毕业论文-三角螺纹加工设计16422.doc

装订线 专科生毕业设计（论文）题 目：三角螺纹加工 专 业：机电一体化 姓 名：王超 指导教师：管志强 院系站点： 长江大学继续教育学院 2013年04 月 摘 要现在，螺纹的加工仍是生产中最为复杂的一项任务。它对工艺过程的安全性提出了更高的要求，这是因为大多数结构部件都要经过很长的生产步骤，而螺纹加工往往是处于整个生产链的末尾。螺纹未经检验或者刀具一旦断裂，就会导致结构部件报废或者进行昂贵的再加工，这种情况必须避免。内螺纹通常采用不同的材料加工而成。在工业生产中，使用的材料范围从防锈、耐酸的软钢或者淬硬钢，到短切屑铸铁或者铝合金。在个别工业领域内例如航空和航天工业技术部门，还需要使用特种合金(钛、镍)和复合材料。 生产技术面临着日益增长的国际竞争，需要提高整个生产领域的生产率。目前，企业不能只满足于安全的内螺纹加工，同时必须采用更高的切削和进给速度进行内螺纹加工.如何正确选取加工方法？需要尽可能地比较各种工艺方法的优、缺点以及使用限制。然后，从技术和经济的角度分析应该采用或者不采用某种加工方法。随着数控机床的普及，螺纹铣削加工技术在机械制造业的应用越来越多。螺纹铣削是通过数控机床的三轴联动，利用螺纹铣刀进行螺旋插补铣削而形成螺纹，刀具在水平面上每作一周圆周运动，在垂直面内则直线移动一个螺距。螺纹铣削具有加工效率高、螺纹质量高、刀具通用性好、加工安全性好等诸多优点。目前使用的各种螺纹铣削刀具种类很多，本文拟从应用特点、刀具结构、加工工艺等角度对几种常见的螺纹铣刀作一些分析介绍。关键词：数控，刀具，编程，加工abstractnow, screw thread processing is still a most complicated in the production of a task. it puts forward higher requirements on the safety of the process, this is because most of the structural members go through a long production steps, and at the end of the thread processing is often in the entire production chain. as thread without inspection or break up, will lead to structure part scrapped or expensive rework, this situation must be avoided. female usually adopt different materials processing and into. in industrial production, the use of materials, ranging from mild steel rust, acid or hardened steel, to short cutting cast iron or aluminum alloy. within individual industries - such as aviation and aerospace industry technical department, also need to use special alloy and composite materials (titanium, nickel). production technology is facing growing international competition, the need to improve the productivity in the field of production. at present, the enterprise not only satisfied with the security of internal thread processing, at the same time higher cutting speed and feed must be used for internal thread processing. how to correctly select the processing method? need to compare the advantages and disadvantages of different processes as much as possible and use restrictions. then, from the angle of technical and economic analysis should use or not use some kind of processing method. with the popularity of cnc machine tools, screw thread milling technology application in mechanical manufacturing industry more and more. thread milling is through the three axes linkage numerical control machine tool, using thread milling cutter in milling helical interpolation and form, the cutting tool in the horizontal plane circular motion for one week, each term in a vertical plane linear movement of a pitch. thread milling processing with high efficiency, high quality, cutting tools, processing security good commonality, and many other advantages. currently used many, many different kinds of thread milling cutter, the paper from the application characteristics, tool structure, processing technology and so on make some analysis of several common thread cutter is introduced. key words: cnc, cutting tools, programming, processing 目 录第一章 概述11.1 数控机床的发展史31.2 数控机床的前景41.3 刀具的发展趋势6第二章 加工前准备 62.1 刀具的角度62.2 刀具的选择 122.3 切削三要素的选择 132.4 三角螺纹 152.5 螺纹的加工类型 162.6 螺纹的计算公式 182.7 三角螺纹的车销方法 19第三章 数控加工243.1 车削三角螺纹工件的参数和工艺要求 243.2 车刀的选择、刃磨和安装 253.3 编写程序的方法要 253.4 检测螺纹参数 253.5 综合检测 25第四章 总结 30致谢31参考文献32第一章 概述1.1 数控机床的发展史 20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。 采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（parsonscorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到0.0381mm（0.0015in），达到了当时的最高水平。 1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。 这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（bendix-cooperation）正式生产出来。 在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。 数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。 然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。 到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。 数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐;特雷克公司（keaney&treckercorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。 1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（flexiblemanufacturingsystemfms）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为cnc机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。 80年代，国际上出现了14台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（flexiblemanufacturingcellfmc）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到fms或更高级的集成制造系统中使用。 目前，fms也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。 所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。 金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。1.2 数控机床的前景控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以pc平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。 总体战略制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。1）以科技创新为先导。2）在商品化上狠下工夫3）将管理和营销作为产业发展重点4）大力加强技术支持和服务5）坚持可持续发展道路因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。 技术途径1）发展具有中国特色的新一代pc数控系统2）推进数控功能部件的专业化生产解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下：(1)新型永磁电主轴单元 (2)廉价的高性能伺服系统(3)直线交流伺服系统 (4)零传动数控转台与摆头 (5)高速高精度检测装置 加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。(1)大力发展低价位数控机床 (2)加速开发高速高效数控机床 (3)突破重型数控机床的设计制造技术 1.3 刀具的发展趋势 国内有条件的工具企业，都要把发展现代高效刀具作为战略主攻方向。现代高效刀具中，硬质合金刀具是主力，也包括正在发展中的超硬刀具和特定领域的高性能高速钢刀具。应该指出的是，近年来随着节能降耗日益受到重视，机械零部件轻量化趋势十分明显。铝合金等轻金属材料和纤维增强合成材料获得大量采用。金刚石刀具和金刚石涂层刀具的使用量急剧增长。同时，高性能高速钢刀具也在现代粉末冶金技术、涂层技术等先进技术的支持下，从传统刀具中脱颖而出，在一些领域中实现了高速、高效加工。这些发展趋势，都值得我国广大工具企业认真关注。在现代高效刀具发展中，既要重视量大面广的硬质合金刀具，也要关注使用需求急剧增长的超硬刀具和高性能高速钢刀具。总之，现代制造业的发展中，提高加工质量和效率，是永恒的追求。现代高效刀具就是为这种需求服务的“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的刀具。虽然2008年下半年刀具市场出现了需求下降的现象，首先是出口企业外销受阻造成的影响，同时国内制造业发展速度放慢也降低了对刀具的需求。这种主要由外部影响造成的困难，在一段时期内会导致我们的发展增速放慢。但工具企业若能利用这段时机，抓紧结构调整，挺过了这一关，从中长期看，内需的前景良好。这里举一个例子，我国能源结构调整中，风电机组发展2007年就翻了一番，增加近300万千瓦的装机容量。2015年前都将保持这个速度，以后发展会更快。目前国产风电机组主流产品单台功率600千瓦。从发展趋势看，发达国家已普遍采用1000千瓦以上机组，2000-5000千瓦机组也已投入商业运行。所以，我国风电产业既面临需求急剧增长的挑战，又面临大型机组复杂制造技术的挑战。对高效刀具需求之迫切，可见一斑。发展现代高效刀具，在战略上必须坚定方向，不能优柔寡断，贻误战机。当然在战术上要实事求是，循序渐进。国内已经有一批先行的工具企业，在这方面摸索出了很多值得借鉴的有用经验。例如：从生产传统刀具转向发展现代高效刀具，首先要转变观念，把满足制造业的需求，强化服务放在第一位。在方法上要从替代进口入手，仿创结合，逐步扩大战果，走上自主创新之路，在不断夯实基础的过程中，滚动式向前发展。对每个具体企业，还需结合自身条件，扬长避短，确立有限目标，走专而强的发展道路等等。现代高效刀具的核心价值所在，是帮助制造业提高质量和效率，从而提升竞争能力。抽掉了对制造业提高服务水平这个核心，把现代高效刀具错误地理解为把刀具材料换成硬质合金或更好的材料就行了，不在“三高一专”上下功夫，继千篇一律的东西，是肯定要失败的。第二章 加工前准备2.1刀具的角度金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。 2.1.1车刀切削部分的组成车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成（如图1）。图1硬质合金外圆车刀(1)前刀面刀具上切屑流过的表面。(2)主后刀面刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面，称为主后刀面。(3)副后刀面刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面，称为副后刀面。(4)主切削刃刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。(5)副切削刃刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。（6）刀尖主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线，称修圆刀尖和倒角刀尖。2.1.2车刀切削部分的主要角度（1）测量车刀切削角度的辅助平面图2测量车刀的辅助平面2.1.3测量车刀的辅助平面为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平面作为基准，这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面，如图2所示。1）切削平面ps切削平面是切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。2）基面pr基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。3）正交平面p0主剖面是垂直于切削平面又垂直于基面的平面。可见这三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。车刀的主要几何及其选择1）前角前角在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图示规定表示，即刀具前刀面在基面之下时为正前角，刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一般在-525之间选取。切削前角选择的原则：前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据加工材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。）后角在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值，一般在612之间选取。切削后角选择的原则：首先考虑加工性质。精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的坚固性；反之，后角应取小值。3）主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在3090之间选取。主偏角的选用原则：首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性，如车工工艺系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取90，加工中间切入的工件，主偏角一般取60。）副偏角在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。副偏角的选择原则：首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，粗加工时，副偏角可取1015，粗加工时，副偏角可取5左右。）刃倾角s在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时，s=0；刀尖为主切刃上最高点时，s0；刀尖为主切削刃上最低点时，s0（如图5所示）。刃倾角一般在-105之间选取。刃倾角的选择原则：主要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大，s0，精加工时，工件对车刀冲击力小，s0，一般取s=0。切削刃切削刃2.1.4螺纹车刀几何角度与用样板对刀2.2刀具的选择生产中，数控加工的刀具选择及切削量的选择# _9 t0 a$ + 0 c刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。cad/cam技术的发展，使得在数控加工中直接利用cad的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 5 k( f/ 2 d 现在，许多cad/cam软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成nc程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 5 k. 6 t6 v) / |4 j8 v& k! , h5 l. i2.2.1数控加工常用刀具的种类及特点 b: t8 a7 f 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%40%，金属切除量占总数的80%90%。 7 u4 u; y9 7 a9 u% _$ c- # u( v 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：8 e# f) h# f( o9 k8 h) s/ s( p, y5 9 e& u/ j) m& 0 s+ i- e 刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ( c$ i3 a+ n; f& f5 n* x4 q. e 互换性好，便于快速换刀； ( g0 p + u r- e/ v. g$ x 寿命高，切削性能稳定、可靠； o- z: b w& b2 x/ # x/ n 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 2 w7 k9 s! e# x- g; c, h 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； 1 y/ v& h5 s2 w& h! f 系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 & ?+ m) b% j9 f5 o8 a w5 y2.2.2数控加工刀具的选择 l 2 v n& s4 j# e6 u3 r; f1 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 # s$ q4 a) # h+ i& u# h 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 . a# u7 t0 x# b8 l1 b 在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 7 h/ s% a1 o2 f i 在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用tsg工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。 * q a, r5 h; l8 b/ x: i 在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。 . j: 0 5 t- 2.2.3数控加工切削用量的确定 $ w: p& x9 s* _4 w, 合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 0 p& b* m% c7 e% n 切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床2.3 切削三要素的选择切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数。切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容, 切削用量的大小对加工效率、加工质量、刀具磨损和加工成本均有显著影响。现在，随着cad/cam技术的发展，许多cad/cam软件都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如：刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成nc程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中切削用量的确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点来合理的选择切削用量。文章对数控编程中必须面对切削用量的确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，且对应该注意的问题进行了讨论。 2.3.1 数控加工中切削用量的选择原则 切削用量包括切削速度( 主轴转速) 、背吃刀量、进给量，通常称为切削用量三要素。数控加工中选择切削用量，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。粗、精加工时切削用量的选择原则如下。 粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。 半精加工和精加工时, 应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。 切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。 (1) 背吃刀量ap(mm)的选择 背吃刀量ap根据加工余量和工艺系统的刚度确定。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量, 这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。具体选择如下： 粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除；若工艺系统刚性不足或余量过大不能一次切除，也应按先多后少的不等余量法加工。第一刀的ap应尽可能大些，使刀口在里层切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。 当冲击载荷较大（如断续表面）或工艺系统刚度较差（如细长轴、镗刀杆、机床陈旧）时，可适当降低ap，使切削力减小。 精加工时，ap应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低ap的方法，逐步提高加工精度和表面质量。一般精加工时，取ap=0.050.8mm；半精加工时，取ap=1.03.0mm。 2) 切削宽度l（mm） 一般l与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。在数控加工中，一般l的取值范围为: l=(0.60.9)d。 (3) 进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r)的选择 进给量( 进给速度)是数控机床切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。对于多齿刀具, 其进给速度vf、刀具转速n、刀具齿数z 及每齿进给量fz的关系为: vf=fn=fzzn。 粗加工时, 由于对工件表面质量没有太高的要求, f主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。工艺系统刚度好时，可用大些的f；反之，适当降低f。 精加工、半精加工时，f应根据工件的表面粗糙度ra要求选择。ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，因为f过小，切削厚度hd过薄，ra反而增大，且刀具磨损加剧。刀具的副偏角愈大，刀尖圆弧半径愈大，则f可选较大值。一般，精铣时可取2025mm/min, 精车时可取0.100.20mm/r。还应注意零件加工中的某些特殊因素。比如在轮廓加工中，选择进给量时，应考虑轮廓拐角处的超程问题。特别是在拐角较大、进给速度较高时，应在接近拐角处适当降低进给速度，在拐角后逐渐升速，以保证加工精度。 (4) 切削速度vc（m/min）的选择 根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。在选择切削速度时，还应考虑：应尽量避开积屑瘤产生的区域；断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；加工大件、细长件和薄壁工件时, 应选用较低的切削速度；加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度；工艺系统刚性差的，应减小切削速度。 (5) 主轴转速n(r/min) 主轴转速一般根据切削速度vc来选定。 计算公式为: n=1000vc/d 式中，d为工件或刀具直径（mm）。 数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。2.4 三角螺纹 三角螺纹有正扣（右旋）及反扣（左旋），即当主轴正转时，由尾座向卡盘方向车刀，加工出来的螺纹为正扣（右旋），当主轴还是正转的情况下，由卡盘向尾座方向车刀，加工出来的螺纹为反扣（左旋）。 螺纹代号与螺纹标记：2.5 螺纹的加工类型及指令2.5.1.螺纹加工的类型内(外)圆柱螺纹内(外)圆锥螺纹单头螺纹和多头螺纹恒螺距与变螺距螺纹2.5.2螺纹加工指令分类数控系统不同,螺纹加工指令也有差异.螺纹车削指令等螺距螺纹车削指令(g32) window.google_render_ad(); 螺纹车削复合循环指令(g76)简单螺纹车削循环指令(g92)2.5.3等螺距螺纹切削指令g32g32指令可以加工圆柱螺纹和圆锥螺纹.g32和g01指令的根本区别是:g32能使刀具直线移动的同时,使刀具的移动和主轴保持同步,即主轴转一周,刀具移动一个导程;g01指令刀具的移动和主轴的旋转位置不同步,用来加工螺纹时会产生乱牙现象.注意:用g32加工螺纹时,由于机床伺服系统本身具有滞后特性,会在起始段和停止段发生螺纹的螺距不规则现象,故应考虑刀具的引入长度和超越长度,整个被加工螺纹的长度应该是引入长度,超越长度和螺纹长度之和.格式:g32 x. z. f. g32 u. w. f.其中:x,z 为螺纹终点绝对坐标值.u,w 为螺纹终点相对螺纹起点坐标增量.f为螺纹导程(螺距), 单位:mm/r圆柱螺纹加工格式:g32 z. f.g32 w. f. 常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量(米制,双边) ( mm )例:是圆柱螺纹加工实例,螺距为4 mm,第一次和第二次单边切削量均为1 mm,引入长度为3 mm,超越长度为1.5 mm.程序如下:o0308;n020 g00 u-62.0;n021 g32 w-74.5 f4.0 ;n022 g00 u62.0;n023 w74.5;n024 u-64.0; n025 g32 w-74.5;n026 g00 u64.0;n027 w74.5;2.5.4简单螺纹切削循环指令g92该指令的循环路线与前述的g90指令基本相同,只是f后面的进给量改为螺纹导程即可. 格式:g92 x(u)_z(w)_r_f_;其中:x,z为螺纹终点坐标值u,w为螺纹起点坐标到终点坐标的增量值r为锥螺纹大端和小端的半径差.用g92进行圆柱螺纹加工 格式:g92 x(u)_z(w)_f_;用g92进行圆锥螺纹加工 格式:g92 x(u)_z(w)_r_f_;例:如下图所示圆柱螺纹,螺纹导程为1.0 mm.1=2 mm , 2=1mm. 试编写螺纹加工程序例:如下图所示圆锥螺纹,螺纹导程为1.5 mm.1=2 mm , 2=1mm. 试编写螺纹加工程序2.5.5螺纹切削循环指令g76 格式:g76 x_z_i_k_d_f_a_p_;其中:x为终点处的x坐标值 ;z为终点处的z坐标值;i为螺纹加工起点和终点的差值;k为螺纹牙型高度,按半径值编程; d为第一次循环时的切削深度;f为螺纹导程;a为螺纹牙型顶角角度,可在0?120?之间任意选择;p为指定切削方式,一般省略或写成p1,表示等切削量单边切削.例如,圆柱螺纹加工终点处的坐标为x=55.564 mm,z=25.0 mm,螺纹牙型高度为3.68 mm,第一次循环时切削深度为1.8 mm,螺纹导程为6.0 mm,牙型顶角为60?执行等切削量单边切削,则加工程序为:g76 x55.564 z25.0 k3.68 d1.8 f6.0 a60;螺纹加工常用切削循环方式.两种方式:直进法(g32,g92)斜进法(g76)一般应用:直进法:导程小于3mm的螺纹加工斜进法:导程大于3mm的螺纹加工(斜进法使刀具单侧刃加工减径负载)2.6 螺纹的计算公式 螺纹的计算公式1m=100cm1cm=10mm1mm=100s(丝)毫米（mm）和英寸（in）的换算1in=25.4mm1mm=1/25.4in=0.03937in（ / ：表示分号） 大径=公称直径。中径=大径-0.6495p小径=大径-1.0825p牙型高度=0.5413p公制三角型60 p=2 m24 2大径=公制直径=24中径=24-1.08252牙型高度=0.54132大拖板 （每一小格1mm 每一大格10mm）中拖板 （每一小格0.02mm 每一大格0.2mm）小拖板 （每一小格0.01mm 每一大格0.1mm）圆锥的计算：c=d-d/l（ / ：表示分号） c：锥度d：最大圆锥直径d：最小圆锥直径l：圆锥长度圆锥广泛运用的原因：（ 1?当圆锥角小于3时，可以传递较高矩。 2?圆锥面可以做到无间隙配合。 3?圆锥配合有很高的定心作用，虽然多次拆卸，仍能起到准确的定心作用）2.7 三角螺纹的车销方法低速车削三角螺纹低速车削三角螺纹的车刀材料一般为高速钢。若分开粗车和精车分别加工,可得到较理想的表面粗糙度和精度。粗车刀的牙型角常取58.559,比精车刀的牙型角要小11.5,用粗车刀车至牙深(即外螺纹小径),然后用精车刀车光螺纹2个侧面,既能保护刀尖又省时。刃磨粗车螺纹刀时,不用刻意磨小刀