数控技术毕业设计（论文）阶梯轴的数控加工工艺与设计.doc

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1、安徽国防科技职业技术学院毕业论文课 题： 阶梯轴的数控加工工艺与设计专 业： 数 控 技 术年 级： 07数控2班姓 名： 指导老师： 目 录第一章 绪论 .3第二章 机械制造业在国民经济中的地位 、作用和发展概况 .4第三章 数控机床的构造 .5第四章 数控机床的加工特点 .6第五章 数控车床的操作规程 .7第六章 详解G代码组及含义 .8第七章 数控车床常用的固定循环 .21第八章 数控车床编程加工工艺处理 .26第九章 数控车床编程加工工艺处理实例 .35结束语 .41参考文献 .43第一章 绪 论机械制造业是国民经济的基础产业，它为国民经济各部门的发展提供所需的机器仪器 工具等机器设备

2、。据统计，美国60%的社会财富来源于制造业，日本国民总产值的49%是由制造业提供的，中国的制造业在工业总产值中也占有40%的比例。可以说，没有发达的制造业就不可能有国家的真正繁荣和富强，机械制造业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。经过建国以来50多年的发展，我国的机械制造业已有了相当的实力，逐步形成了一个具有相当规模和一定技术基础的机械工业体系。改革开放20多年来，我国制造业充分利用国内外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术 产品质量和水平及经济效益发生了显著变化，为繁荣国内市场 扩大出口创汇 推动国民经济的发展做

3、出了很大的贡献。我国的机械制造虽已取得了很大成绩，但与工业发达国家相比，无论在生产能力 技术水平管理水平和劳动生产率等方面都还有很大的差距。这些问题的主要原因，在于机械制造技术水平的落后。因此，大力发展制造技术，已成为工业技术的当务之急。 第二章 机械制造业在国民经济中的地位作作用和发展概况随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的发展，促技术 数控技术等相互结合，机械产品的结构越来越合理使常规机械制造技术与精密检测。其性能 精度和效益日趋提高，更新换代频繁，生成类型由大批量生产向多品种小批量生产变化。这对机械制造技术一出老更高的要求，使机械制造技术不断向着高柔性与高度自动化 高精度和高速度高效率

4、的趋势发展。机械制造向高柔性与高度自动化方向发展 计算机技术在机床中的应用，使计算机数字（CNC）机床 加工中心（MC）柔性制造系统（FMS）及计算机集成制造系统（CIMS）等自动化制造设备的应用比例速度增加，使得机械制造过程逐步柔性化机械 制造过程逐步柔性化，适应了生产类型由大批量生产向多品种小批量生产及产品更新换代快的方向转变，缩短了生产周期。机械制造向高精度方向发展 精密与超精密加工技术是一个国家制造技术水平的重要标志之一。目前，人们正积极从事超精密加工和超微细加工的研究，其精度可达0.0050.01。另外，不少工业国家已开始向纳米级加工精度发展，可望在不远的将来，机械制造将能实现分子级

5、或原子级的加工精度。机械制造向高速度高效率方向发展 由于机床结构设计与制造水平的提高和新型刀具材料的应用，使切削加工速度提高至每分钟数百分钟一千米，从而促使切削效率显著提高。现代机械制造要求产品品种多样化，更新换代加速，从而使多品种小批量生产的比重明显增加。在传统的机械制造中，单件小批量生产一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装配均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难以提高生产效率和保证产品质量。特别是一些曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床加工，加工精度和生产效率受到很大限制。 为了解决多品种、小批量及复杂零件机械加工的自动化，

6、数控加工技术应运而生。由于数控技术综合应用了计算机、自动控制、精密检测等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件小批量，特别是复杂性面零件加工的自动化问题。应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。 我国的数控技术发展过程可分为四个阶段:第一阶段是19581965年，开始研究数控铣床，处于试制、使用阶段。第二阶段是从1965年开始，研制晶体管数系统，直到20世纪60年代末和70年代初。这一阶段

7、的特点是，虽然数控机床的数量和品种不多，但在少数复杂零件的加工中，已开始从试验进入生产阶段。第三阶段为19721979年，是数控技术的生产和试用阶段，例如研制成功的集成电路数控系统；数控技术在车、铣、磨、钻、镗、齿轮加工、电加工领域开始研究或应用;数控加工中心研制成功；数控线切割机床也取得了较大的发展等。1980年以后为第四阶段，是稳定发展阶段。通过研究和引进国外的先进技术，我国的数控技术发展很快，已自行研制开发了三轴、四轴和五轴联动的数控系统，研制了具有工艺处理能力的加工中心等，数控机床的品种已超过500钟，其中金属切削机床品种的数控化率已达20%以上。第三章 数控机床的构造 （1） 主运动

8、系统，其主运动是实现主运动。 （2） 进给运动，其功能是实现进给运动。 （3） 机床基础件，通常指床身 底座 立柱 滑座 工作台等。其作用是支承机床本体的零部件，并保证这些零部件在切削加工过程中占有的准确位置。 （4） 实现某些部件动作和某些辅助功能的设置，如液压 气动润滑 冷却以及防护 排削等装置。 （5） 实现工件回转 分度定位的装置和附件，如回转工作台。 （6） 刀库、刀架和自动换刀装置。 （7） 自动拖盘交换刀装置。 （8） 特殊功能装置，如刀具破损检验、精度检测和监控装置等。 其中，机床基础件、主运动系统、进给系统以及液压、冷却等辅助装置是构成数控机床的机床本体的基本部件，其他部件则

9、按数控机床的功能和需要选用。尽管数控机床的基本构成与传统的机床十分相识，但由于数控机床在功能和性能上的要求与传统机床存在着巨大的差距，所以数控机床本体在总体布局、结构、性能上与传统机床有许多明显的差异，出现了许多适应数控车床功能特点的完全新颖的机械结构和部件。第四章 数控车床的加工特点同常规加工相比，数控加工具有如下的特点：自动化程度化程度高 在数控机床上加工零件时，除 了手工装卸工件外，全部加工过程都由机床自动完成。在柔性制造系统上，上下料、检测、诊断、对刀、传输、调度、管理等都由机床自动完成，这样减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件。加工精度高，加工质量稳定 数控加工的尺寸精度通常在0.

10、0050.1之间，且不受零件形状复杂程度的影响，加工中消除了操作者的人为误差，提高了同批零件尺寸的致性，使产品量保持稳定。对加工对象的适应性强 数控机床上实现自动加工的控制信息是加工程序。当加工对象改变是，除了响应更换刀具和解决工件装夹方式外，只要重新编写并输入该零件的加工程序，便可自动加工出新的零件，不必对机床作任何复杂的调整，这样缩短了生产准备周期，给新产品的研制开发以产品的改进、改型提供了捷径。生产效率高 数控机床的加工效率高，一方面是自动化程度高，在一次装夹中能完成较多表面的加工，省去了划线、多次装夹、检测等工序；另一方面是数控机床的运动速度高，空行程时间短。目前，数控车床的主轴转速已

11、达到5000700r/min，各轴的快速移动速度达到100200m/s,加工中心的主轴转速已达到2000050000r/min,各轴的快速移动速度达到1824m/min.易于建立计算机通信网络 由于数控机床是使用数字信息，易与计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统连接，形成计算机辅助设计和制造与数控机床紧密结合的一体化系统。第五章 数控车床操作规程（1） 机床工作开始前要有预热，认真检查润滑系统是否正常，如机床长时间未动过，可先用手动方式向各部位供油润滑。（2）使用刀具应与机床允许的规格相符，有严重破损的刀具要及时更换。（3）调整刀具所用的工具不要遗忘在机床内。（4）大尺寸的轴类零件的中心

12、孔是否合适，中心孔如太小，工作中易发生危险。（5）刀具安装好后应进行一、二次试切削。（6）检查卡盘夹紧工作的状态。（7）机床开动前必须关好机床防护门。（8）清楚切削，檫试机床，使机床与环境保持清洁状态。（9）注意检查或更换磨损坏了的机床上的油滑板。（10）查润滑油、冷却液的状态，及时添加或更换。（11）依次关掉机床操作面板上的电源和总电源。第六章 详解G代码组及含义数术知识-标准G代码 准备功能字是使数控机床建立起某种加工方式的指令，如插补、刀具补偿、固定循环等。G功能字由地址符G和其后的两位数字组成，从G00G99共100种功能。JB3208-83标准中规定如下表：表：准备功能字G代码 功能

13、作用范围 功能 代码 功能作用范围 功能 G00 点定位 G50 * 刀具偏置0/- G01 直线插补 G51 * 刀具偏置+/0 G02 顺时针圆弧插补 G52 * 刀具偏置-/0 G03 逆时针圆弧插补 G53 直线偏移注销 G04 * 暂停 G54 直线偏移X G05 * 不指定 G55 直线偏移Y G06 抛物线插补 G56 直线偏移Z G07 * 不指定 G57 直线偏移XY G08 * 加速 G58 直线偏移XZ G09 * 减速 G59 直线偏移YZ G10-G16 * 不指定 G60 准确定位（精） G17 XY平面选择 G61 准确定位（中） G18 ZX平面选择 G62 准

14、确定位（粗） G19 YZ平面选择 G63 * 攻丝 G20-G32 * 不指定 G64-G67 * 不指定 G33 螺纹切削，等螺距 G68 * 刀具偏置，内角 G34 螺纹切削，增螺距 G69 * 刀具偏置，外角 G35 螺纹切削，减螺距 G70-G79 * 不指定 G36-G39 * 不指定 G80 固定循环注销 G40 刀具补偿/刀具偏置注销 G81-G89 固定循环 G41 刀具补偿-左 G90 绝对尺寸 G42 刀具补偿-右 G91 增量尺寸 G43 * 刀具偏置-左 G92 * 预置寄存 G44 * 刀具偏置-右 G93 进给率，时间倒数 G45 * 刀具偏置+/+ G94 每分

15、钟进给 G46 * 刀具偏置+/- G95 主轴每转进给 G47 * 刀具偏置-/- G96 恒线速度 G48 * 刀具偏置-/+ G97 每分钟转数（主轴） G49 * 刀具偏置0/+ G98-G99 * 不指定 注：*表示如作特殊用途，必须在程序格式中说明1. F功能 F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法。(1)每转进给量 编程格式 G95 F F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r。例：G95 F0.2 表示进给量为0.2 mm/r。(2)每分钟进给量编程格式G94 FF后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。例：G94 F100 表示进给量为

16、100mm/min。2. S功能S功能指令用于控制主轴转速。编程格式 SS后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。(1)最高转速限制编程格式 G50 SS后面的数字表示的是最高转速：r/min。例：G50 S3000 表示最高转速限制为3000r/min。(2)恒线速控制 编程格式 G96 SS后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。例：G96 S150 表示切削点线速度控制在150 m/min。(3)恒线速取消 编程格式 G97 SS后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。例：G97 S3000 表

17、示恒线速控制取消后主轴转速3000 r/min。3. T功能T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式 TT后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。例：T0303 表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300 表示取消刀具补偿。4. M功能M00： 程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行；M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；M03：主轴顺时针旋转；M04：主轴逆时针旋转；M05：主轴旋转停止；M08：冷却液开；M0

18、9：冷却液关；M30：程序停止，程序复位到起始位置。5. 加工坐标系设置G50编程格式 G50 X Z式中X、Z的值是起刀点相对于加工原点的位置。G50使用方法与G92类似。在数控车床编程时，所有X坐标值均使用直径值，如图所示。例：按图设置加工坐标的程序段如下：G50 X128.7 Z375.1设定加工坐标系6. 快速定位指令G00G00指令命令机床以最快速度运动到下一个目标位置，运动过程中有加速和减速，该指令对运动轨迹没有要求。其指令格式：G00 X(U)_ Z(W)_；当用绝对值编程时，X、Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标。当用相对值编程时，U、W后面的数值则是现在点与目标点之间的

19、距离与方向。如图所示的定位指令如下：G50 X200.0 Z263.0; 设定工件坐标系 G00 X40.0 Z212.0； 绝对值指令编程AC 或G00 U-160.0 W-51.0； 相对值指令编程AC因为X轴和Z轴的进给速率不同，因此机床执行快速运动指令时两轴的合成运动轨迹不一定是直线，因此在使用G00指令时，一定要注意避免刀具和工件及夹具发生碰撞。如果忽略这一点，就容易发生碰撞，而快速运动状态下的碰撞就更加危险7. 直线插补指令G01G01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。指令格式：G01 X(U)_Z(W)_F ；其中F是切削进给率或进给速

20、度，单位为mm/r或mm/min，取决于该指令前面程序段的设置。使用G01指令时可以采用绝对坐标编程，也可采用相对坐标编程。当采用绝对坐编程时，数控系统在接受G01指令后，刀具将移至坐标值为X、Z的点上；当采用相对坐编程时，刀具移至距当前点的距离为U、W值的点上。如图所示的直线运动指令如下：G01 X40.0 Z20. F0.2; 绝对值指令编程G01 U20.0 W-25.9 F0.2; 相对值指令编程 8. 圆弧插补指令G02、G03圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧插补运动，用于加工圆弧轮廓。圆弧插补命令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03两种。其

21、指令格式如下： 顺时针圆弧插补的指令格式：G02 X(U)_Z(W)_I_K_F_； G02 X(U)_Z(W)_R_ F_；逆时针圆弧插补的指令格式：G03 X(U)_Z(W)_ I_K_F_； G03 X(U)_Z(W)_R_ F_； 使用圆弧插补指令，可以用绝对坐标编程，也可以用相对坐标编程。绝对坐标编程时，X、Z是圆弧终点坐标值；增量编程时，U、W是终点相对始点的距离。圆心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R为圆弧半径值；I、K为圆心在X轴和Z轴上相对于圆弧起点的坐标增量; F为沿圆弧切线方向的进给率或进给速度。 当用半径R来指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终

22、点有两种圆弧的可能性，大于180和小于180两个圆弧。为区分起见，特规定圆心角180时，用“+R”表示；180时，用“-R”。注意：R编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。例如，图3-13中所示的圆弧从起点到终点为顺时针方向，其走刀指令可编写如下：G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3； 绝对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/rG02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3； 相对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/rG02 X 50. 0 Z30.0 R25.0 F0.3； 绝对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/rG02 U20.0 W-20.0

23、R25.0 F0.3； 相对坐标，直径编程，切削进给率0.3mm/r9. 暂停指令G04G04指令用于暂停进给，其指令格式是：G04 P_或G04 X(U)_暂停时间的长短可以通过地址X(U)或P来指定。其中P后面的数字为整数，单位是ms；X(U)后面的数字为带小数点的数，单位为s。有些机床，X(U)后面的数字表示刀具或工件空转的圈数。 该指令可以使刀具作短时间的无进给光整加工，在车槽、钻镗孔时使用，也可用于拐角轨迹控制。例如，在车削环槽时，若进给结束立即退刀，其环槽外形为螺旋面，用暂停指令G04可以使工件空转几秒钟，即能将环形槽外形光整圆，例如欲空转2.5s时其程序段为： G04 X2.5或

24、G04 U2.5或G04 P2500； G04为非模态指令，只在本程序段中才有效。10. 进给速度量纲控制指令G98、G99在数控车削中有两种切削进给模式设置方法，即进给率(每转进给模式)和进给速度(每分钟进给模式)。（1）进给率，单位为mm/r，其指令为：G99； 进给率转换指令G01X_Z_F_； F的单位为mm/r(2)进给速度，单位为mm/min，其指令为： G98； 进给速度转换指令G01X_Z_F_； F的单位为mm/min G98和G99都是模态指令，一旦指定就一直有效，直到指定另一方式为止。车削CNC系统缺省的进给模式是进给率，即每转进给模式，只有在用动力刀具铣削时才采用每分钟

25、进给模式。11. 参考点返回指令G27、G28、G30参考点是CNC机床上的固定点，可以利用参考点返回指令将刀架移动到该点。可以设置最多四个参考点，各参考点的位置利用参数事先设置。接通电源后必须先进行第一参考点返回，否则不能进行其它操作。参考点返回有两种方法：(1)手动参考点返回。(2)自动参考点返回。该功能是用于接通电源已进行手动参考点返回后，在程序中需要返回参考点进行换刀时使用的自动参考点返回功能。自动参考点返回时需要用到如下指令：（1）返回参考点检查G27G27用于检验X轴与Z轴是否正确返回参考点。指令格式为：G27 X(U)_ Z(W)_ X(U)、Z(W)为参考点的坐标。执行G27指

26、令的前提是机床通电后必须手动返回一次参考点。执行该指令时，各轴按指令中给定的坐标值快速定位，且系统内部检查检验参考点的行程开关信号。如果定位结束后检测到开关信号发令正确，则参考点的指示灯 亮，说明滑板正确回到了参考点位置；如果检测到的信号不正确，系统报警，说明程序中指令的参考点坐标值不对或机床定位误差过大。（2）参考点返回指令G28、G30G28 X(U) _ Z(W) _； 第一参考点返回，其中X(U)、Z(W)为参考点返回时的中间点，X、Z为绝对坐标，U、W为相对坐标。参考点返回过程如图3-14所示。G30 P2 X(U)_ Z(W)_； 第二参考点返回，P2可省略G30 P3 X(U)_

27、 Z (W)_； 第三参考点返回G30 P4 X(U)_ Z(W)_； 第四参考点返回第二、第三和第四参考点返回中的X(U)、Z (W)的含义与G28中的相同。如图3-14所示为刀具返回参考点的过程，刀具从当前位置经过中间点(190，50)返回参考点，其指令为：G30 X190 Z50；G30 U100 W30；如图3-14中的虚线路径所示，如果参考点返回时不经过中间点，则刀具会与工件发碰撞，引起事故第七章 数控车床常用固定循环（G71和G73）1. 外圆粗车固定循环(G71) 如果在下图用程序决定A至A至B的精加工形状,用d(切削深度)车掉指定的区域,留精加工预留量u/2及w。G71U(d)

28、R(e)G71P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)N(ns).F_从序号ns至nf的程序段,指定A及B间的移动指令。.S_.T_N(nf)d:切削深度(半径指定)不指定正负符号。切削方向依照AA的方向决定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0717）指定。e:退刀行程本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0718）指定。ns:精加工形状程序的第一个段号。nf:精加工形状程序的最后一个段号。u：X方向精加工预留量的距离及方向。（直径/半径）w: Z方向精加工预留量的距离及方向。 2. 端面车削固定循环(G72) 如下图所示

29、，除了是平行于X轴外，本循环与G71相同。G72W（d）R(e)G72P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)t,e,ns,nf, u, w，f,s及t的含义与G71相同。 3. 成型加工复式循环(G73) 本功能用于重复切削一个逐渐变换的固定形式,用本循环,可有效的切削一个用粗加工段造或铸造等方式已经加工成型的工件。程序指令的形式如下:A A BG73U(i)W(k)R(d)G73P(ns)Q(nf)U(u)W(w)F(f)S(s)T(t)N(ns)沿A A B的程序段号N(nf)i:X轴方向退刀距离(半径指定), FANUC系统参数（NO.0719）指定。k: Z轴方向

30、退刀距离(半径指定), FANUC系统参数（NO.0720）指定。d:分割次数这个值与粗加工重复次数相同，FANUC系统参数（NO.0719）指定。ns: 精加工形状程序的第一个段号。nf:精加工形状程序的最后一个段号。u：X方向精加工预留量的距离及方向。（直径/半径）w: Z方向精加工预留量的距离及方向。 4. 精加工循环(G70) 用G71、G72或G73粗车削后，G70精车削。G70 P（ns）Q(nf)ns:精加工形状程序的第一个段号。nf:精加工形状程序的最后一个段号。 5. 端面啄式钻孔循环(G74) 如下图所示在本循环可处理断削，如果省略X（U）及P，结果只在Z轴操作，用于钻孔。

31、G74 R(e);G74 X(u) Z(w) P(i) Q(k) R(d) F(f)e:后退量本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0722）指定。x:B点的X坐标u:从a至b增量z:c点的Z坐标w:从A至C增量i:X方向的移动量k:Z方向的移动量d:在切削底部的刀具退刀量。d的符号一定是（+）。但是，如果X（U）及I省略，可用所要的正负符号指定刀具退刀量。 f:进给率： 6. 外经/内径啄式钻孔循环(G75) 以下指令操作如下图所示，除X用Z代替外与G74相同，在本循环可处理断削，可在X轴割槽及X轴啄式钻孔：G75 R(e);G75 X(u) Z(w) P(i

32、) Q(k) R(d) F(f) 7. 螺纹切削循环(G76) G76 P(m)(r)(a) Q(dmin) R(d)G76 X(u) Z(w) R(i) P(k) Q(d) F(f)m:精加工重复次数（1至99）本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0723）指定。r:倒角量本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0109）指定。a:刀尖角度：可选择80度、60度、55度、30度、29度、0度，用2位数指定。本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0724）指定。如：P（02/m、12/r、60/a）

33、dmin:最小切削深度本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO.0726）指定。i:螺纹部分的半径差如果i=0,可作一般直线螺纹切削。k:螺纹高度这个值在X轴方向用半径值指定。d:第一次的切削深度（半径值）l：螺纹导程（与G32相同)第八章 数控车床编程加工工艺处理具体内容如下：1、确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系，工件在本工序加工之前的情况。例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等，前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等，本工序要加工的部位和具体内容。为了便于编制工艺及程序，应绘制出本工序加工前毛

34、坯图及本工序加工图。2、确定工件的装夹方式与设计夹具根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速(极限转速可达40006000r/min)、高夹紧力(最大推拉力为20008000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，

35、提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。3、确定加工方案确定加工方案的原则加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。先粗后精为了提高生产效率并保

36、证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量(如图3-4中的虚线内所示部分)去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤

37、、形状突变或滞留刀痕等疵病。 先近后远这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。先内后外对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。走刀路线最短确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及

38、空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单计算。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实

39、际加工经验的不断积累与学习。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做一定的切削加工。分层切削时刀具的终止位置车螺纹时的主轴转速数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴(多为Z轴)方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车床加工螺纹时，会受到以下几方面的影响：螺纹加工程序段中指令的螺距(导程)值，相当于以进给量(mm/r)表示的进给速度F，如果将机床的主轴转速选择过高

40、，其换算后的进给速度(mm/min)则必定大大超过正常值；刀具在其位移的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升/降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求；车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器(编码器)。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲(即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号)将可能因“过冲”(特别是当编码器的质量不稳定时)而导致工件螺纹产生乱扣。因此，车螺纹时，主轴转速的确定应遵循以下几个原则：在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主

41、轴转速；当螺纹加工程序段中的导入长度d1和切出长度d2(如图所示)考虑比较充裕，即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速；当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；通常情况下，车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定，其计算式多为：n螺n允/L(r/min)式中：n允编码器允许的最高工作转速(r/min)；L工件螺纹的螺距(或导程，mm)。4、确定切削用量与进给量在编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。选择切削用量时，一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理

42、地确定切削用量，可有效地提高机械加工质量和产量。影响切削条件的因素有：机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。切削速度快慢直接影响切削效率。若切削速度过小，则切削时间会加长，刀具无法发挥其功能；若切削速度太快，虽然可以缩短切削时间，但是刀具容易产生高热，影响刀具的寿命。决定切削速度的因素很多，概括起来有：刀具材料。刀具材料不同，允许的最高切削速度也不同。高速钢刀具耐高温切削速度不到50m/min，碳化物刀具耐高温切削速度可达100m/min以上，陶瓷刀具的耐高温切削速度可高达1000m/min。工件材料。工件材料硬度高低会影响刀具切削速度，同一刀具加工硬材料时切削速度应降低，而加工较软材料时，切削速度可以提高。刀具寿命。刀具使用时间(寿命)要求长，则应采用较低的切削速度。反之，可采用较高的切削速度。切削深度与进刀量。切削深度与进刀量大，切削抗力也大，切削热会增加，故切削速度应降低。刀具的形状。刀具的形状、角度的大小、刃口的锋利程度都会影响切削速度的选取。冷却液使用。机床