數(shù)控類-底座零件的數(shù)控加工與編程設計說明書

1、<p>　　河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)論文</p><p>　　題目：底座零件的數(shù)控加工與編程</p><p>　班 級：</p><p>　姓 名：</p><p>　專 業(yè)：數(shù)控技術及應用</p><p>　指導教師：</p><p>　答辯日期：2007年6月20

2、日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文通過對底座零件進行結構分析，需要對其進行編程、鉆孔、銑削等數(shù)控加工，能較好地滿足了實際精度要求，提高了加工質量和設計效率。</p><p>　　合適的工藝規(guī)程可以加工出符合精度要求的合格零件。依據整體功能確定各部位的結構并進行設計造型。從結構上分析零件，制定加工所需的工藝

3、規(guī)程，從毛坯的確定到設計工藝路線，根據所需選擇適當?shù)臋C床、刀具、相應的夾具、加工程序的編制和零件的檢驗。文中程序的編制采用MasterCAM自動編程與手動編程相結合的方法生成。</p><p>　　關鍵詞：數(shù)控加工 數(shù)控編程 Pro/E MasterCAM AutoCAD</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

4、<b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 數(shù)控加工工藝規(guī)程的制定(4)</p><p>　　1.2數(shù)控加工工藝的主要內容(4)</p><p>　　1.3數(shù)控加工工藝過程的組成(6)</p><p&

5、gt;　　1.4 數(shù)控編程的種類及常用代碼(7)</p><p>　　1.5數(shù)控加工程序基本結構(8)</p><p>　　1.6數(shù)控機床的分類(8)</p><p>　　1.7數(shù)控刀具的選擇(9)</p><p>　　2 底座零件的加工分析</p><p>　　2.1 底座零件選材(15)</p&g

6、t;<p>　　2.2夾具、刀具的選擇及切削用量的確定(17)</p><p>　　2.3 底座數(shù)控加工工藝規(guī)程(19)</p><p>　　2.4數(shù)控編程坐標系(21)</p><p>　　2.5零件數(shù)控加工程序(22)</p><p>　　2.6加工軌跡(27)</p><p>　　2.7

7、加工結果(28)</p><p><b>　　3 結論與展望</b></p><p>　　3.1本文總結(30)</p><p><b>　　參考文獻(31)</b></p><p><b>　　1 　緒論</b></p><p>　　1.1

8、 數(shù)控加工工藝規(guī)程的制定</p><p><b>　　生產過程和工藝過程</b></p><p><b>　　生產過程</b></p><p>　　機械產品的生產過程是將原材料轉化為成品的全過程。包括生產技術準備、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、測試檢驗及涂裝等過程，凡對加工對象的尺寸、形狀或性能產生一定變化的均為直接生

9、產過程。</p><p>　　機械生產過程還包括工藝裝備的制造、原材料的供應、工件的運輸和儲存、設備的維修及動力供應等。不使加工對象發(fā)生變化的稱為輔助生產過程。</p><p><b>　　工藝過程</b></p><p>　　在生產過程中改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程，如毛坯制造、機械加工、

10、熱處理和裝配等過程，均為工藝過程。工藝過程是生產過程的主要組成部分。</p><p>　　采用機械加工的方法，直接改變毛坯形狀、尺寸和表面質量，使成為合格的零件的過程成為機械加工工藝過程。</p><p>　　1.2數(shù)控加工工藝的主要內容</p><p>　　1.2.1數(shù)控加工工藝的主要內容</p><p>　　數(shù)控加工與通用的機床加工在方法

11、與內容上有些相似的地方，但也有許多不同。最大的表現(xiàn)在控制方式上。以切削為例，用通用機床加工零件時，就某道工序而言，其工步的安排，機床的運動先后順序、位移量、走刀路線及有關切削參數(shù)的選擇等，都是由操作者自行考慮確定的，且是用手工操作來控制的。如果采用自動機床或仿型機床加工，雖然也能達到對加工過程的自動控制，但其控制的方式是通過預先配置的齒輪、凸輪、擋塊或靠模來實現(xiàn)的。而在數(shù)控機床上加工時，情況就不同了。在數(shù)控機床是加工前，我們要把原先在通

12、用機床上加工時需要操作人員考慮和決定的操作內容及動作，按規(guī)定的代碼格式編制成數(shù)控加工程序，記錄在控制介質上。加工時，控制介質上的代碼信息輸入數(shù)控機床的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對輸入的信息進行運算與控制，并不斷的向直接指揮機床運動的電動能轉換部件機床伺服機構發(fā)出脈沖信號，伺服機構對其進行轉化放大，然后有驅動裝置和傳動機構驅動機床按所編的程序進行運動，就自動加工出我們需要的零件。數(shù)控加工工藝主要包括以下幾個方面的內容：</p>&l

13、t;p>　　通過零件圖分析選擇并確定進行數(shù)控加工的內容；</p><p>　　結合加工表面的特點和數(shù)控設備的功能對零件進行數(shù)控加工的工藝分析；</p><p>　　進行數(shù)控加工的工業(yè)設計；</p><p>　　根據編程的需要，對零件圖進行數(shù)學處理和計算；</p><p><b>　　編寫加工程序單；</b><

14、/p><p>　　按程序單制作控制介質；</p><p>　　檢驗與修改加工程序；</p><p>　　首件試加工以進一步修改加工程序，并對現(xiàn)場問題進行處理。</p><p>　　編制數(shù)控加工工藝技術文件。</p><p>　　1.2.2數(shù)控加工的工藝特點</p><p>　　數(shù)控加工與通用機床加工

15、相比較，許多方面遵循的原則基本一致。但由于數(shù)控機床本身自動化程度高，控制方式不同，設備費用高，使數(shù)控加工工藝響應形成了以下幾個特點。</p><p><b>　　工藝的內容十分具體</b></p><p><b>　　工藝設計非常嚴密</b></p><p><b>　　注重加工的適應性</b><

16、;/p><p>　　1.2.3數(shù)控加工的工藝適應性</p><p>　　根據數(shù)控加工的特點，一般可按工藝適應程度將零件分為以下三類：</p><p><b>　　I、最適應類</b></p><p>　　形狀復雜，加工精度要求高，用通用設備無法加工或能加工但保證不到質量的零件；</p><p>　　用

17、數(shù)學模型描述的復雜曲線或曲面輪廓零件；</p><p>　　難測量、難控制進給或難控制尺寸的殼體或盒型零件；</p><p>　　必須在一次裝夾中合并完成多工序等多工序的零件；</p><p><b>　　II、適應類</b></p><p>　　在通用機床上加工時極易受人為因素干擾，零件價值不高，但質量失控就會造成極大

18、的經濟影響的零件；</p><p>　　在通用機床上加工必須制造復雜的專用工裝的零件；</p><p>　　需要多次更改設計后才能定型的零件；</p><p>　　在通用機床上加工需要做長時間調整的零件；</p><p>　　有通用機床加工時，生產率很低或體力勞動強度很大的零件；</p><p><b>　　

19、III、不適應類</b></p><p><b>　　生產批量大的零件；</b></p><p>　　裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件；</p><p>　　加工余量很不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上無在線檢測系統(tǒng)可自動調整零件坐標系的零件；</p><p>　　必須用特定的工藝裝備協(xié)調加工的零件；</

20、p><p>　　以上零件采用數(shù)控加工后，在生產效率與經濟性方面一般無明顯改善，更有</p><p>　　可能弄巧成拙或得不償失，所以一般不應作為數(shù)控加工的選擇對象。</p><p>　　1.3 數(shù)控加工工藝過程的組成</p><p>　　數(shù)控加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成，而工序又可分為安裝、工位、工步和行程。</p>

21、;<p><b>　　工序</b></p><p>　　一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱為工序。</p><p><b>　　工步與行程</b></p><p>　　工步是指在加工表面（或裝配時的連接表面）、切削用量（主要是進給量f和速度v）和加工工具不變的條

22、件下所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。一個工序可以包括幾個工步，也可以只有一個工步。</p><p><b>　　安裝與工位</b></p><p>　　工件在加工之前，在機床或夾具上先占劇一個正確的位置（定位），然后在予以加緊的過程稱為裝夾。工件在經一次裝夾后所完成的那部分工序內容稱為安裝。為了完成一定的工序內容，一次裝夾后，工件與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或

23、設備的固定不分所占據的每一個位置稱為工位。 </p><p>　　1.4 數(shù)控編程的種類及常用代碼</p><p>　　手工編程和計算機輔助編程（CAM）本零件加工用后者。</p><p><b>　　常用G代碼：</b></p><p>　　G00 快速點定位 &l

24、t;/p><p>　　G01 直線插補</p><p>　　G02 順圓弧插補</p><p>　　G03 逆圓弧插補</p><p><b>　　G04 暫停</b></p><p>　　G40 半徑補償取消</p><p>　　G41 半

25、徑補償（左）</p><p>　　G42 半徑補償（右）</p><p>　　G90 絕對尺寸</p><p>　　G91 增量尺寸</p><p>　　G98 每分鐘進給</p><p>　　G99 每轉進給</p><p><b>　　常用M指令：&l

26、t;/b></p><p>　　M00 程序停止</p><p>　　M01 計劃停止</p><p>　　M02 程序結束</p><p>　　M03 主軸順時針旋轉</p><p>　　M04 主軸逆時針旋轉</p><p>　　M05 主軸停止&l

27、t;/p><p><b>　　M06 換刀</b></p><p>　　M07 M08 切削液開</p><p>　　M09 切削液關</p><p>　　M30 程序結束并返回</p><p>　　常用F、S、T指令：</p><p><b>

28、;　　進給功能指令F</b></p><p><b>　　主軸功能指令S</b></p><p><b>　　刀具功能代碼T</b></p><p>　　1.5數(shù)控加工程序基本結構</p><p>　　程序 說明</p&

29、gt;<p>　　O1212 程序開始</p><p>　　N10 G00 G92 X0 Y0 Z0; 程序段1</p><p>　　N20 G42 G01 X-30 Y30 F150; 程序段2</p><p>　　N30 G02 X40 R30

30、; 程序段3</p><p>　　N40G00 G40 X0 Y0; 程序段4</p><p>　　N50 M02； 程序結束</p><p><b>　　或者M30</b></p><p>

31、　　1.6數(shù)控機床的分類</p><p>　　數(shù)控機床的品種和規(guī)格繁多，分類方法不一。根據不完全統(tǒng)計，目前已有近500種數(shù)控機床。根據數(shù)控機床的功能和組成，一般可分為以下幾類。</p><p><b>　　1.7刀具的選擇</b></p><p>　　刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影

32、響加工質量。CAD/CAM技術的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設計數(shù)據成為可能，特別是微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專門的工藝文件。 </p><p>　　現(xiàn)在，許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關問題，比如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設定等，編程人員只要設置了有關的參數(shù)，就可以自動生成N

33、C程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點。本文對數(shù)控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進行了探討，給出了若干原則和建議，并對應該注意的問題進行了討論。 </p><p>　　1.7.1數(shù)控加工常用刀具的種類及特點 </p&

34、gt;<p>　　數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；③特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具；②硬質合金刀具；③金剛石刀具；④其

35、他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。 </p><p>　　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

36、，主要有以下特點： </p><p>　?、艅傂院茫ㄓ绕涫谴旨庸さ毒撸?，精度高，抗振及熱變形??； </p><p>　　⑵互換性好，便于快速換刀； </p><p>　　⑶壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠； </p><p>　?、鹊毒叩某叽绫阌谡{整，以減少換刀調整時間； </p><p>　　⑸刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以

37、利于切屑的排除； </p><p>　?、氏盗谢?，標準化，以利于編程和刀具管理。 </p><p>　　1.7.2數(shù)控加工刀具的選擇 </p><p>　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的

38、前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 </p><p>　　選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 </p>&l

39、t;p>　　在進行自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般取得很能密，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加

40、工成本大大降低。 </p><p>　　在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括16種不同用

41、途的刀柄。 </p><p>　　在經濟型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產效率

42、等。 </p><p>　　1.7.3數(shù)控加工切削用量的確定 </p><p>　　合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。 </p><p>　?、徘邢魃疃萾。在機床、工件和刀具剛度允許

43、的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。</p><p>　　數(shù)控刀具（分兩大系統(tǒng)：車削系統(tǒng)和銑鏜削系統(tǒng)）的特點與要求</p><p>　　數(shù)控刀具要求精度高、剛性好、裝夾調整方便，切削性能強、耐用度高。合理選用既能提高加工效率又能提高產品質量。</p>

44、<p>　　刀具選擇應考慮的主要因素</p><p>　?。?、被加工工件的材料、性能：金屬、非金屬，其硬度、剛度、塑性、韌性及耐磨性等。</p><p>　?。?、加工工藝類別；車削、鉆削、銑削、鏜削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。</p><p>　?。?、工件的幾何形狀、加工余量、零件的技術經濟指標。</p><p>　　４

45、、刀具能承受的切削用量。</p><p>　　５、輔助因數(shù)：操作間斷時間、振動、電力波動或突然中斷等。</p><p>　　車削系統(tǒng)（整體式工具系統(tǒng)）</p><p>　　１、組成：由刀片（刀具）、刀體、接柄（或柄體）、刀盤等</p><p>　?。病⒖赊D位刀片的代碼及參數(shù)</p><p>　?。?、可轉位刀片的斷屑槽槽

46、型：斷屑自如、排屑流暢</p><p>　?。础⒖赊D位刀片的夾緊方式：楔塊上壓式、杠桿式、螺釘上壓式</p><p>　　要求：夾緊可靠、定位準確、排屑流暢、結構簡單、操作方便</p><p>　　５、可轉位刀片的選擇</p><p>　?。保?、刀片材料選擇：高速鋼、硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、立方碳化硼或金剛石</p>&l

47、t;p>　?。玻⒌镀叽邕x擇：有效切削韌長度、被吃刀量、主偏角等</p><p>　?。常⒌镀螤钸x擇：依據表面形狀、切削方式、刀具壽命、轉位次數(shù)等</p><p>　?。矗⒌镀牡都獍霃竭x擇：</p><p>　?。?、粗加工、工件直徑大、要求刀刃強度高、機床剛度大時選大刀尖圓弧</p><p>　?。隆⒕庸?、切深小、細長軸加工

48、、機床剛度小選小刀尖圓弧</p><p>　　刀具系統(tǒng)（模塊式工具系統(tǒng)）</p><p>　?。?、組成；刀片（刀具）、刀桿（或柄體）、主軸或刀片（刀具）、工作頭、連接桿、主柄、主軸所組成</p><p>　?。?、數(shù)控銑削刀具的選擇</p><p>　?。保?、銑刀類型的選擇：</p><p>　?。?、加工較大平面選擇面銑

49、刀，</p><p>　　Ｂ、加工凸臺、凹槽、小平面立銑刀，</p><p>　?。谩⒓庸っ髅婧痛旨庸た走x擇鑲硬質合金玉米銑刀，</p><p>　?。摹⑶婕庸みx擇球頭銑刀，</p><p>　?。拧⒓庸た臻g曲面模具型腔與凸模表面選擇模具銑刀，</p><p>　?。?、加工封閉鍵槽選鍵槽銑刀，等等</p>

50、;<p>　　２）、銑刀參數(shù)的選擇</p><p>　?。?、面銑刀主要參數(shù)選擇</p><p>　　a)、標準可轉位面銑刀直徑在Φ16－Φ630）：粗銑時直徑選小的，精銑時銑刀直徑選大的，</p><p>　　b)、依據工件材料和刀具材料以及加工性質確定其幾何參數(shù)：</p><p>　　銑削加工通常選前角小的銑刀，強度硬度高的材

51、料選負前角，工件材料硬度不大選大后角、硬的選小后角，粗齒銑刀選小后角，細齒銑刀取大后角，銑刀的刃傾角通常在-５－-１５度，主偏角在４５－９０度</p><p>　　Ｂ、立銑刀主要參數(shù)選擇　</p><p>　　a)、刀具半徑r應小于零件內輪廓最小曲率半徑ρ</p><p>　　b)、零件的加工高度H≤（1/4－1/6）r</p><p>　　

52、c)、不通孔或深槽選取l=H+(5~10)mm</p><p>　　d)、加工外形及通槽時選取l=H+rε+(5~10)mm</p><p>　　e)、加工肋時刀具直徑為D=(5~10)b</p><p>　　f)、粗加工內輪廓面時，銑刀最大直徑D</p><p>　　D=d+2[δsin(φ/2)-δ1]/[1-sin(φ/2)]</

53、p><p>　?。?、加工中心刀具的選擇</p><p>　　加工中心刀具通常由刃具和刀柄兩部分組成,刃具有面加工用的各種銑刀和孔加工用的各種鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀及絲錐等，刀柄要滿足機床主軸自動松開和夾緊定位，并能準確地安裝各種刃具和適應換刀機械手的夾持等要求。</p><p>　?。保?、對加工中心刀具的基本要求</p><p>　　Ａ、刀具應

54、有較高的剛度</p><p><b>　　Ｂ、重復定位精度高</b></p><p>　?。?、刀刃相對主軸的一個定位點的軸向和徑向位置應能準確調整</p><p>　?。玻⒖准庸さ毒叩倪x擇</p><p>　?。痢@孔刀具及其選擇</p><p>　?。?、擴孔刀具及其選擇</p>

55、<p>　?。?、鏜孔刀具及其選擇，應特別重視刀桿的剛度</p><p>　?。常?、刀具尺寸的確定</p><p>　　主要是刀具的長度和直徑的選擇，如加工孔依據其深度和孔徑選擇</p><p><b>　?。?、刀柄的選擇</b></p><p>　?。保?、依據被加工零件的工藝選擇刀柄</p>&l

56、t;p>　?。玻?、刀柄配備的數(shù)量：與被加工零件品種、規(guī)格、數(shù)量、難易程度、機床負荷有關</p><p>　　３）、正確選擇刀柄柄部形式</p><p>　?。矗?、堅持選擇加工效率高的刀柄</p><p>　?。担?、綜合考慮合理選用模塊式和復合式刀柄</p><p><b>　　工具系統(tǒng)</b></p>

57、<p>　　１、工具系統(tǒng)發(fā)展趨勢：向著柔性制造系統(tǒng)和模塊化組合結構發(fā)展</p><p><b>　?。?、車削類工具系統(tǒng)</b></p><p>　?。场㈢M銑類工具系統(tǒng)：分整體失和模塊式工具系統(tǒng)</p><p><b>　?。础⒌毒吖芾硐到y(tǒng)：</b></p><p>　?。保⑹侨嵝灾圃煜?/p>

58、統(tǒng)中一個很重要、技術難度很大的系統(tǒng)</p><p>　?。玻⒌毒吖芾硐到y(tǒng)的任務</p><p>　?。常?、刀具管理系統(tǒng)的基本功能</p><p>　　原始資料、系統(tǒng)計劃、硬件配置和軟件系統(tǒng)等等。</p><p><b>　　總結：</b></p><p>　　1、數(shù)控刀具要求精度高、剛性好、裝夾

59、調整方便，切削性能強、耐用度高。合理選用既能提高加工效率又能提高產品質量。</p><p>　　2、刀具選擇應考慮的主要因素。</p><p>　　3、工具系統(tǒng)向著柔性制造系統(tǒng)和模塊化組合結構發(fā)展 </p><p>　　2 底座零件的加工分析</p><p>　　2.1查表對不同零件進行選材，表格如下：</p><p&g

60、t;　　表2-1具鋼的牌號、成分、性能和用途</p><p>　　表2-3牌號、力學性能及用途（摘自GB9439—88）</p><p>　　2.2夾具、刀具的選擇及切削用量的確定</p><p>　　2.2.1夾具的選擇、工件裝夾方法的確定</p><p><b>　　1．夾具的選擇</b></p>&l

61、t;p>　　數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應具有足夠的精度和剛度；二是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時，通?？紤]以下幾點：</p><p>　　1）盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產準備時間。</p><p>　　2）在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。</p><p>　　3）裝卸工件要迅速方便，以

62、減少機床的停機時間。</p><p>　　4）夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。</p><p><b>　　2．夾具的類型</b></p><p>　　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卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，

63、工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉。</p><p>　　數(shù)控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺上，其形式根據被加工工件的特點可多種多樣。如：通用臺虎鉗、數(shù)控分度轉臺等。</p><p>　　2.2.2刀具的選擇及對刀點、換刀點的設置</p><p><b>　　1．刀具的選擇</b></p><p>　　與普通機床加工方法相比

64、，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要求安裝調整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常采用適應高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒度硬質合金）并使用可轉位刀片。（1）車削用刀具及其選擇 數(shù)控車削常用的車刀一般分尖形車刀、圓弧形車刀以及成型車刀三類。</p><p>　　1）尖形車刀 尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車

65、刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構成，如90°內外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內孔車刀。</p><p>　　尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應結合數(shù)控加工的特點（如加工路線、加工干涉等）進行全面的考慮，并應兼顧刀尖本身的強度。</p><p>　　2）圓弧形車刀 圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很

66、小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖，應此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。</p><p>　　圓弧形車刀可以用于車削內外表面，特別適合于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。選擇車刀圓弧半徑時應考慮兩點：一是車刀切削刃的圓弧半徑應小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；二是該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強度太弱或刀體散熱能力差而導致車刀損壞

67、。</p><p>　　3）成型車刀 成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。</p><p>　　數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應盡量少用或不用成型車刀。</p><p>　　4）用平底立銑刀銑削內槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑Re=R-r,如圖

68、2-11 所示，即直徑為d=2 Re=2（R-r）,編程時取刀具半徑為Re=0.95（R-r）。</p><p>　　對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。</p><p>　?。?）標準化刀具 目前，數(shù)控機床上大多使用系列化、標準化刀具，對可轉位機夾外圓車刀、端面車刀等的刀柄和刀頭都有國家標準及系列化型號；對于加工中心及有自動換刀裝

69、置的機床，刀具的刀柄都已有系列化和標準化的規(guī)定，如錐柄刀具系統(tǒng)的標準代號為TSG—JT，直柄刀具系統(tǒng)的標準代號為DSG—JZ。</p><p>　　此外，對所選擇的刀具，在使用前都需對刀具尺寸進行嚴格的測量以獲得精確數(shù)據，并由操作者將這些數(shù)據輸入數(shù)據系統(tǒng)，經程序調用而完成加工過程，從而加工出合格的工件。</p><p>　　2．對刀點、換刀點的設置</p><p>

70、　　工件裝夾方式在機床確定后，通過確定工件原點來確定了工件坐標系，加工程序中的各運動軸代碼控制刀具作相對位移。例如：某程序開始第一個程序段為N0010 G90 G00 X100 Z20 ，是指刀具快速移動到工件坐標下 X=100mm Z=20mm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

71、般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。</p><p>　　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：</p><p>　　1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制。</p><p>　　2）易于找正并在加工過程中便于檢查。</p><p>　　3）引起的加工誤差小。</p><p>　　對刀點可以設置在加工零件

72、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。</p><p>　　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，

73、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。</p><p>　　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。</p><p>　　2.2.3切削用量的確定</p><p>　　數(shù)控編

74、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，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。</p><p><b>　　1．主軸轉速的確定</b></p><p

75、>　　主軸轉速應根據允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為： </p><p>　　n=1000v/πD </p><p><b>　　式中</b></p><p>　　v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；</p><p>　　n-- -主軸轉速，單位為 r/min；</

76、p><p>　　D----工件直徑或刀具直徑，單位為mm。</p><p>　　計算的主軸轉速n最后要根據機床說明書選取機床有的或較接近的轉速。</p><p><b>　　2．進給速度的確定</b></p><p>　　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

77、取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。</p><p>　　確定進給速度的原則：</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p

78、><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p><b>　　3．背吃刀量確定</b></p><p>　　背吃刀量根據機床、工件和刀具的剛度來

79、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0.2～0.5mm。</p><p>　　總之，切削用量的具體數(shù)值應根據機床性能、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。</p><p>　　2.3 底座數(shù)控加工工藝規(guī)程：

80、</p><p>　　2.3.1分析零件圖：</p><p>　　欲加工的零件如圖所示，材料為LY12，毛坯為95×95×10的方料，單件生產，選用立式銑床加工。將毛坯外輪廓加工成90×90×10并且倒圓角半徑R=8mm的底座。在底座頂面中央銑直徑Ф=26mm的通孔，并在其旁邊銑十字花狀的凹槽，深度為5mm，詳細尺寸如圖所示。在毛坯的底面銑深度為1.

81、5mm的凹槽，使底面留出四個凸腳。在底座四腳銑半徑R=8mm的通孔。</p><p>　　2.3.2對零件圖審查：審查合格。</p><p>　　2.3.3年生產綱領：單件，小批量。</p><p>　　2.3.4確定毛坯：</p><p>　　毛坯材料為LY12，經冷軋?zhí)幚?，毛坯尺寸?5×95×10。</p>

82、;<p>　　2.3.5工藝路線：</p><p>　　以毛坯底面為加工基準，用銑的方法加工孔、槽、輪廓,用鉆的方法加工小孔。為保證零件加工質量，將加工階段分為粗加工階段，精加工階段，并按工序分散原則組織工藝過程。</p><p>　　2.3.6確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差：</p><p>　　1.孔及上下槽的加工余量均為0.2。<

83、/p><p>　　2.大通孔的設計要求為：260+0.052 ，Ra=1.6，且孔的邊緣以底面為基準的垂直度公差為0.02。</p><p>　　通孔旁邊的凹槽設計要求：</p><p>　　1)深度為5+0.048,其底邊要求以底面為基準的平行度公差為0.02，</p><p>　　2)凹槽的四個角的寬度設計要求為：20+0.033</

84、p><p>　　方型底座的四個邊設計要求：90±0.05。</p><p>　　底面凹槽的設計要求：深度為1.5mm,無公差要求。</p><p>　　底座四個小通孔設計要求:1)相鄰兩孔之間距離設計要求：70+0.03。 2)孔的設計要求：要求直徑Ф=8的通孔。</p><p>　　2.4數(shù)控編程坐標系：</p><

85、;p>　　以工件中心為原點建立坐標系，與主軸平行的坐標軸為Z坐標軸，刀具遠離工件的方向為正方向。垂直于Z軸并平行于工件裝夾平面為X方向，面對刀具主軸向立柱方向看，刀具向又為+X方向。Y軸垂直于X、Z坐標，按右手笛卡兒法確定+Y方向。</p><p>　　2.5零件數(shù)控加工程序：</p><p><b>　　2.6加工軌跡：</b></p><

86、p><b>　　加工程序仿真校驗：</b></p><p>　　在數(shù)控實驗室經校驗可行，能夠模擬出其加工軌跡。</p><p><b>　　2.7加工結果</b></p><p><b>　　小結</b></p><p>　　經過這段時間的設計和操作，我成功地完成了數(shù)控車

87、削及銑削零件的編程與加工，加工的零件各部分尺寸精度和表面質量均達到了零件圖樣的技術要求。整個工藝方案選擇合理程序編制正確，加工過程中嚴格按照操作規(guī)程，沒有出現(xiàn)撞刀或運行干涉現(xiàn)象。</p><p>　　通過這次設計，我對數(shù)控加工的整個過程有了比較全面的理解。通過讀圖和審圖，我對機械圖紙有了更深刻的認識，增強了自己的識圖能力，同時，在自己制圖的時候，可以避免許多錯誤；通過選擇刀具，我對數(shù)控機床刀具系統(tǒng)的特點和數(shù)控刀具

88、材料及使用范圍有了較深的了解，基本掌握了數(shù)控刀具的選用方法；經過制定工藝方案，進一步理解六點定位原理，定位方式與定位元件及數(shù)控機床常用夾具的種類與特點，對機床有關定位基準的選擇原則與數(shù)控加工的夾具的選擇方法有了更深的理解，掌握了設計專用夾具的原則、步驟、方法；經過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內容及步驟、編程和種類、程序的結構與格式。另外，在此我又重新學習了CAD、CAM、Pro/E等繪圖軟件，讓我更好的熟練地掌握了這幾種軟

89、件的應用；同時我還學會了利用自動編程軟件進行數(shù)控輔助編程。</p><p>　　工藝設計數(shù)值計算及程序編制的整個過程，雖然任務比較繁重，但在設計過程中通過不斷學習和努力，特別是當自己解決了一個問題的時候心情是無比的喜悅和激動，我為自己的充實而自豪！</p><p>　　我現(xiàn)在真正體會到了理論聯(lián)系實際、生產實踐的重要性。</p><p><b>　　3 結

90、論與展望</b></p><p><b>　　3.1 本文總結</b></p><p>　　與傳統(tǒng)切削加工相比，數(shù)控加工具有明顯的優(yōu)越性，其應用前景也十分廣闊。近幾年我國數(shù)控產品雖然發(fā)展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國產貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現(xiàn)國產數(shù)控系統(tǒng)用于舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產的國產數(shù)

91、控機床大多數(shù)用的都是國外的系統(tǒng)。這當然不是說舊機床的數(shù)控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當大的差距。</p><p>　　所以，制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀我國數(shù)控技術與產業(yè)的發(fā)展至關重要。在對數(shù)控技術和產業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21世紀我國數(shù)控技術和產業(yè)的發(fā)展途徑進行了探討，提出了以科技創(chuàng)新為先導

92、，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續(xù)發(fā)展道路的總體發(fā)展戰(zhàn)略。在此基礎上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機床整機等的具體技術途徑。</p><p>　　我們衷心希望，我國科技界、產業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識經濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，為在21世紀使我國數(shù)控技術和產業(yè)走向世界的前列，使我國經濟繼續(xù)保持強勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗！<

93、;/p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先非常感謝學院及系給我提供這個自我總結的機會，也非常感謝帶領我的指導老師楊瑞蘭老師，在畢業(yè)設計的加工過程及其說明書的編制中，給予了耐心的指導，并講解了各項設計要領，提出了寶貴的意見，使我的設計有了良好的開端，為我更好的完成畢業(yè)設計奠定了良好的基礎。另外，也非常感謝楊瑞蘭老師的指導和各位同學的幫助，使我在

94、規(guī)定時間內完成了畢業(yè)設計。通過這次畢業(yè)設計我重新復習了大學里所學習到的各種知識，并使我把這大學幾年所學的知識得以綜合的運用，讓我在一定的條件下使自身的價值得到提高。</p><p>　　謹向所有在本文的完成中給予我關懷和幫助而在此無法一一提及的老師、同學和朋友致以誠摯的謝意！</p><p>　　再次表示衷心的感謝！</p><p>　　同時，希望各位老師、讀者對此

95、文的不足給予指導并提出寶貴的意見和建議。</p><p><b>　　2007年6月</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 馬東坡. 數(shù)控加工技術－綜合技能訓練指導書 [M].北京：學苑出版社，2005.</p><p>　　[2] 張繼世. 機械工程材料

96、基礎 [M].北京：高等教育出版社，2000.</p><p>　　[3] 張亮峰. 機械加工工藝基礎與實習 [M].北京：高等教育出版社，1999</p><p>　　[4] 徐茂功，桂定一. 公差配合與技術測量 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[5] 韓榮第，周明，孫玉潔. 金屬切削原理與刀具 [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2

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98、M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004</p><p>　　[10] 宛劍業(yè).馬英強.吳永國.CAXA數(shù)控車實用教程[M]. 北京：化學工業(yè)出版社</p><p>　　[ 11 ]《機械制造工藝學》鄭修本主編，1999年 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[ 12 ]《數(shù)控工藝培訓教程》第二版，楊偉群主編，宋之放主審，2006年8月清華大學出版社</p