1、長江大學YANGTZE UEIVERSITY專 科 生 畢 業(yè) 設 計（論文）題目專業(yè)數(shù)控技術學生姓名嚴鑫指導教師管志強（數(shù)控指導老師）院校站點長江大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果， 也不包含我為獲得及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：日 期：指導教師簽名：日 期：使用授權說明本

2、人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名：日 期：5摘要隨著計算機技術的發(fā)展, 數(shù)字控制技術已經(jīng)廣泛的應用于工業(yè)控制的各個領域 , 尤其在機械制造業(yè)中應用十分的廣泛。而中國作為一個制造業(yè)的大國，掌握先進的數(shù)控加工工藝和好的編程技術也是相當重要的。本文開篇主要介紹了數(shù)控技術的現(xiàn)狀及其發(fā)展的趨勢，緊接著對數(shù)控銑削加工工藝做了簡要的介紹，

3、使對數(shù)控銑削加工工藝有了一個總體的了解。接下來主要是對具體零件的加工工藝的分析，然后用西門子840D仿真軟件指令進行數(shù)控編程和仿真加工，最終根據(jù)所編寫的程序在數(shù)控機床上加工出對應的產品。關鍵詞 數(shù)控 銑床 數(shù)控工藝編程摘 要 111 緒論 1.1 數(shù)控機床的產生和發(fā)展11.2 數(shù)控機床的加工特點21.3 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢22 數(shù)控銑削加工工藝52.1 零件的工藝性分析 52.2 、裝夾方案的確定 72.3 、數(shù)控加工刀具 72.4 、切削用量的確定 92.5 切削液的選擇 102.6 、進給路線的確定 102.6.1 銑削加工路線的確定102.6.2 孔加工路線132.7 加工階段的劃分14

4、2.8 工序的劃分142.8.1 工序劃分原則 142.8.2 工序劃分的方法 152.9 工藝文件的制定153 零件銑削加工工藝分析 163.1 分析零件圖, 確定安裝基準163.2 確定加工方法和加工路線173.2.1 選擇加工方法173.2.2 2 選擇加工路線173.3 選擇切削用量173.4 選擇刀具183.5 確定工件加工坐標系193.6 計算刀具軌跡坐標193.7 銑削加工工序卡和刀具卡214 數(shù)控加工程序的編制234.1 西門子840D常用的編程指令234.2 零件的銑削加工程序314.2.1 參數(shù)的設定314.2.2 加工程序344.2.3 零件仿真加工圖365 總結 38參

5、考文獻39后記 40緒論1.1 數(shù)控機床的產生和發(fā)展數(shù)控機床（Numerical Control Machine Tools） 是用數(shù)字代碼形式的信息（程序指令 ） ，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數(shù)控機床。數(shù)控機床是在機械制造技術和控制技術的基礎上發(fā)展起來的，其過程大致如下：隨著電子技術的發(fā)展,1946 年世界上第一臺電子計算機問世, 由此掀開了信息自動化的新篇章。1948 年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升飛機螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機床的設想。1949

6、年，該公司與美國麻省理工學院（MIT） 開始共同研究，并于 1952年試制成功第一臺三坐標數(shù)控銑床，當時的數(shù)控裝置采用電子管元件。1959 年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動換刀裝置的數(shù)控機床，稱為加工中心（ MCMachining Center） ，使數(shù)控裝置進入了第二代。1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數(shù)控機床品種和產量的發(fā)展。60 年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)（ 簡稱DNC）， 又稱群控系統(tǒng)；采用小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)（ 簡稱CNC），使數(shù)控裝置進入了以小型計

7、算機化為特征的第四代。 1974 年， 研制成功使用微處理器和半導體存貯器的微型計算機數(shù)控裝置（簡稱 MNC），這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。20 世紀 80 年代初，隨著計算機軟、硬件技術的發(fā)展， 出現(xiàn)了能進行人機對話式自動編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化， 可以直接安裝在機床上；數(shù)控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件等功能。20 世紀 90 年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護方便，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡化制造。目前，世界主要工業(yè)發(fā)達國家的數(shù)控機床已經(jīng)進入批量生產階段，如美國、德國、法國、日本等

8、，其中日本發(fā)展最快。我國 1958 年試制成功第一臺電子管數(shù)控機床，從 1965 年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)， 到 20 世紀 70 年代初曾研究出數(shù)控臂錐銑床、非圓插齒機、數(shù)控立銑床、數(shù)控車床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床和加工中心等。20 世紀 80 年代隨著改革開放政策的實施，我國從國外引進了先進技術，并在消化、吸收國外先進技術的基礎上，進行了大量的開發(fā)工作，進而推動了我國數(shù)控機床新的發(fā)展高潮，使我國數(shù)控機床在品種上、性能上以及水平上均有了新的飛躍。1.2 數(shù)控機床的加工特點(1) 自動化程度高，具有很高的生產效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無

9、人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測等工序及其輔助操作，有效地提高了生產效率。(2) 對加工對象的適應性強。改變加工對象時，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復雜的調整，從而縮短了生產準備周期。(3) 加工精度高，質量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005 0.01 mm之間，不受零件復雜程度的影響。由于大部分操作都由機器自動完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時精密控制的機床上還采用了位置檢測裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。(4) 易于建立與計算機間的通信聯(lián)絡，容易實現(xiàn)群控。由于

10、機床采用數(shù)字信息控制， 易于與計算機輔助設計系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)， 并且可以建立各機床間的聯(lián)系，容易實現(xiàn)群控。1.3 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢隨著計算機、微電子、信息、自動控制、精密檢測及機械制造技術的高速發(fā)展，機床的數(shù)控技術有了長足的發(fā)展。近幾年一些相關技術的發(fā)展，如刀具及新材料的發(fā)展，主軸伺服和進給系統(tǒng)、超高速切削等技術的發(fā)展。目前數(shù)控機床正朝著高速度、高精度、 高工序集中度、高復合化和高可靠性等方向發(fā)展。世界數(shù)控技術及其裝備的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下的方面。1)高速高效高精度高生產率。通過數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)功能的改進，主軸的速度和進給速度大大提高，減小了切削的時間和非切削時間。

11、高加工精度。隨著精密產品的出現(xiàn)，對精度的要求提高到了0.1 微米，有的零件甚至已經(jīng)達到了0.01 微米，高精密零件要求提高了機床的加工的精度，包括采用溫度補償法等。2)柔性化柔性化包括兩個方面的柔性：一是數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化的設計，功能覆蓋面廣，便于不同用戶的要求；二是DNC 系統(tǒng)的柔性，同一DNC 系統(tǒng)能夠依據(jù)不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整，從而最大限度的發(fā)揮DNC 系統(tǒng)的效能。3) 工藝復合化和多軸化數(shù)控機床的工藝復合化，是指工件在一臺機床上裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭、旋轉工作臺等給種措施，完成多工序、多表面的復合加工。此外，數(shù)控技術的進步也提

12、供了多軸控制和多軸聯(lián)動控制功能。4)實時智能化在數(shù)控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要的分支發(fā)展，如自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。5) 結構新型化采用新型結構，實現(xiàn)多坐標聯(lián)動加工，其控制系統(tǒng)結構復雜，加工精度、加工效率較普通機床高2-10 倍6) 編程技術自動化為了彌補手工編程和NC 語言編程的不足，近年來開發(fā)出多種自動編程系統(tǒng)，如圖形交互式系統(tǒng)、數(shù)字化自動編程系統(tǒng)、會話式自動編程系統(tǒng)、語言數(shù)控編程系統(tǒng)等。其中圖形交互式系統(tǒng)應用的最為廣泛，圖形交互式編程系統(tǒng)是以計算機輔助設計(CAD)軟件為基礎，首先形成零件的圖形文件，然后再調用數(shù)控編程模塊

13、，自動編制加工程序，同時可動態(tài)顯示刀具的加工軌跡。目前的圖形交互式軟件有Master CAD、 Cimatron、 pro/E 、 UG 、 CAXA、 CATIA 等。7) 集成化數(shù)控系統(tǒng)采用高度集成化的芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟、硬件運行速度， 應用平板顯示技術可提高顯示器的性能。平板顯示器應用先進封裝和互連技術， 將半導體和表面安裝技術融于一體，通過提高集成電路的密度，減小互聯(lián)長度和數(shù)量來降低產品的價格、改進性能、減小組件的尺寸、提高系統(tǒng)的可靠性。8)開放式閉環(huán)控制模式采用通用計算機組成的總線式、模塊化、 開放、 嵌入式體系結構，便于裁減、擴展和升級，可以組成不同檔次、不同類型、不

14、同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包括諸如加工尺寸、形狀、振動、噪音、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實現(xiàn)加工過程中動態(tài)調整加工過程變。在加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術、多媒體技術、網(wǎng)絡技術、CAD/CAM 、伺服系統(tǒng)、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理、 動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術溶于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制系統(tǒng)體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡化。202 數(shù)控銑削加工工藝2

15、.1 零件的工藝性分析（ 1 ）零件圖的尺寸標注應符合編程方便的原則零件圖的尺寸標注方法應適應數(shù)控加工的特點。在數(shù)控加工的零件圖上，應該以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這樣的標注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調，在保證設計基準、工藝基準、檢查基準與編程原點設置的一致性方面帶來很大的方便。構成零件輪廓的幾何元素的條件應充分。對零件進行手工編程時，要計算每個節(jié)點的坐標。因此在分析零件圖時，要充分分析幾何元素的給定條件是否充分。（ 2）要徹底讀懂零件圖樣零件圖樣的尺寸是否標注全，有無漏、多尺寸的情況，有無封閉尺寸，尺寸的標注方法是否方便編程，零件的結構是否表示清楚了，視圖是否完整，各幾

16、何元素間的相互關系（如相切、相交、垂直、平行等）是否明確。（ 3）要分析透零件的加工工藝性研究零件的被加工表面是否適合于數(shù)控銑床加工，被加工表面是否太厚，內轉接圓弧R 是否太小。如圖2.1 所示，當R 小于0.2H（H 為被加工內輪廓面的最大高度）時，其加工的工藝性不好。即刀具被迫采用小直徑的使其剛性變差，需要采用多次分層切削加工。當被加工表面的凹圓弧尺寸較多時，應該盡量統(tǒng)一，以減小使用的銑刀的數(shù)量，保證零件表面光滑。否則，在進行切削的時候，在接刀處會留下較多的刀痕，最終影響了表面的加工質量。零件被加工的底面與側面相交處的圓角半徑是否太大，如圖2.2所示，當?shù)毒邎A角半徑r越大時，銑刀端刃銑削平

17、面的能力就越差，效率也就越低，應該盡量的避免。2.1 內輪廓圓弧對銑削工藝性的影響2.2 零件底面圓弧對銑削工藝性的影響（ 4）要研究分析零件的精度。零件的精度（尺寸、形狀、位置）是否能夠保證，表面質量是否保證。根據(jù)精度、表面質量來決定是否采用粗銑，還是精銑，以及是否要多次進給。（ 5）要研究分析零件的剛性。零件的厚度如果太薄會引起加工變形。當加工薄壁而且面積較大的零件時，在其加工完后也易引起加工變形，很難保證精度。（ 6）要研究分析零件的定位精度。零件上如果有統(tǒng)一的定位基準，便可保證零件在多次裝夾定位后各加工表面之間的位置精度。其定位基準能夠保證零件定位穩(wěn)定可靠，便沒有基準不重合的誤差。（

18、7） 要研究分析零件的毛坯和材料。材料是否具有較好的加工工藝性能，硬度、熱處理狀態(tài)是怎樣的，毛坯的余量是否足夠，是否均勻，毛坯的安裝定位平面是否方便可靠。7.2、 裝夾方案的確定（ 1 ）定位基準的選擇在選擇定位基準時，應該減小裝夾的次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能夠把零件上所有要加工的表面都加工出來。一般選擇零件上不需要銑削加工的表面或者孔作為定位基準。對于薄壁的零件，選擇的定位基準應該有利于提高加工的剛性， 以減小切削變形。并且定位基準應該和設計基準重合以減小定位誤差對尺寸精度的影響。（ 2）夾具的選擇在選擇夾具的時候有兩個基本的要求。一是： 要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對的固定；二

19、是：要協(xié)調零件和機床坐標系的尺寸關系。當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調試夾具及其它通用夾具，來縮短生產準備時間、節(jié)省生產費用。在成批量生產時，采用專用夾具，來提高效率。在選擇夾具時還要保證零件的裝卸要快速、方便、可靠。夾具上各部件應不妨礙機床對零件各表面的加工。7.3、 數(shù)控加工刀具刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的主要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工的質量。數(shù)控機床在選用刀具時，通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。數(shù)控機床對刀具的要求比普通機床要高、除了要求較好的剛性和尺寸穩(wěn)定性、較長的壽命、良好的切削性能外，還要求安裝調整方便。 選擇刀具時，還要使

20、刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應，即選擇的刀具的幾何形狀應依據(jù)加工曲面的具體情況而定（ 1）刀具選擇的基本要求刀具的剛性要好。為提高生產效率而采用大切削用量時，需要剛性好的刀具，剛性差的刀具在大切削用量時很容易斷刀。要保證被加工表面的形狀精度，用剛性差的刀具在大切削力的作用下，會產生變形而形成讓刀，使加工的型面出現(xiàn)斜面。 當被加工的零件表面的加工的余量不一樣的時候，若采用剛性好的刀具就可以不必換刀，從而減少了換刀次數(shù)。刀具的耐用度要高。由于數(shù)控銑床靠程序來控制精度，刀具如果磨損很快，則被加工零件的尺寸精度和型面精度就很難保證，故要用耐用度高的刀具。同時，刀具參數(shù)、幾何角度、排屑性能

21、等因素也要綜合的考慮。（ 2）數(shù)控加工刀具材料高速鋼。又稱白鋼，它含有W 、 Cr、 Mo、 V、 Co等元素。它不僅可以用來制造鉆頭、銑刀，還可以用量制造齒輪刀具、成形銑刀等復雜刀具。但由于其允許的切削速度較低（50m/min） ，所以大多用于數(shù)控機床的低速加工。硬質合金。硬質合金是有硬度和熔點都很高的碳化物（ WCT iC 等） ， 用 co moni 做粘結劑制成的粉末冶金產品。在中速和大切削中發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能。常用的硬質合金有鎢鈷合金、鎢鈦合金等。陶瓷材料。陶瓷是含有金屬氧化物和氮化物的無機非金屬材料。陶瓷材料具有高硬度、高強度、耐磨性好、化學性能穩(wěn)定性好、摩擦因素低、價格低廉等優(yōu)

22、 點。立方氮化硼（CBN） 。 CBN是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性僅次于金剛石，有極好的高溫硬度，與陶瓷材料相比，其耐熱性和化學穩(wěn)定性稍差，但沖擊韌度和抗破壞性能較好。聚晶金剛石（PCD） 。 PCD作為最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性， 它能夠以高硬度和高精度加工軟的有色金屬材料，但它對沖擊敏感，容易破裂， 而且對黑色金屬中的鐵的親和力強，容易引起化學反應，一般只能用于加工非鐵零件。（ 3）銑削加工刀具在選擇銑刀時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。在加工時， 對于平面零件的周邊輪廓常采用立銑刀。銑削平面時常采用面銑刀。在選擇銑刀時應該注意以下幾點：刀具半

23、徑r 應該小于零件內輪廓面的最小曲率半徑（一般為其0.80.9 左右） ；零件的加工高度H小于等于（1/41/6 ） r，以保證刀具具有足夠的剛度；對不通孔或深槽，選取L=H+（510）mm其中,L 為刀具切削部分的長度，H為零件的高度；加工外型及通槽時，選取L=H+R+（510）mm其,中 R 為刀尖角半徑。在用面銑刀銑削表面時，粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削時切削力大，選擇小直徑的銑刀可以減小切削力矩。精銑時， 銑刀直徑要大些， 盡量包容工件的整個表面加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的接刀傷痕。在銑削立體型面和變斜角輪廓外形時, 常用球頭銑刀、環(huán)形刀、鼓形刀和盤

24、銑刀等。 球頭銑刀和環(huán)形刀用于加工立體面，鼓形刀和錐形刀用于加工一些變斜角的零件。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦的部分時，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而應該采用環(huán)銑刀。在內輪廓加工時，要注意刀具的半徑小于輪廓曲線的最小曲率半徑，在自動換刀機床中要預先測好刀具的結構尺寸和調整尺寸，以便在加工時進行刀具的補償。（ 4）孔加工刀具數(shù)控孔加工的刀具常用的有鉆頭、鏜刀、鉸刀和絲錐等。鉆頭。 一般鉆孔的深度約為直徑的5 倍， 細長孔的加工易于折斷，要注意排削和冷卻，在鉆孔前最好先鉆中心孔。鏜刀。鏜刀按切削刃數(shù)量可以分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。鉸刀。 數(shù)控機床上所用的鉸刀大多是通用標準鉸刀。

25、除此之外，還有機夾硬質合金刀片單刃鉸刀和浮動鉸刀等。7.4、 切削用量的確定合理的選擇切削用量，對零件的表面質量、精度、加工效率影響很大。切削用量包括主軸的轉速、背吃刀量、進給量。合理選擇切削用量的原則：粗加工時，一般以提高效率為主，并考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應該在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性、加工成本。背吃刀量。選擇背吃刀量的主要依據(jù)是機床、夾具、刀具和工件的剛度。在剛度允許的情況下，盡量選擇較大的背吃刀量來減少進給次數(shù)，提高生產效率。但在工藝系統(tǒng)剛性不足或毛坯余量很大，或余量不均勻時，粗加工要分幾次進給，并且應該把第一、二次進給的背吃刀量盡量取得大一些。在加

26、工鑄、鍛件時應該盡量使背吃刀量大于硬皮層的厚度，以保護刀尖。主軸轉速。主軸轉速主要根據(jù)允許的切削速度選取。而刀具的切削速度主要根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進給量、 刀具的耐用度來、工件材料的強度和硬度以及切削加工性來選取。而切削速度與主軸轉速的關系如下公式所示：n 1000 vcdw式中: d w -切削刃選定點處所對應的工件或刀具的最大回轉直徑, 單位為 mmn- 主軸轉速，單位為r/minvc -切削速度，單位為m/min進給量 （ mm/min或 mm/r） 。 進給量的選取主要根據(jù)零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性質來選取。當零件的加工精度、表面粗糙度要求高時， 進給量應該取

27、小值。最大進給量受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制，并與脈沖當量有關。7.5、 切削液的選擇在金屬切削過程中合理的選擇切削液，可以改善切屑、工件、 與刀具間的摩擦狀況， 抑制積屑瘤和鱗刺的生長，從而降低切削力和切削溫度，減少刀具的磨損和工件的熱變形，提高刀具的耐用度，提高加工效率和加工質量。切削液在加工過程中的作用很大，它主要具有冷卻作用、潤滑作用、清洗作用、 防銹作用。常用的切削液主要有水溶液、乳化液、 切削油。 在選用切削液時，應該注意以下幾點：在粗加工時，加工的余量大，所選的進給量和背吃刀量也較大， 所以會產生大量的切削熱，所以選擇切削液的主要目的是為了散熱；在精加工時， 對零件加工表面的質

28、量要求高且要盡量的減少刀具的磨損，所以選擇切削液的主要的目的是為了提高加工表面的質量和提高刀具的耐用度；當工件的材料不同時， 選擇切削液的主要目和種類也有所不同。當在加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時， 一般不用切削液，以免崩脆的切屑粘附在機床的運動部件上。在加工高強度剛和高溫合金等難加工的材料時，對冷卻液的冷卻、潤滑作用都有較高的要求，應盡可能采用積壓切削液或積壓乳化液。在切削有色金屬和銅、鋁合金時，為了得到較高的表面質量和精度，可以采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合物。在切削鎂合金時，不能用水溶液，以免燃燒。7.6、 、進給路線的確定7.6.1 銑削加工路線的確定銑削加工路線的確

29、定原則主要有以下的幾點：1）加工的路線應該保證零件的加工精度和表面粗糙度，且效率要高。2） 使數(shù)字簡單，以減少編程工作量。3）應該使加工路線最短，這樣即可以減少程序段，有可以減少空刀的時間。除了上述的三點之外，在確定加工路線時，還有考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成加工，以及在銑削加工中是采用順銑還是逆銑等。（ 1）順銑和逆銑的選擇當工件表面沒有硬皮，機床的進給機構沒有間隙時，采用順銑加工。采用順銑加工的零件的被加工表面質量好，而且刀具的磨損也較小。反之， 若被加工的表面有硬皮，進給機構有間隙，應該采用逆銑來加工表面，應為這樣刀具從已加工表面切入，不會

30、產生崩刃。（ 2）銑削外輪廓的加工路線在銑削平面零件的外輪廓時, 通常采用立銑刀的側刃進行切削。刀具在切入零件時， 應該避免沿零件外輪廓的法向切入，以免產生刀痕。刀具應該沿零件切削點的切向或者延長線上切入零件，從而保證了零件的平滑過度。刀具在切出零件時，也應該沿切削點延長線或者切削方向切出，而不能在切削點出直接抬刀。圖 2.3 銑削外圓的加工路線（3）銑削內輪廓的加工路線在銑削內輪廓時，刀具也不能沿法向進行切入和切出，以免留下刀痕。而刀具可以沿一個過度圓弧切入和切出工件輪廓，以保證不留刀痕，圓弧的大小由內輪廓零件的尺寸而定。2.4 銑削內輪廓零件的圓弧切入、切出進給路線（ 4）銑削內槽的加工路

31、線在銑削內槽時通常采用平底立銑刀來進行銑削加工，用于加工的刀具的半徑應該符合所加工內槽的要求。通常加工內槽的方法有三種：行切法、環(huán)切法、先行切法后環(huán)切法。行切法和環(huán)切法的共同特點是都能切完所有內腔中要切削的部分， 而不同點是行切法的加工路線短，但加工的精度較環(huán)切法差。所以在加工內槽時通常先采用行切法切去中間部分的余量，再用環(huán)切法加工出內槽的形狀。通過這種方法即可以縮短加工的時間，又可以提高加工的精度。如圖 2.7 行切法加環(huán)切法2.6.2 孔加工路線在數(shù)控立式銑床中，對孔進行加工時，首先將刀具移動到XOY平面上孔中心的位置上，然后刀具再沿Z 向進行進給加工。在確定XOY平面的加工路線時，要保證

32、定位要迅速和準確。定位迅速可以減小空行程的時間，提高加工的效率。在安排加工路線時，要避免機械進給系統(tǒng)反向間隙對孔位精度的影響。在確定Z 向的加工路線時，刀具分為快速移動加工路線和工作進給路線。刀具先從初始平面快速移動到R平面，然后再按工作進給速度進行加工（如圖2.8） 。在加工多個孔時，在保證不會發(fā)生刀具碰撞的前提下，當?shù)毒呒庸ね暌粋€孔后，刀具只需要退到R 面，從而減小了空刀的時間（如圖2.9） 。222.8 快速移動加工路線2.9 工作進給路線2.7 加工階段的劃分當零件的加工質量要求較高時, 往往不可能在一道工序內就完成一個或者幾個表面的全部加工階段. 必須把整個加工過程按工序性質不同劃分

33、為幾個階段: 1） 粗加工階段. 在這一階段中要切除大量的加工余量, 使毛坯的形狀和尺寸接近零件成品, 因此主要的目標是提高生產率。 2） 半精加工階段。在這一階段應該為主要表面的精加工做好準備（達到一定加工精度，保證一定的加工余量），并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻螺紋等） ，一般在熱處理之前進行。 3） 3） 精加工階段。保證各主要表面達到圖樣規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要的目的是全面的保證精加工質量。 4） 4） 光整加工階段。對于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小的表面，還需要進行光整加工。主要目標是以提高尺寸精度和減小表面的粗糙度為主，一般不用來糾正形狀精度和位置精度

34、。（ 5）超精密加工階段。該階段是按照超穩(wěn)定，超微量切除等原則，實現(xiàn)加工尺寸誤差和形狀誤差在0.1 微米以下的加工技術。2.8 工序的劃分2.8.1 工序劃分原則工序的劃分可以采用兩種不同的原則：工序集中原則和工序分散原則。工序集中的原則就是指每道工序包括可能多的加工內容。將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內容內完成。工序集中一般使用結構復雜，機械化， 自動化程度高的機床。因此工序集中的特點是：1）減少了設備的數(shù)量，減少了操作工人和生產面積。2）減少工序數(shù)目，減少運輸工作量，簡化了生產計劃工作，縮短了生產周期。3）減少了工件的裝夾次數(shù)，不僅有利于提高生產率，而且由于一次裝夾下加工了許多的表面，也易

35、于保證這些表面的加工精度。4）工序分散原則就是將工件的加工分散在較多的工序內進行。每道工序的加工內容很少，最小時即每道工序僅完成一個簡單的工步。其特點是：1）采用了比較簡單的機床和工藝設備。2）對工人的技術要求低。3）生產設備工作量小，容易變換產品。4）設備數(shù)量少，工人數(shù)量多，生產面積大。242.8.2 工序劃分的方法（ 1）按所用的刀具劃分。即在一次安裝過程中盡可能用一把刀具加工出可能加工的所有部分，然后再換另一把刀加工其他的部位。即以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。（ 2）按安裝次數(shù)劃分。即以每一次裝夾完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適應于加工內容不多的工件。（ 3）

36、按粗、精加工劃分。即以粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序， 精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法使用于加工后變形較大，需要粗、精加工分開的零件。（ 4） 按加工部位劃分。即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序。對于加工表面多而復雜的零件，可以按結構特點分為幾個加工部分，每一部分為一道工序。2.9 工藝文件的制定零件的加工工藝設計完成以后，就應該將有關的內容填入各種相應的表格或者卡片中，以便貫徹執(zhí)行并將其作為編程和生產技術準備的依據(jù)。這些表格或者卡片被稱為工藝文件。數(shù)控加工的工藝文件除了包括機械加工工藝過程卡、機械加工工藝卡、數(shù)控加工工序卡外，還包括數(shù)控加工刀具卡。其中

37、，數(shù)控加工工序卡是用來編制程序的依據(jù)，以及用來指導操作者進行生產的一種工藝文件。它的內容包括工序及各工步的加工內容；本工序完成后工件的形狀、尺寸和公差；各工步切削參數(shù)；本工序所用的機床、刀具和工藝安裝等。數(shù)控加工刀具卡主要包括刀具的詳細資料，有刀具號、刀具名稱及規(guī)格、刀輔具等。它也是用來編制零件加工程序和指導生產的重要工藝文件。383 零件銑削加工工藝分析3.1 分析零件圖，確定安裝基準零件屬于盤類零件（如圖3.1 ） ，零件上有孔、槽、凸臺組成，而且凸臺的輪廓由直線和圓弧構成?？紤]到零件的結構和形狀，還有實際加工時所用的機床的加工特點，選擇零件的底面為裝夾定位面，夾具采用虎口鉗。夾具的夾緊采

38、用的是液壓自動夾緊，而且其夾緊力3000N?？紤]到零件的長、寬、高最大尺寸分別為90mm、 90mm、 10mm，所以選擇毛坯的尺寸為96X104X30的立方體。又考慮到所用的數(shù)控銑床的加工能力不太好而且其剛度也較差但是零件的表面粗糙度、尺寸精度等都要求的較高，所以選擇的零件的毛坯材料為鋁件，因為鋁件的切削加工性能好且不需要做熱處理加工。3.1 零件圖3.2 確定加工方法和加工路線3.2.1 選擇加工方法零件的表面及臺階面的的粗糙度要求為Ra 3.2, 所以在銑削加工時，可以分別調用CYCLE71/CYCLE7先粗銑2, 再精銑的方案。又考慮到選擇的零件的毛坯是鋁件，其切削加工性能很好且表面無

39、硬皮，所以在銑削加工時采用順銑的方法，這樣可以提高其加工零件的表面粗糙度且可以減少刀具的磨損。在對圓槽進行加工時，考慮到機床的加工的精度和定位的精度較高，所以在加工直徑為20mm的圓槽時， 可以采用帶端刃的立銑刀，調用循環(huán)POCKET進行粗銑和精銑加工，4就能夠滿足零件的加工精度的要求。對于零件上兩個螺紋孔2-M6-6H的加工時，可以采用先調用CYCLE83鉆孔后用絲錐調用CYCLE84進行攻絲的方法進行加工。對于零件上的兩個凹槽可以調用循環(huán)POCKET1并且利用立銑刀進行粗銑和精銑將其加工出來。3.2.2 2 選擇加工路線在確定加工的路線時，應該遵循的原則是 “基面先行， 先面后孔，先粗后精

40、”在對正八邊形的外輪廓和凸臺輪廓進行加工時，由于采用的毛坯是鋁件, 切削性能好，所以應該采用順銑的加工方法進行加工，以提高其加工的質量。同時，在刀具切入和切出時，為了避免在刀具的切入和切出處留下進刀和退刀的刀痕，所以刀具應該沿零件的切向切入和切向切出。所以，根據(jù)毛坯的特點，在加工時，選擇上表面作為定位基準面，首先按先后順序粗銑零件的上表面，正八邊形及凸臺輪廓多余部分，然后在精銑零件的上表面，正八邊形及凸臺輪廓多余部分，然后在分別粗銑、精銑凸臺輪廓，然后再分別粗銑、精銑零件的中心孔，然后分別粗銑和精銑兩個凹槽，最后再鉆螺紋孔和攻絲。3.3 選擇切削用量由于零件的毛坯選擇的是鋁件，所以其切削的加工

41、性能好，采用加工所用的機床是數(shù)控立式銑床，考慮到實際所用的立式銑床（ 教學型銑床, 剛性較差 ） 的性能和加工的特點，其背吃刀量（即每次最大銑削深度MID）的最大取值為2mm，又由于加工零件的表面的粗糙度要求較高為Ra3.2, 所以在加工時需要進行粗、精加工，所以在粗加工時，選擇的背吃刀量MID為 1.5mm，精加工時選擇的精加工余量 （ 輪廓方向FAL 或深度方向FALD）為 0.3mm。又由于機床的最大進給量為100mm/min， 所以為了提高加工的效率，在粗加工時，選擇的輪廓方向進給量（即FFP1）為100mm/min，深度方向的進給量（即FFD）為50mm/min。在精加工時，為了保證

42、表面和輪廓加工的精度要求，選擇的輪廓方向的進給量為（即FFP1）為 80mm/min，深度方向的進給量（即FFD）為40mm/min。由于加工的零件材料為鋁件，其切削加工性能好，而且所選的進給量和背吃刀量都相對較小，所以經(jīng)查表參考，切削速度可以取得大些，所以選擇的切削速度為160m/min。 所以當選擇40的面銑刀對零件進行銑削加工時，其主軸的轉速：1000 v1000 160401273r/min經(jīng)過計算可得，可選擇其粗加工的主軸轉速為1000r/min ，精加工的主軸轉速為 1200r/min 。又由于其余銑刀和鉆頭的直徑都小于面銑刀的直徑，所以其允許的主軸最大轉速可以大于面銑刀的最大轉速

43、。所以在用其余銑刀進行加工時，粗加工選擇的主軸轉速為1000r/min ，精加工選擇的主軸轉速為1200r/min 。根據(jù)數(shù)控銑床的要求，在攻絲時其主軸的轉速取為500r/min （一般取400600r/min ） ，攻絲后退刀時，為了減少空行程的時間，所以選擇的主軸轉速為700r/min 。切削三要素的選擇詳見表3.1表 3.1 切削三要素主軸轉速（r/min）進給速度（mm/min）背吃刀量（ 每次最大銑削深度 ）（mm）FALFALD粗加工1000100501.5精加工120080400.3注 : 在攻絲時, 主軸的轉速為500r/min ，攻絲完退刀時主軸的轉速為700r/min 。3

44、.4 選擇刀具在銑削零件的表面，采用面銑刀，調用循環(huán)程序CYCLE71進行加工，為了提高零件的表面加工的精度，避免在刀具的結合處產生刀痕，所以選擇的刀具的直徑應該盡量的大些，所以在銑削零件的表面時，選擇的面銑刀的直徑為40mm。為了減少刀具的數(shù)量，減少換刀的次數(shù)，用以在銑削外輪廓和凸臺的部分切削時也選擇直徑為40mm的面銑刀。在銑削凸臺輪廓時，由于受到輪廓凹弧半徑的限制（凹弧的半徑為15mm） ，所以在銑削凸臺外輪廓時，選擇的立銑刀的直徑為16mm。在加工螺紋孔時，先采用直徑為5mm的麻花鉆鉆孔，再采用M6的絲錐進行攻絲。在加工直徑為20mm的圓槽時，可以選擇直徑為8mm的立銑刀進行從上往下銑

45、削加工。在加工兩個槽時，由于槽寬為10mm同時也為了減少所用刀具的,數(shù)量， 所以可以采用直徑為8mm的立銑刀進行加工。而刀具的材料為合金鋼，剛度好，能夠滿足加工的剛度要求。詳見數(shù)控刀具卡選擇工件的上表面的中心作為工件坐標系的原點3.5 確定工件加工坐標系偏移指令G54可以獲得，如G54 TRANS X_ Y_ Z_) 。如下簡圖3.2 所示3.2 工件坐標系的設定3.6 計算刀具軌跡坐標由圖可知1 點的坐標為（ - 45， 0） ， 再由三角函數(shù)公式可求得2 x2 , y2 點坐標。如下：y2x1 tan22.545 tan22.5 18.640mmx2 x145所以 2 點的坐標為（- 45

46、， 18.640） ，因此再由正八邊形的特點可得其余各八邊形各點的坐標。如下所示：3（-18.640，45）， 4（18.640， 45）， 5（45，18.640）， 6（45，-18.640），7（18.640，- 45），8（-18.640，- 45） ，9（- 45，-18.640）。由圖可知10 點的坐標為（0， -30） ，而點11，12為直線與兩圓弧的切點，所以求解如下所示：假設直線的方程為：y k x b（k 0,b 0）兩圓的方程為：5x2 y 20 2 102由于直線與圓弧相切，所以圓心到直線的距離等于圓弧的半徑。所以圓心（ -15， 10）到直線距離為15，圓心（0， -

47、20）到直線的距離為10，即由圓心到直線的距離公式：y kx br1 k210 15k b20 b1510可 得1 k21 k2，可解得k=-1.421 ， b=-37.376所以直線方程為：y 1.421x 37.376再由直線方程與圓弧方程聯(lián)列求解可得：點 11（ -8.178， -25.756） 點 12（ -27.267，1.365） ，再用對稱性可得15（ 27.267， 1.365） ， 16（ 8.178， -25.756） 。點 13,14 都是圓弧與圓弧的交點，其交點必過兩圓的圓心線。所以由三角形相似原理可得點13（ -7.5， 23） ，點14（ 7.5， 23） 。點17

48、， 18 的坐標可以根據(jù)三角函數(shù)求得。x17 32 cos45 22.627y1722.6 2 7即的點 17（22.627， -22.627），同理，由對稱性可得點18（-22.627，-22.627）根據(jù)以上的計算，得上圖標示各點的坐標值如下：1（-45，0） ， 2（-45， 18.640） ， 3（-18.640， 45）， 4（18.640，45）， 5（ 45，18.640） ，6（ 45，-18.640） ，7（ 18.640， -45） ，8（ -18.640， -45） ， 9（-45，-18.640） ，10（ 0，-30） ， 11（-8.178， -25.756） ，1

49、2（ -27.267， 1.365） ，13（-7.5， 23），14（7.5，23），15（27.267，1.365） ，16（8.178，-25.756），17（22.627，-22.627） ，18（ -22.627， -22.627）3.7 銑削加工工序卡和刀具卡根據(jù)零件的結構特點，按所用的刀具來劃分工序，即在一次裝夾中，用同一把刀具加工出可能加工的所有的部位，然后再換另一把刀具加工其它的部位。這樣即可以減少換刀時間，又可以壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。在一個工序內的工步，按全部加工面先粗加工后精加工來劃分工步。因此， 按上述方法，零件的數(shù)控加工工序卡如下所表 3.1 零件數(shù)控加

50、工工序卡單位 名稱數(shù)控加工工序卡產品名稱或代號零件名稱材料零件圖號鋁件工序號程序 編號夾具 名稱夾具編號使用設備車間1工步號工步內容加 工 面刀 具 號刀具 規(guī)格主軸轉速（r/min）進給量(mm/min)背吃刀量（mm）備 注3粗銑上表面T140面銑刀10001001.5自 動4粗銑正八邊形及臺階面T140面銑刀10001001.5自 動5精銑上表面T140面銑刀1200800.5自 動6精銑正八邊形及臺階面T140面銑刀1200800.5自 動7粗銑臺階面輪廓T216立銑刀10001001.5自 動8精銑臺階面輪廓T216立銑刀1200800.5自 動9粗銑20 孔T38立 銑刀10001001.5自 動10精銑20 孔T38立 銑刀1200800.5自 動11粗銑槽1T38立 銑刀10001001.5自 動12粗銑槽2T38立 銑刀10001001.5自 動13精銑槽1T38立 銑刀1200800.5自 動14精銑槽2T38立 銑刀1200800.5自 動15鉆 5 的孔1T45麻 花鉆1000自 動16鉆 5 的孔2T45麻 花鉆1000自 動17攻絲孔1M6T5M6絲錐500自 動18攻絲孔2M6T5M6 絲錐500自 動零件