SSCK20A數(shù)控車床主軸和箱體工藝設(shè)計(jì)(論文+圖紙)

SSCK20A數(shù)控車床主軸和箱體工藝設(shè)計(jì)(論文+圖紙),ssck20a,數(shù)控車床,主軸,以及,箱體,工藝,設(shè)計(jì),論文,圖紙 摘 要 隨著社會(huì)的進(jìn)步，制造業(yè)的發(fā)展越來(lái)越迅速，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國(guó)，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來(lái)取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。數(shù)控機(jī)床發(fā)展很快，作為數(shù)控機(jī)床的重要部分，主軸箱的設(shè)計(jì)更新也越來(lái)越快。 我設(shè)計(jì)的是SSCK20A數(shù)控機(jī)床主軸和主軸箱箱體加工工藝以及數(shù)控編程，其中涉及了主軸和箱體加工中刀具、量具、毛坯、定位基準(zhǔn)等的選擇。設(shè)計(jì)圖為兩張零號(hào)圖紙，一張一號(hào)圖紙,兩張二號(hào)圖紙。 關(guān)鍵詞：數(shù)控加工工藝 、數(shù)控編程、定位基準(zhǔn)、主軸箱、工藝編程。 Abstract Ore and Along with the advance of society, the development of manufacturing industry is mmore quick, the technical equipment of numerical control of numerical control is to make industrial modern important foundation. Whether directly affect a economy of country strongly develop this foundation with the country's comprehensive power, concern a strategic position of country. Therefore on world, each industrial developed countries adopts significant measure to develop the own technical and its estate of numerical control. in recent years, have gotten fairly big advance. The development of numerical control of machine tool is very rapid , is the important part of the machine tool of numerical control, the design of the case of main shaft update also more and more rapid. What I design is that the case casing processing technology as well as programming of numerical control of machine tool of main shaft have in which been concerned with the option of cutting tool, measuring tool, blank and location standard etc. in casing processing. Design drawing is the two blueprints No. 0 and a blueprint No. 1 and two blueprints No. 2 . Keyword: Number control to process the craft、count to control to weave the distance、fixed position basis、 principal axis box、craft plait distance。 目 錄 摘要：···························································1 Abstract·······················································2 第一章 緒論····················································5 第二章 數(shù)控加工概念··········································6 2.1高速、高效、高精度、高可靠性···························8 第三章 數(shù)控車床···············································9 3.1數(shù)控車床的組成········································9 3.2數(shù)控車床的特點(diǎn) ·····································11 3.3數(shù)控車床的適用范圍及工作原理························12 第四章 數(shù)控加工工藝分析·····································15 4.1 毛坯的選擇···········································18 4.2確定數(shù)控加工內(nèi)容·····································18 4.3數(shù)控加工零件的工藝性分析····························18 4.4定位基準(zhǔn)的選擇·······································19 4.4.1精基準(zhǔn)的選擇····································19 4.4.2粗基準(zhǔn)的選擇····································19 4.5加工方法的選擇·······································20 4.6刀具的選擇············································21 4.6.1數(shù)控車刀的類型與刀片選擇·······················21 4.7夾具的選擇···········································21 4.8量具的選擇············································22 4.9數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)································22 4.9.1外圓表面的加工方法的選擇······················22 第五章 工序的劃分············································24 5.1加工順序的安排·······································25 5.1.1切削加工工序安排································25 5.1.2熱處理工序安排···································25 5.1.3輔助工序安排·····································26 5.2數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)····································26 5.3走刀路線和工步順序的確定····························26 5.4主軸機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片····························27 5.5主軸的工藝分析·······································27 5.6箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片····························27 5.7箱體的工藝分析·······································28 第六章 數(shù)控加工程序··········································29 6.1主軸數(shù)控加工程序·····································29 6.2箱體數(shù)控加工部分的程序······························31 6.2.1安裝面的數(shù)控加工································31 6.2.2主軸孔的數(shù)控加工程序····························33 第七章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)··········································37 7.1成本分析··············································37 7.2經(jīng)濟(jì)效益分析·········································37 7.3前景預(yù)測(cè)·············································37 結(jié)論··························································38 參考文獻(xiàn)······················································39 致謝···························································40 附錄1專題····················································41 附錄2外文翻譯（外文部分）·····································49 附錄3外文翻譯（中文部分）····································62 附錄4主軸機(jī)械加工工藝卡片··································69 附錄5主軸箱機(jī)械加工工藝卡片································70 第一章 緒論 隨著社會(huì)的進(jìn)步，制造業(yè)的發(fā)展越來(lái)越迅速，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。 ? 在我國(guó)，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來(lái)取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。現(xiàn)在不僅能夠生產(chǎn)車、鉆、鏜、銑類及磨削和其它類型的數(shù)控機(jī)床，而且還可以生產(chǎn)各種加工中心、車削中心、柔性制造單元、組合柔性制造單元等高性能、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床和柔性制造系統(tǒng)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的品種已有200多個(gè)，產(chǎn)量已達(dá)到年產(chǎn)10000臺(tái)的水平。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國(guó)在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問(wèn)題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場(chǎng)占有率等方面情況尤為突出。我的設(shè)計(jì)題目為SSCK20A數(shù)控機(jī)床主軸和主軸箱箱體數(shù)控加工工藝分析及數(shù)控加工程序編制，通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床的箱體設(shè)計(jì)來(lái)加深自己對(duì)數(shù)控機(jī)床的了解，為以后自己進(jìn)入機(jī)械廠這樣的工作單位打下基礎(chǔ)。由于我所了解的知識(shí)有限，所以我的設(shè)計(jì)難免有缺陷。在本次設(shè)計(jì)中，有導(dǎo)師，同學(xué)的很大幫助，對(duì)此非常感謝。 第二章 數(shù)控加工概念 數(shù)控加工就是泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過(guò)程。數(shù)控機(jī)床是一種用計(jì)算機(jī)來(lái)控制的機(jī)床，用來(lái)控制機(jī)床的計(jì)算機(jī)不管是專用計(jì)算機(jī)，還是通用計(jì)算機(jī)都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。在數(shù)控機(jī)床上加工零件與在普通機(jī)床上加工零件，其加工方法并無(wú)多大差異，但是在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制上卻有很大的區(qū)別。在普通機(jī)床加工時(shí)，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)受控于操作工人。如機(jī)床的開啟、主軸轉(zhuǎn)速的變換、走刀路徑、運(yùn)動(dòng)部件的位移量，以及機(jī)床的停止等都是依靠操作工人來(lái)控制的。在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編制的。編寫加工指令的過(guò)程就稱為編程。所謂編程，就是把加工零件的工藝過(guò)程、工參數(shù)、運(yùn)動(dòng)要求用數(shù)字指令形式記錄在介質(zhì)上，并輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運(yùn)動(dòng)或終斷信息來(lái)控制機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)。當(dāng)零件的加工程序結(jié)束時(shí)，機(jī)床便會(huì)自動(dòng)停止。任何一種數(shù)控機(jī)床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒(méi)有輸入程序指令，數(shù)控機(jī)床不能工作。 2.1、高速、高效、高精度、高可靠性 要提高加工效率，首先必須提高切削和進(jìn)給速度，同時(shí)，還要縮短加工時(shí)間；要確保加工質(zhì)量，必須提高機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)軌跡的精度，而可靠性則是上述目標(biāo)的基本保證。為此，必須要有高性能的數(shù)控裝置作保證。 1）高速、高效 機(jī)床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。 新一代數(shù)控機(jī)床（含加工中心）只有通過(guò)高速化大幅度縮短切削工時(shí)才可能進(jìn)一步提高其生產(chǎn)率。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速數(shù)控機(jī)床特別是高速加工中心的開發(fā)應(yīng)用緊密相關(guān)。90年代以來(lái)，歐、美、日各國(guó)爭(zhēng)相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min）、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（快移速度60~120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長(zhǎng)壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，應(yīng)不失時(shí)機(jī)地開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床。 依靠快速、準(zhǔn)確的數(shù)字量傳遞技術(shù)對(duì)高性能的機(jī)床執(zhí)行部件進(jìn)行高精密度、高響應(yīng)速度的實(shí)時(shí)處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000米—8000米/分以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬(wàn)轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺(tái)的移動(dòng)速度：（進(jìn)給速度），在分辨率為1微米時(shí)，在100米/分（有的到200米/分）以上，在分辨率為0.1微米時(shí)，在24米/分以上；自動(dòng)換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12米/分。根據(jù)高效率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)的飛速發(fā)展，高速直線電機(jī)的推廣應(yīng)用，開發(fā)出一批高速、高效的高速響應(yīng)的數(shù)控機(jī)床以滿足汽車、農(nóng)機(jī)等行業(yè)的需求。還由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快，模具、航空、軍事等工業(yè)的加工零件不但復(fù)雜而且品種增多。 我們學(xué)校的數(shù)控加工中心引進(jìn)的先進(jìn)數(shù)控加工中心設(shè)備就是高速的切削，在我國(guó)這樣轉(zhuǎn)速的加工中心很少，因此，大力發(fā)展高速的數(shù)控機(jī)床是未來(lái)的發(fā)展方向。 2）高精度 從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業(yè)強(qiáng)國(guó)致力發(fā)展的方向。其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)（<10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工和各種復(fù)合加工等）。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求.003微米等。 精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時(shí)的工作量從而提高裝配效率的需要。隨著高新技術(shù)的發(fā)展。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。 　當(dāng)前，機(jī)械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，達(dá)到5微米；精密加工精度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí)（0.001微米），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01-0.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0和對(duì)機(jī)電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機(jī)床用戶對(duì)機(jī)床加工精度的要求也越來(lái)越高。為了滿足用戶的需要，近10多年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密級(jí)加工中心的加工精度則從±3-5μm，提高到±1-1.5μm。 3）高可靠性 是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠，因?yàn)槭巧唐?，受性能價(jià)格比的約束。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言，如果要求在16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無(wú)故障率P(t)＝99%以上的話，則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí)。MTBF大于3000小時(shí)，對(duì)于由不同數(shù)量的數(shù)控機(jī)床構(gòu)成的無(wú)人化工廠差別就大多了，我們只對(duì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10：1的話（數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí)）。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時(shí)，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的MTBF就必須大于10萬(wàn)小時(shí)。 當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上。 第三章 數(shù)控機(jī)床 3．1、數(shù)控車床的組成 數(shù)控車床由程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置(CNC)、伺服驅(qū)動(dòng)及位置檢測(cè)裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。 1、程序編制及程序載體 數(shù)控程序是數(shù)控車床自動(dòng)加工零件的工作指令。在對(duì)加工零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定零件坐標(biāo)系在車床坐標(biāo)系上的相對(duì)位置，即零件在車床上的安裝位置，刀具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的尺寸參數(shù)，零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數(shù)以及輔助裝置的動(dòng)作等。得到零件的所有運(yùn)動(dòng)、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后，用由文字、數(shù)字和符號(hào)組成的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼，按規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數(shù)據(jù)程序單。編制程序的工作可由人工進(jìn)行；對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，則要在專用的編程機(jī)或通用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行自動(dòng)編程（APT）或利用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生程序。 編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲(chǔ)載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶、磁盤、閃存卡等。閃存卡由于存儲(chǔ)容量大、數(shù)據(jù)交流迅速和記錄可靠，在開放式數(shù)控系統(tǒng)的新型數(shù)控機(jī)床上開始使用。 2、輸入裝置　　輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數(shù)控代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機(jī)、磁帶機(jī)或軟盤驅(qū)動(dòng)器等。數(shù)控車床加工程序也可通過(guò)鍵盤用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控加工程序還可由編程計(jì)算機(jī)用RS232C或采用網(wǎng)絡(luò)通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。 零件加工程序輸入過(guò)程有兩種不同的方式：一種是邊讀入邊加工（數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存較小時(shí)）；另一種是一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內(nèi)部的存儲(chǔ)器，加工時(shí)再?gòu)膬?nèi)部存儲(chǔ)器中逐段調(diào)出進(jìn)行加工。 3、數(shù)控裝置　　數(shù)控裝置是數(shù)控車床的核心。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出或接受輸入裝置送來(lái)的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制車床各部分的工作，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。 零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過(guò)程中必須按零件形狀和尺寸的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，即按圖形軌跡移動(dòng)。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值等數(shù)據(jù)，不能滿足要求，因此要進(jìn)行軌跡插補(bǔ)，也就是在線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”，求出一系列中間點(diǎn)的坐標(biāo)值，并向相應(yīng)坐標(biāo)輸出脈沖信號(hào)，控制各坐標(biāo)軸（即進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的個(gè)執(zhí)行元件）的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和進(jìn)給位移量等。 4、驅(qū)動(dòng)裝置及位置檢測(cè)裝置　　驅(qū)動(dòng)裝置接受來(lái)自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息的要求驅(qū)動(dòng)車床移動(dòng)部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能是影響數(shù)控車床加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部件。目前大都采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 位置檢測(cè)裝置將數(shù)控車床個(gè)坐標(biāo)軸的實(shí)際位移檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到車床的數(shù)控裝置之后，數(shù)控裝置將反饋回來(lái)的實(shí)際位移量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，控制驅(qū)動(dòng)裝置按照指令設(shè)定值運(yùn)動(dòng)。 5、輔助控制裝置 輔助控制裝置的主要作用是接受數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號(hào)，經(jīng)過(guò)編譯、邏輯判別和運(yùn)算，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器，帶動(dòng)車床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動(dòng)作。這些控制包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤(rùn)滑裝置的啟動(dòng)停止，工件和機(jī)床部件的松開、夾緊等輔助動(dòng)作。 由于可編程控制器（PLC）具有響應(yīng)快、性能可靠、使用方便、編程和調(diào)試程序容易等特點(diǎn)，并可直接驅(qū)動(dòng)部件機(jī)床電器，因此，被廣泛用作數(shù)控車床的輔助控制裝置。目前，大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)都帶有內(nèi)部PLC，用于處理數(shù)控機(jī)床的輔助指令，從而簡(jiǎn)化了機(jī)床的輔助控制裝置。 6、車床本體 車床本體與傳統(tǒng)車床相似，由主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)以及運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控車床特別是車削中心在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面都已發(fā)生了較大的變化。這種變化的目的是為了滿足數(shù)控車床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控車床的特點(diǎn)。歸納起來(lái)包括以下幾個(gè)方面的變化。 （1）采用高性能主傳動(dòng)及主軸部件、具有傳遞功率大、剛度高、抗振性好及熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。 （2）進(jìn)給傳動(dòng)采用高效傳動(dòng)件、具有傳動(dòng)鏈短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)，一般采用滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副等。 （3）具有完善的刀具自動(dòng)變換和管理系統(tǒng)。 （4）車床本身具有很高的動(dòng)、靜剛度。 （5）采用全封閉罩殼。由于數(shù)控車床是自動(dòng)完成加工，為了操作安全等，一般采用移動(dòng)門結(jié)構(gòu)的全封閉罩殼，對(duì)車床的加工部件進(jìn)行全封閉。 3．2數(shù)控車床的特點(diǎn) 1、數(shù)控車床的優(yōu)點(diǎn) （1）加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng) 由于在數(shù)控車床上改革加工零件時(shí)，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，它不同于傳統(tǒng)的車床，不需要改造、更新許多工夾具和檢具，更不需要重新新調(diào)整車床。因此，數(shù)控車床可以快速地從加工一種零件轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸ち硪环N零件，這就為單件、小批以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。它不僅縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，而且節(jié)省了大量工藝裝備費(fèi)用。 （2）加工精度高 數(shù)控車床是以數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量（即每輸出一個(gè)脈沖后數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件相應(yīng)的移動(dòng)量）一般達(dá)到了0.001mm，而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控車床能達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。這是由數(shù)控車床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了必要的措施，以及機(jī)電結(jié)合的特點(diǎn)決定的，首先是結(jié)構(gòu)上引入了滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)、各種消除間隙結(jié)構(gòu)等，使機(jī)械傳動(dòng)的誤差盡可能?。黄浯问遣捎昧塑浖妊a(bǔ)償技術(shù)，使機(jī)械誤差進(jìn)一步減少；第三是用程序控制加工，減少了人為因素對(duì)加工精度的影響。這些措施不僅保證了較高的加工精度，同時(shí)還保證了較高的質(zhì)量穩(wěn)定性。 （3）生產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控車床能夠有效地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)率比一般車床高得多。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍比普通車床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控車床進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。數(shù)控車床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度，消耗在快進(jìn)、快退和定位的時(shí)間要比一般車床少的多。 數(shù)控車床的加工精度比較穩(wěn)定，一般只做首件檢驗(yàn)或工序間關(guān)鍵尺寸的抽樣檢驗(yàn)，因而可以減少停機(jī)檢驗(yàn)的時(shí)間。在使用帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控車削中心機(jī)床時(shí)，在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品的周轉(zhuǎn)時(shí)間，生產(chǎn)效率的提高就更為明顯。 （4）自動(dòng)化程度高 數(shù)控車床對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動(dòng)作直至加工完畢，都是自動(dòng)連續(xù)完成，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均大為減少，勞動(dòng)條件也得到相應(yīng)的改善。 （5）良好的經(jīng)濟(jì)效益 使用失控車床加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是比較昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)情況下，可以節(jié)省工藝裝備費(fèi)用、輔助生產(chǎn)工時(shí)、生產(chǎn)管理費(fèi)用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 （6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用數(shù)控車床加工零件，能準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些特點(diǎn)都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 數(shù)控車床在應(yīng)用中也有不利的一面，如提高了起始階段的投資，對(duì)設(shè)置維護(hù)的要求較高，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高等. 3．3、數(shù)控車床的適用范圍及工作原理 1、數(shù)控車床的適用范圍 數(shù)控車床與臥式車床一樣，也是用來(lái)加工軸類或盤類的回轉(zhuǎn)體零件。但是由于數(shù)控車床是自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以數(shù)控車床特別適合加工形式復(fù)雜的軸類或盤類零件。 數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強(qiáng)、能適應(yīng)產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點(diǎn)，能夠滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量、生產(chǎn)自動(dòng)化的要求，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。 數(shù)控車床確實(shí)存在一般車床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，但是這些優(yōu)點(diǎn)都是以一定條件為前提的。數(shù)控車床的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，但它并不能完全代替其他類型的機(jī)床，也還不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問(wèn)題。數(shù)控車床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件。 1）多品種小批量生產(chǎn)的零件 從通用車床、專用車床、數(shù)控車床的零件加工批量數(shù)與綜合費(fèi)用的關(guān)系來(lái)看，零件加工批量增大對(duì)于選用數(shù)控車床是不利的。原因在于數(shù)控車床設(shè)備費(fèi)用昂貴，以及與大批量生產(chǎn)采用的專用機(jī)床相比其效率還不夠高。通常，采用數(shù)控車床加工的合理生產(chǎn)批量在10~200件之間。目前有向中批量發(fā)展的趨勢(shì)。 2）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件 從通用車床、專用車床、數(shù)控車床的被加工零件復(fù)雜程度與批量數(shù)的關(guān)系來(lái)看。通常數(shù)控車床適宜于加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在非數(shù)控車床上加工時(shí)需要有昂貴的工藝裝備的零件。 3）需要頻繁改型的零件 它節(jié)省了大量的工藝裝備費(fèi)用，使綜合費(fèi)用下降。 4）價(jià)格昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。 5）需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。 數(shù)控車床的初始投資相對(duì)較大，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，又增加了維修費(fèi)用。如果缺少完善的售后服務(wù)，往往不能及時(shí)排除設(shè)備故障，將會(huì)在一定程度上影響機(jī)床的利用率，這些都會(huì)增加綜合生產(chǎn)費(fèi)用。 考慮到以上所述的種種原因，在決定選用數(shù)控車床加工時(shí)，需要進(jìn)行反復(fù)對(duì)比和仔細(xì)的經(jīng)濟(jì)分析，使數(shù)控車床發(fā)揮它的最佳經(jīng)濟(jì)效益。 2、數(shù)控車床的工作原理 在傳統(tǒng)的金屬切削機(jī)床上，加工零件是操作者根據(jù)圖樣的要求，通過(guò)不斷改變刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)，使刀具對(duì)工件進(jìn)行切削加工，最終加工出合格零件。 數(shù)控車床的加工，其實(shí)質(zhì)是應(yīng)用了“微分”原理。其工作原理與過(guò)程可簡(jiǎn)述如下。 1）數(shù)控裝置根據(jù)加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按車床對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸，以最小移動(dòng)量（脈沖當(dāng)量）進(jìn)行微分，并計(jì)算出各軸需要移動(dòng)的脈沖數(shù)。 2）通過(guò)數(shù)控裝置的插補(bǔ)軟件或插補(bǔ)運(yùn)算器，把要求的軌跡用量小移動(dòng)單位的等效折線進(jìn)行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。 3）數(shù)控裝置根據(jù)擬合折線的軌跡，給相應(yīng)的坐標(biāo)軸連續(xù)不斷地分配進(jìn)給脈沖，并通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)使車床坐標(biāo)軸按分配的脈沖運(yùn)動(dòng)。 由上可見(jiàn)：1、只要數(shù)控車床的最小移動(dòng)量（脈沖當(dāng)量）足夠小，所用的擬合折線就完全可以等效代替理論曲線；2、只要改變坐標(biāo)軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達(dá)到改變加工軌跡的目的；3、只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標(biāo)軸（刀具）的運(yùn)動(dòng)速度。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床控制刀具移動(dòng)軌跡的根本目的。 以上根據(jù)給定的數(shù)學(xué)函數(shù)，在理想軌跡（輪廓）的已知點(diǎn)之間，通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化，確定一些中間點(diǎn)的方法，稱為補(bǔ)插。能同時(shí)參與插補(bǔ)的坐標(biāo)軸數(shù)。顯然，當(dāng)數(shù)控機(jī)床的聯(lián)動(dòng)軸越多，機(jī)床加工輪廓的性能就越強(qiáng)。因此，聯(lián)動(dòng)軸的數(shù)量是衡量數(shù)控機(jī)床性能的重要技術(shù)指標(biāo)之一。 第四章 數(shù)控加工工藝分析 數(shù)控加工柔性好，自動(dòng)化程度高，特別適宜加工輪廓形狀復(fù)雜的曲線、曲面零件，以及具有大量孔、槽加工的復(fù)雜箱體、棱體零件。在多品種、小批量生產(chǎn)情況下，適用數(shù)控機(jī)床加工能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 數(shù)控加工工藝問(wèn)題的處理與普通加工基本相同，但又有其特點(diǎn)。因此，在設(shè)計(jì)零件的數(shù)控加工工藝時(shí)，既要遵循普通加工工藝的基本原理和方法，又要考慮數(shù)控加工本身的特點(diǎn)和零件變成要求。 （1）零件專家方法的確定與夾具的選擇 數(shù)控機(jī)床上被加工口零件的裝夾方法與一般的機(jī)床上的一樣，也要合理選擇定為基準(zhǔn)和夾緊方案。在選擇精基準(zhǔn)時(shí)，也要遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合” 等原則。除此之外，還應(yīng)考慮一下幾點(diǎn)： 1） 應(yīng)盡量在一次定位夾緊中完成所有能加工的各表面的加工。為此要選擇便于各個(gè)表面都可被加工的定位方式。如對(duì)于箱體零件，宜采用一面兩銷的定位方式，也可采用以某側(cè)面為導(dǎo)向基準(zhǔn)，待工件夾緊后將導(dǎo)向遠(yuǎn)見(jiàn)拆去的定位方式。 2） 對(duì)于工件一次裝夾可完成工件上各表面的加工，也可直接選用毛面作定位基準(zhǔn)，只是這時(shí)毛坯的制造精度要求要高一些。對(duì)于加工中心，工件在工作臺(tái)上的安放位置的確定要兼顧各個(gè)工位的加工，要考慮刀具的長(zhǎng)度及其港督對(duì)加工質(zhì)量的影響。如進(jìn)行當(dāng)工位單面加工，應(yīng)將工件靠工作臺(tái)一側(cè)放置；若是四工位面加工，則應(yīng)將工件放置在工作臺(tái)的鄭重位置。這樣可減少刀桿伸出的長(zhǎng)度，提高其剛度。 3） 數(shù)控加工使用的夾具，其結(jié)構(gòu)大多比較簡(jiǎn)單，并應(yīng)可能選用由通用元件拼裝的組合可調(diào)節(jié)夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。為了簡(jiǎn)化定位、編程和對(duì)刀，保證工件能在正確的位置上按程序加工，必須協(xié)調(diào)工作、夾具與機(jī)床坐標(biāo)系之間的尺寸關(guān)系。 （2）加工順序的安排 除了應(yīng)照“先面后孔”、“先粗后精”等基本原則安排加工順序外，還應(yīng)注意遵循以下原則： ① 為了減少換刀次數(shù)和時(shí)間，通常應(yīng)按刀具集中工序，即在一次裝夾中，用同一把刀具進(jìn)行加工。對(duì)于加工中心，若換刀時(shí)間較工作臺(tái)轉(zhuǎn)位時(shí)間長(zhǎng)，在不影響加工精度的前提下，可按刀具集中工序；但若換刀時(shí)間遠(yuǎn)短于工作臺(tái)轉(zhuǎn)位時(shí)間，這應(yīng)采用相同工位集中加工的原則，即盡可能在不轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的情況下加工完畢所有可以加工的待加工表面，然后再轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)去加工其他表面。 ② 對(duì)于同軸度要求很高的孔系，應(yīng)在一次定位后，通過(guò)順序連續(xù)換刀，順序連續(xù)加工完該孔系得全部孔后，再加工其他坐標(biāo)位置的孔，以消除重復(fù)定位誤差的影響，提高孔系得同軸度。 （3）對(duì)刀點(diǎn)和換刀的確定 對(duì)刀點(diǎn)是數(shù)控加工時(shí)刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。由于程序也是從這點(diǎn)開始執(zhí)行，所以對(duì)刀點(diǎn)也稱程序起點(diǎn)或起刀點(diǎn)。編程時(shí)應(yīng)首先考慮對(duì)刀點(diǎn)的位置的選擇。 加工精度要求不高時(shí)，可直接用工件上或夾具上的某些表面作對(duì)刀面；加工精度要求較高時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在林間設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。 對(duì)刀點(diǎn)必須與工件的定位基準(zhǔn)油一定的坐標(biāo)之間的關(guān)系，這樣才能確定機(jī)床坐標(biāo)系于工件坐標(biāo)系之間的關(guān)系。對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)便于坐標(biāo)值的計(jì)算，并使對(duì)刀方便。 對(duì)刀時(shí)，應(yīng)使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。所謂刀位點(diǎn)，對(duì)于平底立銑刀是指刀具軸線與刀具地面的交點(diǎn)；對(duì)于球頭銑刀是指球頭部分的球心；對(duì)于車刀是指刀尖；對(duì)于鉆頭是指鉆尖；對(duì)于線電極切割機(jī)床，則是指線電極軸心與零件面的交點(diǎn)。 加工過(guò)程序要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)換刀時(shí)不得碰傷工件、夾具以及機(jī)床的原則而設(shè)定。 （1） 刀具進(jìn)給路線的規(guī)則 進(jìn)給路線是指數(shù)控加工過(guò)程忠刀具相對(duì)于被加工零件的運(yùn)動(dòng)軌跡。規(guī)劃進(jìn)給路線應(yīng)遵循的原則是： ① 保證加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量。 ② 使數(shù)值計(jì)算工作簡(jiǎn)單。 ③ 使進(jìn)給路線簡(jiǎn)單。 （2） 刀具選擇 數(shù)控加工臺(tái)時(shí)費(fèi)用高，為提高效益，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅要?jiǎng)傂院?，精度高，而且要尺寸穩(wěn)定、耐用度高、調(diào)整方便。因此，凡加工情況允許選用硬質(zhì)合金刀具時(shí)，就不應(yīng)選用可轉(zhuǎn)位刀片以減少刀具以提高耐磨性。精密鏜孔應(yīng)選用性能更好更耐磨的金剛石和立方氮化硼刀具。 數(shù)控加工一般不采用鉆模，鉆孔剛度差，因此鉆孔前應(yīng)選用大直徑鉆頭或中心鉆先锪以各內(nèi)錐坑或鉆以中心孔，作為鉆頭切入時(shí)的定心錐面，然后再用鉆頭鉆孔。 由于鏜孔是懸臂加工，為平衡徑向力，減輕鏜削振動(dòng)，應(yīng)采用對(duì)稱的兩刃或多刃鏜刀頭進(jìn)行切削。精鏜應(yīng)采用微調(diào)鏜刀。 切削用量的確定 ： 數(shù)控加工的切削用量選擇原則與普通加工相同。由金屬切削原理可知，在選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先采用最大的切削深度，再選用大的進(jìn)給量，然后根據(jù)確定的刀具耐用度選擇切削速度。對(duì)于數(shù)控加工，刀具耐用度至少應(yīng)大于加工完一個(gè)零件，或最少不低于半個(gè)工作班。 在輪廓加工中，因注意克服由于慣性或伺服系統(tǒng)的隨動(dòng)誤差而造成輪廓拐角處的“超程”或“欠程”現(xiàn)象。為此，要選擇變化的進(jìn)給量，即在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量，過(guò)拐角后逐漸升高，以保證加工精度。 （3） 程誤差及其控制 程序編程中的誤差由逼近誤差、補(bǔ)差誤差和尺寸圓 誤差三部分組成。在點(diǎn)位數(shù)控加工中，編程誤差只包含尺寸圓整誤差。在輪廓加工中，編程誤差主要是補(bǔ)插誤差，尺寸圓整誤差所占的比例較小。 一般應(yīng)控制尺寸圓整誤差不超過(guò)脈沖彈量的一般。減少插補(bǔ)誤差的最簡(jiǎn)單方法是密化插補(bǔ)點(diǎn)，但這會(huì)增加程序段數(shù)目，增加計(jì)算、編程工作量。通常編程誤差應(yīng)小于零件公差的10%～20%。 成批生產(chǎn)按照批量大小與產(chǎn)品的特征，又可分為小批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)三種。小批量生產(chǎn)跟單件生產(chǎn)相似，合稱單件小批量生產(chǎn)；大批量生產(chǎn)與大量生產(chǎn)相似，合稱大批大量生產(chǎn)。因此中批生產(chǎn)通常僅指總評(píng)生產(chǎn)。 不同的生產(chǎn)類型采用不同的制造工藝、工裝設(shè)備、技術(shù)措施及經(jīng)濟(jì)效果不相同。大批量生產(chǎn)采用高效率的工藝裝備及專用機(jī)床，加工成本低；單件小批量通常采用通用設(shè)備及工裝，生產(chǎn)率低，成本加工高。數(shù)控加工主要用于單件小批生產(chǎn)和成批生產(chǎn)。 4.1毛坯的選擇 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、工件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸（結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多孔、尺寸大）、零件的機(jī)械性能要求，軸類零件的毛坯可以采用鍛造。該機(jī)床的主軸選用40Cr。主軸箱的毛坯可以采用鑄件，該機(jī)床主軸箱毛坯采用HT200灰鑄鐵。 4.2確定數(shù)控加工的內(nèi)容 在選擇主軸和箱體數(shù)控加工后，并不說(shuō)零件所有的加工內(nèi)容都采用數(shù)控加工，數(shù)控加工可能只是零件加工工序的一部分。我們可以根據(jù)以下的原則進(jìn)行選擇數(shù)控加工內(nèi)容。 ① 通用機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為有限選擇的內(nèi)容。 ② 通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇的內(nèi)容。 ③ 通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存富裕能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。 通常情況下，上述加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率與綜合經(jīng)濟(jì)效益等措施指標(biāo)都會(huì)得到明顯的提高。相比之下，下列內(nèi)容不宜選擇采用數(shù)控加工。 ① 需要在機(jī)床上進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間調(diào)整地加工內(nèi)容。 ② 數(shù)控編程取數(shù)困難、易于和檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾的型面型面、輪廓。 ③ 不能在一次安裝中完成加工的其他零星加工表面，采用數(shù)控加工又很麻煩，可采用通用機(jī)床補(bǔ)加工。 ④ 加工余量大而又不均勻的粗加工。 根據(jù)以上的原則我們可以選擇箱體上的A、B兩安裝面定位，精鏜各個(gè)主軸孔。 4.3數(shù)控加工零件的工藝性分析 該箱體零件主要有平面以及孔系組成。在上述中我們只對(duì)那些孔系進(jìn)行數(shù)控加工。那些孔系都是重要的裝配孔，所以其粗糙度要求都比較高，特別是倒角要求為Ra1.6。但也有比較低的666Ra12.5。各孔系都有同軸度要求，孔系端面都有垂直度要求。該零件的材料為鑄鐵，切削加工性能較好。 根據(jù)上述分析，我們粗、精加工應(yīng)該分開進(jìn)行，以保證表面粗糙度的要求。粗糙度要求低的孔宅粗加工階段就完成。根據(jù)零件圖上的465±0.2的尺寸分析，我們先加工465±0.2的兩面。 這樣可以更好的保證各端面的垂直度。從而能保證各孔的同軸度。根據(jù)分析我們以A面為定位基準(zhǔn)。 4.4定位基準(zhǔn)的選擇 工件加工的第一道工序或最初幾道工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中，則應(yīng)使用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為精定位。 我們首先要考慮選擇怎樣的金基準(zhǔn)把各個(gè)主要表面加工出來(lái)，然后再考慮選擇怎樣的粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)的表面加工出來(lái)。 4.4.1粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇主要影響不加工表面與加工表面的相互位置精度，以及加工表面的余量分配。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)必須注意以下幾個(gè)問(wèn)題： ① 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果工件上由很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。 ② 必須首先保證工件上的某種要表面的加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。 ③ 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整光潔，不應(yīng)有飛邊、澆口、冒口等缺陷。 ④ 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次。 根據(jù)上述的精基準(zhǔn)選擇的原則和粗基準(zhǔn)選擇時(shí)注意的問(wèn)題，我們可以在粗加工階段選擇B面為粗基準(zhǔn)，在精加工階段，我們可以選擇燕尾面作為精基準(zhǔn)，這樣可以做到基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合，可以減少誤差，提高位置精度。 4.4.2精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)重保證零件的加工精度，特別是加工表面的相互位置精度來(lái)考慮，同時(shí)也要考慮到裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)方便。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循下列原則： ①“基準(zhǔn)重合”原則 即應(yīng)盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣可以避免由于基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 ②“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 即應(yīng)盡可能選擇加工工件的多個(gè)表面時(shí)都能使用的一組定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣就便于保證各加工表面的相互位置精度，避免基準(zhǔn)變換說(shuō)產(chǎn)生的誤差，并能簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)制造。 ③“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度以及他們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時(shí)，可以采取互為基準(zhǔn)的原則，反復(fù)多次進(jìn)行加工。 ④“自為基準(zhǔn)”原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，再加工時(shí)就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，而該表面與其他表面之間的位置精度則有先行工序保證。 4.5加工方法的選擇 主軸的零件進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容就是對(duì)主軸進(jìn)行最后一步要求精加工部分內(nèi)容進(jìn)行數(shù)控加工。箱體零件進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容就是以上所述的那些加工內(nèi)容中的一些大的要求精度高的平面和主軸孔，下面我們就以主軸孔的加工為例進(jìn)行分析。由于毛坯是鑄件，所以孔加工前不需要鉆孔。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。對(duì)于精度較高、粗糙度Ra值較小的表面，一般不能一次加工到規(guī)定的尺寸，而要?jiǎng)澐旨庸るA段逐步進(jìn)行。 加工順序的確定 該機(jī)床主軸箱毛坯采用HT200灰鑄鐵，鑄造精度Ⅱ級(jí)，鑄造后進(jìn)行退火處理。 擬定機(jī)械加工工序，要依照“先粗后精”“先主后次”，“先面后孔”加工箱體零件的原則。必要的熱處理、檢驗(yàn)等輔助工序安排在各加工階段之間。 加工階段的劃分 主軸箱的主要表面的加工分粗精兩個(gè)階段。粗、精加工分開進(jìn)行，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、加緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，有利于保證主軸箱的加工精度；同時(shí)還能根據(jù)粗、精加工的不同要求來(lái)合理地選擇設(shè)備，有利于提高生產(chǎn)效率。 4.6刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。數(shù)控加工對(duì)刀具的要求更高。不僅要求精度高、強(qiáng)度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并合理選擇刀具結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)。 4.6.1數(shù)控車刀的類型與刀片選擇 數(shù)控車刀常用的類型有尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)控車削時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車刀。 常見(jiàn)刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇刀片材質(zhì)主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過(guò)程有無(wú)沖擊和震動(dòng)等。 刀片形狀、幾何尺寸的選擇，主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因數(shù)選擇。需要注意的是：編程時(shí)要考慮數(shù)控車刀主偏角和副偏角的合理選擇，特別是零件輪廓非單一的曲線組成的情況。主偏角的大小決定于工件形狀，例如車階梯軸時(shí)，則需要Kr>90°的刀具；而副偏角的選擇要考慮是否已加工表面輪廓產(chǎn)生干涉。刀具選擇是數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。另外數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速比不同機(jī)床高1～2倍，且輸出功率大，因此與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求更高，不僅要求精度高、強(qiáng)度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝方便。參考《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》選用微調(diào)鏜刀。刀具材料采用高速鋼。 4.7夾具的選擇 數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定：二是能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸/除此之外，重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)。 1） 單件小批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先選用組合夾具，可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 2） 在成批生產(chǎn)時(shí)，才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3） 零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。 4） 夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工，既夾具要敞開，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀。 5） 為提高數(shù)控機(jī)床的效率，批量較大的零件加工可采用多工位、氣動(dòng)或液壓夾具。 4.8量具的選擇 數(shù)控加工主要用于單件小批量生產(chǎn)，一般采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分表等。查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表55-7我選擇杠桿 千分表，游標(biāo)卡尺 4.9數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì) 工藝路線的擬定是制定工藝規(guī)程的重要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容包括：選擇各加工表面的加工方法、劃分加工階段、劃分工序以及安排工序的先后順序等。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的一些綜合性工藝原則，結(jié)合本廠的實(shí)際生產(chǎn)條件，提出幾種方案，通過(guò)對(duì)比分析，從中選擇最佳方案。 選擇機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，但它們都是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面或曲面、成形面等基本表面組成的。每一種表面都有多種加工方法，具體選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙、材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及生產(chǎn)類型等因素，選用相應(yīng)的加工方法和加工方案。 4.9.1外圓表面的加工方法的選擇 外圓表面的主要加工方法是車小和磨削。當(dāng)表面粗糙度要求較高時(shí)，還要經(jīng)光整加工。 ① 最終工序?yàn)檐囅鞯募庸し桨?，適用與淬火鋼以外的各種金屬。 ② 最終工序?yàn)槟ハ鞯募庸し桨?，適用與淬火鋼，未淬火鋼和鑄鐵，不適用于有色金屬，因?yàn)橛猩饘夙g性大，磨削時(shí)易堵塞砂輪。 ③ 最終工序?yàn)榫?xì)車和金剛車的加工方案，適用于要求較高的有色金屬的精加工 ④ 最終工序?yàn)楣庹庸?，如研磨、超精磨及超精加工等，為提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，一般在光整加工前進(jìn)行精磨。 ⑤ 對(duì)表面粗糙度要求高而尺寸精度要求不高的外圓，可采用滾壓或拋光。 在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序，劃分方法如下。 1）按所用的刀具劃分 以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、加工程序的編制和檢查難道較大等情況。加工中心常用這種方法劃分。 2）按安裝次數(shù)劃分 以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。這種方法適用于工件的加工內(nèi)容不多工件，加工完成后就能達(dá)到后達(dá)到待檢狀態(tài)。 第五章 加工工藝規(guī)程的編制 （1）工序劃分的原則 工序劃分可以采用兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 ① 工序集中原則 是指每道工序包括盡可能多的加工內(nèi)容，從而使工序的總數(shù)減少。如果箱體加工采用工序集中原則，可以高效的專用設(shè)備和數(shù)控機(jī)床，提高生產(chǎn)率；減少工序數(shù)目，縮短工藝路線，簡(jiǎn)化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作；減少機(jī)床的數(shù)量、操作工人數(shù)和占地面積；減少工件裝夾次數(shù)，不僅保證了個(gè)加工表面間的相互位置精度，而且減少夾具數(shù)量和裝夾工件的輔助時(shí)間。缺點(diǎn)是專用設(shè)備和工藝裝備投資達(dá)、調(diào)整維修比較麻煩、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，不利于轉(zhuǎn)產(chǎn)。 ② 序分散原則 就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容較少，。采用工序分散原則的優(yōu)點(diǎn)是：加工設(shè)備和裝備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整和維修方便，操作簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)產(chǎn)容易；有利于選擇合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間。缺點(diǎn)是工藝路線較長(zhǎng)，所需設(shè)備和工人較多，占地面積較大。 （2）工序的劃分方法 工序的劃分主要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)、所用設(shè)備及零件本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等。大批大量生產(chǎn)時(shí)，若使用多軸、多刀的高效加工中心，可按工序集中原則組織生產(chǎn)；若在由組合機(jī)床組成的自動(dòng)線上加工，供需一般按分散原則劃分。隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，特備是加工中心的應(yīng)用，工藝路線的安排更多地趨向于工序集中。單件小批生產(chǎn)時(shí)，通常采用工序集中原則。成批生產(chǎn)時(shí)，可按工序集中原則劃分，也可按工序分散原則劃分，應(yīng)視具體情況而定。對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸和重量都很大的重型零件，應(yīng)采用工序集中原則，以減少裝夾次數(shù)和運(yùn)輸量。對(duì)于剛性差、精度高的零件，應(yīng)按工序需分散原則劃分工序。 （3）工序集中的劃分方法 在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序，劃分方法如下： ① 按所用刀具劃分 以同一把刀具完成的那一部份工藝過(guò)程維一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、加工工序的變成和檢查難度較大等情況。 ② 按安裝次數(shù)劃分 以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程維一道工序。這種方法適用于工件的加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。 ③ 按粗、精加工劃分 即粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程稱為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程稱為一道工序。這種劃分方法適用于加工后的變形較大，需粗、精加工分開的零。 ④ 按加工部位劃分 即以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分成多道工序。 5.1零件加工順序的安排 在選定加工方法、劃分工序后，我們要對(duì)加工順序進(jìn)行安排。零件的加工工序包括切削加工工序、熱處理工序、輔助工序（包括表面處理、清洗和檢驗(yàn)等），這些工序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。因此我們要合理安排好箱體的切削加工、熱處理和輔助工序順序。 5.1.1切削加工工序安排 切削加工工序安排原則包括基面先行原則、先粗后精原則、先主后次原則和先面后孔原則。根據(jù)以上的原則，對(duì)于主軸我們應(yīng)該先加工端面，然后一端面作為定位基準(zhǔn)再加工臺(tái)階軸的各部分外圓面。對(duì)于箱體我們首先要把B面先銑好，因?yàn)樗呛竺婕庸さ亩ㄎ换鶞?zhǔn)，但我們不采用數(shù)控機(jī)床加工，可以在普通的銑床上加工。接著我們要根據(jù)先粗后精原則和先主后次原則來(lái)加工個(gè)行孔，為了避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差，我們先加工465±0.2，接著先后加工加工Φ150H7行孔，接著先后銑面350、面320、面380、然后鏜Φ140行孔、Φ141.5行孔。但是要粗、精分開，粗鏜—半精鏜—精鏜。 5.1.2熱處理工序安排 為了提高材料的力學(xué)性能、改善材料的切削加工性和消除工件的內(nèi)應(yīng)力，箱體在加工之前要進(jìn)行正火熱處理，可以消除在毛坯制造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，