復(fù)雜軸類配合件加工畢業(yè)設(shè)計(jì)

復(fù)雜軸類配合件加工畢業(yè)設(shè)計(jì),復(fù)雜,繁雜,配合,加工,畢業(yè)設(shè)計(jì) 南通職業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課題： 復(fù)雜軸類配合件加工 系 科： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2008.5.5 摘 要 數(shù)控車(chē)床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車(chē)床主要用于加工軸類、盤(pán)類等回轉(zhuǎn)體零件。通過(guò)數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車(chē)槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。 數(shù)控車(chē)床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車(chē)床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。 數(shù)控機(jī)床的編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程，編制復(fù)雜零件時(shí)，容易出錯(cuò)；而自動(dòng)編程則不會(huì)發(fā)生這種情況。 編程就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開(kāi)關(guān)、刀具夾緊、松開(kāi)等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定格式編寫(xiě)成加工程序。 數(shù)控機(jī)床程序編制過(guò)程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫(xiě)零件程序、程序校驗(yàn)。 機(jī)床夾具的種類很多，按使用機(jī)床類型分類，可分為車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具和自?shī)A緊夾具等。 關(guān)鍵詞：數(shù)控，車(chē)床，編程，加工。 CNC Machining A CNC MACHINING CNC stands for computer numerical control. CNC machining is a versatile system that allows you to control the motion of tools and parts through computer programs that use numeric data. CNC machining can be used with nearly any traditional machine. CNC Machining CNC machining starts with a piece of metal, sometimes called a "billet." (Billet:??pretentious word for "lump of metal," used by machinests and marketeers to confuse outsiders.) That piece of metal might have been cast, forged, or rolled (squeezed between rollers, sort of a limited forging, only capable of making flat things with straight grain like a board). It is put into a fairly standard machine tool, that has had position sensing and motors on the control knobs installed. This is basically just a robot machinist. You use a rotating cutting tool to cut away all the metal that isn't your crank. 3D metal etch-a-sketch, with the computer interpolating so the circles come out looking pretty smooth. The down-side of CNC machining There are a couple of issues. First, it wastes a lot of metal. The stuff removed is just metal shavings, and can only be sold for scrap. By comparison, forging uses almost all of the metal, except for a little bit of "flash" that seeps into the crack between the tool and the die. The process can be time consuming -- you can remove a couple of cubic inches of metal per minute. (limited mostly by your ability to keep the friction of cutting from overheating, and possibly melting things. This is especially important for the cutting tool, which may be severely weakened if you get it too hot, never mind near to melting), A part that is "sprawling" like your right crank, can take 10 minutes or more to make, compared to the small number of seconds that it takes a press to cycle. (A large press can make several parts per squish, providing even higher productivity.) They are complicated machines, full of servomechanisms, and measuring technology that can measure to 0.005mm (0.0001") while covered in oil. A CNC machine has a minimum of 6 motors (including some to change tools, and one or more to pump oil and coolant various places). This translates to running costs that may be well over $1/minute. (The computer is not a significant part of the cost any more.) Oh yeah, strength. Well, if you cut away metal, it doesn't have the tightly packed surface finish of a forging. Worse, there may be inside corners that have a sharp junction. These are "stress risers," places that cracks can start (in any metal, but aluminium is particularly sensitive to it. Titanium is even worse.) Advantages of CNC machining You can't use an acute inside angle on a forging, you would never be able to get the part out of the mold. So all inside corners must be wider than 90 degrees, and have radiused edges (if you had a die (mold) that tried to form a sharp corner, it would cut rather than push the metal into place. CNC machining doesn't impose such restrictions, though to get nicely radiused corners, you might have to change tools, to make the last pass. (you use a flat tool to get rid of the bulk of the metal over the flat areas, and use a round nosed tool to form the inside radius where needed.) So eliminating stress risers means more expensive machining time. Why CNC Machining? So why CNC machining at all? Well its good at making small numbers of complicated shapes. In fact, they are just the thing to make the molds (called tools and dies) to do your forging in. (As a result, CNC technology has in fact lowered the "tooling" costs associated with forging!) It got its biggest boost from the missle folks. If you only plan to build 30 of something, CNC is just the thing for parts with a complicated shape, like that landing gear strut on that fighter. The peace dividend left a bunch of shops with excess CNC capacity. Since the cost of the machine "just sitting idle" can easily be over half what it costs running full out on a billable job, it was find something for it to do, or the bank may be calling the auctioneer. They cast around for things that would get some money in to make the lease payments. Boutique bike parts and other things, where "rocket science" adds enough marketing appeal to overcome CNC's inefficiencies, were something these shops latched onto. (for others, take a look at golf clubs or motorcycle and car hop up parts) A press, while big and heavy is a very simple "low tech" machine, that has very low maintenance requirements. For the most part, they are too stupid to break. The most complicated part of a press are the sensors that make sure that the operator's body is out of the way before it starts moving. It's either a single motor connected to a pump, and a big hydraulic piston, or a "drop forge", a big lump of metal, with a mechanism that picks it up, and drops it. 目 錄 摘 要 1 英語(yǔ)介紹 ............... 第一章 緒論 6 1.0 數(shù)控機(jī)床介紹......................................................................................... 1.1數(shù)控編程的介紹……………………………………………………7 手工編程 7 第二章 零件圖………………………………………………………………….. 第三章數(shù)控加工工工藝設(shè)計(jì) 8 3.1數(shù)控車(chē)削零件圖工藝分析................................8 3.2加工工藝的確定 9 第四章 程序介紹以及加工對(duì)刀………………………………………………… 4.1程序介紹……………………………………………………………… 4.2加工對(duì)刀……………………………………………………………… 4.3數(shù)控車(chē)床對(duì)刀步驟…………………………………………………… 第五章 數(shù)控車(chē)床對(duì)刀具及刀具座的要求…………………………………… 5.1．對(duì)刀具的要求 17 5.2對(duì)刀座(夾)的要求 18 5.3數(shù)控車(chē)床選刀過(guò)程……………………………………………………19 5.4數(shù)控加工刀具卡片……………………………………………………20 第六章 夾具的概念及作用 數(shù)控機(jī)床夾具的類型和特點(diǎn)………………. 第七章 加工進(jìn)給路線的確定 21 7.1加工路線與加工余量的關(guān)系 23 7.2刀具的切入、切出 25 7.3零件加工工藝卡 26 第八章 零件加工過(guò)程完整介紹........................................................................26 第九章 數(shù)控機(jī)床編程 35 9.1數(shù)控加工程序 36 9.2數(shù)控模擬加工 43 第十章 總 結(jié) 44 參考文獻(xiàn) 45 第一章 緒論 1.0 數(shù)控機(jī)床介紹 數(shù)字控制機(jī)床是用數(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)床的組成部分包括測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)及開(kāi)環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，在對(duì)數(shù)控零件進(jìn)行實(shí)際程序設(shè)計(jì)之前，了解各組成部分是重要的。 數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對(duì)象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動(dòng)機(jī)床高，可以精確加工復(fù)雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車(chē)床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車(chē)削中心等。 數(shù)控機(jī)床主要由數(shù)控裝置、伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)床主體組成。輸入數(shù)控裝置的程序指令記錄在信息載體上，由程序讀入裝置接收，或由數(shù)控裝置的鍵盤(pán)直接手動(dòng)輸入。 數(shù)控裝置包括程序讀入裝置和由電子線路組成的輸入部分、運(yùn)算部分、控制部分和輸出部分等。數(shù)控裝置按所能實(shí)現(xiàn)的控制功能分為點(diǎn)位控制、直線控制、連續(xù)軌跡控制等。 伺服機(jī)構(gòu)分為開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三種類型。數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)是使工作臺(tái)或滑座沿坐標(biāo)軸準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的裝置。用于數(shù)控設(shè)備的伺服機(jī)構(gòu)常有兩種：步進(jìn)電機(jī)和液壓馬達(dá)。步進(jìn)電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)常用于不太貴重的數(shù)控設(shè)備上。這些電機(jī)通常是大轉(zhuǎn)矩的伺服機(jī)構(gòu)，直接安裝在工作臺(tái)或刀座的絲杠上。大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)是由來(lái)自定子和轉(zhuǎn)子組件的磁力脈沖驅(qū)動(dòng)的，這種作用的結(jié)果是電機(jī)軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)產(chǎn)生200步距。把電機(jī)軸接在10扣/英寸的絲杠上，每步能產(chǎn)生0.0005英寸的移動(dòng)（1/200X1/10=0.0005英寸）。液壓伺服馬達(dá)使壓力液體流過(guò)齒輪或柱塞，從而使軸轉(zhuǎn)動(dòng)。絲杠和滑座的機(jī)械運(yùn)動(dòng)是通過(guò)各種閥和液壓馬達(dá)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。液壓伺服馬達(dá)產(chǎn)生比步進(jìn)電機(jī)更大的轉(zhuǎn)矩，但比步進(jìn)電機(jī)貴，且噪聲很大。大多數(shù)大型數(shù)控機(jī)床使用液壓伺服機(jī)構(gòu)。 1.1 數(shù)控編程的介紹 ?1. 手工編程? ????手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個(gè)步驟，即從零件圖紙分析、工藝決策、確定加工路線和工藝參數(shù)、計(jì)算刀位軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)、編寫(xiě)零件的數(shù)控加工程序單直至程序的檢驗(yàn)，均由人工來(lái)完成。? ????對(duì)于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的輪廓加工，幾何計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，手工編程即可實(shí)現(xiàn)。如簡(jiǎn)單階梯軸的車(chē)削加工，一般不需要復(fù)雜的坐標(biāo)計(jì)算，往往可以由技術(shù)人員根據(jù)工序圖紙數(shù)據(jù)，直接編寫(xiě)數(shù)控加工程序。?但對(duì)輪廓形狀不是由簡(jiǎn)單的直線、圓弧組成的復(fù)雜零件，特別是空間復(fù)雜曲面零件，數(shù)值計(jì)算則相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，且很難校對(duì)，采用手工編程是難以完成的。? 第二章 零件圖 第三章數(shù)控加工工工藝設(shè)計(jì) 3.1數(shù)控車(chē)削零件圖工藝分析 在設(shè)計(jì)零件的加工工藝規(guī)程時(shí)，首先要對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行深入分析。對(duì)于數(shù)控車(chē)削加工應(yīng)考慮以下幾方面： 3.1.1．構(gòu)成零件輪廓的幾何條件. 3.1.2尺寸精度要求 分析零件圖樣尺寸精度的要求，以判斷能否利用車(chē)削工藝達(dá)到，并確定控制尺寸精度的工藝方法。 在該項(xiàng)分析過(guò)程中，還可以同時(shí)進(jìn)行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對(duì)尺寸及尺寸鏈計(jì)算等。在利用數(shù)控車(chē)床車(chē)削零件時(shí)，常常對(duì)零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作為編程的尺寸依據(jù)。 3.1.3．形狀和位置精度的要求 零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。加工時(shí)，要按照其要求確定零件的定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)，還可以根據(jù)數(shù)控車(chē)床的特殊需要進(jìn)行一些技術(shù)性處理，以便有效的控制零件的形狀和位置精度。 3.1.4．表面粗糙度要求 表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數(shù)控車(chē)床、刀具及確定切削用量的依據(jù)。 3.1.5．材料與熱處理要求 零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數(shù)控車(chē)床型號(hào)、確定切削用量的依據(jù)。 3.2 加工工藝的確定 在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對(duì)具體零件制定加工順序時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工順序合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。 數(shù)控車(chē)削的加工順序一般按照4.1.4和4.2.2中總體原則確定，下面針對(duì)數(shù)控車(chē)削的特點(diǎn)對(duì)這些原則進(jìn)行詳細(xì)的敘述。 (1)先粗后精 為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量(如圖2-1和2-2中的虛線內(nèi)所示部分)去掉，同時(shí)盡量滿足精加工的余量均勻性要求。 圖2-1 圖2-2 當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時(shí)，則可安排半精加工作為過(guò)渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時(shí)，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這時(shí)，加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 （2）內(nèi)外交叉 對(duì)既有內(nèi)表面（內(nèi)型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面（外表面或內(nèi)表面）加工完畢后，再加工其他表面（內(nèi)表面或外表面）。 （3）基面先行原則 用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。例如軸類零件加工時(shí)，總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓表面和端面。 上述原則并不是一成不變的，對(duì)于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。這些都有賴于編程者實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累與學(xué)習(xí)。 第四章 程序介紹以及加工對(duì)刀 4.1 程序指令介紹 將一組命令所構(gòu)成的功能，像子程序一樣事先存入存儲(chǔ)器中，用一個(gè)命令作為代表，執(zhí)行時(shí)只需要寫(xiě)出這個(gè)代表命令，就可以執(zhí)行其功能。這一組命令稱為用戶宏主體（或用戶宏程序），簡(jiǎn)稱為用戶宏（Custom Macro）指令，這個(gè)代表命令稱為用戶宏命令，也稱為宏調(diào)用命令。 用戶宏的最大特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： 1.可以在用戶宏主（本）體中使用變量。 2. 可以進(jìn)行變量之間的運(yùn)算。 3.用戶宏命令可以對(duì)變量進(jìn)行賦值。 使用用戶宏時(shí)的方便之處在于可以用變量代替具體數(shù)值，因而在加工同一類的零件時(shí)，只需將實(shí)際的值賦予變量即可，而不需要對(duì)每一個(gè)零件都遍一個(gè)程序。 用戶宏程序功能有A、B兩種類型。 （1） 宏指令G65 宏指令G65可以實(shí)現(xiàn)豐富的宏功能，包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等。宏指令的一般形式為：G65Hm P# j R # k式中 m ——宏程序功能，數(shù)值范圍01-99； #i——運(yùn)算結(jié)果存放處的變量名； #j——被操作的第一個(gè)變量，也可以是一個(gè)常數(shù)； #k——被操作的第二個(gè)變量，也可以是一個(gè)常數(shù)。 FANUC系統(tǒng)中常用的程序指令：G00：快速定位 G01直線插補(bǔ) G02圓弧插補(bǔ)（順時(shí)針） G03圓弧插補(bǔ)（逆時(shí)針） G04暫停 G32螺紋切削 （1）外圓粗切循環(huán)G71U（d）R（e） G71 P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）T（t）式中 d ——切削深度（半徑給定） e ——退刀量 ns ——精加工程序第一個(gè)程序段的順序號(hào) nf——精加工程序最后一個(gè)程序段的順序號(hào) u——在X方向的精加工余量（直徑值） w——在Z軸方向的精加工余量 f、s、t——F、S、T代碼 （2）復(fù)合螺紋切削循環(huán)指令G76 G76P（m）（r）（&）Q（dmin）R（d） G76X（U）Z（W）R（I）P（k）Q（d）F（L）式中 m---精加工重復(fù)次數(shù)（1~99） r—倒角量 &——刀尖角。 dmin——最小切深（用半徑指定） d——（精加工余量） X（U）Z（W）終點(diǎn)坐標(biāo) i-螺紋半徑差 k-螺紋高 d-第一刀切削深度 L——螺距 （3）G70外圓精加工循環(huán) P——精加工第一段程序號(hào) Q——精加工最后程序號(hào) G指令（準(zhǔn)備功能） 4.2 加工對(duì)刀 車(chē)床分有對(duì)刀器和沒(méi)有對(duì)刀器,但是對(duì)刀原理都一樣,先說(shuō)沒(méi)有對(duì)刀器的吧. 車(chē)床本身有個(gè)機(jī)械原點(diǎn),你對(duì)刀時(shí)一般要試切的啊,比如車(chē)外徑一刀后Z向退出,測(cè)量車(chē)件的外徑是多少,然后在G畫(huà)面里找到你所用刀號(hào)把光標(biāo)移到X輸入X...按測(cè)量機(jī)床就知道這個(gè)刀位上的刀尖位置了,內(nèi)徑一樣,Z向就簡(jiǎn)單了,把每把刀都在Z向碰一個(gè)地方然后測(cè)量Z0就可以了. 這樣所有刀都有了記錄,確定加工零點(diǎn)在工件移里面(offshift),可以任意一把刀決定工件原點(diǎn). 這樣對(duì)刀要記住對(duì)刀前要先讀刀. 有個(gè)比較方便的方法,就是用夾頭對(duì)刀,我們知道夾頭外徑,刀具去碰了輸入外徑就可以,對(duì)內(nèi)徑時(shí)可以拿一量塊用手壓在夾頭上對(duì),同樣輸入夾頭外徑就可以了. 如果有對(duì)刀器就方便多了,對(duì)刀器就相當(dāng)于一個(gè)固定的對(duì)刀試切工件,刀具碰了就記錄進(jìn)去位置了. 所以如果是多種類小批量加工最好買(mǎi)帶對(duì)刀器的.節(jié)約時(shí)間. 我以前用的MAZAK車(chē)床,我換一個(gè)新工件從停機(jī)到新工件開(kāi)始批量加工中間時(shí)間一般只要10到15分鐘就可以了.(包括換刀具軟爪試切) ========================================= 數(shù)控車(chē)床基本坐標(biāo)關(guān)系及幾種對(duì)刀方法比較 在數(shù)控車(chē)床的操作與編程過(guò)程中，弄清楚基本坐標(biāo)關(guān)系和對(duì)刀原理是兩個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。這對(duì)我們更好地理解機(jī)床的加工原理，以及在處理加工過(guò)程中修改尺寸偏差有很大的幫助。 一、基本坐標(biāo)關(guān)系 一般來(lái)講，通常使用的有兩個(gè)坐標(biāo)系：一個(gè)是機(jī)械坐標(biāo)系 ；另外一個(gè)是工件坐標(biāo)系，也叫做程序坐標(biāo)系。兩者之間的關(guān)系可用圖1來(lái)表示。 圖1 機(jī)械坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系 在機(jī)床的機(jī)械坐標(biāo)系中設(shè)有一個(gè)固定的參考點(diǎn)(假設(shè)為(X，Z))。這個(gè)參考點(diǎn)的作用主要是用來(lái)給機(jī)床本身一個(gè)定位。因?yàn)槊看伍_(kāi)機(jī)后無(wú)論刀架停留在哪個(gè)位置，系統(tǒng)都把當(dāng)前位置設(shè)定為(0，0)，這樣勢(shì)必造成基準(zhǔn)的不統(tǒng)一，所以每次開(kāi)機(jī)的第一步操作為參考點(diǎn)回歸(有的稱為回零點(diǎn))，也就是通過(guò)確定(X，Z)來(lái)確定原點(diǎn)(0，0)。 為了計(jì)算和編程方便，我們通常將程序原點(diǎn)設(shè)定在工件右端面的回轉(zhuǎn)中心上，盡量使編程基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)、裝配基準(zhǔn)重合。機(jī)械坐標(biāo)系是機(jī)床唯一的基準(zhǔn)，所以必須要弄清楚程序原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置。這通常在接下來(lái)的對(duì)刀過(guò)程中完成。 二、對(duì)刀方法 1. 試切法對(duì)刀 試切法對(duì)刀是實(shí)際中應(yīng)用的最多的一種對(duì)刀方法。下面以采用MITSUBISHI 50L數(shù)控系統(tǒng)的RFCZ12車(chē)床為例，來(lái)介紹具體操作方法。 工件和刀具裝夾完畢，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)刀架至工件試切一段外圓。然后保持X坐標(biāo)不變移動(dòng)Z軸刀具離開(kāi)工件，測(cè)量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應(yīng)的刀具參數(shù)中的刀長(zhǎng)中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)用刀具當(dāng)前X坐標(biāo)減去試切出的那段外圓直徑，即得到工件坐標(biāo)系X原點(diǎn)的位置。再移動(dòng)刀具試切工件一端端面，在相應(yīng)刀具參數(shù)中的刀寬中輸入Z0，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將此時(shí)刀具的Z坐標(biāo)減去剛才輸入的數(shù)值，即得工件坐標(biāo)系Z原點(diǎn)的位置。 例如，2#刀刀架在X為150.0車(chē)出的外圓直徑為25.0，那么使用該把刀具切削時(shí)的程序原點(diǎn)X值為150.0-25.0=125.0；刀架在Z為180.0時(shí)切的端面為0，那么使用該把刀具切削時(shí)的程序原點(diǎn)Z值為180.0-0=180.0。分別將(125.0，180.0)存入到2#刀具參數(shù)刀長(zhǎng)中的X與Z中，在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐標(biāo)系。 事實(shí)上，找工件原點(diǎn)在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置并不是求該點(diǎn)的實(shí)際位置，而是找刀尖點(diǎn)到達(dá)(0，0)時(shí)刀架的位置。采用這種方法對(duì)刀一般不使用標(biāo)準(zhǔn)刀，在加工之前需要將所要用刀的刀具全部都對(duì)好。 2. 對(duì)刀儀自動(dòng)對(duì)刀 現(xiàn)在很多車(chē)床上都裝備了對(duì)刀儀，使用對(duì)刀儀對(duì)刀可免去測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，大大提高對(duì)刀精度。由于使用對(duì)刀儀可以自動(dòng)計(jì)算各把刀的刀長(zhǎng)與刀寬的差值，并將其存入系統(tǒng)中，在加工另外的零件的時(shí)候就只需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刀，這樣就大大節(jié)約了時(shí)間。需要注意的是使用對(duì)刀儀對(duì)刀一般都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)刀具，在對(duì)刀的時(shí)候先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)刀。 下面以采用FANUC 0T系統(tǒng)的日本W(wǎng)ASINO LJ-10MC車(chē)削中心為例介紹對(duì)刀儀工作原理及使用方法。對(duì)刀儀工作原理如圖3所示。刀尖隨刀架向已設(shè)定好位置的對(duì)刀儀位置檢測(cè)點(diǎn)移動(dòng)并與之接觸，直到內(nèi)部電路接通發(fā)出電信號(hào)(通常我們可以聽(tīng)到嘀嘀聲并且有指示燈顯示)。在2#刀尖接觸到a點(diǎn)時(shí)將刀具所在點(diǎn)的X坐標(biāo)存入到圖2所示G02的X中，將刀尖接觸到b點(diǎn)時(shí)刀具所在點(diǎn)的Z坐標(biāo)存入到G02的Z中。其他刀具的對(duì)刀按照相同的方法操作。 事實(shí)上，在上一步的操作中只對(duì)好了X的零點(diǎn)以及該刀具相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)刀在X方向與Z方向的差值，在更換工件加工時(shí)再對(duì)Z零點(diǎn)即可。由于對(duì)刀儀在機(jī)械坐標(biāo)系中的位置總是一定的，所以在更換工件后，只需要用標(biāo)準(zhǔn)刀對(duì)Z坐標(biāo)原點(diǎn)就可以了。操作時(shí)提起Z軸功能測(cè)量按鈕“Z-axis shift measure”，CRT出現(xiàn)如圖4所示的界面。 圖4 對(duì)刀數(shù)值界面 手動(dòng)移動(dòng)刀架的X、Z軸，使標(biāo)準(zhǔn)刀具接近工件Z向的右端面，試切工件端面，按下“POSITION RECORDER”按鈕，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄刀具切削點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中Z向的位置，并將其他刀具與標(biāo)準(zhǔn)刀在Z方向的差值與這個(gè)值相加從而得到相應(yīng)刀具的Z原點(diǎn)，其數(shù)值顯示在WORK SHIFT工作畫(huà)面上，如圖5所示。 ================================================================== Fanuc系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床對(duì)刀及編程指令介紹 Fanuc系統(tǒng)數(shù)控車(chē)床設(shè)置工件零點(diǎn)常用方法 一， 直接用刀具試切對(duì)刀 1.用外園車(chē)刀先試車(chē)一外園，記住當(dāng)前X坐標(biāo)，測(cè)量外園直徑后，用X坐標(biāo)減外園直徑，所的值輸入offset界面的幾何形狀X值里。 2.用外園車(chē)刀先試車(chē)一外園端面，記住當(dāng)前Z坐標(biāo)，輸入offset界面的幾何形狀Z值里。 二， 用G50設(shè)置工件零點(diǎn) 1.用外園車(chē)刀先試車(chē)一外園，測(cè)量外園直徑后，把刀沿Z軸正方向退點(diǎn)，切端面到中心（X軸坐標(biāo)減去直徑值）。 2.選擇MDI方式，輸入G50 X0 Z0，啟動(dòng)START鍵，把當(dāng)前點(diǎn)設(shè)為零點(diǎn)。 3.選擇MDI方式，輸入G0 X150 Z150 ，使刀具離開(kāi)工件進(jìn)刀加工。 4.這時(shí)程序開(kāi)頭：G50 X150 Z150 …….。 5.注意：用G50 X150 Z150，你起點(diǎn)和終點(diǎn)必須一致即X150 Z150，這樣才能保證重復(fù)加工不亂刀。 6.如用第二參考點(diǎn)G30，即能保證重復(fù)加工不亂刀，這時(shí)程序開(kāi)頭 G30 U0 W0 G50 X150 Z150 7.在FANUC系統(tǒng)里，第二參考點(diǎn)的位置在參數(shù)里設(shè)置，在Yhcnc軟件里，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)對(duì)話框，按鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)即可。 三， 用工件移設(shè)置工件零點(diǎn) 1.在FANUC0-TD系統(tǒng)的Offset里，有一工件移界面，可輸入零點(diǎn)偏移值。 2.用外園車(chē)刀先試切工件端面，這時(shí)Z坐標(biāo)的位置如：Z200，直接輸入到偏移值里。 3.選擇“Ref”回參考點(diǎn)方式，按X、Z軸回參考點(diǎn)，這時(shí)工件零點(diǎn)坐標(biāo)系即建立。 4.注意：這個(gè)零點(diǎn)一直保持，只有從新設(shè)置偏移值Z0，才清除。 數(shù)控車(chē)床對(duì)刀步驟： 一、裝夾工件，安裝刀具 二、在MDI模式下轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，換刀T1（也可以是T2或者是其它刀具，但通常應(yīng)可以切削端面和外園）指令為T(mén)11 三、移動(dòng)刀具，靠近工件 四、X向?qū)Φ叮? 1、 移動(dòng)刀具到外圓，試切削出一段光整的圓柱表面，然后刀具沿Z向退出（此時(shí)刀具不可做X向移動(dòng)） 2、 記錄當(dāng)前機(jī)床的X向機(jī)床坐標(biāo)值X、測(cè)量被切出的工件外圓直徑D 3、 將X—D，計(jì)算結(jié)果填入MENU OFFSET->OFFSET GEOMETRY的與刀具號(hào)相應(yīng)的X中(或者使用機(jī)床的測(cè)量功能) 五、Z向?qū)Φ叮? 1、移動(dòng)刀具，試切削出光整的端面，然后刀具沿X向退出（此時(shí)刀具不得有Z向移動(dòng)） 2、記錄當(dāng)前機(jī)床的機(jī)床坐標(biāo)系Z項(xiàng)值，填入MENU OFFSET->OFFSET GEOMETRY的Z項(xiàng)值中(或者使用機(jī)床的測(cè)量功能) 第五章 數(shù)控車(chē)床對(duì)刀具及刀具座的要求 5.1對(duì)刀具的要求 數(shù)控車(chē)床能兼作粗、精車(chē)削。為使粗車(chē)能大吃刀、大走刀，要求粗車(chē)刀具強(qiáng)度高、耐用度好；精車(chē)首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡可能多地采用機(jī)夾刀。使用機(jī)夾刀可以為自動(dòng)對(duì)刀準(zhǔn)備條件。如果說(shuō)對(duì)傳統(tǒng)車(chē)床上采用機(jī)夾刀只是一種倡議，那么在數(shù)控車(chē)床上采用機(jī)夾刀就是一種要求了。機(jī)夾刀具的刀體，要求制造精度較高，夾緊刀片的方式要選擇得比較合理。由于機(jī)夾刀裝上數(shù)控車(chē)床時(shí)，一般不加墊片調(diào)整，所以刀尖高的精度在制造時(shí)就應(yīng)得到保證。對(duì)于長(zhǎng)徑比例較大的內(nèi)徑刀桿，最好具有抗振結(jié)構(gòu)。內(nèi)徑刀的冷卻液最好先引入刀體，再?gòu)牡额^附近噴出。對(duì)刀片，在多數(shù)情況下應(yīng)采用涂層硬質(zhì)合金刀片。涂層在較高切削速度(>100m／min)時(shí)才體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。普通車(chē)床的切削速度一般上不去，所以使用的硬質(zhì)合金刀片可以不涂層。刀片涂層增加成本不到一倍，而在數(shù)控車(chē)床上使用時(shí)耐用度可增加兩倍以上。數(shù)控車(chē)床用了涂層刀片可提高切削速度，從而就可提高加工效率。涂層材料一般有碳化鈦、氮化鈦和氧化鋁等，在同一刀片上也可以涂幾層不同的材料，成為復(fù)合涂層。數(shù)控車(chē)床對(duì)刀片的斷屑槽有較高的要求。原因很簡(jiǎn)單：數(shù)控車(chē)床自動(dòng)化程度高，切削常常在封閉環(huán)境中進(jìn)行，所以在車(chē)削過(guò)程中很難對(duì)大量切屑進(jìn)行人工處置。如果切屑斷得不好，它就會(huì)纏繞在刀頭上，既可能擠壞刀片，也會(huì)把切削表面拉傷。普通車(chē)床用的硬質(zhì)合金刀片一般是兩維斷屑槽，而數(shù)控車(chē)削刀片常采用三維斷屑槽。三維斷屑槽的形式很多，在刀片制造廠內(nèi)一般是定型成若干種標(biāo)準(zhǔn)。它的共同特點(diǎn)是斷屑性能好、斷屑范圍寬。對(duì)于具體材質(zhì)的零件，在切削參數(shù)定下之后，要注意選好刀片的槽型。選擇過(guò)程中可以作一些理論探討，但更主要的是進(jìn)行實(shí)切試驗(yàn)。在一些場(chǎng)合，也可以根據(jù)已有刀片的槽型來(lái)修改切削參數(shù)。要求刀片有高的耐用度，這是不用置疑的。 數(shù)控車(chē)床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時(shí)，刀片耐用度的設(shè)定原則是把該批刀片中耐用度最低的刀片作為依據(jù)的。在這種情況下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。至于精度，同樣要求各刀片之間精度一致性好。 5.2 對(duì)刀座(夾)的要求 刀(刃)具很少直接裝在數(shù)控車(chē)床的刀架上，它們之間一般用刀座(也稱刀夾)作過(guò)渡。刀座的結(jié)構(gòu)主要取決于刀體的形狀、刀架的外型和刀架對(duì)主軸的配置方式這三個(gè)因素?，F(xiàn)今刀座的種類繁多，生產(chǎn)廠各行其事，標(biāo)準(zhǔn)化程度很低。機(jī)夾刀體的標(biāo)準(zhǔn)化程度比較高，所以種類和規(guī)格并不太多；刀架對(duì)機(jī)床主軸的配置方式總共只有幾種；唯有刀架的外型(主要是指與刀座聯(lián)接的部分)型式太多。用戶在選型時(shí)，應(yīng)盡量減少種類、型式，以利管理。 5.3 數(shù)控車(chē)床選刀過(guò)程 數(shù)控車(chē)床刀具的選刀過(guò)程，如圖5-14所示。從對(duì)被加工零件圖樣的分析開(kāi)始，到選定刀具，共需經(jīng)過(guò)十個(gè)基本步驟，以圖5-14中的10個(gè)圖標(biāo)來(lái)表示。選刀工作過(guò)程從第1圖標(biāo)“零件圖樣”開(kāi)始，經(jīng)箭頭所示的兩條路徑，共同到達(dá)最后一個(gè)圖標(biāo)“選定刀具”，以完成選刀工作。其中，第一條路線為：零件圖樣、機(jī)床影響因素、選擇刀桿、刀片夾緊系統(tǒng)、選擇刀片形狀，主要考慮機(jī)床和刀具的情況；第二條路線為：工件影響因素、選擇工件材料代碼、確定刀片的斷屑槽型、選擇加工條件臉譜，這條路線主要考慮工件的情況。綜合這兩條路線的結(jié)果，才能確定所選用的刀具。下面將討論每一圖標(biāo)的內(nèi)容及選擇辦法。 圖2-4 數(shù)控車(chē)床刀具的選刀過(guò)程 (1) 機(jī)床影響因素 “機(jī)床影響因素”圖標(biāo)如圖2-5所示。為保證加工方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性，獲得最佳加工方案，在刀具選擇前必須確定與機(jī)床有關(guān)的如下因素： ①機(jī)床類型：數(shù)控車(chē)床、車(chē)削中心； ②刀具附件：刀柄的形狀和直徑，左切和右切刀柄； 圖2-5 　機(jī)床影響因素 ③主軸功率； ④工件夾持方式。 5.4 數(shù)控加工刀具卡片 數(shù)控加工刀具卡片如表2-1 表2-1 數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 典型軸 零件圖號(hào) 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 菱形車(chē)刀 1 車(chē)外型 2 T02 60外螺紋車(chē)刀 1 車(chē)外螺紋 3 T03 車(chē)切刀 1 車(chē)外槽 4 T04 內(nèi)孔鏜刀 1 鏜內(nèi)孔 5 T05 60內(nèi)螺紋刀 1 車(chē)內(nèi)螺紋 6 T06 內(nèi)車(chē)槽刀 1 切內(nèi)槽 編制 審核 批準(zhǔn) 共 頁(yè) 第 頁(yè) 第六章 夾具的概念及作用 數(shù)控機(jī)床夾具的類型和特點(diǎn) 應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。 １．機(jī)床夾具的類型 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。 在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。 機(jī)床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行分類。常用的分類方法有以下幾種。 （１）按夾具的使用特點(diǎn)分類 根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，機(jī)床夾具可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和拼裝夾具五大類。 ①通用夾具 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具，其結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盤(pán)、機(jī)床用平口虎鉗、四爪單動(dòng)卡盤(pán)、臺(tái)虎鉗、萬(wàn)能分度頭、頂尖、中心架和磁力工作臺(tái)等。這類夾具適應(yīng)性強(qiáng)，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這些夾具已作為機(jī)床附件由專門(mén)工廠制造供應(yīng)，只需選購(gòu)即可。其缺點(diǎn)是夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。 ②專用夾具 專為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱為專用夾具。在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)、投資較大。 專用夾具一般在批量生產(chǎn)中使用。除大批大量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專用夾具，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 ③可調(diào)夾具 某些元件可調(diào)整或更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具。可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的一類新型夾具。對(duì)不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來(lái)夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專用可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計(jì)并能加工一族相似的工件，故在多品種，中、小批量生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。 ④組合夾具 采用標(biāo)準(zhǔn)的組合元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)，因此組合夾具在單件，中、小批量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。 ⑤拼裝夾具 用專門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數(shù)控機(jī)床上使用。 （２）按使用機(jī)床分類 夾具按使用機(jī)床不同，可分為車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動(dòng)機(jī)床夾具、自動(dòng)線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具等。 （３）按夾緊的動(dòng)力源分類 夾具按夾緊的動(dòng)力源可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。 第七章 加工進(jìn)給路線的確定 進(jìn)給路線是刀具在整個(gè)加工工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。進(jìn)給路線也是編程的依據(jù)之一。 加工路線的確定首先必須保持被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單、走刀路線盡量短、效率較高等。因精加工的進(jìn)給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，因此確定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線。下面將具體分析： 7.1加工路線與加工余量的關(guān)系 在數(shù)控車(chē)床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過(guò)多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車(chē)床上加工。如必須用數(shù)控車(chē)床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^(guò)多的部位先作一定的切削加工。 ①對(duì)大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線圖2-6所示為車(chē)削大余量工件的兩種加工路線，圖(a)是錯(cuò)誤的階梯切削路線，圖(b)按1→5的順序切削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削路線。因?yàn)樵谕瑯颖吵缘读康臈l件下，按圖(a)方式加工所剩的余量過(guò)多。 根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，還可以放棄常用的階梯車(chē)削法，改用依次從軸向和徑向進(jìn)刀、順工件毛坯輪廓走刀的路線(如圖2-7所示) ②分層切削時(shí)刀具的終止位置當(dāng)某表面的余量較多需分層多次走刀切削時(shí)，從第二刀開(kāi)始就要注意防止走刀到終點(diǎn)時(shí)切削深度的猛增。如圖2-8所示，設(shè)以900主偏角刀分層車(chē)削外圓，合理的安排應(yīng)是每一刀的切削終點(diǎn)依次提前一小段距離e(例如可取e=0.05㎜)。如果e=0，則每一刀都終止在同一軸向位置上，主切削刃就可能受到瞬時(shí)的重負(fù)荷沖擊。當(dāng)?shù)毒叩闹髌谴笥?00，但仍然接近900時(shí)，也宜作出層層遞退的安排，經(jīng)驗(yàn)表明，這對(duì)延長(zhǎng)粗加工刀具的壽命是有利的。 圖2-6 車(chē)削大余量毛坯的階梯路線 圖2-7