自動完成。編程人員只河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文 22 需要根據(jù)圖樣的要求，使用數(shù)控語言編寫出零件加工的源程序，送入計算機，由計算機自動地進行數(shù)值計算、后置處理，編寫出零件加工程序單，并在屏幕模擬顯示加工過程，及時修改，直至自動突出 數(shù)控加工紙帶，或將加工程序通過直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作。 MasterCAM軟件是將加工零件以圖形形式輸入計算機，由計算機自動進行數(shù)值計算、前置處理，在屏幕上形成加工軌跡，及時修改，再通過后置處理形成加工程序輸入數(shù)控機床進行加工。自動編程的出現(xiàn)使的一些計算繁瑣、手工編程困難、或手工無法編出的程序都能夠實現(xiàn)。 4. 手動氣閥的各零件的加工工藝分析 毛坯的分析與制作 確定毛坯的主要任務是：根據(jù)零件的技術要求 、結構特點、材料、生產綱領等方面的要求，合理地確定毛坯的種類、毛坯的制造方法、毛坯的形狀 、毛坯的尺寸等，最后繪出毛坯圖。毛坯的確定，不僅影響毛坯制造的經濟性，而且影響機械加工的經濟性。所以在確定毛坯時，既要考慮加工方面的因素，也要兼顧冷加工方面的要求，以便確定毛坯這一環(huán)節(jié)中，降低零件的制造成本。 以下是對氣閥主要零件毛坯的選材與制作： 查表對手動氣閥的不同零件進行選材，表格如下： 表 31常用碳素鑄鋼的成分、力學性能能和用途 鑄鋼牌號 化學元素最高含量 /% 室溫下力學性能最小值 用途舉例 WC WSi WMn WS、 WP