SSCK20A數控車床主軸和箱體工藝設計論文說明書

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1、摘 要 隨著社會的進步，制造業的發展越來越迅速，數控技術和數控裝備是制造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關系到一個國家的戰略地位。因此，世界上各工業發達國家均采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。在我國，數控技術與裝備的發展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。數控機床發展很快，作為數控機床的重要部分，主軸箱的設計更新也越來越快。 我設計的是SSCK20A數控機床主軸和主軸箱箱體加工工藝以及數控編程，其中涉及了主軸和箱體加工中刀具、量具、毛坯、定位基準等的選擇。設計圖為兩張零號圖紙，一張一號圖紙,兩張二號圖紙。 關

2、鍵詞：數控加工工藝 、數控編程、定位基準、主軸箱、工藝編程。 Abstract Ore and Along with the advance of society, the development of manufacturing industry is mmore quick, the technical equipment of numerical control of numerical control is to make industrial modern important foundation. Whether directly affect a economy of cou

3、ntry strongly develop this foundation with the country's comprehensive power, concern a strategic position of country. Therefore on world, each industrial developed countries adopts significant measure to develop the own technical and its estate of numerical control. in recent years, have gotten fai

4、rly big advance. The development of numerical control of machine tool is very rapid , is the important part of the machine tool of numerical control, the design of the case of main shaft update also more and more rapid. What I design is that the case casing processing technology as well as program

5、ming of numerical control of machine tool of main shaft have in which been concerned with the option of cutting tool, measuring tool, blank and location standard etc. in casing processing. Design drawing is the two blueprints No. 0 and a blueprint No. 1 and two blueprints No. 2 . Keyword: Number co

6、ntrol to process the craft、count to control to weave the distance、fixed position basis、 principal axis box、craft plait distance。 目 錄 摘要：····················································1 Abstract·················································2 第一章 緒論·························

7、······················5 第二章 數控加工概念······································6 2.1高速、高效、高精度、高可靠性························8 第三章 數控車床···········································9 3.1數控車床的組成·····································9 3.2數控車床的特點 ·································11 3.3數控車床的適用范圍及工作原理··········

8、···········12 第四章 數控加工工藝分析·································15 4.1 毛坯的選擇······································18 4.2確定數控加工內容·································18 4.3數控加工零件的工藝性分析························18 4.4定位基準的選擇···································19 4.4.1精基準的選擇·······················

9、·········19 4.4.2粗基準的選擇································19 4.5加工方法的選擇···································20 4.6刀具的選擇·······································21 4.6.1數控車刀的類型與刀片選擇··················21 4.7夾具的選擇·······································21 4.8量具的選擇·····················

10、··················22 4.9數控加工工藝路線設計·····························22 4.9.1外圓表面的加工方法的選擇····················22 第五章 工序的劃分·······································24 5.1加工順序的安排···································25 5.1.1切削加工工序安排·····························25 5.1.2熱處理工序安排·························

11、······25 5.1.3輔助工序安排·································26 5.2數控加工工序設計·································26 5.3走刀路線和工步順序的確定·························26 5.4主軸機械加工工藝規程卡片·························27 5.5主軸的工藝分析···································27 5.6箱體機械加工工藝規程卡片·························27 5.7箱體的工藝分

12、析···································28 第六章 數控加工程序·····································29 6.1主軸數控加工程序·································29 6.2箱體數控加工部分的程序···························31 6.2.1安裝面的數控加工·····························31 6.2.2主軸孔的數控加工程序·························33 第七章 畢業設計總結

13、·····································37 7.1成本分析·········································37 7.2經濟效益分析·····································37 7.3前景預測·········································37 結論····················································38 參考文獻············································

14、···39 致謝····················································40 第一章 緒論 隨著社會的進步，制造業的發展越來越迅速，數控技術和數控裝備是制造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關系到一個國家的戰略地位。因此，世界上各工業發達國家均采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。 ? 在我國，數控技術與裝備的發展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步?，F在不僅能夠生產車、鉆、鏜、銑類及磨削和其它類型的數控機床，

15、而且還可以生產各種加工中心、車削中心、柔性制造單元、組合柔性制造單元等高性能、高自動化的數控機床和柔性制造系統。我國數控機床的品種已有200多個，產量已達到年產10000臺的水平。特別是在通用微機數控領域，以PC平臺為基礎的國產數控系統，已經走在了世界前列。但是，我國在數控技術研究和產業發展方面亦存在不少問題，特別是在技術創新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。我的設計題目為SSCK20A數控機床主軸和主軸箱箱體數控加工工藝分析及數控加工程序編制，通過對數控機床的箱體設計來加深自己對數控機床的了解，為以后自己進入機械廠這樣的工作單位打下基礎。由于我所了解的知識有限，所以我的設計難免

16、有缺陷。在本次設計中，有導師，同學的很大幫助，對此非常感謝。 第二章 數控加工概念 數控加工就是泛指在數控機床上進行零件加工的工藝過程。數控機床是一種用計算機來控制的機床，用來控制機床的計算機不管是專用計算機，還是通用計算機都統稱為數控系統。數控機床的運動和輔助動作均受控于數控系統發出的指令。在數控機床上加工零件與在普通機床上加工零件，其加工方法并無多大差異，但是在機床的運動控制上卻有很大的區別。在普通機床加工時，機床的運動受控于操作工人。如機床的開啟、主軸轉速的變換、走刀路徑、運動部件的位移量，以及機床的停止等都是依靠操作工人來控制的。在數控機床上加工零件時，機床

17、的運動和輔助動作的實現均受控于數控系統發出的指令。而數控系統的指令是由程序員根據工件的材質、加工要求、機床的特性和系統所規定的指令格式編制的。編寫加工指令的過程就稱為編程。所謂編程，就是把加工零件的工藝過程、工參數、運動要求用數字指令形式記錄在介質上，并輸入數控系統。數控系統根據程序指令向伺服裝置和其它功能部件發出運動或終斷信息來控制機床的各種運動。當零件的加工程序結束時，機床便會自動停止。任何一種數控機床，在其數控系統中若沒有輸入程序指令，數控機床不能工作。 2.1、高速、高效、高精度、高可靠性 要提高加工效率，首先必須提高切削和進給速度，同時，還要縮短加工時間；要確保加工質量，

18、必須提高機床部件運動軌跡的精度，而可靠性則是上述目標的基本保證。為此，必須要有高性能的數控裝置作保證。 1）高速、高效 機床向高速化方向發展，可充分發揮現代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對制造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。 新一代數控機床（含加工中心）只有通過高速化大幅度縮短切削工時才可能進一步提高其生產率。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速數控機床特別是高速加工中心的開發應用緊密相關。90年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，加快機床高速化發展步伐。高速主

19、軸單元（電主軸，轉速15000－100000r/min）、高速且高加/減速度的進給運動部件（快移速度60~120m/min，切削進給速度高達60m/min）、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破，達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統（含監控系統）和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，應不失時機地開發應用新一代高速數控機床。 依靠快速、準確的數字量傳遞技術對高性能的機床執行部件進行高精密度、高響應速度的實時處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達到5

20、000米—8000米/分以上；主軸轉數在30000轉/分(有的高達10萬轉/分)以上；工作臺的移動速度：（進給速度），在分辨率為1微米時，在100米/分（有的到200米/分）以上，在分辨率為0.1微米時，在24米/分以上；自動換刀速度在1秒以內；小線段插補進給速度達到12米/分。根據高效率、大批量生產需求和電子驅動技術的飛速發展，高速直線電機的推廣應用，開發出一批高速、高效的高速響應的數控機床以滿足汽車、農機等行業的需求。還由于新產品更新換代周期加快，模具、航空、軍事等工業的加工零件不但復雜而且品種增多。 我們學校的數控加工中心引進的先進數控加工中心設備就是高速的切削，在我國這樣轉速的加工中

21、心很少，因此，大力發展高速的數控機床是未來的發展方向。 2）高精度 從精密加工發展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業強國致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（<10nm），其應用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等）。隨著現代科學技術的發展，對超精密加工技術不斷提出了新的要求.003微米等。 精密化是為了適應高新技術發展的需要，也是為了提高普通機電產品的性能、質量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。隨著高新技術的發

22、展。新材料及新零件的出現，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發展新型超精密加工機床，完善現代超精密加工技術，以適應現代科技的發展。 　當前，機械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，達到5微米；精密加工精度提高了兩個數量級，超精密加工精度進入納米級（0.001微米），主軸回轉精度要求達到0.01-0.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0和對機電產品性能與質量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要，近10多年來，普通級數控機床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密級加工中心的加工精度則從±3-5μm，提高到±1-1

23、.5μm。 3）高可靠性 是指數控系統的可靠性要高于被控設備的可靠性在一個數量級以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠，因為是商品，受性能價格比的約束。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續正常工作，無故障率P(t)＝99%以上的話，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。MTBF大于3000小時，對于由不同數量的數控機床構成的無人化工廠差別就大多了，我們只對一臺數控機床而言，如主機與數控系統的失效率之比為10：1的話（數控的可靠比主機高一個數量級）。此時數控系統的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的M

24、TBF就必須大于10萬小時。 當前國外數控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上。 第三章 數控機床 3．1、數控車床的組成 數控車床由程序編制及程序載體、輸入裝置、數控裝置(CNC)、伺服驅動及位置檢測裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。 1、程序編制及程序載體 數控程序是數控車床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎上，確定零件坐標系在車床坐標系上的相對位置，即零件在車床上的安裝位置，刀具與零件相對運動的尺寸參數，零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數等加工

25、信息后，用由文字、數字和符號組成的標準數控代碼，按規定的方法和格式，編制零件加工的數據程序單。編制程序的工作可由人工進行；對于形狀復雜的零件，則要在專用的編程機或通用計算機上進行自動編程（APT）或利用CAD/CAM系統產生程序。 編好的數控程序，存放在便于輸入到數控裝置的一種存儲載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶、磁盤、閃存卡等。閃存卡由于存儲容量大、數據交流迅速和記錄可靠，在開放式數控系統的新型數控機床上開始使用。 2、輸入裝置　　輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數控代碼傳遞并存入數控系統內。根據存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。數控車床加工程序也可

26、通過鍵盤用手工方式直接輸入數控系統；數控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用網絡通信方式傳送到數控系統中。 零件加工程序輸入過程有兩種不同的方式：一種是邊讀入邊加工（數控系統內存較小時）；另一種是一次將零件加工程序全部讀入數控裝置內部的存儲器，加工時再從內部存儲器中逐段調出進行加工。 3、數控裝置　　數控裝置是數控車床的核心。數控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數控加工程序，經過數控裝置的邏輯電路或系統軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制車床各部分的工作，使其進行規定的有序運動和動作。 零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成

27、，刀具在加工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動，即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數據，不能滿足要求，因此要進行軌跡插補，也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數據點的密化”，求出一系列中間點的坐標值，并向相應坐標輸出脈沖信號，控制各坐標軸（即進給運動的個執行元件）的進給速度、進給方向和進給位移量等。 4、驅動裝置及位置檢測裝置　　驅動裝置接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大后，嚴格按照指令信息的要求驅動車床移動部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動態響應性能是影響數控車床加工精度、表面質量和生產率的重要因素之一。驅動裝置包

28、括控制器（含功率放大器）和執行機構兩大部件。目前大都采用直流或交流伺服電動機作為執行機構。 位置檢測裝置將數控車床個坐標軸的實際位移檢測出來，經反饋系統輸入到車床的數控裝置之后，數控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較，控制驅動裝置按照指令設定值運動。 5、輔助控制裝置 輔助控制裝置的主要作用是接受數控裝置輸出的開關量指令信號，經過編譯、邏輯判別和運算，再經功率放大后驅動相應的電器，帶動車床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件的松開、夾緊等輔助動作。

29、由于可編程控制器（PLC）具有響應快、性能可靠、使用方便、編程和調試程序容易等特點，并可直接驅動部件機床電器，因此，被廣泛用作數控車床的輔助控制裝置。目前，大多數數控系統都帶有內部PLC，用于處理數控機床的輔助指令，從而簡化了機床的輔助控制裝置。 6、車床本體 車床本體與傳統車床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及運動裝置、液壓氣動系統、潤滑系統、冷卻裝置等組成。但數控車床特別是車削中心在整體布局、外觀造型、傳動系統、刀具系統的結構以及操作機構等方面都已發生了較大的變化。這種變化的目的是為了滿足數控車床的要求和充分發揮數控車床的特點。歸納起來包括以下幾個方面的變化。 （1

30、）采用高性能主傳動及主軸部件、具有傳遞功率大、剛度高、抗振性好及熱變形小等優點。 （2）進給傳動采用高效傳動件、具有傳動鏈短、結構簡單、傳動精度高等特點，一般采用滾珠絲杠副、直線滾動導軌副等。 （3）具有完善的刀具自動變換和管理系統。 （4）車床本身具有很高的動、靜剛度。 （5）采用全封閉罩殼。由于數控車床是自動完成加工，為了操作安全等，一般采用移動門結構的全封閉罩殼，對車床的加工部件進行全封閉。 3．2數控車床的特點 1、數控車床的優點 （1）加工對象改型的適應性強 由于在數控車床上改革加工零件時，只需要重新編制程序就能實現對零件的加工，它不同于傳統的車床，不需要改造、更新許

31、多工夾具和檢具，更不需要重新新調整車床。因此，數控車床可以快速地從加工一種零件轉變為加工另一種零件，這就為單件、小批以及試制新產品提供了極大的便利。它不僅縮短了生產準備周期，而且節省了大量工藝裝備費用。 （2）加工精度高 數控車床是以數字形式給出的指令進行加工的，由于目前數控裝置的脈沖當量（即每輸出一個脈沖后數控機床移動部件相應的移動量）一般達到了0.001mm，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數控裝置進行補償，因此，數控車床能達到比較高的加工精度和質量穩定性。這是由數控車床結構設計采用了必要的措施，以及機電結合的特點決定的，首先是結構上引入了滾珠絲杠螺母機構、各種消除間隙結

32、構等，使機械傳動的誤差盡可能??；其次是采用了軟件精度補償技術，使機械誤差進一步減少；第三是用程序控制加工，減少了人為因素對加工精度的影響。這些措施不僅保證了較高的加工精度，同時還保證了較高的質量穩定性。 （3）生產效率高 零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。數控車床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產率比一般車床高得多。數控車床主軸轉速和進給量的范圍比普通車床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結構剛性允許數控車床進行大切削用量的強力切削，有效地節省了機動時間。數控車床移動部件的快速移動和定位采用了加速與減速措施，因而選用了很高的空行程運動速度，消耗在快進

33、、快退和定位的時間要比一般車床少的多。 數控車床的加工精度比較穩定，一般只做首件檢驗或工序間關鍵尺寸的抽樣檢驗，因而可以減少停機檢驗的時間。在使用帶有刀庫和自動換刀裝置的數控車削中心機床時，在一臺機床上實現了多道工序的連續加工，減少了半成品的周轉時間，生產效率的提高就更為明顯。 （4）自動化程度高 數控車床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，其他的機床動作直至加工完畢，都是自動連續完成，不需要進行繁重的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均大為減少，勞動條件也得到相應的改善。 （5）良好的經濟效益 使用失控車

34、床加工零件時，分攤在每個零件上的設備費用是比較昂貴的。但在單件、小批量生產情況下，可以節省工藝裝備費用、輔助生產工時、生產管理費用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經濟效益。 （6）有利于生產管理的現代化 用數控車床加工零件，能準確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作。這些特點都有利于使生產管理現代化。 數控車床在應用中也有不利的一面，如提高了起始階段的投資，對設置維護的要求較高，對操作人員的技術水平要求較高等. 3．3、數控車床的適用范圍及工作原理 1、數控車床的適用范圍 數控車床與臥式車床一樣，也是用來加工軸類或盤類的回轉體零件。但是由于數控車床是

35、自動完成內外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以數控車床特別適合加工形式復雜的軸類或盤類零件。 數控車床具有加工靈活、通用性強、能適應產品的品種和規格頻繁變化的特點，能夠滿足新產品的開發和多品種、小批量、生產自動化的要求，因此被廣泛應用于機械制造業。 數控車床確實存在一般車床所不具備的許多優點，但是這些優點都是以一定條件為前提的。數控車床的應用范圍正在不斷擴大，但它并不能完全代替其他類型的機床，也還不能以最經濟的方式解決機械加工中的所有問題。數控車床通常最適合加工具有以下特點的零件。 1）多品種小批量生產的零件 從通用車床、專用車床、數控車床的零件加工批量數與綜合費

36、用的關系來看，零件加工批量增大對于選用數控車床是不利的。原因在于數控車床設備費用昂貴，以及與大批量生產采用的專用機床相比其效率還不夠高。通常，采用數控車床加工的合理生產批量在10~200件之間。目前有向中批量發展的趨勢。 2）結構比較復雜的零件 從通用車床、專用車床、數控車床的被加工零件復雜程度與批量數的關系來看。通常數控車床適宜于加工結構比較復雜，在非數控車床上加工時需要有昂貴的工藝裝備的零件。 3）需要頻繁改型的零件 它節省了大量的工藝裝備費用，使綜合費用下降。 4）價格昂貴、不允許報廢的關鍵零件。 5）需要最短生產周期的急需零件。 數控車床的初始投資相對較大，由于系統的復雜

37、性，又增加了維修費用。如果缺少完善的售后服務，往往不能及時排除設備故障，將會在一定程度上影響機床的利用率，這些都會增加綜合生產費用。 考慮到以上所述的種種原因，在決定選用數控車床加工時，需要進行反復對比和仔細的經濟分析，使數控車床發揮它的最佳經濟效益。 2、數控車床的工作原理 在傳統的金屬切削機床上，加工零件是操作者根據圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運動軌跡、運動速度等參數，使刀具對工件進行切削加工，最終加工出合格零件。 數控車床的加工，其實質是應用了“微分”原理。其工作原理與過程可簡述如下。 1）數控裝置根據加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按車床對應的坐標軸，以最小移動量（脈沖當量）

38、進行微分，并計算出各軸需要移動的脈沖數。 2）通過數控裝置的插補軟件或插補運算器，把要求的軌跡用量小移動單位的等效折線進行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。 3）數控裝置根據擬合折線的軌跡，給相應的坐標軸連續不斷地分配進給脈沖，并通過伺服驅動使車床坐標軸按分配的脈沖運動。 由上可見：1、只要數控車床的最小移動量（脈沖當量）足夠小，所用的擬合折線就完全可以等效代替理論曲線；2、只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的；3、只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸（刀具）的運動速度。這樣就實現了數控車床控制刀具移動軌跡的根本目的。 以上根據給定的

39、數學函數，在理想軌跡（輪廓）的已知點之間，通過數據點的密化，確定一些中間點的方法，稱為補插。能同時參與插補的坐標軸數。顯然，當數控機床的聯動軸越多，機床加工輪廓的性能就越強。因此，聯動軸的數量是衡量數控機床性能的重要技術指標之一。 第四章 數控加工工藝分析 數控加工柔性好，自動化程度高，特別適宜加工輪廓形狀復雜的曲線、曲面零件，以及具有大量孔、槽加工的復雜箱體、棱體零件。在多品種、小批量生產情況下，適用數控機床加工能獲得較高的經濟效益。 數控加工工藝問題的處理與普通加工基本相同，但又有其特點。因此，在設計零件的數控加工工藝時，

40、既要遵循普通加工工藝的基本原理和方法，又要考慮數控加工本身的特點和零件變成要求。 （1）零件專家方法的確定與夾具的選擇 數控機床上被加工口零件的裝夾方法與一般的機床上的一樣，也要合理選擇定為基準和夾緊方案。在選擇精基準時，也要遵循“基準統一”和“基準重合” 等原則。除此之外，還應考慮一下幾點： 1） 應盡量在一次定位夾緊中完成所有能加工的各表面的加工。為此要選擇便于各個表面都可被加工的定位方式。如對于箱體零件，宜采用一面兩銷的定位方式，也可采用以某側面為導向基準，待工件夾緊后將導向遠見拆去的定位方式。 2） 對于工件一次裝夾可完成工件上各表面的加工，也可直接選用毛面作定位基準，只是這時

41、毛坯的制造精度要求要高一些。對于加工中心，工件在工作臺上的安放位置的確定要兼顧各個工位的加工，要考慮刀具的長度及其港督對加工質量的影響。如進行當工位單面加工，應將工件靠工作臺一側放置；若是四工位面加工，則應將工件放置在工作臺的鄭重位置。這樣可減少刀桿伸出的長度，提高其剛度。 3） 數控加工使用的夾具，其結構大多比較簡單，并應可能選用由通用元件拼裝的組合可調節夾具，以縮短生產準備周期。為了簡化定位、編程和對刀，保證工件能在正確的位置上按程序加工，必須協調工作、夾具與機床坐標系之間的尺寸關系。 （2）加工順序的安排 除了應照“先面后孔”、“先粗后精”等基本原則安排加工順序外，還應注意遵循以下

42、原則： ① 為了減少換刀次數和時間，通常應按刀具集中工序，即在一次裝夾中，用同一把刀具進行加工。對于加工中心，若換刀時間較工作臺轉位時間長，在不影響加工精度的前提下，可按刀具集中工序；但若換刀時間遠短于工作臺轉位時間，這應采用相同工位集中加工的原則，即盡可能在不轉動工作臺的情況下加工完畢所有可以加工的待加工表面，然后再轉動工作臺去加工其他表面。 ② 對于同軸度要求很高的孔系，應在一次定位后，通過順序連續換刀，順序連續加工完該孔系得全部孔后，再加工其他坐標位置的孔，以消除重復定位誤差的影響，提高孔系得同軸度。 （3）對刀點和換刀的確定 對刀點是數控加工時刀具相對于工件運動的起點

43、。由于程序也是從這點開始執行，所以對刀點也稱程序起點或起刀點。編程時應首先考慮對刀點的位置的選擇。 加工精度要求不高時，可直接用工件上或夾具上的某些表面作對刀面；加工精度要求較高時，對刀點應盡量選在林間設計基準或工藝基準上。 對刀點必須與工件的定位基準油一定的坐標之間的關系，這樣才能確定機床坐標系于工件坐標系之間的關系。對刀點的選擇應便于坐標值的計算，并使對刀方便。 對刀時，應使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，對于平底立銑刀是指刀具軸線與刀具地面的交點；對于球頭銑刀是指球頭部分的球心；對于車刀是指刀尖；對于鉆頭是指鉆尖；對于線電極切割機床，則是指線電極軸心與零件面的交點。 加工過程序要

44、換刀時，應規定換刀點。換刀點的位置應根據換刀時不得碰傷工件、夾具以及機床的原則而設定。 （1） 刀具進給路線的規則 進給路線是指數控加工過程忠刀具相對于被加工零件的運動軌跡。規劃進給路線應遵循的原則是： ① 保證加工零件獲得良好的加工精度和表面質量。 ② 使數值計算工作簡單。 ③ 使進給路線簡單。 （2） 刀具選擇 數控加工臺時費用高，為提高效益，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅要剛性好，精度高，而且要尺寸穩定、耐用度高、調整方便。因此，凡加工情況允許選用硬質合金刀具時，就不應選用可轉位刀片以減少刀具以提高耐磨性。精密鏜孔應選用性能更好更耐磨的金剛石和立方氮化硼刀具

45、。 數控加工一般不采用鉆模，鉆孔剛度差，因此鉆孔前應選用大直徑鉆頭或中心鉆先锪以各內錐坑或鉆以中心孔，作為鉆頭切入時的定心錐面，然后再用鉆頭鉆孔。 由于鏜孔是懸臂加工，為平衡徑向力，減輕鏜削振動，應采用對稱的兩刃或多刃鏜刀頭進行切削。精鏜應采用微調鏜刀。 切削用量的確定 ： 數控加工的切削用量選擇原則與普通加工相同。由金屬切削原理可知，在選擇切削用量時，應首先采用最大的切削深度，再選用大的進給量，然后根據確定的刀具耐用度選擇切削速度。對于數控加工，刀具耐用度至少應大于加工完一個零件，或最少不低于半個工作班。 在輪廓加工中，因注意克服由于慣性或伺服系統的隨動誤差而造成輪廓拐角處的“超程

46、”或“欠程”現象。為此，要選擇變化的進給量，即在接近拐角處應適當降低進給量，過拐角后逐漸升高，以保證加工精度。 （3） 程誤差及其控制 程序編程中的誤差由逼近誤差、補差誤差和尺寸圓 誤差三部分組成。在點位數控加工中，編程誤差只包含尺寸圓整誤差。在輪廓加工中，編程誤差主要是補插誤差，尺寸圓整誤差所占的比例較小。 一般應控制尺寸圓整誤差不超過脈沖彈量的一般。減少插補誤差的最簡單方法是密化插補點，但這會增加程序段數目，增加計算、編程工作量。通常編程誤差應小于零件公差的10%～20%。 成批生產按照批量大小與產品的特征，又可分為小批量生產、中批量生產和大批量生產三種。小批量生產跟

47、單件生產相似，合稱單件小批量生產；大批量生產與大量生產相似，合稱大批大量生產。因此中批生產通常僅指總評生產。 不同的生產類型采用不同的制造工藝、工裝設備、技術措施及經濟效果不相同。大批量生產采用高效率的工藝裝備及專用機床，加工成本低；單件小批量通常采用通用設備及工裝，生產率低，成本加工高。數控加工主要用于單件小批生產和成批生產。 4.1毛坯的選擇 根據零件的生產綱領、工件結構形狀和尺寸（結構復雜、多孔、尺寸大）、零件的機械性能要求，軸類零件的毛坯可以采用鍛造。該機床的主軸選用40Cr。主軸箱的毛坯可以采用鑄件，該機床主軸箱毛坯采用HT200灰鑄鐵。 4.2確定數控加工的內容 在選擇主

48、軸和箱體數控加工后，并不說零件所有的加工內容都采用數控加工，數控加工可能只是零件加工工序的一部分。我們可以根據以下的原則進行選擇數控加工內容。 ① 通用機床無法加工的內容應作為有限選擇的內容。 ② 通用機床難加工，質量也難以保證的內容應作為重點選擇的內容。 ③ 通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內容，可在數控機床尚存富裕能力的基礎上進行選擇。 通常情況下，上述加工內容采用數控加工后，產品的質量、生產率與綜合經濟效益等措施指標都會得到明顯的提高。相比之下，下列內容不宜選擇采用數控加工。 ① 需要在機床上進行較長時間調整地加工內容。 ② 數控編程取數困難、易于和檢驗依據發生矛

49、盾的型面型面、輪廓。 ③ 不能在一次安裝中完成加工的其他零星加工表面，采用數控加工又很麻煩，可采用通用機床補加工。 ④ 加工余量大而又不均勻的粗加工。 根據以上的原則我們可以選擇箱體上的A、B兩安裝面定位，精鏜各個主軸孔。 4.3數控加工零件的工藝性分析 該箱體零件主要有平面以及孔系組成。在上述中我們只對那些孔系進行數控加工。那些孔系都是重要的裝配孔，所以其粗糙度要求都比較高，特別是倒角要求為Ra1.6。但也有比較低的666Ra12.5。各孔系都有同軸度要求，孔系端面都有垂直度要求。該零件的材料為鑄鐵，切削加工性能較好。 根據上述分析，我們粗、精加工應該分開進行，以保證表面粗糙度

50、的要求。粗糙度要求低的孔宅粗加工階段就完成。根據零件圖上的465±0.2的尺寸分析，我們先加工465±0.2的兩面。 這樣可以更好的保證各端面的垂直度。從而能保證各孔的同軸度。根據分析我們以A面為定位基準。 4.4定位基準的選擇 工件加工的第一道工序或最初幾道工序中，只能用毛坯上未經加工的表面作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。在以后的工序中，則應使用經過加工的表面作為定位基準，這種基準稱為精定位。 我們首先要考慮選擇怎樣的金基準把各個主要表面加工出來，然后再考慮選擇怎樣的粗基準把作為精基準的表面加工出來。 4.4.1粗基準的選擇 粗基準的選擇主要影響不加工表面與加工表面的相互位置

51、精度，以及加工表面的余量分配。選擇粗基準時必須注意以下幾個問題： ① 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度要求，應以不加工表面作為粗基準。如果工件上由很多不需加工的表面，則應以其中與加工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準。 ② 必須首先保證工件上的某種要表面的加工余量均勻，則應選擇該表面作為粗基準。 ③ 選作粗基準的表面應盡量平整光潔，不應有飛邊、澆口、冒口等缺陷。 ④ 粗基準一般只能使用一次。 根據上述的精基準選擇的原則和粗基準選擇時注意的問題，我們可以在粗加工階段選擇B面為粗基準，在精加工階段，我們可以選擇燕尾面作為精基準，這樣可以做到基準統一和基準重合，

52、可以減少誤差，提高位置精度。 4.4.2精基準的選擇 精基準的選擇應重保證零件的加工精度，特別是加工表面的相互位置精度來考慮，同時也要考慮到裝夾方便，夾具結構方便。選擇精基準應遵循下列原則： ①“基準重合”原則 即應盡可能選用設計基準作為精基準。這樣可以避免由于基準不重合而引起的誤差。 ②“基準統一”原則 即應盡可能選擇加工工件的多個表面時都能使用的一組定位基準作為精基準。這樣就便于保證各加工表面的相互位置精度，避免基準變換說產生的誤差，并能簡化夾具的設計制造。 ③“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度以及他們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可以采取互為基準的原則，反

53、復多次進行加工。 ④“自為基準”原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，再加工時就應盡量選擇加工表面本身作為精基準，而該表面與其他表面之間的位置精度則有先行工序保證。 4.5加工方法的選擇 主軸的零件進行數控加工的內容就是對主軸進行最后一步要求精加工部分內容進行數控加工。箱體零件進行數控加工的內容就是以上所述的那些加工內容中的一些大的要求精度高的平面和主軸孔，下面我們就以主軸孔的加工為例進行分析。由于毛坯是鑄件，所以孔加工前不需要鉆孔。內孔表面的加工方案在很大程度上取決于內孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。對于精度較高、粗糙度Ra值較小的表面，一般不能一次加工到規定的尺寸，而

54、要劃分加工階段逐步進行。 加工順序的確定 該機床主軸箱毛坯采用HT200灰鑄鐵，鑄造精度Ⅱ級，鑄造后進行退火處理。 擬定機械加工工序，要依照“先粗后精”“先主后次”，“先面后孔”加工箱體零件的原則。必要的熱處理、檢驗等輔助工序安排在各加工階段之間。 加工階段的劃分 主軸箱的主要表面的加工分粗精兩個階段。粗、精加工分開進行，可以消除由粗加工所造成的內應力、切削力、加緊力和切削熱對加工精度的影響，有利于保證主軸箱的加工精度；同時還能根據粗、精加工的不同要求來合理地選擇設備，有利于提高生產效率。 4.6刀具的選擇 刀具的選擇是數控加工工藝中重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直

55、接影響加工質量。數控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩定、安裝調整方便。這就要求采用新型優質材料制造數控加工刀具，并合理選擇刀具結構、幾何參數。 4.6.1數控車刀的類型與刀片選擇 數控車刀常用的類型有尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。為減少換刀時間和方便對刀，便于實現機械加工的標準化，數控車削時，應盡量采用機夾可轉位式車刀。 常見刀片材料有高速鋼、硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等，其中應用最多的是硬質合金和涂層硬質合金刀片。選擇刀片材質主要依據被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質量要求、切削載荷的大小以及切削過程有無沖擊

56、和震動等。 刀片形狀、幾何尺寸的選擇，主要依據被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉位次數等因數選擇。需要注意的是：編程時要考慮數控車刀主偏角和副偏角的合理選擇，特別是零件輪廓非單一的曲線組成的情況。主偏角的大小決定于工件形狀，例如車階梯軸時，則需要Kr>90°的刀具；而副偏角的選擇要考慮是否已加工表面輪廓產生干涉。刀具選擇是數控加工的工序設計的重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。另外數控機床主軸轉速比不同機床高1～2倍，且輸出功率大，因此與傳統的加工方法相比，數控加工對刀具的要求更高，不僅要求精度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩定、安裝方便

57、。參考《機械加工工藝師手冊》選用微調鏜刀。刀具材料采用高速鋼。 4.7夾具的選擇 數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定：二是能協調零件與機床坐標系的尺寸/除此之外，重點考慮以下幾點。 1） 單件小批量生產時，優先選用組合夾具，可調夾具和其他通用夾具，以縮短生產準備時間和節省生產費用。 2） 在成批生產時，才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。 3） 零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。 4） 夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，既夾具要敞開，其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀。 5） 為提高數控機床的

58、效率，批量較大的零件加工可采用多工位、氣動或液壓夾具。 4.8量具的選擇 數控加工主要用于單件小批量生產，一般采用通用量具，如游標卡尺、百分表等。查《機械加工工藝師手冊》表55-7我選擇杠桿 千分表，游標卡尺 4.9數控加工工藝路線設計 工藝路線的擬定是制定工藝規程的重要內容之一，其主要內容包括：選擇各加工表面的加工方法、劃分加工階段、劃分工序以及安排工序的先后順序等。設計者應根據從生產實踐中總結出來的一些綜合性工藝原則，結合本廠的實際生產條件，提出幾種方案，通過對比分析，從中選擇最佳方案。 選擇機械零件的結構形狀是多種多樣的，但它們都是由平面、外圓柱面、內圓柱面或曲面、成形面等基

59、本表面組成的。每一種表面都有多種加工方法，具體選擇時應根據零件的加工精度、表面粗糙、材料、結構形狀、尺寸及生產類型等因素，選用相應的加工方法和加工方案。 4.9.1外圓表面的加工方法的選擇 外圓表面的主要加工方法是車小和磨削。當表面粗糙度要求較高時，還要經光整加工。 ① 最終工序為車削的加工方案，適用與淬火鋼以外的各種金屬。 ② 最終工序為磨削的加工方案，適用與淬火鋼，未淬火鋼和鑄鐵，不適用于有色金屬，因為有色金屬韌性大，磨削時易堵塞砂輪。 ③ 最終工序為精細車和金剛車的加工方案，適用于要求較高的有色金屬的精加工 ④ 最終工序為光整加工，如研磨、超精磨及超精加工等，為提高生產率和加

60、工質量，一般在光整加工前進行精磨。 ⑤ 對表面粗糙度要求高而尺寸精度要求不高的外圓，可采用滾壓或拋光。 在數控機床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序，劃分方法如下。 1）按所用的刀具劃分 以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機床連續工作時間過長、加工程序的編制和檢查難道較大等情況。加工中心常用這種方法劃分。 2）按安裝次數劃分 以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于工件的加工內容不多工件，加工完成后就能達到后達到待檢狀態。 第五章 加工工藝規程的編

61、制 （1）工序劃分的原則 工序劃分可以采用兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 ① 工序集中原則 是指每道工序包括盡可能多的加工內容，從而使工序的總數減少。如果箱體加工采用工序集中原則，可以高效的專用設備和數控機床，提高生產率；減少工序數目，縮短工藝路線，簡化生產計劃和生產組織工作；減少機床的數量、操作工人數和占地面積；減少工件裝夾次數，不僅保證了個加工表面間的相互位置精度，而且減少夾具數量和裝夾工件的輔助時間。缺點是專用設備和工藝裝備投資達、調整維修比較麻煩、生產準備周期長，不利于轉產。 ② 序分散原則 就是將工件的加工分散在較多的工序內進行，每道工序的加工內容較少，。

62、采用工序分散原則的優點是：加工設備和裝備結構簡單，調整和維修方便，操作簡單，轉產容易；有利于選擇合理的切削用量，減少機動時間。缺點是工藝路線較長，所需設備和工人較多，占地面積較大。 （2）工序的劃分方法 工序的劃分主要考慮生產綱領、所用設備及零件本身的結構和技術要求等。大批大量生產時，若使用多軸、多刀的高效加工中心，可按工序集中原則組織生產；若在由組合機床組成的自動線上加工，供需一般按分散原則劃分。隨著現代數控技術的發展，特備是加工中心的應用，工藝路線的安排更多地趨向于工序集中。單件小批生產時，通常采用工序集中原則。成批生產時，可按工序集中原則劃分，也可按工序分散原則劃分，應視具體情況

63、而定。對于結構尺寸和重量都很大的重型零件，應采用工序集中原則，以減少裝夾次數和運輸量。對于剛性差、精度高的零件，應按工序需分散原則劃分工序。 （3）工序集中的劃分方法 在數控機床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序，劃分方法如下： ① 按所用刀具劃分 以同一把刀具完成的那一部份工藝過程維一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機床連續工作時間過長、加工工序的變成和檢查難度較大等情況。 ② 按安裝次數劃分 以一次安裝完成的那一部分工藝過程維一道工序。這種方法適用于工件的加工內容不多的工件，加工完成后就能達到待檢狀態。 ③ 按粗、精加工劃分 即粗加工中完成的那一部

64、分工藝過程稱為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程稱為一道工序。這種劃分方法適用于加工后的變形較大，需粗、精加工分開的零。 ④ 按加工部位劃分 即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對于加工表面多而復雜的零件，可按其結構特點劃分成多道工序。 5.1零件加工順序的安排 在選定加工方法、劃分工序后，我們要對加工順序進行安排。零件的加工工序包括切削加工工序、熱處理工序、輔助工序（包括表面處理、清洗和檢驗等），這些工序直接影響到零件的加工質量、生產效率和加工成本。因此我們要合理安排好箱體的切削加工、熱處理和輔助工序順序。 5.1.1切削加工工序安排 切削加工工序安排原則

65、包括基面先行原則、先粗后精原則、先主后次原則和先面后孔原則。根據以上的原則，對于主軸我們應該先加工端面，然后一端面作為定位基準再加工臺階軸的各部分外圓面。對于箱體我們首先要把B面先銑好，因為它他是后面加工的定位基準，但我們不采用數控機床加工，可以在普通的銑床上加工。接著我們要根據先粗后精原則和先主后次原則來加工個行孔，為了避免基準不重合引起的誤差，我們先加工465±0.2，接著先后加工加工Φ150H7行孔，接著先后銑面350、面320、面380、然后鏜Φ140行孔、Φ141.5行孔。但是要粗、精分開，粗鏜—半精鏜—精鏜。 5.1.2熱處理工序安排 為了提高材料的力學性能、改善材料的切削加

66、工性和消除工件的內應力，箱體在加工之前要進行正火熱處理，可以消除在毛坯制造時產生的殘余應力，改善組織。在箱體加工時，難免要產生內應力，這樣會引起工件變形，影響加工質量，但是箱體的加工周期比較長，所以在加工過程中，產生的內應力比較小，我們不需要對工件進行消除殘余應力熱處理，在加工完成后，進行時效處理就可以了。 5.1.3輔助工序安排 輔助工序主要包括：檢驗、清洗、去毛刺、去磁、倒棱角、涂防銹油和平衡。其中檢測工序是主要的輔助工序，是保證箱體加工質量的主要措施之一。一般安排在粗加工全部結束后，精加工之前、重要的工序之后、工件在不同車間之間轉移前后和工件全部加工結束后。所以在箱體各行孔粗鏜全部結束后，安排檢驗，在各行孔半精鏜之后，安排全面清理加工中引起的飛邊、毛刺清理、清理干凈內腔鐵屑和雜物，之后，也要進行檢驗。精鏜之后也要進行清理和檢驗。 5.2數控加工工序設計 數控加工工藝路線確定之后，各道工序的加工內容已基本確定，接下來便可以著手數控加工工序的設計。 數控加工工序設計主要任務實為每一道工序選擇機床、夾具、刀具及量具，確定定位夾緊方案、走刀路線與工步順序、加工余量、工序尺寸及其