零件數(shù)控銑加工工藝與編程設(shè)計(jì).doc

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**** 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 零件數(shù)控銑加工工藝與編程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在院(系)： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)制 指 導(dǎo) 教 師： 職稱： 201 年 月 日 ****教務(wù)處制 摘 要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域,尤其在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分的廣泛。而中國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)的大國(guó)，掌握先進(jìn)的數(shù)控加工工藝和好的編程技術(shù)也是相當(dāng)重要的。 本文開(kāi)篇主要介紹了數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展的趨勢(shì)，緊接著對(duì)數(shù)控銑削加工工藝做了簡(jiǎn)要的介紹，使對(duì)數(shù)控銑削加工工藝有了一個(gè)總體的了解。接下來(lái)主要是對(duì)具體零件的加工工藝的分析，然后用西門(mén)子840D仿真軟件指令進(jìn)行數(shù)控編程和仿真加工，最終根據(jù)所編寫(xiě)的程序在數(shù)控機(jī)床上加工出對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞 數(shù)控，銑床，數(shù)控工藝，編程 ABSTRACT As the development of computer technology , the Numerical Control Technology has been widely applied to various fields of industial control ,especially in engineering industry .And china is a big country in manufacturing,so more and more chinese master the konwledge of numerical control processing and programming technology is very important. At first,this paper mainly introduces the status of NC and the development trend.Subsequently,the NC milling process has been made a brief introduction and make people master the knowledge in general.The next part is analysis the processing of specific of specific parts,then use the Simens 840D CNC simunation software instructions for programming anf simulation processing 。Finally,accroding to the program ,machining the corresponding products . Keywords NC，milling machine ，NC processing， programme 目 錄 1 緒論 1 1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 1 1.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn) 2 1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 2 2 數(shù)控銑削加工工藝 5 2.1零件的工藝性分析 5 2.2、裝夾方案的確定 7 2.3、數(shù)控加工刀具 7 2.4、切削用量的確定 9 2.5 切削液的選擇 10 2.6、進(jìn)給路線的確定 10 2.6.1銑削加工路線的確定 10 2.6.2 孔加工路線 13 2.7 加工階段的劃分 14 2.8工序的劃分 14 2.8.1 工序劃分原則 14 2.8.2工序劃分的方法 15 2.9工藝文件的制定 15 3 零件銑削加工工藝分析 16 3.1 分析零件圖，確定安裝基準(zhǔn) 16 3.2確定加工方法和加工路線 17 3.2.1選擇加工方法 17 3.2..2選擇加工路線 17 3.3選擇切削用量 17 3.4選擇刀具 18 3.5確定工件加工坐標(biāo)系 19 3.6計(jì)算刀具軌跡坐標(biāo) 19 3.7銑削加工工序卡和刀具卡 21 4 數(shù)控加工程序的編制 23 4.1西門(mén)子840D常用的編程指令 23 4.2零件的銑削加工程序 31 4.2.1參數(shù)的設(shè)定 31 4.2.2 加工程序 34 4.2.3 零件仿真加工圖 36 5 總結(jié) 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝……………………………………………………………………………… 40 1 緒論 1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 數(shù)控機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是在機(jī)械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其過(guò)程大致如下： 隨著電子技術(shù)的發(fā)展,1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世,由此掀開(kāi)了信息自動(dòng)化的新篇章。1948年，美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機(jī)床的設(shè)想。 1949年，該公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)開(kāi)始共同研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件。1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為加工中心( MC Machining Center)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代。1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。 60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 CNC)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。 1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(簡(jiǎn)稱 MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。 20世紀(jì)80年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件等功能。 20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機(jī)上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。 目前，世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，如美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本等，其中日本發(fā)展最快。 我國(guó)1958年試制成功第一臺(tái)電子管數(shù)控機(jī)床，從1965年開(kāi)始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，到20世紀(jì)70年代初曾研究出數(shù)控臂錐銑床、非圓插齒機(jī)、數(shù)控立銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床和加工中心等。20世紀(jì)80年代隨著改革開(kāi)放政策的實(shí)施，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了先進(jìn)技術(shù)，并在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)工作，進(jìn)而推動(dòng)了我國(guó)數(shù)控機(jī)床新的發(fā)展高潮，使我國(guó)數(shù)控機(jī)床在品種上、性能上以及水平上均有了新的飛躍。 1.2數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn) (1) 自動(dòng)化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過(guò)程都可由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成。若配合自動(dòng)裝卸手段，則是無(wú)人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測(cè)等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。 (2) 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。改變加工對(duì)象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 (3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。由于大部分操作都由機(jī)器自動(dòng)完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。 (4) 易于建立與計(jì)算機(jī)間的通信聯(lián)絡(luò)，容易實(shí)現(xiàn)群控。由于機(jī)床采用數(shù)字信息控制，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機(jī)床間的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控。 1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息、自動(dòng)控制、精密檢測(cè)及機(jī)械制造技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)床的數(shù)控技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。近幾年一些相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，如刀具及新材料的發(fā)展，主軸伺服和進(jìn)給系統(tǒng)、超高速切削等技術(shù)的發(fā)展。目前數(shù)控機(jī)床正朝著高速度、高精度、高工序集中度、高復(fù)合化和高可靠性等方向發(fā)展。世界數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下的方面。 1）高速高效高精度 高生產(chǎn)率。通過(guò)數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)功能的改進(jìn)，主軸的速度和進(jìn)給速度大大提高，減小了切削的時(shí)間和非切削時(shí)間。 高加工精度。隨著精密產(chǎn)品的出現(xiàn)，對(duì)精度的要求提高到了0.1微米，有的零件甚至已經(jīng)達(dá)到了0.01微米，高精密零件要求提高了機(jī)床的加工的精度，包括采用溫度補(bǔ)償法等。 2）柔性化 柔性化包括兩個(gè)方面的柔性：一是數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)，功能覆蓋面廣，便于不同用戶的要求；二是DNC系統(tǒng)的柔性，同一DNC系統(tǒng)能夠依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度的發(fā)揮DNC系統(tǒng)的效能。 3） 工藝復(fù)合化和多軸化 數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化，是指工件在一臺(tái)機(jī)床上裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)等給種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。此外，數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步也提供了多軸控制和多軸聯(lián)動(dòng)控制功能。 4）實(shí)時(shí)智能化 在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要的分支發(fā)展，如自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。 5） 結(jié)構(gòu)新型化 采用新型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度、加工效率較普通機(jī)床高2--10倍 6） 編程技術(shù)自動(dòng)化 為了彌補(bǔ)手工編程和NC語(yǔ)言編程的不足，近年來(lái)開(kāi)發(fā)出多種自動(dòng)編程系統(tǒng)，如圖形交互式系統(tǒng)、數(shù)字化自動(dòng)編程系統(tǒng)、會(huì)話式自動(dòng)編程系統(tǒng)、語(yǔ)言數(shù)控編程系統(tǒng)等。其中圖形交互式系統(tǒng)應(yīng)用的最為廣泛，圖形交互式編程系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件為基礎(chǔ)，首先形成零件的圖形文件，然后再調(diào)用數(shù)控編程模塊，自動(dòng)編制加工程序，同時(shí)可動(dòng)態(tài)顯示刀具的加工軌跡。目前的圖形交互式軟件有Master CAD、Cimatron、pro/E 、UG 、CAXA、CATIA等。 7） 集成化 數(shù)控系統(tǒng)采用高度集成化的芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟、硬件運(yùn)行速度，應(yīng)用平板顯示技術(shù)可提高顯示器的性能。平板顯示器應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融于一體，通過(guò)提高集成電路的密度，減小互聯(lián)長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品的價(jià)格、改進(jìn)性能、減小組件的尺寸、提高系統(tǒng)的可靠性。 8）開(kāi)放式閉環(huán)控制模式 采用通用計(jì)算機(jī)組成的總線式、模塊化、開(kāi)放、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁減、擴(kuò)展和升級(jí)，可以組成不同檔次、不同類(lèi)型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)僅有的專(zhuān)用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包括諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪音、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變。在加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服系統(tǒng)、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理、動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)溶于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制系統(tǒng)體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。 2 數(shù)控銑削加工工藝 2.1零件的工藝性分析 （1）零件圖的尺寸標(biāo)注應(yīng)符合編程方便的原則 零件圖的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)。在數(shù)控加工的零件圖上，應(yīng)該以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這樣的標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢查基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來(lái)很大的方便。 構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分。對(duì)零件進(jìn)行手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。因此在分析零件圖時(shí)，要充分分析幾何元素的給定條件是否充分。 （2）要徹底讀懂零件圖樣 零件圖樣的尺寸是否標(biāo)注全，有無(wú)漏、多尺寸的情況，有無(wú)封閉尺寸，尺寸的標(biāo)注方法是否方便編程，零件的結(jié)構(gòu)是否表示清楚了，視圖是否完整，各幾何元素間的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直、平行等）是否明確。 （3）要分析透零件的加工工藝性 研究零件的被加工表面是否適合于數(shù)控銑床加工，被加工表面是否太厚，內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧R是否太小。如圖2.1所示，當(dāng)R小于0.2H（H為被加工內(nèi)輪廓面的最大高度）時(shí)，其加工的工藝性不好。即刀具被迫采用小直徑的使其剛性變差，需要采用多次分層切削加工。當(dāng)被加工表面的凹圓弧尺寸較多時(shí)，應(yīng)該盡量統(tǒng)一，以減小使用的銑刀的數(shù)量，保證零件表面光滑。否則，在進(jìn)行切削的時(shí)候，在接刀處會(huì)留下較多的刀痕，最終影響了表面的加工質(zhì)量。零件被加工的底面與側(cè)面相交處的圓角半徑是否太大，如圖2.2所示，當(dāng)?shù)毒邎A角半徑r越大時(shí)，銑刀端刃銑削平面的能力就越差，效率也就越低，應(yīng)該盡量的避免。 圖2.1 內(nèi)輪廓圓弧對(duì)銑削工藝性的影響 圖2.2 零件底面圓弧對(duì)銑削工藝性的影響 （4）要研究分析零件的精度。零件的精度（尺寸、形狀、位置）是否能夠保證，表面質(zhì)量是否保證。根據(jù)精度、表面質(zhì)量來(lái)決定是否采用粗銑，還是精銑，以及是否要多次進(jìn)給。 （5）要研究分析零件的剛性。零件的厚度如果太薄會(huì)引起加工變形。當(dāng)加工薄壁而且面積較大的零件時(shí)，在其加工完后也易引起加工變形，很難保證精度。 （6）要研究分析零件的定位精度。零件上如果有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，便可保證零件在多次裝夾定位后各加工表面之間的位置精度。其定位基準(zhǔn)能夠保證零件定位穩(wěn)定可靠，便沒(méi)有基準(zhǔn)不重合的誤差。 （7）要研究分析零件的毛坯和材料。材料是否具有較好的加工工藝性能，硬度、熱處理狀態(tài)是怎樣的，毛坯的余量是否足夠，是否均勻，毛坯的安裝定位平面是否方便可靠。 2.2、裝夾方案的確定 （1）定位基準(zhǔn)的選擇 在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)該減小裝夾的次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能夠把零件上所有要加工的表面都加工出來(lái)。一般選擇零件上不需要銑削加工的表面或者孔作為定位基準(zhǔn)。對(duì)于薄壁的零件，選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)該有利于提高加工的剛性，以減小切削變形。并且定位基準(zhǔn)應(yīng)該和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合以減小定位誤差對(duì)尺寸精度的影響。 （2）夾具的選擇 在選擇夾具的時(shí)候有兩個(gè)基本的要求。一是：要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)的固定；二是：要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。 當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)試夾具及其它通用夾具，來(lái)縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。在成批量生產(chǎn)時(shí)，采用專(zhuān)用夾具，來(lái)提高效率。在選擇夾具時(shí)還要保證零件的裝卸要快速、方便、可靠。夾具上各部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工。 2.3、數(shù)控加工刀具 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的主要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工的質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床在選用刀具時(shí)，通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求比普通機(jī)床要高、除了要求較好的剛性和尺寸穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的壽命、良好的切削性能外，還要求安裝調(diào)整方便。選擇刀具時(shí)，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)，即選擇的刀具的幾何形狀應(yīng)依據(jù)加工曲面的具體情況而定 （1）刀具選擇的基本要求 刀具的剛性要好。為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量時(shí)，需要?jiǎng)傂院玫牡毒?，剛性差的刀具在大切削用量時(shí)很容易斷刀。要保證被加工表面的形狀精度，用剛性差的刀具在大切削力的作用下，會(huì)產(chǎn)生變形而形成讓刀，使加工的型面出現(xiàn)斜面。當(dāng)被加工的零件表面的加工的余量不一樣的時(shí)候，若采用剛性好的刀具就可以不必?fù)Q刀，從而減少了換刀次數(shù)。 刀具的耐用度要高。由于數(shù)控銑床靠程序來(lái)控制精度，刀具如果磨損很快，則被加工零件的尺寸精度和型面精度就很難保證，故要用耐用度高的刀具。同時(shí)，刀具參數(shù)、幾何角度、排屑性能等因素也要綜合的考慮。 （2）數(shù)控加工刀具材料 高速鋼。又稱白鋼，它含有W 、Cr、Mo、V、Co等元素。它不僅可以用來(lái)制造鉆頭、銑刀，還可以用量制造齒輪刀具、成形銑刀等復(fù)雜刀具。但由于其允許的切削速度較低（50m/min），所以大多用于數(shù)控機(jī)床的低速加工。 硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金是有硬度和熔點(diǎn)都很高的碳化物（WC TiC等），用co mo ni做粘結(jié)劑制成的粉末冶金產(chǎn)品。在中速和大切削中發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷合金、鎢鈦合金等。 陶瓷材料。陶瓷是含有金屬氧化物和氮化物的無(wú)機(jī)非金屬材料。陶瓷材料具有高硬度、高強(qiáng)度、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定性好、摩擦因素低、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 立方氮化硼（CBN）。CBN是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性僅次于金剛石，有極好的高溫硬度，與陶瓷材料相比，其耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性稍差，但沖擊韌度和抗破壞性能較好。 聚晶金剛石（PCD）。PCD作為最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性，它能夠以高硬度和高精度加工軟的有色金屬材料，但它對(duì)沖擊敏感，容易破裂，而且對(duì)黑色金屬中的鐵的親和力強(qiáng)，容易引起化學(xué)反應(yīng)，一般只能用于加工非鐵零件。 （3）銑削加工刀具 在選擇銑刀時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。在加工時(shí)，對(duì)于平面零件的周邊輪廓常采用立銑刀。銑削平面時(shí)常采用面銑刀。在選擇銑刀時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：刀具半徑r應(yīng)該小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑（一般為其0.8~0.9左右）；零件的加工高度H小于等于（1/4~1/6）r，以保證刀具具有足夠的剛度；對(duì)不通孔或深槽，選取L=H+(5~10)mm,其中L為刀具切削部分的長(zhǎng)度，H為零件的高度；加工外型及通槽時(shí)，選取L=H+R+(5~10)mm,其中R為刀尖角半徑。在用面銑刀銑削表面時(shí)，粗銑時(shí)，銑刀直徑要小些，因?yàn)榇帚娗邢鲿r(shí)切削力大，選擇小直徑的銑刀可以減小切削力矩。精銑時(shí)，銑刀直徑要大些，盡量包容工件的整個(gè)表面加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀傷痕。 在銑削立體型面和變斜角輪廓外形時(shí),常用球頭銑刀、環(huán)形刀、鼓形刀和盤(pán)銑刀等。球頭銑刀和環(huán)形刀用于加工立體面，鼓形刀和錐形刀用于加工一些變斜角的零件。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦的部分時(shí)，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而應(yīng)該采用環(huán)銑刀。 在內(nèi)輪廓加工時(shí)，要注意刀具的半徑小于輪廓曲線的最小曲率半徑，在自動(dòng)換刀機(jī)床中要預(yù)先測(cè)好刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸，以便在加工時(shí)進(jìn)行刀具的補(bǔ)償。 （4）孔加工刀具 數(shù)控孔加工的刀具常用的有鉆頭、鏜刀、鉸刀和絲錐等。 鉆頭。一般鉆孔的深度約為直徑的5倍，細(xì)長(zhǎng)孔的加工易于折斷，要注意排削和冷卻，在鉆孔前最好先鉆中心孔。 鏜刀。鏜刀按切削刃數(shù)量可以分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。 鉸刀。數(shù)控機(jī)床上所用的鉸刀大多是通用標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。除此之外，還有機(jī)夾硬質(zhì)合金刀片單刃鉸刀和浮動(dòng)鉸刀等。 2.4、切削用量的確定 合理的選擇切削用量，對(duì)零件的表面質(zhì)量、精度、加工效率影響很大。切削用量包括主軸的轉(zhuǎn)速、背吃刀量、進(jìn)給量。 合理選擇切削用量的原則：粗加工時(shí)，一般以提高效率為主，并考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)該在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性、加工成本。 背吃刀量。選擇背吃刀量的主要依據(jù)是機(jī)床、夾具、刀具和工件的剛度。在剛度允許的情況下，盡量選擇較大的背吃刀量來(lái)減少進(jìn)給次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。但在工藝系統(tǒng)剛性不足或毛坯余量很大，或余量不均勻時(shí)，粗加工要分幾次進(jìn)給，并且應(yīng)該把第一、二次進(jìn)給的背吃刀量盡量取得大一些。在加工鑄、鍛件時(shí)應(yīng)該盡量使背吃刀量大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀尖。 主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速主要根據(jù)允許的切削速度選取。而刀具的切削速度主要根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量、刀具的耐用度來(lái)、工件材料的強(qiáng)度和硬度以及切削加工性來(lái)選取。而切削速度與主軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下公式所示： 式中:-切削刃選定點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的工件或刀具的最大回轉(zhuǎn)直徑,單位為mm n-主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min -切削速度，單位為m/min 進(jìn)給量（mm/min或mm/r）。進(jìn)給量的選取主要根據(jù)零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性質(zhì)來(lái)選取。當(dāng)零件的加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)該取小值。最大進(jìn)給量受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制，并與脈沖當(dāng)量有關(guān)。 2.5 切削液的選擇 在金屬切削過(guò)程中合理的選擇切削液，可以改善切屑、工件、與刀具間的摩擦狀況，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，從而降低切削力和切削溫度，減少刀具的磨損和工件的熱變形，提高刀具的耐用度，提高加工效率和加工質(zhì)量。 切削液在加工過(guò)程中的作用很大，它主要具有冷卻作用、潤(rùn)滑作用、清洗作用、防銹作用。常用的切削液主要有水溶液、乳化液、切削油。在選用切削液時(shí)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：在粗加工時(shí)，加工的余量大，所選的進(jìn)給量和背吃刀量也較大，所以會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱，所以選擇切削液的主要目的是為了散熱；在精加工時(shí)，對(duì)零件加工表面的質(zhì)量要求高且要盡量的減少刀具的磨損，所以選擇切削液的主要的目的是為了提高加工表面的質(zhì)量和提高刀具的耐用度；當(dāng)工件的材料不同時(shí)，選擇切削液的主要目和種類(lèi)也有所不同。當(dāng)在加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)，一般不用切削液，以免崩脆的切屑粘附在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件上。在加工高強(qiáng)度剛和高溫合金等難加工的材料時(shí)，對(duì)冷卻液的冷卻、潤(rùn)滑作用都有較高的要求，應(yīng)盡可能采用積壓切削液或積壓乳化液。在切削有色金屬和銅、鋁合金時(shí)，為了得到較高的表面質(zhì)量和精度，可以采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合物。在切削鎂合金時(shí)，不能用水溶液，以免燃燒。 2.6、進(jìn)給路線的確定 2.6.1銑削加工路線的確定 銑削加工路線的確定原則主要有以下的幾點(diǎn)：1）加工的路線應(yīng)該保證零件的加工精度和表面粗糙度，且效率要高。2）使數(shù)字簡(jiǎn)單，以減少編程工作量。3）應(yīng)該使加工路線最短，這樣即可以減少程序段，有可以減少空刀的時(shí)間。除了上述的三點(diǎn)之外，在確定加工路線時(shí)，還有考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來(lái)完成加工，以及在銑削加工中是采用順銑還是逆銑等。 （1）順銑和逆銑的選擇 當(dāng)工件表面沒(méi)有硬皮，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)沒(méi)有間隙時(shí)，采用順銑加工。采用順銑加工的零件的被加工表面質(zhì)量好，而且刀具的磨損也較小。反之，若被加工的表面有硬皮，進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙，應(yīng)該采用逆銑來(lái)加工表面，應(yīng)為這樣刀具從已加工表面切入，不會(huì)產(chǎn)生崩刃。 （2）銑削外輪廓的加工路線 在銑削平面零件的外輪廓時(shí),通常采用立銑刀的側(cè)刃進(jìn)行切削。刀具在切入零件時(shí)，應(yīng)該避免沿零件外輪廓的法向切入，以免產(chǎn)生刀痕。刀具應(yīng)該沿零件切削點(diǎn)的切向或者延長(zhǎng)線上切入零件，從而保證了零件的平滑過(guò)度。刀具在切出零件時(shí)，也應(yīng)該沿切削點(diǎn)延長(zhǎng)線或者切削方向切出，而不能在切削點(diǎn)出直接抬刀。 圖2.3 銑削外圓的加工路線 （3）銑削內(nèi)輪廓的加工路線 在銑削內(nèi)輪廓時(shí)，刀具也不能沿法向進(jìn)行切入和切出，以免留下刀痕。而刀具可以沿一個(gè)過(guò)度圓弧切入和切出工件輪廓，以保證不留刀痕，圓弧的大小由內(nèi)輪廓零件的尺寸而定。 圖2.4 銑削內(nèi)輪廓零件的圓弧切入、切出進(jìn)給路線 （4）銑削內(nèi)槽的加工路線 在銑削內(nèi)槽時(shí)通常采用平底立銑刀來(lái)進(jìn)行銑削加工，用于加工的刀具的半徑應(yīng)該符合所加工內(nèi)槽的要求。通常加工內(nèi)槽的方法有三種：行切法、環(huán)切法、先行切法后環(huán)切法。行切法和環(huán)切法的共同特點(diǎn)是都能切完所有內(nèi)腔中要切削的部分，而不同點(diǎn)是行切法的加工路線短，但加工的精度較環(huán)切法差。所以在加工內(nèi)槽時(shí)通常先采用行切法切去中間部分的余量，再用環(huán)切法加工出內(nèi)槽的形狀。通過(guò)這種方法即可以縮短加工的時(shí)間，又可以提高加工的精度。 如圖2.5 行切法 如圖2.6 環(huán)切法 如圖2.7 行切法加環(huán)切法 2.6.2 孔加工路線 在數(shù)控立式銑床中，對(duì)孔進(jìn)行加工時(shí)，首先將刀具移動(dòng)到XOY平面上孔中心的位置上，然后刀具再沿Z向進(jìn)行進(jìn)給加工。 在確定XOY平面的加工路線時(shí)，要保證定位要迅速和準(zhǔn)確。定位迅速可以減小空行程的時(shí)間，提高加工的效率。在安排加工路線時(shí)，要避免機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)反向間隙對(duì)孔位精度的影響。在確定Z向的加工路線時(shí)，刀具分為快速移動(dòng)加工路線和工作進(jìn)給路線。刀具先從初始平面快速移動(dòng)到R平面，然后再按工作進(jìn)給速度進(jìn)行加工（如圖2.8）。在加工多個(gè)孔時(shí)，在保證不會(huì)發(fā)生刀具碰撞的前提下，當(dāng)?shù)毒呒庸ね暌粋€(gè)孔后，刀具只需要退到R面，從而減小了空刀的時(shí)間（如圖2.9）。 圖2.8 快速移動(dòng)加工路線 圖2.9 工作進(jìn)給路線 2.7 加工階段的劃分 當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí),往往不可能在一道工序內(nèi)就完成一個(gè)或者幾個(gè)表面的全部加工階段.必須把整個(gè)加工過(guò)程按工序性質(zhì)不同劃分為幾個(gè)階段: (1)粗加工階段.在這一階段中要切除大量的加工余量,使毛坯的形狀和尺寸接近零件成品,因此主要的目標(biāo)是提高生產(chǎn)率。 (2)半精加工階段。在這一階段應(yīng)該為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備（達(dá)到一定加工精度，保證一定的加工余量），并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻螺紋等），一般在熱處理之前進(jìn)行。 （3）精加工階段。保證各主要表面達(dá)到圖樣規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要的目的是全面的保證精加工質(zhì)量。 （4）光整加工階段。對(duì)于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小的表面，還需要進(jìn)行光整加工。主要目標(biāo)是以提高尺寸精度和減小表面的粗糙度為主，一般不用來(lái)糾正形狀精度和位置精度。 （5）超精密加工階段。該階段是按照超穩(wěn)定，超微量切除等原則，實(shí)現(xiàn)加工尺寸誤差和形狀誤差在0.1微米以下的加工技術(shù)。 2.8工序的劃分 2.8.1 工序劃分原則 工序的劃分可以采用兩種不同的原則：工序集中原則和工序分散原則。 工序集中的原則就是指每道工序包括可能多的加工內(nèi)容。將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)容內(nèi)完成。工序集中一般使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械化，自動(dòng)化程度高的機(jī)床。因此工序集中的特點(diǎn)是：1）減少了設(shè)備的數(shù)量，減少了操作工人和生產(chǎn)面積。2）減少工序數(shù)目，減少運(yùn)輸工作量，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃工作，縮短了生產(chǎn)周期。3）減少了工件的裝夾次數(shù)，不僅有利于提高生產(chǎn)率，而且由于一次裝夾下加工了許多的表面，也易于保證這些表面的加工精度。4） 工序分散原則就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行。每道工序的加工內(nèi)容很少，最小時(shí)即每道工序僅完成一個(gè)簡(jiǎn)單的工步。其特點(diǎn)是：1）采用了比較簡(jiǎn)單的機(jī)床和工藝設(shè)備。2）對(duì)工人的技術(shù)要求低。3）生產(chǎn)設(shè)備工作量小，容易變換產(chǎn)品。4）設(shè)備數(shù)量少，工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大。 2.8.2工序劃分的方法 （1）按所用的刀具劃分。即在一次安裝過(guò)程中盡可能用一把刀具加工出可能加工的所有部分，然后再換另一把刀加工其他的部位。即以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。 （2）按安裝次數(shù)劃分。即以每一次裝夾完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。這種方法適應(yīng)于加工內(nèi)容不多的工件。 （3）按粗、精加工劃分。即以粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。這種方法使用于加工后變形較大，需要粗、精加工分開(kāi)的零件。 （4）按加工部位劃分。即以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的零件，可以按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為幾個(gè)加工部分，每一部分為一道工序。 2.9工藝文件的制定 零件的加工工藝設(shè)計(jì)完成以后，就應(yīng)該將有關(guān)的內(nèi)容填入各種相應(yīng)的表格或者卡片中，以便貫徹執(zhí)行并將其作為編程和生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備的依據(jù)。這些表格或者卡片被稱為工藝文件。數(shù)控加工的工藝文件除了包括機(jī)械加工工藝過(guò)程卡、機(jī)械加工工藝卡、數(shù)控加工工序卡外，還包括數(shù)控加工刀具卡。其中，數(shù)控加工工序卡是用來(lái)編制程序的依據(jù)，以及用來(lái)指導(dǎo)操作者進(jìn)行生產(chǎn)的一種工藝文件。它的內(nèi)容包括工序及各工步的加工內(nèi)容；本工序完成后工件的形狀、尺寸和公差；各工步切削參數(shù)；本工序所用的機(jī)床、刀具和工藝安裝等。數(shù)控加工刀具卡主要包括刀具的詳細(xì)資料，有刀具號(hào)、刀具名稱及規(guī)格、刀輔具等。它也是用來(lái)編制零件加工程序和指導(dǎo)生產(chǎn)的重要工藝文件。 3 零件銑削加工工藝分析 3.1 分析零件圖，確定安裝基準(zhǔn) 零件屬于盤(pán)類(lèi)零件（如圖3.1），零件上有孔、槽、凸臺(tái)組成，而且凸臺(tái)的輪廓由直線和圓弧構(gòu)成?？紤]到零件的結(jié)構(gòu)和形狀，還有實(shí)際加工時(shí)所用的機(jī)床的加工特點(diǎn)，選擇零件的底面為裝夾定位面，夾具采用虎口鉗。夾具的夾緊采用的是液壓自動(dòng)夾緊，而且其夾緊力3000N。 考慮到零件的長(zhǎng)、寬、高最大尺寸分別為90mm、90mm、10mm，所以選擇毛坯的尺寸為96X104X30的立方體。又考慮到所用的數(shù)控銑床的加工能力不太好而且其剛度也較差但是零件的表面粗糙度、尺寸精度等都要求的較高，所以選擇的零件的毛坯材料為鋁件，因?yàn)殇X件的切削加工性能好且不需要做熱處理加工。 圖3.1 零件圖 3.2確定加工方法和加工路線 3.2.1選擇加工方法 零件的表面及臺(tái)階面的的粗糙度要求為,所以在銑削加工時(shí)，可以分別調(diào)用CYCLE71/CYCLE72先粗銑,再精銑的方案。又考慮到選擇的零件的毛坯是鋁件，其切削加工性能很好且表面無(wú)硬皮，所以在銑削加工時(shí)采用順銑的方法，這樣可以提高其加工零件的表面粗糙度且可以減少刀具的磨損。在對(duì)圓槽進(jìn)行加工時(shí)，考慮到機(jī)床的加工的精度和定位的精度較高，所以在加工直徑為20mm的圓槽時(shí)，可以采用帶端刃的立銑刀，調(diào)用循環(huán)POCKET4進(jìn)行粗銑和精銑加工，就能夠滿足零件的加工精度的要求。對(duì)于零件上兩個(gè)螺紋孔2-M6-6H的加工時(shí)，可以采用先調(diào)用CYCLE83鉆孔后用絲錐調(diào)用CYCLE84進(jìn)行攻絲的方法進(jìn)行加工。對(duì)于零件上的兩個(gè)凹槽可以調(diào)用循環(huán)POCKET1并且利用立銑刀進(jìn)行粗銑和精銑將其加工出來(lái)。 3.2..2選擇加工路線 在確定加工的路線時(shí)，應(yīng)該遵循的原則是“基面先行，先面后孔，先粗后精” 在對(duì)正八邊形的外輪廓和凸臺(tái)輪廓進(jìn)行加工時(shí)，由于采用的毛坯是鋁件,切削性能好，所以應(yīng)該采用順銑的加工方法進(jìn)行加工，以提高其加工的質(zhì)量。同時(shí)，在刀具切入和切出時(shí)，為了避免在刀具的切入和切出處留下進(jìn)刀和退刀的刀痕，所以刀具應(yīng)該沿零件的切向切入和切向切出。 所以，根據(jù)毛坯的特點(diǎn)，在加工時(shí)，選擇上表面作為定位基準(zhǔn)面，首先按先后順序粗銑零件的上表面，正八邊形及凸臺(tái)輪廓多余部分，然后在精銑零件的上表面，正八邊形及凸臺(tái)輪廓多余部分，然后在分別粗銑、精銑凸臺(tái)輪廓，然后再分別粗銑、精銑零件的中心孔，然后分別粗銑和精銑兩個(gè)凹槽，最后再鉆螺紋孔和攻絲。 3.3選擇切削用量 由于零件的毛坯選擇的是鋁件，所以其切削的加工性能好，采用加工所用的機(jī)床是數(shù)控立式銑床，考慮到實(shí)際所用的立式銑床(教學(xué)型銑床,剛性較差)的性能和加工的特點(diǎn)，其背吃刀量（即每次最大銑削深度MID）的最大取值為2mm，又由于加工零件的表面的粗糙度要求較高為,所以在加工時(shí)需要進(jìn)行粗、精加工，所以在粗加工時(shí)，選擇的背吃刀量MID為1.5mm，精加工時(shí)選擇的精加工余量(輪廓方向FAL或深度方向FALD)為0.3mm。又由于機(jī)床的最大進(jìn)給量為100mm/min，所以為了提高加工的效率，在粗加工時(shí)，選擇的輪廓方向進(jìn)給量（即FFP1）為100mm/min，深度方向的進(jìn)給量（即FFD）為50mm/min。在精加工時(shí)，為了保證表面和輪廓加工的精度要求，選擇的輪廓方向的進(jìn)給量為（即FFP1）為80mm/min，深度方向的進(jìn)給量（即FFD）為40mm/min。 由于加工的零件材料為鋁件，其切削加工性能好，而且所選的進(jìn)給量和背吃刀量都相對(duì)較小，所以經(jīng)查表參考，切削速度可以取得大些，所以選擇的切削速度為160m/min。所以當(dāng)選擇的面銑刀對(duì)零件進(jìn)行銑削加工時(shí)，其主軸的轉(zhuǎn)速： 經(jīng)過(guò)計(jì)算可得，可選擇其粗加工的主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，精加工的主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min。又由于其余銑刀和鉆頭的直徑都小于面銑刀的直徑，所以其允許的主軸最大轉(zhuǎn)速可以大于面銑刀的最大轉(zhuǎn)速。所以在用其余銑刀進(jìn)行加工時(shí)，粗加工選擇的主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，精加工選擇的主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min。根據(jù)數(shù)控銑床的要求，在攻絲時(shí)其主軸的轉(zhuǎn)速取為500r/min（一般取400～600r/min），攻絲后退刀時(shí)，為了減少空行程的時(shí)間，所以選擇的主軸轉(zhuǎn)速為700r/min。 切削三要素的選擇詳見(jiàn)表3.1 表3.1 切削三要素 主軸轉(zhuǎn)速(r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量(每次最大銑削深度)(mm) FAL FALD 粗加工 1000 100 50 1.5 精加工 1200 80 40 0.3 注:在攻絲時(shí),主軸的轉(zhuǎn)速為500r/min，攻絲完退刀時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速為700r/min。 3.4選擇刀具 在銑削零件的表面，采用面銑刀，調(diào)用循環(huán)程序CYCLE71進(jìn)行加工，為了提高零件的表面加工的精度，避免在刀具的結(jié)合處產(chǎn)生刀痕，所以選擇的刀具的直徑應(yīng)該盡量的大些，所以在銑削零件的表面時(shí)，選擇的面銑刀的直徑為40mm。為了減少刀具的數(shù)量，減少換刀的次數(shù)，用以在銑削外輪廓和凸臺(tái)的部分切削時(shí)也選擇直徑為40mm的面銑刀。在銑削凸臺(tái)輪廓時(shí)，由于受到輪廓凹弧半徑的限制（凹弧的半徑為15mm），所以在銑削凸臺(tái)外輪廓時(shí)，選擇的立銑刀的直徑為16mm。在加工螺紋孔時(shí)，先采用直徑為5mm的麻花鉆鉆孔，再采用M6的絲錐進(jìn)行攻絲。在加工直徑為20mm的圓槽時(shí)，可以選擇直徑為8mm的立銑刀進(jìn)行從上往下銑削加工。在加工兩個(gè)槽時(shí)，由于槽寬為10mm,同時(shí)也為了減少所用刀具的數(shù)量，所以可以采用直徑為8mm的立銑刀進(jìn)行加工。而刀具的材料為合金鋼，剛度好，能夠滿足加工的剛度要求。詳見(jiàn)數(shù)控刀具卡 3.5確定工件加工坐標(biāo)系 選擇工件的上表面的中心作為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（在零件的編程時(shí)采用零點(diǎn)偏移指令G54可以獲得，如G54 TRANS X_ Y_ Z_）。如下簡(jiǎn)圖3.2所示 圖3.2 工件坐標(biāo)系的設(shè)定 3.6計(jì)算刀具軌跡坐標(biāo) 由圖可知1點(diǎn)的坐標(biāo)為（- 45，0），再由三角函數(shù)公式可求得點(diǎn)坐標(biāo)。如下： 所以2點(diǎn)的坐標(biāo)為（- 45，18.640），因此再由正八邊形的特點(diǎn)可得其余各八邊形各點(diǎn)的坐標(biāo)。如下所示： 3（-18.640，45），4（18.640，45），5（45，18.640），6（45，-18.640）， 7（18.640，- 45），8（-18.640，- 45），9（- 45，-18.640）。 由圖可知10點(diǎn)的坐標(biāo)為（0，-30），而點(diǎn)11，12為直線與兩圓弧的切點(diǎn)，所以求解如下所示： 假設(shè)直線的方程為： 兩圓的方程為： 由于直線與圓弧相切，所以圓心到直線的距離等于圓弧的半徑。所以圓心 （-15，10）到直線距離為15，圓心（0，-20）到直線的距離為10，即由圓心到直線的距離公式： 可得 ，可解得k=-1.421 ，b=-37.376 所以直線方程為： 再由直線方程與圓弧方程聯(lián)列求解可得：點(diǎn)11（-8.178，-25.756）點(diǎn)12（-27.267，1.365），再用對(duì)稱性可得15（27.267，1.365），16（8.178，-25.756）。 點(diǎn)13,14都是圓弧與圓弧的交點(diǎn)，其交點(diǎn)必過(guò)兩圓的圓心線。所以由三角形相似原理可得點(diǎn)13（-7.5，23），點(diǎn)14（7.5，23）。 點(diǎn)17，18的坐標(biāo)可以根據(jù)三角函數(shù)求得。 即的點(diǎn)17（22.627，-22.627），同理，由對(duì)稱性可得點(diǎn)18（-22.627，-22.627） 根據(jù)以上的計(jì)算，得上圖標(biāo)示各點(diǎn)的坐標(biāo)值如下： 1（-45，0），2（-45，18.640），3（-18.640，45），4（18.640，45），5（45，18.640）， 6（45，-18.640），7（18.640，-45），8（-18.640，-45），9（-45，-18.640）， 10（0，-30），11（-8.178，-25.756），12（-27.267，1.365），13（-7.5，23）， 14（7.5，23），15（27.267，1.365），16（8.178，-25.756），17（22.627，-22.627）， 18（-22.627，-22.627） 3.7銑削加工工序卡和刀具卡 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按所用的刀具來(lái)劃分工序，即在一次裝夾中，用同一把刀具加工出可能加工的所有的部位，然后再換另一把刀具加工其它的部位。這樣即可以減少換刀時(shí)間，又可以壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差。在一個(gè)工序內(nèi)的工步，按全部加工面先粗加工后精加工來(lái)劃分工步。因此，按上述方法，零件的數(shù)控加工工序卡如下所 表3.1 零件數(shù)控加工工序卡 單位名稱 數(shù)控加工工序卡 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 材料 零件圖號(hào) 鋁件 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 夾具編號(hào) 使用設(shè)備 車(chē)間 1 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速(r/min) 進(jìn)給量(mm/min) 背吃刀量(mm) 備注 3 粗銑上表面 T1 面銑刀 1000 100 1.5 自動(dòng) 4 粗銑正八邊形及臺(tái)階面 T1 面銑刀 1000 100 1.5 自動(dòng) 5 精銑上表面 T1 面銑刀 1200 80 0.5 自動(dòng) 6 精銑正八邊形及臺(tái)階面 T1 面銑刀 1200 80 0.5 自動(dòng) 7 粗銑臺(tái)階面輪廓 T2 立銑刀 1000 100 1.5 自動(dòng) 8 精銑臺(tái)階面輪廓 T2 立銑刀 1200 80 0.5 自動(dòng) 9 粗銑孔 T3 立銑刀 1000 100 1.5 自動(dòng) 10 精銑孔 T3 立銑刀 1200 80 0.5 自動(dòng) 11 粗銑槽1 T3 立銑刀 1000 100 1.5 自動(dòng) 12 粗銑槽2 T3 立銑刀 1000 100 1.5 自動(dòng) 13 精銑槽1 T3 立銑刀 1200 80 0.5 自動(dòng) 14 精銑槽2 T3 立銑刀 1200 80 0.5 自動(dòng) 15 鉆的孔1 T4 麻花鉆 1000 自動(dòng) 16 鉆的孔2 T4 麻花鉆 1000 自動(dòng) 17 攻絲孔1M6 T5 M6絲錐 500 自動(dòng) 18 攻絲孔2M6 T5 M6絲錐 500 自動(dòng) 零件數(shù)控加工刀具卡如下： 表3.7 零件數(shù)控加工刀具卡 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 序號(hào) 刀具編號(hào) 刀具規(guī)格和名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 面銑刀 1 零件上、下表面，正八邊形及臺(tái)階面多余輪廓 2 T02 立銑刀 1 凸臺(tái)輪廓 3 T03 立銑刀 1 中心孔，兩個(gè)凹槽 4 T04 麻花鉆 1 兩個(gè)螺紋孔 5 T05 M6絲錐 1 兩個(gè)螺紋孔 4 數(shù)控加工程序的編制 4.1西門(mén)子840D常用的編程指令 西門(mén)子840D中常用的編程指令如下： G00：快速移動(dòng)指令。一般用于刀具的空行程和刀具的快速定位，以減少空刀的時(shí)間。格式：G00 X_ Y_ Z_ G01：直線插補(bǔ)指令。用于加工直線時(shí)調(diào)用。格式：G01 X_ Y_ Z_ F_ G02：順時(shí)針圓弧插補(bǔ)。 G03：逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。如圖4.1所示 格式：G02/G03 X _ Y_ CR=_ F_或G02/G03 X_ Y_ I_ J_ F_ 圖4.1 圓弧插補(bǔ) G17、G18、G19：用于加工平面的選擇。其分別為XOY平面、XOZ平面、YOZ平面。（對(duì)于加工所用的立式銑床，其加工面為XOY平面） G20/G21：英制輸入、公制輸入。 G40：取消刀具補(bǔ)償。G41:刀具半徑左補(bǔ)償。G42：刀具半徑右補(bǔ)償。如圖4.2所示 圖4.2 刀具半徑補(bǔ)償 G43：刀具長(zhǎng)度正補(bǔ)償。G44：刀具長(zhǎng)度負(fù)補(bǔ)償。G49：取消刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。如圖4.3所示 圖4.3 刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償 G54~G59：用于工件坐標(biāo)系的設(shè)定。 G94：每分鐘進(jìn)給量（mm/min）。G95：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)。 M17 ：子程序的結(jié)束。M30：主程序的結(jié)束。 平面銑削循環(huán)的調(diào)用指令：CYCLE71。表4.1 參數(shù)表，表4.2為參數(shù)VARI選擇 表4.1 參數(shù)表 參數(shù)名 功 能 備注 RTP 回退平面 該處可換刀 RFP 參考（基準(zhǔn)）平面 加工參考面 SDIS 安全距離 相對(duì)距離 DP 加工平面 PA 起始點(diǎn)X坐標(biāo) PO 起始點(diǎn)Y坐標(biāo) LENG 平面長(zhǎng)度（X） 比工件長(zhǎng)，減少刀紋(工件長(zhǎng)+刀半徑+5mm) WID 平面長(zhǎng)度（Y） 比工件長(zhǎng)，減少刀紋(工件寬+5mm) STA 平面傾斜角度 整體傾斜 MID 每次最大銑深 一次銑完0,最大值為2mm MIDA 每一刀間距 小于刀直徑，約0.7D FDP 抬刀高度 RFP+SDIS FALD 深度方向余量 FFP1 進(jìn)給速度 同主程序中F給 VARI 加工方式 空格鍵換方式,方式選擇參考下表 FDP1 —— —— 表4.2為參數(shù)VARI選擇 VARI 個(gè)位 粗1 精 2 十位 左右單向 1 11 12 上下單向 2 21 22 左右雙向 3 31 32 上下雙向 4 41 42 加工方式VARI對(duì)應(yīng)參數(shù)的簡(jiǎn)圖如4.4所示 圖4.4 VARI對(duì)應(yīng)的參數(shù)簡(jiǎn)圖 輪廓銑削循環(huán)的調(diào)用指令：CYCLE72。圖4.5循環(huán)示意圖，表4.3參數(shù)表。 圖4.5循環(huán)示意圖 表4.3 參數(shù)表 參數(shù)名 功 能 備注 KNAM 輪廓銑削子程序名 程序名由數(shù)字、字母組成 RTP 回退平面 該處可換刀 RFP 參考（基準(zhǔn)）平面 加工參考面 SDIS 安全距離 相對(duì)距離 DP 加工平面 MID 每次銑深 最大值為2 FAL 余量 FALD 深度余量 FFP1 進(jìn)給速度 同主程序中F給 FFD Z軸方向進(jìn)給速度 1/2FFP1 VARI 加工方式 空格鍵換方式,方式選擇參考下表 RL 刀補(bǔ) 41左補(bǔ)償，42右補(bǔ)償，40取消補(bǔ)償 AS1 切入方式 空格鍵換方式,方式選擇參考下表 LP1 切入長(zhǎng)度（半徑） FF3 回退速度 同F(xiàn)FP1 AS2 切出方式 AS1 LP2 切出長(zhǎng)度（半徑） 比LP1小 表4.4 VARI選擇 個(gè)位 加工的方式 粗 1 精 2 十位 退到下一刀速度 快進(jìn)G0 0 工進(jìn)G1 1 百位 抬刀方式（位置） RTP 0 RFP+SDIS 1 SDIS 2 不抬刀 3 表4.5 AS1（AS2）選擇 AS1（AS2） 個(gè)位 直線切入1 1/4切入2 半圓切入3 十位 刀先往下 0 1 2 3 刀走空間曲線 1 11 12 13 圓槽銑削循環(huán)的調(diào)用指令：POCKET4。圖4.6循環(huán)示意圖，表4.6 參數(shù)表 圖4.6循環(huán)示意圖 表4.6 參數(shù)表 參數(shù)名 功 能 備注 RTP 回退平面 該處可換刀 RFP 參考（基準(zhǔn)）平面 加工參考面 SDIS 安全距離 相對(duì)距離 DP 加工平面 PRAD 半徑 PA 圓心坐標(biāo)(X) PO 圓心坐標(biāo)(Y) MID 每次最大深度 最大值為2mm FAL 深度余量 FALD 深度余量 FFP1 輪廓進(jìn)給速度 同主程序中F給 FFD Z軸方向進(jìn)給速度 1/2FFP1 CDIR 走刀路線 0-向下銑削1-向上銑削2-G2 3-G3 VARI 加工方式 空格鍵換方式,方式選擇參考下表 MIDA 每刀間距 系統(tǒng)計(jì)算0 AP1 底槽直徑 沒(méi)底槽0 AD 底槽深度 RAD1 螺旋線半徑 0.8D左右 DP1 螺旋線深度 表4.7 VARI加工方式選擇 VARI 個(gè)位 粗 1 精 2 十位 G0快速進(jìn)給 0 1 2 G1從上往下銑 1 11 12 螺旋線切入 2 21 22 鉆深孔的調(diào)用循環(huán)指令：CYCLE83。圖4.7 循環(huán)示意圖，表4.8 參數(shù)表 圖4.7 循環(huán)示意圖 表4.8 參數(shù)表 參數(shù)名 功 能 備注 RTP 回退平面 該處可換刀 RFP 參考（基準(zhǔn)）平面 加工參考面 SDIS 安全距離 相對(duì)距離 DP 鉆孔深度 只選一個(gè)填 DPR 鉆孔深度(相對(duì)) FDEP 第一次鉆深 只選一個(gè)填 FDPR 第一次鉆深(相對(duì)) DAM 第二次以后深 DTB 每次鉆后停留時(shí)間 DTS 每次鉆前停留時(shí)間 排屑,散熱 FRF 第一次鉆孔進(jìn)給速度因素 0~1 VARI 加工方式 刀具鉆后抬一點(diǎn)0;刀具鉆后退出孔外1 AXN 刀具軸 空格鍵換方式,方式選擇參考下表 MDEP 最小鉆孔深度 VRT 退刀距離 VARI為0時(shí)有效 DTD 刀具孔底停留時(shí)間 光整 DIS1 抬出孔外高度 VARI為1時(shí)有效 表4.9 參數(shù)AXN選擇 AXN G17 G18 G19 X 1 2 3 Y 2 3 2 Z 3 1 1 攻絲的調(diào)用循環(huán)指令：CYCLE84。圖4.8循環(huán)示意圖，表4.10 參數(shù)表 圖4.8循環(huán)示意圖 表4.10 參數(shù)表 參數(shù)名 功 能 備注 RTP 回退平面 該處可換刀 RFP 參考（基準(zhǔn)）平面 加工參考面 SDIS 安全距離 相對(duì)距離 DP 攻絲深度 只選一個(gè)填 DPR 攻絲深度(相對(duì)) DTB 每次鉆后停留時(shí)間 SDAC 結(jié)束循環(huán)后的旋轉(zhuǎn)