数控车床轴套零件加工设计

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及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、机器人以及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。随着社会需求个性化、多样化的发展，生产规模沿着小批量大批量多品种变批量的方向发展，以及以计算机为代表的高技术和现代化管理技术的引入，渗透与融合，不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵，从而形成了先进制造技术。数控就是一种自动控制技术，它所控制的一般是位置、角度、速度等机械量。数控机床，就是采用了数控技术的机床，它是一个装有程序控制的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。本篇论文是对利用数控车床加工毛坯直径为 140mm、长为 240mm，材料为 45 钢的零件。 （包含凸台、外轮廓、孔）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，车刀的类型及选用，切削用量的选择，数控加工中数值计算等。工件采用的是 HT150，刀具是硬质合金钢，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、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制等内容以及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 Abstract NC machining is a new professional machinery industry, the numerical control technology is the digital program control of CNC machine to realize automatic working technology. It is widely used in mechanical manufacturing and automation, better solve the many varieties, small batch and complex parts processing and automation of production processes. With the rapid development of computer, automatic control technology, numerical control technology has been widely used in CNC machine tools, robots and all kinds of electromechanical integration equipment. At the same time, the rapid development of social economy, the NC equipment and CNC machinery have rapidly developed and improved in the aspects of theory and application.With the development of social demand for personalized, diversified, the scale of production along the small batch - mass - multiple species and batch of the direction of development, and the introduction of high technology and modern management technology with computer technology as the representative, penetration and integration, constantly changing appearance and connotation of traditional manufacturing technology, which formed the advanced manufacturing technology.Numerical control is a kind of automatic control technology, its control is position, angle, speed mechanical quantity. CNC machine tools, CNC technology is the use of the machine, it is loaded with the program control machine tool, the system can logically processing has provisions for the use of numbers or other symbols coded instruction program.This paper is on the use of CNC lathe processing blank diameter 140mm, length 240mm, the material is 45 steel parts. (including bosses, outline, hole) process design, including the choice of processing methods, processing sequence arrangement, the choice of blank, types and selection of cutting tools, the choice of cutting parameters in NC machining, numerical calculation. The workpiece is used in HT150, the tool is the hard alloy steel, in the process should pay attention to the choice of cutting parameters correctly, the processing sequence arrangement, calculation step process is relatively complex.It should be noted that the design from the NC processing should be done before the start to the CNC machining process analysis and selection, CNC tool, workpiece clamping and machining fixture selection, programming and NC machining problems of the one one instructions.Keywords: CNC machine tool; process design; program目 录摘 要 .1Abstract.2目 录 .3一、绪论 .3二、数控专业毕业设计任务书 .4三、零件的图简介及其绘制 .5四、零件的工艺分析及刀具轨迹路径 .9五、设备选择 .23六、切削用量 .25七、刀具选择 .27八、数控加工工艺卡与刀具卡片 .31九、零件粗精加工手工编程 .33十、设计小结 .37十一、参考文献 .39一、绪论在 车 床 上 ， 利 用 工 件 的 旋 转 运 动 和 刀 具 的 直 线 运 动 或 曲 线 运 动 来 改 变 毛坯 的 形 状 和 尺 寸 ， 把 它 加 工 成 符 合 图 纸 的 要 求 。 车 削 加 工 是 在 车 床 上 利 用 工 件 相 对 于 刀 具 旋 转 对 工 件 进 行 切 削 加 工 的 方法 。 车 削 加 工 的 切 削 能 主 要 由 工 件 而 不 是 刀 具 提 供 。 车 削 是 最 基 本 、 最 常 见的 切 削 加 工 方 法 ， 在 生 产 中 占 有 十 分 重 要 的 地 位 。 车 削 适 于 加 工 回 转 表 面 ，大 部 分 具 有 回 转 表 面 的 工 件 都 可 以 用 车 削 方 法 加 工 ， 如 内 外 圆 柱 面 、 内 外 圆锥 面 、 端 面 、 沟 槽 、 螺 纹 和 回 转 成 形 面 等 ， 所 用 刀 具 主 要 是 车 刀 。在 各 类 金 属 切 削 机 床 中 ， 车 床 是 应 用 最 广 泛 的 一 类 ， 约 占 机 床 总 数 的50%。 车 床 既 可 用 车 刀 对 工 件 进 行 车 削 加 工 ， 又 可 用 钻 头 、 铰 刀 、 丝 锥 和 滚花 刀 进 行 钻 孔 、 铰 孔 、 攻 螺 纹 和 滚 花 等 操 作 。 按 工 艺 特 点 、 布 局 形 式 和 结 构特 性 等 的 不 同 ， 车 床 可 以 分 为 卧 式 车 床 、 落 地 车 床 、 立 式 车 床 、 转 塔 车 床 以及 仿 形 车 床 等 ， 其 中 大 部 分 为 卧 式 车 床 。数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。关键词： 车削加工 刀具 零件的工艺过程 工艺参数 程序编制二、数控专业毕业设计任务书一、目的与要求：1培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能。2培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风。3培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，运用国家标准、手册、资料等工具书进行机械零件设计或加工（如设计计算，数据处理，工程制图等）、编写技术文件等独立工作能力。二、选题：学生在教师指导下，独立完成一项自选或给定的数控加工等方面的设计任务，编写出符合要求的设计说明、正确编制数控加工程序、绘制二维、三维图形。三、题目要求：加工所示零件，毛坯直径为 140mm，长为 240mm，材料为 45 号钢。四、设计要求：1. 绘制零件的二维图 、三维图 、进行零件的工艺分析、选择设备、切削用量的确定 、刀具选择 、数控加工工艺卡 、零件粗精加工手工编程 、刀具轨迹路径、设计小结和参考文献。五、设计进度学生及时与指导教师联系，根据指导教师要求，安排设计进度。六、毕业答辩三、零件的图简介及其绘制二维零件图是由二维图形、符号、文字和数字等组成的图样，用来表示零件的结构形状、尺寸大小、技术要求的，同时是反映设计意图和加工要求以及可以进行交流经验的技术文件。二维零件图形，能够清楚表达尺寸特征，但形状和结构需要空间想象能力进行重构。二维零件图中二维图形的表达是重要的内容。下图即为本设计任务零件加工的二维图，用 CAD 绘图软件绘制，尺寸标注及倒角要求如下图 1,图 2 所示。图 1 零件二维图图 2 零件二维图三视图运用 SolidWorks 软件绘制所加工零件的三维图，如图 3 所示。SolidWorks 是一款三维机械 CAD 软件，具有强大的功能、易用性和创新性。本文以箱体零件的绘制过程介绍了运用 Solidworks 绘制零件图的方法及拉伸、切除、镜像等操作。一、软件介绍Solidworks 是由美国 SolidWorks 公司开发的三维机械 CAD 软件，问世于1995 年。因其强大的功能、易用性和创新性，在于同类软件的竞争中逐步确立了市场地位。SolidWorks 提供了强大的基于特征的实体建模功能，用户可以通过拉伸特征、旋转特征、薄壁特征、抽壳、特征阵列以及打孔等操作实现产品的设计，方便地添加特征、更改特征以及将特征重新排列，对特征和草图进行动态修改，并通过拖拽等方式实现实时设计修改。在进行装配设计时，可以直接参考其他零件并保持这种参考关系生成新零件可以动态装配体的所有运动，并对运动零部件进行动态的干涉检查和间隙检查，还可以应用智能零件技术自动完成重复设计，运用智能化装配技术完成自动捕捉并定义装配关系。在进行工程图设计时，可以自动生成详细，准确的工程图样，且这种工程图样是全相关的，即在修改图样时，三维模型，各个视图，装配体都会自动进行更新。SolidWorks 还提供了功能强大的全相关的钣金设计和模具设计能力，以及开放的二次开发工具。二、软件发展经过一个学期的课程，我基本掌握了运用 SolidWorks 绘制零件图的方法。学会了基准面的创建方法，拉伸和旋转特征建模方法，创建圆角、倒角等附加特征的方法，并了解了运用扫描和放样特征建模。学习中，我体验到了 SolidWorks 这款软件功能的强大以及许多方便用户使用的设计。SolidWorks 绝对是机械 3D 建模的利器。图 3 零件三维图四、零件的工艺分析及刀具轨迹路径一、套筒类零件的结构特点及工艺分析：套筒类零件的加工工艺根据其功用、结构形状、材料和热处理以及尺寸大小的不同而异。就其结构形状来划分，大体可以分为短套筒和长套筒两大类。它们在加工中，其装夹方法和加工方法都有很大的差别，以下分别予以介绍。（一）轴承套加工工艺分析加工如前面所诉二维图图 1 所示的轴承套，材料为 45 号钢，每批数量为 200 件。1轴承套的技术条件和工艺分析该轴承套属于短套筒，材料为 45 钢 3167 轴承套简图铜。其主要技术要求为：保证外圆 及外圆 上下偏差，最好保证在中间范围内，043.12043.12其表面粗糙度 Ra=1.6m,其余表面粗糙度 Ra=3.2m。由于零件上下对称，固两端一样。倒角 245保证倒角度数，螺纹孔尺寸 M803 用塞规塞时 T 端全部塞到底端，Z 端不能通过；加工零件所用材料为 45 钢，属于普通材料中的一般钢，所以相对加工性系数 Kv 取 1.0-1.6 之间即可；轴承套外圆为 IT7 级精度，采用精车可以满足要求；内孔精度也为 IT7 级，采用铰孔可以满足要求；然后再用螺纹刀车内螺纹。内孔的加工顺序为：钻孔攻螺纹孔。车铰内孔时，应与端面在一次装夹中加工出，以保证端面与内孔轴线的垂直度。综 上 所 述 采 取 以 下 几 点 工 艺 措 施 ：a.零 件 图 样 上 带 公 差 的 尺 寸 因 公 差 值 较 小 ， 故 编 程 时 不 必 要 采 用 平 均 值 ，而 全 部 取 基 本 尺 寸 即 可 。b.在 轴 套 配 合 加 工 时 ， 为 保 证 零 件 不 产 生 变 形 ， 需 设 计 一 辅 助 心 轴 。c.为 便 于 装 夹 ， 提 高 定 位 精 度 ， 可 可 预 先 光 一 外 圆 刀 ， 并 钻 好 中 心 孔 。除 表 面 外 的 其 他 表 面 均 已 加 工 ， 并 符 合 尺 寸 与 表 面 粗 糙 度 值 的 要 求 ， 材料 为 45 号 钢 。 包 含 了 平 面 、 倒 角 、 圆 柱 面 槽 、 钻 孔 、 镗 、 切 孔 、 攻 螺 纹 。轴承套的加工工艺机械加工主要有手动加工和数控加工两大类。手动加工是指通过机械工人手工操作铣床、车床、钻床和锯床等机械设备来实现对各种材料进行加工的方法。手动加工适合进行小批量、简单的零件生产。 数控加工（CNC ）是指机械工人运用数控设备来进行加工，这些数控设备包括加工中心、车铣中心、电火花切割设备、螺纹切削机等。绝大多数的机加 工车间都采用数控加工技术。通过编程，把工件在笛卡尔坐标系中的位置坐标（X ，Y ，Z）转换成程序语言，数控机床的 CNC 控制器通过识别和解释程序语言来 控制数控机床的轴，自动按要求去除材料，从而得到精加工工件。数控加工以连续的方式来加工工件，适合于大批量、形状复杂的零件。加工工艺机加工车间可采用 CAD/CAM（计算机辅助设计计算机辅助制造）系统对数控机床自动编程。零件的几何形状从 CAD 系统自动转换到 CAM 系统，机械工人在虚拟的显 示屏上选择各种加工方法。当机械工人选定某种加工方法后，CAD/CAM 系统可以自动输出 CNC 代码，通常是指 G 代码，并把代码输入到数控机床的控制器中 以进行实际的加工操作。后方设备工厂后方设备，如金属切削机床（包括车、铣、刨、插等设备） ，如果生产所需的设备的零件坏了，需要维修，这样就需要送到机加车间维修或加工。为了保证生产的顺利进行，一般的企业都设用机加工车间，主要负责生产设备的维修。操作规程一、概述本操作规程对所有从事机械加工的操作人员，做出具体的详细说明，以保证各机加件的质量。二、适用范围本规程对机械加工人员（包括车、铣、钻、刨、磨、剪等）在工作时的具体操作进行详细说明。三 、总则机械加工在从事各机件加工过程中，必须按本规程实施。四、实施步骤凡从事各种机械的操作人员，必须经过安全技术培训，考试合格后，方可上岗作业。操作前工作前按规定严格使用防护用品，扎好袖口，不准围围巾、戴手套，女工发辩应挽在帽子内。操作人员必须站在脚踏板上。应对各部位螺栓、行程限位，信号，安全防护（保险）装置及机械传动部分、电器部分，各润滑点进行严格检查，确定可靠后，方可启动。各类机床照明应用安全电压、电压不得大于 36 伏。操作中工、夹、刀具及工件必须装夹牢固。各类机床，开车后应先进行低速空转，一切正常后，方可正式作业。机床道轨面上、工作台上禁止放工具和其他东西。不准用手清除铁屑，应使用专门工具清扫。机床开动前要观察周围动态，机床开动后，要站在安全位置上，以避开机床运动部位和铁屑飞溅。各类机床运转中，不准调节变速机构或行程，不得用手触摸传动部分、运动中的工件、刀具等在加工中的工作表面，不准在运转中测量任何尺寸，禁止隔着机床传动部分传递或拿取工具等物品。发现有异常响动时，应立即停车检修，不得强行或带病运转，机床不准超负荷使用。各机件在加工过程中，严格执行工艺纪律，看清图纸，看清各部分控制点、粗糙度和有关部位的技术要求，并确定好制作件加工工序。调整机床速度、行程、装夹工件和刀具，以及擦拭机床时都要停车进行。不准在机床运转时离开工作岗位，因故要离开时必须停车，并切断电源。操作后将待加工的原料及加工完的成品、半成品及废料，必须堆放在指定地点，各种工具及刀具必须保持完整、良好。作业后，必须切断电源，卸下刀具，将各部手柄放在空档位置，锁好电闸箱。清扫设备卫生，打扫好铁屑，导轨注好润滑油，以防锈蚀。编辑本段工艺规程机加工工艺规程是规定零件机加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。制订工艺规程的步骤1) 计算年生产纲领，确定生产类型。2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。3) 选择毛坯。4) 拟订工艺路线。5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。7) 确定切削用量及工时定额。8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。9) 填写工艺文件。在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。表 511 为轴承套的加工工艺过程。粗车外圆时，可采取同时加工五件的方法来提高生产率。表 511 轴承套加工工艺过程序号 工序名称工 序 内 容 定 位 与 夹 紧1 备料 棒料，加工下料 2钻中心孔车端面，钻中心孔调头车另一端面，钻中心孔三爪夹外圆3 粗车车外圆 长度为 230mm，车043.12外圆 为 45mm，车端面槽.30125mm，两端倒角 245，5 件同加工，尺寸均相同中心孔4 钻孔钻孔 M80 长度为 108mm 软爪夹 140mm外圆5车、铰车端面，取总长 140mm 至尺寸车内孔 M80 长度为 108mm车外槽 125mm 至尺寸长度为 6mm铰孔 M80 至尺寸轴套外两端倒角 245至尺寸孔两端倒角软爪夹 140mm外圆6 精车 车 mm 至尺寸043.12 140mm 孔心轴7 攻丝攻螺纹 M803mm 140mm 外圆及端面8 检查 刀具轨迹路径刀具轨迹（Tool Path），切削刀具上规定点所走过的轨迹。此规定点通常为刀具加工中在空间的位置点。 曲面加工的刀具轨迹生成是实现曲面数控加工的关键环节。它是通过零件几何模型，根据所选用的加工机床、刀具、走刀方式以及加工余量等工艺方法进行刀位计算并生成加工运动轨迹。刀具轨迹的生成能力直接决定数控编程系统的功能及所生成加工程序的质量。高质量的数控加工程序除应保证编程精度和避免干涉外，同时应满足通用性好、加工时间短、编程效率高、代码量小等。刀具轨迹，在 CNC 雕刻行业中，是必不可少的东西，生成轨迹的软件是一由专业公司开发的雕刻软件，或也可以是个人开发的小型雕刻程序，比如说国内很出名的 JDpaint(精雕软件），国外的 AlphaCAM。生成的刀具轨迹再由 CNC 雕刻机，雕刻出不同的模具或其它东西。数控加工走刀路线图零件图号FM-1工序号1工步号1程序号机床型号CKA6180程序段号加工内容车端面保总长共6页第 1页编程王星飞符号含义编程原点换刀点循环点进给走刀方向快速走刀方向数控加工走刀路线图零件图号FM-1工序号2工步号2程序号机床型号CKA6180程序段号加工内容加工内孔共6页第 2页编程王星符号含义编程原点换刀点循环点进给走刀方向快速走刀方向数控加工走刀路线图零件图号FM-2工序号3工步号4程序号O0001机床型号CKA6180程序段号加工内容粗加工外廓共6页第 3页编程王星符号含义编程原点换刀点循环点进给走刀方向快速走刀方向数控加工走刀路线图零件图号FM-2工序号4工步号程序号机床型号CKA6180程序段号加工内容精加工外轮廓共6页第 4页、编程王星飞符号含义编程原点换刀点循环点进给走刀方向快速走刀方向数控加工走刀路线图零件图号FM-2 2工步号程序号机床型号CKA6180程序段号加工内容精粗加工内螺纹共6页第 5页编程王星飞符号含义编程原点换刀点循环点进给走刀方向快速走刀方向数控加工走刀路线图零件图号FM-2工序号2工步号程序号机床型号CKA6180程序段号加工内容切沟槽共6页第 6页编程王星飞符号五、设备选择1、刀塔结构的选择卧式刀塔，刀架的主要参数（1） 定位精度：0.05mm; （2） 重复定位精度: 土 0.002mm; （3） 适用机床：C6140; （4） 多齿盘直径：175(72 齿左右 ); （5） 刀架工位数：四工位; （6） 定位控制元件：霍尔元件 ; （7） 电机的选用：电机的转速与设计刀架的回转速度有关 .先预定为1500min （8） 刀座尺寸： 200*192 刀盘尺寸：200*110该结构刀具的安装数量较多，适宜加工一般性轴套类零件。另外在转位方式上有电动和液压两种方式。CK1680 电动刀塔换刀快捷并且故障低、维修方便，但价格略高。由于数控立车的投资比较大，在选择时，要广泛调研，结合加工工件特点及成本投入综合考虑。在选择数控系统时，应根据加工工件的复杂程度、工厂的应用习惯综合进行考虑。目前国产控制系统在一般加工应用中也很成熟和稳定。2、机床结构的选择(1) 卧式“简易数控车床” 。这种机床采用平床身的布局，机床的制造工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架，可提高刀架的运动精度。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。该设备的主要特点是具备两轴联动功能并且设备价格便宜。但是之所以称其为“简易数控车床”是因为它的主轴不能无级调速、刀架装刀数量较少、快移速度慢、无自动排屑机构，床身整体结构比数控卧式车床的刚性差、加工精度低。但是该设备经过多年改进，技术成熟、运转稳定，加工精度可达 IT7IT8，可用于零件的粗加工、半精加工和简单的型面加工。(2) 卧式数控车床。这类机床结构一般有斜床身结构和平床身斜滑板结构两种布局。导轨倾斜的角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导向性及受力情况差。其倾斜角度的大小还直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑以上因素，中小规格的数控车床，其床身的倾斜度以 60为宜。其中平床身斜滑板结构。一方面具有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床又具有斜床身结构宽度方向的尺寸小、排屑方便、机床占地面积小，外形美观，容易实现封闭式保护等优点。这两种布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。在选择时，整体斜床身结构的刚性略高于平床身斜滑板结构，设备价格也略高一些。当存在重切削加工内容时最好选用整体斜床身结构。卧式数控车床比较适宜轴类零件及直径较小( 300mm)重量较轻 (10kg)的轴套类零件的加工。(3) 立式数控车床。与卧式数控车床最大的区别是主轴与水平方向垂直，适宜直径较大、较重的盘类、螺杆铣轮毂类工件，数控螺杆铣工件装卸方便、定位可靠，便于组成加工自动线。另外德国埃马克公司研制的倒置式数控车，CK6180 是对传统结构的一种革新，它更有利于组成自动线，平声数控车床实现自动上下料。但是此类设备价格较高，一般轿车用的盘类零件由于批量大、直径小比较适宜选用。 综上所诉，宜选择卧式数控车床 CK6180 卧式刀架。六、切削用量切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度） 。与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命（见金属切削原理） ，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。按前者选择的切削用量称为最低成本切削用量，这是通常使用的；按后者选择的切削用量称为最大生产率切削用量，一般在生产任务紧迫时使用。目录相关参数工艺标准寿命与用量关系相关参数1 切削速度 vc 是指刀具切削刃上选定点相对于工件待加工表面在主运动方向的瞬时速度单位为 M/min。2 进给量 f 在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内） ，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移，单位 mm/s。3 背吃刀量（切削深度）ap 待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，单位 mm。 数控机床加工工件时，其切削用量都预先编入程序中，在正常情况下人工不予改变。只是在试切削或出现异常情况时，才通过改变刀具偏置、通过倍率轮改变进给转速或重新编写程序来调节切削用量。影响数控加工切削用量主要有下列因素：（1） 机床转速（2） 刀具规格（3） 工件尺寸（4） 切削液浓度工艺标准对于保证加工质量、提高加工效率和降低生产成本具有重要意义。选择切削用量时应考虑的主要因素有：刀具和工件的材料、工件的加工精度和表面粗糙度、刀具寿命、机床功率、机床机床夹具工件刀具系统的刚度以及断屑、排屑条件等。最早研究切削用量的是美国人 F.W.泰勒，他从 1880年开始对单刃刀具的切削进行了 26 年（5 万次）科学试验，总结出切削用量与刀具寿命、机床功率和切削液等因素相互影响的规律，从而推动了当时机床和刀具技术的重大改革。此后，不少国家在试验研究和生产实践中积累的典型切削数据大多汇编成册,供操作人员查阅和参考; 或把这种大量数据存储在电子计算机中成为切削数据中心（库） ，可为用户随时提供切削用量方面的咨询服务。 与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命（见金属切削原理） ，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。按前者选择的切削用量称为最低成本切削用量，这是通常使用的；按后者选择的切削用量称为最大生产率切削用量，一般在生产任务紧迫时使用。寿命与用量关系用硬质合金车刀车削碳素钢时，刀具寿命与切削用量的关系可用如下的经验公式表示式中 t 为刀具寿命（分） ；cv 为寿命系数，与刀具材料、刀具参数、工件材料和切削条件等因素有关;x、y、z 为指数(x=2.55,y=1.2 1.8,z=0.6 0.8) 。这说明对刀具寿命影响最大的是切削速度，其次是进给量，最小的是切削深度。从最大生产率的观点选择切削用量，应首先选用大的切削深度（或切削宽度） ，力求在一次或较少几次行程中把大部分余量切去；其次根据切削条件选用较大的进给量（或切削厚度） ；最后根据刀具寿命和机床功率的可能选用适当的切削速度。这也是粗加工时选择切削用量的原则。精加工时一般选用较小的切削深度和进给量,然后根据刀具寿命选择较高的切削速度,力求提高加工精度和减小表面粗糙度。根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料。参考数控切削用量推荐表或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后计算主轴转速与进给速度，计算结果填入表中。粗铣时：主轴转速n=600r/min，vc=18mm/min，a=1mm精铣时：主轴转速n=600r/min，vc=90mm/min，a=0.5mm钻中心孔时：主轴转速 n=1000r/min 进给100mm/min。钻孔时：主轴转速 n=600r/min。粗镗时：切削速度为 50mm/min 进给量为 1mm/r。精镗时：切削速度为 90mm/min 进给量为 0.15mm/r。攻螺纹时：主轴转速 n=450r/min，vc=90mm/min七、刀具选择刀具选择 方法选择刀片形状直径位置选择粗加工主偏角首选槽形和牌号推荐值方法选择所有山特维克可乐满粗镗刀具都可配置为多刃、阶梯和单刃镗削。 多刃镗削阶梯镗削单刃镗削多刃镗削具有两个或三个切削刃，在金属去除率是首选因素时用于孔的粗加工，公差为IT9 或更大。总进给率等于每个刀片的进给率乘以刀片数量 (fn = fz x z)。大多数镗削应用的基本配置阶梯镗削将镗削刀具的刀片设置为不同的周向和径向尺寸来进行粗加工。在需要大的径向切深时使用，或用于在长切屑材料中改善切削控制，因为切屑宽度可分为多段容易处理的小切屑。在阶梯镗削时所需的刀具数量和换刀次数会可能会减少。进给率和加工的表面质量与只使用一个刀片相同 (fn = fz) 。加工出来的孔公差为 IT9 或更大。单刃镗削用于材料的粗加工和精加工，在要求进行切屑控制或机床刀具功率受限时采用(f n = fz)。单刃镗削用于长切屑材料 (切屑占用空间多)和底孔加工以及孔的精加工 (公差为 IT9 或更高)。 刀片形状在粗镗中，使用正前角基本形状刀片 (CoroTurn 107) 是较为有利，因为与负前角刀片相比其产生的切削力较小。在稳定工况中，选择负前角形状刀片 (T-Max P) 以获得更好的刀片经济性或者为需要高强度刀片的坚固刀具以提高工艺安全性。 正前角基本形状刀片 (CoroTurn 107) 的夹紧负前角基本形状刀片 (T-Max P) 的夹紧直径位置带正前角形状刀片的刀具带负前角形状刀片的刀具 选择粗加工主偏角镗削刀具的主偏角影响轴向力和径向力的方向和大小。主偏角大对主轴产生的轴向力大，而主偏角小会导致大的径向切削力并且切屑厚度较薄。推荐值首选CoroBore 820 是带三个切削刃的高效率粗镗刀具，应将其作为中等至高功率机床的首选。对于不稳定工况、刚性差的机床或长悬伸选择 Duobore。在需要高强度刀片或加工大直径孔时选择重载型。深孔对于深孔或悬伸超过 4 倍接口尺寸时，推荐使用防振 Duobore。 槽形和牌号推荐值刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一，刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。1.钻孔的刀具钻孔的刀具较多，有普通麻花钻，可转位浅孔钻及扁钻。应根据工件材料，加工尺寸及加工质量要求等合理选用。在数控车床上钻孔，大多采用麻花钻，麻花钻有高速钢和硬质合金钢两种。这里选用：中心钻 直径 5mm 的中心钻。钻头 20mm， 25mm 麻花钻。2.粗车外圆刀90 硬质合金外圆车刀，刀尖圆弧半径 0.2mm。3.切槽刀 宽 4mm 。4.镗刀镗刀的种类很多。按切削刃数量可分为単刃镗刀和双刃镗刀。单刃镗刀刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减小径向力。粗镗钢件孔时 Kr=6075，以提高刀具的耐用度。单刃镗刀结构简单，适应较广，粗精加工都适用。故选用单刃镗刀，粗精镗内孔表面。 刀片：55 带 R0.2mm圆弧刃的菱形刀片，如：图 9图 95.内螺纹车刀 60 硬质合金螺纹刀，刀尖圆弧 0.1mm。八、数控加工工艺卡与刀具卡片一.数控加工工序卡产品名称或代号零件名称 材料 零件图号单位名称贵州师范大学职业技术学院数控车工工艺案例分析45 钢工序号程序编号夹具名称 使用设备 教室工步号三爪卡盘和自制心轴CK6180 实训中心1 工步内容刀具号刀具规格 mm 主轴转速r/min进给速度mmmin背吃刀量mm备注2 粗车套筒零件外圆 T03 2525 120 1.5 自动3 钻中心孔 T05 56002.54 钻通孔 T01 25 300 10 自动5 粗镗 80mm 内孔 T01 600 120 1 自动6 调头装夹粗加工 130mm 外圆T03 2525 600 120 1.2 自动7 精镗 80mm 内孔至 110mm 长 T02 2030 500 120 1 自动8 粗精加工内螺纹 M803mm T032525500 750 自动9 粗车外圆 110mm 130mm 600 120 1.2 自动10 精车外圆 110mm 130mm T01 2525 1100 80 0.5 自动11 切槽 6mm T04 420 600 120 1 自动12 精车外螺纹 M803mm 600 自动二.数控加工刀具卡产品名称和代号数控车工工艺分析案例 零件名称 零件图号序号刀具号 刀具名称 材料直径mm数量刀具半径mm备注1 T01 麻花钻 90 硬质合金 12 T02 内螺纹刀 硬质合金 1 0.13 T03 外圆车刀 60 硬质合金 1 0.24 T04 切槽镗刀 硬质合金 4 15 T05 5mm 中心钻 硬质合金 1九、零件粗精加工手工编程9.1 数控编程的方法及其特点数控编程有绝对坐标编程法、相对坐标编程法及两种方法配合使用的混合编程方法（1）绝对值编程绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对坐标值进行编程的一种方法。采用绝对值编程，首先要指出编程原点的位置，并用地址 X、Y、Z 进行编程。这种方法编出程序来直观，有利于程序的校验（2）增量值编程增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法，采用增量编程时，用地址 U、W、代替 X、Z 进行编程。这种方法编程，当零件各尺寸的基准不单一，而且分成好几段时，此法非常简单有效，不易出错。（3）混合编程绝对值编程与增量编程混合起来进行编程的方法叫混合编程，编程时也必须先设定编程原点。这种方法在适当地方加子程序很方便。9.2 编程零点的选择一般情况下，编程零点即编程人员在编制程序时不考虑工件在机床上的安装位置所假设的零件的坐标原点，选择该点时应注意：（1）编程零点应选择在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算并减少错误。（2）编程零点尽量选在零件精度较高的表面上以提高工件的加工精度。（3）对于对称特点的零件，编程零点应设在其对称中心。（4）对于一般的零件，工件的零点应设在外轮廓的某一点上。（5）Z 方向的零点一般设在工件表面。9.3 加工程序具体程序的编制方法很多，本例中因零件形状相对简单，采用手工编程。有一点要注意，手工编程一般要求编制的程序规范，可读性强，修改方便，本例参考程序（使用 FANUC0MA 数控系统）程序 1（右端加工程序）O0001N10 T0101； N20 M03 S400:N30 G00 X300.0 Z300.0； N40 X75.0 Z2.0；N50 G71 U1.0 R0.5； N60 G71 P70 Q110 U-0.5 W0 F50； N70 G01X83.2； N80 Z0 F30； N90 X80.2 Z-3.0； N100 Z-108.0； N110 G00 X300.0 Z300.0； N120 M05；N130 M00； N140 T0101；N150 M03 S600；N160 G00 X75.0 Z2.0；N170 G70 P70 Q110；N180 G00 Z300.0；N190 M05； N200 M00；N210 T0202；N220 G00 X78.0 Z2.0； N230 G92 X79.0 Z-100.0；N240 X79.5；N250 X80.0； )N260 X80.5；N270 X81.0； N280 X81.25