數(shù)控加工工藝分析與設計論文.doc

畢 業(yè) 論 文題 目 數(shù)控加工工藝分析與設計 專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 班 級 學 生 指導教師 西安工業(yè)大學函授部二 0 0 九 年摘 要當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)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(shù)控技術及數(shù)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(shù)控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)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(shù)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。 控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)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(shù)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。在此，我們主要探討數(shù)控加工中的工藝分析與工藝設計。關鍵詞： 工藝分析 工藝設計 數(shù)控技術 路線 目 錄第一章 數(shù)控機床概述1.1控機床的產生1.2數(shù)控機床的發(fā)展趨勢1.3控機床的組成1.4控機床的分類1.5控機床的工作原理第二章數(shù)控加工工藝分析2.1機床的合理選用2.2數(shù)控加工零件工藝性分析2.3加工方法的選擇與加工方案的確定2.4工序與工步的劃分2.5零件的安裝與夾具的選擇2.6刀具的選擇與切削用量的確定2.7對刀點與換刀點的確定2.8加工路線的確定第三章數(shù)控加工工藝設計3.1毛坯選擇時應考慮的因素3.2粗基準原則3.3精基準的選擇原則3.4加工階段的劃分3.5順序的安排3.6的集中與分散總結參考文致謝 第一章 數(shù)控機床概述1.1數(shù)控機床的產生隨著生產和科學技術的飛速發(fā)展，社會對機械產品多樣化的要求日益強烈，產品更新越來越快，多品種、中小批量生產的比重明顯增加，同時隨著汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費品的高速增長，機械產品的結構日趨復雜，其精度日趨提高，性能不斷改善，激烈的市場競爭要求產品研制生產周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設備和制造方法已難以適應這種多樣化、柔性化、高效和高質量復雜零件加工要求。因此，對制造機械產品的生產設備機床，必然會相應地提出高效率、高精度和高自動化的要求。在機械產品中，單件與小批量產品占到70%80%。這類產品的生產不僅對機床提出了“三高”要求，而且還要求機床應具有較強的適應產品變化的能力。特別是一些由曲線、曲面組成的復雜零件，若采用通用機床加工，只能借助畫線和樣板用手工操作的方法來加工，或利用靠模和仿型機床來加工，其加工精度和生產效率都受到了很大的限制。數(shù)控機床就是為了解決單件、小批量，特別是高精度、復雜型面零件加工的自動化并保證質量要求而產生的。1947年美國parsons公司為了精確制造直升飛機機翼、漿葉和框架，開始探討用三坐標曲線數(shù)據(jù)控制機床運動，并進行實驗加工飛機零件。1952年麻省理工學院（mit）伺服機構研究所用實驗室制造的控制裝置與辛辛那提（cincinnati hydrotel）公司的立式銑床成功的實現(xiàn)了三軸聯(lián)動數(shù)控運動，實現(xiàn)控制銑刀連續(xù)空間曲面加工，它綜合應用了電子計算機、自動控制、伺服驅動、精密檢測與新型機械結構等多方面的技術成果，是一種新型的機床，可用于加工復雜曲面零件。該銑床的研制成功是機械制造行業(yè)中的一次技術革命，使機械制造業(yè)的發(fā)展進入了一個嶄新的階段，揭開了數(shù)控加工技術的序幕。數(shù)控機床的定義，國際信息處理聯(lián)盟ifip(international federation of information processing) 將其定義為：數(shù)控機床是一種裝有程序控制的機床，機床的運動和動作按照這種程序系統(tǒng)發(fā)出的特定代碼和符號編碼組成的指令進行。國標gb81291987將“數(shù)控”定義為：用數(shù)字化信息對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法。1.2數(shù)控機床的發(fā)展趨勢數(shù)控機床自上世紀50年代問世到現(xiàn)在的半個世紀中，數(shù)控機床的品種得以不斷發(fā)展，幾乎所有機床都實現(xiàn)了數(shù)控化。目前，已經出現(xiàn)了包括生產決策、產品設計及制造和管理等全過程均由計算機集成管理和控制的計算機集成制造系統(tǒng)cims（computer integrated manufacturing system），以實現(xiàn)工廠生產自動化。數(shù)控機床的應用領域已從航空工業(yè)部門逐步擴大到汽車、造船、機床、建筑等機械制造行業(yè)，出現(xiàn)了金屬成型類數(shù)控機床、特種加工數(shù)控機床，還有數(shù)控繪圖機、數(shù)控三坐標測量機等。1. 高精度化 普通級數(shù)控機床加工精度已由原來的10m,提高到5m和2m，精密級從5m提高到1.5m。2. 高速度化 提高主軸轉速是提高切削速度的最直接方法，現(xiàn)在主軸最高轉速可達50000r/min，進給運動快速移動速度達30-40m/min。3. 高柔性化 由單機化發(fā)展到單元柔性化和系統(tǒng)柔性化，相繼出現(xiàn)柔性制造單元（fmc）,柔性制造系統(tǒng)（fms）,和介于二者之間的柔性制造線（ftl）。4. 高自動化 數(shù)控機床除自動編程，上下料、加工等自動化外，還在自動檢索、監(jiān)控、診斷、自動對刀、自動傳輸?shù)姆矫姘l(fā)展。5. 復合化 包含工序復合化，功能復合化，在一臺數(shù)控設備上完成多工序切削加工（車、銑、鏜、鉆）6. 高可靠性 系統(tǒng)平均無故障時間mtbf由80年代10000h提高到現(xiàn)在的30000h，而整機的mtbf也從100200h提高到500800h。7. 在智能化 網(wǎng)絡化方面也得到較大發(fā)展現(xiàn)已出現(xiàn)了通過網(wǎng)絡功能進行的遠程診斷服務。 1.3數(shù)控機床的特點加工精度數(shù)控機床是按數(shù)字形式給出的指令進行加工的。目前數(shù)控機床的脈沖當量普遍達到了0.001mm，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控機床能達到很高的加工精度。對加工對象的適應性強在數(shù)控機床上改變加工零件時，只需從新編制（更換）程序，輸入新的程序就能實現(xiàn)對新的零件的加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利。自動化程度高，勞動強度低數(shù)控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了安放穿孔帶或操作鍵盤、裝卸工件、關鍵工序的中間檢測以及觀察機床運行之外，不需要進行繁雜的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均可大為減輕，加上數(shù)控機床一般都具有較好的安全防護、自動排屑、自動冷卻和自動潤滑裝置，操作者的勞動條件也大為改善。生產效率高數(shù)控機床主軸的轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此，數(shù)控機床每一道工序都選用最有利的切削用量。由于數(shù)控機床的結構剛性好，因此允許進行大切削量的強力切削，這就提高了數(shù)控機床的切削功率，節(jié)省了機動時間。數(shù)控機床更換被加工零件時幾乎不需要重新調整機床，故節(jié)省了零件安裝、調整時間。數(shù)控機床加工質量穩(wěn)定，一般只做首件檢驗和工序間關鍵尺寸的抽樣檢驗，因此節(jié)省了停機檢驗時間。良好的經濟效益在單件、小批量生產的情況下，使用數(shù)控機床加工，可節(jié)省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節(jié)省了直接生產費用；使用數(shù)控機床加工零件一般不需要制作專用夾具，節(jié)省了工藝裝備費用；數(shù)控機床加工精度穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。有利于現(xiàn)代化管理采用數(shù)控機床加工，能準確地計算出零件加工工時和費用，并有效地簡化了檢驗夾具、半成品的管理工作，這些特點都有利于現(xiàn)代化的生產管理。 1.4數(shù)控機床的組成數(shù)控機床一般由控制介質、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成 1.5數(shù)控機床的分類1按加工工藝方法分類普通數(shù)控機床為了不同的工藝需要，普通數(shù)控機床有數(shù)控車床、銑床、鉆床、鏜床及磨床等，而且每一類又有很多品種。數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。典型的數(shù)控加工中心有鏜銑加工中心和車削加工中心。多坐標數(shù)控機床多坐標聯(lián)動的數(shù)控機床，其特點是數(shù)控裝置能同時控制的軸數(shù)較多，機床結構也較復雜。坐標軸數(shù)的多少取決于加工零件的復雜程度和工藝要求，現(xiàn)在常用的有四、五、六坐標聯(lián)動的數(shù)控機床。數(shù)控特種加工機床數(shù)控特種加工機床包括電火花加工機床、數(shù)控線割機床、數(shù)控激光切割機床等。2按控制運動的方式分類點位控制數(shù)控機床這類機床只控制運動部件從一點移動到另一點的準確位置，在移動過程中不進行加工，對兩點間的移動速度和運動軌跡沒有嚴格要求，可以沿多個坐標同時移動，也可以沿各個坐標先后移動。采用點位控制的機床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機等。直線控制數(shù)控機床這類機床不僅要控制點的準確定位，而且要控制(或工作臺)以一定的速度沿與坐標軸平行的方向進行切削加工。輪廓控制數(shù)控機床這類機床能夠對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的平面或空間運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。輪廓控制數(shù)控機床有數(shù)控銑床、車床、磨床和加工中心等。3按所用進給伺服系統(tǒng)的類型分類開環(huán)數(shù)控機床開環(huán)數(shù)控機床采用開環(huán)進給伺服系統(tǒng)，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。閉環(huán)數(shù)控機床閉環(huán)數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)是按閉環(huán)原理工作的，帶有直線位移檢測裝置，直接對工作臺的實際位移量進行檢測。伺服驅動部件通常采用直流伺服電動機和交流伺服電動機。半閉環(huán)數(shù)控機床這類控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別在于采用角位移檢測元件，檢測反饋信號不是來自工作臺，而是來自與電動機相聯(lián)系的角位移檢測元件。4按所給數(shù)控裝置類型分類硬件式數(shù)控機床硬件式數(shù)控機床（nc機床）使用硬件式數(shù)控裝置，它的輸入、查補運算和控制功能都由專用的固定組合邏輯電路來實現(xiàn)，不同功能的機床，其結合邏輯電路也不相同。改變或增減控制、運算功能時，需要改變數(shù)控裝置的硬件電路。軟件式數(shù)控機床這類數(shù)控機床使用計算機數(shù)控裝置（cnc）。此數(shù)控裝置的硬件電路是由小型或微型計算機再加上通用或專用的大規(guī)模集成電路制成。數(shù)控機床的主要功能幾乎全部由系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)，所以不同功能的機床其系統(tǒng)軟件也就不同，而修改或增減系統(tǒng)功能時，不需改變硬件電路，只需改變系統(tǒng)軟件。按數(shù)控裝置的功能水平分類按此分類方法可將數(shù)控機床分為低、中、高檔三類。 1.6數(shù)控機床的工作原理1.的圖樣與工藝規(guī)程，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序2將所編程序指令輸入機床數(shù)控裝置。3數(shù)控裝置將程序（代碼）進行譯碼、運算之后，向機床各個坐標的伺服機構和輔助控制在發(fā)出信號，以驅動機床的各運動部件，并控制所需要的輔助動作，最后加工出合格的零件。 第二章 數(shù)控加工工藝分析 數(shù)控機床加工中所有工步的刀具選擇、走刀軌跡、切削用量、加工余量等都要預先確定好并編入加工程序。一個合格的編程員首先應該是一個很好的工藝員，他對數(shù)控機床的性能、特點和應用、切削規(guī)范和標準工具系統(tǒng)等要非常熟悉，否則就無法做到全面、周到地考慮加工的全過程，并正確、合理地編制零件的加工程序。數(shù)控加工工藝性分析涉及內容很多，在此僅從數(shù)控加工的必要性、可能性與方便性加以分析。2.1機床的合理選用 在數(shù)控機床上加工零件時，一般有兩種情況。第一種情況：有零件圖樣和毛坯，要選擇適合加工該零件的數(shù)控機床。第二種情況：已經有了數(shù)控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。無論哪種情況，考慮的因素主要有，毛坯的材料和類、零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。概括起來有三點： 要保證加工零件的技術要求，加工出合格的產品。 有利于提高生產率。 盡可能降低生產成本(加工費用)。 2.2數(shù)控加工零件工藝性分析 (一)零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應符合編程方便的原則 1零件圖上尺寸標注方法應適應數(shù)控加工的特點在數(shù)控加工零件圖上，應以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調，在保持設計基準、工藝基準、檢測基準與編程原點設置的一致性方面帶來很大方便。由于零件設計人員一般在尺寸標注中較多地考慮裝配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的標注方法，這樣就會給工序安排與數(shù)控加工帶來許多不便。由于數(shù)控加工精度和重復定位精度都很高，不會因產生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標注法改為同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸的標注法。 2構成零件輪廓的幾何元素的條件應充分 在手工編程時要計算基點或節(jié)點坐標。在自動編程時，要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義。因此在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。如圓弧與直線，圓弧與圓弧在圖樣上相切，但根據(jù)圖上給出的尺寸，在計算相切條件時，變成了相交或相離狀態(tài)。由于構成零件幾何元素條件的不充分，使編程時無法下手。遇到這種情況時，應與零件設計者協(xié)商解決。 (二)零件各加工部位的結構工藝性應符合數(shù)控加工的特點 1)零件的內腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸。這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，使編程方便，生產效益提高。 2)內槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內槽圓角半徑不應過小。零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉接圓弧半徑的大小等有關。 3)零件銑削底平面時，槽底圓角半徑r不應過大。 4)應采用統(tǒng)一的基準定位。在數(shù)控加工中，若沒有統(tǒng)一基準定位，會因工件的重新安裝而導致加工后的兩個面上輪廓位置及尺寸不協(xié)調現(xiàn)象。因此要避免上述問題的產生，保證兩次裝夾加工后其相對位置的準確性，應采用統(tǒng)一的基準定位。 零件上最好有合適的孔作為定位基準孔，若沒有，要設置工藝孔作為定位基準孔(如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設置工藝孔)。若無法制出工藝孔時，最起碼也要用經過精加工的表面作為統(tǒng)一基準，以減少兩次裝夾產生的誤差。 此外，還應分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證、有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。 2.3加工方法的選擇與加工方案的確定 (一)加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。例如，對于it7級精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方法均可達到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱體孔選擇鉸孔，當孔徑較大時則應選擇鏜孔。此外，還應考慮生產率和經濟性的要求，以及工廠的生產設備等實際情況。常用加工方法的經濟加工精度及表面粗糙度可查閱有關工藝手冊。 (二)加工方案確定的原則 零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據(jù)質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。 確定加工方案時，首先應根據(jù)主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。例如，對于孔徑不大的it7級精度的孔，最終加工方法取精鉸時，則精鉸孔前通常要經過鉆孔、擴孔和粗鉸孔等加工。 2.4工序與工步的劃分 (一) 工序的劃分 上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應根據(jù)零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺數(shù)控機床上完成整個零件的加工工作，若不能則應決定其中哪一部分在數(shù)控機床上加工，哪一部分在其他機床上加工，即對零件的加工工序進行劃分。一般工序劃分有以下幾種方式：（二)工步的劃分工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復雜的工序，在工序內又細分為工步。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則： 1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。 2)對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔。按此方法劃分工步，可以提高孔的精度。因為銑削時切削力較大，工件易發(fā)生變形。先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，減少由變形引起的對孔的精度的影響。 3)按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率。 總之，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結構特點、技術要求等情況綜合考慮。 2.5零件的安裝與夾具的選擇 (一)定位安裝的基本原則 1)力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一。 2)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 3)避免采用占機人工調整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。 (二)選擇夾具的基本原則 數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協(xié)調零件和機床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮以下四點： 1)當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調式夾具及其他通用夾具，以縮短生產準備時間、節(jié)省生產費用。 2)在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。 3)零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。 4)夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀(如產生碰撞等)。 2.6刀具的選擇與切削用量的確定 (一)刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。 與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀。銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選鑲硬質合金的玉米銑刀。選擇立銑刀加工時，刀具的有關參數(shù)，推薦按經驗數(shù)據(jù)選取。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦部位時，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而應采用環(huán)形刀。在單件或小批量生產中，為取代多坐標聯(lián)動機床，常采用鼓形刀或錐形刀來加工飛機上一些變斜角零件加鑲齒盤銑刀，適用于在五坐標聯(lián)動的數(shù)控機床上加工一些球面，其效率比用球頭銑刀高近十倍，并可獲得好的加工精度。 在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀工作。因此必須有一套連接普通刀具的接桿，以便使鉆、鏜、擴、鉸、銑削等工序用的標準刀具，迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。作為編程人員應了解機床上所用刀桿的結構尺寸以及調整方法，調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用tsg工具系統(tǒng)，其柄部有直柄(三種規(guī)格)和錐柄(四種規(guī)格)兩種，共包括16種不同用途的刀。 (二)切削用量的確定 切削用量包括主軸轉速(切削速度)、背吃刀量、進給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應編入程序單內。 合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。 2.7對刀點與換刀點的確定 在編程時，應正確地選擇“對刀點”和“換刀點”的位置?！皩Φ饵c”就是在數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點。由于程序段從該點開始執(zhí)行，所以對刀點又稱為“程序起點”或“起刀點”。 對刀點的選擇原則是：1.便于用數(shù)字處理和簡化程序編制；2.在機床上找正容易，加工中便于檢查；3.引起的加工誤差小。 對刀點可選在工件上，也可選在工件外面(如選在夾具上或機床上)但必須與零件的定位基準有一定的尺寸關系。 為了提高加工精度，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上，如以孔定位的工件，可選孔的中心作為對刀點。刀具的位置則以此孔來找正，使“刀位點”與 “對刀點”重合。工廠常用的找正方法是將千分表裝在機床主軸上，然后轉動機床主軸，以使“刀位點”與對刀點一致。一致性越好，對刀精度越高。所謂“刀位點”是指車刀、鏜刀的刀尖；鉆頭的鉆尖；立銑刀、端銑刀刀頭底面的中心，球頭銑刀的球頭中心。 件安裝后工件坐標系與機床坐標系就有了確定的尺寸關系。在工件坐標系設定后，從對刀點開始的第一個程序段的坐標值；為對刀點在機床坐標系中的坐標值為(x0，y0)。當按絕對值編程時，不管對刀點和工件原點是否重合，都是x2、y2；當按增量值編程時，對刀點 與工件原點重合時，第一個程序段的坐標值是x2、y2，不重合時，則為(x1十x2)、y1+ y2)。 對刀點既是程序的起點，也是程序的終點。因此在成批生產中要考慮對刀點的重復精度，該精度可用對刀點相距機床原點的坐標值(x0，y0)來校核。 所謂“機床原點”是指機床上一個固定不變的極限點。例如，對車床而言，是指車床主軸回轉中心與車頭卡盤端面的交點。 加工過程中需要換刀時，應規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是佰刀架轉位換刀時的位置。該點可以是某一固定點(如加工中心機床，其換刀機械手的位置是固定的)，也可以是任意的一點(如車床)。換刀點應設在工件或夾具的外部，以刀架轉位時不碰工件及其它部件為準。其設定值可用實際測量方法或計算確定。 2.8加工路線的確定 在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點： 1)加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高。 2)使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量。 3)應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空刀時間。 度等情況，確定是一次走刀，還是多次走刀來完成加工以及在銑削加工中是采用順銑還是采用逆銑等。 對點位控制的數(shù)控機床，只要求定位精度較高，定位過程盡可能快，而刀具相對工件的運動路線是無關緊要的，因此這類機床應按空程最短來安排走刀路線。除此之外還要確定刀具軸向的運動尺寸，其大小主要由被加工零件的孔深來決定，但也應考慮一些輔助尺寸，如刀具的引入距離和超越量。 在數(shù)控機床上車螺紋時，沿螺距方向的z向進給應和機床主軸的旋轉保持嚴格的速比關系，因此應避免在進給機構加速或減速過程中切削。為此要有引入距離1超越距離2。和的數(shù)值與機床拖動系統(tǒng)的動態(tài)特性有關，與螺紋的螺距和螺紋的精度有關。一般為25mm，對大螺距和高精度的螺紋取大值；一般取的14左右。若螺紋收尾處沒有退刀槽時，收尾處的形狀與數(shù)控系統(tǒng)有關，一般按45o收尾。 銑削平面零件時，一般采用立銑刀側刃進行切削。為減少接刀痕跡，保證零件表面質量，對刀具的切入和切出程序需要精心設計。銑削外表面輪廓時，銑刀的切入和切出點應沿零件輪廓曲線的延長線上切向切入和切出零件表面，而不應沿法向直接切入零件，以避免加工表面產生劃痕，保證零件輪廓光滑。 銑削內輪廓表面時，切入和切出無法外延，這時銑刀可沿零件輪廓的法線方向切入和切削，并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處 加工過程中，工件、刀具、夾具、機床系統(tǒng)平衡彈性變形的狀態(tài)下，進給停頓時，切削力減小，會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進給停頓處的零件表面留下劃痕，因此在輪廓加工中應避免進給停頓。 曲面時，常用球頭刀采用“行切法”進行加工。所謂行切法是指刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間的距離是按零件加工精度的要求確定的。第三章 數(shù)控加工工藝設計3.1毛坯選擇時應考慮的因素（1) 零件的材料及機械性能要求 零件材料的工藝特性和力學性能大致決定了毛坯的種類。例如鑄鐵零件用鑄造毛坯；鋼質零件當形狀較簡單且力學性能要求不高時常用棒料，對于重要的鋼質零件，為獲得良好的力學性能，應選用鍛件，當形狀復雜力學性能要求不高時用鑄鋼件；有色金屬零件常用型材或鑄造毛坯。(2) 零件的結構形狀與外形尺寸大型且結構較簡單的零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；結構復雜的毛坯多用鑄造；小型零件可用模鍛件或壓力鑄造毛坯；板狀鋼質零件多用鍛件毛坯；軸類零件的毛坯，若臺階直徑相差不大，可用棒料；若各臺階尺寸相差較大，則宜選擇鍛。（3）生產綱領的大小大批大量生產中，應采用精度和生產率都較高的毛坯制造方法。鑄件采用金屬模機器造型和精密鑄造，鍛件用模鍛或精密鍛造。在單件小批生產中用木模手工造型或自由鍛來制造毛坯。 (4) 現(xiàn)有生產條件確定毛坯時，必須結合具體的生產條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能力、外協(xié)的可能性等，否則就不現(xiàn)實。(5) 充分利用新工藝、新材料為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產率，應充分考慮精密鑄造、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機械中的應用，這樣，可大大減少機械加工量，甚至不需要進行加工，經濟效益非常顯著。3.2粗基準原則選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應考慮下列原則：(1) 選擇重要表面為粗基準 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質量要求較高的表面，如床身的導軌面，車床主軸箱的主軸孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主軸箱時，應以導軌面或主軸孔為粗基準。如圖4-25所示。 (2) 選擇不加工表面為粗基準 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。如果工件上有多個不加工面，則應選其中與加工面位置要求較高的不加工面為粗基準，以便保證精度要求，使外形對稱等。(3) 選擇加工余量最小的表面為粗基準 在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，如果零件上每個表面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。(4) 選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面為粗基準 以便工件定位可靠、夾緊方便。(5) 粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次 因為粗基準本身都是未經機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用將產生較大的誤差。實際上，無論精基準還是粗基準的選擇，上述原則都不可能同時滿足，有時還是互相矛盾的。因此，在選擇時應根據(jù)具體情況進行分析，權衡利弊，保證其主要的要求。3.3精基準的選擇原則 制訂工藝規(guī)程時，定位基準選擇的正確與否，對能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對零件各表面間的加工順序安排都有很大影響，當用夾具安裝工件時，定位 基準的選擇還會影響到夾具結構的復雜程度。因此，定位基準的選擇是一個很重要的工藝問 題。 選擇定位基準時，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此，定位基準的選擇應先選擇精基準，再選擇粗基準。選擇精基準時，主要應考慮保證加工精度和工件安裝方便可靠。其選擇原則如下(1) 基準重合原則 即選用設計基準作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差（2）基準統(tǒng)一原則 應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。這樣做可以簡化工藝規(guī)程的制訂工作，減少夾具設計、制造工作量和成本，縮短生產準備周期；由于減少了基準轉換，便于保證各加工表面的相互位置精度。例如加工軸類零件時，采用兩中心孔定位加工各外圓表面，就符合基準統(tǒng)一原則。箱體零件采用一面兩孔定位，齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內孔及一端面為定位基準，均屬于基準統(tǒng)一原則。(3) 自為基準原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。(4) 互為基準原則 當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。例如要保證精密齒輪的齒圈跳動精度，在齒面淬硬后，先以齒面定位磨內孔，再以內孔定位磨齒面，從而保證位置精度。再如車床主軸的前錐孔與主軸支承軸頸間有嚴格的同軸度要求，加工時就是先以軸頸外圓為定位基準加工錐孔，再以錐孔為定位基準加工外圓，如此反復多次，最終達到加工要求。這都是互為基準的典型實例。(5) 便于裝夾原則 所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便3.4加工階段的劃分那些加工質量要求較高或較復雜的零件，通常將整個工藝路線劃分為以下幾個階段： (1)粗加工階段主要任務是切除各表面上的大部分余量，其關鍵問題是提高生產率。 (2)半精加工階段完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工做準備。 (3)精加工階段保證各主要表面達到圖樣要求，其主要問題是如何保證加工質量。 (4)光整加工階段對于表面粗糙度要求很細和尺寸精度要求很高的表面，還需要進行光整加工階段。這個階段的主要目的是提高表面質量，一般不能用于提高形狀精度和位置精度。常用的加工方法有金剛車(鏜)、研磨、珩磨、超精加工、鏡面磨、拋光及無屑加工等。 劃分加工階段的原因： (1)保證加工質量粗加工時，由于加工余量大，所受的切削力、夾緊力也大，將引起較大的變形，如果不劃分階段連續(xù)進行粗精加工，上述變形來不及恢復，將影響加工精度。所以，需要劃分加工階段，使粗加工產生的誤差和變形，通過半精加工和精加工予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質量。 (2)合理使用設備粗加工要求采用剛性好、效率高而精度較低的機床，精加工則要求機床精度高。劃分加工階段后，可避免以精干粗，可以充分發(fā)揮機床的性能，延長使用壽命。 (3)便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好粗加工后，一般要安排去應力的時效處理，以消除內應力。精加工前要安排淬火等最終熱處理，其變形可以通過精加工予以消除。 (4)有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷(如鑄件的砂眼氣孔等)粗加工時去除了加工表面的大部分余量，若發(fā)現(xiàn)了毛坯缺陷，及時予以報廢，以免繼續(xù)加工造成工時的浪費。 應當指出：加工階段的劃分不是絕對的，必須根據(jù)工件的加工精度要求和工件的剛性來決定。一般說來，工件精度要求越高、剛性越差，劃分階段應越細；當工件批量小、精度要求不太高、工件剛性較好時也可以不分或少分階段；重型零件由于輸送及裝夾困難，一般在一次裝夾下完成粗精加工，為了彌補不分階段帶來的弊端，常常在粗加工工步后松開工件，然后以較小的夾緊力重新夾緊，再繼續(xù)進行精加工工步。 3.5順序的安排（1）切削加工順序的安排先粗后精先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。 先主后次先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前進行。 先面后孔對于箱體、支架、連桿、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減小刀具的磨損，同時也給孔加工帶來方便。 基面先行用作精基準的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，軸類零件頂尖孔的加工。 (2)熱處理工序的安排 處理可以提高材料的力學性能，改善金屬的切削性能以及消除殘余應力。在制訂工藝路線時，應根據(jù)零件的技術要求和材料的性質，合理地安排熱處理工序。 退火與正火退火或正火的目的是為了消除組織的不均勻，細化晶粒，改善金屬的加工性能。對高碳鋼零件用退火降低其硬度，對低碳鋼零件用正火提高其硬度，以獲得適中的較好的可切削性，同時能消除毛坯制造中的應力。退火與正火一般安排在機械加工之前進行。 時效處理以消除內應力、減少工件變形為目的。為了消除殘余應力，在工藝過程中需安排時效處理。對于般鑄件，常在粗加工前或粗加工后安排一次時效處理；對于要求較高的零件，在半精加工后尚需再安排一次時效處理；對于一些剛性較差、精度要求特別高的重要零件(如精密絲杠、主軸等)，常常在每個加工階段之間都安排一次時效處理。 調質對零件淬火后再高溫回火，能消除內應力、改善加工性能并能獲得較好的綜合力學性能。一般安排在粗加工之后進行。對一些性能要求不高的零件，調質也常作為最終熱處理。 淬火、滲碳淬火和滲氮它們的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，常安排在精加工(磨削)之前進行，其中滲氮由于熱處理溫度較低，零件變形很小，也可以安排在精加工之后。 (3)輔助工序的安排 檢驗工序是主要的輔助工序，除每道工序由操作者自行檢驗外，在粗加工之后，精加工之前，零件轉換車間時，以及重要工序之后和全部加工完畢、進庫之前，一般都要安排檢驗工序。除檢驗外，其它輔助工序有：表面強化和去毛刺、倒棱、清洗、防銹等。正確地安排輔助工序是十分重要的。如果安排不當或遺漏，將會給后續(xù)工序和裝配帶來困難，甚至影響產品的質量，所以必須給予重視。3.6的集中與分散 過以上所述，零件加工的工步順序已經排定，如何將這些工步組成工序，就需要考慮采用工序集中還是工序分散的原則。 (1)工序集中就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工內容多，工藝路線短。其主要特點是： 可以采用高效機床和工藝裝備，生產率高； 減少了設備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積，節(jié)省人力、物力； 減少了工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度； 采用的工裝設備結構復雜，調整維修較困難，生產準備工作量大。 (2)工序分散工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內完成，每道工序加工的內容少，工藝路線很長。其主要特點是： 設備和工藝裝備比較簡單，便于調整，容易適應產品的變換； 對工人的技術要求較低； 可以采用最合理的切削用量，減少機動時間； 所需設備和工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。 在擬定工藝路線時，工序集中或分散的程度，主要取決于生產規(guī)模、零件的結構特點和技術要求，有時，還要考慮各工序生產節(jié)拍的一致性。一般情況下，單件小批生產時，只能工序集中，在一臺普通機床上加工出盡量多的表面；大批大量生產時，既可以采用多刀、多軸等高效、自動機床，將工序集中，也可以將工序分散后組織流水生產。批量生產應盡可能采用效率較高的半自動機床，使工序適當集中，從而有效地提高生產率。 對于重型零件，為了減少工件裝卸和運輸?shù)膭趧恿?，工序應適當集中；對于剛性差且精度高的精密工件，則工序應適當分散。 據(jù)統(tǒng)計，在我國的機械產品中，屬于中小批量生產性質的企業(yè)已超過了企業(yè)總數(shù)的90%，單件中小批量生產方式占絕對優(yōu)勢。隨著數(shù)控技術的普及，多品種中小批量生產中，越來越多地使用加工中心機床，從發(fā)展趨勢來看，傾向于采用工序集中的方法來組織生產。 總 結現(xiàn)在隨著改革開放深入發(fā)展，全國的數(shù)控行業(yè)發(fā)展迅速，特別是國有大中型企業(yè)及三資企業(yè)，在生產中都廣泛地應用了數(shù)控加工技術和計算機輔助加工技術。由于市場競爭日益激烈，這些企業(yè)不得不大量引進高新技術，從而導致對專業(yè)人才的大量需求。這就要求我們自己去觀察、實踐、學習，寫在紙上面的東西終究是理論，沒有實踐就無法掌握數(shù)控這一門技術。很快我們就要步入社會，面臨就業(yè)了，就業(yè)單位不會像老師那樣點點滴滴細致入微地把要做的工作告訴我們，我們只能從最基礎的做起，而加工工藝分析和加工工藝設計就是作為一名合格的數(shù)控技術人員所必須掌握的。致 謝這次畢業(yè)設計得到了很多老師、同學和同事的幫助，其中我的指導老師汪文娟老師對我的關心和支持尤為重要，每次遇到難題，我最先做的就是向汪老師尋求幫助，而汪老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在大學生活即將結束的最后的日子里，我們再一次演繹了團結合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是團結的力量。最后，感謝所有在這次畢業(yè)設計中給予過我?guī)椭娜?。對上述朋友，再一次真誠地表示感謝！ 參考文獻1 中國機床工具工業(yè)協(xié)會 行業(yè)發(fā)展部. 世界制造技術與裝備市場，2001(3)： 2 梁訓王宣 周延佑.機床技術發(fā)展的新動向. 界制造技術與裝備市場，2001(3)：3 蔡蘭 王霄 數(shù)控加工工藝學 化學工業(yè)出版社 20064 趙長旭 西安電子科技大學出版社 2007付：外文翻譯 電火花加工 電火花加工法對加工超韌性的導電材料（如新的太空合金）特別有價值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復雜的形狀，電火花加工使之變得相對簡單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應用領域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀的模腔。 電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬，工件在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導電材料（通常是碳）制造。電極形狀與所需型腔想匹配。工件與電極都浸在不導電的液體里，這種液體通常是輕潤滑油。它應當是點的不良導體或絕緣體。 用伺服機構是電極和工件間的保持0.00050.001英寸（0.010.02mm）的間隙，以阻止他們相互接觸。頻率為20000hz左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過電極與工件的見的不導電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，產生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子。不斷循環(huán)著的不導電的液體，將侵蝕下來的金屬粒子帶走，同時也有助于驅散火花產生的熱量。 在最近幾年，電火花加工的主要進步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時，表面粗糙度可達24vin.(0.050.10vin)。用高的金屬切除率如高達15in3/h(245.8cm3/h)時，表面粗糙度為1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的類型，決定了能使用的安培數(shù),電容,頻率和電壓值?？焖偾谐饘伲ù智邢鳎r，用大電流,低頻率,高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬（精切削）和需獲得高的表面光潔度時，用小電流,高頻率,低電容和最高的間隙電壓。 與常規(guī)機加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點。 1 . 不論硬度高低，只要是導電材料都能對其進行切削。對用常規(guī)方法極難切削的硬質合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價值。 2 . 工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問題。 3 . 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。 4 . 由于刀具（電極）從未與工件接觸過，故工件中不會產生應力。 5 . 加工出的零件無毛刺。 6 . 薄而脆的工件很容易加工，且無毛刺。 7 . 對許多類型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .隨著金屬的切除，伺服機構使電極自動向工件進給。 9 .一個人可同時操作幾臺電火花加工機床。 10.能相對容易地從實心坯料上，加工出常規(guī)方法不可能加工出來的極復雜的形狀。 11.能用較低價格加工出較好的模具。12.可用沖頭作電極，在陰模板上復制其形狀，并留有必須的間隙。electrical discharge machiningelectrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. these metals would have been difficult to machine by conventional methods, but edm has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. this machining process is continually finding further