畢業(yè)設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的分類及典型軸類零件的加工完整終稿

1、目  錄摘 要 1一、緒 論 3二、數(shù)控機(jī)床的組成 82.1 控制介質(zhì) 82.2 數(shù)控裝置 92.3 伺服系統(tǒng) 92.4 機(jī)床部分 9三、數(shù)控機(jī)床的分類 10  3.1 按工藝用途分類 103.2 按加工工藝方法分類 113.3 按控制控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類 123.4 按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 133.5 按數(shù)控裝置分類 15四、典型軸類零件的加工 174.1 典型軸類零件的加工工藝分析 174.1.1 軸類零件加工的工藝路線 174.1.2 軸類零件的預(yù)加工 174.1.3 軸類零件加工的定位基準(zhǔn)和裝夾 184.2 典型軸類零件的加工 194.2.1 夾具和工件裝夾

2、方法的比較 214.2.2 刀具的選擇及對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的位置 224.2.3 切削用量的確定 234.3 短軸數(shù)控程序的編寫(xiě) 28五、結(jié) 束 語(yǔ) 30六、參 考 文 獻(xiàn)31附 錄： 軸類零件圖 32數(shù)控機(jī)床的分類及典型軸類零件的加工摘 要: 數(shù)字控制簡(jiǎn)稱NC，是近代發(fā)展起來(lái)的用數(shù)字化信息進(jìn)行控制的自動(dòng)控制技術(shù)。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、要求精密復(fù)制的零件等。目前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)

3、展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi)放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。設(shè)計(jì)一個(gè)典型的軸類零件（由圓柱、圓錐、球體、螺紋等要素組成），分析和選擇材料、毛坯、設(shè)備、刀具；編制加工工藝、加工線路和數(shù)控加工程序等。關(guān)鍵詞: 數(shù)字控制 數(shù)控機(jī)床 軸類零件加工 數(shù)控程序CNC machine tools and the classificationof a typical shaft of processingAbstract : Digital Control referred to NC, is the use of modern developmen

4、t of digital information to control the automatic control technology. NC has the following features: Flexible processing, and processing of high accuracy, high productivity, reduce labor intensity operators to improve working conditions, conducive to the modernization of production management and th

5、e improvement of economic efficiency. NC machine tools is a high degree of integration of mechanical and electrical products, applicable to many varieties of small batch processing components, structure more complex, high precision parts, the need for frequent modified parts for sophisticated copy o

6、f the spare parts. At present, the rapid development of CNC machine tools, high-speed, high-precision, complex, intelligent, open, parallel-driven, network-based, extreme, green has become the trend of development of CNC machine tools and direction. Design of a typical shaft parts (by the cylinder,

7、cone, the ball of thread, and other elements of composition), analysis and choice of materials, rough, equipment, tools; establishment processing technology, processing lines and NC procedures.Key words : Digital Control CNC machine tools Shaft processing NC program一、緒 論數(shù)字控制（Numerical Control）,簡(jiǎn)稱NC，

8、是近代發(fā)展起來(lái)的用數(shù)字化信息進(jìn)行控制的自動(dòng)控制技術(shù)。數(shù)字控制系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：1、可用不同的字長(zhǎng)表示不同的精度信息，表達(dá)信息準(zhǔn)確。2、可進(jìn)行邏輯、算術(shù)運(yùn)算，也可以進(jìn)行復(fù)雜的信息處理。3、可不用改動(dòng)電路或機(jī)械機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變軟件來(lái)改變信息處理的方式過(guò)程，具柔性化。由于數(shù)字控制系統(tǒng)具有上述特點(diǎn)，故被廣泛應(yīng)用于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的軌跡控制。例如數(shù)控機(jī)工業(yè)機(jī)器數(shù)控線切割機(jī)、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化

9、的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。 進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不

10、斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡(jiǎn)要分析了數(shù)控機(jī)床高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi)放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢(shì)，并提出了我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的一些問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)如下：1、高速化 隨著汽車、國(guó)防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對(duì)數(shù)控機(jī)床加工的高速化要求越來(lái)越高。 主軸轉(zhuǎn)速：機(jī)床采用電主軸(內(nèi)裝式主軸電機(jī))，主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min；進(jìn)給率：在分辨率為0.01µm時(shí)，最大進(jìn)給率達(dá)到240m/min且可獲得復(fù)雜型面的精確加工；運(yùn)算速度：微處理器的迅速發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提供了保障，開(kāi)發(fā)出CPU已發(fā)展

11、到32位以及64位的數(shù)控系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由于運(yùn)算速度的極大提高，使得當(dāng)分辨率為0.1µm、0.01µm時(shí)仍能獲得高達(dá)24240m/min的進(jìn)給速度； 換刀速度：目前國(guó)外先進(jìn)加工中心的刀具交換時(shí)間普遍已在1s左右，高的已達(dá)0.5s。德國(guó)Chiron公司將刀庫(kù)設(shè)計(jì)成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時(shí)間僅0.9s。2、高精度化 數(shù)控機(jī)床精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度、熱變形以及對(duì)振動(dòng)的監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償越來(lái)越獲得重視。 提高CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制單位精細(xì)化，并采用高分

12、辨率位置檢測(cè)裝置，提高位置檢測(cè)精度(日本已開(kāi)發(fā)裝有106脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測(cè)器的交流伺服電機(jī)，其位置檢測(cè)精度可達(dá)到0.01µm/脈沖)，位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法； 采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，對(duì)設(shè)備的熱變形誤差和空間誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償。研究結(jié)果表明，綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60%80%； 采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運(yùn)動(dòng)軌跡精度，并通過(guò)仿真預(yù)測(cè)機(jī)床的加工精度，以保證機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，能夠在不同運(yùn)行條件下完成多種加工任務(wù)，并保證零件的加工質(zhì)量。3、功能復(fù)合化 復(fù)合機(jī)床的含義

13、是指在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型機(jī)床如鏜銑鉆復(fù)合、加工中心、車銑復(fù)合、車削中心、銑鏜鉆車復(fù)合、復(fù)合加工中心等；工序復(fù)合型機(jī)床如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī)床和雙主軸車削中心等。采用復(fù)合機(jī)床進(jìn)行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時(shí)間以及中間過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場(chǎng)反應(yīng)能力，相對(duì)于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 加工過(guò)程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機(jī)床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國(guó)Index公司最新推出的車削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車削、

14、銑削、鉆削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復(fù)雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床越來(lái)越受到各大企業(yè)的歡迎。 在2005年中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)(CIMT2005)上，國(guó)內(nèi)外制造商展出了形式各異的多軸加工機(jī)床(包括雙主軸、雙刀架、9軸控制等)以及可實(shí)現(xiàn)45軸聯(lián)動(dòng)的五軸高速門(mén)式加工中心、五軸聯(lián)動(dòng)高速銑削中心等。 4、控制智能化 隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化的發(fā)展需求，數(shù)控機(jī)床的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 加工過(guò)程自適應(yīng)控制技術(shù)：通過(guò)監(jiān)測(cè)加工過(guò)程中的切削力、主軸和進(jìn)給電機(jī)的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的

15、或現(xiàn)代的算法進(jìn)行識(shí)別，以辯識(shí)出刀具的受力、磨損、破損狀態(tài)及機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整加工參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度)和加工指令，使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高設(shè)備運(yùn)行的安全性； 加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇：將工藝專家或技師的經(jīng)驗(yàn)、零件加工的一般與特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達(dá)到提高編程效率和加工工藝水平、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間的目的；智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法實(shí)現(xiàn)故障的快速準(zhǔn)確定位；智能故障回放和故障仿真技術(shù)：能夠完整記錄系統(tǒng)的

16、各種信息，對(duì)數(shù)控機(jī)床發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事故進(jìn)行回放和仿真，用以確定錯(cuò)誤引起的原因，找出解決問(wèn)題的辦法，積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn); 智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置：能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置。這種驅(qū)動(dòng)裝置能自動(dòng)識(shí)別電機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并自動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行；智能4M數(shù)控系統(tǒng)：在制造過(guò)程中，加工、檢測(cè)一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造、快速檢測(cè)和快速響應(yīng)的有效途徑，將測(cè)量(Measurement)、建模(Modelling)、加工 (Manufacturing)、機(jī)器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)

17、現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測(cè)量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。5、體系開(kāi)放化 向未來(lái)技術(shù)開(kāi)放：由于軟硬件接口都遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只需少量的重新設(shè)計(jì)和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)費(fèi)用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長(zhǎng)生命周期；向用戶特殊要求開(kāi)放：更新產(chǎn)品、擴(kuò)充功能、提供硬軟件產(chǎn)品的各種組合以滿足特殊應(yīng)用要求；數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的建立：國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649(STEP-NC)，以提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)

18、準(zhǔn)化的編程語(yǔ)言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關(guān)的勞動(dòng)消耗。6、驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床克服了傳統(tǒng)機(jī)床串聯(lián)機(jī)構(gòu)移動(dòng)部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機(jī)動(dòng)性不夠等固有缺陷，在機(jī)床主軸(一般為動(dòng)平臺(tái))與機(jī)座(一般為靜平臺(tái))之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制桿系中桿的長(zhǎng)度使桿系支撐的平臺(tái)獲得相應(yīng)自由度的運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工、裝配和測(cè)量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機(jī)器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點(diǎn)。 并聯(lián)機(jī)床作為一種新型的加工設(shè)備，已成為當(dāng)前機(jī)床技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，受到了國(guó)際機(jī)床行業(yè)的高度重視，被認(rèn)為是

19、“自發(fā)明數(shù)控技術(shù)以來(lái)在機(jī)床行業(yè)中最有意義的進(jìn)步”和“21世紀(jì)新一代數(shù)控加工設(shè)備”。 7、極端化(大型化和微型化) 國(guó)防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機(jī)床的支撐。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機(jī)床包括微切削加工(車、銑、磨)機(jī)床、微電加工機(jī)床、微激光加工機(jī)床和微型壓力機(jī)等的需求量正在逐漸增大。8、信息交互網(wǎng)絡(luò)化 對(duì)于面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，使數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間各個(gè)部門(mén)間暢通無(wú)阻是非常重要的。既可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)

20、床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、培訓(xùn)、教學(xué)、管理，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)(數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等)。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配備了一個(gè)稱為信息塔(e-Tower)的外部設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音、圖形、視像和文本的通信故障報(bào)警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨(dú)立的、自主管理的制造單元。 9、加工過(guò)程綠色化 隨著日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來(lái)越重要，而中國(guó)的資源、環(huán)境問(wèn)題尤為突出。因此，近年來(lái)不用或少用冷卻液、實(shí)現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機(jī)床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當(dāng)中。在21世紀(jì)，綠色制造的大趨勢(shì)將使各種節(jié)能環(huán)保機(jī)床加速發(fā)展，

21、占領(lǐng)更多的世界市場(chǎng)。 10、多媒體技術(shù)的應(yīng)用 多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，因此也對(duì)用戶界面提出了圖形化的要求。合理的人性化的用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。除此以外，在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等，因此有著重大的應(yīng)用價(jià)值。二、數(shù) 控 機(jī) 床 的 組 成數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)

22、控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。圖11的實(shí)線所示為開(kāi)環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床框圖。圖11 數(shù)控機(jī)床的組成為了提高機(jī)床的加工精度，在上述系統(tǒng)中再加入一個(gè)測(cè)量裝置（即圖12中的虛線部分），這樣就構(gòu)成了閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床框圖。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程是這樣的：將控制機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡等參量通過(guò)控制介質(zhì)輸入給機(jī)床數(shù)控裝置，數(shù)控裝置根據(jù)這些參量指令計(jì)算得出進(jìn)給脈沖序列（包含有上述4個(gè)參量），然后經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)換放大，最后控制工作臺(tái)按所要求的速度、軌跡、方向和距離移動(dòng)。若為閉環(huán)系統(tǒng)，則在輸入指令值的同時(shí)，反饋檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)者間有誤際位移值，反饋量與輸入量在數(shù)控裝置中進(jìn)行比較，若有

23、差值，說(shuō)明二差，則數(shù)控裝置控制機(jī)床向著消除誤差的方向運(yùn)動(dòng)。 圖12現(xiàn)將各組成部分簡(jiǎn)述如下：21 控制介質(zhì)數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，不需要工人去搖手柄操作機(jī)床，但又要自動(dòng)地執(zhí)行人們的意圖，這就必須在人和數(shù)控機(jī)床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介物稱之為控制介質(zhì)（或稱程序介質(zhì)、輸入介質(zhì)、信息載體）。常用的控制介質(zhì)是8單位的標(biāo)準(zhǔn)穿孔帶，且常用的穿孔帶是紙質(zhì)的，所以又稱紙帶。其寬為 25.4mm，厚0.108mm，每行除了必須有一個(gè)1.17mm的同步孔外，最多可以有8個(gè)1.33mm 的信息孔。用每行8個(gè)孔有無(wú)的排列組合來(lái)表示不同的代碼( 紙帶上孔的排列規(guī)定，稱為代碼)。把穿孔帶輸入到數(shù)控裝置的讀帶機(jī)，再由讀帶機(jī)把

24、穿孔帶上的代碼轉(zhuǎn)換為數(shù)控裝置可以識(shí)別和處理的電信號(hào)，并傳送到數(shù)控裝置中去，便完成了指令信息的輸入工作。 22 數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞，在普通數(shù)控機(jī)床中一般由輸入裝置、存儲(chǔ)器、控制器、運(yùn)算器和輸出裝置組成。數(shù)控裝置接收輸入介質(zhì)的信息，并將其代碼加以識(shí)別、儲(chǔ)存、運(yùn)算，輸出相應(yīng)的指令脈沖以驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，進(jìn)而控制機(jī)床動(dòng)作。在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床中，由于計(jì)算機(jī)本身即含有運(yùn)算器、控制器等上述單元，因此其數(shù)控裝置的作用由一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)完成。23 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)（或溜板）精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最后加工出符合圖紙要求的零件。

25、在數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，常用的伺服驅(qū)動(dòng)元件有功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)等。 24 機(jī)床部分?jǐn)?shù)控機(jī)床中的機(jī)床，在開(kāi)始階段使用通用機(jī)床，只是在自動(dòng)變速、刀架或工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)位和手柄等方面作些改變。實(shí)踐證明：數(shù)控機(jī)床除由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱多等影響工件精度外，并且由于是自動(dòng)控制，在加工中不能像在通用機(jī)床上那樣可以隨時(shí)由人工進(jìn)行干預(yù)。所以其設(shè)計(jì)要求比通用機(jī)床更嚴(yán)格，制造要求更精密。因而后來(lái)在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，采用了許多新的加強(qiáng)剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施，使得數(shù)控機(jī)床的外部造型、整體布局、傳動(dòng)系統(tǒng)以及刀具系統(tǒng)等方面都已發(fā)生了很大的變化。三、數(shù) 控 機(jī) 床 的 分

26、 類目前，數(shù)控機(jī)床品種已經(jīng)基本齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有400多個(gè)品種規(guī)格?？梢园凑斩喾N原則來(lái)進(jìn)行分類。但歸納起來(lái)，常見(jiàn)的是以下面5種方法來(lái)分類的。31 按工藝用途分類（1） 一般數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床種類一樣，有數(shù)控的車、銑、 鏜、鉆、磨床等等， 而且每一種又有很多品種，例如數(shù)控銑床中就有立銑、臥銑、工具銑、龍門(mén)銑等。這類機(jī)床的工藝可能性和通用機(jī)床相似，所不同的是它能加工復(fù)雜形狀的零件。 （2） 數(shù)控加工中心機(jī)床。這類機(jī)床是在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它是在一般數(shù)控機(jī)床上加裝一個(gè)刀庫(kù)(可容納10-100多把刀具)和自動(dòng)換刀裝置而構(gòu)成的一種帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床(又稱

27、多工序數(shù)控機(jī)床或鏜銑類加工中心，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為加工中心Machining Center)， 這使數(shù)控機(jī)床更進(jìn)一步地向自動(dòng)化和高效化方向發(fā)展 。數(shù)控加工中心機(jī)床和一般數(shù)控機(jī)床的區(qū)別是:工件經(jīng)一次裝夾后,數(shù)控裝置就能控制機(jī)床自動(dòng)地更換刀具，連續(xù)地對(duì)工件各加工面自動(dòng)地完成銑(車)、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這類機(jī)床大多是以鏜銑為主的，主要用來(lái)加工箱體零件。它和一般的數(shù)控機(jī)床相比具有如下優(yōu)點(diǎn)： 減少機(jī)床臺(tái)數(shù), 便于管理，對(duì)于多工序的零件只要一臺(tái)機(jī)床就能完成全部加工，并可以減少半成品的庫(kù)存量； 由于工件只要一次裝夾，因此減少了由于多次安裝造成的定位誤差，可以依靠機(jī)床精度來(lái)保證加工質(zhì)量； 工序集中，減少

28、了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)率；多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。 由于零件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾就能完成多道工序加工，所以大大減少了專用工夾具的數(shù)量，進(jìn)一步縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。由于數(shù)控加工中心機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)很多，深受用戶歡迎，因此在數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中占有很重要的地位。另外還有一類加工中心，是在車床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，以軸類零件為主要加工對(duì)象。除可進(jìn)行車削、鏜削外，還可以進(jìn)行端面和周面上任意部位的鉆削、銑削和攻絲加工。這類加工中心也設(shè)有刀庫(kù)，可安裝4-12把刀具，習(xí)慣上稱此類機(jī)床為車削中心(TC：Turning Center) 。 圖13 五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工（3） 多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床還是無(wú)法加

29、工，如螺旋槳、飛機(jī)曲面零件的加工等，需要三個(gè)以上坐標(biāo)的合成運(yùn)動(dòng)才能加工出所需形狀。于是出現(xiàn)了多坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，其坐標(biāo)軸數(shù)通常取決于加工零件的工藝要求?，F(xiàn)在常用的是4，5，6坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。圖13為五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工示意圖。這時(shí)，x,y,z 三個(gè)坐標(biāo)與轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動(dòng)可以同時(shí)聯(lián)動(dòng)，以加工機(jī)翼等類零件。32 按加工工藝方法分類 （1）金屬切削類數(shù)控機(jī)床 與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機(jī)床的

30、動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。 在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個(gè)刀庫(kù)和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個(gè)容量較大的刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對(duì)箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機(jī)床的臺(tái)數(shù)和占地面積，縮短了輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 （2）特種加工類數(shù)控機(jī)床 除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外，數(shù)控技術(shù)也大量

31、用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。 （3）板材加工類數(shù)控機(jī)床 常見(jiàn)的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。 近年來(lái)，其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。33 按數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡分類按照能夠控制的刀具與工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡，可將數(shù)控機(jī)床分為點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床、點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床、輪廓控制數(shù)控機(jī)床等?，F(xiàn)分述如下：（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制機(jī)床移動(dòng)部件從一個(gè)位置 (點(diǎn)) 精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置(點(diǎn)) ，即僅控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)

32、值，在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何切削加工，至于兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度及路線則取決于生產(chǎn)率。為了在精確定位的基礎(chǔ)上有盡可能高的生產(chǎn)率，所以兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)先是以快速移動(dòng)到接近新的位置，然后降速 1-3 級(jí)，使之慢速趨近定位點(diǎn)，以保證其定位精度。這類機(jī)床主要 數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為點(diǎn)位控制裝置。（2） 點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床。 這類機(jī)床工作時(shí)，不僅要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的位置 (即距離)，還要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的移動(dòng)速度和路線(即軌跡)。其路線一般都由和各軸線平行的直線段組成。它和點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在于：當(dāng)機(jī)床的移動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，可以沿一個(gè)坐標(biāo)軸的方向(一般地

33、也可以沿45°斜線進(jìn)行切削，但不能沿任意斜率的直線切削)進(jìn)行切削加工，而且其輔助功能比點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床多，例如，要增加主軸轉(zhuǎn)速控制、循環(huán)進(jìn)給加工、刀具選擇等功能。這類機(jī)床主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和數(shù)控加工中心等。相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為點(diǎn)位直線控制裝置。 （3） 輪廓控制數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床的控制裝置能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制。加工時(shí)不僅要控制起點(diǎn)和終點(diǎn)，還要控制整個(gè)加工過(guò)程中每點(diǎn)的速度和位置，使機(jī)床加工出符合圖紙要求的復(fù)雜形狀的零件。它的輔助功能亦比較齊全。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和電加工機(jī)床等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為輪廓控制裝置(或連續(xù)控制裝

34、置) 。 34 按伺服系統(tǒng)的控制方式分類數(shù)控機(jī)床按照對(duì)被控制量有無(wú)檢測(cè)反饋裝置可以分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種。在閉環(huán)系統(tǒng)中，根據(jù)測(cè)量裝置安放的位置又可以將其分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還發(fā)展了一種開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。在開(kāi)環(huán)控制中，機(jī)床沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置（見(jiàn)圖14）。圖14 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)框圖數(shù)控裝置發(fā)出信號(hào)的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題。也正是由于信號(hào)的單向流程,它對(duì) 機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置不作檢驗(yàn)，所以機(jī)床加工精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。 工作過(guò)程是: 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置運(yùn)算分配出指令脈沖,通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)(伺服元件常為步進(jìn)電機(jī))使被控工作臺(tái)移動(dòng)

35、。 這種機(jī)床工作比較穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào)試方便、維修簡(jiǎn)單，但其控制精度受到限制。 它適用于一般要求的中、小型數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。由于開(kāi)環(huán)控制精度達(dá)不到精密機(jī)床和大型機(jī)床的要求，所以必須檢測(cè)它的實(shí)際工作位置，為此，在開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床上增加檢測(cè)反饋裝置，在加工中時(shí)刻檢測(cè)機(jī)床移動(dòng)部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置相符合，以期達(dá)到很高的加工精度。 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖15所示。 圖中A為速度測(cè)量元件， C為位置測(cè)量元件。當(dāng)指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí)，此時(shí)若工作臺(tái)沒(méi)有移動(dòng)，則沒(méi)有反饋量，指令值使得伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)A將速度反饋信號(hào)送到速度控制電路，通過(guò)C將工作臺(tái)實(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電

36、路中與指令值進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn) 行控制，直至差值消除時(shí)為止，最終實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的精確定位。這類機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快，但是調(diào)試和維修比較復(fù)雜。其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)穩(wěn)定性給予足夠的重視 。 圖15 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖(1) 可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量生產(chǎn)，模塊化的軟、硬件，提高了系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 CNC 裝置。 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成如圖16所示。圖16 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖  這種控制方式對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位置不進(jìn)行檢查測(cè)量，而是通過(guò)與伺服電機(jī)有聯(lián)系的測(cè)量元件，如測(cè)速發(fā)電機(jī) A 和光電編碼盤(pán) B( 或旋轉(zhuǎn)

37、變壓器 ) 等間接檢測(cè)出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，圖 16 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖用此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來(lái)實(shí)現(xiàn)控制 。 從圖 16 可以看出，由于工作臺(tái)沒(méi)有完全包括在控制回路內(nèi)，因而稱之為半閉環(huán)控制。這種控制方式介于開(kāi)環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒(méi)有閉環(huán)高，調(diào)試卻比閉環(huán)方便。 將上述三種控制方式的特點(diǎn)有選擇地集中起來(lái)，可以組成混合控制的方案 。這在大型數(shù)控機(jī)床中是人們多年研究的題目，現(xiàn)在已成為現(xiàn)實(shí)。 因?yàn)?，大型?shù)控機(jī)床，需要高得多的進(jìn)給速度和返回速度，又需要相當(dāng)高的精度。如果只采用全閉環(huán)的控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制環(huán)節(jié)中，因素十分復(fù)雜，盡管安裝調(diào)試多經(jīng)周折，仍然困難重重。為

38、了避開(kāi)這些矛盾，可以采用混合控制方式。在具體方案中它又可分為兩種形式：一是開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型；一是半閉環(huán)補(bǔ)償型。這里僅將開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型控制數(shù)控機(jī)床加以介紹。(2) 圖17為開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型控制方式的組成框圖。它的特點(diǎn)是：基本控制選用步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)環(huán)控制伺服機(jī)構(gòu)，附加一個(gè)校正伺服電路。通過(guò)裝在工作臺(tái)上的直線位移測(cè)量元件的反饋信號(hào)來(lái)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。圖17 開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型控制框圖35 按數(shù)控裝置分類數(shù)控機(jī)床若按其實(shí)現(xiàn)數(shù)控邏輯功能控制的數(shù)控裝置來(lái)分，有硬線（件）數(shù)控和軟線（件）數(shù)控兩種。（1） 硬線數(shù)控（稱普通數(shù)控，即NC）。 這類數(shù)控系統(tǒng)的輸入、插補(bǔ)運(yùn)算、控制等功能均由集成電路或分立元件等器件實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床不

39、同，其控制電路也不同，因此系統(tǒng)的通用性較差，因其全部由硬件組成，所以功能和靈活性也較差。這類系統(tǒng)在 70 年代以前應(yīng)用得比較廣泛。（2） 軟線數(shù)控（又稱計(jì)算機(jī)數(shù)控或微機(jī)數(shù)控，即CNC或MNC）。 這類系統(tǒng)利用中、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路組成 CNC 裝置，或用微機(jī)與專用集成芯片組成，其主要的數(shù)控功能幾乎全由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)， 對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床，只須編制不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)， 而硬件幾乎 可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)，也便于批量生產(chǎn)，模塊化的軟、硬件，提高了系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用 CNC 裝置。四、典 型 軸 類 零 件 的 加 工41 典型軸類零件的加工工藝分析 

40、  411 軸類零件加工的工藝路線 （1）、基本加工路線   外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 粗車半精車精車 對(duì)于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。   粗車半精車粗磨精磨 對(duì)于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時(shí)，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 粗車半精車精車金剛石車 對(duì)于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛猩饘僖话惚容^軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 粗車半精粗磨精磨光整加工 對(duì)于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常

41、用此加工路線。 （2）、典型加工工藝路線 軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也還有常見(jiàn)的特特形表面，因此針對(duì)各種精度等級(jí)和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。  對(duì)普通精度的軸類零件加工，其典型的工藝路線如下：  毛坯及其熱處理預(yù)加工車削外圓銑鍵槽（花鍵槽、溝槽）熱處理磨削終檢。  412 軸類零件的預(yù)加工   軸類零件的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序，即車削外圓之前的工藝。 校直毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過(guò)程中，常會(huì)發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校值機(jī)上進(jìn)行校值。 413 軸類零件加工的定位基準(zhǔn)和裝

42、夾 （1）、以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。中心孔不僅是車削時(shí)的定為基準(zhǔn)，也是其它加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。當(dāng)采用兩中心孔定位時(shí)，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓和端面。 （2）、以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時(shí)不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時(shí)，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準(zhǔn)來(lái)加工。這種定位

43、方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見(jiàn)的一種定位方法。 （3）、以兩外圓表面作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的內(nèi)孔時(shí)，（例如：機(jī)床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工），不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件是機(jī)床主軸時(shí)，常以兩支撐軸頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對(duì)支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 （4）、以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時(shí)，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)，見(jiàn)圖21所示。 錐堵或錐套心軸應(yīng)具有較高的精度，錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準(zhǔn)，又是空心軸外圓精加工的基準(zhǔn)。因此必須保證錐堵或錐套心

44、軸上錐面與中心孔有較高的同軸度。在裝夾中應(yīng)盡量減少錐堵的安裝此書(shū)，減少重復(fù)安裝誤差。實(shí)際生產(chǎn)中，錐堵安裝后，中途加工一般不得拆下和更換，直至加工完畢。 圖21 錐堵和錐套心軸a)錐堵 b）錐套心軸42 典型軸類零件的加工在數(shù)控機(jī)床上加工零件，與普通機(jī)床有所不同，不僅要考慮夾具、刀具、切削用量等常規(guī)工藝的選擇，更要考慮對(duì)刀點(diǎn)、編程原點(diǎn)等設(shè)置，在保證質(zhì)量的前提下，盡可能提高機(jī)床的加工效率。以圖一所示的軸類零件為例，要在數(shù)控機(jī)床上完成此單個(gè)零件的車削，首先要進(jìn)行工藝分析，確定工藝方案。常見(jiàn)的工藝方案有兩種，分別為表一和表二。表一序號(hào)工序名稱及加工程序號(hào)工藝簡(jiǎn)圖（標(biāo)明定位、裝夾位置）（標(biāo)明程序原點(diǎn)和對(duì)

45、刀點(diǎn)）工序號(hào)及內(nèi)容刀具號(hào)備注1車工件右端內(nèi)腔及車外圓39*50（工藝要求）程序號(hào)O10011、鉆孔2、車端面1#3、車外圓4、鎖18孔2#5、螺紋內(nèi)孔6、切內(nèi)槽3#7、車內(nèi)螺紋4#2車工件左端外形各欄尺寸及內(nèi)腔各孔尺寸程序號(hào)O20021、鉆孔（接通）2、車總長(zhǎng)1#3、車29*45外圓4、切外槽5#5、車外螺紋6#6、鏜18孔2#7、鏜20孔8、鏜內(nèi)錐孔3車30及外圓弧程序號(hào)O30031、 車30外圓1#三爪裝夾處需用內(nèi)螺紋專用夾套，右端用專用外螺紋悶頭，頂持2、車34*30*10外錐3、車外圓弧表二一、1、車工件左端面2、車工件左端外圓弧至工件總長(zhǎng)的1/2處3、車工件左端內(nèi)腔二、1、車工件端面

46、至總長(zhǎng)尺寸2、車工件外形與原外圓弧相接3、車工件右端內(nèi)腔421 夾具和工件裝夾方法的比較比較兩種工藝方案，在夾具選擇方面，都選擇了數(shù)控車床上的最通用的夾具三爪卡盤(pán)。但是，方案一，除了使用卡盤(pán)，還采用了頂尖，為一夾一頂?shù)姆绞?，采用此方式，必須預(yù)先車削輔助夾套（如圖）；方案二，不需要輔助夾套，可省下車削夾套的材料和時(shí)間，但是，在調(diào)頭裝夾后，只裝夾了工件的很短的一部分，對(duì)于像本例中比較細(xì)長(zhǎng)的軸類零件的車削，存在裝夾不安全的因素，并且由于裝夾不可靠，還會(huì)引起工件同軸度的誤差，造成廢品。因此，盡管方案一較為煩瑣，但是，裝夾可靠，并能保證此細(xì)長(zhǎng)軸類零件的同軸度要求，在夾具的選用中，方案一較合適。422 刀

47、具的選擇及對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的位置（1）、刀具的選擇與普通機(jī)床相比，數(shù)控加工時(shí)對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅要求剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、耐用度高、斷屑和排屑性能好，同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，滿足數(shù)控機(jī)床的高效率。本例中，兩種方案采用了類似的刀具，分別為：1號(hào)刀 大偏角刀 如圖2號(hào)刀 鏜刀3號(hào)刀 內(nèi)切槽刀4號(hào)刀 內(nèi)螺紋刀5號(hào)刀 外切槽刀6號(hào)刀 外螺紋刀1號(hào)刀為大偏角刀，分別用來(lái)車削端面，外圓及圓弧，采用較大的副偏角，可以避免連圓弧時(shí)產(chǎn)生過(guò)切現(xiàn)象，但是在兩種方案中，方案一中間連續(xù)的圓弧在一次車削中完成，能保證圓弧的光滑連接、方案二中間連續(xù)的圓弧通過(guò)調(diào)頭車削來(lái)完成，接刀處會(huì)產(chǎn)生明顯的接刀痕跡，相比方

48、案一有所欠缺。2號(hào)刀為鏜刀，用于內(nèi)孔的加工，由于工件的孔較深，且直徑小，對(duì)于鏜刀的要求較高，故采用了切削刃口（刀夾）位置在鏜桿直徑為1/2處這樣處理，可增大鏜桿的直徑，從而提高鏜刀的剛性。3號(hào)刀內(nèi)切槽刀、4號(hào)刀內(nèi)螺紋刀、5號(hào)刀外切槽刀、6號(hào)刀外螺紋刀，方案相同。（2）、對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的位置。工件裝夾方式確定后，即可通過(guò)確定工件原點(diǎn)來(lái)確定工件坐標(biāo)系。如果要運(yùn)行這一程序來(lái)加工工件，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)一般通過(guò)對(duì)刀來(lái)確定，所以，該點(diǎn)又稱為對(duì)刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置原則是： 便于數(shù)值處理和簡(jiǎn)化程序編制； 易于找正并在加工過(guò)程中便于查找

49、； 引起的加工誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具或機(jī)床上。在本例中，兩個(gè)方案均運(yùn)用了工件右端面與軸線的交點(diǎn)作為對(duì)刀點(diǎn)，完全符合對(duì)刀點(diǎn)的設(shè)置原則，對(duì)刀點(diǎn)都處理的較好。而換刀點(diǎn)的選擇，以換刀時(shí)不碰工件或其他部件為準(zhǔn)，兩方案均選在了離對(duì)刀點(diǎn)x、z方向分別為100，100的位置，處理也較好，縱觀夾具和刀具的選擇，方案一的方法對(duì)于保證零件精度較為有利，方案二容易造成裝夾不安全，同軸度嚴(yán)重超重，外圓弧接入處痕跡明顯等問(wèn)題，較難達(dá)到零件加工要求。因此，采用方案一較合適。423 切削用量的確定數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫(xiě)入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃

50、刀量及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。（1）、主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來(lái)選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，考慮工件材料為鋁件，刀具材料為高建工具鋼，粗加工選擇轉(zhuǎn)速600r/min,精加工選擇800r/min車削外圓，考慮細(xì)牙螺紋切削力不大，采用400r/min來(lái)車螺紋，而內(nèi)孔由于剛性較差，采用粗車400 r/min，比較容易達(dá)到加工要求，切槽的切削刀較大，采用200 r/min更穩(wěn)妥。（2

51、）、進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進(jìn)度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進(jìn)給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，得出下表粗精外圓0.15min/r0.08min/r內(nèi)孔0.05min/r0.04min/r槽0.04 min/r（3）、背吃刀量確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余

52、量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的選擇大致為0.3mm。粗精外圓1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)內(nèi)孔1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺紋隨進(jìn)刀次數(shù)依次減少槽根據(jù)刀寬，分兩次進(jìn)行總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。根據(jù)方案一，確定的加工程序?yàn)椋汗ば蛞患庸こ绦騿蜲1001 系統(tǒng)類型（大森）備注G50 T5100Z100G0 T0101 S600 M03 F0.15 X100 X39 Z2G50 T5400G1 Z-50G0 T0404G0 X100 Z10

53、0 X21 Z5G50 T5200G92 X23 E-18 F1.5G0 T0202 S500 X23.4 X15 Z2 X23.8G71 P01 Q02 U-0.3 D1 X23.9N01 GO X27 X24 Z0G0 X100 Z100G1 X22.5 Z-1.5G50 T5100 Z-20G0 T0101 X18M05 Z-40M30N02 X15G70 P01 Q02G0 X100 Z100G50 T5300G0 T0303 S400 F0.04 X21 Z-20G1 X24 Z-19G0 X21工序二加工程序單O2002 系統(tǒng)類型（大森）備注G50 T5100G50 T5400G0 T0101 S600 M03 F0.15G0 T0404 X42 Z2X29 Z5G71 P01 Q02 U0.3 D1G92 X26.4 Z-18 F1.5N01 G0 X24 S800