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1、目录1概述11.1国外数控发展概况11.1.1数控机床的产生11.1.2数控机床的发展趋势22工艺方案分析32.1零件图32.2零件图分析42.3加工方案52.4确定加工工艺路线52.5制定加工工艺卡片62.6数值处理63工件的装夹63.1定位基准的选择63.2定位基准选择的原则73.3确定零件的定位基准73.4装夹方式的选择73.5数控车床常用装夹方式73.6确定合理的装夹方式74刀具和切削用量的选择84.1数控机床对刀具的要求84.2 数控刀具材料的选择84.3切削用量的选择8431主轴转速的确定9432进给速度的确定9433背吃刀量确定95零件的程序10参考文献10致20 / 轴套类零件
2、车削与加工工艺宋星星摘要 数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以与生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以与各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。本篇设计是对轴、套类零件的工艺设计，其中包括加工方法的选择，加工顺序的安排，毛坯的选择，刀具的类型与选用，切削用量的选择，数控加工中数值计算等。在零件的加工过程中要注意切削用量的选择正确，加工顺序的安排等，有关工
3、步工序的计算相对较复杂。本设计从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具与其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制等容以与数控加工时应注意的问题做了一一的说明。关键词：数控机床 工艺设计 程序编制 1概述1.1 国外数控发展概况1.1.1数控机床的产生社会需推动生产力发展最有力的因素。二十世纪四十年代，由于航空航天技术的飞速发展，对飞行器的加工提出了更高的要求，这些零件大多形状非常复杂，材料多为难加工的合金。用传统的机床和工艺方法进行加工，不能保证精度，也很难提高生产效率。为了解决零件复杂形状表面的加工问题，1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数
4、控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六个时代：1）数控（NC）阶段（1952年1970年）早期的计算机运算速度低，不能适应机床实时控制的要求，人们只好用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这就是硬件连接数控，简称数控（NC）。随着电子元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代电子管数控机床，1959年的第二代晶体管数控机床，1965年的第三代集成电路数控机。2）计算机数控（CNC）阶段（1970年现在）1970年，通用小型计算机已出现并投入成批生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从
5、此进入计算机数控阶段。这个阶段也经历了三代，即1970年的第四代小型计算机数控机床，1974年的第五代微型计算机数控系统，1990年的第六代基于PC的数控机床。随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也随之不断更新，发展非常迅速，几乎每5年更新换代一次，其在制造领域的加工优势逐渐体现出来。1.1.2 数控机床的发展趋势数控机床的出现不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前世界上数控机床的发展呈
6、现如下趋势：(1）高速度、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要技术指标，它直接关系到加工效率和产品质量。对于数控机床，高速度化首先是要求计算机数控系统在读入加工指令数据后，能高速度处理并计算出伺服电机的位移量，并要求伺服电机高速度地做出反应。此外，要实现生产系统的高速度化，还必须谋求主轴转速、进给率、刀具交换、托盘交换等各种关键部件也要实现高速度化。提高数控机床的加工精度，一般是通过减少数控系统的误差和采用补偿技术来达到。在减少数控系统误差方面，一般采取三种方法：提高数控系统的分辨率、以微小程序段实现连续进给；提高位置检测精度；位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制。在采用补偿技术方面，除采用
7、间隙补偿、丝杠螺距补偿和刀具补偿等技术外，还采用了热变形补偿技术。(2）多功能化一机多能的数控机床，可以最大限度地提高设备的利用率。为了提高效率，新型数控机床在控制系统和机床结构上也有所改革。例如，采取多系统混合控制方式，用不同的切削方式（车、钻、铣、攻螺纹等）同时加工零件的不同部位等。目前，国产数控系统控制轴数多达16轴，同时联动的轴数已达到9轴。(3）智能化数控机床应用高技术的重要目标是智能化。智能化技术主要体现在以下几个方面：引进自适应控制技术自适应控制技术是要求在随机的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工
8、作状态。附加人机会话自动编程功能建立切削用量专家系统和示教系统，从而达到提高编程效率和降低对编程人员技术水平的要求。具有设备故障自诊断功能数控系统出了故障，控制系统能够进行自诊断，并自动采取排除故障的措施，以适应长时间无人操作环境的要求。（4）小型化蓬勃发展的机电一体化设备，对数控系统提出了小型化的要求，体积小型化便于将机、电装置揉合为一体。日本新开发的FS16和FS18都采用了三维安装方法，使电子元器件得以高密度地安装，大缩小了系统的占有空间。（5）高可靠性数控系统比较贵重，用户期望发挥投资效益，因此要求设备具有高可靠性。特别是对在长时间无人操作环境下运行的数控系统，可靠性成为人们最为关注的
9、问题。由于采取了各种有效的可靠性措施，现代数控机床的平均无故障时间（MTBF）可达到1000036000h。2工艺方案分析2.1零件图图一图二2.2零件图分析该零件表面由圆柱、逆圆弧、椭圆、槽、孔、等表面组成的配合工件（如下图），尺寸标注完整，选用毛坯为45号钢，55mm168mm，无热处理和硬度要求。在数控车削加工中，零件属于非圆曲面和外圆配合的零件加工。零件的轮廓较复杂，为了保证互相配合，必须有严格的尺寸要求，所以加工难度大，而且零件的轨迹精度和精工精度要求高。零件总体结构主要包括圆柱面、圆弧面、沟槽、外配合圆柱面、外配合椭圆面等。在数控车削加工中，零件1重要的径向加工部位有两处mm，圆柱
10、段（表面粗糙度为Ra=1.6m）、左端mm圆柱段（面上连续两个mm沟槽，两处底槽直径为mm）、R10mm与R20mm的圆弧面相切部分、椭圆曲面（表面粗糙度Ra=1.6m）、孔（表面粗糙度为Ra=1.6m），其余表面粗糙度均为Ra=3.2m。零件2重要的径向加工部位有mm圆柱段（表面粗糙度为Ra=3.2m）、mm圆柱段（表面粗糙度为Ra=1.6m）、mm圆柱段（表面粗糙度为Ra=1.6m）、mm圆柱段（表面粗糙度Ra=1.6m），其余表面粗糙度均为Ra=3.2m。零件重要的轴向加工部位为R10mm的凹圆弧面、椭圆曲面和mm孔部分，零件的其他轴向加工部位也应根据尺寸精度进行加工。 零件材料为#45
11、钢，毛坯规格为55168mm，无热处理硬度要求。2.3加工方案（1）装夹方案 使用三爪自定心卡盘加持零件的毛坯外圆，零件1的外轮廓在一次装夹中完成，应确定零件伸出适合的长度（应将零件切断的长度与机床的限位距离考虑进去），卡盘的限位安全距离5mm；零件2的加工需调头，加工时左右两端互为基准。 （2）定位基准 零件轴向的定位基准选择在毛坯的外圆表面，以体现定位基准是轴的中心线。 （3）位置点 1）换刀点。零件原点设在零件的右端面，为防止换刀时刀具与零件或尾座相碰，换刀点可以设置在（X100，Z100）的位置。 2）起刀点。零件材料的毛坯尺寸为55168mm，为了减少循环加工的次数，循环的起刀点可以
12、设置在（X55，Z2）的位置。2.4确定加工工艺路线（1）先加工零件1 1）加紧零件毛坯，伸出卡盘90mm，加工零件。 2）钻孔20mm，深度约为55mm。 3）粗、精加工左端轮廓至要求尺寸。 4）粗车零件的左端外轮廓。 5）精车零件的左端外轮廓，利用外径千分尺保证尺寸精度要求。 6）切工艺槽2mm至尺寸要求。 7）检测、校核。（2）再加工零件2 1）加紧零件毛坯，伸出卡盘38mm，加工零件左端。 2）粗车零件左端外轮廓至53mm31mm处。 3）精车零件左端外轮廓，利用外径千分尺保证尺寸精度要求。 4）调头装夹，使用铜皮加紧53的外圆，校正，加工右端。 5）粗车零件右端外轮廓。 6）精车零件
13、右端外轮廓，与零件1配做，保证配合精度要求。 7）检测、校核。2.5制定加工工艺卡片（1）刀具卡（见表1）（2）工序卡（见表2）2.6数值处理 1）设定编程原点，以右端面与主轴的交点为编程原点建立工件坐标系。 2）计算各基点位置坐标值，零件尺寸如图所示。R10mm与R20mm圆弧交点坐标的计算： 画辅助线如图所示。图中两个三角形为相似三角形，运用相似三角形对应边成比例求未知边。有AD/AB=AE/AC与20mm圆弧的交点坐标（X37，Z-44.93）。椭圆计算公式：长度变量公式为：x/a+z/b=1式中a椭圆的长半轴； b椭圆的短半轴。3工件的装夹3.1定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时
14、，正确的选择工件的定位的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。3.2定位基准选择的原则1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。 3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。3.3确定零件的定位基准以左右端大端
15、面为定位基准。3.4装夹方式的选择为了工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧压牢。合理的选择加紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本与操作安全都有直接影响。3.5数控车床常用装夹方式1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。 2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖。该装夹方式适用于多序加工或精加工。 3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。 4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫
