毕业设计（论文）-轴类零件的的加工编程及举例分析.doc

平顶山市工业职业技术学院平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计题目 轴类零件的的加工编程及举例分析 系别 机电系 专业 机电一体化技术班级 12级机电3班 姓名 学号 指导教师 日期 20014年11月 设计任务书设计题目： 轴类零件的数控加工编程设计要求：1、熟悉数控车床铣床的构成及工作原理。2、要保证零件的车削精度要求。3、不可损伤工件。4、绘制零件CAD图。5、选择合适的刀具。6、选择合适的夹具。7、编写零件的数控加工程序。8、检查执行程序是否正确。设计进度要求：第一周：确定毕业设计题目。第二周：查阅文献，收集资料。第三周、第四周：拟定方案，进行初步的设计。第五周：完成CAD零件图。第六周：对设计进行进一步的修改。第七周：完成设计，打印初稿。指导教师（签名）： 摘 要随着我国经济的高速发展，对于各种精密仪器要求更高。数据机床是机械加工的基本机器，要想达到更高工艺，更高精准，要对于数据机床进行更深的了解。数控机床已是衡量一个国家制造工业的重要标志。发展数控机床是我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。在数据加工中，从零件的设计图纸到零件成品的合格交付，不仅要考虑到数据的编程，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、零件加工中的定位装夹等一系列的因素影响。在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行更详细的数据加工工艺分析，以最终确定那些是零件技术的关键，那些是数据加工的难点，以及数据程序编制的难易程度。本文就数据机床的工艺分析，刀具选择等问题进行详细的了解及处理。关键词：工艺分析，刀具选择，工序确定，装夹方法，数控编目 录摘要 III1数控加工技术概述 1 1.1数控机床的发展史 4 1.2数控机床的特点和应用范围 8 1.3数控加工系统的主要功能 91.4数控加工系统的主要功能132刀具和切削用量的选择 142.1数控机床加工刀具的选择15 2.2数控机床加工中切削用量的选择153夹具的选择 174数控机床的坐标系统 18 4.1机床坐标20 4.2工件坐标215数控车削加工编程 22 5.1数控加工工艺内容的选择22 5.2数控车削加工的工艺分析30 5.3备注32结 论33致 谢35参考文献 36281、数控加工技术概述数控技术是制造业实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量和劳动生产率的重要手段。是实现工业、国防现代化的重要途径，数控技术的发展水平是体现国家综合国力的重要标志。 数控技术是与机床的自动控制密切结合而发展起来的，如今数控技术已广泛应用于化工生产、石油精炼、造纸、钢铁生产等工艺流程控制及其他各个方面。随着经济发展和科学技术的进步，数控机床在机械加工范围和加工精度等方面有了惊人的发展，特别是使用了小型计算机和微处理机以来，数控机床在机械加工领域的应用已相当普遍，已从开始阶段的小批量复杂性零件的加工，发展到为减轻劳动强度，提高生产率，保证产品质量，降低成本等层面。随着航空工业，汽车工业、轻工业等需求量快速增长，对机械零件精度要求更加精密，大规模的数控应用必将取代传统加工设备，数控机床是综合运用计算机、自动控制、自动检测和精密机械等高新及时的产物。它的出现以及所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家制造工业的重要标志。发展数控机床是我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。数控机床的大量使用，需要大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员因此，数控人才严重短缺已成为我国现代工业的当务之急，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各国加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径。数控加工机床是采用数控技术对工作台运动和切削加工过程进行控制的机床，是典型的机电一体化产品，是数控技术的最典型的应用。在加工时对操作维修人员的技术水平要求较高，对夹具和刀具的要求较高。是一种自动化程度极高的机械加工设备，排除了人为因素的影响，加工零件的尺寸一致性好，合格率高，而且质量稳定。与传统的机床相比在加工的工艺流程先进了很多。技术要求也越来越高。本设计主要体现数控机床加工在车削轴类零件时的优越性。1.1数控机床的发展史1数控机床的产生数字控制（Numerical Control NC）是用数字信号进行控制的一种方法。数控机床(Numerical Control Machine Tools)是采用了数控技术，或者说是装备了数控系统的机床，是一种技术密集度和自动化程度都比较高的机电一体化加工设备。1947年美国的Parsons公司为了提高生产飞机零件的靠模和机翼检查样板的精度及效率，提出了用穿孔卡来控制机床的设想，于1952年世界是第一台试验性的三坐标数控立铣床诞生了。半个世纪以来，随着自动控制技术、微电子技术、计算机技术、精密测量技术及机械制造技术的迅速发展，数控机床也得到了快速发展，产品不断更新换代，品种不断增多。数控机床发展如今已经历了两个阶段和六个时代：(1)数字控制（）阶段（） 早期的计算机运算速度低，不能适应机床实时控制的要求，人们只好用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这就是硬件连接数控，简称数控（NC）。随着电子元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代电子管数控机床，1959年的第二代晶体管数控机床，1965年的第三代小规模集成电路数控机床。（2）计算机数控（CNC）阶段（1970年现在） 1970年，通用小型计算机已出现并投入成批生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入计算机数控阶段。这个阶段也经历了三代，即1970年的第四代大规模集成线路及小型计算机数子控制机床，1974年的第五代微型计算机数控系统，1990年的第六代基于PC的数控机床。 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也随之不断更新，发展非常迅速，几乎每5年更新换代一次，其在制造领域的加工优势逐渐体现出来。 数控系统近五十年来经历了两个阶段六个代的发展，只是发展到了第五代以后，才从根本上解决了可靠性低，价格极为昂贵，应用很不方便等极为关键的问题。因此即使在工业发达的国家，数控系统大规模地得到应用和普及，是在七十年代末八十年代初以后的事情，也即数控技术经过了近三十年的发展才走向普及应用的。数控机床的出现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发展和应用领域的扩大，它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。2、数控机床的分类（1）按数控机床的加工工艺分类：A,普通数控机床普通数控机床可分为：数控车床、数控铣床、数控钻床数控磨床、数控镗床等。B，加工中心可把多种工艺内容集中在一个机床上实现，而且具有刀库和自动换刀装置。可连续完成铣削、钻削、镗削、铰孔、扩空、攻丝等多道工序的加工。常见的加工中心有车削加工中心和钻铣削加工中心。C，特种加工机床特种机床有数控电火花、数控线切割、激光快速成型机、数控等离子切割、火焰切割等。D，其他有三坐标测量机、工业机器人、数控绘图仪等。（2）按控制系统的功能特点分类 按数控机床运动轨迹的控制方式可将数控机床分成点位控制、点位直线控制和轮廓控制三类。按伺服系统的功能特点分类A，开环控制机床 B，闭环控制机床 C，半闭环控制机床（3）按数控机床功能强弱分类 经济型数控机床、全功能型数控机床、高档数控机床三种。（4）按联动坐标轴数分类 两坐标、三坐标、四坐标、五坐标等数控机床。.、 数控机床的特点和应用范围 数控机床的组成如图： A.数控机床的组成（注：其中数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、检测反馈装置又合称为数控系统。）数控机床既不同于自动化的程序控制专用机床和仿形机床，也不同于手工操作的通用机床。它实际上是可编程的、具有坐标控制功能和顺序逻辑控制功能的柔和自动化通用机床。在加工不同的零件时要根据不同的零件的图样要求编制相应的数控加工程序，输入数控机床则可加工出不同的零件。1、 数控机床与普通机床相比，具有以下特点： （1）可以加工具有复杂型面的工件在数控机床上加工零件，零件的形状主要取决于加工程序。因此只要能编写出程序，无论工件多么复杂都能加工。例如，采用五轴联动的数控机床，就能加工螺旋桨的复杂空间曲面。它不同于传统的机床，不需要制造、更换许多工具、夹具和量具，个不需要重新调整机床。因此，数控机床可以快速地从加工一种零件转变为加工另一种零件，这就为单件、小批量以及试制新产品提供了极大的便利。缩短了生产准备周期，节省了大量费用。（2）加工精度高，质量稳定数控机床本身的精度比普通机床高，由于目前数控装置的脉冲 当量达到了0.001mm，而给传动链的间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，使机械传动的误差尽可能小。在加工过程的中操作人员不参与操作，因此工件的加工精度全部由数控机床保证，消除了操作者的人为误差；又因为数控加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响，所以工件的精度高，尺寸一致性好。在采用点位控制系统的钻孔加工中，由于不需要使用钻模板与钻套，钻模板的坐标误差造成的影响也不复存在。又由于加工中排除切屑的条件得以改善，可以进行有效地冷却，被加工孔的精度及表面质量都有所提高。对于复杂零件的轮廓加工，在编制程序时已考虑到对进给速度的控制，可以做到在曲率变化时，刀具沿轮廓的切向进给速度基本不变，被加工表面就可获得较高的精度和表面质量。因此，数控机床能达到比较高的加工精度和质量稳定性。（3）生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间。数控机床主轴转速和进给量比普通机床的调节范围大，每一道工序都能选用最有利的切削用量，良好的结构刚性允许数控机床进行大切削用量的强力切削，从而有效地节省了加工时间。数控机床移动部件和定位均采用了加速和减速措施，并可选用很高的空行程运动速度，缩短了定位和非切削时间。对于复杂的零件可以采用计算机自动编程，而零件又往往安装在简单的定位夹紧装置中，从而加速了生产准备过程。尤其在使用加工中心时，工件只需一次装夹就能完成多道工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产率的提高更为明显。此外，数控机床能进行重复性操作，尺寸一致性好，减少了半成品的周转，时间减少了次品率和检验时间。（4）自动化程度高 使用数控机床加工零件时，操作者的主要任务是程序编辑、程序输入、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，既清洁，又安全。自动化程度高数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作面板、装卸零件、关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动连续完成、不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，劳动条件也得到相应的改善（5）有利于生产管理现代化使用数控机床加工零件，可预先精确估算出零件的加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。（6）良好的经济效益使用数控机床加工零件时，分摊在每个零件上的设备费用是较昂贵的。但在单件、小批生产情况下，可以节省工艺装备费用、辅助生产工时、生产管理费用及降低废品率等，因此能够获得良好的经济效益。4、 数控机床的适用范围从数控机床加工的特点可以看出，数控机床加工的主要对象有： （1）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件； （2）几何形状复杂的零件； （3）精度及表面粗糙度要求高的零件； （4）加工过程中需要进行多工序加工的零件； （5）用普通机床加工时，需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件。1.3数控加工工艺特点及工作原理 1.3.1 基本特点在普通机床上加工零件时，使用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作程序，操作者按工艺卡上规定的程序加工零件，而在数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质(如穿孔纸带，磁盘等)上，用它控制机床加工。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又各有其特点。(1）数控加工的工序内容比普通机床的工序加工内容复杂。(2）数控机床加工工艺的工步安排更为详尽。1.3.2 基本内容数控加工工艺主要包括以下几个方面：(1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。(2）分析被加工的零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。(3）设计数控加工工序。如工步的划分零件的定位与家具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。(4）调整数控加工工序的程序。(5）分配数控加工的容差。(6）处理数控机床上部分工艺指令。 1.3.3工作原理 在数控机床上加工零件时，首先根据零件图样的要求，结合所采用的数控机床的功能、性能和特点，确定合理的加工工艺，编出相应的数控加工程序，并采用适当的方式将程序输入数控装置。在数控机床加工过程中，数控装置对数控加工程序进行编译、运算和处理，输出坐标控制指令到伺服驱动系统，输出顺序逻辑控制指令到PLC,通过伺服驱动系统和PLC驱动机床刀架或工作台按照数控加工程序规定的轨迹和工艺参数运动，从而加工出符合图纸要求的零件。1.4数控加工系统的主要功能CNC系统的功能CNC系统由于现在普遍采用了微处理器，通过软件可以实现很多功能。数控系统有多种系列，性能各异。数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。CNC系统的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能M指令代码上。根据数控机床的类型、用途、档次的不同，CNC系统的功能有很大差别，下面介绍其主要功能。（1）控制功能CNC系统能控制的轴数和能同时控制（联动）的轴数是其主要性能之一。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。通过轴的联动可以完成轮廓轨迹的加工。一般数控车床只需二轴控制，二轴联动；一般数控铣床需要三轴控制、三轴联动或轴联动；一般加工中心为多轴控制，三轴联动。控制轴数越多，特别是同时控制的轴数越多，要求CNC系统的功能就越强，同时CNC系统也就越复杂，编制程序也越困难。（2）准备功能准备功能也称G指令代码，它用来指定机床运动方式的功能，包括基本移动、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环等指令。对于点位式的加工机床，如钻床、冲床等，需要点位移动控制系统。对于轮廓控制的加工机床，如车床、铣床、加工中心等，需要控制系统有两个或两个以上的进给坐标具有联动功能。（3）插补功能CNC系统是通过软件插补来实现刀具运动轨迹控制的。由于轮廓控制的实时性很强，软件插补的计算速度难以满足数控机床对进给速度和分辨率的要求，同时由于CNC不断扩展其他方面的功能也要求减少插补计算所占用的CPU时间。因此 ，CNC的插补功能实际上被分为粗插补和精插补，插补软件每次插补一个小线段的数据为粗插补，伺服系统根据粗插补的结果，将小线段分成单个脉冲的输出称为精插补。有的数控机床采用硬件进行精插补。(4). 进给功能根据加工工艺要求，CNC系统的进给功能用F指令代码直接指定数控机床加工的进给速度。（a）切削进给速度以每分钟进给的毫米数指定刀具的进给速度，如100mm/min。对于回转轴，表示每分钟进给的角度。（b）同步进给速度以主轴每转进给的毫米数规定的进给速度，如0.02mm/r。只有主轴上装有位置编码器的数控机床才能指定同步进给速度，用于切削螺纹的编程。（c）进给倍率操作面板上设置了进给倍率开关，倍率可以从0200%之间变化，每档间隔10%。使用倍率开关不用修改程序就可以改变进给速度，并可以在试切零件时随时改变进给速度或在发生意外时随时停止进给。5. 主轴功能主轴功能就是指定主轴转速的功能。（a）转速的编码方式一般用S指令代码指定。一般用地址符S后加两位数字或四位数字表示，单位分别为r/min和mm/min。（b）指定恒定线速度该功能可以保证车床和磨床加工工件端面质量和不同直径的外圆的加工具有相同的切削速度。（c）主轴定向准停该功能使主轴在径向的某一位置准确停止，有自动换刀功能的机床必须选取有这一功能的CNC装置。6. 辅助功能辅助功能用来指定主轴的启、停和转向；切削液的开和关；刀库的启和停等，一般是开关量的控制，它用M指令代码表示。各种型号的数控装置具有的辅助功能差别很大，而且有许多是自定义的。7. 刀具功能刀具功能用来选择所需的刀具，刀具功能字以地址符T为首，后面跟二位或四位数字，代表刀具的编号。8. 补偿功能补偿功能是通过输入到CNC系统存储器的补偿量，根据编程轨迹重新计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的工件。补偿功能主要有以下种类：(a)刀具的尺寸补偿如刀具长度补偿、刀具半径补偿和刀尖圆弧补偿。这些功能可以补偿刀具磨损以及换刀时对准正确位置，简化编程。(b)丝杠的螺距误差补偿和反向间隙补偿或者热变形补偿通过事先检测出丝杠螺距误差和反向间隙，并输入到CNC系统中，在实际加工中进行补偿，从而提高数控机床的加工精度。9. 字符、图形显示功能CNC控制器可以配置单色或彩色CRT或LCD，通过软件和硬件接口实现字符和图形的显示。通常可以显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、人机对话编程菜单、零件图形及刀具实际移动轨迹的坐标等。10. 自诊断功能为了防止故障的发生或在发生故障后可以迅速查明故障的类型和部位，以减少停机时间，CNC系统中设置了各种诊断程序。不同的CNC系统设置的诊断程序是不同的，诊断的水平也不同。诊断程序一般可以包含在系统程序中，在系统运行过程中进行检查和诊；也可以作为服务性程序，在系统运行前或故障停机后进行诊断，查找故障的部位。有的CNC可以进行远程通信诊断。11. 通信功能为了适应柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的需求，CNC装置通常具有RS232C通信接口，有的还备有DNC接口。也有的CNC还可以通过制造自动化协议（MAP）接入工厂的通信网络。12. 人机交互图形编程功能为了进一步提高数控机床的编程效率，对于NC程序的编制，特别是较为复杂零件的NC程序都要通过计算机辅助编程，尤其是利用图形进行自动编程，以提高编程效率。因此，对于现代CNC系统一般要求具有人机交互图形编程功能。有这种功能的CNC系统可以根据零件图直接编制程序，即编程人员只需送入图样上简单表示的几何尺寸就能自动地计算出全部交点、切点和圆心坐标，生成加工程序。有的CNC系统可根据引导图和显示说明进行对话式编程，并具有自动工序选择、刀具和切削条件的自动选择等智能功能。有的CNC系统还备有用户宏程序功能（如日本FANUC系统）。这些功能有助于那些未受过CNC编程专门训练的机械工人能够很快地进行程序编制工作。2.1、数控机床加工刀具的选择1数控加工刀具的种类（1）从结构上可分为整体式 镶嵌式减振式内冷式特殊型式（2）从制造所采用的材料上可分为 高速钢刀具硬质合金刀具 陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 金刚石刀具（3）从切削工艺上可分为 车削刀具分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。钻削刀具分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等。镗削刀具分粗镗、精镗等刀具。铣削刀具分面铣、立铣、三面刃铣等刀具。 （4）特殊型刀具特殊型刀具有带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、可逆式（自动反刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。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，应选用硬质合金刀片铣刀；加工凸轮、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。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、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。 2.2数控机床加工中切削用量的选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。（1）深度 ap（） 主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产率。在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，一般取（0.20.5）（2）主轴转速n（r/min） 主要根据允许的切削速度c（m/min）和工件（或刀具）直径来选取。n =1000c/D 式中，c切削速度，由刀具的耐用度决定； D工件或刀具直径（）。（3）进给量（进给速度）f（mm/min或mm/r） 是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给量数值应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关3、夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。机床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。1.按夹具的通用特性分类按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。（1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。（2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。（3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。（4）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。（5）自动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。2.按夹具使用的机床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具。4、数控机床的坐标系统4.1机床坐标1.机床的坐标系统，包括所有实际存在的机床轴 图1 机床坐标系 图2 立式铣床坐标系 图3 卧式铣床坐标系 图4 数控车床 图5 数控镗铣床2.参考点、刀具和托盘交换点由机床坐标系确定。机床坐标系包括坐标系、坐标原点、运动方向。ISO对数控机床的坐标系统的规定如下：采用笛卡尔直角坐标系，右手定则 图6 右手直角笛卡尔坐标系3.坐标轴及其运动方向命名原则不论机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是工件运动、刀具静止，数控机床的坐标运动指的是刀具相对于工件的运动(1)Z轴坐标运动的定义Z 轴：平行于机床主轴的坐标轴。正方向：为从工作台到刀具夹持的方向，即刀具远离工作台的运动方向（2）、X轴坐标运动的定义a）对工件旋转机床(车、磨X轴在工件径向上，平行于横滑座；X轴正方向：为刀具离开工件旋转中心的方向b）对刀具旋转机床(铣、钻)立式：X轴：为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴；正方向：从主轴向立柱看，立柱右方为正。卧式：X轴:为水平的、平行于工件装夹平面的坐标轴；正方向：从主轴向工件看，工件右方为正c）Y轴坐标运动的定义Y轴的正方向则根据X和Z轴按右手法则确定d）旋转轴坐标运动的定义旋转坐标轴A、B和C的正方向相应地在X、Y、Z坐标轴正方向上，按右手螺纹前进的方向来确定。4.2工件坐标1.工件坐标系可以在工件坐标系中描述工件的几何形状，即NC程序中的数据要参照工件坐标系 图7 工件坐标系 图8 车床坐标系2.绝对坐标和相对坐标 .绝对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离，这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法。如图9所示。大多数的数控系统都以G90指令表示使用绝对坐标编程。 图9绝对坐标表示法相对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量，即为目标点绝对坐标值与当前点绝对坐标值的差值，这种坐标的表示法称之为相对坐标表示法。如图10所示。大多数的数控系统都以G91指令表示使用相对坐标编程，有的数控系统用X、Y、Z表示绝对坐标代码，用U、V、W表示相对坐标代码。在一个加工程序中可以混合使用这二种坐标表示法编程 图10相对坐标表示法5、数控车削加工艺5.1数控加工工艺内容的选择对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些是最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。再考虑选择内容时应结合本企业设备的实际，立足与解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。一、适于数控加工的内容在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应做为优先选择内容；(2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。二、不适于数控加工的内容一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益方面会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。此外，再选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之要尽量做到合理，达到多、好、省的目的。要防止把数控机床当普通机床使用。5.2数控车削加工的工艺分析 数控加工工艺分析的主要内容实践证明，数控加工工艺分析主要包括以下几方面： 1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2)分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3)设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。4)调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿5)分配数控加工中的容差。6)处理数控机床上部分工艺指令理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的23倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。由于生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，应根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。一、加工工序划分在数控机床上加工零件，工序可以比较集中,一次装夹应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点，常用的工序划分原则有以下两种。1、保证精度的原则 数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。2、提高生产效率的原则数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。二、加工路线的确定 在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证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。三、工步顺序例如：车变速手柄图图4.1零件尺寸图四、选择刀具 根据加工要求选用四把刀具，T0为粗加工刀，故选用900外圆刀，T02为中心钻，T03为精加工刀选用90度外圆刀，T04 为切槽刀，刀宽为2mm ，T04为切断刀,刀宽为3mm (刀具补偿设置在左刀尖处)。同时把四把到在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的 刀偏值输入相应的刀具参数中。五，确定加工路线(1) 取一号刀粗车端面 图4.2粗车端面图(2) 取二号刀钻中心孔，一加一顶夹紧工件。 图4.3手动钻孔（3）取一号刀粗车16mm、22mm外圆，留精车余量1mm，退回换刀点。（4）取三号道刀加工倒角精车16mm外圆并保证尺寸35mm车22mm右端面倒角车22mm外圆，长45mm（5）粗车2mm0.5mm槽、3mm16mm槽图4.4切槽（6）精车3mm16mm，3mm0.5mm槽，顶尖退出，倒角，再取四号刀切断。图4.5精车六、确定切削用量 切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。七、确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件右端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图2-17采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系 X35Z30处。八、编写程序N10 G90 G94 T1D1 ； 调用1号刀粗车外轮廓N20 S800 M03 F100N30 G00 X35 Z10N40 G01 X20N50 Z-34.8 F100N60 G01 X20 Z5 ； 退刀N70 G01 X17N80 Z -34.8N90 G00 X 23 Z -34.8N100 G01 X23N110 Z-80N120 G00 X27 Z10N130 MO6 T2D1 S1000 ；调用2号刀精车外轮廓N140 GO0 X14 Z2N150 G01 X14 Z0N160 G01 X16N170 Z-1N180 G01 X16N190 Z-35N200 G01 X20N210 Z-35 G01 X22N220 Z-36N230 G01 X22N240 Z-80N250 G00 X30 Z20N260 M06 T3D1 S500 ； 调用3号刀加工2mm宽的槽N270 G00 X 23 Z -72.5N280 G01 X 21N290 Z-72.5N300 G00 X25 Z20 ；退刀N310 M06 T4D1 S500 ；调用4号刀加工3mm宽的槽N320 G00 X17 Z -35N330 G01 X15N340 Z-35N350 GO0 X24 N360 Z-47N370 G01 X18N380 Z-47N390 G01 X16N400 Z-47N410 G0O X25N420 Z 20 ； 退刀N430 M30 ； 程序结束5.3备注1、F功能F功能指令用于控制切削进给量.在程序中，有两种使用方法.每分种进给量：F编程格式：G95F其中F后面的数字表示的是主轴每装进给量，单位为mm/r.每分种进给量：G编程格式：G94F其中F后面