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数控车设计【数控车编程】【1张CAD图纸+说明书】

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关键词：: 数控车设计数控车编程 cad 图纸说明书数控车设计

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数控车设计【数控车编程】

36页 12000字数+论文说明书+数控车程序+1张CAD图纸【详情如下】

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摘要

简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性。

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（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

关键词：数控技术、手工编程、精度

Abstract

The synopsis introduced the world number to control the trend and the our country number of[with] technique and material development to control the present condition that the material technique development and industry turn nowadays, on this foundation discuss under the new surrounding that our country join WTO with open outward to turn further and deeply, the development our country number controls the technique and material,exaltation an our country a manufacturing industry information-based level and international competition the importance of[with] ability.

The number controled a technical application to bring traditional manufacturing industry revolution variety not only, making the manufacturing industry become the symbol of the industrialization, and controling along with the number technical of develop continuously with the extension of the applied realm, he have more and more important function to some developments of important professions(IT,automobile,light work,medical treatment...etc.) of the national policy people's livelihood, because the numeral of the material that these professions need's turn is already the big trend of the modern development

Keyword:The number controls the technique,handicraft plait distance,accuracy

摘要 2

Abstract 3

第一章数控的发展史 6

1 .1数控技术的发展趋势 6

1.1.1高速、高精加工技术及装备的新趋势 7

1.2轴联动加工和复合加工机床快速发展 8

1.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 8

1.4 重视新技术标准、规范的建立 9

1.4.1 关于数控系统设计开发规范 9

1.4.2 数控标准 9

1.4.3 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 10

1.5对我国数控技术和产业化发展的战略思考 12

1.5.1 战略考虑 12

1.5.2 发展策略 12

第二章数控加工工工艺设计 14

2.1数控车削零件图工艺分析 14

2.1.1．构成零件轮廓的几何条件 14

2.1.2尺寸精度要求 14

2.1.3．形状和位置精度的要求 14

2.1.4．表面粗糙度要求 15

2.1.5．材料与热处理要求 15

2.2加工顺序的确定 15

2.3数控车床对刀具及刀具座的要求 18

2.3.1．对刀具的要求 18

2.3.2对刀座(夹)的要求 19

2.4数控车床选刀过程 19

2.5数控加工刀具卡片 21

2.6加工进给路线的确定 22

2.6.1加工路线与加工余量的关系 22

2.6.2刀具的切入、切出 24

2.6.3零件加工工艺卡 25

第三章数控机床编程 28

第四章总结 35

参考文献： 36

第一章数控的发展史

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（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）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。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。

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。

1 .1数控技术的发展趋势

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（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。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面〔1～4〕。

1.1.1高速、高精加工技术及装备的新趋势

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。

在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。第四章总结

毕业设计是学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的给排水系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。

虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种管道的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求，举个简单的例子：市政给水管网引入管的管径如果选择不当就将造成上万元的直接经济损失，这些本是我工作后才会意识到的问题，通过这次毕业设计让我提前了解了这些知识，这是很珍贵的。

在设计过程中程序的设计让我很头痛，原因是第一次一个人单独完成，而又必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的。

提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。

顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。

参考文献：

1. 王志平. 数控编程与操作. 北京高等教育出版社，2003

2. 周兰. 模具设计与制造. 清华大学出版社，2003

3. 黄卫. 数控技术与数控编程. 机械工业出版社，1998

4. 史明. 机械加工切削数据手册. 机械工业出版社，1998

5. 刘江. 数控编程. 机械工业出版社, 1998

6. 李真峰. 数控加工工艺. 上海交通出版社, 2004

7. 赵如福. 金属机械加工工艺人员手册. 上海科学技术出版社，1999

8. 赵长明. 刀具设计手册. 机械工业出版社，1998

9. 马占永. 机械加工工艺设计实用手册. 航空工业出版社，2003

10．陈宏钧. 实用机械加工工艺手册. 机械工业出版社，2001

内容简介：: 90 00 0 1250 08 铣中间凸台 0 0020 01 150 02 45 01 0050 7 03 50 02 10 01 0 00 00 90 00 0 1250 08 铣右边凸台 50 01 150 0120 20 0130 14 0140 28 02 6 01 0170 铣左边凸台 01 150 0200 02 6 01 0230 0240 0 0250 54 0 150 03 0101 右边凸台面铣销 50 01 150 0290 20 0300 14 0310 28 02 6 01 0340 左边凸台面铣削 01 150 0370 02 6 01 0400 0410 0 0420 00 90 0 100 钻 2个 12 的通孔 03 0202 20 99 45 5 60 60 0480 00 0 0490 00 90 0 100 挖槽程序 03 0303 0 100 02 43 0550 43 02 5 03 52 02 8 01 0600 00 0 0620 00 00 0 钻中心孔（成型刀具） 03 0404 20 01 60 20 00 0 0690 02 件二加工程序 00 0 100 03 0303 0 20 01 100 02 10 03 50 02 45 0090 0 02 0110 20 00 0 0130 00 90 0 100 钻 2个 12 的通孔 03 0202 20 99 5 60 60 0190 00 0 0200 03 南通大学毕业设计（论文）课题：数控技术论文系科：机械工程系专业：班级：姓名：指导教师：完成日期： 2 摘要简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性。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（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关键词：数控技术、手工编程、精度 3 he to ofto on TO to an a ofa to of of of he to of T, of s of s is of he 4 目录摘要 . 2 . 3 第一章数控的发展史 . 6 1 控技术的发展趋势 . 6 速、高精加工技术及装备的新趋势 . 7 联动加工和复合加工机床快速发展 . 8 能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 . 8 视新技术标准、规范的建立 . 9 于数控系统设计开发规范 . 9 控标准 . 9 我国数控技术及其产业发展的基本估计 . 10 我国数控技术和产业化发展的战略思考 . 12 略考虑 . 12 展策略 . 12 第二章数控加工工工艺设计 . 14 控车削零件图工艺分析 . 14 成零件轮廓的几何条件 . 14 寸精度要求 . 14 状和位置精度的要求 . 14 面粗糙度要求 . 15 料与热处理要求 . 15 工顺序的确定 . 15 控车床对刀具及刀具座的要求 . 18 刀具的要求 . 18 刀座 (夹 )的要求 . 19 控车床选刀过程 . 19 控加工刀具卡片 . 21 工进给路线的确定 . 22 5 工路线与加工余量的关系 . 22 具的切入、切出 . 24 件加工工艺卡 . 25 第三章数控机床编程 . 28 第四章总结 . 35 参考文献： . 36 6 第一章数控的发展史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（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）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。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。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。 1 控技术的发展趋势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（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。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面 1 4。 7 速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学会（其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒 /辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料 “掏空 ”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/至更高，空运行速度可达 100m/右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国司的床进给速度最大达 60m/速为100m/速度达 2g，主轴转速已达 60 000r/工一薄壁飞机零件，只用 30同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需 8h；德国司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12*!000r/ 1g。在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m，精密级加工中心则从 3 5m，提高到 1 且超精密加工精度已开始进入纳米级 ( 在可靠性方面，国外数控装置的已达 6 000h 以上，伺服系统的达到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 8 联动加工和复合加工机床快速发展采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为， 1 台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时， 5 轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5 轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床（含 5 面加工机床）的发展。在会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现4 个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国司展出在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由统控制或接或间接控制。能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的欧共体的日本的 9 中国的。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在中，日本山崎马扎克（司展出的 “智能生产控制中心，简称日本大隈（床公司展出 “IT 信息技术广场，简称场 )；德国西门子 (司展出的放制造环境，简称，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。视新技术标准、规范的建立于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在 2000 年也开始进行中国的控系统的规范框架的研究和制定。控标准数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的 50 年间的信息交换都是基于准，即采用 G， M 代码描述如何（工，其本 10 质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的统标准 C)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，控系统还可大大减少加工图纸（约 75）、加工程序编制时间（约35）和加工时间（约 50）。目前，欧美国家非常重视研究，欧洲发起了参加这项计划的有来自欧洲和日本的 20 个户、厂商和学术机构。美国的司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型 (其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了及欧洲控系统的原型样机上进行了验证。我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958 年，近 50 年的发展历程大致可分为 3 个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的 “六五 ”、 “七五 ”期间以及 “八五 ”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的 “八五 ”的后期和 “九五 ”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在 “九五 ”末期，国产数控机床的国内市场占有率达 50，配国产数控系统（普 11 及型）也达到了 10。纵观我国数控技术近 50 年的发展历程，特别是经过 4 个 5 年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。发、管理人才的基本队伍。虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。国外先进水平大约落后 10 15 年，在高精尖技术方面则更大。场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足； 12 对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。我国数控技术和产业化发展的战略思考略考虑我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步 “空芯 ”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际 “加工中心 ”和 “组装中心 ”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制， “东芝事件 ”和 “考克斯报告 ”就是最好的例证。展策略从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化 13 发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以 “做得出、用得上、卖得掉 ”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。 14 第二章数控加工工工艺设计控车削零件图工艺分析在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工应考虑以下几方面：成零件轮廓的几何条件在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：（ 1）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；（ 2）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；（ 3）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。（ 4）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。状和位置精度的要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进 15 行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。料与热处理要求零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。工顺序的确定在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工顺序时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工顺序合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。数控车削的加工顺序一般按照总体原则确定，下面针对数控车削的特点对这些原则进行详细的叙述。 (1)先粗后精为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量 (如图 2 2的虚线内所示部分 )去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。 16 图 2 2粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一 17 刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。 (2) 先近后远加工，减少空行程时间这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。例如，当加工图 3示零件时，如果按 38 36 34 的次序安排车削，不仅会增加刀具返回对刀点所需的空行程时间，而且还可能使台阶的外直角处产生毛刺 (飞边 )。对这类直径相差不大的台阶轴，当第一刀的切削深度(图中最大切削深度可为 3 左右 )未超限时，宜按 34 36 38 的次序先近后远地安排车削。图 2 3）内外交叉对既有内表面（内型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加工完毕后，再加工其他表面（内表面或外表面）。（ 4）基面先行原则用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外 18 圆表面和端面。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。控车床对刀具及刀具座的要求刀具的要求数控车床能兼作粗、精车削。为使粗车能大吃刀、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好；精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能多地采用机夹刀。使用机夹刀可以为自动对刀准备条件。如果说对传统车床上采用机夹刀只是一种倡议，那么在数控车床上采用机夹刀就是一种要求了。机夹刀具的刀体，要求制造精度较高，夹紧刀片的方式要选择得比较合理。由于机夹刀装上数控车床时，一般不加垫片调整，所以刀尖高的精度在制造时就应得到保证。对于长径比例较大的内径刀杆，最好具有抗振结构。内径刀的冷却液最好先引入刀体，再从刀头附近喷出。对刀片，在多数情况下应采用涂层硬质合金刀片。涂层在较高切削速度 (100m 才体现出它的优越性。普通车床的切削速度一般上不去，所以使用的硬质合金刀片可以不涂层。刀片涂层增加成本不到一倍，而在数控车床上使用时耐用度可增加两倍以上。数控车床用了涂层刀片可提高切削速度，从而就可提高加工效率。涂层材料一般有碳化钛、氮化钛和氧化铝等，在同一刀片上也可以涂几层不同的材料，成为复合涂层。数控车床对刀片的断屑槽有较高的要求。原因很简单：数控车床自动化程度高，切削常常在封闭环境中进行，所以在车削过程中很难对大量切屑进行人工处置。如果切屑断得不好，它就会缠绕在刀头上，既可能挤坏刀片，也会把切削表面拉伤。普通车床用的硬质合金刀片一般是两维断屑槽，而数控车削刀片常采用三维断屑槽。三维断屑槽的形式很多，在刀片制造厂内一般是定型成若干种标准。它的共同特点是断屑性能好、断屑范围宽。对于具体材质的零件，在切削参数定下之后，要注意选好刀片的槽型。选择过程中可以作一些理论探讨，但更主要的是进行实切试验。在一些场合，也可以根据已有刀片的槽型来修改切 19 削参数。要求刀片有高的耐用度，这是不用置疑的。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是把该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。至于精度，同样要求各刀片之间精度一致性好。刀座 (夹 )的要求刀 (刃 )具很少直接装在数控车床的刀架上，它们之间一般用刀座 (也称刀夹 )作过渡。刀座的结构主要取决于刀体的形状、刀架的外型和刀架对主轴的配置方式这三个因素。现今刀座的种类繁多，生产厂各行其事，标准化程度很低。机夹刀体的标准化程度比较高，所以种类和规格并不太多；刀架对机床主轴的配置方式总共只有几种；唯有刀架的外型 (主要是指与刀座联接的部分 )型式太多。用户在选型时，应尽量减少种类、型式，以利管理。控车床选刀过程数控车床刀具的选刀过程，如图 5示。从对被加工零件图样的分析开始，到选定刀具，共需经过十个基本步骤，以图 5的 10 个图标来表示。选刀工作过程从第 1 图标“零件图样”开始，经箭头所示的两条路径，共同到达最后一个图标“选定刀具”，以完成选刀工作。其中，第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽型、选择加工条件脸谱，这条路线主要考虑工件的情况。综合这两条路线的结果，才能确定所选用的刀具。下面将讨论每一图标的内容及选择办法。 20 图 2数控车床刀具的选刀过程 (1) 机床影响因素 “机床影响因素”图标如图 2示。为保证加工方案的可行性、经济性，获得最佳加工方案，在刀具选择前必须确定与机床有关的如下因素：机床类型：数控车床、车削中心；刀具附件：刀柄的形状和直径，左切和右切刀柄；图 2机床影响因素主轴功率； 21 工件夹持方式。控加工刀具卡片数控加工刀具卡片如表 2 2控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注 1 0 度外圆车刀 1 车端面及粗车外圆右偏刀 2 质合金 600外螺纹车刀 1 精车轮廓，车螺纹右偏刀 3 槽刀 1 切槽刀宽 4左刀尖 4 槽刀 1 切槽刀宽 3左刀尖 5 用心钻头 1 钻心孔 6 刀 1 镗孔 22 7 心钻头 1 钻孔 15 8 螺纹车刀 1 车内轮廓编制审核批准共页第页工进给路线的确定进给路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。进给路线也是编程的依据之一。加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。下面将具体分析：工路线与加工余量的关系在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线图 2 (a)是错误的阶梯切削路线，图 (b)按 1 5 的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。因为在同样背吃刀量的条件下，按图(a)方式加工所剩的余量过多。 23 根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线 (如图 2示 ) 分层切削时刀具的终止位置当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。如图 2示，设以900 主偏角刀分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离 e(例如可取 e= )。如果 e=0，则每一刀都终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于 900，但仍然接近 900时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。图 2车削大余量毛坯的阶梯路线图 2双向进刀走刀路线 24 图 2分层切削时刀具的终止位置具的切入、切出在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。尤其是车螺纹时，必须设置升速段 1 和降速段2（如图 2这样可避免因车刀升降而影响螺距的稳定。图 2车螺纹时

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