數控車銑論文

數控車銑論文,數控,論文 南 通 大 學 畢業(yè)設計（論文） 課題： 數控技術論文 系 科： 機械工程系 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 摘要 簡要介紹了當今世界數控技術及裝備發(fā)展的趨勢及我國數控裝備技術發(fā)展和產業(yè)化的現狀，在此基礎上討論了在我國加入WTO和對外開放進一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數控技術及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性。 數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢 關鍵詞：數控技術、手工編程、精度 Abstract The synopsis introduced the world number to control the trend and the our country number of[with] technique and material development to control the present condition that the material technique development and industry turn nowadays, on this foundation discuss under the new surrounding that our country join WTO with open outward to turn further and deeply, the development our country number controls the technique and material,exaltation an our country a manufacturing industry information-based level and international competition the importance of[with] ability. The number controled a technical application to bring traditional manufacturing industry revolution variety not only, making the manufacturing industry become the symbol of the industrialization, and controling along with the number technical of develop continuously with the extension of the applied realm, he have more and more important function to some developments of important professions(IT,automobile,light work,medical treatment...etc.) of the national policy people's livelihood, because the numeral of the material that these professions need's turn is already the big trend of the modern development Keyword:The number controls the technique,handicraft plait distance,accuracy 目 錄 摘要 2 Abstract 3 第一章數控的發(fā)展史 6 1 .1數控技術的發(fā)展趨勢 6 1.1.1高速、高精加工技術及裝備的新趨勢 7 1.2軸聯動加工和復合加工機床快速發(fā)展 8 1.3 智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 8 1.4 重視新技術標準、規(guī)范的建立 9 1.4.1 關于數控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范 9 1.4.2 數控標準 9 1.4.3 對我國數控技術及其產業(yè)發(fā)展的基本估計 10 1.5對我國數控技術和產業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 12 1.5.1 戰(zhàn)略考慮 12 1.5.2 發(fā)展策略 12 第二章數控加工工工藝設計 14 2.1數控車削零件圖工藝分析 14 2.1.1．構成零件輪廓的幾何條件 14 2.1.2尺寸精度要求 14 2.1.3．形狀和位置精度的要求 14 2.1.4．表面粗糙度要求 15 2.1.5．材料與熱處理要求 15 2.2加工順序的確定 15 2.3數控車床對刀具及刀具座的要求 18 2.3.1．對刀具的要求 18 2.3.2對刀座(夾)的要求 19 2.4數控車床選刀過程 19 2.5數控加工刀具卡片 21 2.6加工進給路線的確定 22 2.6.1加工路線與加工余量的關系 22 2.6.2刀具的切入、切出 24 2.6.3零件加工工藝卡 25 第三章數控機床編程 28 第四章 總 結 35 參考文獻： 36 第一章數控的發(fā)展史 裝備工業(yè)的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產業(yè)、生物技術及其產業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產業(yè)）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。 1 .1數控技術的發(fā)展趨勢 數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面〔1～4〕。 1.1.1高速、高精加工技術及裝備的新趨勢 效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。 在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。 在可靠性方面，國外數控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。 為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。 1.2軸聯動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發(fā)展。 當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。 在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。 1.3 智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 為解決傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)封閉性和數控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數控系統(tǒng)開放化已經成為數控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數控系統(tǒng)就是數控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數控系統(tǒng)功能庫以及數控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。 網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網絡化方向發(fā)展的趨勢。 1.4 重視新技術標準、規(guī)范的建立 1.4.1 關于數控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范 如前所述，開放式數控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 1.4.2 數控標準 數控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(tǒng)一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。 STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對于數控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網絡化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。 目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業(yè)數據交換軟件的開發(fā)者，他已經開發(fā)了用作數控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。 1.4.3 對我國數控技術及其產業(yè)發(fā)展的基本估計 我國數控技術起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數控技術的研究、開發(fā)以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業(yè)化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50％，配國產數控系統(tǒng)（普及型）也達到了10％。 縱觀我國數控技術近50年的發(fā)展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。 a.奠定了數控技術發(fā)展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統(tǒng)、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化、產業(yè)化。 b.初步形成了數控產業(yè)基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統(tǒng)生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業(yè)基地。 c.建立了一支數控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。 雖然在數控技術的研究開發(fā)以及產業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發(fā)，尤其是在產業(yè)化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數控技術水平和產業(yè)化水平估計大致如下。 a.技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大。 b.產業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產；功能部件專業(yè)化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。 c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(guī)范的研究、制定滯后。 分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。 a.認識方面。對國產數控產業(yè)進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。 b.體系方面。從技術的角度關注數控產業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產業(yè)鏈的角度綜合考慮數控產業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系。 c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創(chuàng)新、產品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。 d.技術方面。企業(yè)在技術方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數控系統(tǒng)新標準研究不夠。 1.5對我國數控技術和產業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 1.5.1 戰(zhàn)略考慮 我國是制造大國，在世界產業(yè)轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業(yè)結構調整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代制造業(yè)的發(fā)展進程。 我們應站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數控技術和產業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰(zhàn)略物質，對我國實現禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。 1.5.2 發(fā)展策略 從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關鍵技術以及支持產業(yè)化發(fā)展的支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)的內容，實現制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。 強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等）帶動數控產業(yè)的發(fā)展。重點解決數控系統(tǒng)和相關功能部件（數字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規(guī)模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。 在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。 在競爭前數控技術方面，強調創(chuàng)新，強調研究開發(fā)具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。 第二章數控加工工工藝設計 2.1數控車削零件圖工藝分析 在設計零件的加工工藝規(guī)程時，首先要對加工對象進行深入分析。對于數控車削加工應考慮以下幾方面： 2.1.1．構成零件輪廓的幾何條件 在車削加工中手工編程時，要計算每個節(jié)點坐標；在自動編程時，要對構成零件輪廓所有幾何元素進行定義。因此在分析零件圖時應注意： （1）零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構成； （2）零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標注不清，使編程無法下手； （3）零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數學處理困難。 （4）零件圖上尺寸標注方法應適應數控車床加工的特點，應以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。 2.1.2尺寸精度要求 分析零件圖樣尺寸精度的要求，以判斷能否利用車削工藝達到，并確定控制尺寸精度的工藝方法。 在該項分析過程中，還可以同時進行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈計算等。在利用數控車床車削零件時，常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作為編程的尺寸依據。 2.1.3．形狀和位置精度的要求 零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據。加工時，要按照其要求確定零件的定位基準和測量基準，還可以根據數控車床的特殊需要進行一些技術性處理，以便有效的控制零件的形狀和位置精度。 2.1.4．表面粗糙度要求 表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數控車床、刀具及確定切削用量的依據。 2.1.5．材料與熱處理要求 零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數控車床型號、確定切削用量的依據。 2.2加工順序的確定 在數控機床加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工順序時，應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工順序合理，從而達到質量優(yōu)、效率高和成本低的目的。 數控車削的加工順序一般按照4.1.4和4.2.2中總體原則確定，下面針對數控車削的特點對這些原則進行詳細的敘述。 (1)先粗后精 為了提高生產效率并保證零件的精加工質量，在切削加工時，應先安排粗加工工序，在較短的時間內，將精加工前大量的加工余量(如圖2-1和2-2中的虛線內所示部分)去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。 圖2-1 圖2-2 當粗加工工序安排完后，應接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成。這時，加工刀具的進退刀位置要考慮妥當，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 (2) 先近后遠加工，減少空行程時間 這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。 例如，當加工圖3-3所示零件時，如果按φ38㎜→φ36㎜→φ34㎜的次序安排車削，不僅會增加刀具返回對刀點所需的空行程時間，而且還可能使臺階的外直角處產生毛刺(飛邊)。對這類直徑相差不大的臺階軸，當第一刀的切削深度(圖中最大切削深度可為3㎜左右)未超限時，宜按φ34㎜→φ36㎜→φ38㎜的次序先近后遠地安排車削。 圖2-3 （3）內外交叉 對既有內表面（內型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應先進行內外表面粗加工，后進行內外表面精加工。切不可將零件上一部分表面（外表面或內表面）加工完畢后，再加工其他表面（內表面或外表面）。 （4）基面先行原則 用作精基準的表面應優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。例如軸類零件加工時，總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準加工外圓表面和端面。 上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質量。這些都有賴于編程者實際加工經驗的不斷積累與學習。 2.3數控車床對刀具及刀具座的要求 2.3.1．對刀具的要求 數控車床能兼作粗、精車削。為使粗車能大吃刀、大走刀，要求粗車刀具強度高、耐用度好；精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時間和方便對刀，應盡可能多地采用機夾刀。使用機夾刀可以為自動對刀準備條件。如果說對傳統(tǒng)車床上采用機夾刀只是一種倡議，那么在數控車床上采用機夾刀就是一種要求了。機夾刀具的刀體，要求制造精度較高，夾緊刀片的方式要選擇得比較合理。由于機夾刀裝上數控車床時，一般不加墊片調整，所以刀尖高的精度在制造時就應得到保證。對于長徑比例較大的內徑刀桿，最好具有抗振結構。內徑刀的冷卻液最好先引入刀體，再從刀頭附近噴出。對刀片，在多數情況下應采用涂層硬質合金刀片。涂層在較高切削速度(>100m／min)時才體現出它的優(yōu)越性。普通車床的切削速度一般上不去，所以使用的硬質合金刀片可以不涂層。刀片涂層增加成本不到一倍，而在數控車床上使用時耐用度可增加兩倍以上。數控車床用了涂層刀片可提高切削速度，從而就可提高加工效率。涂層材料一般有碳化鈦、氮化鈦和氧化鋁等，在同一刀片上也可以涂幾層不同的材料，成為復合涂層。數控車床對刀片的斷屑槽有較高的要求。原因很簡單：數控車床自動化程度高，切削常常在封閉環(huán)境中進行，所以在車削過程中很難對大量切屑進行人工處置。如果切屑斷得不好，它就會纏繞在刀頭上，既可能擠壞刀片，也會把切削表面拉傷。普通車床用的硬質合金刀片一般是兩維斷屑槽，而數控車削刀片常采用三維斷屑槽。三維斷屑槽的形式很多，在刀片制造廠內一般是定型成若干種標準。它的共同特點是斷屑性能好、斷屑范圍寬。對于具體材質的零件，在切削參數定下之后，要注意選好刀片的槽型。選擇過程中可以作一些理論探討，但更主要的是進行實切試驗。在一些場合，也可以根據已有刀片的槽型來修改切削參數。要求刀片有高的耐用度，這是不用置疑的。 數控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時，刀片耐用度的設定原則是把該批刀片中耐用度最低的刀片作為依據的。在這種情況下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。至于精度，同樣要求各刀片之間精度一致性好。 2.3.2對刀座(夾)的要求 刀(刃)具很少直接裝在數控車床的刀架上，它們之間一般用刀座(也稱刀夾)作過渡。刀座的結構主要取決于刀體的形狀、刀架的外型和刀架對主軸的配置方式這三個因素?，F今刀座的種類繁多，生產廠各行其事，標準化程度很低。機夾刀體的標準化程度比較高，所以種類和規(guī)格并不太多；刀架對機床主軸的配置方式總共只有幾種；唯有刀架的外型(主要是指與刀座聯接的部分)型式太多。用戶在選型時，應盡量減少種類、型式，以利管理。 2.4數控車床選刀過程 數控車床刀具的選刀過程，如圖5-14所示。從對被加工零件圖樣的分析開始，到選定刀具，共需經過十個基本步驟，以圖5-14中的10個圖標來表示。選刀工作過程從第1圖標“零件圖樣”開始，經箭頭所示的兩條路徑，共同到達最后一個圖標“選定刀具”，以完成選刀工作。其中，第一條路線為：零件圖樣、機床影響因素、選擇刀桿、刀片夾緊系統(tǒng)、選擇刀片形狀，主要考慮機床和刀具的情況；第二條路線為：工件影響因素、選擇工件材料代碼、確定刀片的斷屑槽型、選擇加工條件臉譜，這條路線主要考慮工件的情況。綜合這兩條路線的結果，才能確定所選用的刀具。下面將討論每一圖標的內容及選擇辦法。 圖2-4 數控車床刀具的選刀過程 (1) 機床影響因素 “機床影響因素”圖標如圖2-5所示。為保證加工方案的可行性、經濟性，獲得最佳加工方案，在刀具選擇前必須確定與機床有關的如下因素： ①機床類型：數控車床、車削中心； ②刀具附件：刀柄的形狀和直徑，左切和右切刀柄； 圖2-5 　機床影響因素 ③主軸功率； ④工件夾持方式。 2.5數控加工刀具卡片 數控加工刀具卡片如表2-1 表2-1 數控加工刀具卡片 產品名稱或代號 零件名稱 典型軸 零件圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數量 加工表面 備注 1 T01 90度外圓車刀 1 車端面及粗車外圓 右偏刀 2 T02 硬質合金600外螺紋車刀 1 精車輪廓，車螺紋 右偏刀 3 T03 切槽刀 1 切槽刀寬4mm 以左刀尖 4 T04 切槽刀 1 切槽刀寬3mm 以左刀尖 5 T05 選用11.5中心鉆頭 1 鉆φ11.5mm中心孔 6 T06 鏜刀 1 鏜孔 7 T07 11.5中心鉆頭 1 鉆孔 15 8 T08 內螺紋車刀 1 車內輪廓 編制 審核 批準 共 頁 第 頁 2.6加工進給路線的確定 進給路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，而且也反映出工步的順序。進給路線也是編程的依據之一。 加工路線的確定首先必須保持被加工零件的尺寸精度和表面質量，其次考慮數值計算簡單、走刀路線盡量短、效率較高等。因精加工的進給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的，因此確定進給路線的工作重點是確定粗加工及空行程的進給路線。下面將具體分析： 2.6.1加工路線與加工余量的關系 在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序對余量過多的部位先作一定的切削加工。 ①對大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線圖2-6所示為車削大余量工件的兩種加工路線，圖(a)是錯誤的階梯切削路線，圖(b)按1→5的順序切削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削路線。因為在同樣背吃刀量的條件下，按圖(a)方式加工所剩的余量過多。 根據數控加工的特點，還可以放棄常用的階梯車削法，改用依次從軸向和徑向進刀、順工件毛坯輪廓走刀的路線(如圖2-7所示) ②分層切削時刀具的終止位置當某表面的余量較多需分層多次走刀切削時，從第二刀開始就要注意防止走刀到終點時切削深度的猛增。如圖2-8所示，設以900主偏角刀分層車削外圓，合理的安排應是每一刀的切削終點依次提前一小段距離e(例如可取e=0.05㎜)。如果e=0，則每一刀都終止在同一軸向位置上，主切削刃就可能受到瞬時的重負荷沖擊。當刀具的主偏角大于900，但仍然接近900時，也宜作出層層遞退的安排，經驗表明，這對延長粗加工刀具的壽命是有利的。 圖2-6 車削大余量毛坯的階梯路線 圖2-7 雙向進刀走刀路線 圖2-8 分層切削時刀具的終止位置 2.6.2刀具的切入、切出 在數控機床上進行加工時，要安排好刀具的切入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向切入、切出。尤其是車螺紋時，必須設置升速段δ1和降速段δ2（如圖2-9），這樣可避免因車刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。 圖2-9 車螺紋時的引入距離和超越距離 （3）確定最短的切削進給路線 切削進給路線短，可有效地提高生產效率，降低刀具損耗等。在安排粗加工或半精加工的切削進給路線時，應同時兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼。圖2-10為粗車工件時幾種不同切削進給路線的安排示例。其中，圖2-10(a)表示利用數控系統(tǒng)具有的封閉式復合循環(huán)功能而控制車刀沿著工件輪廓進行走刀的路線；圖2-10(b)為利用其程序循環(huán)功能安排的“三角形”走刀路線；圖2-10(c)為利用其矩形循環(huán)功能而安排的“矩形”走刀路線。 對以上三種切削進給路線，經分析和判斷后可知矩形循環(huán)進給路線的走刀長度總和為最短。因此，在同等條件下，其切削所需時間（不含空行程）為最短，刀具的損耗小。另外，矩形循環(huán)加工的程序段格式較簡單，所以這種進給路線的安排，在制定加工方案時應用較多。 圖2-10 走刀路線示例 (a) 沿工件輪廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀 2.6.3零件加工工藝卡 表2-2工藝卡 單位名稱 產品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 典型軸 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 001 三爪卡盤和活動頂尖 TND360數控車床 工步號 工步內容 刀具號 刀具規(guī)格 / mm 主軸轉速 /r.m－1 進給速度 /mm.m－1 背吃刀量/ mm 備注 1 平端面 T01 800 自動 2 粗車外圓 T01 800 200 自動 3 精車外圓 T01 1500 自動 4 粗車外輪廓 T02 800 自動 5 精車外輪廓 T02 1500 自動 6 切4mm的槽 T03 300 自動 7 切3mm的槽 T04 300 自動 8 車外螺紋 T02 300 自動 9 鉆11.5的孔 T05 300 自動 10 鏜孔 T06 300 自動 11 切斷 T03 300 自動 12 調頭加工(車斷面，外圓) T01 800 自動 13 鉆孔 15 T07 300 自動 14 粗車內輪廓 T08 800 自動 15 精車內輪廓 T08 1500 自動 第三章數控機床編程 1、工藝路線 首先粗車、精車外輪廓，然后進行切槽加工，最后車羅紋 然后調頭裝夾，先粗車、精車外輪廓，然后進行鉆孔加工，最后車內輪廓 2、確定切削用量 粗車外輪廓：主軸轉速為800r/min，進給速度為F0.2mm/r;精車外輪廓；主軸轉速為1500r/min，進給速度為F0.1mm/r;切槽：主軸轉速為300r/min,進給速度為F0.05mm/r;車螺紋：主軸轉速為300r/min。 3、數值計算 外螺紋計算 螺紋小徑：D小=D公差—1.3X螺距=30—1.3X0.75=29.025(mm) 螺紋加工超越長度 =1.3P=1.3X0.751mm,引入長度＝2=2mm N1 G00 G90 G95 T0101 M03 S800 X80 Z5 G71 G71 U1.5 R0.5　　　　　　　　　　　　　外圓粗車循環(huán)G71 G71 P10 Q11 U0.4 W0 F0.2 N10 G01 Z0 F0.2 X26 X30 Z-2 Z-34 G03 X30 Z-54 R20 F0.1 G01 Z-57.67 F0.2 X35 Z-62 Z-95 X60 N11 Z-120 G00 X100 Z100 M05 M00 N2 G00 G90 G95 T0101 M03 S1500 X80 Z2 G70 P10 Q11 外圓精車循環(huán)G70 G00 X100 Z100 M05 M00 N3 G00 G90 G95 T0202 粗車外輪廓 M03 S800 X60 Z-70 G71 G71 U1.5 R0.5　　　　　　　　　　　　 G71 P20 Q21 U0.4 W0 F0.2 N20 G01 X35 Z-70.23 F0.2 X30 Z-71.67 Z-75.67 N21 X35 Z-80 G00 X100 Z100 M05 M00 N4 精車外輪廓 G00 G90 G95 T0202 M03 S1500 X60 Z-70 G70 P20 Q21 G00 X100 Z100 M05 M00 N5 切槽4mm G00 G90 G95 T0303 M03 S300 X40 Z-20 G01 X24 F0.05 X40 F0.2 G00 X100 Z100 M05 M00 N6 切槽3mm G00 G90 G95 T0404 M03 S300 X65 Z-95 G01 X33 F0.05 X65 F0.2 G00 X100 Z100 M05 M00 N6 車螺紋 G00 G90 G95 T0202 M03 S300 X30 Z2 G76 P021060 Q100 R0.1 G76 X29.025 Z-18 P1300 Q400 F1.5 G00 X100 Z100 M05 M00 N7 鉆孔11.5 G00 G90 G95 T0505 M03 S300 X0 Z5 G01 Z-15.46 F0.05 Z5 F0.2 G00 X100 Z100 M05 M00 N8 鏜孔 G00 G90 G95 T0606 M03 S300 X0 Z5 G01 Z-12 F0.05 Z5 F0.2 G00 X100 Z100 M05 M00 N9 切斷 G00 G90 G95 T0303 M03 S300 X80 Z-124 G01 X0 F0.05 X80 F0.2 G00 X100 Z100 M05 M00 N10 調頭加工(車斷面，外圓) G00 G90 G95 T0101 M03 S800 X0 Z5 G01 Z0 F0.2 X58 X60 Z-1 G00 X100 Z100 M05 M00 N11 鉆孔 15 G00 G90 G95 T0707 M03 S300 X0 Z5 G01 Z-35.77 F0.05 Z5 F0.2 G00 X100 Z100 M05 M00 N12 粗車內輪廓 G00 G90 G95 T0808 M03 S800 X0 Z5 G71 G71 U-1.5 R0.5　　　　　　　　　　　　 G71 P30 Q31 U-0.4 W0 F0.2 N30 G01 Z0 F0.2 X29 X25 Z-2 Z-18 X20 Z-30 X0 N31 Z5 G00 X100 Z100 M05 M00 N13 精車內輪廓 G00 G90 G95 T0808 M03 S1500 X0 Z5 G70 P30 Q31 G00 X100 Z100 M05 M02 第四章 總 結 畢業(yè)設計是學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的給排水系統(tǒng)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設備的選用標準，各種管道的安裝方式，我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的。和老師的溝通交流更使我從經濟的角度對設計有了新的認識也對自己提出了新的要求，舉個簡單的例子：市政給水管網引入管的管徑如果選擇不當就將造成上萬元的直接經濟損失，這些本是我工作后才會意識到的問題，通過這次畢業(yè)設計讓我提前了解了這些知識，這是很珍貴的。 在設計過程中程序的設計讓我很頭痛，原因是第一次一個人單獨完成，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識到：要向更完美的進行一次設計，與其他專業(yè)人才的交流溝通是很有必要的。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數實際經驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，只有發(fā)現問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關注新技術新設備新工藝的出現，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國的四化服務。 參考文獻： 1. 王志平. 數控編程與操作. 北京高等教育出版社，2003 2. 周蘭. 模具設計與制造. 清華大學出版社，2003 3. 黃衛(wèi). 數控技術與數控編程. 機械工業(yè)出版社，1998 4. 史明. 機械加工切削數據手冊. 機械工業(yè)出版社，1998 5. 劉江. 數控編程. 機械工業(yè)出版社, 1998 6. 李真峰. 數控加工工藝. 上海交通出版社, 2004 7. 趙如福. 金屬機械加工工藝人員手冊. 上?？茖W技術出版社，1999 8. 趙長明. 刀具設計手冊. 機械工業(yè)出版社，1998 9. 馬占永. 機械加工工藝設計實用手冊. 航空工業(yè)出版社，2003 10．陳宏鈞. 實用機械加工工藝手冊. 機械工業(yè)出版社，2001 36