【正文】 景及巨大優(yōu)勢。(4) 研究了基于CAXA制造工程師環(huán)境下，刀具進、退刀方式的選擇問題以及加工過程的控制問題。1. 3本章小結(jié)本章主要介紹了數(shù)控編程及其發(fā)展的過程、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢以及我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基本評價；隨后，簡單介紹了 CAD/CAM技術(shù)的基本概念以及CAD/CAM的發(fā)展概況，另外還介紹了國產(chǎn)的CAXA制造工程師軟件，以及CAXA制造工程師軟件在加工復(fù)雜曲面過程中具有的高效性和優(yōu)質(zhì)性。如何在CAXA制造工程師軟件環(huán)境下，優(yōu)化加工過程，優(yōu)質(zhì)、高效進行加工是本論文的重點。加工中心備有刀庫，具有自動換刀功能，是對工件一次裝夾后進行多工序加工的數(shù)控機床。 加工中心的組成圖21 加工中心的組成l底座 2立柱 3X軸伺服驅(qū)動 4Y軸伺服驅(qū)動 5Z軸伺服驅(qū)動 6十字滑臺與工作臺 7操作箱 8斗簽式刀庫 9主軸 10主軸箱 11Z向防護罩 12水箱 13排屑裝置 14整體防護 15電器柜 16X向?qū)к壏雷o 17Y向?qū)к壏雷o 18氣動與潤滑加工中心有很多組成部分，如圖21所示，但從主體看，加工中心主要有以下幾個大部分組成：1．基礎(chǔ)部件基礎(chǔ)部件是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，它主要由床身、工作臺、立柱三大部分組成。所以要求加工中心的基礎(chǔ)部件，必須有足夠的剛度，通常這三部分都是鑄造而成的。主軸是加工中心切削加工的功率輸出部件，它的起動、停止、變速、變向等運動均由數(shù)控系統(tǒng)控制；主軸的旋轉(zhuǎn)精度和定位精度準確性，是影響加工中心精度的重要因素。CNC裝置是一種位置控制系統(tǒng)，其控制過程是根據(jù)輸入的信息進行數(shù)據(jù)處理、插補運算，獲得理想的運動軌跡信息，然后輸出到執(zhí)行部件，加工出所需要的工件。當需要更換刀具時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令后，由機械手從刀庫中取出相應(yīng)的刀具裝入主軸孔內(nèi)，然后再把主軸上的刀具送回刀庫完成整個換刀動作。這些裝置雖然不直接參與切削運動，但是加工中心不可缺少的部分。6．數(shù)控銑削加工一般用于下列零件的生產(chǎn)：（1）批量小而多次生產(chǎn)的零件；（2）形狀復(fù)雜加工精度高,通用數(shù)控機床無法加工或很難保證加工質(zhì)量的零件；（3）在加工過程中,必須進行多工序加工,如必須在一次裝夾中完成銑、鏜、锪鉸或攻絲等工序；（4）必須嚴格控制公差的零件；（5）切削余量大的工件；（6）具有難測量、難控制進給、難控制型腔尺寸的殼體或箱型零件；（7）工藝、設(shè)計會發(fā)生變化的零件。坐標聯(lián)動軸數(shù)越多，對工件的裝夾要求就越低，定位和安裝次數(shù)就越少，所以加工工藝范圍就越大。在數(shù)控銑床上可采用絲錐加工螺紋孔，也可采用螺紋銑刀銑削內(nèi)螺紋和外螺紋，這種方法比傳統(tǒng)的絲錐加工效率要高很多。也可以利用該功能，通過改變刀具半徑補償量的方法來彌補銑刀造成的尺寸精度誤差，擴大刀具直徑選用范圍及刀具返修刃磨的允許誤差，還可以利用改變刀具半徑補償值的方法，用同一加工程序?qū)崿F(xiàn)分層銑削和粗、精加工或用于提高加工精度。 4. 刀具長度補償功能利用該功能可以自動改變切削平面高度，同時可以降低在制造與返修時對刀具長度尺寸的精度要求，還可以彌補軸向?qū)Φ墩`差。對于這種典型化動作，系統(tǒng)有相應(yīng)的循環(huán)指令，也可以專門設(shè)計一段程序(子程序)，在需要的時候進行調(diào)用來實現(xiàn)上述加工循環(huán)。利用數(shù)控銑床的連續(xù)輪廓控制功能時，也常常遇到一些典型化的動作，如銑整圓、方槽等，也可以實現(xiàn)循環(huán)加工。目前，已有不少數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)附帶有各種已經(jīng)編制好的子程序庫，并可以進行多重嵌套，用戶可以直接加以調(diào)用，使得編程更加方便。對于一個軸對稱形狀的工件來說，利用這一功能，只要編出一半形狀的加工程序就可完成全部加工。7. 子程序功能對于需要多次重復(fù)的加工動作或加工區(qū)域，可以將其編成子程序，在主程序需要的時候調(diào)用它，并且可以實現(xiàn)子程序的多級嵌套，以簡化程序的編寫。近來數(shù)控系統(tǒng)有所改進，有些數(shù)控機床可以在加工的同時進行其他零件的程序輸入。當加工程序超過存儲空間時，就應(yīng)當采用DNC加工，即外部計算機直接控制數(shù)控銑床進行加工，這在加工曲面時經(jīng)常遇到，一般也叫它在線加工。隨著三維造型軟件的升級，利用軟件造型和后置處理，在線加工應(yīng)用已經(jīng)非常普遍了。自診斷是數(shù)控系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)中的自我診斷。借助系統(tǒng)的自診斷功能，往往可以迅速、準確地查明原因并確定故障部位。自動編程是用計算機來幫助人解決零件的數(shù)控加工編程，大部分編程工作有計算機來完成能提高工作效率，還解決了手工編程無法解決的許多復(fù)雜形狀零件的加工編程問題。 1. 零件數(shù)控加工工藝分析；2. 用CAXA制造工程師軟件對加工零件進行三維幾何造型；3. 生成加工軌跡；在零件三維圖上選擇加工表面，確定加工參數(shù)等，軟件自動生成刀具軌跡，編輯刀具軌跡。6. 將加工程序輸入到數(shù)控機床，實施自動加工。 圖形交互式自動編程是建立在CAD和CAM的基礎(chǔ)上的，其處理過程如下圖22所示：圖22 圖形交互式自動編程處理過程(1) 幾何造型 利用圖形交互自動編程軟件的圖形構(gòu)建、編輯修改、曲線曲面造型等有關(guān)功能，將零件被加工部位的幾何圖形準確地繪制在計算機屏幕上，與此同時，在計算機內(nèi)自動形成零件圖形的數(shù)據(jù)文件。先在刀具路徑生成的菜單中選擇所需的子菜單，然后根據(jù)屏幕提示，用光標選擇相應(yīng)的圖形目標，點取相應(yīng)的坐標點，輸人所需的各種參數(shù)。 (3) 后置處理目的是形成數(shù)控加工程序。 加工路線的確定 在數(shù)控加工中，刀具（嚴格說是刀位點）相對于工件的運動軌跡和方向稱為加工路線。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計算簡單，走刀路線盡量短，效率較高等。在工序集中的原則下加工路線的長短，也關(guān)系到零件的加工精度和生產(chǎn)效率，縮短加工路線,減少機床停機時間和輔助時間，提高生產(chǎn)效率，對于批量生產(chǎn)尤為重要。就精加工而言,應(yīng)在保證加工精度的前提下，盡量縮短加工路線,即先精后短；而對于粗加工，要注重縮短加工路線。2．工序劃分的要點工藝設(shè)計中的工序劃分，應(yīng)根據(jù)工序集中的原則，關(guān)注以下要點。粗加工時可快速切除大部分余量，再依次精加工各個表面，這樣可提高生產(chǎn)效率，又可保證零件的加工精度和表面粗糙度。對于一些位置精度要求較高加工表面，可采用前者； 而對于一些尺寸精度要求較高者,考慮到零件的剛度、 變形及尺寸精度等因素,建議采用后者。一般情況下，精加工余量以留毫米為宜。此外， 在可能條件下，盡量在普通機床或其他機床上對零件進行粗加工， 以減輕數(shù)控機床的負荷和保證加工精度。例如：加工箱體類零件的各軸線孔系，可依次連續(xù)加工完成同一軸線上的各孔，以提高孔系的同軸度及位置公差，然后再加工其他坐標位置的孔，確?？紫档奈恢镁取Ｔ谝淮窝b夾中，盡可能完成較多的加工表面，減少輔助時間，提高數(shù)控加工的生產(chǎn)效率。例如： 銑平面鏜孔復(fù)合加工，可按先銑平面后鏜孔順序進行。其次，先鏜孔再銑平面，孔口就會產(chǎn)生毛刺、飛邊,影響孔的裝配。零件在一次裝夾中，盡可能使用同一把刀具完成較多的加工表面。例如： 使用小鉆頭為大孔預(yù)鉆位置孔或劃位置痕，或用前道工序的刀具為后道工序先進行粗加工，然后換刀后完成精加工或加工其他部位。6．連續(xù)加工在加工半封閉或封閉的內(nèi)外輪廓中，應(yīng)盡量避免加工停頓現(xiàn)象。因此，在輪廓加工中應(yīng)避免進給停頓現(xiàn)象，保證零件表面的加工質(zhì)量。空載運行時，應(yīng)當按照先快后慢分級降速的順序,接近并到達預(yù)定點，以避免速度快、慣性過大而影響其運行和定位精度。各孔的加工順序和路線應(yīng)按同向行程進行,以免引入反向誤差。 在數(shù)控機床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別 輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應(yīng)該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。 制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。當粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。 在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。 (2) 先近后遠 這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。這是因為控制內(nèi)表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應(yīng)較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。走刀路線泛指刀具從對刀點(或機床固定原點)開始運動起，直至返回該點并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實踐經(jīng)驗外，還應(yīng)善于分析，必要時可輔以一些簡單計算。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。 (5) 加工路線與加工余量的關(guān)系 在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。 上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進給率為主要因素。若切削速度過小，則切削時間會加長，刀具無法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時間，但是刀具容易產(chǎn)生高熱，影響刀具的壽命。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。 2. 工件材料。 3. 刀具壽命。反之，可采用較高的切削速度。為了提高數(shù)控機床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應(yīng)注意以下3點：（1）力求設(shè)計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一。（3）避免采用占機人工調(diào)整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。除此之外，還要考慮以下兩點：（1）當零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短準備時間、節(jié)省生產(chǎn)費用。加工中心的回零點通常設(shè)置在機床各軸靠近正方向極限的位置，通過減速行程開關(guān)粗定位而由零位點脈沖精確定位。也就是說，可以根據(jù)機床參考點在機床坐標系中的坐標值間接確定機床原點位置。當返回參考點的工作完成之后，顯示器即顯示出機床參考點在機床坐標系中的坐標值。在數(shù)控加工程序中可用相關(guān)指令使刀具經(jīng)過一個中間點自動退離到參考點。一般加工中心的機床原點、機床參考點的位置所示。對刀就是使刀具上的刀位點與對刀點重合。亦稱編程軌跡。也就是程序的期點。選擇對刀點的原則是；在機床上容易找正，在加工中便于檢查，編程時便于數(shù)值計算，對刀誤差小。因此在成批生產(chǎn)中要考慮對刀點重復(fù)的精度。第3章 加工中心常用工具數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點,一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。數(shù)控刀具的分類有多種方法。2．根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：（1）高速鋼刀具；（2）硬質(zhì)合金刀具；（3）金剛石刀具；（4）其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀其等。數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：a、剛性好(尤其是粗加工刀具)，精度高，抗振及熱變形?。籦、互換性好，便于快速換刀；C、壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；d、刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間；e、刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；f、系列化，標準化，以利于編程和刀具管理。主要進行粗銑，去除大量毛坯，小面積水平平面或者輪廓精銑。圖32 平底銑刀帶倒角3．球頭銑刀球頭銑刀是刀刃類似球頭的裝配于銑床上用于銑削各種曲面、圓弧溝槽的刀具，如圖33所示。33 球頭銑刀鼓形刀形狀類似鼓形，如圖34所示。加工時控制刀具上下位置,相應(yīng)改變刀刃的切削部位,可以從工件上切出從負到正的不同斜角。圖34 鼓形銑刀圖35成型銑刀面銑刀，是用于銑削加工的、具有一個或多個刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具。面銑刀主要用于在銑床上加工平面、臺階等，如圖36所示。鍵槽銑刀小螺旋角(20度)、槽深、近似直線折背、 和 麻花鉆 有點相似。圖37 鍵槽銑刀選擇刀具總的原則是:安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。實際生產(chǎn)中，立銑刀常用來加工平而零件周邊輪廓；硬質(zhì)合金刀片銑刀常用來銑削平面；高速鋼立銑刀常用來加工凸臺、四槽球頭洗刀常用來加工立體型面和變斜角輪廓外形。3．必須采用標準刀柄,以便換裝刀具。1．確定合理切削用量的意義切削用量包括背吃刀量a，切削速度V、進給量f等。合理的切削用量應(yīng)能保證工件的加工質(zhì)量和刀具所有壽命,充分發(fā)揮機床潛力,最大限度發(fā)揮刀具的切削性能，并能獲得高生產(chǎn)率和低加工成本。精加工切削用量的選擇原則是：首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)己加工表面的粗糖度要求，選取一個較小的進給量；最后在保證刀具使用壽命的前提下，盡可能選擇較高的切削速度。一般地,在中等功率機床上,粗加工的背吃刀量可達810mm。精加工時,。（2）進給速度V根據(jù)已選定的背吃刀量、進給量及刀具使用壽命選擇切削速度。（3）進給量f進給量主要根據(jù)工件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件的材料等因素，參考切削用量手冊選取。半精加工和精加工時，因切削力較小，進給量主要按工件表面粗糙度的要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度查切削用量手冊選取。選擇進給量時，還應(yīng)注意工件加工中的某些特殊因素。對刀點是在機床上加工工件時,刀具相對于軌跡運動的起點。對刀點選用原則:1．便于數(shù)學處理和編制程序。3．加工過程中檢查方便、可靠。換刀點是指加工過程中需要換刀時刀具的相對位置點。1．刻線原理和讀數(shù)方法游標量具讀數(shù)部分由尺身與游標組成。當游標在尺身兩個刻線間移動時，游標零線離開尺身前一刻線的距離就等于游標刻線的標號和游標讀數(shù)值的乘積，這個乘積即為讀數(shù)時小數(shù)部分的值如圖36，此值加上游標零線前面尺身工上的刻度值即為測量結(jié)果。圖36 游標卡尺讀數(shù)2. 游標卡尺其種類和外形結(jié)構(gòu)較多，其規(guī)格常用測量范圍和游標讀數(shù)值來表示，比如：某游標卡尺的型號為，則說明其測量范圍為。圖37 游標卡尺圖38 千分尺千分尺又稱螺旋測微器，是一種精密量具，其測量精度比游標卡尺高，且比較靈敏。本節(jié)主要以外徑千分尺