毕业设计典型铣削类零件加工工艺分析

1、毕 业 设 计 文 献 综 述赵奎   设计题目： 典型铣削类零件加工工艺分析     学生系别： 机电工程系  专业 班级：  07数二    指导教师：  张静    职    称：高级          烟台汽车工程职业学院二零一零年二月文献综述一、课题的研究意义数控技术，简称数控（Numerical control,NC

2、）是利用以数值和符号构成的数字化信息自动控制机床的运转。采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床(Nc机床)。它是种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床分析等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。二、研究现状数控技术在国外起源较早，因而在国外的发展也比较好，数控技术也比较完善，美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、分析、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家，美国

3、政府非常重视机床工业还积极网罗人才，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先；德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植，德国数控机床在质量、性能上居世界前列；日本政府对机床工业之发展异常重视，日本在发展数控机床的过程中，狠抓关键，突出发展数控系统。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上。近年来，我国机床的数控化率逐年提高。1990年，我国机床产量数控化率为2.24，2000年上升为7.96，2005年机床产量数控化率达到了13.23的较高水平；就产值数控化率而言，

4、2001年为26.2，2003年提高到33，2005年达到41左右。预计2008年机床工具行业增速会在20%左右的水平，机床行业的工业总产值将超过3000亿元人民币。如今数控系统和计算机技术的发展始终保持同步，至今已经历了从电子管、晶体管、集成电路、计算机到微处理机的演变，系统的功能日益增强，应用领域口益扩大，发展异常迅速更新换代十分频繁。机床行业的计算机数控化已成为技术发展的大趋势，采用数控机床不仅提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件），还有效提地提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上的大批量生产的刚性自动化），并向智慧化、集成化方向发展。所以，

5、可以毫不夸张地说，（计算机）数控技术，是现代先进制造技术的基础和核心。三、研究的目标 (1)铣削是机械加工最常用的方法之一，它包括平面铣削和轮廓铣削。使用数控铣床的目的在于：解决复杂的和难加工的工件的加工问题；把一些用普通机床可以加工的工作，改用数控铣床加工，可以提高加工效率。数控铣床功能各异，规格繁多，选择机床要考虑如何最大限度地发挥数控机床的特点。二坐标联动数控铣床用于加工平面零件轮廓，三坐标以上的数控铣床用于难度较大的复杂工件的立体轮廓加工；铣镗加工中心可以自动换刀，具有多种功能，可以多工位，多工件和多种工艺方法加工。1. 典型铣削类零件加工工艺分析及其它有关课程，如数控机床与数控编程技

6、术、机械制图、金属材料与热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械分析训练，使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展； 2. 学习和掌握铣削类零件加工工艺的一般步骤和方法，培养分析能力和解决实际问题的能力； 3. 基本技能的训练，对数控加工工艺、数控编程、数控仿真加工、材料、制图、机械基础等，进行运用有关资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。 四、研究的主要内容论文的内容应包括铣削类零件的全部分析计算和结构分析，具体内容如下：1. 分析准备阅读分析任务书，明确分析要求、工作条件、内容和步骤；通过对数控铣削

7、的了解分析零件；阅读有关资料，明确课程分析的方法和步骤，初步拟定分析计划。2. 铣削类零件数控加工工艺规程制定根据任务书中所给参数和工作要求，分析和选定铣削类零件的总体方案；分析零件的技术要求；选择零件毛坯；定位基准；热处理安排；工序安排；加工路线拟定；最后拟定工艺过程。3. 绘制铣削类零件的加工工序简图通过分析制定加工工艺规程，画出加工工序简图，把工序简图和规程结合起来，本次分析更形象的表现出来。4. 编写铣削类零件的数控加工程序并进行数控仿真模拟加工通过对零件加工尺寸及切削余量的计算，编写出正确合理的数控加工程序，并运用数控仿真系统进行验证，仿真出合格的阶梯轴成品，最终完成本次分析。五、参

8、考文献1 李正峰主编.高保真主审的数控加工工艺. 上海：上海交通大学出版社, 2004.2 朱淑平主编.机械加工工艺及设备. 北京：机械工业出版社, 2003.3 刘越主编，机械制造技术，北京：化工工业出版社，20034 赵长发主编.机械制造工艺学. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社, 20025 朱正心主编.机械制造技术. 哈尔滨：机械工业出版社, 19996 张才芳主编.机械制造工艺学. 哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社, 19977 王维主编.数控加工工艺. 北京：机械工业出版社, 20018 华茂发主编.数控机床加工工艺. 北京：机械工业出版社, 20009 罗学科，张超英主编.数控机床编

9、程与操作实训. 北京：化学工业出版社, 200110 金涛主编.数控车加工. 北京：机械工业出版社, 200411 李佳主编.数控机床及应用. 北极：清华大学出版社, 200112 董献绅主编.数控机床结构与编程. 北京：机械工业出版社, 199913 徐蘅主编.数控铣工实用技术. 北京：机械工业出版社, 200014 刘中伟主编.数控加工中刀具的选用. 机床与液压。15 林朝平主编.基于数控铣削的零件图样工艺性分析. 组合机床与自动化加工技术。200316 唐健主编.数控加工及程序编制基础， 北京：机械工业出版社, 200017 范欣武主编.模具数控加工技术及应用 北京：化学工业出版社, 2

10、004.18 张思弟主编.金属切削加工. 北京：化学工业出版社, 200119 袁国定主编.机械制造技术基础. 南京：东南大学出版社, 200020 王启平主编.机床夹具设计. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 200421 杨海成，廖文和主编.基于知识的三维CAD技术及应用.北京：科学出版社, 200522 陈立亮主编.材料加工CAD/CAM基础. 北京：机械工业出版社, 200123 贾焰，王志英.知识库系统原理与技术.长沙：国防科技大学出版社, 199324 邓建新，丁泽良，冯益华.切削刀具与加工对象的匹配研究.工具技术,2001.vol.35. No.10, 6-925 万熠. 高速车削

11、数据库的研究与应用. 山东大学硕士学位论文, 2002烟台汽车工程职业学院毕业设计（论文）开题报告姓 名: 赵奎 学 号: 200714081030084 学 院: 烟台汽车工程职业学院 专 业: 数控技术 指 导 教 师: 张静 填 表 日 期: 2010.4.8 烟台汽车工程职业学院论文题目典型铣削类零件加工工艺分析论文类型基础理论选题来源指导教师科研项目国家项目应用研究部省(市)项目开发研究学校项目生产单位自 拟论文的主要内容、理论意义和应用价值1. 主要内容：本次论文主要是根据数控加工的特点对铣削类零件做加工工艺规程，本论文先概述了一下数控加工工艺，然后对铣削零件进行了具体的工艺分析，

12、把这两项结合起来画出了该零件的数控加工工序简图，最后编制出数控加工程序，论文可概括为以下四方面的内容：（1）了解并掌握铣削类零件加工工艺特性及特点（2）了解数控铣床功能特点，掌握常用铣削刀具使用要求及选择方法（3）掌握FAMC版数控铣床编程指令编程方法（4）会用三维软件自动编程2. 理论意义：数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生在社会上必不可缺的立足知本。如今机床行业的计算机数控化已成为技术发展的大趋势，是当代机械制造业的主流装备。采用数控机床不仅提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无

13、法处理的复杂零件），还有效提地提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上的大批量生产的刚性自动化），并向智慧化、集成化方向发展。所以，可以毫不夸张地说，（计算机）数控技术，是现代先进制造技术的基础和核心。主要参考书目1.数控机床与数控编程技术 电子工业出版社 陈志雄 2. 数控机床编程及应用 高等教育出版社 于春生、韩昱3. 机械工程材料 高等教育出版社 许德珠4. 机械设计基础 高等教育出版社 季明善5. 简明机械零件设计手册 机械工业出版社 朱龙根6. 数控加工工艺 中国电力出版社 韩鸿峦、刘德成论 文 写 作 计 划（ 2009 年 1 月 1 日 至 2009 年 5

14、 月 31 日）起讫时间论文各工作阶段的要求检查方式检查情况2009.11-2009.122010.1-2010.22010.3-2010.42010.5- 收集整理资料，论文写作准备阶段论文草稿阶段定稿打印答辩指导教师意见： 导师签字： 年 月 日初稿完成日期定稿日期院部审核意见： 负责人签字： 年 月 日 （单位公章）注：本开题报告填写一式二份（学院、指导教师各一份） 毕业（设计）论文系（部） 机电工程系 专 业 数控技术 班 级 07大专数二 指导教师 张静 姓 名 赵奎 学号 200714081030084 摘 要数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家

15、基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用（美国的数控机床已占机床总数的80% 以上），是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，经济效益显著，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流，也是现代机械制造企业在市场竞争激烈的条件下生存与发

16、展的必然要求。本设计主要介绍了刀具盒的数控加工和编程及一些简单的刀具和夹具的知识，和他们的选择方法.其中着重介绍刀具盒的数控加工工艺分析刀架盒工艺分析毛坯的分析与制作刀架盒加工方案的选择与加工分析关键词：数控技术、加工工艺、数控编程、目 录摘 要（2）1 绪 论1.1数控技术实践的重要性(4)1.2数控机床的组成及分类(5)1.3数控机床的特点(6)1.4本课题研究的主要内容(7)2 数控加工与编程分析2.1  数控加工的工艺路线分析(9)2.2夹具、刀具的选择及切削用量的确定(10)2.3 数控编程的有关问题(16)3 刀架盒工艺分析3.1毛坯的分析与制作(21)4刀架盒加工方案的

17、选择与加工分析(24)5 结论与展望(33)参考文献(33)致 谢(35)1绪论1.1 数控技术实践的重要性随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大（目前已占到70%以上），传统的通用、 专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求，因而，以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术，将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和成组技术等有机地结合在一起，使机器制造行业的生产方式和机器制造技术发生了深刻的、革命性的变化。当今机床行业的计算机数控化已成为技术进步的大趋势。数控机

18、床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控机床大大提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件）。有效提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上的大批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成化方向发展。所以，可以毫不夸张地说，（计算机）数控技术，是现代先进制造技术的基础和核心。数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用（美国的数控机床已占机床总数的80% 以上），是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能

19、满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，经济效益显著，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流，也是现代机械制造企业在市场竞争激烈的条件下生存与发展的必然要求。1.2 数控机床的组成及分类1.2.1、数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CN C单元）、 伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器 PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图 1-1是数控机床的组成框图。 其中除机床本体之外的部分统称为计算机数控(CNC)系统。图1-1 数控机床的组成框图1.2.2、常见的数控机床的类型数控机床是在普通机床

20、的基础上发展起来的，各种类型的数控机床基本上起源于同类型的普通机床，从应用角度出发，常见的数控机车有以下几种：（1）数控车床数控车床分为立式和卧式两种。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工，卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。（2） 数控铣床数控铣床按机构形式可以分为立式、卧式、龙门铣床，按控制轴数可以分为三轴、四轴和多轴数控铣床。加工中加工中心可分为车削加工中心和铣削加工中心。（3）车削加工中心车削加工中心是在普通卧式数控车床的基础上，增加了C轴（刀具的旋转）和动力头，更高级的车削加工中心还带有刀库。除工件旋转运动外，车削加工中心还可控制刀具的纵向、横向进给运动

21、和旋转运动，这使其加工能力大大的增强，除可以进行一般的车削加工外还可以进行径向和轴向铣削以及中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。（4）铣削加工中心铣削加工中心是在数控铣床的基础上增加了刀库和自动换刀装置刀库可容纳16100把左右的刀具。由于具有自动换刀功能，工件一次装夹后，加工中心能自动的完成或接近完成工件各面的所有加工工序。铣削加工中心按结构形式可分为立式加工中心和卧式加工中心。1.3 数控机床的特点与普通机床相比，数控机床具有以下特点。1.3.1、适应性强由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加

22、工非常方便。当改变加工零件时，数控机床只需更换零件加工的NC程序，不必用凸轮、靠模、样板或其它模具等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。所以，数控机床的适应性非常强。1.3.2、加工质量稳定对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同， 且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。1.3.3、生产效率高数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。还有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量

23、，所以，比普通机床的生产率高34倍甚至更高。数控机床的主轴转速及进给范围都比普通机床大。目前数控机床的最高进给速度可达到100m/min以上，最小分辨率达0.01m。 一般来说，数控机床的生产能力约为普通机床的三倍，甚至更高。数控机床的时间利用率高达90%，而普通机床仅为30%50% 。四、加工精度高数控机床有较高的加工精度，一般在0.0050.1mm之间。数控机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比较高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿。五、工序集中，一机多用数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心，在

24、一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序，一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省车间的占地面积，带来较高的经济效益。加工中心的工艺方案更与普通机床的常规工艺方案不同，常规工艺以“工序分散”为特点，而加工中心则以工序集中为原则，着眼于减少工件的装夹次数，提高重复定位精度。1.4本课题研究的主要内容1.4.1本课题研究数控机床的加工数控机床和普通机床不同,整个加工过程中不需要人的操作,而由程序来进行控制.在数控机床上加工零件时,首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据：然后

25、把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按动动顺序，用规守的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床不完成工件的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。数控编程一般人为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程。手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由计算机来完成。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既及时性又经济，因而手工编仍被广泛地应用于形状简单的点位

26、加工及平面轮廊加工中。但是工件轮廊复杂，特别是加工非轮廊曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而用容易出错，常会出现在手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程方法编制程序。（2）自动编程。自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、作控制介质、程序检验等各项工件均有计算机自动完成。编

27、程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动突出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。MssterCAM软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使的一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。本设计采用MssterCAM自动编程软件进行数控编程和G代码的生成相结合的方法对刀架盒的加工。

28、如下：2数控加工与编程分析2.1数控加工的工艺路线分析通过数控技术课程的学习，我们已知道，数控加工是把编好的加工程序输入数控装置，数控装置再将输入的信息进行运算处理后转换成驱动伺服机构的指令信号，最后由伺服机构控制机床的各种动作，自动地加工出零件。由此可看出，用数控机床加工零件，程序编制是一项重要的工作，它对有效利用数控机床起主要作用。数控加工的程序编制也称数控编程，数控编程时，必须对零件进行分析，将加工零件的全部工艺过程、工艺参数、位移数据等以规定的代码、程序格式写出。我们在学习了数控编程的基本知识（坐标系的确定、基本数控指令、指令格式等）后，如何编制出适合某一数控机床的实用加工程序？这在编

29、程前，必须对该数控机床的规格、性能、切削范围、CNC系统所具备的功能、编程指令及指令格式等有较全面的了解，并将机床的运动过程、零件的工艺过程、切削用量和走刀路线等都编入程序，最后通过上机床进行加工模拟、试切加工等来验证程序的正确性、合理性。由此可以看出，数控编程是集工艺于程序中，且其实践性很强。通过数控编程实验这一章的学习，要求掌握数控编程的一般步骤、基本方法和常用编程技巧，学会数控机床的调整、参数设置和数控系统的基本操作等。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

30、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。2.2 夹具、刀具的选择及切削用量的确定2.2.1、夹具的选择、工件装夹方法的确定（1）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。（2）

31、夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：通用台虎钳、数控分度转台等。 本设计所选择的夹具平口虎钳（1）刀具材料的选择   当前使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）、聚晶金刚石。表5.2列出了各种刀具材料的特性和用途。刀具材料的特性和用途材料主要特性用途优点高速钢（HSS）比工具钢硬低速或

32、不连续切削刀具寿命较长，加工的表面较平滑高性能高速钢强韧、抗边缘磨损性强可粗切或精切几乎任何材料，包括铁、钢、不锈钢、高温合金、非铁和非金属材料切削速度可比高速钢高，强度和韧性较粉末冶金高速钢好粉末冶金高速钢良好的抗热性和抗碎片磨损切削钢、高温合金、不锈钢、铝、碳钢及合金钢和其它不易加工的材料切削速度可比高性能高速钢高15硬质合金耐磨损、耐热可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工寿命比一般传统碳钢高20倍陶瓷高硬度、耐热冲击性好高速粗加工，铸铁和钢的精加工也适合加工有色金属和非金属材料不适合加工铝、镁、钛及其合金高速切削速度可达5000m/s立方氮化硼CBN超强硬度和耐磨性好硬度大于4

33、50 HBW材料的高速切削刀具寿命长聚晶金刚石超强硬度和耐磨性好粗切和精切铝等有色金属和非金属材料刀具寿命长（2）刀具的选择与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。 车削用刀具及其选择，本设计所选择的刀具为外圆车刀，6球头铣刀.1）铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取RD=(0.80.9)Rmin2）零件的加工高度H（1/4-1/6）R

34、D，以保证刀具有足够的刚度。3）粗加工内轮廓时，铣刀最大直径D可按下式计算（参见图2-10）：式中D1轮廓的最小凹圆角半径；圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；1精加工余量；j圆角两邻边的最小夹角。4）用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r,如图2-11 所示，即直径为d=2 Re=2（R-r）,编程时取刀具半径为Re=0.95（R-r）。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。如图2-12所示。标准化刀具 目前，数控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头

35、都有国家标准及系列化型号；对于加工中心及有自动换刀装置的机床，刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSGJT，直柄刀具系统的标准代号为DSGJZ。此外，对所选择的刀具，在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。（3）对刀点、换刀点的设置工件装夹方式在机床确定后，通过确定工件原点来确定了工件坐标系，加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。例如：某程序开始第一个程序段为N0010 G90 G00 X100 Z20 ，是指刀具快速移动到工件坐标下 X=100mm Z=20mm处

36、。究竟刀具从什么位置开始移动到上述位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：1）便于数值处理和简化程序编制。2）易于找正并在加工过程中便于检查。3）引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。例：以外圆或孔定位零件，可以取外圆或孔的中心与端面的交点作为对刀点。实际操作机床时，可通过手工对

37、刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。2.2.3 切削用量的确定数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及

38、进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。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）主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为：n=1000v/D式中 v-切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；n- -主轴转速，单位为 r/min；D-工件直径或刀具直径，单位为mm。计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。（2）进给速度的确定进给速度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

39、度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。（3）背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件

40、的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。2.3 数控编程的有关问题数控机床各坐标轴按标准JB3051-82 <数控机床及其数控机械的坐标系和运动方向的命名方法> 确定后，还要确定坐标系原点的位置，这样坐标系才能确定下来。依原点的不同，数控机床的坐标系统分为机床坐标系和工件坐标系。数控机床和普通机床不同,整个加工过程中不需要人的操作,而由程序来进行控制.在数控机床

41、上加工零件时,首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据：然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按动动顺序，用规守的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床不完成工件的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。2.3.1数控编程一般人为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程。手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由计算机来完成。对于几何形状不太复杂的零件，所需

42、要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既及时性又经济，因而手工编仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廊加工中。但是工件轮廊复杂，特别是加工非轮廊曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而用容易出错，常会出现在手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程方法编制程序。（2）自动编程。自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能自

43、动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、作控制介质、程序检验等各项工件均有计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动突出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。MssterCAM软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使的一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无

44、法编出的程序都能够实现。本设计采用MssterCAM自动编程软件进行数控编程和G代码的生成相结合的方法对刀架盒的加工。2.3.2机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的X、Y、Z轴直角坐标系，称为机床坐标系。机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点。机床零点是通过机床参考点间接确定的，机床参考点也是机床上的一个固定点，其与机床零点间有一确定的相对位置，一般设置在刀具运动的X、Y、Z正向最大极限位置。在机床每次通电之后，工作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。这样，通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部建立一个以

45、机床零点为坐标原点的机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，一般情况下，机床坐标系在机床出厂前已经调整好，不允许用户随意变动。工件坐标系工件图样给出以后，首先应找出图样上的设计基准点。其他各项尺寸均是以此点为基准进行标注。该基准点称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立的X、Y、Z轴直角坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件原点的位置是人为设定的，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的，所以也称编程原点。数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面与Z轴的交点上。图2-13所示，是以工件右端面与Z轴的交点作为工

46、件原点的工件坐标系。数控铣床加工零件的工件原点选择时应该注意：工件原点应选在零件图的尺寸基准上，对于对称零件，工件原点应设在对称中心上；对于一般零件，工件原点设在工件外轮廓的某一角上，这样便于坐标值的计算。对于Z轴方向的原点，一般设在工件表面，并尽量选在精度较高的工件表面。同一工件，由于工件原点变了，程序段中的坐标尺寸也随之改变。因此，数控编程时，应该首先确定编程原点，确定工件坐标系。编程原点的确定是在工件装夹完毕后，通过对刀确定。2.3.3对刀在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置。即常说的对刀问题。数控机床上，目前，常用的对刀方法为手动试切对刀。数控车床的

47、对刀数控车床对刀方法基本相同，首先，将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下：1）回参考点操作 采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心（对刀参考点）在机床坐标系中的当前位置的坐标值。2）试切对刀 先用已选好的刀具将工件外圆表面车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0）；然后，停止主轴，测量工件外圆直径D。如图2-14所示。再将工件端面车一刀，当CRT上显示的X坐标值为-（D/2）时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零（即X0，Z0），系统

48、内部完成了编程零点的设置功能。3）建立工件坐标系 刀尖（车刀的刀位点）当前位置就在编程零点（即工件原点）上。数控铣床的对刀假设零件为对称零件，并且毛坯已测量好长为L1、宽为L2，平底立铣刀的直径也已测量好。如图2-15所示，将工件在铣床工作台上装夹好后，在手动方式操纵机床，具体步骤如下：1）回参考点操作 采用ZERO（回参考点）方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示铣刀中心（对刀参考点）在机床坐标系中的当前位置的坐标值。2）手工对刀 先使刀具靠拢工件的左侧面（采用点动操作，以开始有微量切削为准），刀具如图A位置，按设置编程零点键，CRT上显示X0、Y0、Z0，则完成X方向的

49、编程零点设置。再使刀具靠拢工件的前侧面，刀具如图B位置，保持刀具Y方向不动，使刀具X向退回，当CRT上X坐标值0时，按编程零点设置键，就完成X、Y两个方向的编程零点设置。最后抬高Z轴，移动刀具，考虑到存在铣刀半径，当CRT上显示X坐标值为（L1/2+铣刀半径），Y的坐标值为（L2/2+铣刀半径）时，使铣刀底部靠拢工件上表面，按编程零点设置键，CRT屏幕上显示X、Y、Z坐标值都清成零（即X0，Y0，Z0），系统内部完成了编程零点的设置功能。就把铣刀的刀位点设置在工件对称中心上，即工件坐标系的工件原点上。3）建立工件坐标系 规定原则（1）右手笛卡儿坐标系标准的机床系是一个右手笛卡儿坐标系，用右手螺

50、旋法则判定，如下图所示（1）右手的拇指、食指、中指相互垂直，并分别代表+X、+Y、+Z轴。围绕+X、+Y、+Z轴的回转运动分别用+A、+B、+C表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向用带“”的+X、+Y、+Z、+A、+B、+C表示。运动坐标系与工件运动坐标系数控机床的坐标系是机床运动部件进给运动的坐标系。数控铣床进给运动可是工件相对刀具的运动，运动的正方向3刀架盒的加工分析 3.1 毛坯的分析与制作1、查表对刀架盒零件进行选材，表格如下：ZG310-5700.500.60310570152115强度和切削性良好，塑性、韧性较低。用于载荷较高的零件，如大齿

51、轮，缸体、制动轮、辊子等 ZG340-6400.60340640101810有高的强度、硬度和耐磨性、切削性良好，焊接性较差，流动性好。用作起重运输机齿轮、棘轮、联轴器等重要零件表3-2具钢的牌号、成分、性能和用途牌号化学成分Me/硬度用途举例CMnSi退火状态试样淬火HBS不大于淬火温度/和冷却剂HRC不小于T7、T7A0.650.740.400.35187800820水62淬火、回火后，常用于制造能承受震动、冲击，并且在硬度适中情况下有较好韧性的工具，如凿子、冲头、木工工具、大锤等T8、T8A0.750.840.400.35187780800水62淬火、回火后，常用于制造要求有较高硬度和耐

52、磨性的工具、如冲头、木工工具、剪切金属用剪刀等。T8Mn、T8MnA0.800.900.400.600.35187780800水62性能和用途和T8相似，但加入了锰提高淬透性，故可以制作横截面较大的工具。T9、T9A0.850.940.400.35192760780水62用于制造一定韧性的工具，如冲模、冲头、凿岩石用凿子等。HT300孕育铸铁1020290承受弯曲应力（小于500MPa）及抗拉应力的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床和压力机的机身、床身、高压油压缸、滑阀壳体等20302503050230HT350102034020302903050260如图，刀架盒需用铸造，由上表格灰铸铁

53、的牌号、力学性能及用途（摘自GB943988）可选用牌号为HT150的铸铁进行铸造。如图，刀架盒结构简单，需有较高的耐磨性和韧性，由上表（碳素工具钢的牌号、成分、性能和用途）可，由于精度要求较高，采用南京大地系统数控车进行加工。如图，刀架盒，依其结构需先在进行车削加工，再用数控铣床进行加工，铣削时其夹具选用分度头即可。如图，刀架盒压盖其内表面粗糙度要求较高，采用铸铁钢即可达到要求。依结构选用数控铣床进行加工，其夹具用三爪卡盘平放在工作台上进行装夹即可。如图，刀架盒其内表面粗糙度要求也较高，即选用铸铁钢对其主体进行车削加工。如图，刀架盒，依其结构和用途，对其先进行车削，再进行铣削。4 刀架盒的加工方案的选择与加工分析由于该零件毛坯去除量较大，加工方案应为：粗加工半精加工精加工。为了提高加工效率，所以应选用不同直径的刀具，大量去除多余的毛坯，进行粗加工，再选用合适的刀具进行半精加工，最后选用能够保证零件精度和粗糙度的刀具进行精加工。（1）粗加工和半精加工刀具的选择：由于毛坯去除量较大，所以选用不同直径的刀具进行曲面粗加工，以便提高加工效率。刀具分别为：直径为20mm、15mm、10mm、的平底立铣刀和直径为15mm、8mm、5mm的球刀进行粗加工。（2）粗加工和半精加工方案的选择；由于该零件的形状较复杂，有平面和曲面，所以选择曲面挖槽进行粗加工和半精加工。粗加