【正文】 如：有時在加 工 箱體時 刀 具。 最后選用專 用夾具 和成組夾具。向時還要考慮加工零件的精度，批量大小，制 造周期，制造成本。 (1)夾具 1)夾具種類 完善的夾具系統(tǒng)主 要命機(jī)床夾具、托盤、自動上下料裝置 3 部分組成，本書涉及的是機(jī)床夾具，根據(jù)銑削和加工 中心 特點和加工的基本需要，其夾具類型主要有專用夾具、組合夾具、通用文具和成組夾具。 設(shè)毛坯為帶孔鑄件，零件孔要求達(dá)到Φ 100H7（ +） ,Ra 為 m，材料為 HT200。 (2)工序尺寸及其公差的確定 1)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合 23 同一表面經(jīng)多次加工達(dá)到圖紙尺寸要求，其中間工序尺寸根據(jù)零件圖尺寸加上或減去工序余量即 可得到，即從最后一道工序向前推算，得出相應(yīng)的工序尺寸，一直推算到毛坯尺寸。 以生產(chǎn)實踐和實驗研究為基礎(chǔ)制成數(shù)據(jù)表格，查表并結(jié)合實際情況加以修正。 4)加工余量的確定 掌握影響加工余量的各種因素具體數(shù)據(jù)的條件下，計算法比較科學(xué)，但目前統(tǒng)計資料較少。 圖 21 軸線彎曲誤差對加工余量的影響 3)本工序的裝夾誤差 b? 如果本工序存在裝夾誤差（定位誤差、夾緊誤差），在確定本工序加工余量時還應(yīng)考慮ε b 的影響。 Ta 上工序加工表面存在尺寸誤差，為使本工序能全部切除上工序留下的表面粗糙度和缺陷層，工序余量應(yīng)包括 Ta 項。 [6] 加工余量、工藝尺寸的確定 (1)加工余量的概念 1)總余量 Z0 與工序余量 Zi 的關(guān)系： 單邊余量 ： 對于非對稱表面，其加工余量用單邊余量 Zb 表示： Zb=lalb 雙邊余量 ： 對于外圓內(nèi)圓等對稱表面加工余量用雙邊余量 2Zb 表示 。中小批條件下可選用通用工藝裝備；大批大量生產(chǎn)中可考慮制造專用工藝裝備。 (5)機(jī)床與工藝設(shè)備的選擇 機(jī)床尺寸規(guī)格與工件的 形體尺寸相適應(yīng)；精度等級與本工序加工要求相適應(yīng)；電機(jī)功率與本工序加工所需功率相適應(yīng)；自動化程度和生產(chǎn)效率與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 3)工序數(shù)多，設(shè)備數(shù)量多、操作人員多、占用生產(chǎn)面積大。 4)設(shè)備的一次性投資大、工藝裝備復(fù)雜 工序分散的特點是： 1)設(shè)備、工裝比較簡單，調(diào)整、維護(hù)方便，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少。 同一種表面又有不同的加工方案，一般選擇原則如下： 1)盡量采用經(jīng)濟(jì)加工精度方案進(jìn)行加工 2)首先考慮主要表面的加工方案 3)確定加工方案時應(yīng)考慮零件的材料、硬度、 結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小等。 工藝擬定 內(nèi)容：定位基準(zhǔn)選擇；各表面加工方法選擇；工序集中和分散；加工階段劃分和先后順序安排；設(shè)備及工裝選擇。 。具體按以下原則選擇： 求，應(yīng)選非加工面為粗基準(zhǔn)。 。 定位基準(zhǔn)選擇 (1)基準(zhǔn)的概念及其分類 1)基準(zhǔn)：用來確定生產(chǎn)對象 (工件 )上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面叫做基準(zhǔn) 。某一表面從毛坯到最后成品切除掉的總金屬層厚度，即毛坯尺寸與零件設(shè)計尺寸之差稱為總余量，以 Z0 表示。 (5)零件結(jié)構(gòu)的工藝性的評定指標(biāo) 1)加工精度系數(shù) Kac 2)結(jié)構(gòu)繼承性系數(shù) Ks 3)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù) Kst 19 4)結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一化系數(shù) Ke 5)材料利用系數(shù) Km 毛坯選擇 毛坯上留作加工用的材料層，稱為加工余量。 4)零件要有足夠的剛性，便于采用高速和多刀切削。 2)有便于裝夾的基準(zhǔn)。 3)加工面與非加工面應(yīng)明顯分開，加工面之間也應(yīng)明顯分開。 (2)合理標(biāo)注零件的尺寸、公差和表面粗糙度 1)按照加工順序標(biāo)注尺寸，避免多尺寸同時保證 2)由定位基準(zhǔn)或調(diào)整基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，避免基準(zhǔn)不重合誤差 3)由形狀簡單和易接近的輪廓要素為基準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸避免尺寸運算 (3)零件要素的工藝，零件要素的切削加工工藝性歸納起來有以下三點要求： 1)各要素的形狀應(yīng)盡量簡單，面積應(yīng)盡量小，規(guī)格應(yīng)盡量標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一。以上四個方面敘述了國產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點。 (功不少企業(yè)強化了元器件篩選和質(zhì)量保證體系，個別的，如航天數(shù)控集團(tuán)，還通過 lS09000質(zhì)量認(rèn)證。有些國產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)過中心測試發(fā)現(xiàn)了不足，馬上進(jìn)行改進(jìn)，最后均達(dá)到了國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)中最嚴(yán)格一級的指標(biāo)。這使得國產(chǎn)伺服和主軸驅(qū)動單元可靠性大為提高。 最近不到十年間，電力電子器件 (伺服驅(qū)動單元和主軸驅(qū)動單元要用這類器件 )己向前發(fā)展了三代。由于元器件技術(shù)飛速發(fā)展，過去如要用幾十塊中、小規(guī)模集成電路，現(xiàn)在用一塊大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路就可替代。這些工廠的生產(chǎn)批量大，加上前述的 PC 機(jī)元器件集成度高等因素，其可靠性指標(biāo) 17 MTBF(平均無故障時間 )已達(dá)三十余年 (10 年前， MTBF 達(dá)到 10， 000 小時就算很高了 )。 (1)前面已提到，國產(chǎn)系統(tǒng)已進(jìn)入了第六代 —— 基于 PC 的。在發(fā)展過程中，國產(chǎn)系統(tǒng)曾經(jīng)大面積地不可靠，有些用戶至今仍心有余悸，這是完全可以理解的。還根據(jù)用戶特殊需要，為其開發(fā)專用的系統(tǒng)。 通過國家 八五 數(shù)控攻關(guān)，我國數(shù)控系統(tǒng)廠已可向用戶提供以上三個檔次的產(chǎn)品。普及型 —— 以三軸及三軸以下聯(lián)動控制為特征，采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動，分辨率為 ；高級型 —— 以三軸以上聯(lián)動控制為特征 .也是 采用直流或交流伺服電機(jī)驅(qū)動，分辨率為 或 。檔次全、品種多，可按用戶需要開發(fā)專用的數(shù)控系統(tǒng)。這同時還使得維護(hù)維修非常容易，所有備品備件都可以輕易地在市場上買到，價格也便宜。凡是在 PC 機(jī)上可插入件模塊和可接上的外部設(shè)備，如 :網(wǎng)卡、圖形加速卡、聲卡和打印機(jī)、攝像機(jī)等，在第六代數(shù)控上均可插入和接上。這樣，數(shù)控功能相應(yīng)得到擴(kuò)展。到了第六代這個滯后期就很短了。在以往，數(shù)控的很多新性能是從通用計機(jī)移植過來的。因而技術(shù)進(jìn)步和性能提高也很快。（ 2）技術(shù)講步快、升級換代容易。這是因為 :全世界 PC 機(jī)年產(chǎn)量高達(dá) 8000 萬余臺，較世界轎車產(chǎn)量還高出一倍。在體系結(jié)構(gòu)上已進(jìn)入最新一代，即第六代 是基于 PC 的 .在發(fā)展數(shù)控技術(shù)方面，我們是后來者，在接受最新技術(shù)上，我們幾乎沒有任何歷史包袱，因而，我 16 們較快地進(jìn)入了第六代。可見限制仍舊存在。在過去冷戰(zhàn)時期，三軸以及三軸以上聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)曾先后列為對 我禁運的物資，冷戰(zhàn)雖已過去，但仍對我有限制。國產(chǎn)數(shù)控?zé)o論就其技術(shù)水平，還是可靠性與國外產(chǎn)品相差無幾，在性能和水平上已突破過去冷戰(zhàn)時期工業(yè)發(fā)達(dá)國家對我們的封鎖。由于受到當(dāng)時國產(chǎn)電子元器件水平低、部門經(jīng)濟(jì)等因素的制約，未能取得較大的進(jìn)展。 現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)的二維刀具半徑補償不僅可以自動完成刀具中心軌跡的偏置，而且還能自動完成直線與直線轉(zhuǎn)接、圓弧與圓弧轉(zhuǎn)接和直線與圓弧轉(zhuǎn)接等尖角過渡功能。與二維銑削加工方法一樣，采用刀尖半徑補償時，刀具運動詭計指的不是刀尖，而是刀尖上刀刃圓弧的中心位置，這在程序原點設(shè)置時就需要考慮。因此，當(dāng)使用車刀來切削加工錐面時，必須將假設(shè)的刀尖點的路徑作適當(dāng)?shù)男拚?，使之切削加工出來的工件能獲得正確尺寸，這種修正方法稱為刀尖半徑補償。 c、刀具半徑補償取消 —— 刀具撤離工件，回到退刀點，取消刀具半徑補償。 在實際輪廓加工過程中，刀具半徑補償執(zhí)行過程一般分為三步： a、刀具半徑補償建立 —— 刀具由起刀點以進(jìn)給速度接近工件，刀具半徑補償偏置方向由 G41（左補償）或 G42（右補償）確定。 銑削加工刀具半徑補償分為刀具半徑左補償，用 G41 定義，和刀具半徑右補償，用 G42 定義，使用非零的 Dnn 代碼選擇正確的刀具半徑偏置寄存器。在加工過程中， CNC 系統(tǒng)根據(jù)零件程序和刀具半徑自動計算刀具中心軌跡，完成對零件的加工。當(dāng)?shù)毒甙霃礁淖儠r，需要重新計 算刀具中心軌跡；當(dāng)計算量較大時，也容易產(chǎn)生計算錯誤。如果之間采用刀心軌跡編程（ cuttercenterlineprogramming），則需要根據(jù)零件的輪廓形狀及刀具半徑采用一定的計算方法計算刀具中心軌跡。 (2)二維刀具半徑補償 對于銑削和車削數(shù)控加工，盡管二維刀具半徑補償?shù)?原理相同，但由于刀具形狀和加工方法區(qū)別較大，刀具半徑補償方法仍有一定的區(qū)別。使用非零的 Hnn 13 代碼選擇正確的刀具長度偏置寄存器號，正補償將刀具長度值加到指令的軸坐標(biāo)位置，負(fù)補償則將刀具長度值從指令的軸坐標(biāo)位置減去。采用的方法是：加工之前在實際刀具長度上加上退刀長度，存入刀具長度偏置寄存器中，加工時使用同一把刀具，而調(diào)整加長后的刀具長度值，從而可以控制切削深度，而不用修正零件加工程序。當(dāng)程序運行時，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)刀具長度基準(zhǔn)使刀具自動離開工件一個刀具長度距離，從而完成刀具長度補償。 (1)刀具長度補償 刀具長度補償可由數(shù)控機(jī)床操作者通過手動數(shù)據(jù)輸入方式實現(xiàn)，也可通過程序命令方式實現(xiàn)，前者一般用于定長刀具的刀具長度補償，后者則用于由于夾具高度、刀具長度、加工深度等的變化而需要對切削深度用刀具長度補償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行調(diào)整。對于四、五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工，還不具備刀具半徑補償功能，必須在刀位計算時考慮刀具半徑。前者可使刀具垂直于走刀平面（比如 XY 平面，由 G17 指定）偏移一個刀具長度修正值；后者可使刀具中心軌跡在走刀平面內(nèi)偏移零件輪廓一個刀具半徑修正值，兩者均是對二坐標(biāo)數(shù)控加工情況下的刀具補償。 直線插補公式：（每一象限）圓弧插補公式（第一象限 G02） 12 ?????????????????????iiiiiiiiiYYYtgXYXXXLCosX1111????????????????????????? ??????????iiiiiiiiiiYYYXRYXXXYYRLXi122111121 上述插補方法中圓弧插補采用了近似計算，這種近似計算不影響插補的輪廓精度，但對速度的均勻性和逼近誤差 有些影響，但都不是很大。其插補 速度與進(jìn)給速度無嚴(yán)格關(guān)系，現(xiàn)在廣泛采用此法。但該法簡單，易于用硬件實現(xiàn)，脈沖增量插補的一個典型例子是逐點比較法。 插補方法分為兩類：脈沖增量插補（行程標(biāo)量插補）和數(shù)字增量插補（時間標(biāo)量插補）。 數(shù)控系統(tǒng)的插補原理、刀具補償 數(shù)控插補原理 插補就是在給定零件輪廓的已知點之間， 確定一些中間點，以實時控制刀具相對工件運動，形成零件輪廓的方法。還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機(jī)數(shù)控 (即 CNC)了，而我國仍習(xí)稱數(shù)控 (NC)。必須指出，數(shù)控 系統(tǒng)近五十年來經(jīng)歷了兩個階段六代的發(fā)展，只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了可靠性低，價格極為昂貴，應(yīng)用很不方便等極為關(guān)鍵的問題?？傊嬎銠C(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。到了 1990 年， PC 機(jī) (個人計算機(jī)，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī) )的性能已發(fā)展到很高的階段，可滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，而且 PC 機(jī)生產(chǎn)批量很大，價格便宜，可靠性高。到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了 11 計算機(jī)數(shù)控 (CNC)階段 (把計算機(jī)前面應(yīng)有的 通用 兩個字省略了 )。 (2)計算機(jī)數(shù)控 (CNC)階段 (1970—— 現(xiàn)在 )到 1970 年，通用小型計算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。1959年第二代 —— 晶體管 。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 搭 成一臺 銑床 專用計算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控，簡稱為數(shù)控 (NC)。近半個世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。在美國誕生了第一臺數(shù)控 銑床 。 [4] 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 1946 年誕生了世界上第一臺電子計算機(jī)，這 表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的 銑床 不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當(dāng)中。國外數(shù)控系統(tǒng)平 均無故障時間在 7～ 10 萬小時以上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間僅為 10000 小時左右，國外整機(jī)平均無故障工作時間達(dá)800 小時以上，而國內(nèi)最高只有 300 小時。 (11)高可靠性 數(shù)控 銑床 與傳統(tǒng) 銑床 相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置，易于導(dǎo)致出現(xiàn)失效的概率增大；工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動和干擾對數(shù)控 銑床 的可靠性極為不利，而數(shù)控 銑床 加工的零件型面較為復(fù)雜，加工周期長，要求平均無故障時間在 2 萬小時以上。具有代表性的新型功能部件包括： 高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機(jī)與主 軸部件的集成，具有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級調(diào)速等一系列優(yōu)點，在各種新型數(shù)控 銑床 中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用； 直線電動機(jī)：近年來，直線電動機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但由于負(fù)載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用， 10 機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)得到簡化， 銑床 的動態(tài)性能有了提高。例如，日本 Mazak 公司推出新一代的加工中心配備了一個稱為信息塔 (eTower)的外部設(shè)備，包括計算機(jī)、手機(jī)、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的制造單元。 (9)信息交互網(wǎng)絡(luò)化 對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使數(shù)控 銑床 具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無