數(shù)控類-底座零件的數(shù)控加工與編程設(shè)計說明書

1、<p>　　河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(shù)及應(yīng)用</p><p>　指導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(zhì)量和設(shè)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(jù)整體功能確定各部位的結(jié)構(gòu)并進行設(shè)計造型。從結(jié)構(gòu)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(shè)計工藝路線，根據(jù)所需選擇適當(dāng)?shù)臋C床、刀具、相應(yīng)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(jié)合的方法生成。</p><p>　　關(guān)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(nèi)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(jié)構(gòu)(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(jié)果(28)</p><p><b>　　3 結(jié)論與展望</b></p><p>　　3.1本文總結(jié)(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(chǎn)過程和工藝過程</b></p><p><b>　　生產(chǎn)過程</b></p><p>　　機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是將原材料轉(zhuǎn)化為成品的全過程。包括生產(chǎn)技術(shù)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(chǎn)生一定變化的均為直接生

9、產(chǎn)過程。</p><p>　　機械生產(chǎn)過程還包括工藝裝備的制造、原材料的供應(yīng)、工件的運輸和儲存、設(shè)備的維修及動力供應(yīng)等。不使加工對象發(fā)生變化的稱為輔助生產(chǎn)過程。</p><p><b>　　工藝過程</b></p><p>　　在生產(chǎn)過程中改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)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(chǎn)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(zhì)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(nèi)容</p><p>　　1.2.1數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容</p><p>　　數(shù)控加工與通用的機床加工在方法

11、與內(nèi)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(guān)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(yù)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(nèi)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(zhì)上。加工時，控制介質(zhì)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(zhuǎn)換部件機床伺服機構(gòu)發(fā)出脈沖信號，伺服機構(gòu)對其進行轉(zhuǎn)化放大，然后有驅(qū)動裝置和傳動機構(gòu)驅(qū)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(nèi)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(nèi)容；</p><p>　　結(jié)合加工表面的特點和數(shù)控設(shè)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(shè)計；</p><p>　　根據(jù)編程的需要，對零件圖進行數(shù)學(xué)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(zhì)；</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(shù)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(shè)備費用高，使數(shù)控加工工藝響應(yīng)形成了以下幾個特點。</p><p><b>　　工藝的內(nèi)容十分具體</b></p><p><b>　　工藝設(shè)計非常嚴密</b></p><p><b>　　注重加工的適應(yīng)性</b><

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

17、數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)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(yīng)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(zhì)量失控就會造成極大

18、的經(jīng)濟影響的零件；</p><p>　　在通用機床上加工必須制造復(fù)雜的專用工裝的零件；</p><p>　　需要多次更改設(shè)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(diào)整的零件；</p><p>　　有通用機床加工時，生產(chǎn)率很低或體力勞動強度很大的零件；</p><p><b>　　

19、III、不適應(yīng)類</b></p><p><b>　　生產(chǎn)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(diào)整零件坐標系的零件；</p><p>　　必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件；</

20、p><p>　　以上零件采用數(shù)控加工后，在生產(chǎn)效率與經(jīng)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(yīng)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(jīng)一次裝夾后所完成的那部分工序內(nèi)容稱為安裝。為了完成一定的工序內(nèi)容，一次裝夾后，工件與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對刀具或

23、設(shè)備的固定不分所占據(jù)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(zhuǎn)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(jié)束</p><p>　　M03 主軸順時針旋轉(zhuǎn)</p><p>　　M04 主軸逆時針旋轉(zhuǎn)</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(guān)</p><p>　　M30 程序結(jié)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(jié)構(gòu)</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(jié)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(jù)不完全統(tǒng)計，目前已有近500種數(shù)控機床。根據(jù)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(nèi)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(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)成為可能，特別是微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設(shè)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(guān)問題，比如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)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(yīng)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(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。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(jù)刀具結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。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

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(nèi)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(yīng)數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)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>　　⑴剛性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及熱變形??； </p><p>　　⑵互換性好，便于快速換刀； </p><p>　?、菈勖?，切削性能穩(wěn)定、可靠； </p><p>　?、鹊毒叩某叽绫阌谡{(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間； </p><p>　　⑸刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以

37、利于切屑的排除； </p><p>　　⑹系列化，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(yīng)根據(jù)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(guān)因素正確選用刀具及刀柄。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

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(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(yīng)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(guān)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(zhì)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(yīng)了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)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(jīng)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(yīng)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(yīng)完成其所能進行的所有加工部位；③粗精加工的刀具應(yīng)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(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)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(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。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。 </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(chǎn)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(yīng)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(diào)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(chǎn)品質(zhì)量。</p>

44、<p>　　刀具選擇應(yīng)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(shù)經(jīng)濟指標。</p><p>　?。?/p>

45、、刀具能承受的切削用量。</p><p>　?。怠⑤o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>　?。?、組成：由刀片（刀具）、刀體、接柄（或柄體）、刀盤等</p><p>　　２、可轉(zhuǎn)位刀片的代碼及參數(shù)</p><p>　?。?、可轉(zhuǎn)位刀片的斷屑槽槽

46、型：斷屑自如、排屑流暢</p><p>　　４、可轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)簡單、操作方便</p><p>　　５、可轉(zhuǎn)位刀片的選擇</p><p>　?。保?、刀片材料選擇：高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方碳化硼或金剛石</p>&l

47、t;p>　　２）、刀片尺寸選擇：有效切削韌長度、被吃刀量、主偏角等</p><p>　?。常?、刀片形狀選擇：依據(jù)表面形狀、切削方式、刀具壽命、轉(zhuǎn)位次數(shù)等</p><p>　?。矗?、刀片的刀尖半徑選擇：</p><p>　?。痢⒋旨庸?、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>　　Ｂ、精加工、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>　　２、數(shù)控銑削刀具的選擇</p><p>　?。保?、銑刀類型的選擇：</p><p>　　Ａ、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>　　Ｃ、加工毛坯面和粗加工孔選擇鑲硬質(zhì)合金玉米銑刀，</p><p>　?。摹⑶婕庸みx擇球頭銑刀，</p><p>　?。?、加工空間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>　?。玻?、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(zhuǎn)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(jù)工件材料和刀具材料以及加工性質(zhì)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>　?。?、立銑刀主要參數(shù)選擇　</p><p>　　a)、刀具半徑r應(yīng)小于零件內(nèi)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(nèi)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(yīng)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>　?。?、刀具應(yīng)

54、有較高的剛度</p><p><b>　　Ｂ、重復(fù)定位精度高</b></p><p>　　Ｃ、刀刃相對主軸的一個定位點的軸向和徑向位置應(yīng)能準確調(diào)整</p><p>　　２）、孔加工刀具的選擇</p><p>　　Ａ、鉆孔刀具及其選擇</p><p>　　Ｂ、擴孔刀具及其選擇</p>

55、<p>　?。?、鏜孔刀具及其選擇，應(yīng)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(jù)其深度和孔徑選擇</p><p><b>　?。?、刀柄的選擇</b></p><p>　?。保?、依據(jù)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(guān)</p><p>　?。常?、正確選擇刀柄柄部形式</p><p>　　４）、堅持選擇加工效率高的刀柄</p><p>　　５）、綜合考慮合理選用模塊式和復(fù)合式刀柄</p><p><b>　　工具系統(tǒng)</b></p>

57、<p>　?。?、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(jié)構(gòu)發(fā)展</p><p><b>　?。?、車削類工具系統(tǒng)</b></p><p>　?。?、鏜銑類工具系統(tǒng)：分整體失和模塊式工具系統(tǒng)</p><p><b>　?。?、刀具管理系統(tǒng)：</b></p><p>　　１）、是柔性制造系

58、統(tǒng)中一個很重要、技術(shù)難度很大的系統(tǒng)</p><p>　?。玻⒌毒吖芾硐到y(tǒng)的任務(wù)</p><p>　?。常⒌毒吖芾硐到y(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(jié)：</b></p><p>　　1、數(shù)控刀具要求精度高、剛性好、裝夾

59、調(diào)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(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　2、刀具選擇應(yīng)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(jié)構(gòu)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(xué)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(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)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(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)準備時間。</p><p>　　2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)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(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，

63、工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn)。</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(jù)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(zhuǎn)臺等。</p><p>　　2.2.2刀具的選擇及對刀點、換刀點的設(shè)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(diào)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(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)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(gòu)成，如90°內(nèi)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(nèi)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(yīng)結(jié)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(yīng)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(yīng)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(nèi)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(yīng)考慮兩點：一是車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)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(dǎo)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(yīng)盡量少用或不用成型車刀。</p><p>　　4）用平底立銑刀銑削內(nèi)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(zhuǎn)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(jù)，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)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(shè)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(shè)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(shè)置在加工零件

72、上，也可以設(shè)置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)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(xué)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(yīng)規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是指刀架轉(zhuǎn)動換刀時的位置，換刀點應(yīng)設(shè)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(zhuǎn)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(chǎn)率，降低成本。</p><p><b>　　1．主軸轉(zhuǎn)速的確定</b></p><p

75、>　　主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機床說明書選取機床有的或較接近的轉(zhuǎn)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(jù)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(zhì)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(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100～200mm/min范圍內(nèi)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(nèi)選取。</p

78、><p>　　3）當(dāng)加工精度，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。</p><p>　　4）刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設(shè)定該機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)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(jù)機床、工件和刀具的剛度來

79、決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)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(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)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(yīng)根據(jù)機床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用類比方法確定。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。</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(chǎn)，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(chǎn)綱領(lǐng)：單件，小批量。</p><p>　　2.3.4確定毛坯：</p><p>　　毛坯材料為LY12，經(jīng)冷軋?zhí)幚恚鞒叽鐬?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(zhì)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(shè)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(shè)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(shè)計要求為：20+0.033</

84、p><p>　　方型底座的四個邊設(shè)計要求：90±0.05。</p><p>　　底面凹槽的設(shè)計要求：深度為1.5mm,無公差要求。</p><p>　　底座四個小通孔設(shè)計要求:1)相鄰兩孔之間距離設(shè)計要求：70+0.03。 2)孔的設(shè)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(jīng)校驗可行，能夠模擬出其加工軌跡。</p><p><b>　　2.7加工結(jié)果</b></p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過這段時間的設(shè)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(zhì)量均達到了零件圖樣的技術(shù)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(shè)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(jīng)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(guān)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(shè)計專用夾具的原則、步驟、方法；經(jīng)過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內(nèi)容及步驟、編程和種類、程序的結(jié)構(gòu)與格式。另外，在此我又重新學(xué)習(xí)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(yīng)用；同時我還學(xué)會了利用自動編程軟件進行數(shù)控輔助編程。</p><p>　　工藝設(shè)計數(shù)值計算及程序編制的整個過程，雖然任務(wù)比較繁重，但在設(shè)計過程中通過不斷學(xué)習(xí)和努力，特別是當(dāng)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(chǎn)實踐的重要性。</p><p><b>　　3 結(jié)

90、論與展望</b></p><p><b>　　3.1 本文總結(jié)</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(yīng)用前景也十分廣闊。近幾年我國數(shù)控產(chǎn)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(chǎn)貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現(xiàn)國產(chǎn)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(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)

91、控機床大多數(shù)用的都是國外的系統(tǒng)。這當(dāng)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(dāng)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(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。在對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領(lǐng)域存在的問題進行研究的基礎(chǔ)上，對21世紀我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)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(dǎo)

92、，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術(shù)支持和服務(wù)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(chǔ)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(shù)途徑。</p><p>　　我們衷心希望，我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識經(jīng)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(shù)和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國經(jīng)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(xué)院及系給我提供這個自我總結(jié)的機會，也非常感謝帶領(lǐng)我的指導(dǎo)老師楊瑞蘭老師，在畢業(yè)設(shè)計的加工過程及其說明書的編制中，給予了耐心的指導(dǎo)，并講解了各項設(shè)計要領(lǐng)，提出了寶貴的意見，使我的設(shè)計有了良好的開端，為我更好的完成畢業(yè)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。另外，也非常感謝楊瑞蘭老師的指導(dǎo)和各位同學(xué)的幫助，使我在

94、規(guī)定時間內(nèi)完成了畢業(yè)設(shè)計。通過這次畢業(yè)設(shè)計我重新復(fù)習(xí)了大學(xué)里所學(xué)習(xí)到的各種知識，并使我把這大學(xué)幾年所學(xué)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(guān)懷和幫助而在此無法一一提及的老師、同學(xué)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(dǎo)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(shù)－綜合技能訓(xùn)練指導(dǎo)書 [M].北京：學(xué)苑出版社，2005.</p><p>　　[2] 張繼世. 機械工程材料

96、基礎(chǔ) [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(chǔ)與實習(xí) [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(shù)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(xué)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(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[ 11 ]《機械制造工藝學(xué)》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(xùn)教程》第二版，楊偉群主編，宋之放主審，2006年8月清華大學(xué)出版社</p