【正文】 、極微型、極精密型等極端條件下的制造技術(shù)。重點研究微納機電系統(tǒng)的制造技術(shù)，超精密制造、巨型系統(tǒng)制造等相關(guān)的數(shù)控制造技術(shù)、檢測技術(shù)及相關(guān)的數(shù)控機床研制，如微型、高精度、遠程控制手術(shù)機器人的制造技術(shù)和應(yīng)用；應(yīng)用于制造大型電站設(shè)備、大型艦船和航空航天設(shè)備的重型、超重型數(shù)控機床的研制； IT 產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)的發(fā)展需要超精細加工和微納米級加工技術(shù)，研制適應(yīng) 微小尺寸的微納米級加工新一代微型數(shù)控機床和特種加工機床；極端制造領(lǐng)域的復(fù)合機床的研制等 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 數(shù)控加工工藝及其工藝特點 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容 數(shù)控加工工藝是指采用數(shù)控機床加工零件時，所運用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個數(shù)控加工過程。如工序的劃分，刀具的選擇，切削用量的確定，編寫 零件數(shù)控加工的程序，程序檢驗等； （ 5）確定程序原點、對刀點、換刀點的位置，確定刀具走刀時的進給路線； （ 6）分配數(shù)控加工中的容許誤差以及處理數(shù)控機床上部分工藝指令。數(shù)控加工工藝不僅包括詳細的切削加工步驟，還包括刀 具型號、規(guī)格、切削用量和其他特殊要求的內(nèi)容，以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工 序圖等。 數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確 數(shù)控加工時 ，自適應(yīng)性較差，加工過程中可能遇到的所有問題必須事先精心考慮，否則導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。又如非數(shù)控機床加工時可以多次“試切”來滿足零件的精度要求；而數(shù)控加工過程，嚴(yán)格按照規(guī)定尺寸進給，要求準(zhǔn)確無誤。 制定數(shù)控加工工藝要進行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計算 在對零件圖進行數(shù)學(xué)處理和計算時，編程尺寸設(shè)定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計算，才能確定合理的編程尺寸。一般，在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進給速度越快，則插補精度越低，工件的輪廓形狀誤差也就越大。 強調(diào)刀具選擇的重要性 復(fù)雜型面的加工編程通常采用自動編程方式。 數(shù)控加工必須遵循的一般原則 （ 1）結(jié)合本校數(shù)控基地的情況，合理安排合計內(nèi)容。 （ 2）必須保障人身安全和設(shè)備安全，在編程操作前應(yīng)熟悉數(shù)控機床的操作說明書，并按照操作規(guī)程操作。 （ 4）注意培養(yǎng)獨立獲取知識、新技術(shù)、新信息的能力，掌握科學(xué)研究的方法。 （ 1）分析零件圖樣 根據(jù)任務(wù)書，畫出零件圖，并對工件的形狀、尺寸、精度等級、表面粗糙度、刀具及等技術(shù)進行分析。 （ 3）數(shù)值計算 根據(jù)零件圖的尺寸，確定工藝路線及設(shè)計的坐標(biāo)系，計算運動軌跡，得到刀位數(shù)據(jù) （ 4）編寫零件加工程序 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的功能指令及程 序格式，逐步編寫加工程序單，寫出有關(guān)的工藝文件如工序卡、數(shù)控刀具卡、刀具明細表、加工工序單等。 2 刀具和切削用量的選擇 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 2 刀具和切削用量的選擇 數(shù)控機床對刀具的要求 為了保證數(shù)控機床的加工精度，提高生產(chǎn)率及降低刀具 的消耗，在選用刀具時對 刀具提出了很高的要求，如能可靠的斷屑，有高的耐用度，可快速調(diào)整和更換等。中工作進給由 0m/min— 5m/min 提高到 0m/min— 15m/min。 、模塊化、通用化及復(fù)合化 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一 ，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質(zhì)量。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。應(yīng)考慮以下方面： （ 1）根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 （ 2）根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具，因為精加工淘汰的刀具磨損情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會影響精加工的加工質(zhì)量，但對粗加工的影響較小。在零件 結(jié)構(gòu)允許的情況下應(yīng) 選用大直徑、長徑比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應(yīng)有足夠的向心角，以減少刀具和切削部位的切削力。 選擇數(shù)控刀具時應(yīng)遵循以下原則： （ 1）選擇刀具的種類和尺寸應(yīng)與加工表面的形狀和尺寸相適應(yīng) （ 2）盡量采用硬質(zhì)合金或高性能材料制成的刀具 （ 3）盡量采用機夾或可轉(zhuǎn)位式刀具 （ 4）盡量采用高效刀具，如多功能車刀、銑刀等合金刀具。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下， ap就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。一般 ae與刀具直徑 d 成正比，與切削深度成反比。 切 削速度 Vc。隨著 Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故 Vc 的選擇主要取 決于刀具耐用度。 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。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。 從刀具的壽命（耐用度 ） 出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選取被吃刀量，其次確定進給速度，最后確定主軸轉(zhuǎn)速。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般 ～ 。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 一般在 100～ 200mm/min 范圍內(nèi)選取。 ，表面粗糙度要求高時，進給速度應(yīng)選小些，一般在 20～ 50mm/min范圍內(nèi)選取。 ，因此，選用介于兩者之間的進給速度，即50mm/min— 100mm/min。 光車外圓時主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。需要注意的是，交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。 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(zhuǎn)速，單位為 r/min； D工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。 表 硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值 工件材料 熱處理狀態(tài) ap（ mm） （ ， 2) (2,6) (6,10) f（ mm/r） (,) (,) (,1) vc(m/min) 低碳鋼、易切鋼 熱軋 140～ 180 100～ 120 70～ 90 中碳鋼 熱軋 130～ 160 90～ 110 60～ 80 調(diào)質(zhì) 100～ 130 70～ 90 50～ 70 合金結(jié)構(gòu)鋼 熱軋 100～ 130 70～ 90 50～ 70 調(diào)質(zhì) 80～ 110 50～ 70 40～ 60 工具鋼 退火 90～ 120 60～ 80 50～ 70 灰鑄鐵 HBS190 90～ 120 60～ 80 50～ 70 濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 HBS=190～ 225 80～ 110 50～ 70 40～ 60 高錳鋼 10～ 20 銅及銅合金 200～ 250 120～ 180 90～ 120 鋁及鋁 合金 300～ 600 200～ 400 150～ 200 鑄鋁合金（ WSI13%) 100～ 180 80～ 150 60～ 100 注：切削鋼及灰鑄鐵時刀具耐用度約為 60min 。大多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車推薦車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)為： n≤（ 1200/P） k。 此外，在安排粗、精車削用量時，應(yīng)注意機床說明書給定的允許切削用量范圍，對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低速時扭矩降低，尤其應(yīng)注意此時的切削用量的選擇。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量 。一般來說，夾具夾具是安裝在機床上 的，用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的裝置 .它屬于工藝裝備。 進一步講，夾具安裝于機床的工作臺或底座上，或機床的主軸上 ,工件安裝并夾緊于夾具中的正確位置，引導(dǎo)或調(diào)整刀具或砂輪使之處于相對夾具的正確位置，進行工件的加工，從而獲得合格的工件。選用夾具時 ， 通?？紤]以下幾點： 1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具 ， 避免采用專用 夾具 ， 以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 3）裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 夾具的類型 : 數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn)。 夾具的作用 : 1) 保證工件加工精 度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。 2) 擴大機床使用范圍，充分發(fā)揮機床潛力，對于中小工廠，由于機床品種，規(guī)格和數(shù)量有限 ,為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力，往往通過設(shè)計不同的夾具來進一步擴大機床的工作范圍達到一機多用的目 的。 2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 從軸類零件的結(jié)構(gòu)特性來看，它們是長度（ L）大于直徑（ d）的回轉(zhuǎn)體零件，若L/d≤ 12，通常稱為剛性軸；而 L/d＞ 12 稱為撓性軸，其被加工表面常有內(nèi)外圓柱表面、圓錐面及花鍵、鍵槽、螺紋等。 軸類零件的材料和毛坯選擇 軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工件條件和使用要求選用不同的材料。 40Cr 等合金鋼結(jié)構(gòu)鋼 適用于中等精度，而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，具有較高的綜合機械性能。 20CrMnTi、 18CrMnTi、20Mn2B、 20Cr 等低碳合金鋼含鉻、錳鈦和硼等元素，可用來制造在高速度、重載荷等條件下的軸類零件。 軸類零件最常用的毛坯是型材 和鍛件，對于某些大型的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的軸也可用鑄件或焊接結(jié)構(gòu)件。 對于直徑相差較大的階梯軸或要承受沖擊載荷和交變應(yīng)力的重要軸，均采用鍛件作為毛坯。 對于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的大型軸類零件，其毛坯可用砂型鑄造件、焊接結(jié)構(gòu)件或鑄 — 焊結(jié)構(gòu)毛坯。數(shù)控機床各坐標(biāo)軸按標(biāo)準(zhǔn) JB305182 數(shù)控機床及其數(shù)控機械的坐標(biāo)系和運動方向的命名方法 確定后，還要確定坐標(biāo)系原點的位置，這樣坐標(biāo)系才能確定下來。 機床坐標(biāo)系 以機床原點為坐標(biāo)原點建立起來的 X、 Y、 Z 軸直角坐標(biāo)系，稱為機床坐標(biāo)系。機床原點是指在機床上設(shè)置的一個固定點，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(shè)置在刀具運動的 X、 Y、 Z正向最大極限位置。這樣，通過機床回零操作，確定了機床零點，從而準(zhǔn)確地建立機床坐標(biāo)系，即相當(dāng)于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部建立一個以機床零點為坐標(biāo)原點的機床坐標(biāo)系。 工件坐標(biāo)系 工件圖樣給出以后，首先應(yīng)找 出圖樣上的設(shè)計基準(zhǔn)點。該基準(zhǔn)點稱為工件原點。 工件坐標(biāo)系是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系，工件原點的位置是人為設(shè)定的，它是由編程人員在編制程序時根