SSCK20A数控车床主轴和箱体加工编程设计论文说明书

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1、摘 要 随着社会的进步，制造业的发展越来越迅速，数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。数控机床发展很快，作为数控机床的重要部分，主轴箱的设计更新也越来越快。 我设计的是SSCK20A数控机床主轴和主轴箱箱体加工工艺以及数控编程，其中涉及了主轴和箱体加工中刀具、量具、毛坯、定位基准等的选择。设计图为两张零号图纸，一张一号图纸,两张二号图纸。 关

2、键词：数控加工工艺 、数控编程、定位基准、主轴箱、工艺编程。 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 录 摘要：···························································1 Abstract·······················································2 第一章 绪论············

7、········································5 第二章 数控加工概念··········································6 2.1高速、高效、高精度、高可靠性···························8 第三章 数控车床···············································9 3.1数控车床的组成········································9 3.2数控车床的特点 ································

8、·····11 3.3数控车床的适用范围及工作原理························12 第四章 数控加工工艺分析·····································15 4.1 毛坯的选择···········································18 4.2确定数控加工内容·····································18 4.3数控加工零件的工艺性分析····························18 4.4定位基准的选择························

9、···············19 4.4.1精基准的选择····································19 4.4.2粗基准的选择····································19 4.5加工方法的选择·······································20 4.6刀具的选择············································21 4.6.1数控车刀的类型与刀片选择·······················21

10、 4.7夹具的选择···········································21 4.8量具的选择············································22 4.9数控加工工艺路线设计································22 4.9.1外圆表面的加工方法的选择······················22 第五章 工序的划分············································24 5.1加工顺序的安排·····················

11、··················25 5.1.1切削加工工序安排································25 5.1.2热处理工序安排···································25 5.1.3辅助工序安排·····································26 5.2数控加工工序设计····································26 5.3走刀路线和工步顺序的确定····························26 5.4主轴机械加工工艺规程卡片·········

12、···················27 5.5主轴的工艺分析·······································27 5.6箱体机械加工工艺规程卡片····························27 5.7箱体的工艺分析·······································28 第六章 数控加工程序··········································29 6.1主轴数控加工程序·····································29 6.2箱体数控加工部分的

13、程序······························31 6.2.1安装面的数控加工································31 6.2.2主轴孔的数控加工程序····························33 第七章 毕业设计总结··········································37 7.1成本分析··············································37 7.2经济效益分析···································

14、······37 7.3前景预测·············································37 结论··························································38 参考文献······················································39 致谢···························································40 附录1专题······································

15、··············41 附录2外文翻译（外文部分）·····································49 附录3外文翻译（中文部分）····································62 附录4主轴机械加工工艺卡片··································69 附录5主轴箱机械加工工艺卡片································70 第一章 绪论 随着社会的进步，制造业的发展越来越迅速，数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基

16、础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。   在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。现在不仅能够生产车、钻、镗、铣类及磨削和其它类型的数控机床，而且还可以生产各种加工中心、车削中心、柔性制造单元、组合柔性制造单元等高性能、高自动化的数控机床和柔性制造系统。我国数控机床的品种已有200多个，产量已达到年产10000台的水平。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦

17、存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。我的设计题目为SSCK20A数控机床主轴和主轴箱箱体数控加工工艺分析及数控加工程序编制，通过对数控机床的箱体设计来加深自己对数控机床的了解，为以后自己进入机械厂这样的工作单位打下基础。由于我所了解的知识有限，所以我的设计难免有缺陷。在本次设计中，有导师，同学的很大帮助，对此非常感谢。 第二章 数控加工概念 数控加工就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机不管是专用计算机，还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受

18、控于数控系统发出的指令。在数控机床上加工零件与在普通机床上加工零件，其加工方法并无多大差异，但是在机床的运动控制上却有很大的区别。在普通机床加工时，机床的运动受控于操作工人。如机床的开启、主轴转速的变换、走刀路径、运动部件的位移量，以及机床的停止等都是依靠操作工人来控制的。在数控机床上加工零件时，机床的运动和辅助动作的实现均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式编制的。编写加工指令的过程就称为编程。所谓编程，就是把加工零件的工艺过程、工参数、运动要求用数字指令形式记录在介质上，并输入数控系统。数控系统根据程序指令向伺服装置

19、和其它功能部件发出运动或终断信息来控制机床的各种运动。当零件的加工程序结束时，机床便会自动停止。任何一种数控机床，在其数控系统中若没有输入程序指令，数控机床不能工作。 2.1、高速、高效、高精度、高可靠性 要提高加工效率，首先必须提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。 1）高速、高效 机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优

20、质、低成本生产有广泛的适用性。 新一代数控机床（含加工中心）只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率。超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元（电主轴，转速15000－100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电

21、主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，应不失时机地开发应用新一代高速数控机床。 依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具，车削和铣削的切削速度已达到5000米—8000米/分以上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万转/分)以上；工作台的移动速度：（进给速度），在分辨率为1微米时，在100米/分（有的到200米/分）以上，在分辨率为0.1微米时，在24米/分以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12米/分。根据高效率、大批量

22、生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。 我们学校的数控加工中心引进的先进数控加工中心设备就是高速的切削，在我国这样转速的加工中心很少，因此，大力发展高速的数控机床是未来的发展方向。 2）高精度 从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（<10nm），其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨抛光以及

23、超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等）。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求.003微米等。 精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。随着高新技术的发展。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。 　当前，机械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级（0.001微米），主轴

24、回转精度要求达到0.01-0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±3-5μm，提高到±1-1.5μm。 3）高可靠性 是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率P(t)＝99%以上的话，则数控机床的平均无故障运行

25、时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10：1的话（数控的可靠比主机高一个数量级）。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。 当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上。 第三章 数控机床 3．1、数控车床的组成 数控车床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置(CNC)、伺服驱动及位置检测装置、辅助控制装置、车床本体等几部分组成。

26、 1、程序编制及程序载体 数控程序是数控车床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在车床坐标系上的相对位置，即零件在车床上的安装位置，刀具与零件相对运动的尺寸参数，零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数据程序单。编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或利用CAD/CAM系统产生程序。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以

27、是穿孔纸带、磁带、磁盘、闪存卡等。闪存卡由于存储容量大、数据交流迅速和记录可靠，在开放式数控系统的新型数控机床上开始使用。 2、输入装置　　输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控车床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时）；另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段调出进行加工。

28、3、数控装置　　数控装置是数控车床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制车床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运

29、动的个执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。 4、驱动装置及位置检测装置　　驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动车床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控车床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部件。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。 位置检测装置将数控车床个坐标轴的实际位移检测出来，经反馈系统输入到车床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。 5、辅助控制装置 辅助控制装置

30、的主要作用是接受数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运算，再经功率放大后驱动相应的电器，带动车床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧等辅助动作。 由于可编程控制器（PLC）具有响应快、性能可靠、使用方便、编程和调试程序容易等特点，并可直接驱动部件机床电器，因此，被广泛用作数控车床的辅助控制装置。目前，大多数数控系统都带有内部PLC，用于处理数控机床的辅助指令，从而简化了机床的辅助控制装置。 6、车床本体 车床本体与传统车床相似，由主轴传

31、动装置、进给传动装置、床身、工作台以及运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控车床特别是车削中心在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了较大的变化。这种变化的目的是为了满足数控车床的要求和充分发挥数控车床的特点。归纳起来包括以下几个方面的变化。 （1）采用高性能主传动及主轴部件、具有传递功率大、刚度高、抗振性好及热变形小等优点。 （2）进给传动采用高效传动件、具有传动链短、结构简单、传动精度高等特点，一般采用滚珠丝杠副、直线滚动导轨副等。 （3）具有完善的刀具自动变换和管理系统。 （4）车床本身具有很高的动、静刚度。 （5）采用全封闭

32、罩壳。由于数控车床是自动完成加工，为了操作安全等，一般采用移动门结构的全封闭罩壳，对车床的加工部件进行全封闭。 3．2数控车床的特点 1、数控车床的优点 （1）加工对象改型的适应性强 由于在数控车床上改革加工零件时，只需要重新编制程序就能实现对零件的加工，它不同于传统的车床，不需要改造、更新许多工夹具和检具，更不需要重新新调整车床。因此，数控车床可以快速地从加工一种零件转变为加工另一种零件，这就为单件、小批以及试制新产品提供了极大的便利。它不仅缩短了生产准备周期，而且节省了大量工艺装备费用。 （2）加工精度高 数控车床是以数字形式给出的指令进行加工的，由于目前数控装置的脉冲当量（即

33、每输出一个脉冲后数控机床移动部件相应的移动量）一般达到了0.001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控车床能达到比较高的加工精度和质量稳定性。这是由数控车床结构设计采用了必要的措施，以及机电结合的特点决定的，首先是结构上引入了滚珠丝杠螺母机构、各种消除间隙结构等，使机械传动的误差尽可能小；其次是采用了软件精度补偿技术，使机械误差进一步减少；第三是用程序控制加工，减少了人为因素对加工精度的影响。这些措施不仅保证了较高的加工精度，同时还保证了较高的质量稳定性。 （3）生产效率高 零件加工所需要的时间包括机动时间与辅助时间两部分。数控车床能够有效地减少

34、这两部分时间，因而加工生产率比一般车床高得多。数控车床主轴转速和进给量的范围比普通车床的范围大，每一道工序都能选用最有利的切削用量，良好的结构刚性允许数控车床进行大切削用量的强力切削，有效地节省了机动时间。数控车床移动部件的快速移动和定位采用了加速与减速措施，因而选用了很高的空行程运动速度，消耗在快进、快退和定位的时间要比一般车床少的多。 数控车床的加工精度比较稳定，一般只做首件检验或工序间关键尺寸的抽样检验，因而可以减少停机检验的时间。在使用带有刀库和自动换刀装置的数控车削中心机床时，在一台机床上实现了多道工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产效率的提高就更为明显。 （4）自动化程

35、度高 数控车床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作面板、装卸零件、关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动连续完成，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均大为减少，劳动条件也得到相应的改善。 （5）良好的经济效益 使用失控车床加工零件时，分摊在每个零件上的设备费用是比较昂贵的。但在单件、小批量生产情况下，可以节省工艺装备费用、辅助生产工时、生产管理费用及降低废品率等，因此能够获得良好的经济效益。 （6）有利于生产管理的现代化 用数控车床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理

36、工作。这些特点都有利于使生产管理现代化。 数控车床在应用中也有不利的一面，如提高了起始阶段的投资，对设置维护的要求较高，对操作人员的技术水平要求较高等. 3．3、数控车床的适用范围及工作原理 1、数控车床的适用范围 数控车床与卧式车床一样，也是用来加工轴类或盘类的回转体零件。但是由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，所以数控车床特别适合加工形式复杂的轴类或盘类零件。 数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，因此被广泛应用于机械制造业。 数控车床确实存在一般车

37、床所不具备的许多优点，但是这些优点都是以一定条件为前提的。数控车床的应用范围正在不断扩大，但它并不能完全代替其他类型的机床，也还不能以最经济的方式解决机械加工中的所有问题。数控车床通常最适合加工具有以下特点的零件。 1）多品种小批量生产的零件 从通用车床、专用车床、数控车床的零件加工批量数与综合费用的关系来看，零件加工批量增大对于选用数控车床是不利的。原因在于数控车床设备费用昂贵，以及与大批量生产采用的专用机床相比其效率还不够高。通常，采用数控车床加工的合理生产批量在10~200件之间。目前有向中批量发展的趋势。 2）结构比较复杂的零件 从通用车床、专用车床、数控车床的被加工零件复杂程

38、度与批量数的关系来看。通常数控车床适宜于加工结构比较复杂，在非数控车床上加工时需要有昂贵的工艺装备的零件。 3）需要频繁改型的零件 它节省了大量的工艺装备费用，使综合费用下降。 4）价格昂贵、不允许报废的关键零件。 5）需要最短生产周期的急需零件。 数控车床的初始投资相对较大，由于系统的复杂性，又增加了维修费用。如果缺少完善的售后服务，往往不能及时排除设备故障，将会在一定程度上影响机床的利用率，这些都会增加综合生产费用。 考虑到以上所述的种种原因，在决定选用数控车床加工时，需要进行反复对比和仔细的经济分析，使数控车床发挥它的最佳经济效益。 2、数控车床的工作原理 在传统的金属切

39、削机床上，加工零件是操作者根据图样的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹、运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。 数控车床的加工，其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可简述如下。 1）数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按车床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）进行微分，并计算出各轴需要移动的脉冲数。 2）通过数控装置的插补软件或插补运算器，把要求的轨迹用量小移动单位的等效折线进行拟合，并找出最接近理论轨迹的拟合折线。 3）数控装置根据拟合折线的轨迹，给相应的坐标轴连续不断地分配进给脉冲，并通过伺服驱动使车床坐标轴按分配的脉冲运动。 由上可见：1、

40、只要数控车床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就完全可以等效代替理论曲线；2、只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；3、只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。 以上根据给定的数学函数，在理想轨迹（轮廓）的已知点之间，通过数据点的密化，确定一些中间点的方法，称为补插。能同时参与插补的坐标轴数。显然，当数控机床的联动轴越多，机床加工轮廓的性能就越强。因此，联动轴的数量是衡量数控机床性能的重要技术指标之一。 第四

41、章 数控加工工艺分析 数控加工柔性好，自动化程度高，特别适宜加工轮廓形状复杂的曲线、曲面零件，以及具有大量孔、槽加工的复杂箱体、棱体零件。在多品种、小批量生产情况下，适用数控机床加工能获得较高的经济效益。 数控加工工艺问题的处理与普通加工基本相同，但又有其特点。因此，在设计零件的数控加工工艺时，既要遵循普通加工工艺的基本原理和方法，又要考虑数控加工本身的特点和零件变成要求。 （1）零件专家方法的确定与夹具的选择 数控机床上被加工口零件的装夹方法与一般的机床上的一样，也要合理选择定为基准和夹紧方案。在选择精基准时，也要遵循“基准统一”和“基准重合” 等原则。除此之外，还应考虑一下几点：

42、 1） 应尽量在一次定位夹紧中完成所有能加工的各表面的加工。为此要选择便于各个表面都可被加工的定位方式。如对于箱体零件，宜采用一面两销的定位方式，也可采用以某侧面为导向基准，待工件夹紧后将导向远见拆去的定位方式。 2） 对于工件一次装夹可完成工件上各表面的加工，也可直接选用毛面作定位基准，只是这时毛坯的制造精度要求要高一些。对于加工中心，工件在工作台上的安放位置的确定要兼顾各个工位的加工，要考虑刀具的长度及其港督对加工质量的影响。如进行当工位单面加工，应将工件靠工作台一侧放置；若是四工位面加工，则应将工件放置在工作台的郑重位置。这样可减少刀杆伸出的长度，提高其刚度。 3） 数控加工使用的

43、夹具，其结构大多比较简单，并应可能选用由通用元件拼装的组合可调节夹具，以缩短生产准备周期。为了简化定位、编程和对刀，保证工件能在正确的位置上按程序加工，必须协调工作、夹具与机床坐标系之间的尺寸关系。 （2）加工顺序的安排 除了应照“先面后孔”、“先粗后精”等基本原则安排加工顺序外，还应注意遵循以下原则： ① 为了减少换刀次数和时间，通常应按刀具集中工序，即在一次装夹中，用同一把刀具进行加工。对于加工中心，若换刀时间较工作台转位时间长，在不影响加工精度的前提下，可按刀具集中工序；但若换刀时间远短于工作台转位时间，这应采用相同工位集中加工的原则，即尽可能在不转动工作台的情况下加工完毕所有可以

44、加工的待加工表面，然后再转动工作台去加工其他表面。 ② 对于同轴度要求很高的孔系，应在一次定位后，通过顺序连续换刀，顺序连续加工完该孔系得全部孔后，再加工其他坐标位置的孔，以消除重复定位误差的影响，提高孔系得同轴度。 （3）对刀点和换刀的确定 对刀点是数控加工时刀具相对于工件运动的起点。由于程序也是从这点开始执行，所以对刀点也称程序起点或起刀点。编程时应首先考虑对刀点的位置的选择。 加工精度要求不高时，可直接用工件上或夹具上的某些表面作对刀面；加工精度要求较高时，对刀点应尽量选在林间设计基准或工艺基准上。 对刀点必须与工件的定位基准油一定的坐标之间的关系，这样才能确定机床坐

45、标系于工件坐标系之间的关系。对刀点的选择应便于坐标值的计算，并使对刀方便。 对刀时，应使对刀点与刀位点重合。所谓刀位点，对于平底立铣刀是指刀具轴线与刀具地面的交点；对于球头铣刀是指球头部分的球心；对于车刀是指刀尖；对于钻头是指钻尖；对于线电极切割机床，则是指线电极轴心与零件面的交点。 加工过程序要换刀时，应规定换刀点。换刀点的位置应根据换刀时不得碰伤工件、夹具以及机床的原则而设定。 （1） 刀具进给路线的规则 进给路线是指数控加工过程忠刀具相对于被加工零件的运动轨迹。规划进给路线应遵循的原则是： ① 保证加工零件获得良好的加工精度和表面质量。 ② 使数值计算工作简单。

46、③ 使进给路线简单。 （2） 刀具选择 数控加工台时费用高，为提高效益，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅要刚性好，精度高，而且要尺寸稳定、耐用度高、调整方便。因此，凡加工情况允许选用硬质合金刀具时，就不应选用可转位刀片以减少刀具以提高耐磨性。精密镗孔应选用性能更好更耐磨的金刚石和立方氮化硼刀具。 数控加工一般不采用钻模，钻孔刚度差，因此钻孔前应选用大直径钻头或中心钻先锪以各内锥坑或钻以中心孔，作为钻头切入时的定心锥面，然后再用钻头钻孔。 由于镗孔是悬臂加工，为平衡径向力，减轻镗削振动，应采用对称的两刃或多刃镗刀头进行切削。精镗应采用微调镗刀。 切削用量的确定 ： 数控加工的切削用

47、量选择原则与普通加工相同。由金属切削原理可知，在选择切削用量时，应首先采用最大的切削深度，再选用大的进给量，然后根据确定的刀具耐用度选择切削速度。对于数控加工，刀具耐用度至少应大于加工完一个零件，或最少不低于半个工作班。 在轮廓加工中，因注意克服由于惯性或伺服系统的随动误差而造成轮廓拐角处的“超程”或“欠程”现象。为此，要选择变化的进给量，即在接近拐角处应适当降低进给量，过拐角后逐渐升高，以保证加工精度。 （3） 程误差及其控制 程序编程中的误差由逼近误差、补差误差和尺寸圆 误差三部分组成。在点位数控加工中，编程误差只包含尺寸圆整误差。在轮廓加工中，编程误差主要是补插误差，尺寸圆整误

48、差所占的比例较小。 一般应控制尺寸圆整误差不超过脉冲弹量的一般。减少插补误差的最简单方法是密化插补点，但这会增加程序段数目，增加计算、编程工作量。通常编程误差应小于零件公差的10%～20%。 成批生产按照批量大小与产品的特征，又可分为小批量生产、中批量生产和大批量生产三种。小批量生产跟单件生产相似，合称单件小批量生产；大批量生产与大量生产相似，合称大批大量生产。因此中批生产通常仅指总评生产。 不同的生产类型采用不同的制造工艺、工装设备、技术措施及经济效果不相同。大批量生产采用高效率的工艺装备及专用机床，加工成本低；单件小批量通常采用通用设备及工装，生产率低，成本加工高。数控加

49、工主要用于单件小批生产和成批生产。 4.1毛坯的选择 根据零件的生产纲领、工件结构形状和尺寸（结构复杂、多孔、尺寸大）、零件的机械性能要求，轴类零件的毛坯可以采用锻造。该机床的主轴选用40Cr。主轴箱的毛坯可以采用铸件，该机床主轴箱毛坯采用HT200灰铸铁。 4.2确定数控加工的内容 在选择主轴和箱体数控加工后，并不说零件所有的加工内容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工序的一部分。我们可以根据以下的原则进行选择数控加工内容。 ① 通用机床无法加工的内容应作为有限选择的内容。 ② 通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容。 ③ 通用机床加工效率低、工人手工操

50、作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存富裕能力的基础上进行选择。 通常情况下，上述加工内容采用数控加工后，产品的质量、生产率与综合经济效益等措施指标都会得到明显的提高。相比之下，下列内容不宜选择采用数控加工。 ① 需要在机床上进行较长时间调整地加工内容。 ② 数控编程取数困难、易于和检验依据发生矛盾的型面型面、轮廓。 ③ 不能在一次安装中完成加工的其他零星加工表面，采用数控加工又很麻烦，可采用通用机床补加工。 ④ 加工余量大而又不均匀的粗加工。 根据以上的原则我们可以选择箱体上的A、B两安装面定位，精镗各个主轴孔。 4.3数控加工零件的工艺性分析 该箱体零件主要有平面以及孔系组

51、成。在上述中我们只对那些孔系进行数控加工。那些孔系都是重要的装配孔，所以其粗糙度要求都比较高，特别是倒角要求为Ra1.6。但也有比较低的666Ra12.5。各孔系都有同轴度要求，孔系端面都有垂直度要求。该零件的材料为铸铁，切削加工性能较好。 根据上述分析，我们粗、精加工应该分开进行，以保证表面粗糙度的要求。粗糙度要求低的孔宅粗加工阶段就完成。根据零件图上的465±0.2的尺寸分析，我们先加工465±0.2的两面。 这样可以更好的保证各端面的垂直度。从而能保证各孔的同轴度。根据分析我们以A面为定位基准。 4.4定位基准的选择 工件加工的第一道工序或最初几道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面

52、作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中，则应使用经过加工的表面作为定位基准，这种基准称为精定位。 我们首先要考虑选择怎样的金基准把各个主要表面加工出来，然后再考虑选择怎样的粗基准把作为精基准的表面加工出来。 4.4.1粗基准的选择 粗基准的选择主要影响不加工表面与加工表面的相互位置精度，以及加工表面的余量分配。选择粗基准时必须注意以下几个问题： ① 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置精度要求，应以不加工表面作为粗基准。如果工件上由很多不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。 ② 必须首先保证工件上的某种要表面的加工余量均

53、匀，则应选择该表面作为粗基准。 ③ 选作粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇口、冒口等缺陷。 ④ 粗基准一般只能使用一次。 根据上述的精基准选择的原则和粗基准选择时注意的问题，我们可以在粗加工阶段选择B面为粗基准，在精加工阶段，我们可以选择燕尾面作为精基准，这样可以做到基准统一和基准重合，可以减少误差，提高位置精度。 4.4.2精基准的选择 精基准的选择应重保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也要考虑到装夹方便，夹具结构方便。选择精基准应遵循下列原则： ①“基准重合”原则 即应尽可能选用设计基准作为精基准。这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。

54、 ②“基准统一”原则 即应尽可能选择加工工件的多个表面时都能使用的一组定位基准作为精基准。这样就便于保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换说产生的误差，并能简化夹具的设计制造。 ③“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度以及他们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采取互为基准的原则，反复多次进行加工。 ④“自为基准”原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，再加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准，而该表面与其他表面之间的位置精度则有先行工序保证。 4.5加工方法的选择 主轴的零件进行数控加工的内容就是对主轴进行最后一步要求精加工部分内容进行数控加工。箱体

55、零件进行数控加工的内容就是以上所述的那些加工内容中的一些大的要求精度高的平面和主轴孔，下面我们就以主轴孔的加工为例进行分析。由于毛坯是铸件，所以孔加工前不需要钻孔。内孔表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。对于精度较高、粗糙度Ra值较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要划分加工阶段逐步进行。 加工顺序的确定 该机床主轴箱毛坯采用HT200灰铸铁，铸造精度Ⅱ级，铸造后进行退火处理。 拟定机械加工工序，要依照“先粗后精”“先主后次”，“先面后孔”加工箱体零件的原则。必要的热处理、检验等辅助工序安排在各加工阶段之间。 加工阶段的划分 主轴箱的主要表面的加工

56、分粗精两个阶段。粗、精加工分开进行，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、加紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证主轴箱的加工精度；同时还能根据粗、精加工的不同要求来合理地选择设备，有利于提高生产效率。 4.6刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并合理选择刀具结构、几何参数。 4.6.1数控车刀的类型与刀片选择 数控车刀常用的类型有尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。为减少换刀时间和

57、方便对刀，便于实现机械加工的标准化，数控车削时，应尽量采用机夹可转位式车刀。 常见刀片材料有高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等，其中应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀片。选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和震动等。 刀片形状、几何尺寸的选择，主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因数选择。需要注意的是：编程时要考虑数控车刀主偏角和副偏角的合理选择，特别是零件轮廓非单一的曲线组成的情况。主偏角的大小决定于工件形状，例如车阶梯轴时，则需要Kr>90°的刀具；而副偏角的选择

58、要考虑是否已加工表面轮廓产生干涉。刀具选择是数控加工的工序设计的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外数控机床主轴转速比不同机床高1～2倍，且输出功率大，因此与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装方便。参考《机械加工工艺师手册》选用微调镗刀。刀具材料采用高速钢。 4.7夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定：二是能协调零件与机床坐标系的尺寸/除此之外，重点考虑以下几点。 1） 单件小批量生产时，优先选用组合夹具，可调夹具和其他通

59、用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。 2） 在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3） 零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 4） 夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，既夹具要敞开，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。 5） 为提高数控机床的效率，批量较大的零件加工可采用多工位、气动或液压夹具。 4.8量具的选择 数控加工主要用于单件小批量生产，一般采用通用量具，如游标卡尺、百分表等。查《机械加工工艺师手册》表55-7我选择杠杆 千分表，游标卡尺 4.9数控加工工艺路线设计 工艺路线的拟定是制定工艺规程的重要内容之一，其主要

60、内容包括：选择各加工表面的加工方法、划分加工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序等。设计者应根据从生产实践中总结出来的一些综合性工艺原则，结合本厂的实际生产条件，提出几种方案，通过对比分析，从中选择最佳方案。 选择机械零件的结构形状是多种多样的，但它们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面、成形面等基本表面组成的。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据零件的加工精度、表面粗糙、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案。 4.9.1外圆表面的加工方法的选择 外圆表面的主要加工方法是车小和磨削。当表面粗糙度要求较高时，还要经光整加工。 ① 最终工序为车削的加工

61、方案，适用与淬火钢以外的各种金属。 ② 最终工序为磨削的加工方案，适用与淬火钢，未淬火钢和铸铁，不适用于有色金属，因为有色金属韧性大，磨削时易堵塞砂轮。 ③ 最终工序为精细车和金刚车的加工方案，适用于要求较高的有色金属的精加工 ④ 最终工序为光整加工，如研磨、超精磨及超精加工等，为提高生产率和加工质量，一般在光整加工前进行精磨。 ⑤ 对表面粗糙度要求高而尺寸精度要求不高的外圆，可采用滚压或抛光。 在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序，划分方法如下。 1）按所用的刀具划分 以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的待加工表面较多、机床连续工作

62、时间过长、加工程序的编制和检查难道较大等情况。加工中心常用这种方法划分。 2）按安装次数划分 以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适用于工件的加工内容不多工件，加工完成后就能达到后达到待检状态。 第五章 加工工艺规程的编制 （1）工序划分的原则 工序划分可以采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。 ① 工序集中原则 是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。如果箱体加工采用工序集中原则，可以高效的专用设备和数控机床，提高生产率；减少工序数目，缩短工艺路线，简化生产计划和生产组织工

63、作；减少机床的数量、操作工人数和占地面积；减少工件装夹次数，不仅保证了个加工表面间的相互位置精度，而且减少夹具数量和装夹工件的辅助时间。缺点是专用设备和工艺装备投资达、调整维修比较麻烦、生产准备周期长，不利于转产。 ② 序分散原则 就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容较少，。采用工序分散原则的优点是：加工设备和装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易；有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。缺点是工艺路线较长，所需设备和工人较多，占地面积较大。 （2）工序的划分方法 工序的划分主要考虑生产纲领、所用设备及零件本身的结构和技术要求等。大批大量生产时，若使

64、用多轴、多刀的高效加工中心，可按工序集中原则组织生产；若在由组合机床组成的自动线上加工，供需一般按分散原则划分。随着现代数控技术的发展，特备是加工中心的应用，工艺路线的安排更多地趋向于工序集中。单件小批生产时，通常采用工序集中原则。成批生产时，可按工序集中原则划分，也可按工序分散原则划分，应视具体情况而定。对于结构尺寸和重量都很大的重型零件，应采用工序集中原则，以减少装夹次数和运输量。对于刚性差、精度高的零件，应按工序需分散原则划分工序。 （3）工序集中的划分方法 在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序，划分方法如下： ① 按所用刀具划分 以同一把刀具完成的那一部份工艺过

65、程维一道工序，这种方法适用于工件的待加工表面较多、机床连续工作时间过长、加工工序的变成和检查难度较大等情况。 ② 按安装次数划分 以一次安装完成的那一部分工艺过程维一道工序。这种方法适用于工件的加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。 ③ 按粗、精加工划分 即粗加工中完成的那一部分工艺过程称为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程称为一道工序。这种划分方法适用于加工后的变形较大，需粗、精加工分开的零。 ④ 按加工部位划分 即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点划分成多道工序。 5.1零件加工顺序的安排 在选定加

66、工方法、划分工序后，我们要对加工顺序进行安排。零件的加工工序包括切削加工工序、热处理工序、辅助工序（包括表面处理、清洗和检验等），这些工序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。因此我们要合理安排好箱体的切削加工、热处理和辅助工序顺序。 5.1.1切削加工工序安排 切削加工工序安排原则包括基面先行原则、先粗后精原则、先主后次原则和先面后孔原则。根据以上的原则，对于主轴我们应该先加工端面，然后一端面作为定位基准再加工台阶轴的各部分外圆面。对于箱体我们首先要把B面先铣好，因为它他是后面加工的定位基准，但我们不采用数控机床加工，可以在普通的铣床上加工。接着我们要根据先粗后精原则和先主后次原则来加工个行孔，为了避免基准不重合引起的误差，我们先加工465±0.2，接着先后加工加工Φ150H7行孔，接着先后铣面350、面320、面380、然后镗Φ140行孔、Φ141.5行孔。但是要粗、精分开，粗镗—半精镗—精镗。 5.1.2热处理工序安排 为了提高材料的力学性能、改善材料的切削加工性和消除工件的内应力，箱体在加工之前要进行正火热处理，可以消除在毛坯制造时产生的残余应力，改善组