數(shù)控車床的典型零件加工工藝設(shè)計【帶螺紋】

1、<p>　　編號 </p><p>　　淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　二〇一一年十一月</b></p><p>　題 目數(shù)控車床的典型零件加工工藝設(shè)計</p><p><b&

2、gt;　　摘 要</b></p><p>　　本文根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點，針對具體的零件，進(jìn)行了UG建模，工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數(shù)控加工程序編制。通過整個工藝的過程的制定，充分體現(xiàn)了數(shù)控設(shè)備在保證加工精度，加工效率，簡化工序等方面的優(yōu)勢。</p><p>　　關(guān)鍵詞：UG建模 工藝分析　加工方案　進(jìn)給路線　 手工編程<

3、;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1</p><p>　　1.2數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1<

4、/p><p>　　1.2.1開放結(jié)構(gòu)的發(fā)展1</p><p>　　1.2.2軟件伺服驅(qū)動技術(shù)2</p><p>　　1.2.3 CNC系統(tǒng)的連網(wǎng)3</p><p>　　1.2.4功能不斷發(fā)展和擴(kuò)大4</p><p>　　1.3數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.3.1高速、高

5、精加工技術(shù)及裝備的新趨勢4</p><p>　　1.3.2軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展4</p><p>　　1.3.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢5</p><p>　　1.3.4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立6</p><p>　　1.4本課題研究的內(nèi)容6</p><p>　　第二

6、章 零件的UG建模8</p><p><b>　　2.1零件18</b></p><p>　　2.1.1進(jìn)入UG NX6.0主界面8</p><p>　　2.1.2新建部件文件8</p><p>　　2.1.3插入實體9</p><p>　　2.1.4創(chuàng)建溝槽10</p>

7、<p>　　2.1.5創(chuàng)建倒斜角10</p><p>　　2.1.6創(chuàng)建螺紋11</p><p>　　2.1.8布爾運算12</p><p><b>　　2.2零件213</b></p><p>　　2.2.1進(jìn)入UG NX6.0主界面13</p><p>　　2.2.2新

8、建部件文件13</p><p>　　2.2.3創(chuàng)建草圖14</p><p>　　2.2.4創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征14</p><p>　　2.2.5創(chuàng)建螺紋15</p><p><b>　　2.3零件315</b></p><p>　　2.3.1進(jìn)入UG NX6.0主界面16</p>

9、<p>　　2.3.2新建部件文件16</p><p>　　2.3.3創(chuàng)建草圖16</p><p>　　2.3.4創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征16</p><p>　　第三章 數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容18</p><p>　　3.1零件的工藝性分析18</p><p>　　3.1.1零件圖分析18<

10、/p><p>　　3.1.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析18</p><p>　　3.2 確定數(shù)控車削加工內(nèi)容18</p><p>　　3.3數(shù)控車削加工工藝方案的擬定19</p><p>　　3.3.1擬定工藝路線19</p><p>　　3.3.2確定進(jìn)給路線19</p><p>　　3.3.3確

11、定最短的切削進(jìn)給路線20</p><p>　　3.3.4零件輪廓精加工一次進(jìn)給完成21</p><p>　　3.4數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計21</p><p>　　3.4.1數(shù)控車削加工工序劃分方法21</p><p>　　3.4.2數(shù)控車削加工工序設(shè)計22</p><p>　　3.5數(shù)控編程概述26&l

12、t;/p><p>　　3.5.1數(shù)控車床編程特點27</p><p>　　3.5.2數(shù)控編程的分類27</p><p>　　3.5.3數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟28</p><p>　　第四章 零件的數(shù)控加工工藝分析29</p><p>　　4.1零件裝配圖29</p><p>　　4.2零件

13、1的數(shù)控車削加工工藝分析與設(shè)計30</p><p>　　4.2.1零件輪廓幾何元素分析30</p><p>　　4.2.2毛坯件的選擇30</p><p>　　4.2.3選擇機(jī)床設(shè)備30</p><p>　　4.2.4確定零件定位基準(zhǔn)及裝夾方式30</p><p>　　4.2.5確定加工順序及進(jìn)給路線31&

14、lt;/p><p>　　4.2.6刀具的選擇32</p><p>　　4.2.7切削用量的選擇32</p><p>　　4.2.8填寫工藝卡片32</p><p>　　4.3 零件2的數(shù)控車削加工工藝分析與設(shè)計33</p><p>　　4.3.1零件輪廓幾何元素分析33</p><p>　

15、　4.3.2毛坯件的選擇33</p><p>　　4.3.3選擇機(jī)床設(shè)備34</p><p>　　4.3.4確定零件定位基準(zhǔn)及裝夾方式34</p><p>　　4.3.5確定加工順序及進(jìn)給路線34</p><p>　　4.3.6刀具的選擇35</p><p>　　4.3.7切削用量的選擇35</p&g

16、t;<p>　　4.3.8填寫工藝卡片35</p><p>　　4.4零件3的數(shù)控車削加工工藝分析與設(shè)計36</p><p>　　4.4.1零件輪廓幾何元素分析36</p><p>　　4.4.2毛坯件的選擇36</p><p>　　4.4.3選擇機(jī)床設(shè)備37</p><p>　　4.4.4確定

17、零件定位基準(zhǔn)及裝夾方式37</p><p>　　4.4.5確定加工順序及進(jìn)給路線37</p><p>　　4.4.6刀具的選擇37</p><p>　　4.4.7切削用量的選擇37</p><p>　　4.4.8填寫工藝卡片38</p><p>　　第五章 加工程序的編制39</p><

18、;p>　　5.1零件1的數(shù)控加工程序39</p><p>　　5.1.1右端加工程序39</p><p>　　5.1.2左端加工程序40</p><p>　　5.2零件2的數(shù)控加工程序41</p><p>　　5.2.1右端加工程序41</p><p>　　5.2.2左端加工程序42</p>

19、;<p>　　5.3零件3的數(shù)控加工程序43</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望44</p><p>　　6.1設(shè)計總結(jié)44</p><p>　　6.2將來展望44</p><p><b>　　致 謝46</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)47

20、</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品；其技術(shù)范圍復(fù)蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)：(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)：(6)軟件技術(shù)等。計算機(jī)對傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透，完全改變了制

21、造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地。</p><p>　　1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生</p><p>　　在機(jī)械制造工業(yè)中并不是所有的產(chǎn)品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產(chǎn)的零件(批量在10～100件)約占機(jī)械加工總量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、機(jī)床、重型機(jī)械以及國防工業(yè)更是如此。</p><p&g

22、t;　　為了滿足多品種，小批量的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化的加工手段。</p><p>　　根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB∕TB129-1997，對機(jī)床數(shù)字控制的定義：用數(shù)字控制的裝置（簡稱數(shù)控裝置），在運行過程中，不斷地引入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而對某一生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制，叫數(shù)字控制，簡稱數(shù)控

23、。用計算機(jī)控制加工功能，稱計算機(jī)數(shù)控(computerized numerical ，縮寫CNC)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床即使采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。從應(yīng)用來說，數(shù)控機(jī)床就是將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、松加工件、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等)和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示，通過控制介質(zhì)將數(shù)字信息送入專用的或通用的計算機(jī)，計

24、算機(jī)對輸入的信息進(jìn)行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，是機(jī)床自動加工出所需要的零件。</p><p>　　1.2數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1開放結(jié)構(gòu)的發(fā)展</p><p>　　數(shù)控技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)在，已有近50年的歷史。按照電子器件的發(fā)展可分為五個發(fā)展階段：電子管數(shù)控，晶體管數(shù)控，中小規(guī)模IC數(shù)控，小型計算機(jī)數(shù)控，微

25、處理器數(shù)控；從體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，可分為以硬件及連線組成的硬數(shù)控系統(tǒng)、計算機(jī)硬件及軟件組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)，后者也稱為軟數(shù)控系統(tǒng)：從伺服及控制的方式可分為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機(jī)驅(qū)動的閉環(huán)系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了加工精度、速度和效率。人類發(fā)明了機(jī)器，延長和擴(kuò)展人的手腳功能：當(dāng)出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)以后，制造廠家逐漸希望數(shù)控系統(tǒng)能部分代替機(jī)床設(shè)計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經(jīng)驗和操作技能放進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，同

26、時也希望系統(tǒng)具有圖形交互、診斷功能等。首先就要求數(shù)控系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面和開發(fā)平臺，通過這個界面和平臺開放而自由地執(zhí)行和表達(dá)自己的思路。這就產(chǎn)生了開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。機(jī)床制造商可以在該開放系統(tǒng)的平臺上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系統(tǒng)。目前，開放系統(tǒng)有兩種基本結(jié)構(gòu)：(1)CNC+PC主板：把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機(jī)器中，PC板主要運行實時控制，CNC主要運行以坐標(biāo)軸運動為主的實時控制。(2)PC+運動控制板：</p>

27、<p>　　1.2.2軟件伺服驅(qū)動技術(shù)</p><p>　　伺服技術(shù)是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。廣義上說，采用計算機(jī)控制，控制算法采用軟件的伺服裝置稱為“軟件伺服”。它有以下優(yōu)點：(1)無溫漂，穩(wěn)定性好。(2)基于數(shù)值計算，精度高。(3)通過參數(shù)對設(shè)定，調(diào)整減少。(4)容易做成ASIC電路。70年代，美國GATTYS公司發(fā)明了直流力矩伺服電機(jī)，從此開始大量采用直流電機(jī)驅(qū)動。開環(huán)的系統(tǒng)逐漸由閉環(huán)的系統(tǒng)取

28、代。但直流電機(jī)存在以下缺點：(1)電動機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速、環(huán)境條件受到限制；(2)換向器、電刷維護(hù)不方便。交流異步電機(jī)雖然價格便宜、結(jié)構(gòu)簡單，但早期由於控制性能差，所以很長時間沒有在數(shù)控系統(tǒng)上得到應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，1971年，德國西門子的Blaschke發(fā)明了交流異步機(jī)的矢量控制法；1980年，德國人Leonhard為首的研究小組在應(yīng)用微理器的矢量控制的研究中取得進(jìn)展，使矢量控制實用化。從70年代末，數(shù)控機(jī)床逐漸采用異步電機(jī)為

29、主軸的驅(qū)動電機(jī)。如果把直流電機(jī)進(jìn)行“里翻外”的處理，即把電驅(qū)繞組裝在定子，轉(zhuǎn)子為永磁部分，由轉(zhuǎn)子軸上的編碼器測出磁極位置，這就構(gòu)成了永磁無刷電機(jī)。這種電機(jī)具有良好的伺服性能。從80年代開始，逐漸應(yīng)用在數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給驅(qū)動</p><p>　　1.2.3 CNC系統(tǒng)的連網(wǎng)</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺機(jī)床到控制多臺機(jī)床的分級式控制需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是進(jìn)行通信，共享信息

30、。這種通信通常分三級：(1)工廠管理級。一般由以太網(wǎng)組成。(2)車間單元控制級。一般由DNC功能進(jìn)行控制。通過DNC功能形成網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)對零件程序的上傳或下傳CNC的數(shù)據(jù)；PLC數(shù)據(jù)的傳送；存貯器操作控制；系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。更高檔次的DNC還可以對CAD∕CAM/CAPP以及CNC的程序進(jìn)行傳送和分級管理。CNC與通信網(wǎng)絡(luò)連系在一起還可以傳遞維修數(shù)據(jù)，使用戶與NC生產(chǎn)廠直接通信：進(jìn)而，把制造廠家連系一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。(3)

31、現(xiàn)場設(shè)備級?，F(xiàn)場級與車間單元控制級及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)及工I∕O控制、連線控制、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)、運行數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計等功能，保證現(xiàn)場設(shè)備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠管理層，向工廠級提供數(shù)據(jù)。同時也可接受工廠管理層下達(dá)的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。因此，現(xiàn)場級與車間級是實現(xiàn)工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的現(xiàn)場級大多是基于PLC的分布式系統(tǒng)。其主要特點是現(xiàn)場層

32、設(shè)備與控制器之間的連</p><p>　　1.2.4功能不斷發(fā)展和擴(kuò)大</p><p>　　NC技術(shù)經(jīng)過50年的發(fā)展，已經(jīng)成為制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。這里以FANUC最先進(jìn)的CNC控制系統(tǒng)15i／150i為例說明系統(tǒng)功能的發(fā)展。這是一臺具有開放性，4通道、最多控制軸數(shù)為24軸、最多聯(lián)動軸數(shù)為24軸、最多可控制4個主軸的CNC系統(tǒng)。</p><p>　　1.3數(shù)控技術(shù)國內(nèi)

33、外發(fā)展趨勢</p><p>　　1.3.1高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 </p><p>　　效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。 </p><p>　　在轎車

34、工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)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(lǐng)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(jìn)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(jī)翼、機(jī)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(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)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

35、。 </p><p>　　從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運行速度可達(dá)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(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30mi

36、n，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達(dá)12000r/min。 </p><p>　　在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)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(jìn)入納米級(0.01μm)。 </p><p>　　在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值

37、已達(dá)6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 </p><p>　　為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 </p><p>　　1.3.2軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 </p><p>　　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光

38、潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展。 </p><p>　　當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其

39、制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含5面加工機(jī)床)的發(fā)展。 </p><p>　　在EMO2001展會上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)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(jī)床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)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(lián)動加

40、工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。 </p><p>　　1.3.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 </p><p>　　21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適

41、應(yīng)運算、自動識別負(fù)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(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 </p><p>　　為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC、歐共體的OSACA、日本的OSEC，中國的ONC等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開

42、放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象(數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控

43、裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈(Okuma)機(jī)床公司展出“IT p

44、laza”(信息技術(shù)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(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。 </p><p>　　1.3.4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立 </p><p>　　(1)關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范 </p><p>　　如前所述，開放式

45、數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)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(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 </p><p>　　(2)關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) </p>&

46、lt;p>　　數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何(how)加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)ISO14649(STEP-NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工

47、業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。 </p><p>　　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)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(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)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％

48、)和加工時間(約50％)。 </p><p>　　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(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標(biāo)

49、是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗證。</p><p>　　1.4本課題研究的內(nèi)容</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計主要研究典型零件的的數(shù)控車床加工，并通過UG建模建立加工零件，通過數(shù)控加工工藝分析和加工程序的編制完成本次畢業(yè)設(shè)計。章節(jié)主要內(nèi)容如下：</p><

50、;p>　　(1)緒論 主要論述數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的加工特點和發(fā)展趨勢。</p><p>　　(2)UG建模 通過UG建模的操作，建立工藝分析零件。</p><p>　　(3)數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容 主要為第四章的典型零件的數(shù)控加工工藝分析進(jìn)行理論支持，并選擇各種重要參數(shù)。</p><p>　　(4)典型零件數(shù)控加工工藝分析 主要對零件進(jìn)行工

51、藝分析，確定毛坯，工件的裝夾，定位基準(zhǔn)的選擇，選擇加工設(shè)備，刀具的選擇，切削用量的選擇，切削液選擇，數(shù)控加工刀具卡，工序卡和走刀路線圖。</p><p>　　(5)加工程序部分 主要是數(shù)控加工程序的編制。</p><p>　　第二章 零件的UG建模</p><p>　　Unigraphics Solutions公司(簡稱UGS)是全球著名的MCAD供應(yīng)商，主要通

52、過其虛擬產(chǎn)品開發(fā)(VPD)的理論，為汽車與交通、航空航天、日常消費品、通用機(jī)械及電子工業(yè)等領(lǐng)域提供多極化、集成的、企業(yè)級的包括軟件產(chǎn)品與服務(wù)在內(nèi)的完整MCAD解決方案。其主要的CAD產(chǎn)品是UG。</p><p><b>　　2.1零件1</b></p><p><b>　　圖2-1 零件1</b></p><p>　　2.

53、1.1進(jìn)入UG NX6.0主界面 </p><p>　　選擇“開始”→“程序”→“UGS NX 6.0” →“”命令，或雙擊桌面上的快捷方式圖標(biāo)，就進(jìn)入UG NX 6.0。</p><p>　　2.1.2新建部件文件</p><p>　　(1)選擇菜單命令“文件”→“新建”，或單擊按鈕，彈出文件新建對話框。</p><p>　　(2)在文件新

54、建對話框中選擇新建選項卡，并在“名稱”文本框中輸入“jian1”，確定存放的路徑為“E：\SMC\”,單擊確定按鈕，新建本件文件后進(jìn)入建模模塊。</p><p>　　圖2-2 插入圓柱體 圖2-3 插入凸臺</p><p><b>　　2.1.3插入實體</b></p><p>　　(1)選擇菜單命令“插入” →

55、“設(shè)計特征” →“圓柱體”，打開如圖2-2所示的對話框，直徑30，高度17。</p><p>　　(2)選擇坐標(biāo)原點為制定矢量，制定點選Z軸。單擊確定。</p><p>　　(3)在工具欄中單擊“插入”按鈕，選擇“設(shè)計特征”→“凸臺”（）彈出“凸臺”對話</p><p>　　(4)在彈出的“凸臺”話框中，如圖2-3，在直徑、高度尺寸和拔錐角中分別輸入“38” “10

56、” 和“0”單擊“確定”按鈕，選擇以“點到點”定位，如圖2-4，彈出“設(shè)置圓弧位置對話框”點擊“圓弧中心”，如圖2-5，單擊“確定”按鈕。</p><p>　　圖2-4 定位 圖2-5 設(shè)置圓弧位置</p><p>　　(5)繼續(xù)在次面創(chuàng)建凸臺直徑、高度尺寸和拔錐角中分別輸入“58” “10” 和“0”單擊“確定”按鈕。其余操作同上。</p>&

57、lt;p>　　(6)在另外一面建凸臺直徑、高度尺寸和拔錐角中分別輸入“28” “8.04” 和“0”單擊“確定”按鈕。其余操作和以上操作一樣。</p><p>　　(7)同上，分別創(chuàng)建直徑、高度、拔角為36、34.96、0；20.2、9、0，的凸臺。創(chuàng)建完凸臺后的模型如圖。</p><p>　　(8)選擇菜單命令“插入” →“設(shè)計特征” →“圓錐”，命令，打開“圓錐”對話框。<

58、/p><p>　　(9)在“圓錐”對話框中，選擇“““底部直徑、高度和半角”，且在相應(yīng)的文本框中輸入“20.2”、“20”、“10”。如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 插入圓錐 圖2-7 模型</p><p>　　(10)定位和凸臺定位相似，創(chuàng)建完后的模型如圖2-7所示。</p><p>&

59、lt;b>　　2.1.4創(chuàng)建溝槽</b></p><p>　　(1)選擇菜單命令“插入” →“設(shè)計特征” →“溝槽”命令，打開“矩形溝槽”對話框，如圖2-8所示。</p><p>　　圖2-8 插入溝槽 圖2-9 參數(shù)設(shè)置</p><p>　　(2)在繪圖窗口選擇溝槽的放置面，并按圖2-9所示設(shè)置對話框中的參數(shù)

60、。</p><p>　　(3)單擊”確定”按鈕，打開如圖2-10所示的“定位溝槽”對話框。</p><p>　　圖2-10 定位 圖2-11 創(chuàng)建表達(dá)式</p><p>　　(4)在繪圖窗口選擇定位邊緣，輸入如圖2-11所示的“創(chuàng)建表達(dá)式”對話框。</p><p>　　(5)單擊“確定”，即溝槽創(chuàng)建完成

61、。</p><p>　　2.1.5創(chuàng)建倒斜角</p><p>　　(1)選擇菜單命令“插入” →“設(shè)計特征” →“倒斜角”命令，打開“倒斜角”對話框。</p><p>　　(2)選擇Φ30兩端、Φ38右端、Φ58兩端創(chuàng)建如圖2-12對話框中的倒斜角，選擇Φ36兩端創(chuàng)建如圖4-13對話框中的倒斜角。</p><p>　　圖2-12 創(chuàng)建45度倒

62、斜角 圖2-13 創(chuàng)建30度倒斜角</p><p>　　(3)在“倒斜角”對話框中單擊“確定”按鈕，即倒斜角創(chuàng)建完成。</p><p><b>　　2.1.6創(chuàng)建螺紋</b></p><p>　　(1)選擇菜單命令“插入” →“設(shè)計特征” →“螺紋”命令，打開如圖2-14所示的“螺紋”對話框。</p>

63、;<p>　　圖2-14 插入螺紋 圖2-15 螺紋對話框</p><p>　　(2)在“螺紋類型”選項組中點選“詳細(xì)”單選項。</p><p>　　(3)選擇Φ30圓柱面作為螺紋的放置面。</p><p>　　(4)系統(tǒng)打開如圖2-15所示的對話框，選擇Φ30右端面作為螺紋的開始面。</p>

64、<p>　　(5)返回到“螺紋”對話框，在“長度”文本框中輸入“13”，其他參數(shù)不變，單擊“確定”按鈕生成詳細(xì)螺紋。</p><p>　　(6)同上完成Φ36圓柱面螺紋。結(jié)果如圖2-16所示。</p><p><b>　　圖2-16 模型</b></p><p><b>　　2.1.8布爾運算</b></

65、p><p>　　(1)選擇菜單命令“插入” →“設(shè)計特征” →“球”命令，打開 “球”對話框。</p><p>　　(2)按如圖2-17所示中輸入操作。</p><p>　　圖2-17 插入球?qū)υ捒?lt;/p><p>　　(3)按順序選擇目標(biāo)體和工具體，完成求差操作，求差結(jié)果如圖2-18所示。</p><p>　　圖2-18

66、 零件1模型</p><p><b>　　2.2零件2</b></p><p><b>　　圖2-20 零件2</b></p><p>　　2.2.1進(jìn)入UG NX6.0主界面 </p><p>　　選擇“開始”→“程序”→“UGS NX 6.0” →“”命令，或雙擊桌面上的快捷方式圖標(biāo)，就進(jìn)入UG

67、 NX 6.0。</p><p>　　2.2.2新建部件文件</p><p>　　(1)選擇菜單命令“文件”→“新建”，或單擊按鈕，彈出文件新建對話框。</p><p>　　(2)在文件新建對話框中選擇新建選項卡，并在“名稱”文本框中輸入“jian2”，確定存放的路徑為“E：\SMC\”,單擊確定按鈕，新建本件文件后進(jìn)入建模模塊。</p><p&

68、gt;<b>　　2.2.3創(chuàng)建草圖</b></p><p>　　(1)單擊菜單欄中的“插入”→“草圖”命令，進(jìn)入草圖界面。繪制如圖2-21所示的草圖。</p><p>　　(2)單擊“草圖生成器”工具欄中的按鈕，草圖繪制完畢。</p><p><b>　　圖2-21 草圖</b></p><p>

69、　　2.2.4創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征</p><p>　　(1)選擇菜單命令“插入” →“設(shè)計特征” →“回轉(zhuǎn)”命令，打開“回轉(zhuǎn)”對話框。</p><p>　　(2)選擇上一步中繪制的曲線為旋轉(zhuǎn)曲線。</p><p>　　(3)在如圖2-22所示的對話框中，選擇“指定矢量”X選項，在繪制窗口選擇原點為基準(zhǔn)點。</p><p>　　(4)對話框中的其他參

70、數(shù)設(shè)置如圖2-22所示。</p><p>　　圖2-22 回轉(zhuǎn)對話框 圖2-23 模型</p><p>　　(5)單擊“確定”按鈕，完成旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建，如圖2-23所示。</p><p><b>　　2.2.5創(chuàng)建螺紋</b></p><p>　　螺紋創(chuàng)建與零件1中Φ30圓

71、柱面相似。最終模型圖如2-24所示。</p><p>　　圖2-24 零件2模型圖</p><p><b>　　2.3零件3</b></p><p><b>　　圖2-25 零件3</b></p><p>　　2.3.1進(jìn)入UG NX6.0主界面 </p><p>　　選擇“

72、開始”→“程序”→“UGS NX 6.0” →“”命令，或雙擊桌面上的快捷方式圖標(biāo)，就進(jìn)入UG NX 6.0。</p><p>　　2.3.2新建部件文件</p><p>　　(1)選擇菜單命令“文件”→“新建”，或單擊按鈕，彈出文件新建對話框。</p><p>　　(2)在文件新建對話框中選擇新建選項卡，并在“名稱”文本框中輸入“jian3”，確定存放的路徑為“E

73、：\SMC\”,單擊確定按鈕，新建本件文件后進(jìn)入建模模塊。</p><p><b>　　2.3.3創(chuàng)建草圖</b></p><p>　　(1)單擊菜單欄中的“插入”→“草圖”命令，進(jìn)入草圖界面。繪制如圖2-26所示的草圖。</p><p>　　(2)單擊“草圖生成器”工具欄中的按鈕，草圖繪制完畢。</p><p>　　圖

74、2-26 創(chuàng)建草圖</p><p>　　2.3.4創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征</p><p>　　(1)選擇菜單命令“插入” →“設(shè)計特征” →“回轉(zhuǎn)”命令，打開“回轉(zhuǎn)”對話框。</p><p>　　(2)選擇上一步中繪制的曲線為旋轉(zhuǎn)曲線。</p><p>　　(3)在如圖2-27所示的對話框中，選擇“指定矢量”X選項，在繪制窗口選擇原點為基準(zhǔn)點。<

75、/p><p>　　(4)對話框中的其他參數(shù)設(shè)置如圖2-27所示。</p><p>　　圖2-27 回轉(zhuǎn)命令 圖 2-28 零件3模型</p><p>　　(5)單擊“確定”按鈕，完成旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建，如圖2-28所示。</p><p>　　第三章 數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容</p><

76、p>　　數(shù)控車削加工工藝制定得合理與與否對數(shù)控加工編制、數(shù)控車床加工效率以及工件加工質(zhì)量都有重要的影響。因此，根據(jù)車削加工的一般工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點，制訂零件的數(shù)控車削加工工藝顯得非常重要。數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：</p><p>　　3.1零件的工藝性分析</p><p>　　3.1.1零件圖分析</p><p>　　零件圖分析是

77、制訂數(shù)控車削工藝的首要工作，主要應(yīng)考慮以下幾個方面：</p><p>　　(1)尺寸標(biāo)注方法分析</p><p>　　在數(shù)控車床的編程中，點、線、面的位置一般都是以工件坐標(biāo)原點為基準(zhǔn)的。因此，零件圖中尺寸標(biāo)注因根據(jù)數(shù)控車床編程特點盡量直接給出坐標(biāo)尺寸，或采用同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，減少編程輔助時間，容易滿足加工要求。</p><p>　　(2)零件輪廓幾何要素分析<

78、/p><p>　　在手工編程時需要知道幾何要素各基點和節(jié)點坐標(biāo)，在CAD/CAM編程時，要對輪廓所有的幾何要素進(jìn)行定義。因此，在分析零件圖樣時，要分析幾何要素給定條件是否充分。盡量避免由于參數(shù)不全或不清，增加編程計算難度，甚至無法編程。</p><p>　　(3)精度和技術(shù)要求分析</p><p>　　保證零件精度和各項技術(shù)要求是最終目標(biāo)，只有在分析零件有關(guān)精度要求和技

79、術(shù)要求的基礎(chǔ)上，才能合理選擇加工方法、裝夾方法、刀具及切削用量等。如對于表面要求高的表面，應(yīng)采用恒線速度切削；如還要采用其他措施(如磨削）。對于零件圖上位置精度要求高的表面，應(yīng)盡量把這些表面的加工在同一次裝夾中完成。</p><p>　　3.1.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析</p><p>　　零件結(jié)構(gòu)工藝性分析是指零件對加工方法的適應(yīng)性彌補(bǔ)，則應(yīng)給后續(xù)工序留有余量，即所設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工成形

80、。在數(shù)控車床上加工零件時，應(yīng)根據(jù)數(shù)控車床的特點，認(rèn)真分析零件結(jié)構(gòu)的合理性。在結(jié)構(gòu)分析時，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時與設(shè)計人員或有關(guān)部門溝通并提出相應(yīng)修改意見和建議。</p><p>　　3.2 確定數(shù)控車削加工內(nèi)容</p><p>　　在分析零件形狀、精度和其他技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，選擇在數(shù)控車床上加工的內(nèi)容。選擇數(shù)控車床加工的內(nèi)容，應(yīng)注意以下幾個方面：</p><p>　　(1

81、)優(yōu)先考慮臥式車床無法加工的內(nèi)容作為數(shù)控車床的加工內(nèi)容。</p><p>　　(2)重點選擇臥式車床難加工、質(zhì)量也很難保證作為數(shù)控車床加工內(nèi)容。</p><p>　　(3)在臥式車床上加工效率低，工人操作勞動強(qiáng)度大的加工內(nèi)容可以考慮在數(shù)控車床上加工。</p><p>　　3.3數(shù)控車削加工工藝方案的擬定</p><p>　　數(shù)控車削加工工藝方

82、案是擬定是制訂數(shù)控車削加工工藝的主要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容選擇各加工表面的加工方法、安排工序的先后順序、確定刀具的進(jìn)給路線等。技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)從生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的一些綜合性工藝原則，結(jié)合現(xiàn)場的實際條件，提出幾種方案，通過對比分析，從中選擇最佳方案。</p><p>　　3.3.1擬定工藝路線</p><p>　　(1)加工方法的選擇</p><p>　　回轉(zhuǎn)體零件的結(jié)

83、構(gòu)形狀雖然是多種多樣的，但它們都是由平面、內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、曲面、螺紋等組成。每一種表面都是多種加工方法，實際選擇時應(yīng)結(jié)合零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及生產(chǎn)類型等因素全面考慮。</p><p>　　(2)加工順序的安排</p><p>　　在選定加工方法后，就是劃分工序和合理安排工序的順序。零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。工序安排一般有兩種

84、原則，即工序分散和工序集中。在數(shù)控車床上加工零件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序。</p><p>　　安排零件車削加工順序一般遵循下列原則：</p><p>　　1)先粗后精。按照粗車→半精車→精車的順序進(jìn)行。</p><p>　　2)先近后遠(yuǎn)。通常在粗加工時，離換刀點進(jìn)的部位先加工，離換刀點遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間，并且有利于保持坯件或半

85、成品的剛度，改善其切削條件。</p><p>　　3)內(nèi)外交叉。到既有內(nèi)表面(內(nèi)型、腔），又有外表面的零件，安排加工順序時，應(yīng)先粗加工內(nèi)外表面，然后精加工內(nèi)外表面。加工內(nèi)外表面時，通常先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，然后加工外表面。</p><p>　　4)刀具集中。盡量用一把刀加工完相應(yīng)各部位后，在換另一把刀加工相應(yīng)的其他部位，以減少空行程和換刀時間。</p><p>　　5)

86、基面先行。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來。</p><p>　　3.3.2確定進(jìn)給路線</p><p>　　確定進(jìn)給路線的主要工作在于確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線等，因為精加工的進(jìn)給路線基本是沿著輪廓順序進(jìn)給的。進(jìn)給路線一般是指刀具從起刀點開始運功起，直至返回該點并結(jié)束加工程序所進(jìn)過的路徑為止，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。</p><p>　　

87、(1)刀具引入、切出</p><p>　　在數(shù)控車床上進(jìn)行加工時，尤其是精車，要妥當(dāng)考慮刀具的引入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向引入、切出，以免因切削力突然變化而造成彈性突變或滯留刀痕等。</p><p>　　尤其是車螺紋時，必須設(shè)置升速進(jìn)刀段(空刀導(dǎo)入量)δ1和減速退刀量(空刀導(dǎo)出量)δ2，這樣可避免因車刀進(jìn)給升降速而影響螺紋的穩(wěn)定。δ1、δ2一般按下式選?。?lt;/p>

88、<p>　　δ1≥P；δ2≥0.75P (3-1)</p><p>　　式中，P為螺紋的導(dǎo)程。</p><p>　　(2)確定最短的空行程路線</p><p>　　確定最短的空行程路線，除了依靠大量的實踐經(jīng)驗外，還善于分析，必要時可輔以一些簡單計算。</p><p>　　1)靈活設(shè)置程序循環(huán)起

89、點。在車削加工編程時，許多情況下采用固定循環(huán)指令編程，如圖3-1所示，是采用矩形循環(huán)方式進(jìn)行外輪廓粗車的一種情況示例。考慮加工中換刀的安全，常將起刀點設(shè)在較遠(yuǎn)的位置A點，同時，將起刀點和循環(huán)起點重和，其進(jìn)給路線如圖3-1a所示。若將起刀點和循環(huán)起點分開設(shè)置，分別在A點和B點處，其進(jìn)給路線如圖3-1b所示。顯然，圖3-1b所示進(jìn)給路線短。</p><p>　　a)

90、 b)</p><p>　　圖3-1 起到點和循環(huán)起點</p><p>　　a) 起刀點和循環(huán)起點重和 b）起刀點和循環(huán)起點分離</p><p>　　2)合理安排返回?fù)Q刀點。在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時，編程者有時將每一刀加工完后通過執(zhí)行返回?fù)Q刀點，使其返回到換刀點位置，然后再執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會增加進(jìn)給路線的距離，從而降低生產(chǎn)率。因此

91、，在不換刀的前提下，執(zhí)行退刀動作時，應(yīng)不用返回?fù)Q刀點。安排進(jìn)給路線時，應(yīng)盡量縮短前一刀終點與后一刀起點的距離，方可滿足進(jìn)給路線為最短的要求。</p><p>　　3.3.3確定最短的切削進(jìn)給路線</p><p>　　切削進(jìn)給路線可有效地提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗。在安排粗加工或精加工的切削路線時，應(yīng)同時兼顧到被加工零件的剛度及加工的工藝性要求。</p><p>　　

92、圖3-2所示是幾種不同切削進(jìn)給路線的安排示意圖，其中，圖3-2a所示為封閉輪廓復(fù)合車削循環(huán)的進(jìn)給路線，圖3-2b所示為“三角形”進(jìn)給路線，圖3-2c所示為“矩形”進(jìn)給路線。</p><p>　　a) b)</p><p><b>　　c)</b></p><p><b>　

93、　圖3-2 進(jìn)給路線</b></p><p>　　對以上三種切削進(jìn)給路線分析和判斷可知：矩形循環(huán)進(jìn)給路線的長度總和為最短，即在同等條件下，其車削所需的時間(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，在制訂加工方案時，建議采用“矩形”進(jìn)給路線。</p><p>　　3.3.4零件輪廓精加工一次進(jìn)給完成</p><p>　

94、　在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時，零件輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成，此時，加工刀具的進(jìn)、退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)輪廓中安排切入、切出、換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連續(xù)的輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等缺陷。</p><p>　　總之，在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的進(jìn)給路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少不必要的刀具耗損及機(jī)床進(jìn)給滑動

95、部件的磨損等。</p><p>　　3.4數(shù)控車削加工工序劃分與設(shè)計</p><p>　　3.4.1數(shù)控車削加工工序劃分方法</p><p>　　數(shù)控車削加工工序劃分常有以下幾種方法：</p><p>　　1)按安裝次數(shù)劃分工序。以每一次裝夾作為一道工序，這種劃分方法主要適用于加工內(nèi)容不多的零件。</p><p>　　

96、2)按加工部位劃分工序。按零件的結(jié)構(gòu)特點分成幾個加工部分，每個部分作為一道工序。</p><p>　　3)按所用刀具劃分工序。刀具集中分序法是按所用刀具劃分工序，即用同一把刀或同一類刀具完成零件所有需要加工的部位，以達(dá)到節(jié)省時間、提高效率的目的。</p><p>　　4)按粗、精加工劃分工序。對易變形或精度要求較高的零件常用這種方法。這種劃分工序一般不允許一次裝夾就完成加工，而是粗加工時留

97、出一定的加工余量，重新裝夾后在完成精加工。</p><p>　　3.4.2數(shù)控車削加工工序設(shè)計</p><p>　　數(shù)控車削加工工序劃分后，對每個加工工序都要進(jìn)行設(shè)計。</p><p><b>　　(1)確定裝夾方案</b></p><p>　　在數(shù)控車床上根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點和工件加工要求，確定合理裝夾方式，選用相應(yīng)的夾具

98、。如軸類零件的定位方式通常是一端外圓固定，即用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧套固定工件的外圓表面，但此定位方式對工件的懸伸長度右一定的限制。工件的懸伸長度過長在切削過程中會產(chǎn)生較大的變形，嚴(yán)重時將無法切削。對于切削長度過長的工件可以采用一夾一頂或兩頂尖裝夾。</p><p>　　數(shù)控車床常用的裝夾方法有以下幾種：</p><p>　　1)三爪自定心卡盤裝夾。三爪自定心卡盤時數(shù)控車床最常

99、用的夾具。它的特點是可以自定心，夾持工件時一般不需要找正，裝夾速度較快，但夾緊力較小，定心精度不高。適于裝夾中小型圓柱形、正三邊或正六邊形工件，不適合同軸度要求較高的工件的二次裝夾。</p><p>　　2)四爪單動卡盤裝夾。用四爪單動卡盤裝夾時，夾緊力較大，裝夾精度較高，不受卡爪磨損的影響，但夾持工件時需要找正，適于裝夾偏心距較小、形狀不規(guī)則或大型的工件等。</p><p>　　3)軟爪

100、裝夾。由于三爪自定心卡盤定心精度不高，當(dāng)加工同軸度要求較高的工件二次裝夾時，常常使用軟爪，軟爪是一種可以加工的卡爪，在使用前配合被加工工件特別制造。</p><p><b>　　4)中心孔定位裝夾</b></p><p>　　兩頂尖撥盤。對于軸向尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，外保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。這種方式，不需找正，裝夾精度高，適用于多工序加

101、工或精加工。</p><p>　　撥動頂尖。撥動頂尖有內(nèi)、外撥動頂尖和端面撥動頂尖兩種。內(nèi)、外撥動頂尖是通過帶齒的錐面嵌入工件撥動工件旋轉(zhuǎn)；端面撥動頂尖是利用端面的撥爪帶動工件旋轉(zhuǎn)，適合裝夾直徑在Φ50～Φ150mm之間的工件。</p><p>　　一夾一頂。在車削較重、較長的軸體零件時，可采用一端夾持，另一端用后頂尖頂住的方式按裝工件，這樣會使工件更為穩(wěn)固，從而能選用較大的切削用量進(jìn)行加

102、工。</p><p>　　心軸與彈簧卡頭裝夾。以孔為定位基準(zhǔn)，用心軸裝夾來加工外表面。以外圓為定位基準(zhǔn)，采用彈簧卡頭來加工內(nèi)表面。用心軸或彈簧卡頭裝夾工件的定位精度高，裝夾工件方便、快捷，適于裝夾內(nèi)外表面的位置精度要求較高的套類零件。</p><p>　　利用其他工裝夾具裝夾。數(shù)控車削加工中有時會遇到一些形狀復(fù)雜和不規(guī)則的零件，不能用三爪自定心卡盤或四爪單動卡盤等夾具裝夾，需要借助其他工裝

103、夾具裝夾，如花盤、角鐵等，對于批量生產(chǎn)時，還要采用專用夾具裝夾。</p><p><b>　　(2)選用刀具</b></p><p>　　1)對數(shù)控刀具的要求</p><p>　　為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工精度高、加工效率高、加工工序集中及零件裝夾次數(shù)少等要求，數(shù)控機(jī)床對所用的刀具有許多性能上的要求。因此，刀具材料應(yīng)具備以下基本性能：</p&g

104、t;<p><b>　　高硬度</b></p><p><b>　　足夠的強(qiáng)度和韌性</b></p><p><b>　　高的耐磨性和耐熱性</b></p><p><b>　　良好的導(dǎo)熱性</b></p><p><b>　　良好

105、的工藝性</b></p><p><b>　　較好的經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　抗粘接性和化學(xué)穩(wěn)定性</p><p><b>　　2)常用的刀具材料</b></p><p>　　目前金屬切削工藝中應(yīng)用的刀具材料主要時高速鋼、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金剛石刀具。

106、在數(shù)控機(jī)床上普通應(yīng)用的是高速鋼、硬質(zhì)合金刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具。</p><p><b>　　3)刀具的分類</b></p><p><b>　　根據(jù)加工用途分類</b></p><p>　　車床主要用于回轉(zhuǎn)表面的加工，如圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋、切槽等切削加工。因此，數(shù)控車床刀具可分為外圓車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀、切

107、槽刀等。</p><p><b>　　根據(jù)刀尖形狀分類</b></p><p>　　數(shù)控車刀按刀尖的形狀一般分為3類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。</p><p><b>　　根據(jù)車刀結(jié)構(gòu)分類</b></p><p>　　根據(jù)車刀的結(jié)構(gòu)，數(shù)控車刀又可分為整體式車刀、焊接式車刀和機(jī)械夾固定式車刀

108、3 類。</p><p><b>　　(3)確定切削用量</b></p><p>　　數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并一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(jìn)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)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大

109、限度提高生產(chǎn)率，降低成本。</p><p>　　1)背吃刀量ap的選擇</p><p>　　粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。在加工余量過大、工藝系統(tǒng)剛性較低、機(jī)床功率不足、刀具強(qiáng)度不夠等情況下，可分多次走刀。切削表面有硬皮的鑄鍛件時，應(yīng)盡量使ap大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀尖。精加工的加工余量一般較小(0.2～0.5mm)，可一次切除。</p><

110、;p>　　車削螺紋時，每次走刀的背吃刀量（進(jìn)刀量）與走刀次數(shù)是兩個重要的參數(shù)，通?？梢园凑毡?.1給出的車削中等強(qiáng)度鋼質(zhì)螺紋的參考值。</p><p>　　表3.1 ISO米制螺紋走刀次數(shù)與進(jìn)刀量推薦表</p><p>　　2)主軸轉(zhuǎn)速n的確定</p><p>　　車削時主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度

111、vc來確定。</p><p>　　切削速度是切削用量中對切削加工影響最大的因素。增大切削速度，可提高切削效率，減少表面粗糙度值，但卻使刀具耐用度降低。因此，要綜合考慮切削條件和要求，選擇適當(dāng)?shù)那邢魉俣龋ǔＲ越?jīng)濟(jì)切削速度切削工件。經(jīng)濟(jì)切削速度是指刀具耐用度為60～100min的切削速度。切削速度除了計算和查表選取外，還可根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。需要注意的是交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度速度不能太低。切

112、削速度確定后，可用下式計算轉(zhuǎn)速：</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中，n——工件或刀具的轉(zhuǎn)速，r／min；</p><p>　　vc——切削速度，m／min;</p><p>　　d——切削刃選定處所對應(yīng)的工件或刀具的回轉(zhuǎn)直徑，mm。</p><p>　　表3

113、.2所示為硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值。</p><p>　　表3.2 硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參數(shù)</p><p>　　數(shù)控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每轉(zhuǎn)一圈時，刀具沿主進(jìn)給軸方向位移一個螺紋即可，不應(yīng)受到限制。但數(shù)控車螺紋時，會受到以下幾方面的影響：</p><p>　　螺紋加工程序段中指令的螺距值，相當(dāng)于進(jìn)給量f(mm∕

114、r)表示的進(jìn)給速度F，如果將機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過大，其換算后的進(jìn)給速度(mm∕min)則必定大大超過正常值。</p><p>　　刀具在其位移過程的始∕終，都將受到伺服系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)升∕降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ)運算速度的約束，由于升∕降頻率特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進(jìn)給運動產(chǎn)生的“超前”和“滯后”而導(dǎo)致部分螺牙不符合要求。</p><p>　　車螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現(xiàn)，