天津冶金职业技术学院 毕业设计

天津冶金职业技术学院 毕业设计（论文） 滑板部件的编程与数控加工滑板部件的编程与数控加工 板桥和轮轴部件的编程与数控加工 系系 部部 机械工程系机械工程系 专专 业业 数控技术数控技术 班班 级级 数控数控 11-111-1 学生姓名学生姓名 王王 健健 指导教师指导教师 梁国勇梁国勇 20132013 年年 1010 月月 1414 日日 摘摘 要要 数控机床是用数字信息对机床的的加工和工作过程进行控制的技术， 本文 简要介绍了当今世界数控技术的趋势。在此基础上讨论了在我国在全球经济技 术一体化新环境下，发展我国数控机床、提高我国制造业水平和国际竞争能力 的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技机床的几点看法。 数控机床是当今先进装备制造业中最核心的技术。当今世界各国制造业广泛发 展和利用数控机床。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。 CAXA 制造工程师 是一套 Windows 原创、功能强大的三维造型、曲面实体完美结合的 CAD/CAM 一体化软件。本文使用 CAXA 制造工程师软件对凸轮模型进行零件设计和数控 编程、后置处理及仿真加工，具有灵活的实体曲面造型功能和丰富的数据接口， 可以实现零件复杂的三维造型设计，通过加工工艺参数的后置处理的设定，选 取需加工的部分，自动生成适合的数控系统加工代码，通过直观的加工仿真和 代码反读来检验加工工艺和代码质量。 本次设计是对滑板板桥和轮轴零件进行数控加工设计，侧重于对零件的数 控加工工艺分析和编程编写，主要设计内容有：完成该零件的工艺规程（包括 工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡）和主要工序的内容设计，以最优的路线完 成零件的加工，达到实际生产的需要。用 G 代码编制该零件的数控加工程序， 并运用 CAD/CAM 相关软件绘制零件图以及三维实体图，使人能一目了然的了解 到零件的结构特征。学会使用图表资料和手册，将与本设计有关的各种资料的 名称、出处，能够做到熟练应用。 关键词： 数控机床、工艺分析、数控编程、CAD/CAM ， 天 津 冶 金 职 业 技 术 学 院 学学 生生 毕毕 业业 课课 题题 任任 务务 书书 系部： 机械系 专业： 数控 班级：11-1 学生 姓名： 王健 课题名称：滑板部件的编程与数控加工课题名称：滑板部件的编程与数控加工 设计时间：设计时间：从 2011 年 11 月 24 日至 2011 年 12 月 11 日 承担课题内容承担课题内容本课题是根据本院的专业特点和学生的具体情况，经过教学拟定， 根据日常生活中的产品，与生产实际有着密切的关系。滑板结构较简单，需要运用数控车 床和加工中心两种设备来完成其加工，本课题以滑板板桥，轮轴的编程加工为重点，对其 进行绘图设计，拟定加工工艺及数控加工， 旨在提高学生对知识的综合应用，培养分析 问题、解决问题的能力、动手能力以及实践能力。 毕业课题开展工作的指导性意见：毕业课题开展工作的指导性意见： 业课题实践性很强，是对所学知识的全面总结和综合应用，对全面提高同学的职业能 力和职业素质具有重要的意义，所以对同学有以下要求： 1毕业课题之前，复习巩固所学过的理论知识和技能。 2进行毕业课题时，要持有科学、严谨、实事求是、刻苦钻研和创新的工作态度，发 挥团队协作，结合课题的需要，运用已学的知识解决实际问题。 3. 毕业课题结束时，应对课题实践中的的不足和需要提高的内容有充分的认识，以确 定个人的努力方向。 毕业课题的基本要求毕业课题的基本要求： 1.运用所学的理论及生产知识，进行滑板板桥和轮子的设计的初步训练，培养自己的 综合设计能力。 2.熟练掌握滑板的绘图的设计方法和步骤。 3 掌握滑板的设计编程的基本技能，具备查阅和运用资料，手册等技术资料的能力。 4 熟练的掌握绘图和程序编写的技术文件的能力。 按照天津冶金职业技术学院毕业设计附件 1 的要求 进程安排：进程安排： 序号设计各阶段的内容起止日期 1接受任务，明确任务，查阅资料。 第一周 2设计滑板板桥和轮轴的的草图第二周 3滑板板桥和轮轴的二维图的绘制修改 第三周 4滑板板桥和轮轴的三维图的绘制修改 第四周 5滑板板桥和轮轴的仿真模拟 第五周 6加工所需材料的准备 第六周 7编写加工程序 第七周 8工艺分析 第八周 9成品的加工 第九周 10课题总结 第十周 毕业答辩时间 2011 年 1 月 主要参考文献和书目：主要参考文献和书目： 、陈立德 机械制造技术 上海： 交通大学出版社 200 、陈根琴 机械制造技术 北京： 理工大学出版社 2007 、陈 明 机械制造工艺学 北京： 机械工业出版社 2008 、薛源顺 机床夹具设计 北京： 机械工业出版社 2008 、魏康明 机械加工技术 西安： 电子科技大学 2006 、李庆余 机械制造装备设计 北京： 机械工业出版社 2008 、骆素君 机械课程设计简明手册 北京： 化学工业出版社 2006 指导教师签字：指导教师签字：年年月月日日 教研室主任签字：教研室主任签字：年年月月日日 系部主任签字：系部主任签字：年年月月日日 目目 录录 摘要摘要 1 滑板设计图1 1.1.滑板 CAD 二维制图2 1.12 数控机床与 CAD/CAM3 1.3 用 CAD 技巧绘出图形4 1.4 滑板 UG 三维制图5 2.1.1 粗基准的选择 6 2.2.精基准的选择7 3 工艺路线的拟定 8 3.1 加工阶段的划分9 3.2 加工工艺路线方案的比较10 4 数控技术和数控机床的发展趋势1 4 .1 数控技 术 11 4.21数控机床的发展趋 势 12 4.22 FANUC 数控系统数控加工中心机床基础知 识13 4.23坐标系/对刀点/换刀 点 14 4.24常用基本指令 15 4.25编程方式 16 4.26刀具的选择和对 刀 17 结论结论18 参考文献参考文献 19 1 滑板设计图 1.1 滑板二维设计图 数控机床与 CAD/CAM 数控技术是机械加工技术,微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动 控制技术等多种学科的集成,是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术,对机电 工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。同时,数控技术也是发展自动化技 术的基础。以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平 的机电一体化产品,代表了当今世界自动化技术发展的前沿。 现代数控系统,采用了交流数字伺服系统。伺服电机的位置、速度和电流都 实现数字化,作为伺服控制方式也采用了超出以前的控制理论,实现了不受机械 负荷变动影响的高速响应伺服系统。从世界伺服系统的发展来看,已经经历了步 进电机直流伺服电机电机交流伺服电机阶段。 目前,国内大部分数控机床没有配备专门的计算机辅助制造软件,所以此课 题有很广泛的发展空间。 CAD(ComputerAidedDesign),即计算机辅助设计,在数控加工过程中是一种 生产辅助工具,它将计算机高速而精确的运算功能,大容量存储和处理数据的能 力,丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及 逻辑判断能力结合起来,形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统,大 大加快了设计进程。CAD 技术包括下列功能:几何建模、计算分析、仿真与实验、 绘图及技术文档生存、工程数据库的管理和共享。 CAM(ComputerAidedManufacturing),即计算机辅助制造。CAM 内容广泛,从 狭义上讲指的是数控程度的编制,包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具 轨迹仿真以及 NC 代码的生成等。 计算机辅助设计及制造与数控机床加工结合,是现在数控机床技术应用的主 流,能够达到非常理想的加工效果。南京工业大学运动控制研究所生产的 NUT 系 列数控雕刻机床采用控制板卡与 PC 连接,Windows 操作控制界面控制数控电机; 电气部分采用松下交流伺服系统;数控加工功能:X,Y,Z 三轴联动,最高转速 5000r/min,编码器脉冲输出 16384p/r,主轴切割转速可达 15000r/min,无级调速;加 工最大尺寸:2400mm2400mm120mm,脉冲当量:01001mm。使用各种 CAD/CAM 软 件将加工思想经过软件的一系列操作生成 G 代码,使用执行操作软件执行代码进 而加工成品 用 CAD 技巧绘出图形 1.11.1 画椭圆弧画椭圆弧 画椭圆弧的关键是先画一个完整的椭圆，然后移动光标删除椭圆的一部分。 留下需要的椭圆弧。 首先，键入 ELLIPSE 或选择 Ellipse 图标。 选项如下：Arc/Center/: 键入：Arc 用任意方法画一个椭圆。然后提示输入所需弧段信息： 响应：Parameter/ 键入：0 或选定屏幕上代表角度起点的点。 始角（startangle）定义为弧的始点。 响应：Parameter/Included/： 选定定义弧长的终角（endangle） 。也可以键入 I，然后键入包角。包角自 始角开始量度，不是从 0 开始 6.1.26.1.2 画一条平滑曲线画一条平滑曲线 尽管圆弧是一条曲线，但经常要画平滑曲线，又不与圆弧的圆心和半径相 适应。可按如下方法。 先在要画平滑曲线的方向上画一条多义线。然后选取尽可参多的点，这些 点就是曲线上的顶点。然后键入 PEDIT，选取该多义线。 现有两种选择：FIT 或 SPLINE。FIT 子命令将保证曲线经过每一个顶点， 而 SPLINE 子命令将产生更平滑的曲线，因为曲线并不一定通过顶点。如果需要 使一条曲线变直，可在 PEDIT 中对 FIT 或 SPLINE 曲线使用 DECURVE 子命令。 在本书的中级章节中将讲述使用 SPLINE 命令或 SPLINEDIT 的更成熟的方法。 键入 PLINE 并画多个线段，随机地选取一些点。例如画五、六个点。 键入：PEDIT（或从 Modify 工具栏中选择。 ） 响应：Selectpolyline 在多义线上选取任一点。 响应： Close/Join/Width/Editvertex/Fitcurve/Splinecurve/Decurve/Undo/eXit: 键入：F Fit 曲线产生曲线模式。向应： Close/Join/Width/Editvertex/Fitcurve/Splinecurve/Decurve/Undo/eXit:c ad/huitu.htm#head#head“ 键入：S Spline 曲线产生曲线模式。 键入： 这将终止 PEDIT 命令 多边形总是可以用普通线或多义线来画，但 AutoCAD 有一个 POLYGON 命令。 当键入 POLYGON 时，首先要求输入边数，接下去选择中心或边长。如果选取一 点，则被认为是中心。还有两个额外选项：对于一个虚圆，多边形可以是内接 的，也可以是外切的。 如果选择边长而不是中心，则须输入多边形边的起点和终点。然后多边形 逆时针构造。 键入：POLYGON（或从 Draw 工具栏中选择。 ） 响应：Numberofsides: 键入：5 响应：Edge/: 选取一点。 响应：Inscribedincircle/Circumscribedaboutcircle(I/C): 键入：I 响应：Radiusofcircle: 选取一点或键入多边形圆心到圆的半径。 这样构造多边形有一点值得注意：这些多边形都可以看成独立的、封闭的 多义线。AutoCAD 并不管它们最初是如何建立的。如果打散一个多边形，它就 会成为独立的线。 如何以等轴方式画图 从 R10 开始，以等轴方式画图通常并不是画等结构的首选方法。尽管 AutoCAD 有等轴功能，但如果是 R10 或更高版本，则将使用 3D 功能构造模型， 然后键入 DVIEW 或 VPOINTS 以等轴方式观察设计。 AutoCAD 的等轴功能以 SNAP 命令访问，其子选项 Style 控制等轴方式，在 此选项下可选择标准方式或等轴方式。一旦进入等轴方式，Ctrl+E 将激活顶面、 右面或左面。一经获取正确的平面，即可画对象了。 3D 功能和等轴捕捉方式的差别是 3D 产生的真实尺寸的模型，而等轴捕捉 方式扭曲了实体，其实实体并不是看到的样子。 画椭圆弧画椭圆弧 任何圆弧都是圆的一部分。正象没有 ARC 命令可以通过打断或剪裁圆建立 弧一样。可通过打断或剪裁椭圆建立椭圆弧。 先建立一个椭圆。再打断它。在哪打断或剪裁决定了弧的大小。BREAK 并 不象想象的那样工作，如果打断后方向不对，试着在要打断的椭圆上每端画一 辅助线，然后使用 TRIM。 椭圆实际上是一系列多义弧。当打断、剪裁或打散椭圆时，已将它变成了 组件。在打断以后，还应该用 PEDIT 命令把弧起来，以便真正形成一个椭圆弧。 把两条线合并成一个对象把两条线合并成一个对象 首先假定这两条线或一组线不是多义线，而是直线或弧一类的普通对象。 键入 PEDIT，当被问及选择一条多义线时，选择想要合并的多义线之中的一个 对象，然后被告知该对象不是一条多义线，并询问是否将它改为多义线，键入 Y 表示肯定。 接下从诸多标准选项中选择 Join，AutoCAD 要求你选择要合并的对象，可 以一个一个地选取对象，也可以通过开窗或开交叉窗来选择要合并的对象。如 果在一组对象中有打断的对象，则它们就不能合并。 键入:PEDIT（或从 Modify 工具栏选） 响应：SelectPolyline: 选择一个对象。 响应：Objectselctisnotapolyline.Doyouwantittoturnintoone? 键入：Y。 响应：Close/Join/Width/Editvertex/Fitcurve/Spline urve/Decurve/Undo/eXit: 键入：J。 响应：Selectobjects: 通过开窗或开交叉窗选择所要合并的所有对象，并确认。按回车键可以退 出 PEDIT 命令。 尺寸标注 对于一张完整的工程图样，除了图形的绘制之外，文字的输入和尺寸的标 注是必不可少的，它是施工人员进行现场施工的重要依据。AutoCAD 具有强大 的文字输入、尺寸标准及编辑功能，用户可以根据不同专业、不同图样的各种 要求，简单、快捷地进行文字输入和尺寸标注。同时，最新的 AutoCAD2005 还 新增了字段插入的功能，文字对象内插入的字段可以在图形或图纸集中显示需 要更新的数据，随着字段的更新，数据将自动更新以显示最新数据。 【本章重点】 文字样式 单行文字的输入及修改 多行文字的输入及修改 字段 标注样式 尺寸标注及修改 6.1 文字样式 AutoCAD 图形中的所有文字都应具有与之相关联的文字样式。在输入文字 时，用户是使用 AutoCAD 提供的当前文字样式进行输入的，该样式已经设置了 文字的字体、字号、倾斜角度、方向及其它特征，输入的文字将按照这些设置 在屏幕上显示。当然，像其它的功能工具一样，AutoCAD 允许用户设置自己喜 欢和需要的文字样式，并将其置为当前样式进行文字输入。 在文字输入之前，用户应该首先创建一个或多个文字样式，用于输入不同 特性的文字。输入的所有文字都称为文本对象，要修改文本对象的某一特性时， 不需要逐个修改，而只要对该文本的样式进行修改，就可以改变使用该样式书 写的所有文本对象的特性。 6.1.1 创建文字样式 文字样式的创建是通过 【文字样式】对话框完成的。启动【文字样式】对 话框的方法有： 下拉菜单：【格式】/【文字样式】 【样式】工具栏（如图 6-11 所示）和【文字】工具栏按钮（如 图 6-1 所示）： 命令行：style 图图 6-1 【文字文字】工具栏工具栏 执行上述命令后，弹出如图 6-2 所示的【文字样式】对话框。AutoCAD 文字 样式的默认设置为“标准样式（Standard）”，并且第一次使用的时候，在 【文字样式】对话框的【样式名】下拉列表中只有这一种样式，如图 6-2 所示。 通常系统提供的“标准样式（Standard）”不能满足使用者的要求，用户可以 根据下面对【文字样式】对话框功能选区的介绍来创建一个新的文字样式。 图图 6-26-2 【文字样式文字样式】对话框对话框 1. 【样式名】选区 (1)【样式名】下拉列表：列出所有的文字样式名。 (2) 按钮：用来为新建的文字样式命名。单击按钮，弹出 如图 6-3 所示的【新建文字样式】对话框。在该对话框的【样式名】 编辑框中填写新建的文字样式名，文字样式名最长可以用 255 个字符， 其中包括字母、数字、空格和一些特殊字符（如美元符号、下划线、 连字符等），如填写“工程字”。然后单击按钮，返回【文字 样式】对话框。这时，在【文字样式】对话框的【样式名】下拉列表 中已经增加了“工程字”样式名。选中“工程字”样式，列表后面的 、按钮变为可用。 图 6-3 【新建文字样式】对话框 4.24.2 滑板三维视图滑板三维视图 滑板的制作过程，我先按照要求画出轮子：新建一个模型文件，在模型 文件中选择“插入”“草图”菜单，打开“创建草图”对话框，选择 X-Y 基准 平面作为草图平面进入草图模式 ，在图中任意画 6 个圆，画好圆后，然后单击 “草图约束”工具条中的“约束”按钮，打开“约束”对话框，选择绘图区中 的 6 个圆，单击“约束”对话框中的“同心”按钮，将这 6 个圆约束为同心圆， 用同样的方式将圆心约束在基准坐标原点。对绘图区中 6 个圆的尺寸进行约束， 单击“草图约束”工具条中的“自动判断的尺寸”按钮，然后单击绘图区中的 6 个圆，我们按半径从小到大标记为 1-6，1 的半径为 8,6 的半径为 166,其余的 半径自己定。以圆心为起点画一条直线与圆 3，4 相交；单击“自动判断的尺寸” 按钮，打开“尺寸”对话框后，单击直线以及基准 X 轴，将它们间的夹角设为 30，同样的方法再画一条，夹角为-30。单击“草图曲线”工具条中的“快 速修剪”按钮，再单击要修剪的曲线，修剪掉不需要的部分。选择“编辑” “变换”菜单，打开“类选择”对话框，选择修剪后的四条线，单击“确定” 按钮，在弹出的“变换类型”选择对话框中单击“绕点旋转”按钮，弹出“点” 对话框，将坐标设为（0，0，0） ，单击“确定”按钮，在弹出的“变换角度” 设置对话框中将角度设置为“90” ，单击“确定”按钮，弹出“变换方式”选择 对话框，单击“多个副本-可用”按钮，弹出“变换副本设置”对话框，将副本 数设为“3” ，单击“确定”按钮完成变换。单击“草图曲线”工具条中的“快 速修剪”按钮，将变换产生的多余曲线修剪掉，然后单击“草图生成器”工具 条中的“完成草图”按钮完成草图的绘制。轮子的草图就画出来了。 单击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，打开“拉伸”对话框，选择直径 为“100”的两个圆，在“拉伸”对话框的“限制”标签栏中将“距离”设为 “10” ，单击“确定”按钮，同样的方法，选中圆 2，拉伸，将距离设为 20，选 中扇形区域的十六条线，拉伸，求差，可以得到图中的形状，选中 1 圆，同样 拉伸求差，拉伸长度根据数据计算得出。这样一个侧面就做好了，在另一侧画 两个与 2,5 一样大的圆，利用拉伸变换得到想要的模型，这样整个车轮就做好 了。 （下图）我们给组件命名为 ss2.prt 接下 来是板面的 制作，在草 图中画一个 长方形，四 点的坐标是 （- 650,225） ， （-650,- 225） ， （650,225） ， （650，- 225）再以（-650,225） ， （-650,-225）画弧，半径为 225，再以（650,225） ， （650，-225）画弧，半径为 200，删去边长较小的两条线，在（325,0） （- 325,0）处分别画圆，直径是 8。单击完成草图板面的草图就画好了。然后单击 “特征”工具条中的“拉伸”按钮，打开“拉伸”对话框，选择两条直线和两 条圆弧，在“拉伸”对话框的“限制”标签栏中将“距离”设为“10” ，单击 “确定”按钮，再次打开“拉伸”对话框，选择两个圆，在“拉伸”对话框的 “限制”标签栏中将“距离”设为“175” ，单击“确定”按钮，完成一个杆的 拉伸，单击“特征”工具条中的“圆柱”按钮，打开“圆柱”对话框，将“指 定矢量”设为 y 轴正向、 “指定点”设为“325,150,175” 、 “直径”设为“8” 、 “高度”设为“325” ，单击“确定”按钮，接着在“布尔”下拉列表中选择 “求和”项，单击选中绘图区的圆柱体，单击“确定”按钮完成横向连接杆的 创建。我们给组件命名为 ss1.prt 组件我 们就制作好 了，接下来 就是装配， 新建一个装 配文件，弹 出“添加组 件”对话框， 单击“部件” 标签栏中的 “打开”按 钮，在弹出 的“部件名” 对话框中选择 ss1.prt,单击“应用”按钮, 再次单击“打开”按钮，在弹出的 “部件名”对话框中选择 ss2.prt 文件，然后在“添加组件”对话框的“放置” 标签栏中将“定位”改为“配对” ，单击“确定”按钮，打开“配对条件”对话 框, 在弹出的“配对条件”对话框中单击“中心”按钮，在“组件预览”窗口 单击按钮下面的圆柱面，接着在绘图区单击其对应的面，这里单击孔内侧面， 然后在 “配对条件”对话框的“配对类型”选项组中单击“配对”按钮，在 “组件预览”窗口中单击车轮的最突出面与横向轴的圆柱底面，然后单击“确 定”按钮完成配对，按照这种方法完成其它三个轮子的装配，一个简单的滑板 模型就展现在我们面前了。 模型做出来了，但我并不像我想象中的那么完美，还存在很多需要改 进之处，比如，连接杆也可以用装配来实现，只需要制作两个圆柱就行，我想 如果用装配实现的话效果应该会更好。 2.1 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以 使加工质量得到保障，生产率得以提高。否则加工工艺过程中会问题百出，更 加甚者，还会造成零件报废，使生产无法正常进行。 2.1.1 粗基准的选择 在选择粗基准时，一般遵循下列原则；（1）保证相互位置要求原则；（2） 保证加工表面加工余量合理分配的原则；（3）便于工件的装夹原则；（4）粗 基准一般不得重复适用的原则；（5）为了保证所有加工表面有足够的价格余量 选择加工余量小的表面作粗基准，不得用同一尺寸方向上。 对于一般的零件而言，由于此零件是一个长方体零件且对称表面的粗糙度要求 一致，根据粗基准选择原则（如果两个零件上没有重要表面要求加工余量均匀， 而且所有表面都要求机械加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准，以保 证加工余量最小的表面有足够的加工余量。现以下表面作为粗基准利用在下表 面放三个支撑板消除三个自由度，在左端面放置一个支承钉的方法达到有效定 位。 2.1.2 精基准的选择 在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹 准确丶可靠丶方便丶提高工件的加工精度。主要应该考虑基准重合问题丶基准 统一问题丶互为基准问题丶自为基准问题丶精基准的选择应使定位准确，夹紧 可靠。当设计基准与工序基准重合时，应该进行尺寸换算。 3 工艺路线的拟定 对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。车床小托板滑板 的加工的第一工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗丶精加工 顶平面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔。 3.1 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把加工的过程划分为几个阶段； (1）粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分于的金属，为以后的精加工做良好的条件， 并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早地发现毛坯的缺陷，予 以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提 高生产率，加工时切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内 应力和变形大，所以加工精度低粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度为 Ra80100um。 （2）半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要的加工并为主要表面的精加工做好准备保 证适合的价格余量。半精加工的公差等级 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25um。 （3）精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置 精度，尺寸精度及表面粗糙度，使主要表面达到图纸的要求，另外精加工工序 安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切削用量，工序变形小，有利于提高加 工精度。 （4）光整加工阶段 对于某些要求特别高的需要进行光整加工，主要用于改善表面质量，对 尺寸精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6,表面粗糙度为 Ra1.250.32um。 此外，加工阶段的划分后，还使于合理的安排热处理工序。由于热处理 性质的不同，有的需要安排粗加工之前，有的需插入粗加工之间。 但须指出加工阶段划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精 度要求不高或批量小的工作，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗，精加工两个阶段，甚至不 把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就 要的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 3.2 加工工艺路线方案的比较 在保证零件尺寸公差，形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生 产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生 产成本，拟定两个加工工艺路线方案。见下表； 表表 1.11.1 加工工艺路线方案比较表加工工艺路线方案比较表 工序号方案 I方案 II 工序内容定位基准工序内容定位基准 010 粗铣底平面 A侧面和外圆粗，精铣底平 面 A 侧面和外圆 020 精铣底平面 A侧面和外圆粗镗孔；48. 16 底面和侧面 030 钻丶扩孔；48 16 底面和侧面半精镗孔；48 16 底面和侧面 040粗铰孔；48 16 底面和侧面精镗孔；48 16 底面和侧面 050精铰孔；48 16 侧面和两孔粗铣槽底面和侧面 060粗铣槽底面和侧面去毛刺 070去毛刺倒角 080倒角打孔 090检验检验 加工工艺路线方案的论证； （1） 方案 II 在 010 工序中先安排铣底平面，主要是应为底平面是以后工序 的主要定位面之一，为提高定位精度。 （2）方案 II 符合粗精加工分开原则。 由以上分析；方案 II 为合理丶经济的加工工艺路线方案， 具体的工 艺过程如下表； 序 号 工步 名称 工步内 容 工步简图说明 1毛坯 夹紧 用三爪 自定心 卡盘夹 紧毛坯， 用 90 度 车刀车 毛坯外 圆面。 用中心 钻钻出 中心孔 毛坯长度 260m 的 圆 2粗车 外圆 将 130mm 表面夹 紧，用 90 度车 刀粗车 外圆， 长度为 250mm 用 90 度车 刀粗加工 3精车 外圆 精车 400mm 外圆 长度为 200mm 用 90 度车 刀精加工 至尺寸 4车端 面 在 400 外圆端 面加工 端面 5粗， 精车 一面 端面长 度 200mm ， 精加工 4 4 数控技术和数控机床的发张趋势数控技术和数控机床的发张趋势 4.1 数控技术 数控技术的定义：是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方 法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床成为（NC） 机床。数控系统包括:数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。 4.11 数控机床的发展趋势 随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高 性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。 高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床实现多台集中制，甚至远距 离遥控。 高精度：数控机床本身的精度和加工的精度越来越高，而精度保持性要好。 高速度:数控机床各轴运行的速度将大大加快。 高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的发展方向，将管理、物 流及各相应辅机集成柔性制造系统。 模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既 有利于制造商又有利于各户。我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进 水平还有一定的差距，主要表现在：可靠性差，外 观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩短与世界水平的差距， 有关专家建议机床企业应在一下 6 个方面着力研究： 1 加大力度实施质量工程，提高数控机床无故障率。 2 跟踪国际水平，是数控机床向高效高精方面发展。 3 加大成套设计开发能力上求突破。 4 发挥服务优势，扩大市场占有率。 5 多品种制造，满足不同层次的用户。 6 模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。数控机床使用范围越来越大，国 际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们之紧跟先进技术进步的大方向， 并不断创新，才能赶超世界先进水平。 4.2 FANUC 数控加工基础知识 在这一节中我们了解 FANUC 数控加工中心作的一些基础知识。由于内容的要 求，我们只作简要的讲解。 4.21 坐标系/对刀点/换刀点 坐标系：主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定， 工件坐标系：又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。 刀点：主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序 起点或起刀点） 。后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工 零件的时候，我们只要调刀就可以执行。 4.22 常用基本指令 在校徽的加工过程中，我们要用到这些基本指令：进给功能字F 用于 指定切削的进给速度。主轴转速功能字S 用于指定主轴转速。 刀具功能字 T 用于指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字M 用于指定数控机床辅助装 置的开关动作。准备功能 G 指令，用于刀具的运动路线 。如下表 1.1 是 G 代码表。 表 1.1 G 功能字含义表（ FANUCOM 系统） G00 快速移动点定位 G70 粗加工循环 G01 直线插补 G71 外圆粗切循环 G02 顺时针圆弧插补 G72 端面粗切循环 G03 逆时针圆弧插补 G73 封闭切削循环 G04 暂停 G74 深孔钻循环 G17 XY 平面选择 G75 外径切槽循环 G18 ZX 平面选择 G76 复合螺纹切削循环 G19 YZ 平面选择 G80 撤消固定循环 G32 螺纹切削 G81 定点钻孔循环 G40 刀具补偿注销 G90 绝对值编程 G41 刀具半径补偿 左 G91 增量值编程 G42 刀具半径补偿 右 G92 螺纹切削循环 G43 刀具长度补偿 正 G94 每分钟进给量 G44 刀具长度补偿 负 G95 每转进给量 G49 刀具长度补偿注销 G96 恒线速控制 G50 主轴最高转速限制 G97 恒线速取消 G54G59 加工坐标系设定 G98 返回起始平面 GG65 用户宏指令 G99 返回 R 平面 4.23 编程方式 在编程的过程中，有两种编程方式：一种是手工编程；另一种是数控自 动编程，自动数控编程又分为：图形数控自动变成、语言数控自动编程和语 音数控自动编程三种。手工编程的特点是耗费时间长，容易出现错误，无法 胜任复杂形状零件的编程。国外资料统计，手工编程时间与机床实际加工时 间平均比是 30/1。20%30%机床不能开动的原因是由于手工编程的时间较 长引起 的。在这节我们以 FANUC 系统的编程知识来讲解，在这个设计中，我们是以 图形数控自动编程来展开的。 手工编程过程总结：程序的输入：打开程序保护锁，按下PROG 键 ，方式 开关选择到编辑状态 ，DIR 检查内存占用情况，输入 OXXXX，按 INSERT 键（报警的话，说明该文件名存），按 RESET 复位，重新输入文件名。当我 们建立了文件名后，文件名要单独占一行，每行的结束要用“；” （按 EOB，在按 INSERT 插入） ，如果顺序号没有出来，我们可以把顺序号的功能 打开（按 OFFSET SETTING 键，选择 SETTING，移动光标键，下面有个顺序 号，参数是“0” ，说明没有顺序号，所以我们将它改为 “1” ，打如 INPUT，注意只有在 MDI 方式下才能改参数，否则要报警），进行程序的输 入。程序比较长的时候，我们可以将程序号的间隔调小，操作如下：MDI 方式下按 OFFSET SETTING 键，按 PAGE，找到“10”所在的参数号，将 “10”改为“5” ，按 INPUT 键。程序输入完后，我们可以进行程序的修改： 替换（在键盘缓冲区输入要替换的字符，按下ALTER 键） ，删除（删除单个 字符，光标移动到要删除的字符按DELETE；删除一段，将光标移动到要删 除的那一段上） ，程序输入完了后锁上。程序的检索，例如检索O313 按下 面步骤进行操作方式在编辑状态下 按 PRGRM（进入程序画面） 输入查 找的程序号 O313按箭头向下的光标键找 O313 程序号。程序的删除， 例如删除 O313 按下面步骤进行：操作方式在编辑状态下 打开程序保护锁 按 PRGRM（进入程序画面） 输入删除的程序号 O313按箭头向下的光 标键找 O313 程序号键入删除的程序号 O313按 DELET操作完毕、锁上 程序保护锁按功能软件上的 LID 查看 O313 程序是否在程序例表中。 424 刀具的选择对刀 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、 工件材科的性能、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。 （1）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。生产 中，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。 （2）在进行自由曲面（模具）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，切削行距一般采用顶端密距，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。 （3）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 和按刀动作。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（3 种规格）和 锥柄（4 种规格）2 种，共包括 16 种不同用途的刀柄。 （4）在经济型数控机床的加工过程中，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 进行的所有加工步骤；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。 3加工过程中切削用量的确定 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。 具体要考虑以下几个因素： （1）切削深度 ap。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。 切削宽度 L。一般 L 与刀具直径 d 成正比，与切削深度成反比。经济型数 控机床的加工过程中，一般 L 的取值范围为 L=（0609）d。 （2）切削速度 V。提高 V 也是提高生产率的一个措施，但 v 与刀具耐用度 的关系比较密切。随着 v 的增大，刀具耐用度急剧下降，故 v 的选择主要取决 于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削 合金刚 30CrNi2MoVA 时，V 可采用 8m/min 左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金 时，V 可选 200m/min 以上。 主轴转速 n（r/min）。主轴转速一般根据切削速度 v 来选定。计算公式为： V=pnd/1000。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。 （3）进给速度 Vf。Vf 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具 和工件材料来选择。Vf 的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时， Vf 可选择得大些。在加工过程中，Vf 也可通过机床控制面板上的修调开关进行 人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，量化生产线的形成，数控编程已经成 为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态 下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和 切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机 床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。 对刀的方法直接影响工件的加工精度。所以对于不同的加工零件，我们 要选择不同的对刀方法。 X 和 Y 向对刀，对于圆柱孔（或圆柱面）零件时： （1）我们采用杠杆百分表（或千分表）对刀，这种对刀方法精度高， 但是比较麻烦。 （2）采用寻边器对刀，对于精度不太高，比较直观。 X 和 Y 向对刀，当对刀点为互相垂直直线的交点时： （1）采用刀具试切对刀。（2）采用寻边器对刀，精度高。 在 Z 向对