数控技术毕业设计（论文）-铣刀头的设计加工.doc

河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 河南工业职业技术学院毕业论文题目：铣刀头的设计加工班 级：姓 名：专 业：数控技术及应用指导教师：答辩日期：2008年6月20日37 摘 要铣刀头是用在铣床上的，用来加工工件的，精度要求是较高。其材料硬度的选用也很重要，要进行调制处理的。否则是无法使用的，也没有安全系数。高速旋转，或加工时达不到受力要求，均可能造成事故。铣刀头主要是由带轮、轴、端盖、座体等16个部件组成，但好多部件都是标准件，没有必要制造，可以向生产该标准件的厂家直接购买，可以节约时间，降低成本，提高生产效率。此次数控加工，主要加工带轮、轴、端盖、座体四个主要的非标的部件。部件带轮需要铸造，然后在铣床上铣削加工，后要热处理；部件轴的加工特重要，主要在车床上加工，在铣键槽时，在铣床上加工，要热处理，以达到所需要的性能要求，满足使用条件；部件端盖可以在车床上加工，也可在铣床上加工，此次加工是在铣床上加工，这样加工的精度更高，减少装夹次数，提高精度。部件座体需要铸造，而后在铣床上加工。在铣床上加工较复杂的部件，用cam辅助生成程序，可以节约很多时间，提高效率。自动编程，是数控发展的必然。关键词： 手动编程 自动编程 装夹 加工工艺 pro/e cad cam 目 录摘 要(1)1 数控加工技术的概述(4)1.1 数控编程的基本概念(4)1.2 数控编程技术的发展概况(4)1.3 数控加工技术的适应性(5)2 数控铣削加工工艺与编程2.1数控铣床的主要加工对象(6)2.2数控铣削加工工艺规程的制定(7)3 数控铣床的程序编制3.1坐标系统及相关指令(10)3.2尺寸形式指令(10)3.3常用的辅助指令(11)3.4螺旋线指令的插补(11)3.5刀具补偿指令及其编程(11)3.6参考点相关指令(13)3.7子程序(14)3.8镜像加工指令(15)4 数控加工工艺分析4.1 毛坯的选择(15)4.2 数控机床的选择(18)4.3 加工工艺的分析(18)4.4 加工工序和工步的划分(21)4.5 基准的选择(22)4.6 夹具的正确选择(22)4.7 切削用量的合理选择(26)5 数控加工程序致 谢(41)参考文献(42)毕业设计任务书(43)1.数控加工技术的概述随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了高性能、高精度和高自动化的要求。数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术，是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易与在工厂或车间实行计算机管理，还是车间设备总数减少，节省人力，改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力和综合经济效益。数控加工技术的应用，使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体，使零件的计算机辅助设计（cad）、计算机辅助工艺规划（capp）和计算机辅助制造（cam）的一体化成为现实，使机械加工的柔性自动化水平不断提高。社会生产力的不断提高和科学技术的飞速发展，机械制造技术有了深刻的变化。由于社会对产品多样化的需求更加强烈多品种，中小批量生产比重明显增强，采用机械传动的普通加工设备已难于适应高效率、高质量、多样化的加工要求机床数控技术的应用。一方面，促使机械加工的大量前期准备工件与机械加工过程连为一体；另一方面，促使机械加工的全过程与柔性自动化水平不断提高，即提高了制造系统适应各种生产条件变化的能力。1. 1数控编程的基本概念数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称cl点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。1. 2数控编程技术的发展概况数控编程是目前cad/capp/cam系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。为了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，mit设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为apt（automaticallyprogrammedtool）。其后，apt几经发展，形成了诸如aptii、aptiii（立体切削用）、apt（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、aptac（advancedcontouring）(增加切削数据库管理系统)和apt/ss（sculpturedsurface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。 采用apt语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.apt仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和cad数据库和capp系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。 针对apt语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、nc加工一体化的系统，称为为catia。随后很快出现了象euclid，ugii，intergraph，pro/engineering，mastercam及npu/gncp等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了cad和cam向一体化方向发展。到了80年代，在cad/cam一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（cims）及并行工程（ce）的概念。目前，为了适应cims及ce发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。 在集成化方面，以开发符合step（standardfortheexchangeofproductmodeldata）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。1.3数控技术加工的适应性 数控机床是一种高度自动化的机床，有一般机床所不具备的许多优点，所以数控机床加工技术的应用范围在不断扩大，但数控机床这种高度机电一体化产品，技术含量高，成本高，使用与维修都有较高的要求。根据数控加工的优缺点和国内外大量应用实践，一般可按适应程度将零件分为下列三类： 1.最适应数控加工的零件类 1）形状复杂，加工精度要求高，用普通的机床很难加工或虽然能加工但很难保证加工质量的零件。2）用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。3）具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件。4）必须在一次装夹中合并完成铣、镗、铰或攻螺纹等多工序的零件。2.较适应数控加工零件类1） 在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件。2） 需要多次更改设计后才能定型的零件。3） 在通用机床上加工需要做长时间调整的零件。4） 用通用机床加工时，生产效率很低或体力劳动强度很大的零件。3.不适应数控加工零件类1）生产批量大的零件 2）装夹困难或完全靠找定位来保证加工精度的零件。3）加工余量很不稳定的零件，且在数控机床上无在线检测系统用于自动调整零件坐标位置。4）必须用特定的工艺装备协调加工的零件。总上所述，建议：对于多品种小批量零件；结构复杂，精度要求较高的零件；需要频繁改型的零件；价格昂贵，不允许报废的关键零件和需要最小生产周期的急需零件采用数控加工。2.数控铣削加工工艺与编程铣刀头的加工大多是在铣床上加工的，总体以铣床加工为主，车床加工为辅，下面主要对数控铣削加工工艺与编程进行阐述。2.1数控铣床的主要加工对象数控铣床的主要加工对象有：1平面类零件2. 变斜角类零件3曲面类(立体类)零件。2.2数控铣削加工工艺规程的制订数控加工程序不仅包括零件的工艺规程，还包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸和铣床的运动过程等，所以必须对数控铣削加工工艺方案进行详细的制定。1数控铣削加工的内容（1）零件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式描绘的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；（2）已给出数学模型的空间曲面；（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔或面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面；（7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。2零件的工艺性分析（1）零件图样分析1）零件图样尺寸的正确标注；2）零件技术要求分析；3）零件图上尺寸标注是否符合数控加工的特点。（2）零件结构工艺性分析1）保证获得要求的加工精度；2）尽量统一零件外轮廓、内腔的几何类型和有关尺寸；3）选择较大的轮廓内圆弧半径；4）零件槽底部圆角半径不宜过大；5）保证基准统一原则；6）分析零件的变形情况。（3）零件毛坯的工艺性分析1）毛坯应有充分、稳定的加工余量；2）分析毛坯的装夹适应性；3）分析毛坯的余量大小及均匀性。3工艺路线的确定（1）加工方法的选择1）内孔表面的加工方法2）平面的加工方法3）平面轮廓加工方法4）曲面轮廓加工方法。（2）加工阶段的划分1）有利于保证加工质量；2）有利于及早发现毛坯的缺陷；3）有利于设备的合理使用。（3）工序的划分1）按所用刀具划分工序的原则；2）按粗、精加工分开，先粗后精的原则；3）按先面后孔的原则划分工序。（4）加工顺序的安排1）切削加工工序的安排a基面先行原则；b先粗后精原则；c先主后次原则；d先面后孔原则。2）热处理工序的安排a预备热处理；b消除残余应力；c最终热处理。3）辅助工序的安排4）数控加工工序与普通工序的衔接（5）装夹方案的确定（组合夹具的应用）（6）进给路线的确定加工路线的确定原则主要有以下几点：1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；2）使数值计算简单，以减少编程运算量；3）应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。1）顺铣和逆铣的选择2）铣削外轮廓的进给路线（切入、切出）3）铣削内槽的进给路线（行切法、环切法）4）铣削曲面的进给路线4刀具选择（1）数控刀具材料：高速钢、硬质合金、陶瓷、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼、表面涂层。（2）数控铣削对刀具的要求：刚性好、耐用度高。（3）铣刀的种类：面铣刀、立铣刀、模具铣刀、键槽铣刀、鼓形铣刀、成形铣刀。（4）铣刀的选择减少刀具数量；一把刀具完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用；先铣后钻；先曲面精加工，后二维轮廓精加工。1）铣刀类型的选择2）铣刀参数的选择a面铣刀主要参数的选择标准b立铣刀主要参数的选择3）铣刀生产厂家的选择5切削用量的选择切削用量包括：切削速度（主轴转速）、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。粗加工时，首先选取尽可能大的背吃刀量；其次，根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度；精加工时，首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次，根据已加工表面的粗糙度要求，选择尽较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，选择较高的切削速度；（1）背吃刀量(端铣)或侧吃刀量(圆周铣)背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸；侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。（2）进给量与进给速度vf铣刀转速n、铣刀齿数z及每齿进给量fz( 单位为 mm/z) 的关系 ：（3）切削速度vc铣削的切削速度与刀具耐用度t 、每齿进给量fz 、背吃刀量ap 、侧吃刀量ae以及铣刀齿数z成反比，与铣刀直径d成正比。3.数控铣床的程序编制3.1坐标系统及相关指令1数控铣床的坐标系（1）机床坐标系（2）机床原点 机床坐标系原点（3）参考点机床上的固定点，由机械挡块或行程开关确定；建立机床坐标系。（4）工件坐标系 编程坐标系，距机床原点之向量为零点偏置。（5）工件原点 工件坐标系原点，也叫程序零点。2工件坐标系设定指令（1）工件坐标系建立指令 g92 x y z x、y、z为刀位点在工件坐标系中的初始位置，不产生位移。（2）坐标系偏置指令 g54（g54-g59）工件坐标系相对于机床原点的零点偏置，即坐标系的平移变换。需设置偏置值到机床偏置页面中，在程序中直接调用。3、坐标平面选择指令(g17、g18、g19)3.2尺寸形式指令1绝对和增量尺寸编程(g90/g91)2公制尺寸/英制尺寸指令（g20/g21）3.3常用的辅助功能刀具功能t、主轴转速功能s和进给功能f3.4螺旋线插补指令该指令在进行圆弧插补的同时，沿垂直于插补平面的坐标方向做同步运动，构成螺旋线插补运动。格式：g17 g02/g03 x y z r（ i j ） k f其中：x y z螺旋线的终点坐标；i j圆心在x、y轴上的坐标，是相对螺旋线起点的增量坐标；r螺旋线半径，与i、j形式两者取其一；k螺旋线的导程，为正值。3.5刀具补偿指令及其编程1刀具半径补偿（1）刀具半径补偿指令 (g41、g42、g40)格式 g41(g42) g00(g01) x_ y_ d_； g40 g00(g01) x_ y_ ；d_两位数：刀具半径补偿值所存放的地址，或刀具补偿值在刀具参数表中的编号；g40：刀具半径补偿取消，使用后，g41、g42指令无效。补偿方向的判定：沿刀具运动方向看，刀具在被切零件轮廓边左侧即为刀具半径左补偿，用g41；否则，便为右补偿，用g42指令。(2) 刀具半径补偿的过程1)刀补建立，刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程；2)刀补进行，执行有g41、g42指令的程序段后，刀具中心始终与编程轨迹相距一个偏置量；3)刀补取消，刀具离开工件，刀具中心轨迹要过渡到与编程重合的过程。（3）强调：1)补偿状态的进入、撤消，必须配用g00或g01指令，不能用g02或g03指令； 2)由于半径补偿的建立需要一个过程，所以补偿时补偿开始点的选择非常重要。3)g41、g42不能重复使用，g40必须和g41或 g42 成对使用。4)从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言，顺铣的效果较好，因而g41使用较多。（4）灵活应用：a.直接用零件轮廓尺寸编程；b.刀具磨损、重磨、换刀后，更改刀具补偿参数；c.用同一程序，同一尺寸刀具，利用不同刀补值进行粗精加工；d.利用刀补值控制轮廓尺寸精度。2刀具长度补偿g43、g44（1）刀具长度绝对长度、相对于标准刀具的增量长度；长度补偿只和z坐标有关。（2）刀具长度补偿指令格式 g43(g44) g00(g01) z_ h_； g49 g00(g01) z_ ；其中，g43为刀具长度正补偿，g44为刀具长度负补偿，h_中的两位数字，表示刀具长度补偿值所存放的地址，或者说是刀具长度补偿值在刀具参数表中的编号；g49为取消刀具长度补偿。另外，在实际使用中，也可不用g49指令取消刀具长度补偿，而是调用h00号刀具补偿，也可收到同样效果。无论是绝对坐标还是增量坐标形式编程，在用g43时，用已存放在刀具参数表中的数值与z坐标相加，用g44时，用已存放在刀具参数表中的数值与z坐标相减。（3）刀具长度补偿的工作使用刀具长度补偿是通过执行含有g43（g44）和h指令来实现的，同时我们给出一个z坐标值，这样刀具在补偿之后移动到离工件表面距离为z的地方。另外一个指令g49是取消g43（g44）指令的，其实我们不必使用这个指令，因为每把刀具都有自己的长度补偿，当换刀时，利用g43（g44）h指令赋予了自己的刀长补偿而自动取消了前一把刀具的长度补偿。（4）刀具长度补偿的两种方式1）用刀具的实际长度作为刀长的补偿（推荐使用这种方式）。使用刀长作为补偿就是使用对刀仪测量刀具的长度，然后把这个数值输入到刀具长度补偿寄存器中，作为刀长补偿。使用刀具长度作为刀长补偿的理由如下：首先，使用刀具长度作为刀长补偿，可以避免在不同的工件加工中不断地修改刀长偏置。这样一把刀具用在不同的工件上也不用修改刀长偏置。在这种情况下，可以按照一定的刀具编号规则，给每一把刀具作档案，用一个小标牌写上每把刀具的相关参数，包括刀具的长度、半径等资料。其次，使用刀具长度作为刀长补偿，可以让机床一边进行加工运行，一边在对刀仪上进行其他刀具的长度测量，而不必因为在机床上对刀而占用机床运行时间，这样可以充分发挥加工中心的效率。这样主轴移动到编程z坐标点时，就是主轴坐标加上（或减去）刀具长度补偿后的z坐标数值。2）利用刀尖在z方向上与编程零点的距离值（有正负之分）作为补偿值。这种方法适用于机床只有一个人操作而没有足够的时间来利用对刀仪测量刀具的长度时使用。这样做当用一把刀加工另外的工件时就要重新进行刀长补偿的设置。使用这种方法进行刀长补偿时，补偿值就是主轴从机床z坐标零点移动到工件编程零点时的刀尖移动距离，因此此补偿值总是负值而且很大。当使用不同类型及规格的刀具或刀具磨损时，可在程序重新用刀具长度补偿指令补偿刀具尺寸的变化，而不必重新调整刀具或重新对刀。刀长补偿对所有的刀具都适用，而刀具半径补偿则一般只用于铣刀类刀具。当铣刀加工工件的外或内轮廓时，就用得上刀具半径补偿，当用端面铣刀加工工件的端面时则只需刀具长度补偿。3.6参考点相关指令1返回参考点检查指令g27 格式：g27 x y z ；检查机床能否准确返回参考点，非模态指令。执行时，刀具返回到g27指令后x、y、z坐标所指定的参考点在工件坐标系中的坐标值；刀具快速移动，接近指定参考点时自动减速，并在该点做定位校验，定位准确后操作面板上回零指示灯亮；某一方向上未准确回到参考点位置，对应指示灯不亮。2自动返回参考点指令g28 格式：g28 x y z ；使控制轴自动返回参考点，非模态指令。执行时，刀具经过g28指令后x、y、z坐标所指定的中间点，返回到参考点位置；刀具快速向中间点移动，并在中间点做定位校验，快速移动到参考点。中间点的作用是在返回过程中，控制快速运动的轨迹，避免“撞刀”。3从参考点返回指令g29格式：g29 x y z ；使刀具在返回参考点，经过g28指令所指定的中间点，快速移动到某一指定坐标点，非模态指令。执行时，刀具从参考点快速移动，经g28所指定的中间点，到达g29指令后x、y、z坐标所指定的目标点。该指令一般与g28指令成对使用。3.7子程序主程序调用子程序，子程序返回主程序或上一级子程序。（1）子程序的格式子程序的格式与主程序相同，在子程序的开头后面编制子程序号，在子程序的结尾用m99指令返回主程序(有些系统用 ret 返回)。（2）子程序的调用格式常用的子程序调用格式有以下几种：1）m98 p其中，p后面的前3位为重复调用次数，省略时为调用一次；后4位为子程序号。 2）m98 pl其中，p后面的4位为子程序号；l后面的4位为重复调用次数，省略时为调用一次。（3）子程序的嵌套子程序调用另一个子程序， 称为子程序的嵌套。3.8镜像加工指令镜像加工指令通常有以下几种形式：1关于x、y或原点对称的工件，使用不同的g指令代码，如g11、g12、g13指令，分别代表x轴、y轴或原点镜像；2关于x、y对称的工件，使用不同m的指令代码，如m21、m22指令分别代表x轴、y轴原点镜像, m23代表镜像取消；3关于x、y或原点对称的工件，使用相同的指令代码，如g24指令表示建立镜像，由指令坐标轴后的坐标值指定镜像位置，g25指令表示镜像取消。不论哪种指令格式，当只对x轴或y轴进行镜像时，切削时的走刀顺序（顺铣与逆铣），刀补方向，圆弧插补转向都会与实际程序相反。当同时对x轴和y轴进行镜像（即关于原点镜像）时，走刀顺序，刀补方向，圆弧插补转向均不变。注意：使用镜像指令后必须进行取消，以免影响后面的程序。在g90模式下，使用镜像或取消指令，都要回到工件坐标系原点才能使用。否则，数控系统无法计算后面的运动轨迹，会出现乱走刀现象。这时必须实行手动原点复归操作予以解决。主轴转向不随着镜像指令变化。4.数控加工工艺分析4.1毛坯的选择在制订机械加工工艺规程时 , 正确选择合适的毛坯 , 对零件的加工质量、材料消耗和加工工时都有很大的影响。显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件 , 机械加工的劳动量 就越少 , 但是毛坯的制造成本就越高 , 所以应根据生产纲领 , 综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯 , 以求得最好的经济效益。零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如铸铁零件用铸造毛坯 ; 钢质零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料 , 对于重要的钢质零件 , 为获 得良好的力学性能 , 应选用锻件 , 当形状复杂力学性能要求不高时用铸钢件 ; 有色金属零 件常用型材或铸造毛坯。部件4带轮，毛坯材料是ht150，铸造成型，毛坯155 长度l=60部件4 部件11端盖，毛坯材料是ht200，毛坯为120 长度l=25部件11部件7轴，材料是45，毛坯50 长度l=410部件7部件8座体，铸造成型，材料是ht200。毛坯均有20mm的余量。部件84.2数控机床的选择在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的因素主要有，毛坯的材料和类、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来有三点：要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本(加工费用)。该加工完全可以在加工中心上加工，且效率高。那样成本会很高，综合考虑在一般的数控铣床和数控车床加工，可以大大降低成本！4.3加工工艺的分析零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点，以便数控加工。在一般床子上可以按要求加工出来的，没有必要在数控床子上加工，否则会使成本更高。数控加工和一般非数控的加工有区别，会导致工序的划分不同。下面几点是数控加工对零件的要求：1)零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。 2)内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。3)零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。 4)应采用统一的基准定位。在数控加工中，若没有统一基准定位，会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。因此要避免上述问题的产生，保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。零件上最好有合适的孔作为定位基准孔，若没有，要设置工艺孔作为定位基准孔(如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设置工艺孔)。若无法制出工艺孔时，最起码也要用经过精加工的表面作为统一基准，以减少两次装夹产生的误差。零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。部件11端盖先在车床上加工好b端面、中间的通孔和内沟槽；而后在铣床上加工a端面和其上面的6个沉孔。部件4带轮，铸造后，先铣a、b中一个端面，再铣另一个端面和键槽，最后用特殊的铣刀铣齿；后热处理；部件7轴，先在车床上加工，再到铣床上加工两端的键槽。部件8座体，铸造后，要在镗床和铣床上加工。4.4加工工序和工步的划分在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则： 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开进行。 2)对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，减少由变形引起的对孔的精度的影响。3)按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。 总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。部件4，铣两端面-铣键槽-铣齿；部件7，粗车-半精车-精车-铣键槽；部件11，粗车-精车-钻孔-车内沟槽；部件8，铣端面-镗孔-钻孔；4.5基准的选择在制订工艺规程时,定位基准选择的正确与否,对能否保证零件的尺寸精度和相互位 置精度要求,以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响,当用夹具安装工件时,定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度因此,定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。选择定位基准时,是从保证工件加工精度要求出发的,因此 ,定位基准的选择应先选择精基准,再选择粗基准。在制定工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大的影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准是一个很重要的工艺问题。部件4和部件11，先选择上下任一个面为粗基准，加工。到时，以加工好的面为精基准，加工另一个面，和键槽，最后加工齿；部件7，现在两端打中心孔，用一孔和一面来定位；部件8，先以下面为粗基准，加工其他的面和镗孔；4.6夹具的正确选择如前所述，在设计零件的机械加工工艺规程时，工艺人员根据加工要求已经选择了各工序的定位基准和确定了各定位基准应当限制的自由度，并将它们标注在工序简图或其它工艺文件上。夹具设计的任务首先是选择和设计相应的定位元件来实现上述定位方案。了分析问题的方便，此处引入“定位基面”的概念。当工件以回转表面（如孔、外圆等）定位时，称它的轴线为定位基准，而回转表面本身则称为定位基面。工件在夹具上定位时，理论上定位基面与定位元件上的起主要定位作用的表面应该接触。（一）工件以平面定位工件以平面为定位基面时，常用的定位元件如下所述。 1主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，它又分为：（1）固定支承 固定支承有支承钉和支承板两种型式。在使用过程中，它们都是固定不动的。在定位过程中，支承钉一般只限制工件的一个自由度，而支承板相当于两个支承钉。当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉。齿纹头支承钉用在工件的侧面，它能增大摩擦系数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉或支承板。需要经常更换的支承钉应加衬套。支承钉、支承板和衬套都已标准化，其公差配合、材料、热处理等可查阅机床夹具零件及部件。工件以平面定位时，除采用上面介绍的标准支承钉和支承板之外，还可根据工件定位平面的具体形状设计相应的支承板，工件批量不大时也可直接以夹具体作为限位平面。（2）可调支承 在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时，可采用可调支承结构。（3）自位支承(浮动支承) 在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承，或称浮动支承。2辅助支承辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。如工件以内孔及端面定位，钻右端小孔。若右端不设支承，工件装夹好后，右边为一悬臂，刚性差。若在a处设置固定支承，属过定位，有可能破坏左端的定位。在这种情况下，宜在右端设置辅助支承。工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的），待工件夹紧后再固定下来，以承受切削力。 （1）螺旋式辅助支承 （2）自位式辅助支承 （3）推引式辅助支承 （二）工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔为定位基面时，常用圆柱体和圆锥体作为定位元件。1圆柱销（定位销）短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销可限制四个自由度。从结构上看，定位销一般可分为固定式和可换式两种。固定式定位销是直接用过盈配合装在夹具体上使用的。当定位销定位部分直径d10mm时，由于销径太细，为避免销子受力过大而剪断，通常在销子定位端根部倒成大圆角。这时夹具体上安装定位销的部分应设计埋头坑，以便定位销的圆角部分沉入坑内，而不妨碍工件定位。固定式定位销和可换式定位销的标准结构可参阅机床夹具零件及部件中gb2203-80a型和gb2204-80型。2圆柱心轴心轴可以做为一个单独的夹具，广泛应用于车、铣、磨床上加工套筒及盘类零件。心轴在定位过程中一般限制工件四个自由度。3圆锥销圆锥销一般只能限制工件的三个移动自由度。工件在单个圆锥销上容易倾斜，为此，圆锥销一般与其它定位元件组合适用。4锥度心轴这种定位方式的定心精度较高，可达0.010.02mm，但工件的轴向位移较大，适用于工件定位孔精度不低于it7的精车和磨削加工，但加工端面较为困难。具体结构与心轴尺寸设计可参阅相关标准手册。（三）工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面作为定位基面时，最常用的定位元件有v形块、定位套和半圆套。工件以外圆柱面在v型块上定位的突出优点是对中性好，即工件上定位用的外圆柱面轴线始终处在v型块两斜面的对称面上，且不受定位基准直径误差的影响。用于较短的精基准定位，一般限制工件两个自由度。用于较长的未加工过的定位基准，一般限制工件四个自由度。如果定位元件直径于长度较大，则v型块可不用整体钢件、而采用铸铁底座镶淬火钢片。v形块有固定式也有活动式。活动v形块限制工件一个转动自由度，其沿v形块对称面方向的移动可以补偿工件因毛坯尺寸变化而对定位的影响，同时兼有夹紧的作用。活动v形块的结构尺寸已标准化，设计时可参考机床夹具零件及部件中gb22ll-80标准。工件以外圆柱面定位时，除v形块定位，还可以采用定位套的形式，此时大多与端面定位相结合。定位套的优点是简单方便，缺点是因为定位间隙的影响而使定心精度不够高。（四）一面两销组合定位上面所述均为工件以单一基准面定位时采用的定位元件，在实际生产中为了实现工件的完全定位，常常要以两个或两个以上的表面为组合定位基准，此时亦需要有两个以上的定位元件组合使用。如常见的一面两销定位方式即被广泛应用于中、大型零件的加工中。这种定位方式简单可靠，夹紧方便。有时工件上没有合适的小孔时，常把紧固螺钉孔的精度提高或专门做出两个工艺孔来，以备一面两销定位之用。为了避免两销定位时的过定位干涉，实际应用中将其中之一做成菱形销（削边销）。一批工件定位时可能出现定位干涉的最坏情况为：工件两孔直径为最小（d1min、d2min），两定位销直径为最大（d1max、d2max），孔心距做成最大，销心距做成最小，或者反之。两种情况下干涉均应当消除，但它们的计算方法和结果是相同的。为保证削边销的强度，小直径的削边销常做成菱形结构，故又称为菱形销，b为修圆后留下的圆柱部分的宽度，b为菱形销的宽度，一般可根据直径查表得到。4.7切削用量的合理选择切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 一 制订切削用量时考虑的因素 切削加工生产率- 在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 刀具寿命-切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。 加工表面粗糙度 -精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。 二 刀具寿命的选择原则 切削用量与刀具寿命有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点： 根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。 车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全厂开支m较大时，刀具寿命也应选得低些。 大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。 三 切削用量制定的步骤 1、背吃刀量的选择 2、进给量的选择 3、切削速度的确定 4、校验机床功率 四 提高切削用量的途径 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷却润滑条件； 改进刀具结构，提高刀具制造质量。5.数控加工程序（一）部件11的加工程序%o0000(program name - ryu)(date=dd-mm-yy - 18-04-07 time=hh:mm - 16:50)n100g21n102g0g17g40g49g80g90( 3. flat endmill tool - 3 dia. off. - 3 len. - 3 dia. - 30.)n104t3m6n106g0g90x-63.931y-57.498a0.s3183m3n108g43h3z50.n110z10.n112g1z-.5f3.n114x48.931f318.3n116x63.352n118g3y-41.07r8.214n120g1x-63.352n122x-71.365n124g2y-24.642r8.214n126g1x71.365n128x75.052n130g3y-8.214r8.214n132g1x-75.052n134g2y8.214r8.214n136g1x75.052n138g3y24.642r8.214n140g1x-71.365n142g2y41.07r8.214n144g1x63.352n146g3y57.498r8.214n148g1x-63.931n150g0z50.n152m5n154g91g28z0.n156g28x0.y0.a0.n158m01( 2. flat endmill tool - 2 dia. off. - 2 len. - 2 dia. - 20.)n160t2m6n162g0g90x7.25y0.a0.s477m3n164g43h2z50.n166z10.n168g1z-2.f4.5n170g2x-7.25r7.25f47.7n172x7.25r7.25n174g1x3.25n176g2x-3.25r3.25n178x3.25r3.25n180g1x1.25n182g2x-1.25r1.25n184x1.25r1.25n186g1x7.25n188z-4.f4.5n190g2x-7.25r7.25f47.7n192x7.25r7.25n194g1x3.25n196g2x-3.25r3.25n198x3.25r3.25n200g1x1.25n202g2x-1.25r1.25n204x1.25r1.25n206g1x7.25n208z-6.f4.5n210g2x-7.25r7.25f47.7n212x7.25r7.25n214g1x3.25n216g2x-3.25r3.25n218x3.25r3.25n220g1x1.25n222g2x-1.25r1.25n224x1.25r1.25n226g1x7.25n228z-8.f4.5n230g2x-7.25r7.25f47.7n232x7.25r7.25n234g1x3.25n236g2x-3.25r3.25n238x3.25r3.25n240g1x1.25n242g2x-1.25r1.25n244x1.25r1.25n246g1x7.25n248z-10.f4.5n250g2x-7.25r7.25f47.7n252x7.25r7.25n254g1x3.25n256g2x-3.25r3.25n258x3.25r3.25n260g1x1.25n262g2x-1.25r1.25n264x1.25r1.25n266g1x7.25n268z-12.f4.5n270g2x-7.25r7.25f47.7n272x7.25r7.25n274g1x3.25n276g2x-3.25r3.25n278x3.25r3.25n280g1x1.25n282g2x-1.25r1.25n284x1.25r1.25n286g1x7.25n288z-14.f4.5n290g2x-7.25r7.25f47.7n292x7.25r7.25n294g1x3.25n296g2x-3.25r3.25n298x3.25r3.25n300g1x1.25n302g2x-1.25r1.25n304x1.25r1.25n306g1x7.25n308z-16.f4.5n310g2x-7.25r7.25f47.7n312x7.25r7.25n314g1x3.25n316g2x-3.25r3.25n318x3.25r3.25n320g1x1.25n322g2x-1.25r1.25n324x1.25r1.25n326g1x7.25n328z-18.f4.5n330g2x-7.25r7.25f47.7n332x7.25r7.25n334g1x3.25n336g2x-3.25r3.25n338x3.25r3.25n340g1x1.25n342g2x-1.25r1.25n344x1.25r1.25n346g1x7.25n348z-20.f4.5n350g2x-7.25r7.25f47.7n352x7.25r7.25n354g1x3.25n356g2x-3.25r3.25n358x3.25r3.25n360g1x1.25n362g2x-1.25r1.25n364x1.25r1.25n366g0z50.n368x7.5n370z10.n372g1z-2.f4.5n374g3x-7.5r7.5f47.7n376x7.5r7.5n378g1z-4.f4.5n380g3x-7.5r7.5f47.7n382x7.5r7.5n384g1z-6.f4.5n386g3x-7.5r7.5f47.7n388x7.5r7.5n390g1z-8.f4.5n392g3x-7.5r7.5f47.7n394x7.5r7.5n396g1z-10.f4.5n398g3x-7.5r7.5f47.7n400x7.5r7.5n402g1z-12.f4.5n404g3x-7.5r7.5f47.7n406x7.5r7.5n408g1z-14.f4.5n410g3x-7.5r7.5f47.7n412x7.5r7.5n414g1z-16.f4.5n