【導(dǎo)讀】作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。隨著現(xiàn)代技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)已被廣泛應(yīng)用。自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類(lèi)和檔次以及生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化?？貦C(jī)床是現(xiàn)代加工車(chē)間最重要的裝備?，F(xiàn)代的CAD/CAM/UG、制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必不可少的。程序的編制、模擬運(yùn)動(dòng)仿真。并通過(guò)較復(fù)雜零件的實(shí)例詳細(xì)的介紹了數(shù)控加工工。藝的分析方法以及數(shù)控編程。

　　

【正文】 件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值之間的轉(zhuǎn)換。編程過(guò)程中使用的變量如下： R1 非圓曲線公式中的 Z值坐標(biāo)，初始值為 0； R2 非圓曲線公式中的 X值坐標(biāo)（半徑量）初始值為 12； R3 非圓曲線在工件坐標(biāo)系中的 Z坐標(biāo)值，其值為 750； R4 非圓曲線在工 件坐標(biāo)系中的 X坐標(biāo)值 (直徑值 )，初始值為 12 2。 22 確定裝夾方案 ① 加工件 1 內(nèi)輪廓時(shí)采用三角自定卡盤(pán)定心夾緊； ② 采用一夾一頂?shù)姆绞郊庸ぜ蠖送廨喞?，保證工件中心線與卡盤(pán)軸線重合； ③ 加工件 2 外輪廓，需在件 1 車(chē)工藝螺紋，配合裝夾 刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要之一。刀具選擇合理與否不僅影響機(jī)床的加工效率，而且還直接影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 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，以提高刀具加工是的剛性。 與傳統(tǒng)的車(chē)削方法相比，數(shù)控車(chē)削對(duì)刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)試方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制作數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 粗車(chē)時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求；精車(chē)時(shí)，要選進(jìn)度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。此外，為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡可能采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。夾緊刀片的方式要選擇得比較合理，刀片最好選擇圖層硬質(zhì)合金刀片。 刀片的選擇是根據(jù)零件的材料種類(lèi)、 硬度、以及加工表面粗糙度要求和加工余量等已知條件來(lái)決定刀片的幾何結(jié)構(gòu)（如刀尖圓角）、進(jìn)給量、切削速度和刀片牌號(hào)。 根據(jù)以上分析，特選擇刀具如下： 加工件 1內(nèi)輪廓刀具的選擇 （ 1） 選用 ?24的麻花鉆； （ 2） ?20mm 的通孔車(chē)刀，刀尖圓弧半徑 R= mm； （ 3） 60176。內(nèi)螺紋車(chē)刀。 加工件 件 2 外輪廓刀具的選擇 （ 1） 選用 ?5mm 的中心鉆鉆削中心孔； （ 2） 93176。外圓車(chē)刀，刀尖圓弧半徑 R= mm； （ 3） 切槽刀，刀寬 b=2mm； 23 （ 4） 60176。外螺紋車(chē)刀。 切削用量的選擇 數(shù)控車(chē)削加工切削用量的選擇原則包括背吃刀量 ap、主 軸轉(zhuǎn)速 S和進(jìn)給速度F（或進(jìn)給量 f） 等，這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床說(shuō)明書(shū)規(guī)定的允許范圍內(nèi)選取。 切削用量選擇是否合理，對(duì)于能否充分發(fā)揮機(jī)床潛力與刀具性能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有要的作用，車(chē)削用量的選擇原則如下： 粗車(chē)時(shí)一般以提高生產(chǎn)率為主，兼顧經(jīng)濟(jì)性和加工成本。提高切削速度、加大進(jìn)給量和背吃刀量都能提高生產(chǎn)率。粗車(chē)時(shí)，首先考慮選擇一個(gè)可能大的背吃刀量 ap ,其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量 f，最后確定一個(gè)合適的切削速度 v。增大背吃刀量 ap，可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量 f有利于斷削。 精車(chē) 和半精車(chē)的切削用量要保證加工質(zhì)量，兼顧生產(chǎn)率和刀具使用壽命。因此應(yīng)選擇較小的背吃刀量 ap和進(jìn)給速度 F（或進(jìn)給量 f） ，當(dāng)然由于精車(chē)和半精車(chē)的背吃刀量較小，產(chǎn)生的切削力也較小，所以可以再保證表面粗糙度的情況下適當(dāng)加大進(jìn)給量。 此外，在安排粗、精車(chē)切削用量時(shí)，因注意機(jī)床說(shuō)明書(shū)給定的允許切削用量范圍，對(duì)于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車(chē)床，由于主軸在低轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩降低，尤其應(yīng)注意此時(shí)的切削用量選擇。 數(shù)控車(chē)削常用切削用量，由于加工的刀具材料及工件材料不同，切削用量也不同，表 1為數(shù)控車(chē)削加工在常用刀具材料及工件材料下切削用 量的選擇。 （ 1）粗車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 粗車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。切削速度除了計(jì)算和查表選取以外，還可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。需要注意的是采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車(chē)床低速時(shí)主軸輸出力矩小，因而切削速度不能太低。切削速度確定之后，用以下公式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速： S=1000?c ??d 式中： ?c— 切削速度，單位為 m/min； d— 切削刃選定點(diǎn)處的工件回轉(zhuǎn)直徑，單位為 mm； S— 主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min. （ 2）恒線速 度切削 由公式 S=1000?c ??d可知，車(chē)削加工時(shí)，如果主軸轉(zhuǎn)速固定，由于加工表面 24 直徑的變化，切削速度也隨著變化，有可能導(dǎo)致表面粗糙度不一致等現(xiàn)象，故通常采取橫線速度（工件在切削過(guò)程中切削速度保持不變）進(jìn)行車(chē)削加工。數(shù)控系統(tǒng)在恒線速度狀態(tài)下可隨著加工處直徑的減小而相應(yīng)增加主軸轉(zhuǎn)速，有助于提高加工表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)。但在恒線速度情況下車(chē)端面時(shí)，當(dāng)?shù)毒呓咏ぜ行臅r(shí)，主軸轉(zhuǎn)速會(huì)變得相當(dāng)大，因此需要在程序中限制主軸的最高轉(zhuǎn)速。 （ 3）車(chē)螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 在車(chē)削螺紋時(shí)，車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距 P（或?qū)С蹋?大小、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的升降速特性及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍，并在螺紋加工的刀具路徑中設(shè)置進(jìn)刀加速段和退到減速段。如大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床推薦車(chē)螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速按以下公式選定： S= kP?1200 式中： P—— 工件螺紋的螺距或?qū)С?，單位㎜； k—— 保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為 80； S—— 主軸轉(zhuǎn)速，單位 r/min； （ 4） 進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度的單位一般為 mm/min，有些數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)也可以選用進(jìn)給量 (單位為 mm/r)來(lái)表示進(jìn)給速度，所 以在工藝制定是既可以選定進(jìn)給速度 F，也可以選定進(jìn)給量 f。 進(jìn)給速度 F與進(jìn)給量的關(guān)系，可按以下公式進(jìn)行換算： F=Sf 式中： F—— 進(jìn)給速度，單位為 mm/min； f—— 進(jìn)給量，單位為 mm/r； S—— 主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min。 切削速度除了計(jì)算和查表選取外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。需要注意的是交流變頻調(diào)速數(shù)控車(chē)床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。 ： （ 1） .在工件的質(zhì)量要求能夠得到保證的前提下，為提高生產(chǎn)率，可選擇較高的進(jìn)給速度，一般在 100～ 200mm/min的范圍內(nèi)選?。? （ 2） .在切斷、車(chē)削深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在 20～ 50mm/min 的范圍內(nèi)選??； （ 3） .當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求較高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小一些，一般在20～ 50mm/min 的范圍內(nèi)選取； （ 4） .對(duì)刀具空行程，特別是需機(jī)床做遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以選用該機(jī)床 25 數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度； （ 5） .進(jìn)給速度應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速和背吃刀量相適應(yīng)。 進(jìn)給速度的大小直接影響表面粗糙度的值和車(chē)削效率，因此進(jìn)給速度的確定應(yīng)在保證表面質(zhì)量的前提下，選擇較高的進(jìn)給速度。一般因根據(jù)零件 的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查閱切削用量手冊(cè)選取。 表 2 表示了硬質(zhì)合金車(chē)刀粗車(chē)外圓、端面的進(jìn)給量。 通過(guò)對(duì)切削用量選擇的分析，在零件的外輪廓粗加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 S可以選在600～ 800r/min,精加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速可以選在 800～ 1000m/min；在車(chē)削螺紋時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 S 可以定在 550～ 700m/min。由于 SINUMERIK802D sl 數(shù)控系統(tǒng)比較先進(jìn)，可以利用主軸轉(zhuǎn)速倍率進(jìn)行調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，所以在加工時(shí)不需改變程序，只需調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速倍率來(lái)控制粗、精加工的主軸轉(zhuǎn)速即可。 表 見(jiàn)工件材料、所用刀具材料及相應(yīng)的切削用量 工件材料 加工方式 背吃刀量 (mm) 進(jìn)給量 (mm/r) 刀具材料 碳素鋼 ?b600MPa 粗加工 5— 7 — YT類(lèi) 半精加工 2— 3 — 精加工 — — 車(chē)螺紋 導(dǎo)程 鉆中心孔 W18Cr4V 鉆孔 — 切斷（寬度 5） — YT類(lèi) 合金鋼 ?b=1470MPa 粗加工 2— 3 — YT類(lèi) 精加 — — 26 工 切斷（寬度 5） — 鑄 鐵 200HBS 以下 粗加工 2— 3 — YG類(lèi) 精加工 — — 切斷（寬度 5） — 鋁 粗加工 2— 3 — YG類(lèi) 精加工 — — 切斷（寬度 5） — 銅 粗加工 2— 4 — YG類(lèi) 精加工 — — 切斷（寬度 5） — 表 圓、端面的進(jìn)給量 工件 材料 車(chē)刀刀桿尺寸 BH1mm 工件直徑dwmm 背吃刀量 mm ?3 35 58 812 12以上 進(jìn)給量（ mm/r） 碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼 1625 20 40 60 100 40 27 0 2030 2525 20 40 60 100 600 2540 60 100 1000 3045 4060 500 2500 鑄鐵及銅合金 1625 40 60 100 400 0 2030 40 60 28 2525 100 600 2540 60 100 1000 3045 4060 500 2500 注： a、加工斷續(xù)表面及有沖擊的工件時(shí)，表內(nèi)進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) k=～； b、在無(wú)外皮加工時(shí)，表內(nèi)進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) k=； c、加工耐熱鋼及其合金時(shí)，進(jìn)給量不大于 1mm/r； d、加工淬硬鋼時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)減小。當(dāng)鋼的硬度 為 44～ 56HRC 時(shí)，乘以系數(shù)k=；當(dāng)鋼的硬度為 57～ 62HRC 時(shí)，應(yīng)乘以系數(shù) k=。 本章小結(jié) 在本章中主要對(duì)零件材料、刀具選擇、夾具選擇、裝夾順序等都做了合理的分析和選擇，在加工中車(chē)削的三要素的選擇一定要合理。重點(diǎn)是螺紋工藝和工件2裝夾方案，精加工時(shí)的粗糙度的保持。 29 第三章 工藝路線及走刀路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)該是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，在條件的前提下，可采用萬(wàn)能機(jī)床加以專(zhuān)用夾具，并盡量使用工 序集中來(lái)提高生產(chǎn)流程，出自，還用當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率以降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案： 1) 裝夾件 1，鉆Ф 24 的通孔； 2) 加工 R18 的圓?。? 3) 加工Ф 42 的部分； 4) 加工Ф 48 的部分； 5) 加工 40176。的錐度； 6) 加工Ф 36 的槽； 7) 掉頭裝夾平端面加工Ф 48的部分； 8) 加工 R30 的圓??； 9) 加工Ф 34 的部分； 10) 鉆Ф 28的通孔； 11) 加工Ф 37 的部分； 12) 加工Ф 32 的部分； 13) 加工 60176。的錐度； 14) 把 M30 的部分加工成Ф 28mm，并保證以上幾步尺寸精度； 15) 倒 角； 16) 車(chē)削 M30 的內(nèi)螺紋，保證以上幾步尺寸，同時(shí)保證螺紋與通孔的同軸度； 17) 卸下件 1 采用一夾一頂方式裝夾件 2； 18) 加工Ф 31 部分； 19) 加工Ф 37 部分； 20) 加工Ф 48 部分； 21) 加工Ф 32 的槽； 22) 把 M30 的部分加工成Ф 31mm，并保證以上幾步尺寸精度； 23) 用件 1試配； 24) 掉頭裝夾，并保證長(zhǎng)度尺寸； 30 25) 加工 12040 22 ??xz 的橢圓；