张军毕业设计(轴类零件数控加工工艺设计)(张军)

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1、题 目 轴类零件数控加工工艺设计摘 要 此次设计是基于FANUC-OI-TD的典型零件的编程与加工。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电

2、类专业学生必不可少的。本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。并利用CAXA制造工程师软件完成零件的三维造型，进行加工轨迹设计，实现加工仿真。利用FANUC-OI-TD仿真软件完成仿真加工。利用CAD/CAM软件及G代码指令进行手工编程。关键词： 数控技术 CAXA2008制造工程师 三维造型 仿真加工 手工编程 自动编程AbstractThe tax system of real estate is a powerful leverage to keep the markets fair competition and realize the macro adj

3、ustment and control on real estate. The design is based on the typical components FANUC-OI-TD programming and processing. CNC technology and CNC machine tools in todays machinery manufacturing industry in the important position and great efficiency, showing its presence in the national infrastructur

4、e in the strategic role of industrial modernization, and has become the traditional mechanical manufacturing industry to enhance the transformation and realization of automation, flexible, integrated an important means of production and logo. CNC technology and CNC machine tool widely used for indus

5、trial machinery manufacturing industry, product type and grade as well as the mode of production has brought a revolutionary change. CNC machine tool is the most important modern processing plant equipment. Its development of information technology (1T) and Manufacturing Technology (MT) integrated d

6、evelopment results. Modern CAD / CAM, FMS, CIMS, agile manufacturing and intelligent manufacturing technology, are based on numerical control technology on top of. To master modern CNC technology, modern machinery and electronic knowledge is essential for students. The design of the content presente

7、d the characteristics of CNC machining, processing technology analysis, and numerical control programming general steps. And take advantage of CAXA 2008Manufacturing Engineer to complete part of the three-dimensional modeling software, for processing trajectory design, implementation process simulat

8、ion. Complete the simulation using simulation software FANUC processing. The u se of CAD / CAM software and G code instructions manua l programming. Keywords：CNC Technology CAXA2008 Manufacturing Engineer Three-dimensional modeling Simulation processing Manual programming Automatic Programming目 录第一章

9、：概 述1.1数控加工的特91.2数控机床101.3数控加工151.4数控编程系161.5CAD/CAM系统17第二章： 数控机床的分类2. 1按加工工艺方法分192.1.1金属切削类数控机床192.1.2特种加工类数控机床202.1.3板材加工数控机床202. 2按控制控制运动轨迹分类202.2. 1点位控制数控机床202.2. 2直线控制数控机床212.2. 3轮廓控制数控机床192. 3按驱动装置的特点分类202.3. 1开环控制数控机床202.3. 2闭环控制数控机床232.2. 3半闭环控制数控机床232.2.4混合控制数控机床24第三章 数控车的工艺与工装3.1. 合理选择切削用量

10、.253.2合理选择刀具263.3合理选择夹具273.4确定加工路线273.5 加工路线与加工余量的联系273.6夹具安装要点27第四章 数控车轴类零件加工4.1轴类零件数控加工工艺设计284.1.1零件图工艺分析284.2数控走刀路线图：（用CAXA数控车2008生成）294.2.1粗车外形走刀路线图：（用CAXA数控车2008生成）.294.2.2精车外形走刀路线图：（用CAXA数控车2008生成）.304.2.3切槽走刀路线图：（用CAXA数控车2008生成）.314.2.4切螺纹走刀路线图：（用CAXA数控车2008生成）.324.2.5工件调头装夹以后的加工路线图.334.2.6精加

11、工调头后的外形刀路线图：（用CAXA数控车2008生成）.344.2.7 工艺措施344.2.8选择设备.354.2.9确定零件的定位基准和装夹方式 .354.2.10刀具选择与参数.364.2.11.表1 数控加工刀具卡片.404.2.12合理选择切削用量414.2.13典型轴类零件数控加工工艺卡片 .424.2.14零件粗精加工程序(FAUNCTD系统;主轴是无极调速)43（1）粗加工外形.43（2）精加工外形尺寸.48（3）加工螺纹退刀槽50（4）加工外螺纹.52（5）利用装有正爪的卡盘的数控车床装夹加工54（5.1）粗加工外形.54（5.2）精加工外形.574.2.15实际加工程序：（

12、整合后）.594.2.16程序传输.684.2.17孔加工专用夹具.714.2.18.直径6mm的孔的加工.83第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧5.1程序首句妙用G00的技巧855.2控制尺寸精度的技巧865.2.1修改刀补值保证尺寸精度875.2.2半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度875.2.3程序编制保证尺寸精度875.2.4修改程序和刀补控制尺寸88第六章 数控电气技术6.1数控机床电气控制系统综述896.2数控机床运动坐标的电气控制92结束语95致谢96参考文献97第一章 概 述1.1 数控加工的特点数控加工，也称之为NC（Numerical Control）加工，是以数值

13、与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点：（1） 提高生产效率；（2） 不需熟练的机床操作人员；（3） 提高加工精度并且保持加工质量；（4） 可以减少工装卡具；（5） 可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，数控加工一次装夹完成加工，缩短加工周期，提高生产效率；（6）

14、 容易进行加工过程管理；（7） 可以减少检查工作量；（8） 可以降低废、次品率；（9） 便于设计变更，加工设定柔性；容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床；（11） 操作容易，极大减轻体力劳动强度随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。1.2 数控机床20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。

15、这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究的发展。我国于是1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。经过几十年的发展，目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。数控机床种类繁多，模具制造常用数控加工机床有：数控铣床、数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床、数控磨床和数控车床。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机

16、械传动系统及其它辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和1运算并对机床产生作用；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件（工作台、转台、滑板等）的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：固定循环（能进行重复加工）、自动换刀（可交换指定的刀具）、传动间隙补偿（补偿机械传动系统产生的间隙误差）等等。 我国数控机床制造业在年代曾有过高速发展的阶段，

17、许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到，库存超过个月。从年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从年月份的上海数控机床展览会和年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题： （）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；

18、（）高技术水平、全功能产品主要靠进口； （）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口； （）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用； （）自行开发能力较差，相对有较高技术水平产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。 当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近万台），但我们的机床数控化率仅达到左右，这与西方工业国家一般能达到的差距太大。日本不到万台的机床却有近倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是发展我国世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床台，日本年产万多台数控机床，

19、每年我们花十几亿美元进口台数控机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此，国家计委、经贸委从“八五”、“九五”就提出数控化改造的方针，在“九五”期间，我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达万台，需投入亿资金，但得到的经济效益将是投入的倍以上。因此，这两年来承担数控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。“十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入亿元，用于对万台机床的数控化改造。 数控技术经过年的个阶段和代的发展：第阶段：硬件数控（）第代：年的电子管第代：年晶体管分离元件第代：年的小规模集成电路。 第阶段：软件数控（）第代：年的小型计算机第代

20、：年的微处理器第代：年基于个人机（）第代的系统优点主要有： （）基于平台，技术进步快，升级换代容易； （）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如、，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）； （）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本公司，年生产万套以上系统，占世界市场约左右，其次是德国的西门子公司约占以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲地亚，法国的，日本的三菱、安川。 国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等，国产数控生

21、产厂家规模都较小，年产都还没有超过套。 近年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。 （）高速化由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由提高到，铣床和加工中心主轴转速由提高到、以上快速移动速度由过去的提高到、在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的（重力加速度）提高到，最高可达，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。 （）高精度化数控机床的定位精度已由一般的提高到左右，亚微米级机床达到左右，纳米级机床达到，最小分辨率为（）的数控系统和机床已有产品。数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可

22、以达到的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。 （）复合加工、新结构机床大量出现如轴面体复合加工机床，轴联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。 （）使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达，加工铝件能达。 （）数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因

23、此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为世纪制造业发展的一个主要潮流。1.3 数控加工数控加工是将待加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示，CAM系统在零件几何体基础上生成刀具轨迹，经过后处理生成加工代码，将加工代码通过传输介质传给数控机床，数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。其过程如下图所示：【零件信息】【CAD系统造型】【CAM系统生成加工代码】【数控机床】【零件】（1）零件数据准备：系统自设计和造型功能或通过数据接口传入

24、CAD数据，如STEP，IGES，SAT，DXF，X-T等；在实际的数控加工中，零件数据不仅仅来自图纸，特别在广泛采用Internet网的今天，零件数据往往通过测量或通过标准数据接口传输等方式得到。（2）确定粗加工、半精加工和精加工方案。（3）生成各加工步骤的刀具轨迹。（4）刀具轨迹仿真。（5）后期处理输出加工代码。（6）输出数控加工工艺技术文件。（7）传给机床实现加工。1.4 数控编程系统数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，

25、而编程方式也越来越丰富。数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。机内编程的方式随机床的不同而异，可以以“手工”的形式分行输入控制代码（手工编程）、交互方式输入控制代码（会话编程）、图形方式输入控制代码（图形编程），甚至可以语音方式输入控制代码（语音编程）或通过高级语言方式输入控制代码（高级语言编程）。但机内编程一般来说只适用于简单形体，而且效率较低。机外编程也可以分成手工编程、计算机辅助APT编程和CAD/CAM编程等方式。机外编程由于其可以脱离数控机床进行数控编程，相对机内编程来说效率较高，是普遍采

26、用的方式。随着编程技术的发展，机外编程处理能力不断增强，已可以进行十分复杂形体的灵敏控加工编程。随着微电子技术和CAD技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的与CAD集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。与以前的语言型自动编程系统相比，CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造一体化。虽然数控编程的方式多种多样，毋庸置疑，目前占主导地位的是采用CAD/CAM数控编程系统进行编程。1.5 CAD/CAM系统20世纪90年代以前，市场上销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。90年代以后国内在CAD/C

27、AM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC机动性平台的软件系统。其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化服务方面具有优势。一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承，和发展。北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA制造工程师数控编程系统。这套系统集CAD、CAM于一体，功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上千家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。CAXA制造工程师数编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。（国产）CAD/CAM软件

28、第二章 数控车床分类2.1按加工工艺方法分类 2.1.1金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣

29、、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 2.1.2特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 2.1.3板材加工类数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。 2.2按控制运动轨迹分

30、类 2.2.1点位控制数控机床 位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。 这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 2.2.2直线控制数控机床 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三

31、个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。 2.2.3轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 常用的数控车床、数控铣床、数控磨床

32、就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。 现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。 2.3按驱动装置的特点分类 2.3.1开环控制数控机床 这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过

33、齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。 开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。 2.3.2闭环控制数控机床 接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与

34、输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环

35、节，故称为闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。 2.3.3半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。 半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动

36、机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。 2.3.4混合控制数控机床 将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式： （1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。 （2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭

37、环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。第三章 数控车的工艺与工装数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。3.1. 合理选择切削用量对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具

38、寿命会减少1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以

39、采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。3.2. 合理选择刀具1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。3.3. 合理选择夹具1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。3.4. 确定加工路线加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求；2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。3.5. 加工路线与加工余量的联系目前，在数控车床还未达到普

40、及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。3.6. 夹具安装要点目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。第四章 数控车轴类零件加工4.1轴类零件数控加工工艺设计典型轴类零件如图1所示，零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，试对该零件进行数控车削工艺分析。 4.1.1零件图工艺分析该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度

41、等要求；球面SR17的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。4.2数控走刀路线图：（用CAXA数控车2008生成）编程原点以工件端面为原点。各个部分分开的程序（设置加工参数，刀具路径过程省略，可参考相应教程）4.2.1粗车外形如下;图2：4.2.2精车外形如下图3：4.2.3切槽走刀路线如下图4：（由于切槽比较简单，程序部分是以手工编程就可以了）4.2.4切螺纹走刀路线图5：（由于用软件CAXA生成的程序是G76复合循环所以出来的线路如下图）4.2.5工件调头装夹以后的加工路线图（用CAXA数控车2008生成）编程原

42、点以工件端面为原点。图6：4.2.6精加工调头后的外形如下：图7：4.2.7.通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。在轮廓曲线上，有4处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。为便于装夹，考虑到是批量进行加工，既要节约成本（用料）又要节约时间（加工时间和装夹时间），所以我们利用三爪卡盘来装夹（正爪和反爪）；同时要分机床加工，数控车一半（装反爪的）用来加工第一部分；用另外一半加工（正爪）来进行加工调头的另外一部份。最后一道工序就

43、要在数控铣（钻）床上完成（我们从图形中的公差可以知道） 毛坯选58X115棒料。4.2.8.选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用FAUNCTD数控车床。4.2.9.确定零件的定位基准和装夹方式 定位基准 确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧的方式。4.2.10刀具选择与参数 粗车及平端面选用机夹外圆刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选=350。如下图：（千木）正角外圆车刀1号刀参数（千木）右刀：型号SCLCR1616H09刀片：CC09T308螺钉：SIC035080扳手：FT15切槽选用900硬

44、质合金刀，刀宽3MM。如下图：正角外切槽车刀2号刀参数：（千木）右刀：型号GDAR1616H300-10刀片：GE22D300螺钉：SCC050160扳手：S4车螺纹选用硬质合金600外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r=0.150.2。外螺纹车刀3号刀（千木）右刀：型号SER1616H16T刀片：16ER螺钉：SIC035120扳手：FT15刀垫：SM-16螺钉：SDC040080扳手S2.5正角外圆车刀右刀：型号SVACR1616H11; （千木）刀片VC110304螺钉SIC025065扳手FT07将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1），以便编程和操作管理。4

45、.2.11.表1 数控加工刀具卡片 产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金90外圆车刀1车端面及车轮廓2T04右偏仿形外圆刀1加工凸圆弧轮廓3T02硬质合金切槽刀（刀宽3MM）1切槽：直径：21X3MM的槽4T03硬质合金60外螺纹车刀1车螺纹5编制姚星亮审核批准共 1页第1 页4.2.12.切削用量选择 背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选ap=3 ，精车ap=0.25；螺纹粗车时选ap= 0.4 ，逐刀减少，精车ap=0.1。主轴转速的选择 车直线和圆弧时，选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=120m/min，然后利用公式v

46、c=dn/1000计算主轴转速n（粗车直径D=60 ，精车工件直径取平均值）：粗车500r/min、精车1200 r/min。车螺纹时，参照式（5-1）计算主轴转速n =320 r/min.进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4/r，精车每转进给量为0.15/r，最后根据公式vf = nf计算粗车、精车进给速度分别为200 /min和180 /min。 综合前面分析的各项内容，并将其填入表2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削

47、用量等。4.2.13.表2 典型轴类零件数控加工工艺卡片 单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001三爪卡盘, 四爪卡盘FANUC-OI-TD数控车床工步号工步内容刀具号刀具规格/ mm主轴转速/r.m1 进给速度/mm.m1背吃刀量/ mm备注1平端面与粗车轮廓T0125X2556010032仿形右偏刀T0425X2585010023切槽刀T0225X253503024螺纹T0325X255604.2.14.零件粗精加工程序(FAUNCTD系统;主轴是无极调速);利用装有反爪卡盘的数控车进行加工以下部分。程序部分主要以自动编程和手工编程为主 根据近几

48、年我国自主知识产权的CAXA的推广与应用的，在各大赛事中的使用等实际运用结合进行编程。 （1）粗加工外形如下：程序： (加工外形部分,以CAXA走刀路线生成)%O0001(NC0007.CUT,03/20/11,15:56:46)N10 M03 S560 N12 G01 G98 N14 T0101N16 M08N18 G00 X56.000 Z0.000 N19 G01 X0.0 (光一刀端面，手工加入)N20 G00 X66.621 Z0.845 N22 G00 X56.621 N24 G00 X55.550 Z-0.000 N26 G98 G03 X56.000 Z-1.133 I-23.

49、225 K-5.200 F100.000 N28 G00 X66.000 N30 G00 Z0.861 N32 G00 X50.395 N34 G00 X49.379 Z-0.000 N36 G03 X50.700 Z-5.200 I-20.140 K-5.200 F100.000 N38 G01 Z-6.780 N40 G01 X55.200 Z-9.030 N42 G01 Z-28.381 N44 G01 X56.000 Z-30.095 N46 G00 X66.000 N48 G00 Z0.883 N50 G00 X44.086 N52 G00 X43.147 Z-0.000 N54 G

50、03 X44.700 Z-5.200 I-17.024 K-5.200 F100.000 N56 G01 Z-8.023 N58 G01 X49.200 Z-10.273 N60 G01 Z-28.726 N62 G01 X56.000 Z-43.298 N64 G00 X66.000 N66 G00 Z0.910 N68 G00 X37.640 N70 G00 X36.813 Z-0.000 N72 G03 X38.700 Z-5.200 I-13.856 K-5.200 F100.000 N74 G01 Z-9.266 N76 G01 X43.200 Z-11.516 N78 G01 Z-

51、29.072 N80 G01 X56.000 Z-56.500 N82 G00 X66.000 N84 G00 Z0.946 N86 G00 X30.931 N88 G00 X30.285 Z0.000 N90 G03 X32.700 Z-5.200 I-10.592 K-5.200 F100.000 N92 G01 Z-10.508 N94 G01 X37.200 Z-12.758 N96 G01 Z-29.417 N98 G01 X51.200 Z-59.417 N100 G01 Z-64.400 N102 G01 X55.600 N104 G01 X56.000 N106 G00 X66

52、.000 N108 G00 Z0.988 N110 G00 X23.604 N112 G00 X23.299 Z-0.000 N114 G03 X26.700 Z-5.200 I-7.099 K-5.200 F100.000 N116 G01 Z-11.751 N118 G01 X31.200 Z-14.001 N120 G01 Z-29.763 N122 G01 X45.200 Z-59.763 N124 G01 Z-67.400 N126 G01 X55.600 N128 G01 X56.000 N130 G00 X66.000 N132 G00 Z0.947 N134 G00 X13.5

53、97 N136 G00 X14.238 Z-0.000 N138 G03 X20.700 Z-5.200 I-2.569 K-5.200 F100.000 N140 G01 Z-14.025 N142 G01 X22.763 N144 G01 X25.200 Z-15.244 N146 G01 Z-30.900 N148 G01 X25.570 N150 G01 X39.200 Z-60.108 N152 G01 Z-69.400 N154 G01 X40.263 N156 G01 X42.263 Z-70.400 N158 G01 X55.600 N160 G01 X56.000 N162

54、G00 X66.621 N164 G00 X56.000 Z0.000 N166 M09N168 M30%（2）精加工外形尺寸：如下图程序： (加工外形部分,以CAXA走刀路线生成)%O0002(NC0008.CUT,03/20/11,16:05:56)N10 M03 S1000N12 G00 X100.Z100. N14 T0101N16 M08N18 G00 X59.070 Z4.022 N20 G00 X65.600 Z0.807 N22 G00 X7.686 N24 G00 X9.100 Z0.100 N26 G98 G03 X19.700 Z-5.200 I0.000 K-5.300

55、 F80.000 N28 G01 Z-14.525 N30 G01 X22.349 N32 G01 X24.200 Z-15.451 N34 G01 Z-31.400 N36 G01 X24.776 N38 G01 X38.200 Z-60.165 N40 G01 Z-69.900 N42 G01 X39.849 N44 G01 X41.849 Z-70.900 N46 G01 X55.600 N48 G00 X54.186 Z-70.193 N50 G00 X65.600 N52 G00 X59.070 Z4.022 N54 M09N56 M30%（3）加工螺纹退刀槽：如下程序： (由于此处

56、比较简单，所以用手工编程就比较快G75循环)%O0003(切槽，刀宽3MM，左刀尖对刀)G0 X100 Z100T0303G01F30M03 S360G0 X25Z-31.5G75 R0.1G75 X21 Z-31.5 P2000G0 X100Z100M05M30%（4）加工外螺纹：如下程序： (加工外形部分,以CAXA走刀路线生成)%O0004(外螺纹刀)(NC0009.CUT,03/20/11,16:11:58)N10 M03 S560N12 G00 X100. Z100.N14 T0303N16 M08N18 N20 G00 X42.500 Z-11.835 N22 G76P020160 Q0.100 R0.200 N24 G76X22.500 Z-29.673 R0.500 P2.000 Q0.200 F1.500 N26 M09N28 M30%（5）利用装有正爪的卡盘的数控车床装夹加工以下部分：需要注意的是行程限位开关（软开关和硬开关）（5.1）粗加工外形：程序： (加工外形部分,以CAXA走刀路线生成)%O0005(NC0011.CUT,03/20/11,16:21:09)N10 M03 S560N12 G00 X100. Z100.N14 T0404N16 M08N18 G00