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1、目 录序言摘要1. 数控加工工艺及设备1.1数控加工设备概述1.2数控加工原理与基本概念1.3数控机床的坐标系统1.4插补原理与加工精度和误差2. 典型零件数控加工工艺分析规程2.1确定零件毛坯尺寸2.2确定零件的定位基准2.3加工余量的确定2.4零件加工顺序及进给路线2.5刀具的选择2.6装夹方式的选择2.7冷却液的选择2.8切削用量的选择3. 数控加工刀具卡与工序卡4. 零件程序的编制5. 表面粗糙度6. 加工中的注意事项总结参考文献摘 要随着计算机技术的飞速发展，数控机床在我国机械加工行业中得到越来越广泛的应用。它不仅解决了普通机床难以解决的许多加工难题，而且提高了加工精度和生产效率，同
2、时也对加工工艺和刀具设计提出了许多新的、更高的要求。为使这些先进的设备更好地发挥作用，必须解决这些问题。本设计通过对典型零件加工工艺及分析，从毛胚的选定，零件的定位，加工方案，到最后加工成型等方面分析一个典型零件的加工工艺。【关键词】:轴类零件;数控车削;工艺分析;【Key Words】:shaft components; technique; clamp;第一章 数控加工工艺及设备基础1.1数控加工设备概述1.1.1数控机床的组成1.计算机数控装置（CNC装置）计算机数控装置是计算机数控系统的核心。其主要作用是根据输入的零件加工程序或操作命令进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件（
3、伺服单元、驱动装置和PLC等），完成零件加工程序或操作者所要求的工作。所有这些都是在CNC装置协调控制、合作组织下，使整个系统有条不紊地工作。它主要由计算机系统、位置控制板、PLC接口板、通信接口板、扩展功能模块以及相应的控制软件等模块组成。2.伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置、主轴电动机、进给伺服驱动装置及进给电动机。测量装置是指位置和速度测量装置，它是实现主轴、进给速度闭环控制和进给位置闭环控制的必要装置。主轴伺服系统的主要作用是实现零件加工的切削运动，其控制量为速度。进给伺服系统的主要作用是实现零件加工的成形运动，其控制量为速度和位置，特点是能灵敏、准确
4、地实现CNC装置的位置和速度指令。3.控制面板控制面板有称操作面板，是操作人员与数控机床（系统）进行信息交互的工具。操作人员可以通过它对数控机床（系统）进行操作、编程、调试或对机床参数进行设定和修改，也可以通过它了解或查询数控机床（系统）的运动状态。它是数控机床的一个输入输出部件，主要由按钮站状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器等部分组成。 4.控制介质与程序输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒质，是人与机床建立联系的介质。程序输入输出设备是CNC系统与外部设备进行信息交互的装置，其作用是将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统，或将已调试好的零件加工程序通过输出设备存
5、放或记录在相应的介质上。目前数控机床常用的控制介质和程序输入输出设备是磁盘和磁盘驱动器等。此外，现代数控系统一般可利用通信方式进行信息交换。这种方式是实现CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅助制造）的集成、FMS（柔性制造系统）和CIMS（计算机集成制造系统）的基本技术。目前在数控机床上常用的通信方式有：串行通信；自动控制专用借口；网络技术。 5.PLC、机床I/O（输入/输出）电路和装置PLC是用于进行与逻辑运算、顺序动作有关的I/O控制，它由硬件和软件组成。机床I/O电路和装置是用于实现I/O控制的执行部件，是由继电器、电磁筏、行程开关、接触器等组成的逻辑电路。它们共同完成以下任务：
6、接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作。接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。6.机床主体机床主体是数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部件。它主要由住运动部件（主轴、主运动传动机构）、进给运动部件（工作台、拖板及相应的传动机构）、支承件（主柱、床身等）以及特殊装置、自动工件交换（APC）系统、自动刀具交换（ATC）系统和辅助装置（如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等）组成。1.2数控加工原理与基本概念1.2.1数控加工原理：数控技术是现代先进制造技术的核心。随
7、着科学技术的发展，机械产品的结构越来越复杂，对产品的性能、精度和生产效率的要求越来越高，并且更新换代频繁。为了缩短生产周期，满足市场上不断变化的需求，机械制造业正经历着从大批量到小批量及单件生产的转变过程，而传统的制造手段已满足不了当前技术的发展和市场经济的要求，数控技术的应用和发展，有效的解决了上述问题，它使传统的制造方式发生了根本的转变。 现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的 CAD/CAM，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。数控技术应用 计算机数控系统（CNC）有许多优点：1. 柔性好由硬件逻辑电路构成的专用硬件数控装置，
8、若想改变系统的功能，必须重新布线；具有灵活性计算机数控系统只要改变相应控制软件，就可改变和扩展其功能，满足用户的不同需要。2、功能强可利用计算机技术及其外围设备，增强数控系统及数控机床的功能。例如，利用计算机图形显示功能，检查编程的刀具轨迹，纠正编程错误，还可校验刀具与机床、夹具碰撞的可能性等；利用计算机网络通信的功能，便于数控机床组成生产线。3、可靠性高计算机数控系统可使用磁带、软盘等多种输入装置，避免了以往数控机床由于频繁地开启光电阅读机而造成的信息出错的缺点。与硬件数控相比，计算机数控尽量减少硬件电路，显著地减少了焊点、接插件和外部联线，提高了可靠性。此外，计算机数控系统一般都具备自诊断
9、功能，当数控系统出现故障时，能显示出故障信息，便于维修或预防操作失误，减少维修停机时间。这一切使得现代数控系统的无故障运行时间大为增加。4、易于实现机电一体化由于计算机电路板上采用大规模集成电路和先进的印制电路排版技术，只要采用数块印制电路板即可构成整个控制系统，而将数控装置连同操作面板装入一个不大的数控箱内，有力地促进了机电一体化。 5、经济性好采用微机数控系统后，系统的性能价格比大为提高，现在不但大型企业，就是中小型企业也逐渐采用微机数控系统了。 1.2.2数控加工的基本概念：数控即为数字控制(Numerical Control)，是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法，
10、简称数控（NC）。数控机床：就是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。数控系统：数控机床中的程序控制系统，它能够自动阅读输入载体上事先给定的程序，并将其译码，从而使机床运动和加工工件。 1.3数控机床的坐标系统1.3.1坐标系 (1)机床的坐标系统，包括所有实际存在的机床轴。 (2)参考点、刀具和托盘交换点由机床坐标系确定。机床坐标系包括坐标系、坐标原点、运动方向。 (3)ISO对数控机床的坐标系统的规定如下：采用笛卡尔直角坐标系，右手定则。 1.3.2数控机床的坐标轴及其运动方向 (1)Z轴坐标运动的定义 Z轴：平行于机床主轴的坐标轴。 正方向：为从工作台到刀具夹持的方向，即刀
11、具远离工作台的运动方向。 (2)X轴坐标运动的定义 X轴在工件径向上，平行于横滑座；X轴正方向：为刀具离开工件旋转中心的方向。 (3)Y轴坐标运动的定义 Y轴的正方向则根据X和Z轴按右手法则确定。 1.3.3坐标原点 在NC机床上可以确定不同的原点和参考点位置，这些参考点的作用： 1.用于机床定位； 2.对工件尺寸进行编程。它们是： (1)机床原点(M)(MachineOrigin或homeposition)是建立测量机床运动坐标的起始点。 (2)机床参考点(R)(referencepoint)用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固定的，机床出厂之前由机床制造商精密测量确定,一
12、般来说，加工中心的参考点为机床的自动换刀位置。 (3)程序原点(W) 程序原点：又称工件原点(PartOrigin) 工件坐标系：以工件原点为坐标原点建立起来的直角坐标系。 (4)装夹原点：FixtureOrigin(又称卡盘零点)，可以与工件原点重合。1.3.4绝对坐标和相对坐标 (1)绝对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于坐标原点的距离，这种坐标的表示法称之为绝对坐标表示法。如图10所示。大多数的数控系统都以G90指令表示使用绝对坐标编程。 (2)相对坐标表示法：将刀具运动位置的坐标值表示为相对于前一位置坐标的增量，即为目标点绝对坐标值与当前点绝对坐标值的差值，这种坐标的表示法
13、称之为相对坐标表示法。如图11所示。大多数的数控系统都以G91指令表示使用相对坐标编程，有的数控系统用X、Y、Z表示绝对坐标代码，用U、V、W表示相对坐标代码。在一个加工程序中可以混合使用这二种坐标表示法编程。1.4插补原理与加工精度和误差1.4.1插补原理：在实际加工中，被加工工件的轮廓形状千差万别，严格说来，为了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成，对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现，但对于较复杂的形状，若直接生成会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加，因此，实际应用中，常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求(也有需要抛物线和高次
14、曲线拟合的情况)，这种拟合方法就是 “插补”，实质上插补就是数据密化的过程。插补的任务是根据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值，每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度，因此，插补算法是整个数控系统控制的核心。插补算法经过几十年的发展，不断成熟，种类很多。一般说来，从产生的数学模型来分，主要有直线插补、二次曲线插补等；从插补计算输出的数值形式来分，主要有脉冲增量插补(也称为基准脉冲插补)和数据采样插补。1.4.2加工精度和误差：加工精度与加工误差 加工精度：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想
15、几何参数相符合的程度。符合程度越高则加工精度就越高。加工误差：零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度称为加工误差。加工误差的大小表示了加工精度的高低，加工误差是加工精度的度量。“加工精度”和“加工误差”是评定零件几何参数准确程度的两种不同概念。生产实际中用控制加工误差的方法或现代主动适应加工方法来保证加工精度。第二章 典型零件数控加工工艺分析规程材料：45钢2.1 确定零件毛胚尺寸2.1.1零件材料 常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮
16、化钢。在此典型零件图样中,零件材料选用45钢2.1.2毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。在此零件中,为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选60棒料。2.2 确定零件的定位基准在最初工序只能用工件毛坯上的未加工的表面作为定位基准，这样的基准称为粗基准。用已经加工过的表面作为定位基准则称为精基准。另外，为了满足工艺需要，在工件上专门设计的定位基准（顶尖孔），称为辅助基准。1 粗基准的选择为了保证加工表面与不加工表面的位置尺寸要求，应选择不
17、加工表面作粗基准。若要保证某加工表面切除的余量厚度均匀，应选择该表面作为基准。为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量小的表面作为粗基准。选择粗基准的表面，应尽可能平整，不能有飞边，浇注系统，冒口，或其他表面缺陷，以便使工件定位稳定可靠，夹紧方便。一般情况下粗基准不重复使用。2 精基准的选择选择精基准，主要应考虑如何减少定位误差，保证加工精度，使工件装夹方便，可靠，夹紧结构简单。基准重合原则：即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则：应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作
18、，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度。自为基准原则：某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。互为基准原则：当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。必须指出，定位基准选择不能单单考虑本工序定位，夹紧是否合理，而应结合整个工艺路线进行统一考虑，使先行工序为后续工序创造条件，使每个工序都有合适额定位基准和夹紧方式。所以我的定位基准从左边加工则选择左端面为定位基准，调头则以右端面为定位基准。2.3加工余量的确定：(1
19、)加工余量的概念由于毛坯不能达到零件所要求的精度和表面粗糙度，因此要留有加工余量，以便经过机械加工来达到这些要求。 加工余量是指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。加工余量分为工序余量和总余量。 工序余量工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度。2 工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，加工余量也是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量或公称余量。 最小余量 Z min 是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度。最大余量 Z max 是该工序余量的最大值。(2)确定加工余量的方法加工余量大小，直
20、接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有： 1 经验估算法经验估算法是根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。适于单件小批生产。 2 查表修正法此法根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。这是一种广泛使用的方法。 3 分析计算法这是对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算式来计算加工余量的方法。此法确定的加工余量较合理，但需要全面
21、的试验资料，计算也较复杂，故很少应用。通过查表修正法确定加工余量为0.2。2.4 零件加工顺序及进给路线:2.4.1加工顺序:(1)先粗后精:先对各表面进行粗加工,全部粗加工结束后再进行半精加工和精加工,逐步提高加工精度。(2)先近后远: 离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工。先加工左边,然后掉头加工右边。先进行粗车加工，后进行后车加工（加工余量0.2），后一步进行精车加工，然后在切削槽，最后切削螺纹。2.4.2进给路线：加工路线的确定首先必须保持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。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此
22、确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。下面将具体分析： (1)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。 对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线 图1所示为车削大余量工件的两种加工路线，图（a）是错误的阶梯切削路线，图（b）按15的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。因为在同样背吃刀量的条件下，按图（a）方式加工所剩的余量过多。根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车
23、削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线（如图2所示） 分层切削时刀具的终止位置当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。（2）刀具的切入、切出 在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。 尤其是车螺纹时，必须设置升速段1和降速段2（如图4），这样可避免因车刀升降而影响螺距的稳定。（3）确定最短的空行程路线 确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时辅以一些简单计算。（4）确定最短的切削进给路线 切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排
24、粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。2.5 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刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。1）车削用刀具及其选择 数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。2）尖形车刀 尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90内外圆车刀、左右端面车刀
25、、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。3）圆弧形车刀 圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点：一是车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉；二是该半径不宜选择太小，否则不但制造
26、困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。4）成型车刀 成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。通过以上介绍我所选的刀具为圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀。2.6 装夹方式的选择在数控机床上加工零件时，为保证工件的加工精度和加工质量，必须使工件位于机床上的正确位置，也就是通常所说的“定位”，然后将它固定也就是通常所说的“夹紧”。工件在机床上定位与夹紧的过程称为工件的装夹2.6.1工件的定位原理（1）六点定位原理工件在空间有六个自由度，即沿
27、X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B、C，如下图所示。 要确定工件在空间的位置，需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件，以限制加工工件的自由度，这就是工件定位的“六点定位原理”。需要指出的是，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况也各不相同。 图 数控机床的坐标轴（2）限制自由度与工件加工要求的关系 根据工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，对加工要求有影响的自由度必须限制，而不影响加工要求的自由度不必限制。 （3）完全定位与不完全定位 工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位，工件被
28、限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位，成为不完全定位，完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。 （4）工件安装的基本原则 在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点： 力求设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位和装夹后就能加工出全部待加工表面。 避免采用占机调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。 2.6.2工件的夹紧金属切削加工过程中，为保证工件定位时确定的正确位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必须将工件
29、夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。（1）对夹紧的基本要求 工件在夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置。 夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动，又要使工件不产生大的夹紧变形；同时也要使得加工振动现象尽可能小。 操作方便、省力、安全。 夹紧装置的自动化程度及复杂程度，应与工件的批量大小相适应。 （2）夹紧力方向和夹紧点的确定 夹紧力应尽可能朝向主要定位基准，这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定位，影响工件的加工精度要求。 夹紧力方向应有利于减少夹紧力，要求能够在最小的夹紧力作用下，完成零件的加工过程。 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和
30、方位上，这一原则对刚性较差的零件特别重要，可以保证零件的夹紧变形量最小。 夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面，保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短，可有效提高零件装夹的刚性，减少加工过程中的振动。 夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内，不破坏零件的定位要求。2.6.3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
31、）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。2.6.4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。2.7 冷却液的选择对于不同切削加工类型，金属的切除特性是不一样的，较难的切削加工对切削液要求也较高。切削过程的难易程度，按从难到易的次序排列如下：内拉削外拉削攻丝螺纹加工滚齿深孔钻镗孔用成形刀具切削螺纹高速低进给切削螺纹铣削钻孔刨削车削(单刃刀具)锯削磨削。2.8切削用量的确定合理选择切削用量对于发挥数控机床的最佳效
32、益有着至关重要的关系。选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、刀具说明书、切削用量手册，并结合经验而定。2.8.1切削深度t 其也称背吃刀量，在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。背吃刀量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分
33、层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，留少量的余量(0.20.5mm)，在最后的精加工中沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性允许的条件下，应以最少的次数完成粗加工。留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性。轮廓粗车循环时选ap=3 ，精车ap=0.25；螺纹粗车时选ap= 0.4 ，逐刀减少，精车ap=0.1。2.8.2切削宽度L 在编程中切削宽度称为步距，一般切削宽度L与刀具直径D成正比，与切削深度成反比。在粗加工中，步距取得大有利于提高加工效率。在使用平底刀进行切削时，一般L
34、的取值范围为：L=(0.60.9)D。而使用圆鼻刀进行加工，刀具直径应扣除刀尖的圆角部分，即d=D-2r，(D为刀具直径，r为刀尖圆角半径)，而L可以取得(0.80.9)d。而在使用球头刀进行精加工时，步距的确定应首先考虑所能达到的精度和表面粗糙度。2.8.3切削线速度VC 也称单齿切削量，单位为m/min。提高VC值也是提高生产率的一个有效措施，但VC与刀具耐用度的关系比较密切。随着VC的增大，刀具耐用度急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具耐用度。一般好的刀具供应商都会在其手册或者刀具说明书中提供刀具的切削速度推荐参数VC。另外，切削速度VC值还要根据工件的材料硬度来作适当的调整。2.8.4
35、主轴转速n 主轴转速的单位是r/min，一般根据切削速度VC来选定。计算公式为：其中：VC切削速度。d零件或刀具的直径(mm)。其中，DC为刀具直径(mm)。在使用球头刀时要作一些调整，球头铣刀的计算直径Deff要小于铣刀直径DC，故其实际转速不应按铣刀直径DC计算，而应按计算直径Deff计算。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中根据实际加工情况对主轴转速进行调整。2.8.5进给速度Vf 进给速度是指机床工作台在作插位时的进给速度，Vf的单位为mm/min。Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf的增加也可以提高生产效率，但是刀具的
36、耐用度也会降低。加工表面粗糙度要求低时，Vf可选择得大些。进给速度可以按下面公式进行计算：其中：Vf表示工作台进给量，单位为mm/min；n表示主轴转速，单位为转/分；z表示刀具齿数，单位为齿；fZ表示进给量，单位为mm/齿；fz值由刀具供应商提供。在数控编程中，还应考虑在不同情形下选择不同的进给速度。如在初始切削进刀时，特别是Z轴下刀时，因为进行端铣，受力较大，同时考虑程序的安全性问题，所以应以相对较慢的速度进给。另外在Z轴方向的进给由高往低走时，产生端切削，可以设置不同的进给速度。在切削过程中，有的平面侧向进刀，可能产生全刀切削即刀具的周边都要切削，切削条件相对较恶劣，可以设置较低的进给速
37、度。在加工过程中，Vf也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。在实际的加工过程中，可能对各个切削用量参数进行调整，如使用较高的进给速度进行加工，虽然刀具的寿命有所降低，但节省了加工时间，反而能有更好的效益。对于加工中不断产生的变化，数控加工中的切削用量选择在很大程度上依赖于编程人员的经验，因此，编程人员必须熟悉刀具的使用和切削用量的确定原则，不断积累经验，从而保证零件的加工质量和效率，充分发挥数控机床的优点。第三章 数控加工的刀具卡与工序卡3.1.1数控加工刀具卡片刀具号类型刀具材料备注1号刀90外圆车刀硬质合金车外轮廓2号刀槽宽为5
38、mm外切槽刀硬质合金车外槽3号刀60外螺纹刀硬质合金车外螺纹3.1.2数控加工工序卡零件名称零件图号数控系统工步号工步内容（进给路线）G功能T功能转速/（r/min）进给速度/(mm/min)背吃刀量/mm加工余量/mm安装1：三爪自定心卡盘夹1车左端面G94T04044501002粗车加工左端外轮廓G71T01014501201.50.83精车加工左端外轮廓G70T01011000900.85车削外槽G01T0202350806车削螺纹G92T0303450100安装2：三爪自定心卡盘夹（调头夹34处）1车右端端面G94T010180010012粗车加工右端外轮廓G71T0101800120
39、1.50.23精车加工右端外轮廓G70T01011200800.24.程序的编制 程序1说明零件左端部分加工O0001;N10 M03 S700;N20 T0101;N30 G00 X55 Z2;N40 G71 U1.5 R1;N50 G71 P60 Q150 U0.5 W0.1 F0.3;N60 G01 X10 F0.1;N70 Z0;N80 G03 X20 Z-5 R5;N90 G01 Z-11;N100 X29;N110 X33 Z-13;N120 Z-35N130 X34N140 G02 X48 Z-48 R7N150 G01 Z-60N160 G70 P60 Q150N170 G00
40、 X100 Z100N180 T0202 M03 S350N190 G00 Z-35N200 X38N210 G01 X29 F0.08N220 X38N230 G00 X100N240 Z100N250 T0303 M03 S500N260 G00 X35 Z-8N270 G92 X33 Z-33 F2N280 X32.2N290 X31.6N300 X31N310 X30.6N320 X30.4N330 X30.4N340 G00 X100 Z100N350 M05N360 M30调头O0002;N10 M03 S700;N20 T0101;N30 G00 X55 Z2;N40 G71 U
41、1.5 R1;N50 G71 P60 Q120 U0.5 W0.1 F0.3;N60 G01 X24 F0.1;N70 X28 Z-2;N80 Z-10N90 X30N100 G03 X40 Z-15 R5N110 G01 W-5N120 X44N130 X44 W-2N140 G70 P60 Q120N150 G00 X100N160 Z100N170 M05N180 M30程序名主轴正转，700r/min的转速正转90度的外圆车刀快速定位外径粗车循环，给定加工参数直线插补圆弧插补直线插补圆弧插补直线插补精加工循环快速退刀切槽刀、350r/min的转速正转快速定位直线插补退刀60螺纹刀、50
42、0r/min的转速正转快速定位螺纹循环加工快速退刀主轴停止程序结束700r/min的转速正转90外圆车刀快速定位外圆粗加工循环直线插补圆弧插补直线插补精加工循环快速退刀主轴停止程序结束5.表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：1） 表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。2） 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对
43、间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了联结强度。3） 表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。4） 表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层，造成表面腐蚀。5） 表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。6）表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力。机器的刚度在很大程度上
44、取决于各零件之间的接触刚度。7）影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是在精密测量时。此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。表面粗糙度的实际应用：表面粗糙度对零件使用情况有很大影响。一般说来，表面粗糙度数值小，会提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件的加工费用会增加。因此，要正确、合理地选用表面粗糙度数值。 在设计零件时，表面粗糙度数值的选择，是根据零件在机器中的作用决定的。总的原则是：在保证满足技术要求的前提下，选用较大的表面粗糙度数值。
45、具体选择时，可以参考下述原则：（1）工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。（2）摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小。摩擦表面的摩擦速度愈高，所受的单位压力愈大，则应愈高；滚动磨擦表面比滑动磨擦表面要求粗糙度数值小。（3）对间隙配合，配合间隙愈小，粗糙度数值应愈小；对过盈配合，为保证连接强度的牢固可靠，载荷愈大，要求粗糙度数值愈小。一般情况间隙配合比过盈酝合粗糙度数值要小。（4）配合表面的粗糙度应与其尺寸精度要求相当。配合性质相同时，零件尺寸愈小，则应粗糙度数值愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸要粗糙度数值小，轴比孔要粗糙度数值小（特别是IT8IT5的精度）。（5）受周期性载荷的表面及可能会发生应力集中的内圆角、凹稽处粗糙度数值应较小。6.加工中的注意事项一、数控车床程序输入阶段1程序输入时应正确，避免字母、数字和符号的输入错误。2程序输入应符合系统格式。二、数控车床零件