双面槽板形零件数控加工工艺、工装与NC编程程序设计含4张CAD图.zip
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双面槽板形零件数控加工工艺、工装与NC编程程序设计含4张CAD图.zip,双面,槽板形,零件,数控,加工,工艺,工装,NC,编程,程序设计,CAD
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双面槽板形零件数控加工工艺、工装与NC程序设计摘 要当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。 数控技术的应用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不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业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。作为一名在校学生，积极地投身实践争做社会主义的创造着与建设者是我义不容辞的责任。而零件又是组成各种复杂机械的根本，所以我坚信用自己所学为国家、社会做出应有的贡献。关键词页脚（07级数控*班加姓名）：数控技术 程序编制 数控机床AbstractWidely adopted by nations in the world manufacturing numerical control technology to improve manufacturing capacity and level, to improve the dynamic changing market adaptability and competitiveness. In addition, all industrial countries in the world and CNC numerical control technology and equipment will also be listed as a national strategic goods, not only to take significant steps to develop its own CNC technology and its industry, enhance overall national strength and an important way to statehood. The equipment industrys technical level and degree of modernization of the entire national economy determines the level and degree of modernization, numerical control technology and equipment is the development of new high-tech industry and cutting-edge industries, enabling technology and basic equipment. Marx once said, the difference between the various economic era, is not what is produced, but rather how to produce, what the production of labor. Manufacturing technology and equipment is the most basic of human means of production activities, while the numerical control technology is todays most advanced manufacturing technology and equipment, the core technology. CNC technology is to use digital information on the mechanical movement and the work process control technology, CNC numerical control technology and equipment is represented by new technologies on traditional manufacturing industries and the penetration of the formation of new manufacturing electromechanical integrated product, so-called digital equipment , and its technology, covering many areas: (1) Mechanical manufacturing technology; (2) information processing, processing and transmission technology; (3) automatic control technology; (4) servo drive technology; (5) sensor technology; (6) software technology. The application of CNC technology to traditional manufacturing industry is not only a revolutionary change in the manufacturing industry to become a symbol of industrialization, and with the numerical control technology, continuous development and expansion of application fields, his peoples livelihood some of the important development of the industry plays a an increasingly important role, because these industries have been required for the digital equipment is a major trend of modern development. As a school student, actively involved in the practice of striving to create a forward to working with builders of socialism is my bounden duty. The part is composed of a variety of complex machinery, the fundamental, so I firmly believe that what they have learned in their own country, and make due contributions to the community.Keywords：CNC Technology Programming CNC machine tools目录摘要21概述 61.1毕业设计研究的目的和意义61.2数控机床在国内外的发展状况和发展趋势和涉及的学科6 1.2.1数控机床在国内外的发展状况和发展趋势6 1.3本课题的总体要求和规划71.3.1本课题的总体要求71.3.2规划71.3.3涉及的学科82 方案的可行性论证和方案的实现82.1机床的选取82.2毛坯的选取92.3刀具的选取92.4工件的安装与夹具的选择122.5数控加工工艺路线设计152.5.1选择定位基准152.5.2选择数控加工方法172.5.3划分加工阶段192.5.4划分加工工序202.5.5确定加工顺序212.5.6确定走刀路线和工步顺序212.5.7加工余量与工序尺寸及公差的确定222.5.8切削用量的确定232.5.9对刀点与换刀点的确定26结论28致谢29参考文献301 概述1.1毕业设计课题研究的目的和意义：本毕业设计选择的是一个板槽类零件，板槽类零件是机械加工中最普遍、最常用的零件之一。同时又因为它要求的配合精度较高、形位误差较小。所以对机床精度要求很高，只有数控机床能达到此要求才能符合要求。通过对此板槽类零件的工艺设计和加工，达到对数控加工技术的掌握。1.2数控机床在国内外的发展状况和发展趋势和涉及的学科：1.2.1数控机床在国内外的发展状况和发展趋势：数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域。从1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这个表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。出口的数控机床品种以中低档为主新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位。数控机床产量大幅度增长，数控化率显著提高。2001年国内数控金切机床产量已达1.8万台，比上年增长28.5%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。数控机床发展的关键配套产品有了突破。数控机床的发展前景：继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。世界先进制造技术不断兴起，对数控加工技术的各个方面提出了更高的要求。目前，国内数控机床使用越来越普及，如何提高数控加工技术水平已经成为当务之急。随着数控加工的日益普及，数控加工工艺掌握的水平是制约数控手工编程与CAD/CAM集成化自动编程质量的关键。1.3本课题的总体要求和规划：1.3.1本课题的总体要求：首先要符合设计图纸的要求即：加工精度达到Ra6.3m；符合形位要求，上下表面平行度不大于0.05mm；符合装配要求各孔的直径公差均不能大于0.05mm；两垂直表面的垂直度不能大于0.03mm。在课题内容上的要求：一张A0装配图；A1零件图一张；A2夹具零件图两张；对设计、加工进行的必要说明拟定所加工零件工艺流程简卡； 编制数控加工工序卡；编制数控加工程序。走刀路线和工序顺序的确定，可以保证工件轮廓表面加工后粗糙度的要求，刀具尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入切出工件，留下刀痕；工件的安装与夹具的选择，尽可能的减少装夹次数，在夹具的装夹过程中要注意是工件的材料，不要过紧或者过松，造成一定的误差；刀具的选择，选用立铣刀和钻头以及攻丝锥。1.3.2规划：首先先选取加工本零件的机床型号，通过对零件的精度分析可知：加工精度达到Ra6.3m；符合形位要求，上下表面平行度不大于0.05mm；符合装配要求各孔的直径公差均不能大于0.05mm；两垂直表面的垂直度不能大于0.03mm。这么高的精度用普通的机床显然是达不到加工精度要求的，所以选用数控铣床来加工此零件。数控加工工艺的分析：对于该零件的工艺分析，主要从结构形状，尺寸和技术要求、定位基准及毛坯等方面进行。确定加工方案，由于表面粗糙度是Ra6.3，所以需要分粗、精加工来完成。本零件属于小量单件生产，选用虎口钳作为夹具。零件加工顺序按照先面后孔、先粗后精的原则，在数控铣床上完成。走刀路线的选择根据零件灵活选定。刀具选择，选用20的钻头和10的立铣刀。绘制零件图和装配图，通过对零件综合的分析可知零件图要有一个俯视图，一个剖视图构成。再综合加工工艺可知本零件属于小量单件生产，选用虎口钳作为夹具，画虎口钳和本板槽类零件的装配图。编制数控铣床加工程序：在后面的加工工艺卡中给出。1.3.3涉及的学科：板槽类零件图中给有很高的精度，要想加工出符合要求的零件必须要控制误差，所以在此涉及到公差与检测技术这个学科。零件必须要在数控精度高的机床上进行加工，所以还涉及到数控程序编制。零件的表面需要进行处理和表面硬度也要合格，所以还涉及到工程材料。数控切削加工中不可避免的要用切削液，所以还涉及到切削液的选择。而最重要的是数控工艺的选取，涉及到数控加工工艺这个学科。2 方案的可行性论证和方案的实现2.1机床的选取：通过对零件的精度分析可知：加工精度达到Ra6.3m；符合形位要求，上下表面平行度不大于0.05mm；符合装配要求各孔的直径公差均不能大于0.05mm；两垂直表面的垂直度不能大于0.03mm。这么高的精度用普通的机床显然是达不到加工精度要求的，所以所选用的机床必须要高于零件的精度。又因为零件图上面有圆弧走刀的部分一般的机床不能完成，必须要选取二轴联动或者二轴联动以上的数控铣床方可加工。结合现有机床的情况，选取FANUC系统KV650E型立式数控铣床。2.2毛坯的选取：选择毛坯形状和尺寸的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或者无屑加工。因此毛坯形状要尽量接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。但也有以下几种特殊的：采用锻件、铸件毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也因为砂型误差、收缩量等造成误差，应留较大的余量。锻件适合于形状复杂的毛坯，中小型零件可选用锻件。型材：热轧型材的尺寸较大，精度低，可作为一般零件的毛坯；冷轧型材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小型零件，适合于自动机床加工。焊接件。对于大多数来说，焊接件简单、方便，特别是单件小批量生产可大大缩短生产周期；但焊接变形大，需要时效处理。冷压件：适合于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量生产。由零件俯视图再结合本零件的特点和要求，以及实际情况和经济性，故选取的材料为锻件，在数控机床加工必须留有足够的余量一般每边留2-3mm，所以零件的尺寸为210*150*40。2.3刀具的选取：刀具的选择是数控加工的主要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响着加工质量。另外，数控机床主轴转速比普通机床高12倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工方法相比，数控机床对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。铣削刀具，分面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、成型铣刀等。在数控铣床上的刀具必须有以下特点：刀片和刀柄高度的通用化、规则化、系列化；刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间匹配选用的原则；对刀柄转位，装拆和重复定位精度的要求；刀片及刀柄的定位基准的优化；刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高；对刀柄的强度、刚度及耐磨性的要求高；刀柄或工具系统的装机重量限制的要求；刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化；刀片及刀柄切入位置和方向的要求；刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化；刀具从材料上分为：陶瓷刀具，是含有金属氧化物的无机非金属材料。并切实按照一定比例和加工工艺制成的。金属陶瓷刀具具有最大的优点就是与被加工材料的亲和性低，不易产生粘刀和积屑瘤现象，这使的加工后的工件便面非常光滑平整。也能使得其抗弯强度达到硬质合金的水平。因此，陶瓷刀具还是因为其化学稳定、硬度高，在耐热合金等较难的加工中被广泛采用。在不同的加工环境要选择不同材料的陶瓷刀片，陶瓷刀片的应用大致如下：单组分氧化铝刀片，一般用于HB235的铸铁、HRC38的碳钢、合金钢铁的半精及粗加工，但切削时不宜用冷却液。复合氧化铝刀片，可用于各种硬度及硬度在HRC3465的碳钢、合金钢、工具钢的零件连续切削，更适用于铸铁及锡的精加工。同样可用于马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢。增强氧化铝刀片，可用于冷硬铸铁、淬硬钢、工具钢等，并可加工高速切削，也可以间断切削。氮化硅型刀片，主要用于铸铁、耐热合金零件的粗加工，并可用在五倍于硬质合金的高速切削中。适用陶瓷刀片时，无论什么情况都要使用负前角（宽度一般在0.10.25mm）粗加工宽些,精加工窄鞋，只要是为了防止崩刃，必要时可将刃口倒钝。聚晶金刚石刀具；其硬度很高，耐磨性好，有锋利的刀刃，可以把切削从零件的表面上很干净的剪下来，而保持零件表面的完整和光洁，由此而降低切削与刀刃的摩擦力，提高切削效率。适合加工有色金属和非金属材料，能够得到高精度、高光亮的加工面。可以研磨和抛光出非常锐利的刃口。但由于刃口是由许多人造金刚石晶体颗粒所构成，所以不能加工出项实用单晶天然金刚石刀具时的刃口所获得的那样光滑、光洁的表面。选用有足够好刚性和功率的机床，采用刚性好的刀柄和禁锢装置，可采用较大的前角加大切削深度和进给量，一般可用冷却液，不要在刀具失去锋利的刃口后继续使用。高速钢刀具；在钢中加入了较多的钨、钼、钒等合金元素的高合金工具钢。由于高速钢刀具热处理技术的进步以及成形金切工艺的更新，使得高速钢刀具的红硬性、耐磨性和表面层质量都得到了很大的提高和改善。因此高速钢仍然是数控机床用刀具的选择对象之一。立方氮化硼刀具,刀具材料是靠超高压、高温技术人工合成加工的新刀具材料，它的耐磨性和硬度在各个方向上都是均匀的，其刀片刃上口，在加工温度达到1300时仍能保持其强度和硬度，并且在1000时能抗氧化，与铁。镍，钴不发生反应。它的出现使得无法正常切削的淬火钢和耐热钢的高速切削成为了可能。使得加工效率得到了很大的提高。硬质合金钢刀具；将钨钴类、钨钛钴、钨钛等硬质碳化物以Co作为结合剂烧结而成的物质，其主体为WC-Co系，其在铸铁、非铁金属和非金属的切削中占有重要的地位。硬质合金钢刀具由于在铁系金属的切削中显示出了极好的性能，所以大多数的车刀、铣端面刀都采用硬质合金。涂层硬质合金钢刀具是在韧性较好的工具表面涂上一层耐磨、耐热、耐腐蚀的物质，使得刀具在切削过程中不易破损有保证加工精度。涂层刀具的应用范围十分广泛，非金属、铝合金到铸铁、钢、高速钢、高硬度钢和耐热合金、钛合金等难加工的材料都可以加工，而且使用普遍的硬质合金的性能要好。综上所述五大刀具材料，从总体上分析，材料的硬度、耐磨性，金刚石最高，依次降低，直到高速钢相对最低。而材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低。在数控机床、车削加工中心、加工中心等现代机床中，采用最广泛的硬质和高速钢这两类。因为这两类材料从经济性、成熟性、适应性、多样性、工艺等各方面，目前综合效果都优越于陶瓷、；立方氮化硼、聚晶金刚石等刀具材料。但是以车代加工淬火钢时，陶瓷、立方氮化硼刀具具有很大优势，聚晶金刚石刀片则主要用于加工有色金属和非金属材料，砂轮修磨等。数控铣床可以进行铣、镗、钻、扩、铰等多工序加工，综合以上选取硬质合金钢10的平底刀和8、13、20的钻头。24工件的安装与夹具的选择（一）工件安装的基本原则在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和加紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点：力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一；尽量减少装夹次数，极可能再一次定位装夹后就能加工出全部待加工表面；避免采用占机人工调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。（二）夹具的选择数控夹具按其功能和作用通常分为：定位元件、夹紧元件、安装连接元件和夹具体组成。定位元件主要用于确定工件在夹具中的位置，使工件在加工时相对刀具及运动轨迹有一个正确的位置。定位元件是夹具的主要功能元件之一，其定位精度直接影响着工件的加工精度。常用的定位元件有：V形块、定位销、定位块。本零件属于平板类零件，所以选择定位块作为定位元件。对数控夹具的要求有：精度和刚度的要求：应为数控铣床具有连续多型面自动加工的特点，所以对数控铣床夹具的精度和刚度要比一般的机床高得多，这样可以减少工件在夹具上的定位和夹紧误差以及粗加工中的变形误差。定位要求：工件相对夹具一般应完全定位，且工件的基准相对于机床坐标原点应有严格的确定位置，以满足能在数控机床坐标系统中实现工件与刀具相对运动的要求。同时，夹具在机床上也应完全定位，夹具上的每个定位面相对数控机床的坐标原点应有精确地坐标尺寸，以满足数控加工中简化定位和安装的要求。空间要求：由于数控机床能一次安装工件而加工多个表面，因此数控夹具应能在空间上满足各刀具均有可能接近所有待加工表面的要求。此外，由于支撑夹具的托板具有移动、上托、下沉和旋转等动作，夹具还应能保证不与机床有关部分有空间干涉。有些定位块可设计成在工件夹紧后可以卸去，以满足前后左右各个面的加工需求。快速重调要求：数控加工可通过快速更换程序而变换加工对象。为了不花费过多的更换工装的辅助时间，减少贵重设备因等待而闲置的时间，要求夹具在更换加工工件中具有快速重调或更换定位，夹紧元件的功能，如采用高效的机械传动机构等。此外，由于数控加工中因多表面加工而单件加工时间增长，夹具结构若能满足机动时间内在机床工作区外也能进行工件更换，则会极大的减少机床停机时间。数控夹具按照其通用度可分为：成组可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的，它是在加工某种工件后，经过调整或更换个别定位元件和夹具元件，即可加工另外一种工件的夹具。它按成组原理设计，用于加工形状相似和尺寸相近的一组工件，故在多品种，中、小批量重实用有较好的经济效果。组合夹具是一种由一套标准元件组装而成的夹具。这种夹具用后可拆卸存放，当重新组装时又可循环重复使用。由于组合夹具的标准元件可以预先制造备存，还具有多次重复使用和组装迅速等特点，所以在单位，中、小批量生产，数控加工和新产品试制中特别适用。专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和制造的。因为不考虑其通用性，所以夹具设计的结构紧凑、操作方便。由于这类夹具设计与制造周期较长，产品变更后无法使用，因此适合大批量生产。通用夹具的结构、尺寸已规格化，且具有很大的通用性，无需调整或稍微调整就可以用于加装不同工件。其缺点是定位与夹紧费时，生产率较低，故主要适用于单件、小批量生产。综合经济效应、以及零件实际加工中对夹具的要求和实际情况，所以选用虎口钳作为夹具，定位块作为定位元件。数控机床的加工特点对夹持工具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；而是要能协调调整零件与机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑一下几点： 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单； 装卸零件要快速、方便、可靠，以缩短准备时间，批量较大时应考虑采用气动或液压夹具、多工位夹具。夹具要开敞，加工部位要开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的送给；当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具，可调夹具，和其他通用夹具，以缩短准备时间、节约生产费用；根据以上工件的安装与夹具选择的基本原则，考虑采用数控机用台虎钳，装夹方式如图2-1所示： 图2-1 零件装夹示意图2.5数控加工工艺路线设计：图2-2零件俯视图2.5.1选择定位基准：粗基准选择：主要要求保证各加工表面有足够的余量，是加工面与不加工面的位置符号符合图样要求，还应当考虑以下基本原则：选择重要表面作为粗基准。选择不加工表面作为粗基准。选择加工余量最小的表面作为粗基准。选择较为平整、加工面积较大的表面作为粗基准。粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。精加工基准的选择：主要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠，选取原则如下：基准统一原则，应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样可以简化工艺规程的制定工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准互换，便于保证加工表面的互为位置精度。便于装夹基准，所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。互为基准原则，当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。如1-1图零件的A表面和其相对应的对边的平行度必须小于0.03mm和零件的上下两个表面也当满足平行度小于0.03mm以及B和其对应表面也有平行度要求，这时就应该选用互为基准原则。自为基准原则，某些要求加工余量小而均匀的精加工程序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。磨削车床导轨面，用可调支承床身零件，在导轨磨床上，用百分表找正导轨面相对机床运动方向的正确位置，然后加工导轨面以保证其余量均匀，满足对导轨面的质量要求，还有浮动镗刀镗孔、拉孔、无心磨外圆等也都是自为基准的实例。基准重合原则，即选用设计基准作为基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。如图2-2所示：零件的B表面必须满足垂直于A表面0.03mm的垂直度，这时A表面作为设计基准，所以必须以A表面作为定位基准来加工B表面。综合上述观点以及分析可得知：粗加工时选择上表面作为加工基准，在精加工时零件的A表面和其相对应的对边的平行度必须小于0.03mm和零件的上下两个表面也当满足平行度小于0.03mm以及B和其对应表面也有平行度要求，这时就应该选用互为基准。零件的B表面必须满足垂直于A表面0.03mm的垂直度，这时A表面作为设计基准，所以必须以A表面作为定位基准来加工B表面。2.5.2选择数控加工方法机械零件的结构形状时多种多样的，但它们都是有平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面、成形面等基本面组成的。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应该根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案。内孔表面加工方法；内孔表面加工主要有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和拉孔、磨孔和光整加工。表2-1是常见孔的加工方案，应根据被加工孔的加工要求、尺寸、具体生产条件、批量的大小以及毛坯上有无预留孔来确定。有下表和零件图2-1可得知：要加工的孔为要求为Ra12.5，所以直接钻孔即可达到要求的粗糙度。内螺纹为4*M10-H7，表面粗糙度要求较高，为Ra1.6，据表21得知必须钻孔-攻丝-粗镗才能达到要求。 表 2-1孔加工工序表序号加工方案经济精度级表面粗度Ra值/适用范围1钻IT11-1212.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属2钻-铰IT93.2-1.63钻-铰-精铰IT7-81.6-0.84钻-扩IT10-1112.5-6.3适合于加工材料同上，但孔径大于15-20mm5钻-扩-铰IT8-93.2-1.66钻-扩-粗铰-精铰IT71.6-0.87钻-扩-机铰-手铰IT6-70.4-0.18钻-扩-拉IT7-91.6-0.1大批量生产9粗镗（或扩孔）IT11-1212.5-6.3除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）IT8-93.2-1.611粗镗（扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）IT7-81.6-0.812粗镗（扩）-半精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀精镗IT6-70.8-0.413精镗（扩）-半精镗-磨孔IT7-80.8-0.2主要用于淬火钢也可于未淬火钢，但不适宜用有色金属14粗镗（扩）-半精镗-粗磨-精磨IT6-70.2-0.115粗镗-半精镗-精镗-金刚镗IT6-70.4-0.05精度要求很高的孔16钻-（扩）-粗铰-精铰-珩磨；钻-（扩）-拉-珩磨；粗镗-半精镗-精镗-珩磨IT6-70.2-0.02517以研磨代替上述方案中的珩磨IT6以上平面加工方法的选择：平面主要的加工方法有铣削、刨削、车削、磨削、和拉削等，有些要求较高的平面还要经过研磨或者刮削处理。a最终工序为刮研的加工方案多用于单件小批量生产中配合表面要求非常高而且非淬硬的加工。当批量较大时，可用宽刀细刨代替刮研，宽刀细刨特别适用于加工像导轨面这样的狭长的表面，能显著提高生产效率。b磨削适用于直线度及表面粗糙度要求较高的淬硬工件和薄片工件、未淬硬钢件上大面积的平面的精加工，但不适宜加工塑性较大的有色金属。c车削主要用于回转零件端面的加工，以保证端面与回转轴的垂直度要求。d拉削平面适用于大批量生产中的加工质量要求较高且面积较小的平面。e最终工序为研磨的方案适用于精度高、表面粗糙度要求较高的小型零件的精密平面。表2-2加工方法与工件表面粗糙度序号加工方案 经济精度级表面粗糙度值Ra值/适用范围1粗车-半精车IT96.3-3.22粗车-半精车-精车IT7- IT81.6-0.8端面3粗车-半精车-磨削IT8- IT90.8-0.24粗刨-精刨IT8- IT96.3-1.6一般不淬硬平面5粗刨-精刨-刮研IT6- IT70.8-0.1精度要求较高的不淬硬平面；批量较大时宜采用宽刃精刨方案6以宽刃代替刮研IT70.8-0.27粗刨-精刨-磨削IT70.8-0.2精度要求较高的淬硬平面或不淬硬表面8粗刨-精刨-粗磨-精磨IT6- IT70.4-0.029粗铣-拉IT7- IT90.8-0.2大批量生产，较小的平面10粗铣-精铣-磨削-研磨IT6以上0.1-Rz0.05高精度平面零件图2-2中要求的加工工件周围的Ra值为3.2，也有内表面的Ra值是6.3综合表2-2列举的加工方案，应采用粗车-半精车-精车。2.5.3划分加工阶段当零件的精度要求比较高时，若将加工面从毛坯开始到最终的精加工或精密加工都集中在一个工序中完成，则难以保证零件的精度要求。这是因为：粗加工时，切削层厚，切削热量大，无法消除因热变形而带来的加工误差，也无法消除应粗加工留在工件表层的残余应力产生的加工误差。后续加工容易吧已加工好的加工面划伤。不利于及时发现毛坯的缺陷。若在加工最后一个表面是才发现毛坯有缺陷，则前面的加工就白白浪费了。不利于合理的使用设备。把精密机床用于粗加工，使精密机床会过早地丧失精度。因此，通常可将高精度零件的工艺过程划分为几个加工阶段。根据精度要求的不同，可以划分为如下4个阶段。粗加工阶段：在粗加工阶段，主要是去除个加工表面的余量，并作出精基准，因此这一阶段关键问题是提高生产率。半精加工阶段：在半精加工阶段减小粗加工中留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做准备。精加工阶段：在精加工阶段，应确保尺寸、形状和位置精度达到或基本达到图样规定要求以及表面粗糙度要求。精密、超精密加工、光整加工阶段：对那些精度要求很高的零件，在工艺过程的最后安排珩磨和研磨、镜面磨、超精加工、金刚石车、金刚石镗或其他特种加工方法加工，以达到零件最终的精度要求。零件在上述各加工阶段中加工，可以保证有充足的时间消除热变形和消除加工产生的残余应力，是后续加工精度提高。另外，在粗加工阶段发现毛坯有缺陷时，就不必进行下一加工阶段的加工，避免浪费。此外还可以合理地使用设备，合理地安排人力资源，这对保证产品质量，提高工艺水平都是十分重要的。2.5.4划分加工工序：工序的划分可以采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。工序集中原则：工序集中使之每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少，采用工序集中的优点是：有利于采用高效的专用设备和数控机床，提高生产效率；减少工序数目，缩短工艺路线，简化生产计划和生产组织工作；减少机床数量、操作工人数和占地面积；减少工件的装夹次数，不仅保证了各加工表面的相互位置精度，而且减少了夹具数量和装夹工件的辅助时间。但专用设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期长，不利于转产。工序分散原则：工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。采用工序分散的优点是：加工设备和工艺装备结构简单，调整和维修，操作简单，转产容易；有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。但工艺路线较长，所需设备及工人人数多，占地面积大。工序划分主要考虑生产纲领、所需设备及零件本身的结构和技术要求等。大批量生产时若采用多轴、多刀的高效加工中心，可按工序集中原则组织生产；若在有组合机床组织的生产线时，工序一般按照分散原则划分。随着现代数控技术的发展，特别是加工中心的应用，工艺路线的安排更多的趋向于工序集中。单件小批量生产时，通常采用工序集中原则。成批生产时，可按工序集中原则划分，也可按照工序分散原则划分，应视具体情况而定。对于结构尺寸和重量都很大的重型零件，应采用工序集中原则，以减少装夹次数和运输量。对于刚性差、精度高的零件，应按工序分散原则。本零件很明显在数控铣床上完成，一般按照工序集中原则划分工序，划分方法如下：按粗、精加工划分，即精加工过程中的那一部分为为一道工序，粗加工过程中完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适宜于加工后变形大，需要粗、精加工分开的零件，如毛坯为锻件等。按安装次数划分，以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适用于工件加工内容不多的工件，加工完成后就能达到要求。按加工部位划分。即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而且复杂的零件，可按结构特点划分成多道工序。按所用刀具划分，同一把刀完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间较长，加工程序的编制和检查难度较大等情况，加工中心一般常用这种方法划分。本零件加工后变形大，需要粗、精加工分开的零件采用粗、精加工划分工序。2.5.5确定加工顺序先粗后精：本零件首先安排粗加工，中间安排半精加工最后那排精加工和光整加工。先主后此：本零件先安排零件的装配基面如图2-2所示的上表面作为主要表面加工，后安排孔和螺纹孔等次要的表面加工。次要表面加工放在精加工之前粗加工之后完成。先面后孔，对于本零件而言，先加工用于定位的上表面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减少刀具的磨损。基面先行：如图2-2本零件的上表面作为基准面，作为首选加工对象来优先考虑。辅助工序的安排：检验工序是最重要的辅助工序。等到完全加工完后进行。2.5.6确定走刀路线和工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，走刀路线是编写程序的依据之一。在确定走刀路线时有工序卡会将已拟定的走刀路线画上去。工序顺序是指同一道工序中，各个表面加工的先后的次序。它对零件的加工质量、加工效率和数控加工中的走刀路线有直接影响，应根据零件的结构特点和工序的加工要求等合理安排。工序的划分与安排一般可随走刀路线来进行，在确定走刀路线时，主要是遵循以下原则。保证零件的加工精度和表面粗糙度，在铣床上进行加工时，因刀具的运动轨迹和方向不同，可能是顺铣或逆铣，其不同的加工路线所得到的零件表面的质量就不同。究竟采用哪种切削方式，应视零件的加工要求、工件材料的特点以及机床刀具等具体条件综合考虑，确定原则与普通机械加工相同。数控机床一般采用滚珠丝杠传动，其运动间隙很小，并且顺铣优点多于逆铣，所以应尽可能采用顺铣。在精加工内外轮廓时，为了改善表面粗糙度，应采用顺铣的走到路线加工方案。使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。最终轮廓一次走刀完成。2.5.7加工余量与工序尺寸及公差的确定加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。由毛坯转变为零件的过程中，某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量。一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除。故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量。影响加工余量的因素，余量太大，会造成材料及工时浪费，增加机床、刀具及动力消耗；余量太小则无法消除前一道工序留下的各种误差、表面缺陷和本工序的装夹误差。因此，因根据影响余量大小的合理因素确定加工余量。影响加工余量的因素如下：a前工序形成的表面粗糙度和缺陷层等。b前工序形成的形状误差和位置误差。确定加工余量的方法：a查表修正法，该方法是以工厂实践和工艺试验而累积的有关加工余量的资料数据为基础，并结合实际情况进行修正来确定加工余量的方法。b经验估计法，此法是根据经验确定加工余量。c分析计算法，根据加工余量的公式和一定的实验资料，通过计算得到的。2.5.8切削用量的确定切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给量。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。自动换刀数控机床往主轴或刀库上装刀所费时间较多，所以选择切削用量要保证刀具加工完成一个零件，或者保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不能低于半个工作班。对易损刀具可采用姐妹刀形式，以保证加工的连续性。在确定工艺参数时，主轴与切削用量之间的关系是 n=1000v/d 式1刀具进给速度与主轴转速、刀具齿数之间的关系是 Vf= afZn 式2以下是各工序的切削用量： 工序1刀具：面铣刀 材料：W18Cr4V D=80mm Z=10 粗铣面A铣削深度 ap=3.5mm每齿进给速度 f=0.10mm/z 铣削速度V V=72m/min机床主轴转速nn=1000v/d =100072/3.1480286.62 r/min, n=290 r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.0810290=232mm/min 精铣面A铣削深度 ap=1.5mm每齿进给速度f=0.05mm/z 铣削速度V V=75m/min机床主轴转速nn=1000v/d =100075/3.1480298.56 r/min,进给速度 Vf: Vf= afZn=0.0510298.56=149.28mm/min工序2刀具：立铣刀 材料：高速钢 D=25mm Z=4铣削深度 ap=4.5mm每齿进给速度 f=0.15mm/z铣削速度V V=20m/min 机床主轴转速nn=1000v/d =100020/3.1425254.77 r/min,n=260 r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.154260=156mm/min工序3刀具：立铣刀 材料：硬质合金 D=25mm Z=4铣削深度 ap=3.5mm每齿进给速度 f=0.02mm/z铣削速度V V=40m/min机床主轴转速nn=1000v/d =100040/3.1425509.55r/min,n=510 r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.024510=40.8mm/s工序3刀具：立铣刀 材料：硬质合金 D=12mm Z=3铣削深度 ap=8mm每齿进给速度 f=0.15mm/z铣削速度V V=18m/min 机床主轴转速nn=1000v/d =100018/3.1412477.7r/min,n=480r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.153480=216mm/min工序4刀具：立铣刀 材料：高速钢 D=12mm Z=3铣削深度 ap=13mm每齿进给速度 f=0.02mm/z铣削速度V V=42m/min机床主轴转速nn=1000v/d =100042/3.14121114.65r/min,n=1115 r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.0231115=66.9mm/min工序5 钻212mm孔中心孔钻削深度 ap=6.5mm每齿进给速度 f=0.02mm/z-0.08 mm/z铣削速度V V=10m/min 机床主轴转速n n=1000v/d =100010/3.1431061.57 r/min，n选取1100 r/min 进给速度 Vf: Vf= afZn=0.0631100=198mm/min 钻212mm孔至尺寸10mm钻削深度 ap=4.5mm每齿进给速度 f=0.09mm/z 铣削速度V V=12m/min机床主轴转速n n=1000v/d =100012/3.1410382.16 r/min,n=383 r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.093383=103.41mm/min 扩212mm孔至尺寸11.85mm钻削深度 ap=3.5mm每齿进给速度 f=0.12 mm/z 铣削速度V V=12m/min 机床主轴转速n n=1000v/d =100012/3.1411.85322.5 r/min,n=325r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.123325 =117mm/min 铰212mm孔钻削深度 ap=0.5mm每齿进给速度 f=0.4 mm/z铣削速度V V=5m/min机床主轴转速n n=1000v/d =10005/3.1412132.7 r/min,n选取135 r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.43135=162mm/min工序7 刀具：立铣刀 材料：硬质合金 D=6mm Z=3钻削深度 ap=13mm每齿进给速度 f=0.12mm/z铣削速度V V=10m/min机床主轴转速n n=1000v/d =100010/3.1413529.15 r/min,n选取529 r/min进给速度 Vf: Vf= afZn=0.123529=190.44mm/min在铣削完成之后，检测零件的几何形状尺寸，依据检测结果决定下次进刀深度和刀具半径偏移量，分别对双面槽板形零件各轮廓表面精铣一次，达到图样要求的尺寸。2.5.9对刀点与换刀点的确定：在编程时应当正确的选择“对刀点”和“换刀点”的位置。对刀点就是在数控机床上进行加工工件时，刀具相对于工件运动的起始点。对刀点选取的准则是：a便于用数字处理和简化程序编制。b在机床上找正容易，加工中便于检查。c引起的加工误差小。对刀点可选在工件上，也可选在工件外面，但必须与零件的定位基准有一定的尺寸联系，为了提高加工精度，对刀点尽量选在零件的设计基准或者定位基准上，如孔的定位尽量选在孔的中心作为对刀点。刀具的位置以此孔来找正，使刀位点与对刀点重合。对刀点指车刀、镗刀、铣刀的刀尖。对刀的一致性越高，加工精度越高。零件安装后，工件坐标系与机床坐标系就有了确定的尺寸关系。在工件坐标系设定后，从对刀点开始的第一个程序段的坐标值对刀点在机床上的坐标值。按绝对编程时，不论是否重合，都一样。对刀点既是程序的开始也是程序的终点，加工中需要换刀时，应规定换刀点。所谓换刀点就是指刀架
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