1、指導(dǎo)書(shū)機(jī)械制造及其自動(dòng)化教研室2010年12月一、課程設(shè)計(jì)的目的本課程設(shè)計(jì)是學(xué)完數(shù)控編程之后，進(jìn)行的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它一方面要求學(xué)生能根據(jù)零件圖，用ISO碼編制數(shù)控加工程序，熟悉加工程序輸入、檢查、編輯及執(zhí)行的方法，另一方面，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)、從事數(shù)控加工領(lǐng)域工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)練習(xí)，學(xué)生需要達(dá)到如下目標(biāo)：1）針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)選擇合適的實(shí)現(xiàn)方案；2）培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)手冊(cè)和有關(guān)技術(shù)資料的能力；3）培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力；4）培養(yǎng)學(xué)生程序調(diào)試能力；5）培養(yǎng)學(xué)生編制技術(shù)文檔的能力；6）培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)指導(dǎo)書(shū)提供的零件圖及相關(guān)技術(shù)要求，選用合

2、適的數(shù)控機(jī)床，設(shè)計(jì)加工工藝、手工編寫數(shù)控程序，并使用仿真軟件進(jìn)行加工仿真。三、設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容及步驟（具體題目見(jiàn)附錄）1 根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線；2 選擇機(jī)床設(shè)備；3選擇刀具；4確定切削用量；5確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)；6編寫程序。四、課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配共1周，每個(gè)設(shè)計(jì)包括的項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配為：1）數(shù)控編程講解、準(zhǔn)備有關(guān)資料（0.5天）；2）繪制零件圖（0.2天）；3）分析零件數(shù)控加工工藝（0.3天）；4）設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝卡（0.2天）；5）編寫數(shù)控加工走刀路線圖（0.3天）；6）編寫數(shù)控加工程序（0.5天）；7）上機(jī)調(diào)試程序（1.5天）；8）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明

3、書(shū)（1天）；9）答辯（0.5天）；五、需要完成的工作量（1）繪制零件圖、毛坯圖一份；（2）數(shù)控加工工序卡一份；（3）走刀路線圖一份；（4）數(shù)控加工程序清單一份；（5）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。（分析零件結(jié)構(gòu)；選擇機(jī)床設(shè)備、刀具；編寫數(shù)控加工工藝；寫出數(shù)值計(jì)算過(guò)程）六、成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)下列幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，以五級(jí)評(píng)分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）綜合評(píng)定成績(jī)：1）設(shè)計(jì)過(guò)程中的表現(xiàn)（獨(dú)立完成的能力、分折問(wèn)題的能力、工作態(tài)度）； 2）提交的設(shè)計(jì)質(zhì)量；3）答辯中的表現(xiàn)。七、主要參考書(shū)數(shù)控技術(shù)、新編實(shí)用數(shù)控加工手冊(cè)、數(shù)控加工工藝與編程、數(shù)控加工工藝手冊(cè)、切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)八、數(shù)控編程講解8.1數(shù)控編程的內(nèi)容

4、和步驟圖18.2 數(shù)控加工工藝數(shù)控機(jī)床的加工工藝與通用機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，但在數(shù)控機(jī)床上加工零件比通用機(jī)床加工零件的工藝規(guī)程要復(fù)雜得多。在數(shù)控加工前，要將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、零件的工藝過(guò)程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容包括以下內(nèi)容：（1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容；（2）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；（3）零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸的確定；（4）數(shù)控加工工藝方案的制定；（5）工步、進(jìn)給路線的確定；（6）數(shù)控機(jī)床類型的選擇；（7）刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)；（8）切削參數(shù)的確定；（10）首件試切加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理；（11）數(shù)

5、控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。8數(shù)控加工工藝性分析a) 尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。b) 幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。c) 定位基準(zhǔn)可靠在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準(zhǔn)定位十分重要。因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺(tái)。在完成定位加工后再除去。8數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：一、工序的劃分根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃

6、分一般可按下列方法進(jìn)行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。（2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長(zhǎng)，會(huì)受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長(zhǎng)會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此程序不能太長(zhǎng)，一道工序的內(nèi)容不能太多。（3）以加工部位劃分工序。對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對(duì)于經(jīng)加

7、工后易發(fā)生變形的工件，由于對(duì)粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來(lái)說(shuō)，凡要進(jìn)行粗、精加工的過(guò)程，都要將工序分開(kāi)。二、順序的安排順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來(lái)考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮；（2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工；（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)；（4）如一次裝夾進(jìn)行多道加工工序時(shí)，應(yīng)把對(duì)工件剛度削弱較小的工序安排在先，以減小加工變形；8.3 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法在選

8、擇了數(shù)控加工工藝內(nèi)容和確定了零件加工路線后，即可進(jìn)行數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì)。數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是進(jìn)一步把本工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡確定下來(lái)，為編制加工程序作好準(zhǔn)備。8確定毛坯的形狀、尺寸和材料根據(jù)零件圖紙要求與確定的加工工藝過(guò)程，確定毛坯形狀、尺寸和材料。8確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、尋求最短加工路線2、最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來(lái)。3

9、、選擇切入切出方向考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時(shí)，刀具的切出或切入點(diǎn)應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過(guò)程中的暫停（切削力突然變化造成塑性變形），以免留下刀痕。 4、選擇使工件在加工后變形小的路線對(duì)橫截面積小的細(xì)長(zhǎng)零件或薄板零件應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸或?qū)ΨQ去除余量法安排走刀路線。安排工步時(shí)，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞較小的工步。8.3.3確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；（2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾

10、后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案；（4）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。8確定切削用量編程人員在確定每道工序的切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)刀具的耐用度和機(jī)床說(shuō)明書(shū)中的規(guī)定去選擇。也可以結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比法確定切削用量。在確定切削用量時(shí)，要根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進(jìn)給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。切削用量的選擇原則是保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度地提高生產(chǎn)率，降低成本。具體選擇原則見(jiàn)表8-1。表8-1 切削用量三要素的選擇原則切削用量要素選擇原則背吃刀量背吃

11、刀量主要受機(jī)床剛度的限制，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于零件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。對(duì)于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可以比普通機(jī)床加工的余量小一些。進(jìn)給量進(jìn)給量主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能的限制。確定進(jìn)給速度的原則是當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選??；刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以采用該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速的選擇，主要

12、考慮切削加工的經(jīng)濟(jì)性，必須保證刀具的經(jīng)濟(jì)壽命，同時(shí)切削負(fù)荷不應(yīng)該超過(guò)機(jī)床的額定功率。原則是主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)機(jī)床和刀具允許的切削速度來(lái)確定?？梢杂糜?jì)算或查表法來(lái)選取。加 工材 料硬 度HBS背吃刀量ap(mm)高 速 鋼 刀 具硬 質(zhì) 合 金 刀 具陶 瓷（超硬材料）刀具未 涂 層涂 層（m/min）(mm/r)(m/min)(mm/r)說(shuō) 明（m/min）（mm/r）材 料(m/min)(mm/r)焊接式可轉(zhuǎn)位易切碳鋼低碳100200148559041703455185240135185110145220275160215130170TY15TY14TY532041021527517022055

13、0700425580335490切削條件較好時(shí)可用冷壓Al2O3陶瓷，切削條件較差時(shí)宜用Al2O3TiC熱壓混合陶瓷中碳175225148524030165125100200150120TY15TY14TY5305200160520395305碳鋼低碳12522514843463433273014015011512588100170195135150105120TY15TY14TY5260290170190135150520580365425275365中碳17527514834402330202611513090100707815016011512590100TY15TY14TY522024

14、0145160115125460520290350200260高碳175275148303724271821115130889569761401551051208495TY15TY14TY5215230145150115120460520275335185245合金鋼低碳1252251484146323724271351501051208495170185135145105115TY15TY14TY5220235175190135145520580365395275335中碳175275148344126322024105115859067731301501051208295TY15TY14T

15、Y5175200135160105120460520280360220265高碳175275148303724271821105115849066721351451051158290TY15TY14TY5175190135150105120460520275335215245高強(qiáng)度鋼2253501482026152012159010569845366115135901056984TY15TY14TY515018512013590105380440205265145205300HBS時(shí)宜用W12Cr4V5Co5及W2MoCr4VCo8車削加工常用鋼材的切削速度參考數(shù)值8.4 填寫數(shù)控加工技術(shù)文件

16、數(shù)控加工技術(shù)文件主要有：數(shù)控編程任務(wù)書(shū)、工件安裝和原點(diǎn)設(shè)定卡片、數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控程序清單等。8數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡與普通加工工序卡有許多相似之處，所不同的是：工序簡(jiǎn)圖中應(yīng)注明編程原點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)，要進(jìn)行簡(jiǎn)要編程說(shuō)明（如：所用機(jī)床型號(hào)、程序編號(hào)、刀具半徑補(bǔ)償、鏡向?qū)ΨQ加工方式等）及切削參數(shù)（即程序編入的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、最大背吃刀量或?qū)挾鹊龋┑倪x擇。8數(shù)控加工走刀路線圖為簡(jiǎn)化走刀路線圖，一般可采用統(tǒng)一約定的符號(hào)來(lái)表示。表1 數(shù)控加工走刀路線圖數(shù)控加工走刀路線圖零件圖號(hào)NC01工序號(hào)工步號(hào)程序號(hào)O100機(jī)床型號(hào)XK5032程序段號(hào)N10N170加工內(nèi)容銑輪廓周邊共1頁(yè)第 1頁(yè)編程校對(duì)審批符號(hào)含義抬刀下刀編程原點(diǎn)起刀點(diǎn)走刀方向走刀線相交軌跡重疊