数控技术毕业设计论文数控加工工艺设计及编制.doc

安徽国防科技职业学院毕业设计任务书 题 目数控加工工艺设计及编制 专 业 机械工程系 班 级 07数控2 学生姓名 指导教师    2010年 4 月 20 日目 录1 摘 要.32 数控加工概述.43 数控技术的发展趋势.64 数控加工工艺设计.95 数控车削实例.156 毕业设计小结.247 参考文献.25摘要简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。数控加工概述1.1零件的加工程序编写及校验 在数控机床上加工零件，不管数控机床使用的是何种操作系统，必须要有与数控机床相适应的数控加工程序。首先，学生根据老师给出的零件图自行编制加工程序。在编制加工程序的时候先要分析零件图，根据零件图的技术要求来分析加工工艺路线，确定加工步骤，合理选择加工中每一道工序中要使用的刀具以及加工中的切削用量参数，并进行与数控加工程序相关的数学处理。在数学处理时会出现一些繁琐的坐标计算问题，为简化计算和缩短计算时间，我们让学生在计算机模拟房内利用AutoCAD软件先绘制零件图，在利用AutoCAD软件的查询命令予以解决并记下数据，通过工艺分析与数学计算，再根据所确定的工艺路线与零件加工步骤来编写程序。在编写完整的数控加工程序后，利用苏空机床制造商提供的配套数控仿真教学软件在计算机模拟室进行反复仿真模拟，一检查程序的真确性，同时对坐标值、进给量、刀补值等参数进一步处理，以适应实际的加工需。1.2加工材料及刀具、夹具的准备 程序准备仅仅是第一步，程序检查通关后，接下来就是加工材料及刀具的准备。这一步工作做得如何，将直接影响到数控操作的最终效果和学生的学习兴趣，因此要格外认真，分析仔细。 目前，职业技术学校供数控机床操作教学的材料主要是尼龙棒，选用材料最大满足要求，同时要考虑经济性。根据我校的实际情况选择适当的材料。夹具的选择比较简单，如在数控车床上加工尼龙棒直接用三爪自定心卡盘夹紧即可。 但在实际机床加工应用中，要综合考虑机床的技术要求、夹具的特点、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素来真确选用刀具和夹具，而在学习过程中要求学生把准材料当成金属来加工，用金属来料的切削参数来计算，在加工过程中合理的分配加工余量，将粗加工和精加工进行区分。通过以上做法，加工出的工件符合图纸要求，效果良好，达到数控机床操作的目的。1.3数控机床的调整与对刀数控加工程序编写完和零件材料准备好以及选择恰当的刀具后，要对数控机床进行调整润滑、检查等工作，确保属龙机床的性能。然后在进行对刀，是数控机床的每一把刀具的刀位点在刀架转为后或换刀后，每把刀的刀位点的位置都重合在同一点。在对刀完成后即进行零件的试加工，已检查程序与对刀的准确性，如果试加工的零件的尺寸精度与形位公差不符合图纸要求，则要进行刀具偏差的微量调修，然后在进行试加工，一直到所加工的零件符合图纸要求，通过试加工以后，就可以对零件批量加工了。一个数控加工的零件是否合格，数控机床的对刀起到关键作用，也就是说所加工的零件是否合格的基本保证是对刀要准确。可想而之重要性。 1.4安全教育工作 适时不要忘记安全，牢记安全第一宗旨。只对机械加工特点，在操作进行安全教育是重要的。要求学生严格遵守数控实验室管理制度、数控机床安全操作规程。同时我们还要以一些违反操作过程而造成伤亡的典型案例来教育学生，要求学生在操作过程重要严肃、认真和细心，从而增强学生的安全意识。在上机前我们还将数控机床操作步骤以讲义的形式分发学生，要求学生细心掌握和领会，学生在数控机床操作中一定要按操作规程要求去做，确保不发生安全事故。教师只要在数控机床操作前认真做好准备工作，在数控机床操作教学中精心的组织和指导，就一定能够收到很好的教学效果数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面14。2.1高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。2.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。2.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。数控加工工艺设计3.1毛坯选择时应考虑因素 （1） 零件的材料及机械性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如铸铁零件用铸造毛坯：钢制零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料，对于重要的钢制零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，当形状复杂力学性能要求不高时用铸钢件；有金属零件常用型材或铸造毛坯。（2） 零件的结构形状与外形尺寸 大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由铸；零件复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢制零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，也用棒料，反之，选择锻。（3） 生产纲领大小 大批大量生产中，应采用精度和生产效率较高的毛坯制造方法。铸件采用金属模机器造型和精密制造，铸件用模锻或精密锻造。在单间小批量生产中用木模手工造型或自由锻来制造毛坯。（4） 现有生产条件 确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力外协的可能性等，否则就不现实。（5） 充分利用新工艺 新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异性钢材及工程塑料等在机械中的运用，这样，可大大减少机械加工量，甚至不需要进行加工，经济效益非常显著。3.2粗基准原则 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得基准面，据特选择时应考虑以下原则：（1） 选择重要表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上如加工精度及表面质量要求较高的表面，如床身的导轨面，车床上主轴箱的主轴孔，都是各自重要的表面，因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。（2） 选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面的位置要求，一般应选择不加共勉为粗基准。如果工件上有多个不加工面，应选择其中与加工面要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，是外形对称等。（3） 选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，一避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。（4） 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 以便工件定位可靠、夹紧方便。（5） 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙及精度低，若重复使用将产生较大的误差。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不能同时满足，有事还是相互矛盾的。因此，在选择时因根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。3.3精基准的原则 制定工艺规程时，定位基准选择的正确是否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用来夹具安装时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。应当重视。 选择定位基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装的方便可靠。气选择原则如下：（1） 基准重合原则 即选用设计基准作为基准，以避免定位基准与设计基准补充和而引起的基准补充和误差。（2） 基准统一原则 应采用同一基准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，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。例如加工轴类零件时，采用两中心孔定位加工各外圆表面，就符合基准统一原则。箱体零件采用一面两孔定位，齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及一端面为定位基准，均属于基准统一原则。（4） 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。（5） 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。例如要保证精密齿轮的齿圈跳动精度，在齿面淬硬后，先以齿面定位磨内孔，在以内孔定位磨齿面，从而保证位置精度。在如车床主轴的前排锥孔与主轴支撑轴颈间有严格的同轴度要求，加工时就是先以轴颈外圆为定位基准加工锥孔，在以锥孔为定位基准加工外圆，如此反复多次，最终达到加工要求。这都是互为基准的典型实例。（6） 便于装夹原则所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。3.4 加工阶段的划分那些加工质量要求较高或较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分以下几个阶段：（1） 粗加工阶段-主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。（2） 半精加工阶段-完成次要表面的加工，并为主要表面的经加工做准备。（3） 精加工阶段-保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证加工质量。（4） 光整加工阶段-对于表面粗糙度的要求很细和尺寸精度要求很高的表面，还需要进行光整加工阶段。这个阶段的主要目的是提高表面质量，一般不能用于提高形状精度和谓之精度。常用的方法有金刚车、研磨、衔磨、超精加工、镜面磨、抛光及无屑加工等。划分加工阶段的原因：（1） 保证加工质量 粗加工时，由于加工余量大，所受切削力、夹紧力也大，将引起较大的变形，如果划分阶段连续进行粗精加工，上述变形来不及恢复，将音响加工精度。所以，需要划分加工阶段，使粗加工产生的误差和变形，通过半精加工予以纠正，并逐步提高零件的精度和表面质量。（2） 合理使用设备 粗加工要求采用刚度好、效率高而精度较低的机床，精加工则要求机床精度高。划分加工阶段后，可避免以精加粗，可以充分的发挥机床的性能，延长使用寿命。(3) 便于安装热处理工序，使冷热加工工序配合的更好，粗加工后，一般要安排去应力时效处理，以消除内应力。精加工前要安排淬火等最终处理，其变形可以通过精加工于以消除。(4) 有利于及早发现毛坯的缺陷（如铸件的砂眼气孔等）粗加工时去除了加工面 的大部分余量，若发现 了毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工 时浪费。应当指出：加工阶段的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精度要求和工件的钢性来决定。一般来说，工件精度要求越高、刚性越差，划分阶段应越细；当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时也可以不分或少分的阶段；重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹下完成粗精加工，为了弥补不分阶段带来的弊端，常常在粗加工工步后松开工件，然后以较小的夹紧力重新夹紧，在继续进行精加工工步。3.5顺序的安排（1） 切削加工顺序的安排1、 先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。2、 先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工，由于次要加工的工作量小，后常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。3、 先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后在加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔和平面的位置精度，减小大骗局的磨损，同时也给孔加工带来方便。4、 基面先行 用作精基准的平面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后在以精基面定位加以其他表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工。（2） 热处理工序的安排 处理可提高材料的力学性能，改善金属的切削性能以及消除残余应力。在制定工艺路线时，应根据零件的技术要求和材料的性质，合理的安排热处理的工序。1、 退火于正火 退火和正火的目的是为了消除组织的不均匀，细化晶粒，改善金属的加工性能。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件用正火提高硬度，以获得适中的较好的可切削性，同时能消除毛坯制造中的应力。退火于正火一般安排在机械加工之前进行。2、 时效处理 以消除内应力、减少工件的变形为目的。为了消除残余应力，在工艺过程中需安排时效处理。对于一般铸件，常在粗加工前后粗加工后安排一次时效处理；对于要求较高的零件，在半精加工后尚需在安排一次时效处理；对于一些刚性较差、精度要求特别高的重要零件（如精密丝杠、主轴等），常常在每个加工阶段之间都安排一次时效处理。 2、 调质 对零件淬火后在高温回火，能消除内应力、改善加工性能并能获得较好的综合力学性能。一般安排在粗加工之后进行。对一些性能要求不高的零件，调质也常作最终热处理。3、 淬火、渗碳淬火渗氮 它们的主要目的是提高零件的硬度和耐磨度，常安排在精加工（消磨）之前进行，其中渗氮由于热处理温度较低，零件变形很小，也可以安排在精加工之后。（3） 辅助工序安排 检验工序是主要的辅助工序，除每到工序由操作者自行检验外，在粗加工后，精加工之前，零件转换车间时，以及重要工序之后和全部加工完毕、进库之前，一般都要安排检验工序。除检验外，其他辅助工序有：表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、防锈等。正确的安排辅助工序是十分重要的。如果安排不当后遗漏，将会给后续工序和装配带来困难，甚至会影响铲平的质量，所以必须给与重视。3.6集中与分散 过以上所述，零件加工的工步顺序已经安排，如何将这些工步组成工序，就需要考虑采用工序集中还是工序分散的原则。（1） 工序集中 就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每到工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：1、 可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；2、 减少了设备数量以及操作人员和占地面积，节省人力、物力；3、 减少了公斤安装的次数，利于保证表面间的位置精度；4、 采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。（2） 工序分散 就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每到工序的内容少，工艺路线很长，其主要特点是： 1、 设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；2、 对工人的技术要求较低；3、 可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；4、 所需设备和工艺装备的数目多，操作人员多，占地面积大。在拟定的工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决与生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一帮情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批量生产时，即可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，是工序适当的集中，从而有效的提高生产率。对于重型零件，为了减少工件装卸和运输的劳动量，工序应适应集中；对于刚性差且精度高的精密工件，则工序应适当分散。 数控车削实例 加工图所示的零件，毛坯直径为45mm，长为370，材料为Q235；未注倒角1*45，其余Ra12.5。 4.1工件坐标系工件坐标系是确定零件图上个几何要素，（点、直线和圆弧）的为之而建立的坐标系。编程人员可以在工件坐标系中描述工件的形状，换言之，程序中的书记要参照工件坐标系。工件坐标系直接影响到编程时的计算量、程序的繁简程度及零件的加工精度，因此编程是一定要恰当的选择工件的坐标系。工件的坐标系的原点及工件原点，选择工件零点时，最好最好要是零件图纸上的尺寸值能够方便的转换成坐标值。在数控床及车削加工中心上加工回转体类零件，一般把工件零点选在工件前端面或后端面上与主轴中心线的交点处；而在铣床及镗床加工中心上加工零件，一般把工件零点选在工件的中心定位孔或外轮廓的某一角上，再进到深度方向的零点，则可选在工件表面。当工件在机床上工作台面固定以后，在加工前，首先要建立工件坐标系。工件坐标系是指已确定的工件原基准所建立的坐标系。工件坐标系一般用G92设置。4.2数控程序编程（1） 数控程序编程的内容及步骤数控编程的主要内容有：分析零件图样；确定加工工艺过程；数值计算；编零件加工程序；制作控制介质；校对程序；首件试切后模拟加工软件验证。数控编程是指零件图纸到后的数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括以下内容： 1）分析零件图样，确定加工工艺方案。在确定加工工艺方案时，编程人员要根据图样及零件的形状、尺寸、技术要求进行分析，选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、工序工部的安排、装卡方式、刀具及节切削参数等，其额定合理的走到路线及确定合理的切削用量等，同时还要考虑所用数控机床的规格、性能、数控系统的功能等数控机床的指令功能，充分发挥机床的功效，加工路线要短，正确的选择对刀点、换刀点、减少换刀数。1工艺方案及工艺路线 在加工中心上加工零件，工序十分的集中，大多数零件要求在一次装卡中完成全部工序，但是零件的粗加工，特别是铸件、锻件毛坯的基准面、定位面应该事先在普通机床上完成之后，在装到加工中心上进行加工。这样可以发挥加工中心的特点，保持加工中心的精度，延长及使用寿命并降低使用成本。数控机床上确定工艺方案、工艺路线的原则是：a、 应考虑机床使用的合理性、经济性，充分发挥数控机床的功能b、 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求c、 尽量缩短加工路线，减少空行程和换刀次数，一提高生产效率d、 尽量使数值计算方便，程序段少，以减少程序工作量e、 合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击f、 保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉 在连续铣削平面零件内外轮廓时，安排好刀具的切入、切入路线。尽量沿轮廓曲线的延长线工入、切出，以免交接处出现刀痕。在划分工序时，除了按“先粗后精”、“先面后孔”等原则保证零件质量外，常用道具集中的方法，急用一把刀加工完相应的个位置，再换另一把刀，加工相应的其他位置，以减少空行程和换刀时间。在加工中心上加工零件，其加工工序的划分视加工零件的具体情况具体分析。 2零件的安装及夹具选择 在加工零件上加工零件，工序集中，因此安装零件时必须选择好装卡方式，应考虑以下几点：a、 尽量选择通用、组合夹具，一次安装中把零件的所有加工面都加工出来，零件的定为基准与设计基准重合，以减少定位误差。使用组合夹具，生产准备周期短，家具零件可以反复使用，经济效果好。b、 应特别注意迅速完成零件的定位及加紧过程，以减少辅助时间，当零件批量大，精度要求较高时，可以考虑采用专用夹具，但结构该简单。c、 所用夹具应便于协调工件和机床坐标的尺寸关系。d、 零件的定位、夹紧部位应不妨碍各部门的加工、刀具更换以及重要部位测量。e、 夹紧力应通过靠近主要支撑点所组成的三角形内，应靠近切削部位，并在刚性较好的地方，尽量不要再被加工孔径的上方，以减少零件的变形。f、 零件的装卡、定位要考虑刀重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一零件加工的一致性。3、正确的选用编程坐标系 对于数控程序编程时，正确的使用编程远点及程序坐标系是很重要的。编程坐标系的远点也是数控加工的对刀时间，提高同一零件的选择原则如下：a、 选择的编程原点及编程坐标系应使程序编程简单；b、 编程原点应选在容易找正、并在加工过程中便于检查的位置；c、 引起的加工误差小4切削用量 数控机床用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好的要求。选用刀具时应根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量以及其他与加工有关的因素来选择刀具。程序编制时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。切削用量包括：主轴转速、进给速度、切削深度、切削宽度等。 切削深度由机床、刀具、工件的刚度确定，在刚度允许的条件下，粗加工取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高生产效率；对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够的加工余量，精加工取较小切削深度，以获得表面质量。主轴转速由机床允许的切削速度及工件直径选取。最大进给速度则按零件加工精度、表面粗糙度要求选取。粗加工取最大值，精加工取最小值。进给速度受机床及进给系统性能限制。 主轴转速n要根据允许的切削速度v来选择，其计算公式为 n=1000V/IID式中n-主轴转速r/min; v-切削速度，受刀具耐用度限制，m/minD-刀具直径，mm。进给速度 F （mm/min）或进给量（mm/r）是切削用量的主要参数，在主轴转速一定的情况下，进给速度F决定了切削厚度。进给速度要根据零件加工某些特殊情况。例如，当加工圆弧段时，并要考虑加工效率。编程中在选择进给量进需注意零件加工中某些特殊情况。例如，当加工圆弧段时，切削点的实际进给速度并不等于编程值。 5加工刀具的选择 加工中心的主轴转速较高，某些特殊用途的加工中心，主轴转速高达数万转/分钟，因此数控刀具的强度与耐用度至关重要。目前硬质合金涂鍍刀具等已广泛运用与加工中心，陶瓷刀具具立方氮化硼刀具也开始在加工中心上运用。一般说来，数控机床所运用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具材料抗脆性好，有良好的断削性和易更换等特点。例如，在加工中心上进行铣削加工时，选择刀具注意：平面铣削应用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。选好每次走刀宽度和铣刀直径，使执行刀刀痕不影响精铣精度。加工余量大又不均匀时，铣刀直径应选小点。精加工是铣刀直径要选大点，最好能包容加工面的整个宽度。立铣刀和含硬质合金刀片主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工的精度，减少铣刀的种类，加工时可采用直径比宽小的铣刀，先铣槽中间的位置，然后用刀具补偿功能铣槽的两边。6选择走刀路线 走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向，每道工序加工路线的确定是非常重要的，因为它于零件加工的精度和表面的质量密切相关。确定走刀路线的一般原则是保证零件的加工精度和表面粗糙度；方便数值计算，减少编程工作量；缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间；尽量减少程序段落，减少占用存储空间。 图 心轴零件3.3心轴零件的手工编程解：采用华中数控系统编程。表加工外圆及螺纹的程序 程序 0001 N10 G92 X100 Z10 N20 M03 S500 N30 M06 T0101 N40 G00 Z5 N50 X47 Z2 N60 G80 X42.5 Z-364 F300 N70 G80 X38 Z-134.2 F300N80 G80 X35.5 Z134.2 F300N90 G80 X30 Z-47.2 F300 N100 G80 X28.5 Z47.2 F300N110 G00 X100N120 Z10N125 T0101N130 M06 T0303N140 S800N150 G00 Z1N160 X24N170 G01 X28 Z-1 F100N180 Z-47.5N190 X32.85N200 X34.85 Z-48.5N210 Z-70.5N220 X35N230 Z-134.5N240 G00 X100N250 Z10N255 T0300N260 M06 T0202N270 S300N280 G00 X45 Z-134.5N290 G01 X34 F50N300 X36N310 G00 Z70.5N320 G01 X33N330 X36N340 Z-69.5N350 X33N360 X36N370 G00 X100N380 Z10N385 T0200N390 M06 T0404N400 S400N410 G00 X37 Z-45N420 G76 R4 A60 X33.65 Z-72 I0 K0.8 F1.5N430 G00 X100N440 Z10N450 M06 T0202N460 S300N470 G00 Z-363.5N480 X45N490 G01 X5 F50N500 G00 X100N510 Z10N520 T0202N530 M05N540 M02程序结束精加工 20mm的内孔0002N10 G92 X100 Z50N20 M03 S600N30 M06 T0101N40 G90 G00 X20 Z2N50 G01 X14 Z-2 F100N60 Z0N70 G00 X100 Z50N80 T0100N90 M06 T0202N100 G00 X24 Z1N110 G01 X20 Z-1 F100N120 Z-35N130 X18N140 G00 F50N150 X100N160 T0200 N170 M05N180 M02采用一夹一顶装夹工作，粗、精加工外圆及加工螺纹。所用工具有外圆粗加工正偏刀（T01）、刀宽为2mm的切槽刀（T02）、外圆精加工（T03）。加工工艺路线为：粗加工42mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）-粗加工28mm的外圆（留余量：径向0.5mm,轴向0.3mm）-精加工28mm的外圆-精加工螺纹的外圆（34.85mm）-精加工35mm的外圆-切槽-加工螺纹-切断。调头用铜片垫夹42mm外圆，百分表找正后