機(jī)械設(shè)計(jì)及制造畢業(yè)論文

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1、 成人高等學(xué)歷教育 畢 業(yè) 論 文 現(xiàn)代制造業(yè)與數(shù)控技術(shù)應(yīng)用 ———————————————— 辦學(xué)單位： 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 班 級： 2012級業(yè)余本科 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化 學(xué) 生： 劉喜（10561105223701035） 指導(dǎo)教師： 文勁松 副教授 提交日期： 2012 年 09 月 01 日 摘 要 數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度

2、、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)隨著制造業(yè)不斷的的發(fā)展，新型制造與綠色環(huán)保制造業(yè)越來符合當(dāng)今社會的發(fā)展方向需要，作為生產(chǎn)企業(yè)過去的生產(chǎn)模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的加工需求；需求可持續(xù)發(fā)展，減少成本、綠色環(huán)保相結(jié)合的數(shù)控加工生產(chǎn)模式。本文主要對傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床及加工和現(xiàn)在多軸機(jī)床加工工藝相比較，柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助集成制造系統(tǒng)隨著社會的發(fā)展需求，提出了具有智能化數(shù)控系統(tǒng)的特征。 文章從系統(tǒng)的傳統(tǒng)加工工藝觀念出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、自動化技術(shù)，在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。智能化數(shù)控系統(tǒng)目前還不普及社會，只是略帶而過，不著重詳細(xì)解說，主要還是以加工中心分析現(xiàn)代制造業(yè)，綠色制造與數(shù)控技術(shù)應(yīng)用。著重例舉

3、了數(shù)控車床和多軸加工方案。提出了新型制造與數(shù)控技術(shù)應(yīng)用主要目標(biāo)，指明了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床; 設(shè)計(jì)與制造；編程與工藝；綠色; 發(fā)展與方向； 前言 隨著社會的制造業(yè)的發(fā)展，在我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，先進(jìn)的制造業(yè)水平正在處于高峰發(fā)展階段，數(shù)控機(jī)床到來帶動了現(xiàn)代制造業(yè)的全新發(fā)展。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動化的前提基礎(chǔ)，數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)械的核心技術(shù)，它隨著自動化技術(shù)，控制系統(tǒng)、微電子技術(shù)和機(jī)械技術(shù)發(fā)展而進(jìn)一步提高新型現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。 數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動

4、檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)隨著制造業(yè)不斷的的發(fā)展。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主體，機(jī)械自動化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電器化”邁入了以“機(jī)械自動化”為特征的發(fā)展階段。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還將不斷更新新的系統(tǒng)和檢測反饋等內(nèi)容?，F(xiàn)代制造業(yè)與數(shù)控技術(shù)應(yīng)用是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、電力電子技術(shù)、軟件編程技術(shù)等機(jī)械自動化的設(shè)

5、計(jì)制造技術(shù)，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性，低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。 特別注意的是，機(jī)械自動化技術(shù)是基于多種綜合性技術(shù)，而不是機(jī)械技術(shù)，以及其他新技術(shù)的簡單組合、拼湊，這就是現(xiàn)代數(shù)控加工與傳統(tǒng)機(jī)械加工制造概念上的根本區(qū)別。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)加工出的產(chǎn)品，不僅是人自身學(xué)習(xí)機(jī)會的延伸，還是人機(jī)對話編程可控制系統(tǒng)的延伸，具有柔性制造，集成制造、智能化制造的特征是現(xiàn)代數(shù)控加工和傳統(tǒng)的機(jī)械加工在功能上的本質(zhì)區(qū)別。 目 錄 第一章 緒論 …………………………………………… 1.1 數(shù)控機(jī)床技術(shù)的定義及發(fā)展……………………………… 1

6、.2 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及使用范圍……………………………… 1.3 數(shù)控機(jī)床的組成和控制類型…………………………….. 1.4 新型多軸機(jī)床常見的類型………………………………… 第二章機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)……………………………….. 2.1 機(jī)械加工工藝過程………………………………………… 2.2定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………. 2.3 機(jī)械加工工藝路線擬定…………………………………….. 第三章 數(shù)控編程基礎(chǔ)知識……………………………….. 3.1 概述……………………………………………………… 3.2 編程基礎(chǔ)知識……………………………………………. 3.3

7、常用準(zhǔn)備功能指令代碼…………………………………… 第四章 數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用………………………………. 4.1常用數(shù)控機(jī)床加工對象…………………………….. 4.2 工件的裝夾方法…………………………………………… 4.3 切削用量選擇方式………………………………………… 4.4 數(shù)控車削加工工藝…………………………………. 4.5 加工中心加工工藝…………………………………. 第五章 先進(jìn)制造技術(shù)簡介.................................................. 5.1 CNC計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)…………………………………

8、5.2 FMS柔性制造系統(tǒng)………………………………………… 5.3 CIMS 集成制造系統(tǒng)………………………………………… 5.3 IMS智能化制造系統(tǒng)………………………………………… 第六章 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的發(fā)展方向…………… 6.1 機(jī)電一體化和模塊化………………………………………. 6.2 網(wǎng)絡(luò)化和微型化…………………………………………… 6.3 綠色化……………………………………………………. 6.4 智能化和人格化…………………………………………… 第七章 現(xiàn)代制造業(yè)與可持續(xù)發(fā)展 ……………………… 7.1 清潔節(jié)能生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展……

9、………………………… 7.2綠色制造生產(chǎn)與可回收循環(huán)利用………………………… 第八章 結(jié)論…………………………………………… 附 計(jì)算機(jī)軟件自動編程案例………………………….. 案例一、數(shù)控車加工………………………………….. 案例二、數(shù)控銑加工………………… 參考文獻(xiàn)……………………………………………… 第一章 緒論 1.1 數(shù)控機(jī)床技術(shù)的定義 一、概述 計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動作并加工零件.簡稱CNC。 數(shù)控機(jī)床主要由

10、：機(jī)床主體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置和其它裝置構(gòu)成。 二、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 數(shù)控是數(shù)值控制（Numerical Control）的簡稱，其含義是用以數(shù)值和符號構(gòu)成的數(shù)值信息自動控制機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)控機(jī)床也簡稱為NC機(jī)床。 1947年，美國的Parson公司在生產(chǎn)直升機(jī)翼檢查樣板時(shí)，為了提高精度和效率提出了用穿孔卡片來控制機(jī)床的方案，這一方案迎合了美國空軍為開發(fā)航天及導(dǎo)彈產(chǎn)品，需要加工復(fù)雜零件部件的需求，于是得到了空軍的經(jīng)費(fèi)支持，開始研究以脈沖方式控制機(jī)床各軸的運(yùn)動，進(jìn)行復(fù)雜輪廓加工的裝置。1949年與MIT（麻省理工學(xué)院）的伺服機(jī)構(gòu)研究所開始共同研究，歷時(shí)三年完成了能進(jìn)行三軸控制的銑

11、床樣機(jī)，取名為“Numerical Control”。這就是數(shù)控機(jī)床的所謂第一號機(jī)。 很多廠家都開展了數(shù)控機(jī)床的研制開發(fā)和生產(chǎn)。并在1959年，美國Keaney&Treckre公司開發(fā)成功了具有刀庫、刀具交換裝置、回轉(zhuǎn)工作臺，可以在一次裝夾中對工件的多個(gè)面進(jìn)行鉆孔、锪孔、攻螺紋、鏜削、平面銑削、輪廓銑削等多種加工的數(shù)控機(jī)床。由于它將鉆、銑等多種機(jī)床的功能集一身，不但省卻了工件的反復(fù)搬動、安裝、換刀等手續(xù)而且使加工精度大為提高。從此，數(shù)控機(jī)床的一個(gè)新的種類——加工中心（machining center）誕生了，并逐步成了數(shù)控機(jī)床中的主力。 數(shù)控技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在各種加工機(jī)床上，例如數(shù)控銑床、數(shù)

12、控車床、數(shù)控電火花、線切割、激光加工機(jī)床等。 數(shù)控機(jī)床已發(fā)展到不但具有刀具自動交換裝置，而且具有工件自動供給、裝卸、刀具壽命檢測、排屑等各種附加裝置，可以進(jìn)行長時(shí)間的無人運(yùn)轉(zhuǎn)加工。 當(dāng)今的數(shù)控機(jī)床是FMS( Flexible Manufacturing System )、CIMS(ComputerIntegrated Manufacturing System )的基本構(gòu)成單位；占有現(xiàn)代制造業(yè)機(jī)械加工主導(dǎo)地位。 三、數(shù)控機(jī)床的工作流程 數(shù)控機(jī)床的工作過程包括基于原理的工作過程和基于使用的加工過程。加工過程一般包括加工前的工藝準(zhǔn)備、機(jī)床調(diào)整、程序調(diào)試、試切加工和正式加工等內(nèi)容；基于原理的工

13、作過程是指以數(shù)控裝置為核心的數(shù)控機(jī)床如何協(xié)調(diào)完成數(shù)控加工任務(wù)的所有內(nèi)容，它包括數(shù)據(jù)的輸入（輸出）、程序處理、位置控制、程序管理等方面 （一）、數(shù)據(jù)輸入/輸出 輸入給數(shù)控裝置的有零件加工程序、電器接口信號和補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。 輸出是指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機(jī)床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)、故障診斷參數(shù)等）。對機(jī)床剛工作時(shí)的狀態(tài)，一般需輸出以記錄保存這些參數(shù)，待工作一段時(shí)間后，再將輸出與原始資料比較、對照，可幫助判斷機(jī)床工作是否維持正常。 （二）、數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理程序一般包括刀具參數(shù)補(bǔ)償、速度計(jì)算和輔助功能的處理。刀具參數(shù)補(bǔ)償主要是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)化為刀具中心軌跡或在刀具長度上進(jìn)行處理。速度

14、計(jì)算是解決加工程序段及程序段間的速度運(yùn)動問題。加工速度的確定是一個(gè)工藝問題，數(shù)控系統(tǒng)只是保證這個(gè)編程速度的可靠實(shí)現(xiàn)。另外，輔助功能如主軸功能、換刀等也可在這個(gè)程序中實(shí)現(xiàn)。 （三）、位置控制 將計(jì)算機(jī)送出的位置進(jìn)給脈沖和進(jìn)給速度指令，經(jīng)變換和放大后轉(zhuǎn)化為進(jìn)給電動機(jī)（步進(jìn)電動機(jī)或交、直流伺服電動機(jī)）的轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)床工作臺移動。 （四）、程序 當(dāng)編程好程序代碼后輸入機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)一個(gè)程序段開始插補(bǔ)時(shí)，管理程序即著手準(zhǔn)備下一個(gè)或幾個(gè)程序段的讀入、譯碼、數(shù)據(jù)處理，即由它調(diào)用各個(gè)功能子程序，且保證一個(gè)程序段加工過程中將下一個(gè)程序段準(zhǔn)備就緒，整個(gè)零件加工就在這種周而復(fù)始的過程中完成。

15、 1.2 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及使用范圍 一、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 與其它加工設(shè)備相比，數(shù)控機(jī)床具有以下特點(diǎn)： 1. 加工零件的適用性強(qiáng)，靈活性好 數(shù)控機(jī)床能完成很多普通機(jī)床難以勝任或者根本不能加工出來的復(fù)雜型面的零件，這是由于數(shù)控機(jī)床具有多軸聯(lián)動功能，并按照零件加工要求變換加工程序。 2. 加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 提高了加工精度和同一批工件的尺寸重復(fù)精度，也就是保證了加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。 3. 生產(chǎn)率高，減少工人勞動強(qiáng)度 具有較高生產(chǎn)率，與普通機(jī)床相比，生產(chǎn)率大致可提高2-3倍。尤其是某些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍。數(shù)控機(jī)床主要是自動加工，其大部分操

16、作不需要人工完成，因而改善勞動條件，同時(shí)也降低了廢品率和次品率。這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床加工合理選用切削用量，機(jī)加工時(shí)間短；又由于定位精度高，利用通用夾具而大大縮短加工時(shí)間。 4. 生產(chǎn)管理水平提高，效益回報(bào)率高 具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能一機(jī)多用，代替多臺普通機(jī)床，減少了工序間工件運(yùn)輸時(shí)間，減少廠房面積，減少工夾具數(shù)量和投資。 二、數(shù)控機(jī)床的適用范圍 與普通機(jī)床靠工人操作手柄進(jìn)行加工相對應(yīng)，數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動是由加工指令信息來進(jìn)行自動控制的。對于用普通機(jī)床難于進(jìn)行加工的復(fù)雜二維、三維形狀，數(shù)控機(jī)床可利用3軸、4軸甚至5軸以上同時(shí)控制，高精度得進(jìn)行加工；當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)量較小時(shí)，宜

17、采用通用機(jī)床；當(dāng)生產(chǎn)量大時(shí)，宜采用專用機(jī)床；而當(dāng)零件復(fù)雜程度較高時(shí)，宜采用數(shù)控機(jī)床；因此數(shù)控機(jī)床特別適合于多品種、中小批量生產(chǎn)高效自動化的技術(shù)群體。 1.3 數(shù)控機(jī)床的組成和控制類型 一、數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床主要由輸入輸出設(shè)備、機(jī)床主體、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置和測量反饋裝置構(gòu)成，見圖1-1。 二、按控制分類 1）開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)是指不帶反饋的控制系統(tǒng). 其特點(diǎn):開環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定、容易調(diào)試、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是系統(tǒng)對移動部件的誤差沒有補(bǔ)償和校正，所以精度低。一般

18、適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和舊機(jī)床數(shù)控化改造。 如圖1-2,部件的移動速度和位移量是由輸入脈沖的頻率和脈沖數(shù)決定的。 圖1-2 開環(huán)控制系統(tǒng) 2）半閉環(huán)控制系統(tǒng) 1）半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)系統(tǒng)的絲杠上裝有角位移測量裝置，通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的位移，反饋到數(shù)控系統(tǒng)中，因而稱作半閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1-3所示。 2）系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，可獲得穩(wěn)定的控制特性。機(jī)械傳動環(huán)節(jié)的誤差，可用補(bǔ)償?shù)霓k法消除，可獲得滿意的精度。中檔數(shù)控機(jī)床廣泛采用半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

19、 圖1-3 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 3）閉環(huán)控制系統(tǒng) 1）在機(jī)床移動部件上直接裝有位置檢測裝置，將測量的結(jié)果直接反饋到數(shù)控裝置中，與輸入指令進(jìn)行比較控制，使移動部件按照實(shí)際的要求運(yùn)動，最終實(shí)現(xiàn)精確定位，故稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖1-4所示。 2）該系統(tǒng)定位精度高、調(diào)節(jié)速度快。該系統(tǒng)調(diào)試工作困難。系統(tǒng)復(fù)雜并且成本高，故適用于精度要求很高的數(shù)控機(jī)床，如精密數(shù)控銑床、精密數(shù)控車床等。 圖1-4 閉環(huán)控制系統(tǒng) 1.4 新型多軸機(jī)床常見的類型 所謂多軸數(shù)控機(jī)床是指在一臺機(jī)床上

20、至少具備第四軸。即三個(gè)直線坐標(biāo)軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸。并四個(gè)坐標(biāo)軸可以在計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)控制下同時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動加工。五軸數(shù)控機(jī)床是指該機(jī)床具有三個(gè)直線坐標(biāo)軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸；并且可以同時(shí)控制聯(lián)動加工。與三軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床相比較，利用多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1） 可以一次裝夾的條件下完成多面加工，從而提高零件的加工精度和加工效率。 2） 多軸機(jī)床刀軸加工時(shí)可以改變姿態(tài)角隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，所以可以加工更復(fù)雜的零件。 3） 多軸機(jī)床的應(yīng)用，可以簡化刀具形狀，從而降低刀具成本。同時(shí)還可以改善刀具的使用壽命，使刀具剛性、切削速度、進(jìn)給速度得到大大提高。 4） 多軸機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，工件夾具較為

21、簡單，由于有了坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換和傾斜面加工功能，使得復(fù)雜型面加工轉(zhuǎn)變二維平面加工，同時(shí)編程和操作變得更加方便。由于增加了旋轉(zhuǎn)軸，所以與三軸數(shù)控機(jī)床相比較，多軸數(shù)控的刀具或者工件的運(yùn)動形式更為復(fù)雜化，形式也有多種。 （1.41）三軸立式加工中心附帶數(shù)控轉(zhuǎn)臺的四軸聯(lián)動機(jī)床 （a） (b) 圖 1-5 (a)數(shù)控轉(zhuǎn)臺安裝在工作臺上的情況；（b）數(shù)控轉(zhuǎn)臺裝夾工件的情況 如上圖1-5所示，這類機(jī)床是在三軸立式數(shù)控銑床或加工中心上附加具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)臺實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動加工，即所謂的3+1形式的四軸聯(lián)動機(jī)床。由于是基于立式銑床或加工中心作為主要加工形式，所以數(shù)控轉(zhuǎn)臺只能算作是機(jī)床

22、的一個(gè)附件。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是： 1、 價(jià)格相對便宜，由于數(shù)控轉(zhuǎn)臺是一個(gè)附件，所以用戶可以根據(jù)需要選配。 2、 裝夾方式靈活，用戶可以根據(jù)工作的形狀選擇不同的附件，既可以選擇三爪卡盤裝夾，也可以選配四爪卡盤或者花盤裝夾。 3、 拆卸方便，用戶在利用三軸加工大工件時(shí)，可以把數(shù)控轉(zhuǎn)臺拆卸下來；當(dāng)需要時(shí)可以很方便把數(shù)控轉(zhuǎn)臺安裝在工作臺上進(jìn)行四軸聯(lián)動加工。 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的品牌和規(guī)格比較多。 如下表1-1是種型號數(shù)控轉(zhuǎn)臺的技術(shù)參數(shù) 表1-1是某種型號數(shù)控轉(zhuǎn)臺的技術(shù)參數(shù) 『注意』 1） 這類機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)一定具有第四軸的驅(qū)動單元，同時(shí)具備控制四軸聯(lián)動的功

23、能。如果只有三個(gè)伺服系統(tǒng)，是不能做到四軸聯(lián)動的。 2） 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的尺寸規(guī)格會影響原有機(jī)床的加工范圍，用戶要根據(jù)被加工的工件尺寸合理選擇數(shù)控轉(zhuǎn)臺的尺寸規(guī)格。 立式加工中心可選用沈陽機(jī)床廠的VMC850E機(jī)床，該機(jī)床的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，性價(jià)比高，其技術(shù)參數(shù)特點(diǎn)如圖1-6所示。 圖1-6 VMC850E 立式加工中心的機(jī)構(gòu)示意圖 表1-2 VMC850E 立式加工中心的技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 技術(shù)參數(shù) 工作臺 工作臺尺寸 mm 10005

24、0 T形槽尺寸 mm 185 允許最大載荷 kg 600 工作范圍 行程（X/Y/Z） mm 850/500/540 主軸端面最大距離 mm 690 主軸端面最小距離 mm 150 主軸 主軸錐柄 7：24（BT40） 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 8000 主電機(jī)扭矩 N.m 35.8 主電機(jī)功率 kw 7.5/11 進(jìn)給 快速移動速度（X/Y/Z） m/min 32/32/30 進(jìn)給速度 m/min 20 刀庫 刀庫形式 斗笠式 刀具數(shù)量 把 16 換刀時(shí)間

25、 s 7 定位精度 執(zhí)行JISB6330標(biāo)準(zhǔn) mm 0.005/300 執(zhí)行JB/T8771.4標(biāo)準(zhǔn) mm 0.02/0.015/0.015 重復(fù)定位精度 執(zhí)行JISB6330標(biāo)準(zhǔn) mm 0.003 執(zhí)行JB/T8771.4標(biāo)準(zhǔn) mm 0.012/0.01/0.01 電器總?cè)萘? KV.A 20 氣源壓力 Mpa 0.5-0.7 機(jī)床輪廓尺寸及重量 占地面積（長寬） mm

26、 31502400 機(jī)床高度 mm 3000 主機(jī)重量 kg 5200 控制系統(tǒng) FANUC （1.42）三軸立式加工中心附加可傾斜式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的五軸聯(lián)動機(jī)床 這類機(jī)床是在三軸立式數(shù)控銑床或加工中心上附加具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的可傾斜式（搖籃式）數(shù)控轉(zhuǎn)臺來實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動加工，即所謂3+2形式的五軸聯(lián)動機(jī)床。如圖1-7所示?？蓛A斜式數(shù)控轉(zhuǎn)臺，使用時(shí)一般是平放在立式數(shù)控銑床或加工中心的工作臺面上。各個(gè)坐標(biāo)軸的定義如圖1-7.1，7.2所示。 圖1-7 安裝可傾斜式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的五軸聯(lián)動機(jī)床

27、 圖1-7.1 可傾斜式數(shù)控轉(zhuǎn)臺 圖1-7.2 可傾斜式數(shù)控轉(zhuǎn)臺坐標(biāo)示意圖 （1.43）四軸立式加工中心附加數(shù)控轉(zhuǎn)臺的五軸聯(lián)動機(jī)床（4+1） 這類立式數(shù)控銑床或加工中心的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)就是立銑頭可以圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)，即機(jī)床具有B軸，使用時(shí)附加具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺，來實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動加工。這就是所謂4+1形式的五軸聯(lián)動機(jī)床。 如圖1-8所示，XKR400是北京機(jī)電院生產(chǎn)的五軸聯(lián)動加工中心，該機(jī)床具有可以擺動的B軸和可以360度任意分度的C軸。 圖1-8 具有B軸和C軸的五軸聯(lián)動機(jī)床（XKR400） （1.44） 具有B

28、軸的臥式加工中心（4軸） 如圖1-9所示的日本三井精機(jī)的HR-3C臥式加工中心是一種具有B軸的臥式加工中心。該機(jī)床是高精度加工中心，采用全閉環(huán)控制系統(tǒng)，其反饋元件是精密直線光柵尺和圓光柵。主機(jī)采用橫床身，框架式立柱布局，分度轉(zhuǎn)臺采用高精度多齒盤。數(shù)控系統(tǒng)FANUC-11M。該機(jī)床配有兩個(gè)可自動交換的工作臺（APC），該機(jī)床適合于箱體類等加工。 圖1-9 HR-3C臥式加工中心 （1.45）五軸聯(lián)動數(shù)控銑床（加工中心） 五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)動方式各有不同，有些機(jī)床的設(shè)計(jì)成刀具擺動的形式，而有些機(jī)床設(shè)計(jì)成工

29、件擺動的形式。大體可以歸納為3種形式；雙擺臺形式（見圖-1-10（a））、雙擺頭形式（b）一擺臺一擺頭形式（c）） 圖1-10 五軸聯(lián)動數(shù)控銑床三種旋轉(zhuǎn)形式 （a） 雙擺臺形式（b）雙擺頭形式（c）一擺臺一擺頭形式 1）雙擺臺式的五軸聯(lián)動銑床 很多中、小型五軸聯(lián)動數(shù)控銑床均采用雙擺臺形式。由于被加工的工件相對較小、較輕，所以機(jī)床設(shè)計(jì)為雙擺臺形式可以更有效地利用機(jī)床空間使加工范圍更大，因?yàn)橹鬏S是固定不變的，所以刀具長度不會影響擺動誤差。同時(shí)由于工作臺可旋轉(zhuǎn)和可傾斜，便于操作。上文所述3+2形式立式五軸

30、聯(lián)動加工中心就是典型的雙擺臺形式。雙擺臺式的五軸聯(lián)動數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)形式如圖1-10.1所示。 圖1-10.1 雙擺臺式的五軸聯(lián)動數(shù)控銑床的幾種形式 （a）龍門式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和搖籃式雙擺臺五軸聯(lián)動數(shù)控銑床（b）立臥轉(zhuǎn)換式雙擺臺五軸聯(lián)動數(shù)控銑床 （c）基于臥式加工中心的雙擺臺五軸聯(lián)動數(shù)控銑床 3） 雙擺頭的五軸聯(lián)動機(jī)床 圖1-10.2 示意出雙擺頭五軸機(jī)床的運(yùn)動形式。一般重型機(jī)床都采用這種設(shè)計(jì)形式，也有一些中小型機(jī)床采用這種設(shè)計(jì)。 圖1-10.2 雙擺頭五軸聯(lián)動機(jī)床形式 （a） 龍門式機(jī)床 (b) 單立柱式機(jī)床 (c) 雙擺頭式機(jī)床的坐標(biāo)定義 4） 一擺

31、頭一擺臺的五軸聯(lián)動機(jī)床 很多中小型機(jī)床采用這種形式，例如：德瑪吉DMG75v Linear五軸機(jī)床，軸聯(lián)動的DMG75v 裝備有直接驅(qū)動的數(shù)控工作臺和擺動主軸，因?yàn)槭褂秒p邊軸承，叉狀齒冠可以達(dá)到最大剛性并且可以使用液壓裝卡，擺動頭的擺動范圍是從10-110度。擺動頭和數(shù)控工作臺的聯(lián)動產(chǎn)生了新的加工方式。 如圖1-10.3所示。 圖1-10.3 DMG75v Linear 五軸聯(lián)動機(jī)床 （1.46）車銑復(fù)合機(jī)床 如圖1-10.4所示是德瑪吉公司生產(chǎn)的GM系列車銑復(fù)合機(jī)床和內(nèi)部結(jié)構(gòu)該機(jī)床集成了車削和銑削的加工方法，零件可以不用更換機(jī)床設(shè)備的情況下，對其完成車銑的復(fù)合加工。

32、該機(jī)床具有主軸、副主軸、車銑主軸和刀塔。 圖1-10.4 車銑復(fù)合機(jī)床和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖1-10.5所示：是我國東北沈陽機(jī)床廠生產(chǎn)的五軸車銑復(fù)合機(jī)床及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 。 圖1-10.5 沈陽五軸車銑復(fù)合機(jī)床及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第二章機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) 2.1 機(jī)械加工工藝過程 一、機(jī)械加工工藝的定義及過程 　是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個(gè)依據(jù)。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件

33、之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 　　 1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 　　 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進(jìn)行工藝分析。 　　 3) 選擇毛坯。 　　 4) 擬訂工藝路線。 　　 5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。 　　 6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 　　 7) 確定切削用量及工時(shí)定額

34、。 　　 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。 　　 9) 填寫工藝文件。 　　 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時(shí)對工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。 二、 機(jī)械加工工藝過程組成 1.工序——工人，在工作地對工件所連續(xù)完成的工藝過程。 2．安裝——經(jīng)一次裝夾后所完成的工序內(nèi)容。 裝夾——定位——加工前工件在機(jī)床或夾具上占據(jù)一正確的位置。 夾緊——使正確位置不發(fā)生變化，增加安裝誤差，增加裝夾時(shí)間——應(yīng)盡量減少安裝

35、次數(shù)。 3．工位——工件與工裝可動部分相對工裝固定部分所占的位置。 多工位加工——提高生產(chǎn)率、保證加工面間的相互位置精度。 4．工步——加工表面和加工工具不變條件下所完成的工藝過程。 一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的若干相同的工步→1個(gè)工步用幾把不同刀具或復(fù)合刀具加工→復(fù)合工步。 5．走刀——每進(jìn)行一次切削——1次走刀。 2.2定位基準(zhǔn)的選擇 1．基準(zhǔn)的概念——確定其他點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面 (1) 計(jì)基準(zhǔn)——零件圖上的基準(zhǔn)——尺寸→尺寸線的起點(diǎn)相互位置→基準(zhǔn)符號 (2) 藝基準(zhǔn)——工藝中用的基準(zhǔn) ①工序基準(zhǔn) ②定位基準(zhǔn) ③測量基準(zhǔn) ④裝配基準(zhǔn)

36、 2. 位基準(zhǔn)的選擇——毛坯面定位→粗基準(zhǔn)已加工面定位→精基準(zhǔn) (1) 基準(zhǔn)的選擇——可靠保證主要加工表面間的相互位置精度 1）基準(zhǔn)重合原則——選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn) 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則——盡可能在多數(shù)工序中用一組精基準(zhǔn)定位 3）定位穩(wěn)定準(zhǔn)確，簡單方便的原則——選面大、精度高的面為精基準(zhǔn) 4）互為基準(zhǔn)原則——為加工余量均勻，位置精度高——反復(fù)加工 5）自為基準(zhǔn)原則——要求余量小而均勻——選加工面本身為精基準(zhǔn) ●輔助基準(zhǔn)——人為制造的基準(zhǔn)——工藝需要而作的工藝凸臺、中心孔 提高精度——一面兩孔定位 (2) 基準(zhǔn)選擇——可靠方便地加工精基準(zhǔn) 1

37、）保證不加工面與加工面間的位置關(guān)系——選擇不加工面作粗基準(zhǔn) 2）定位穩(wěn)定可靠，簡單方便——選大面、平整面，無缺陷 3）合理分配各面加工余量——①應(yīng)保證各加工面有足夠的余量 ②某些重要面使其加工余量均勻 4）同一方向上的粗基準(zhǔn)原則上只允許使用一次 ●基準(zhǔn)選擇——具體情況具體分析，綜合考慮，靈活運(yùn)用，正確選擇 2.3 機(jī)械加工工藝路線擬定 1．表面加工方法和加工方案的選擇 （1）加工面的技術(shù)要求——經(jīng)濟(jì)精度——正常工作條件下所達(dá)到的加工精度 （2）工件材料的性質(zhì)及熱處理 （3）工件的形狀和尺寸 （4）結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性 （5）現(xiàn)有生產(chǎn)條件

38、 2．加工階段的劃分 粗加工階段——盡快切除余量——高生產(chǎn)率 半精加工階段——繼續(xù)減少加工余量，為精加工作準(zhǔn)備，次要面加工 精加工階段——達(dá)到要求加工精度和表面粗糙度光整加工和超精密階段——降低表面粗糙度值 原因：①保證加工質(zhì)量 ②合理使用設(shè)備 ③便于安排熱處理 ④及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，保護(hù)精加工表面 ★加工階段劃分——針對零件加工的整個(gè)過程、針對主要加工面 3．工序集中與工序分散 工序集中——工序少，內(nèi)容多、次數(shù)少，位置精度高，設(shè)備數(shù)量少，工人少。 工序分散——工序多，內(nèi)容少、備工裝簡單，調(diào)整方便，切削用量合理；設(shè)備多，工人多。 4．加工順序的安排

39、（1）機(jī)械加工順序的安排——①先基準(zhǔn)后其它。②先粗后精。③先主后次、穿插進(jìn)行。④先面后孔 。 ● 準(zhǔn)加工→主要面粗加工→次要面加工→主要面半精加工→次要面加工→修基準(zhǔn)→主要面精加工。 5. 熱處理工序的安排 1）預(yù)備熱處理→正火和退火→粗加工前時(shí)效處理→粗加工前、后 調(diào)質(zhì)處理→粗加工后，半精加工前 2）最終熱處理→淬火→精加工、磨削前滲碳淬火→半精加工后滲氮→盡量靠后 表面處理（電鍍及氧化）→最后 ●毛坯制造→退火或正火→主要面粗加工→次要面加工→調(diào)質(zhì)（或時(shí)效）→主要面半精加工→次要面加工→淬火（或滲碳淬火）→修基準(zhǔn)→主要面精加工 6. 輔助工序的安排 檢驗(yàn)

40、——粗加工后，精加工0前；轉(zhuǎn)車間前后；重要工序前后，完工后 去毛刺——鉆、銑、刨、拉后，淬火前 輔助工序——清洗、防銹、去磁、平衡等。 第三章 數(shù)控編程基礎(chǔ)知識 3.1 概述 一、數(shù)控編程的基本概念 數(shù)控編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容，通常包括分析零件圖樣，確定加工工藝過程；計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；編寫數(shù)控加工程序；制作控制介質(zhì)；校對程序及首件試切?？傊?它是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。 三、 數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟 數(shù)控編程的內(nèi)容主要包括：分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計(jì)算、編寫零件加工程序、制作控制介質(zhì)、程序校驗(yàn)和試切削等。 數(shù)控編程步驟一般

41、如圖3-1所示。具體過程如下： 圖3-1 數(shù)控編程的步驟 3.2編程基礎(chǔ)知識 一、零件加工程序的結(jié)構(gòu) 1. 程序的構(gòu)成 一個(gè)完整的零件加工程序由程序號（名）和若干程序段組成，每個(gè)程序段由若干個(gè)指令字組成，每個(gè)指令字又由字母、數(shù)字、符號組成。例如： O0100 N0010 G92 X0 Y0; N0011 G90 G00 X100 Y100 S2000 T10 M03; N0012 M08 T11 . . . N00100 G00 X-100 Y-100 M05 M07 N00101 M02

42、 M30 上面是一個(gè)完整的零件加工程序代碼，它由一個(gè)程序和不同程序段組成。最前面的“O0100”是整個(gè)程序的程序名。每一個(gè)獨(dú)立的程序都有程序號，它可作為識別、調(diào)用該程序的標(biāo)志。程序號的格式為： 不同的數(shù)控系統(tǒng)，程序號地址碼所用的字符可不相同。如FANUC系統(tǒng)用O，AB8400系統(tǒng)用P,而Sinumerik系統(tǒng)則用%作為程序號的地址嗎。編程時(shí)一定要根據(jù)說明書的規(guī)定使用，否則系統(tǒng)是不會接受的。 一個(gè)程序的最大長度取決于數(shù)控系統(tǒng)中零件程序存儲區(qū)的容量。數(shù)控系統(tǒng)剛誕生時(shí)，容量很小的。隨著技術(shù)科技的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的存儲區(qū)容量足夠大，一般情況下夠使用了。一個(gè)程序段

43、字符數(shù)也有一定的限制。有些數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定一個(gè)程序段字符數(shù)≤90個(gè)，一旦大于這個(gè)數(shù)，就應(yīng)該分成兩段。 2. 程序段格式 國際標(biāo)準(zhǔn)ISO6983-I-1982和我國的GB/T8870-1988標(biāo)準(zhǔn)都推薦使用這種字地址程序段格式，并作了具體規(guī)定。 字地址程序段的一般格式為： 例如：N20 G01 X100 Y100 Z50 F100 S500 T01 M03; 程序段可以認(rèn)為是由若干個(gè)程序字（指令字）組成，而程序字又由地址嗎和數(shù)字及代碼符號組成。程序字的組成如下例所示： 程序段的一般格式中，各程序字可根據(jù)需要選用。不用的

44、可以省略，程序段中表示地址碼的英文字母可分為尺寸地址碼和非尺寸地址碼兩類。 常用地址碼及其含義見表3-1. 表3-1 常用地址碼及其含義 機(jī)能 地址碼 說明 程序段序號 N 程序段順序編號地址 坐標(biāo)字 X,Y,Z,U,V,W,P,Q,R; A,B,C,D,E; R; I,J,K; 直線坐標(biāo)軸 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸 圓弧半徑 圓弧中心坐標(biāo) 準(zhǔn)備功能 G 指令機(jī)床動作方式 輔助功能 M 機(jī)床輔助動作指令 補(bǔ)償值 H或D 補(bǔ)償值地址 切削用量 S F 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給量或進(jìn)給速度 刀具號 T 刀庫中的刀具編號 3.3 常用準(zhǔn)備功能指

45、令代碼 （1）表3-2 準(zhǔn)備功能G指令代碼 G指令 組 功能 G00 01 快速直線插補(bǔ) G01 切削直線插補(bǔ) G02 順時(shí)針切削圓弧插補(bǔ) G03 逆時(shí)針切削圓弧 G04 00 暫停 G10 00 改變設(shè)定數(shù)據(jù) G22 04 工件坐標(biāo)極限開 G23 工件坐標(biāo)極限關(guān) G24 00 斜度改變和相切圓弧半徑的控制 G25 00 螺旋插補(bǔ) G26 00 旋轉(zhuǎn)拷貝 G27 00 宏指令呼叫 G28 00 自動返回參考點(diǎn) G29 從參考點(diǎn)返回 G30 00 返回到2nd~4th的參考點(diǎn) G40 07 線徑補(bǔ)償取消

46、 G41 線徑左補(bǔ)償 G42 線徑右補(bǔ)償 G43 09 拐角形狀控制關(guān) G44 拐角形狀控制開 G45 (模態(tài)) 拐角忽視開 G46 拐角忽視關(guān) G47 11 比例放大關(guān) G48 比例放大開 G49 上下圓相同 G50 08 斜度切削取消 G51 斜度切削左補(bǔ)償 G52 00 斜度切削右補(bǔ)償 G53 12 機(jī)械坐標(biāo)系選擇 G54 工件坐標(biāo)系1 G55 工件坐標(biāo)系2 G56 工件坐標(biāo)系3 G57 工件坐標(biāo)系4 G58 工件坐標(biāo)系5 G59 工件坐標(biāo)系6 G60 工件坐標(biāo)系7

47、 G61 工件坐標(biāo)系8 G65 00 （宏）參數(shù)呼叫 G68 16 旋轉(zhuǎn)開 G69 旋轉(zhuǎn)關(guān) G70 （模態(tài)） 鏡像關(guān) G71 鏡像開 G72 20 X/Y軸互換關(guān) G73 X/Y軸互換開 G75 00 C軸中心 G76 00 尋找工件的端面 G77 孔中心尋找 G78 線垂直度校正 G79 拐角位置尋找 G80—G85 不指定 G90 03 絕對坐標(biāo)指令 G91 相對坐標(biāo)指令 G92 00 坐標(biāo)系的設(shè)定 G93 00 時(shí)間倒數(shù)，進(jìn)給率 G94 00 每分鐘進(jìn)給

48、G95 00 主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給 G96 00 恒線速度 G97 00 每分鐘轉(zhuǎn)速（主軸） G98-G99 # 暫不指定 注：1.以上G代碼針對不同數(shù)控系統(tǒng)廠家設(shè)定，操作時(shí)必須根據(jù)機(jī)床說明書中來進(jìn)行編程。 （2）表3-2 準(zhǔn)備功能M指令代碼 M指令 功能 功能的前后執(zhí)行/分配 功能的連續(xù) 半徑補(bǔ)償模式下的指令 前 后 模態(tài) 非模態(tài) 可能 不可能 M00 程序停止 ○ ○ ○ M01 選擇性停止 ○ ○ ○ M02 程序結(jié)束 M03 主軸順時(shí)針方向

49、 M04 主軸逆時(shí)針方向 M05 主軸停止 M06 換刀 M07 2號切削液開 M08 1號切削液開 M09 切削液關(guān) M10 夾緊 M11 松開 M12 不指定 M13 主軸順時(shí)針方向，切削液開 ○ ○ ○ ○ M14 主軸逆時(shí)針方向，切削液開 ○ ○ ○ M15 正運(yùn)動 ○ ○

50、 ○ ○ M16 負(fù)運(yùn)動 ○ ○ ○ M17-M18 不指定 ○ ○ ○ M19 主軸定向停止 ○ ○ M30 程序結(jié)束，返回程序頭 ○ ○ ○ M58 工作臺面下 ○ ○ ○ M59 工作臺面上 ○ ○ ○ M98 子程序調(diào)用 ○ ○ ○ M99 子程序結(jié)束 ○ ○ ○ （3）F, S,T代碼 1）F代碼 F代碼為進(jìn)給速度功能代碼，它是續(xù)代碼，用來指定進(jìn)給速度，單位一般為mm/min,當(dāng)進(jìn)給

51、速度數(shù)列的序號，具體的進(jìn)給速度需要根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來設(shè)定。 2）S代碼 S代碼為主軸轉(zhuǎn)速功能代碼。該代碼為續(xù)代碼，用來指定主軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min。它以地址符S為首，后跟一串?dāng)?shù)字，數(shù)字表示方法與F指令完全相同，也有編碼法和直接指定法兩種。 主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速常用數(shù)控機(jī)床操作面板上的主軸轉(zhuǎn)速倍率開關(guān)來調(diào)整。倍率開關(guān)通常在20%--100%之間設(shè)有許多檔位。編程時(shí)總是假定倍率開關(guān)指在100%的位置上。 3）T代碼 T代碼為刀具功能代碼。在有自動換刀功能的數(shù)控機(jī)床上，該指令用以選擇需要的刀具號和刀補(bǔ)號。它以地址符T為首，其后跟一串?dāng)?shù)字，數(shù)字的位數(shù)和定義由不同的機(jī)床自行設(shè)定。一般用兩位

52、或者四位數(shù)字來表示。 例如： 。 T0102 表示1號刀選用2號刀補(bǔ)值（實(shí)際加工中無特殊情況，按照相應(yīng)刀號，用相應(yīng)的刀補(bǔ)號。） 第四章 數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用 4.1常用數(shù)控機(jī)床加工對象 常用機(jī)床的主要用途： 一、車床： 主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面。如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成形回轉(zhuǎn)表面，車削端面及各種常用的螺紋，配有工藝裝備還可加工各種特形面。在車床上還能做鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花等工作。 二、銑床： 一種用途廣泛的機(jī)床，在銑床上可以加工平面（水平面、垂直面）、溝槽（鍵槽、T形槽、燕尾槽等）、分齒零件

53、（齒輪、花鍵軸、鏈輪乖、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進(jìn)行切斷工作等。銑床在工作時(shí)，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動，輔以工作臺或銑頭的進(jìn)給運(yùn)動，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續(xù)切削，因而銑床的生產(chǎn)率較高。 三、加工中心： 是指備有刀庫，具有自動換刀功能，對工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動選擇、更換刀具，自動對刀、自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序。因而大大減少了工件裝夾時(shí)間，測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要

54、求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。 四、刨床,插床： 主要用于加工各種平面（如水平面、垂直面和斜面及各種溝槽，如T形槽、燕尾槽、V形槽等）、直線成型表面。如果配有仿形裝置，還可加工空間曲面，如汽輪機(jī)葉輪，螺旋槽等。這類機(jī)床的刀具結(jié)構(gòu)簡單，回程時(shí)不切削，故生產(chǎn)率較低，一般用于單件小批量生產(chǎn)。 五、鏜床： 適用于機(jī)械加工車間對單件或小批量生產(chǎn)的零件進(jìn)行平面銑削和孔系加工，主軸箱端部設(shè)計(jì)有平旋盤徑向刀架，能精確鏜削尺寸較大的孔和平面。此外還可進(jìn)行鉆、鉸孔及螺紋加工。 六、磨床： 用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石或研磨料等）作為工具對工件表面進(jìn)行切削加工的機(jī)床，統(tǒng)稱為磨床。磨床可

55、加工各種表面，如內(nèi)外圓柱面和圓錐面、平面、齒輪齒廊面、螺旋面及各種成型面等，還可以刃磨刀具和進(jìn)行切斷等，工藝范圍十分廣泛。由于磨削加工容易得到高的加工精度和好的表面質(zhì)量，所以磨床主要應(yīng)用于零件精加工，尤其是淬硬鋼件和高硬度特殊材料的精加工。 七、鉆床： 具有廣泛用途的通用性機(jī)床，可對零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面和攻螺紋等加工。在搖臂鉆床上配有工藝裝備時(shí)，還可以進(jìn)行鏜孔；在臺鉆上配上萬能工作臺，還可銑鍵槽。 八、齒輪加工機(jī)床： 齒輪是最常用的傳動件，有直齒、斜齒和人字齒的圓柱齒輪，直齒和弧齒的圓錐齒輪，蝸輪以及非圓形齒輪等。加工齒輪輪齒表面的機(jī)床稱為齒輪加工機(jī)床。齒輪加工機(jī)床的種

56、類繁多，一般可分為圓柱齒輪加工機(jī)床和錐齒輪加工機(jī)床兩大類。圓柱齒輪加工機(jī)床主要有滾齒機(jī)、插齒機(jī)等；錐齒輪加工機(jī)床又分為直齒錐齒輪加工機(jī)床和曲線齒錐齒輪加工機(jī)床兩類。直齒錐齒輪加工機(jī)床有刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、拉齒機(jī)等；曲線齒錐齒輪加工機(jī)床有加工各種不同曲線齒錐齒輪的銑齒機(jī)和拉齒機(jī)等。 4.2 工件的裝夾方法 一、含義 在機(jī)床上加工零件時(shí)，為保證加工精度,必須先使工件在機(jī)床上占據(jù)一個(gè)正確的位置，即定位；然后將其壓緊夾牢，使其在加工中保持這一正確的位置不變，即夾緊。從定位到夾緊的全過程稱為工件的裝夾。 二、工件裝夾的方法 1）直接找正法 工件定位時(shí)由工人用百分表、劃

57、針或目測的方法在機(jī)床上直接找正某些表面，以保證被加工表面位置精度的一種方法。在磨床上磨削工件內(nèi)孔前，用百分表找正工件外圓，以保證工件內(nèi)孔與外圓同心。如圖4-1所示。 2）劃線找正法 先在工件上用工具標(biāo)出加工表面的位置，安裝工件時(shí)用劃針按劃線找正工件的方法。劃線找正法由于受到劃線精度和找正精度的限制，定位精度和生產(chǎn)率都較低，多用于批量較小、毛坯精度較低以及不便于使用夾具的大型零件的粗加工中。如圖4-2所示。 2） 夾具定位法 用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的方法。采用夾具定位法時(shí)工件定位迅速可靠，定位精度和生產(chǎn)率都較高，故應(yīng)用廣泛，尤其適用于成批和大

58、量生產(chǎn)。 三、工件定位的基本原理 1．六點(diǎn)定位原理 工件在空間具有六個(gè)自由度，即沿x、y、z三個(gè)直線坐標(biāo)軸方向的移動自由度和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度。因此，要完全確定工件在夾具上的位置，就必須限制這六個(gè)自由度，通常用六個(gè)支承點(diǎn)(即定位元件)來限制工件的六個(gè)自由度，其中每一個(gè)支承點(diǎn)限制相應(yīng)的一個(gè)自由度，這就是工件的“六點(diǎn)定位原理”。 如圖4-3 圖4-3 圖4-4 如圖4-4所示的長方形工件，主基準(zhǔn)面（底面A）放置在不 在同一直線上的三個(gè)支承上，限制了工件的三個(gè)自由度；工件導(dǎo)向平面（側(cè)面B）緊靠在沿長度方向布置的兩個(gè)支承點(diǎn)上，限制了、兩個(gè)自由度；止動平面（

59、端面C）緊靠在一個(gè)支承點(diǎn)上，限制了自由度 2．完全定位與不完全定位 1） 完全定位 工件的六個(gè)自由度都被夾具中的定位元件所限制，這種定位稱為完全定位，工件在夾具中的位置是唯一的。 2）不完全定位 工件被限制的自由度數(shù)目少于六個(gè)，但不影響加工要求的定位稱為不完全定位。不完全定位是允許的。如圖4-5所示。 圖4-5 完全定位與不完全定位 如下圖4-6所示為工件的四點(diǎn)定位. 圖4-6 3．過定位與欠定位 1）按照加工要求應(yīng)該限制的自由度沒有被限制的定位稱為 欠定位。欠定位是不允許的。因?yàn)榍范ㄎ槐ＷC不了加工要求。如銑削圖4-7所示零件上的通槽，

60、如果沒有限制，則60mm就無法保證；或沒有限制，槽底與A面的平行度就不能保證。 2）工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被不同的定位元件重復(fù)限制的定位稱為過定位。當(dāng)過定位導(dǎo)致工件或定位元件變形，影響加工精度時(shí)，應(yīng)嚴(yán)禁采用；但當(dāng)過定位不影響工件的正確定位，對提高加工精度有利時(shí)，也可以采用。過定位是否采用，要針對具體情況具體分析。 圖4-7 過定位與欠定位 4. 定位與夾緊的關(guān)系 定位與夾緊的任務(wù)是不同的，兩者不能互相取代。若認(rèn)為工件被夾緊后，其位置不能動了，因此自由度都已限制了，這種理解是錯誤的。工件在平面支承1和兩個(gè)長圓柱銷2上定位，工件放在實(shí)線和虛線位置都可以夾緊，但是工件在工方向的位置

61、不能確定，鉆出的孔其位置也不確定(出現(xiàn)尺寸A1和A2)。只有在x方向設(shè)置一個(gè)擋銷，才能保證鉆出的孔在工方向獲得確定的位置。另一方面，若認(rèn)為工件在擋銷的反方向仍然有移動的可能性，因此位置不確定，這種理解也是錯誤的。定位時(shí)，必須使工件的定位基準(zhǔn)緊貼在夾具的定位元件上，否則不稱其為定位；而夾緊則使工件不離開定位元件。 圖4-8所示為定位與夾緊的關(guān)系圖. 圖4-8 定位與夾緊關(guān)系 4.3 切削用量選擇方式 切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其數(shù)值合理與否對加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削

62、用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)床動力性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。 切削用量選擇原則：能達(dá)到零件的質(zhì)量要求（主要指表面粗糙度和加工精度）并在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性允許下及充分利用機(jī)床功率和發(fā)揮刀具切削性能的前提下選取一組最大的切削用量。 一、制訂切削用量時(shí)考慮的因素 1．切削加工生產(chǎn)率 在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素ap、f、v均保持線性關(guān)系，即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它二參數(shù)必須減小。因此，在制訂切削用量時(shí)，三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是

63、合理的。一般情況下盡量優(yōu)先增大ap ，以求一次進(jìn)刀全部切除加工余量。 2．機(jī)床功率 背吃刀量ap和切削速度Vc增大時(shí)，均使對切削功率成正比增加。進(jìn)給量f對切削功率影響較小。所以，粗加工時(shí)，應(yīng)盡量增大進(jìn)給量。 2．刀具壽命（刀具的耐用度T） 切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)閂c、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，首先應(yīng)采用盡可能大的背吃刀量ap；然后再選用大的進(jìn)給量f；最后求出切削速度Vc。 3．加工表面粗糙度 精加工時(shí)，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時(shí)抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。在較理想的情

64、況下，提高切削速度Vc，能降低表面粗糙度值；背吃刀量ap對表面粗糙度的影響較小。 綜上所述，合理選擇切削用量，應(yīng)該首先選擇一個(gè)盡量大的背吃刀量aP，其次選擇一個(gè)大的進(jìn)給量f。最后根據(jù)已確定的aP和f，并在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選揮一個(gè)合理的切削速度Vc。 二、切削用量制定的步驟 粗加工的切削用量，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工的切削用量，應(yīng)以保證加工質(zhì)量為前提，并兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。 1.背吃刀量ap的選擇 :根據(jù)加工余量多少而定。 除留給下道工序的余量外，其余的粗車余量盡可能一次切除，以使

65、走刀次數(shù)最?。? 當(dāng)粗車余量太大或加工的工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，則加工余量分兩次或數(shù)次走刀后切除。 2.進(jìn)給量f的選擇： 可利用計(jì)算的方法或查手冊資料來確定進(jìn)給量f的值。 3.切削速度Vc的確定 :按刀具的耐用度T所允許的切削速度VT來計(jì)算。除了用計(jì)算方法外，生產(chǎn)中經(jīng)常按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)手冊資料選取切削速度。 4.校驗(yàn)機(jī)床功率: Vc≤PE*η/（1000Fz） m/s 三、提高切削用量的途徑 1.采用切削性能更好的新型刀具材料； 2.在保證工件機(jī)械性能的前提下，改善工件材料加工性； 3.改善冷卻潤滑條件； 4.改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)，提高刀具制造

66、質(zhì)量。 4.4 數(shù)控車削加工工藝 一、數(shù)控車削加工概述 1、數(shù)控車削加工的工藝范圍 主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面。如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成形回轉(zhuǎn)表面，車削端面及各種常用的螺紋，配有工藝裝備還可加工各種特形面。在車床上還能做鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花等工作。 2、數(shù)控車削特點(diǎn) （1）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定 （2）加工生產(chǎn)率高 （3）減輕勞動強(qiáng)度、改善勞動條件 （4）對零件加工的適應(yīng)強(qiáng)、靈活性好 （5）有利于生產(chǎn)管理、計(jì)算機(jī)連接控制管理生產(chǎn)系統(tǒng)。 3、數(shù)控車削刀具選用 數(shù)控機(jī)床具有高效率、高精度、高柔性的性能、是現(xiàn)代機(jī)械加工的先進(jìn)工藝裝配，只有配置了與數(shù)控機(jī)床性能相適應(yīng)的刀具，才能使其性能得到充分發(fā)揮。 （1）具有良好、穩(wěn)定的切削性能 （2）刀具有較高的壽命 （3）刀具有較高的精度 （4）刀具有可靠的卷屑、斷屑性能 （5）刀具能快速、自動換刀 （6）刀具有調(diào)整尺寸的功能 （7）刀具能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化 二、數(shù)控車削加工工藝設(shè)定 （一）零件圖工藝性分析 制定工藝是數(shù)控車削加工前期工