端盖零件的数控加工技术.doc

端盖零件的数控加工技术目 录一、任务内容4二、任务技术要求5三、汇总相关专业知识点51.钻孔加工 52.扩孔加工 73.铰孔加工 84.数控车床加工特点105.适合数控车床加工的零件 116.数控车床的管理使用117.数控车床编程特点128.数控车床编程加工工艺处理 129.切削用量的确定1710.数控车床切削用量的选择1811.合理选用切削液2112.虎钳的找正及安装2113.数控车床对刀方法22四、典型零件加工工艺，程序编制及加工 231设备及工具选用 252零件图纸分析 253零件的加工工艺分析 254零件的装夹方案确定 265零件加工所用刀具及切削用量选用 276工件原点及零件几何要素确定 277制定数控加工工艺卡片及刀具卡片 298走刀路线图 309数控加工程序编制3010试切加工及注意事项 31结束语 32致谢 33参考文献 33一、任务内容试完成如图1-1所示工件的加工（已知材料为硬铝，毛坯尺寸为10010030）。要求：零件的各加工技术要求符合图纸要求。图1-1 零件图纸绘制零件图形二、任务技术要求技术要求如下：（1）以年产量5万件生产；（2）不准用砂布及锉刀等修饰表面；（3）加工精度及表面质量符合图纸要求；注： （1）毛坯材料：硬铝（2）毛坯尺寸：10010030三、汇总相关专业知识点 1钻孔 钻孔最常用的刀具是麻花钻，用麻花钻钻孔的尺寸精度为IT13IT11，表面粗糙度Ra值为5012.5m，属于粗加工。钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工，例如螺栓孔、油孔等，也可作为质量要求较高孔的预加工。 麻花钻由工具厂专业生产，其常备规格为0.180mm。麻花钻的结构主要由柄部、颈部及工作部分组成，见图1:a)锥柄麻花钻 b)直柄麻花钻 c)麻花钻切削部分图1 麻花钻的结构柄部是钻头的夹持部分，用以传递扭矩和轴向力。柄部有直柄和锥柄两种形式，钻头直径小于12mm时制成直柄，见图1（b）；钻头直径大于12mm时制成莫氏锥度的圆锥柄，见图1（a）。锥柄后端的扁尾可插入钻床主轴的长方孔中，以传递较大的扭矩。颈部是柄部和工作部分的连接部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。直柄钻头一般不制有颈部。 钻头的工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分担负主要切削工作，如图1（c）所示，切削部分由两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃及两个前刀面和两个后刀面组成。螺旋槽的一部分为前刀面，钻头的顶锥面为主后刀面。导向部分的作用是当切削部分切入工件后起导向作用，也是切削部分的后备部分。导向部分有两条螺旋槽和两条棱边，螺旋槽起排屑和输送切削液作用，棱边起导向、修光孔壁作用。导向部分有微小的倒锥度，即从切削部分向柄部每100mm长度上钻头直径do减少0.030.12mm，以减少与孔壁的摩擦。 麻花钻的主要几何角度有顶角2，螺旋角，前角o，后角o和横刃斜角等。这些几何角度对钻削加工的性能、切削力大小，排屑情况等都有直接的影响，使用时要根据不同加工材料和切削要求来选取。 麻花钻虽然是孔加工的主要刀具，长期以来一直被广泛使用，但是由于麻花钻在结构上存在着比较严重的缺陷，致使钻孔的质量和生产率受到很大影响，这主要表现在： （1）钻头主切削刃上各点的前角变化很大，钻孔时，外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄弱，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。 （2）钻头横刃较长，横刃及其附近的前角为负值，达-55-60。钻孔时，横刃处于挤刮状态，轴向抗力较大。同时横刃过长，不利于钻头定心，易产生引偏，致使加工孔的孔径增大，孔不圆或孔的轴线歪斜等。 （3）钻削加工过程是半封闭加工。钻孔时，主切削刃全长同时参加切削，切削刃长，切屑宽，而各点切屑的流出方向和速度各异，切屑呈螺卷状，而容屑槽又受钻头本身尺寸的限制，因而排屑困难，切削液也不易注入切削区域，冷却和散热不良，大大降低了钻头的使用寿命。 针对标准高速钢麻花钻存在的缺陷，在实践中采取多种措施修磨麻花钻的结构。如修磨横刃，减少横刃长度，增大横刃前角，减小轴向受力状况；修磨前刀面，增大钻芯处前角；修磨主切削刃，改善散热条件；在主切削刃后面磨出分屑槽，利于排屑和切削液注入，改善切削条件；等等。用麻花钻综合修磨而成的新型钻头，即“群钻”。图2标准型群钻图2是标准型群钻结构，适合于钻削碳素钢和低合金钢。其修磨主要特征为： （1）将横刃磨短、磨低，改善横刃处切削条件。 （2）将靠近钻心附近主刃修磨成一段顶角较大的内直刃和一段圆弧刃,以增大该段切削刃前角。同时，对称的圆弧刃在钻削过程中起到定心及分屑作用。 （3）在外直刃上磨出分屑槽，改善断屑、排屑情况。 经过综合修磨而成的群钻，切削性能显著改善。钻削轴向力比标准麻花钻下降3550%，转矩降低1030，切削轻快省力；改善了散热、断屑及冷却润滑条件，耐用度比标准麻花钻提高了35倍；另外，生产率、加工精度、表面质量都有所提高。2扩孔 扩孔是用扩孔钻对工件上已钻出、铸出或锻出的孔进行扩大加工。扩孔可在一定程度上校正原孔轴线的偏斜，扩孔的精度可达IT10IT9，表面粗糙的Ra值可达6.33.2m，属于半精加工。扩孔常用作铰孔前的预加工，对于质量要求不高的孔，扩孔也可作孔加工的最终工序。 扩孔用的扩孔钻结构型式分为带柄和套式两类。如图6所示，带柄的扩孔钻由工作部分及柄部组成；套式扩孔钻由工作部分及1:30锥孔组成。a）直柄式 b）锥柄式 c）套式图6 扩孔钻类型扩孔钻与麻花钻相比，容屑槽浅窄，可在刀体上做出34个切削刃，所以可提高生产率。同时，切削刃增多，棱带也增多，使扩孔钻的导向作用提高了，切削较稳定。此外，扩孔钻没有横刃，钻芯粗大，轴向力小，刚性较好，可采用较大的进给量。 选用扩孔钻时应根据被加工孔及机床夹持部分的型式，选用相应直径及型式的扩孔钻。通常直柄扩孔钻与适用范围为d=320mm；锥柄扩孔钻适用范围为d=7.550mm，套式扩孔钻主要用于大直径及较深孔的扩孔加工，其适用范围为d=20100mm。扩孔余量一般为0.54mm(直径值)。 3铰孔 用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法，称为铰孔。铰孔是应用较普遍的对中小直径孔进行精加工的方法之一，它是在扩孔或半精镗孔的基础上进行的。根据铰刀的结构不同，铰孔可以加工圆柱孔、圆锥孔；可以用于操作，也可以在机床上进行。铰孔后孔的精度可达IT9IT7，表面粗糙度Ra值达1.60.4m。 铰刀的结构如图7所示，铰刀由柄部、颈部和工作部分组成。工作部分包括切削部分和修光部分（标准部分）。切削部分为锥形，担负主要切削工作。修光部分起校正孔径、修光孔壁和导向作用。为减少修光部分刀齿与已加工孔壁的摩擦，并防止孔径扩大，修光部分的后端为倒锥形状。图7 铰刀结构铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀两种。手用铰刀为直柄（见图7（a），其工作部分较长，导向性好，可防止铰孔时铰刀歪斜。机用铰刀又分为直柄、锥柄和套式三种（见图7（b）（c）。 选用铰刀时，应该据被加工孔的特点及铰刀的特点正确选用。一般手用铰刀用于小批生产或修配工作中，对未淬硬孔进行手工操作的精加工。手用铰刀适用范围为d=171mm。 机用铰刀适用于在车床、钻床、数控机床等机床上使用。主要对钢、合金钢、铸铁、铜、铝等工件的孔进行半精加工和精加工。一般机用铰刀的适用范围为d=150mm，套式机用铰刀适合于较大孔径的加工，其范围为d=23.6100mm。另外，铰刀分为三个精度等级，分别用于不同精度孔的加工（H7、H8、H9）。在选用时，应根据被加工孔的直径、精度和机床夹持部分的型式来选用相应的铰刀。 铰孔生产率高，容易保证孔的精度和表面粗糙度，但铰刀是定值刀具，一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。对于中等尺寸以下较精密的孔，钻扩铰是生产中经常采用的典型工艺方案。数控车床加工特点及其应用：数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几特点：1.传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机 皮带 齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。2.刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。3.轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。一、数控车床加工特点1.自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中， 主要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。2.加工零件精度高、质量稳定。数控车床的定位精度和重复定位精度都很高，较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。3.生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合效率明显提高。4.便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。5.可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。6.初始投资较大。这是由于数控车床设备费用高，首次加工准备周期较长，维修成本高等因素造成。7.维修要求高。数控车床是技术密集型的机电一体化的典型产品，需要维修人员既懂机械，又要懂微电子维修方面的知识，同时还要配备较好的维修装备。二、适合数控车床加工的零件1.最适合多品种中小批量零件。随着数控车床制造成本的逐步下降，现在不管是国内还是国外，加工大批量零件的情况也已经出现。加工很小批量和单件生产时，如能缩短程序的调试时间和工装的准备时间也是可以选用的。2.精度要求高的零件。有于数控车床的刚性好，制造精度高，对刀精确，能方便的进行尺寸补偿，所以能加工尺寸精度要求高的零件。3.表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情况下，表面粗糙度取决于切削速度和进给速度。普通车床是恒定转速，直径不同切削速度就不同，像数控车床具有恒线速切削功能，车端面、不同直径外圆时可以用相同的线速度，保证表面粗糙度值既小且一致。在加工表面粗糙度不同的表面时，粗糙度小的表面选用小的进给速度，粗糙度大的表面选用大些的进给速度，可变性很好，这点在普通车床很难做到。4.轮廓形状复杂的零件。任意平面曲线都可以用直线或圆弧来逼近，数控车床具有圆弧插补功能，可以加工各种复杂轮廓的零件。三、数控车床的管理使用数控车床的使用好坏既需要操作者的精心使用，又必须依靠科学的管理，完善的管理制度、科学的生产模式是提高生产效率的有效手段。1.建立健全完善的管理制度，有效控制、监督数控车床相关人员的工作，使车床的操作、运行全过程受控。2.加强技术人员、技术工人管理人员的培训。数控加工的培训是一向长期的工作，是一个不断提高的过程。通过培训工艺人员可以编制更加简化的数控加工工艺、简化程序、缩短加工时间；技术工人可以提高操作技能；管理人员可以更加了解数控设备的特点、过程控制，以现代生产管理理念实施管理。3.科学组织生产。改进停工待料，生产能力不平衡问题，提高数控车床的开工率，合理安排生产节拍，合理分配生产任务。利用零件加工的相似性，将待加工零件进行分类，从而在工艺编制、生产计划及调度中合理安排，提高设备生产能力的平衡度。科学的生产批次将极大限度的降低车床调整时间比例、工装准备时间比例，可提高批量效率。4.为了发挥数控车床的价值，操作者必须正确的掌握数控车床操作原则。按车床操作规程正确操作车床；按工艺和程序要求加工零件；加工前协调零件、刀具、压板等尺寸避免干涉和碰撞；提高技术素质，减少装刀、找正等非加工时间；正确维护保养各种辅具确保精度可靠。数控车床的编程有如下特点：（1）在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。（2）由于被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时都是以直径值表示，所以用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附上方向符号（正向可以省略）。（3）为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。（4）由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，所以为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削（5）编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此为提高加工精度，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。数控车床一般都具有刀具半径自动补偿功能（G41，G42），这时可直接按工件轮廓尺寸编程。对不具备刀具半径自动补偿功能的数控车床，编程时需先计算补偿量。数控车床编程加工工艺处理：1. 确定工件的加工部位和具体内容确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系。(1)工件在本工序加工之前的情况。例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等。(2)前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等。(3)本工序要加工的部位和具体内容。 (4)为了便于编制工艺及程序，应绘制出本工序加工前毛坯图及本工序加工图。2. 确定工件的装夹方式与设计夹具根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速(极限转速可达40006000rmin)、高夹紧力(最大推拉力为20008000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。3. 确定加工方案（一）确定加工方案的原则加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。 制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。（1）先粗后精 为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量(如图3-4中的虚线内所示部分)去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。 在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。（2）先近后远 这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。（3）先内后外对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。（4）走刀路线最短 确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。 走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)开始运动起，直至返回该点并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、切出等非切削空行程。 在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。 优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单计算。 上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。 （二）加工路线与加工余量的关系 在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。（1）对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线（2）分层切削时刀具的终止位置（三）车螺纹时的主轴转速数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴(多为Z轴)方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车床加工螺纹时，会受到以下几方面的影响：（1）螺纹加工程序段中指令的螺距(导程)值，相当于以进给量（mm/r）表示的进给速度F，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度(mm/min)则必定大大超过正常值；（2）刀具在其位移的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升/降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求；（3）车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器(编码器)。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲(即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号)将可能因“过冲”(特别是当编码器的质量不稳定时)而导致工件螺纹产生乱扣。因此，车螺纹时，主轴转速的确定应遵循以下几个原则：（1）在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；（2）当螺纹加工程序段中的导入长度1和切出长度2（如图所示）考虑比较充裕，即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速；（3）当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；（4）通常情况下，车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定，其计算式多为： n螺n允L(rmin) 式中n允编码器允许的最高工作转速(rmin)； L工件螺纹的螺距(或导程，mm)。 4. 确定切削用量与进给量在编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。选择切削用量时，一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理地确定切削用量，可有效地提高机械加工质量和产量。影响切削条件的因素有：机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。切削速度快慢直接影响切削效率。若切削速度过小，则切削时间会加长，刀具无法发挥其功能；若切削速度太快，虽然可以缩短切削时间，但是刀具容易产生高热，影响刀具的寿命。决定切削速度的因素很多，概括起来有：(1)刀具材料。刀具材料不同，允许的最高切削速度也不同。高速钢刀具耐高温切削速度不到50mmin，碳化物刀具耐高温切削速度可达100mmin以上，陶瓷刀具的耐高温切削速度可高达1000mmin。(2)工件材料。工件材料硬度高低会影响刀具切削速度，同一刀具加工硬材料时切削速度应降低，而加工较软材料时，切削速度可以提高。(3)刀具寿命。刀具使用时间(寿命)要求长，则应采用较低的切削速度。反之，可采用较高的切削速度。(4)切削深度与进刀量。切削深度与进刀量大，切削抗力也大，切削热会增加，故切削速度应降低。(5)刀具的形状。刀具的形状、角度的大小、刃口的锋利程度都会影响切削速度的选取。(6)冷却液使用。机床刚性好、精度高可提高切削速度；反之，则需降低切削速度。上述影响切削速度的诸因素中，刀具材质的影响最为主要。切削深度主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，切削深度应尽可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。这样可以减少走刀次数。主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定。可以用计算法或查表法来选取。进给量f(mmr)或进给速度F(mmmin)要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。编程员在选取切削用量时，一定要根据机床说明书的要求和刀具耐用度，选择适合机床特点及刀具最佳耐用度的切削用量。当然也可以凭经验，采用类比法去确定切削用量。不管用什么方法选取切削用量，都要保证刀具的耐用度能完成一个零件的加工，或保证刀具耐用度不低于一个工作班次，最小也不能低于半个班次的时间。9.切削用量的确定 (3)钻削用量的选择。 钻头直径钻头直径由工艺尺寸确定。孔径不大时，可将孔一次钻出。工件孔径大于35 时，若仍一次钻出孔径，往往由于受机床刚度的限制，必须大大减小进给量。若两次钻出，可取大的进给量，既不降低生产效率，又提高了孔的加工精度。先钻后扩时，钻孔的钻头直径可取孔径的5070。进给量小直径钻头主要受钻头的刚性及强度限制，大直径钻头主要受机床进给机构强度及工艺系统刚性限制。在条件允许的情况下，应取较大的进给量，以降低加工成本，提高生产效率。普通麻花钻钻削进给量可按以下经验公式估算选取=(0.010.02)式中，为孔的直径。直径小于35 的钻头，常用手动进给。加工条件不同时，其进给量可查阅切削用量手册。钻削速度钻削的背吃刀量(即钻头半径)、进给量及切削速度对钻头耐用度都会产生影响，但背吃刀量对钻头耐用度的影响与车削不同。当钻头直径增大时，尽管增大了切削力，但钻头体积也显著增加，因而使散热条件明显改善。实践证明，钻头直径增大时，切削温度有所下降。因此，钻头直径较大时，可选取较高的切削速度。一般情况下，钻削速度可参考表1.3选取。表1.3 普通高速钢钻头钻削速度参考值（mmin）工件材料低碳钢中、高碳钢合金钢铸铁铝合金铜合金钻削速度253020251520202540702040目前有不少高性能材料制作的钻头，其切削速度宜取更高值，可由有关资料查取。 (4)铰削用量的选择。 铰刀直径。铰刀直径的基本尺寸等于孔的直径基本尺寸。铰刀直径的上下偏差应根据被加工孔的公差、铰孔时产生的扩张量或收缩量、铰刀的制造公差和磨损公差来决定。铰削余量。粗铰时，余量为0.20.6 ；精铰时，余量为0.050.2。一般情况下，孔的精度较高铰削余量越小。进给量在保证加工质量的前提下，值可取得大些。用硬质合金铰刀加工铸铁时，通常取=0.53r；加工钢时，可取=O.32 r。用高速钢铰刀铰孔时，通常取1r。铰削速度 铰削速度对孔的表面粗糙度Ra值影响最大，一般采用低速铰削来提高铰孔质量。用高速钢铰刀铰削钢或铸铁孔时，铰削速度10mmin；用硬质合金铰刀铰削钢或铸铁孔时，铰削速度为820mmin。数控车床切削用量的选择切削用量(ap、f、v)选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。在2.3.3中对于切削用量选择的总体原则进行了介绍，在这里主要针对车削用量的选择原则进行论述：粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f ，最后确定一个合适的切削速度v。增大背吃刀量ap 可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此精车时应选用较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。1背吃刀量ap的确定在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5。2进给量f（有些数控机床用进给速度Vf） 进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000/min以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。粗车时，一般取f=0.30.8/r，精车时常取f=0.10.3/r，切断时f=0.050.2/r。3主轴转速的确定 （1）光车外圆时主轴转速光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。切削速度确定后，用公式n =1000 vc/d计算主轴转速n（r/min）。表5-9为硬质合金外圆车刀切削速度的参考值。如何确定加工时的切削速度，除了可参考表5-6列出的数值外，主要根据实践经验进行确定。表5-6 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值工件材料热处理状态ap/(0.3,2(2,6（6,10f/（ .r-1）(0.08,0.3(0.3,0.6（0.6,1）vc（m.min-1）低碳钢、易切钢热轧140-180100-12070-90中碳钢热轧130-16090-11060-80调质100-13070-9050-70合金结构钢热轧100-13070-9050-70调质80-11050-7040-60工具钢退火90-12060-8050-70灰铸铁HBS19090-12060-8050-70HBS=190-22580-11050-7040-60高锰钢10-20铜及铜合金200-250120-18090-120铝及铝合金300-600200-400150-200铸铝合金（wsi13%）100-18080-15060-100注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为60min。（2）车螺纹时主轴的转速在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为： n （1200/P）k (5-1)式中 P被加工螺纹螺距，； k保险系数，一般取为80。此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。合理选用切削液用高速钢刀具，粗加工时，以水溶液冷却，主要降低切削温度；精加工时，采用中、低加工，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命。硬质合金刀具，粗加工时，采用低浓度的乳化液或水溶液，必须连续地、充分地浇注；精加工时采用的切削液与粗加工时基本相同，但应适当提高其润滑性能，在铣削过程中充分使用切削液不仅减小了切削力，刀具的耐用度得到提高，工件表面粗糙度值也降低了，同时工件不受切削热的影响而使其加工尺寸和几何精度发生变化，保证了零件的加工质量。机用虎钳的找正及安装为了使工件合理的固定安装，就必须先将夹具正确的安装并固定于机床的工作上，使平口虎钳的固定钳口面平行于机床的X轴并垂直于工作台，使平口虎钳的底面平行于工作台面，也就是保证机床的主轴垂直于机床工作台。（1）夹具（平口虎钳）的安装找正步骤如下图1-11图1-11机用虎钳的安装 检查虎钳底部的定位键是否紧固，定位键的定位面是否同一方向安装；将机用虎钳安装在工作台中间的T形槽内，钳口位置居中，并且用手拉动机用虎钳底盘，使定位键向T形槽直槽一侧贴合； 用T形螺栓将机用虎钳压紧在铣床工作台面上。（2)机用虎钳的找正。先将平口虎钳用T型螺栓紧固于工作台上，松开机用虎钳上体与转盘底座的紧固螺母，将机用虎钳水平回转90，略紧固螺母。用百分表找正，将百分表固定在机床主轴上，使机用虎钳钳口与铣床X向进给方向平行。然后使用手轮移动工作台和主轴，使表的接触头靠上平口虎钳的固定钳口面。找正的方法如图1-12所示。找正时，注意防止百分表座与连接杆的松动，以免影响找正精度。进行找正的操作时，先将百分表测头与定钳口长度方向的中部接触，然后移动X向，根据显示值误差微量调整回转角度，直至钳口与X向平行。移动铣床Z向，可以校核定钳口与工作台面的垂直度误差。图1-12百分表找正16试切对刀数控车床对刀方法及过程：数控车削加工中，应首先确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系，同时考虑刀具的不同尺寸对加工的影响。这些都需要通过对刀来解决。一般对刀一般对刀是指在机床上使用相对位置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法，见图5-24。刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。手动对刀是基本对刀方法，但它还是没跳出传统车床的“试切-测量-调整”的对刀模式，占用较多的在机床上时间。此方法较为落后。（2） 机外对刀仪对刀 机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用，如图5-25所示。（3）自动对刀 自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。自动对刀过程如图5-26所示.图5-24 相对位置检测对刀 图5-25 机外对刀仪对刀 图5-26 自动对刀四、典型零件加工工艺，程序编制及加工1.设备及工具选用机床：根据零件的加工需要，本则提高效率的原则来选择加工设备。夹具：根据零件的结构性，加工装夹需要，与其它零件配合加工来选择夹具。立式钻床 虎钳夹具数控车床普通车床CA6140刀具：在加工工件时，根据加工需要，尽可能选择直径大的刀具或则不同类型的刀具，进行一次性加工来提高加工效率。钻中心麻花钻铰刀外圆车刀内圆车刀量具：在检测工件时，需要配合的零件采用配合方式来检测，不需要配合的部位，根据的零件的公差来，选择合理的测量工具。游标卡尺杠杆百分表深度尺外径千分尺标准检验棒2. 零件图纸分析 该零件主要以加工回转体为主，两小孔的直径均为12，两孔间的距离为110+0.04 +0.02，粗糙度要求为Ra6.3。中心底孔为圆柱通孔，直径为45，公差等级要求为H7级（0.005mm-0.01mm）.中间圆柱孔直径为50，公差等级为H7级，该孔与底面垂直度要求为0.04mm，两孔的粗糙度要求都为Ra1.6，两孔间的同轴度要求为0.025mm。上圆球孔圆球半径为45mm，粗糙度要求为Ra3.2，球心距工件上表面的距离为250.02.工件的外圆柱直径为80，工件的表面的促早读要求为Ra6.3.3. 零件的加工工艺分析 该零件的主要特征为方形体上附有回转体，并且回转体上内孔的加工精度要求都比较高，因此该零件的加工主要是以车削为主。在对毛坯进行加工之前采用钳工划线的方法在毛坯上表面上划出要加工的各孔中心位置，在立式钻床上以虎钳来定位装夹工件。由于两小孔的精度要求比较高，因此先采用9.8的麻花钻钻两小通孔进行粗加工再用12的立铣刀完成两小孔的精加工。最后用40的麻花钻加工出中心通孔。为了提高加工效率并且工件上表面的精度要求不是很高，因此工件上回转体部分的加工放在普通车床上加工，车床上的加工以底面和两小孔来定位的采用专用夹具来装夹。工件内孔包含曲面形状复杂并且精度要求也很高，所以内孔的粗精加工要在数控车床上自动加工来完成。4. 零件的装夹方案确定该零件的加工要分三次装夹才能完成。首先在立式钻床上采用虎钳来完成装夹（如图1-20所示），这样就可以即方便又准确的装夹工件。工件定位时，主要以底面和固定钳口面为定位面，为了保证工件的基准面有效地与定位基准面贴合，在装夹工件时，用铜棒来轻敲工件表面，是基准面更好的贴合，以此来保证基准面更好的定位。 注意：在安装工件时，注意加工通孔的位置，以防止刀具撞上垫块。轻敲工件时，避免工件表面处出现伤痕。在安装工件时，应使工件高出钳口面尽量少一些，但必须保证满足工件的加工要求。一般取工件的（1/3）左右。由于是大批量的生产，因此在车床上的加工要用到专用夹具来装夹工件，普通车床上的装夹如图1-21所示，数控车床上装夹如图1-22所示。1-20 虎钳装夹 1-21 普车夹具装夹 1-22 数控车夹具装夹5. 零件加工所用刀具及切削用量选用对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。刀具的选择选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容和工件材料等因素。数控加工不仅要求刀具的精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。在确定刀具的直径时，要根据加工零件的轮廓要素来选取，避免因刀具大小不合适，影响轮廓的加工质量。切削用量的选择切削用量主要包括主轴转速(切削速度)、进给量(进给速度)和背吃刀量。切削用量的大小直接影响机床性能、刀具磨损、加工质量和生产效率。数控加工中选择切削用量时，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。6. 工件原点及零件几何要素确定为使更好的满足加工要求，在选择坐标原点要求零件的设计基准与定位统一，而且便于编写加工程序，一般几何对称的图形，坐标原点建立在几何的对称中心位置。所以该零件的工件坐标原点的设定，应选择为该加工表面的几何中心点的位置（如图5-7所示）。对于不能直接得出轮廓的基点坐标，需要进行求解，可以采用计算机绘图求解、列方程求解、几何三角函数求解等。采用计算机绘图，操作方便，计算精度高，出错概率少。我们这里利用CAD绘图求出基点的坐标。图1-21 坐标系设定及基点计算 零件加工所用刀具及切削用量选用：加工内容所用刀具进给量（mm/r）切削速度（m/min）钻12的孔直径为12的麻花钻头0.1815钻40的孔直径为40的麻花钻头 0.18 15铰12的孔直径为12的铰刀210工件在普通车床上的加工采用外圆车刀分多次切削，工件尺寸最终符合零件图上标注的尺寸。7. 制定数控加工工艺卡片及刀具卡片。表1.6数控加工工序卡郑州信息科技职业技术学院数控车床实训中心产品名称或代号零件名称使用设备件1端盖零件数控车床工序号程序编号夹具名称1O0001专用夹具2工步号工步作业内容刀具号和刀补号主轴转速（r/min）进给速度(mm/r)背吃刀量(mm)备注145内孔01016000.22自动250内孔01016000.22自动3球面孔01016000.22自动4右端面01016000.2/自动545内孔010110000.05/自动650内孔010110000.05/自动7球面孔010110000.05/自动8右端面0110000.05/自动在数控加工中，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。数控刀具卡见表1.7。表1.7数控刀具卡数控刀具卡零件名称端盖零件零件图号图1材料硬铝序号刀具号刀 具加工内容刀具材料名称数量长度半径换刀方式1T01内圆车刀1实测手动工件内孔轮廓硬质合金编制李建强审核批准第1 页共1 页8.走刀路线图1、2、3走刀顺序9. 数控加工程序编制根据图样特点，确定工件零点为工件右端面中心。加工程序程序说明O0001；程序名G99；设定进给方式为转进给M03 S600；主轴正转 转速600r/minT0101；选用1号刀具 1号刀补G00 X-38 Z2；刀具快速移动到工件右端面Z-32；刀具快速移动到工件左端面G71 U2 R1；外圆粗车复合循环指令G71 P1 Q2 U0.4 W0.2 F0.2；设定粗车进给量0.2mm/rN1：G00 X-45 S1000；刀具快速移动到待加工表面 精车转速1000mm/rG01 Z-30 F0.05；移动刀具到轮廓起点 设定精车进给量 0.05mm/rZ -20；加工底孔X-50 ；加工中间孔Z-12.42；G03 X-74.84 Z0 R45；加工球面孔N2：G01 X-80；加工右端面G70 P1 Q2；精加工工件轮廓G00 X100 Z150；刀具快速移动到安全位置M30；程序结束并返回 加工完成数控车床对刀操作时容易出现的问题及原因(1) 加工坐标系乱, 出现刀架撞到工件或卡盘 上。分两种情况: 一是当第一次运行程序时, 能够正确地运行, 第二次运行同一程序时出现撞刀等加工坐标系乱的现象; 另一种情况是还没有运行程序, 开始自动执行程序时加工坐标系就乱