毕业设计（论文）典型回转体零件的数控加工工艺分析及程序编制.doc

目 录第一章 绪论 第二章 数控加工 第一节 数控加工技术概况 一、数控技术的产生 二、数控加工的发展 第二节、数控加工的特点及应用 一、数控加工的特点 二、数控加工技术的主要应用对象 第三章 数控车床加工工艺 第一节 数控车床加工过程 一、数控加工过程概述 二、数控加工及其特点 第二节 数控加工工序的划分原则与内容 第三节 数控加工工艺的编制 .一、加工走刀路线图 二、数控车削加工刀具卡片 三、数控车削加工工序卡片 第四章 数控编程基础 第一节 数控编程概述 一、数控编程的内容 .二、数控编程的方法 第二节 数控车床编程的基本知识一、数控车床的坐标系和点 二、进给速度 第五章 典型回转体零件的数控加工工艺分析及程序编制 第一节 法兰盘加工工艺分析及编程 第二节 本体加工工艺分析及编程 第三节 转轴加工工艺分析及编程 致谢 参考文献 第一章 绪论随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，产生了机电一体化的新型机床数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工设备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。凡是用数字化的代码把零件加工过程中的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量记录在介质上，送入计算机或数控系统，经过译码运算、处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需的零件，此类机床统称为数控机床。数字化的代码即人们编制的程序，包括字母和数字构成的指令；各种操作指令改变主轴转速、主轴正反转、换刀、切削液的开关等操作，步骤是指上述操作的加工顺序；刀具与工件之间的相对位移量，及刀具运行的轨迹，我们通过对刀实现刀具与工件之间的相对值的设定；介质，程序存放的位置，如磁盘、光盘、纸带等；译码运算、处理，将人们编制的程序翻译成数控系统或计算机能够识别的指令，及计算机语言。数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密性车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。与普通车床一样，数控车床也是用来加工零件旋转表面的。一般能够自动完成外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。为了提高加工效率，数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。数控车床由床身、主轴箱、刀架、进给系统、液压系统、冷却和润滑系统等部分组成。第二章 数控加工随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别是计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革，以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位。数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测及自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化及智能化的重要基础。这个基础是否牢固，直接影响到一个国家的经济发展及综合国力，也关系到一个国家的战略地位。因此，世界各工业发达国家均大力发展本国的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展也受到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于PC平台的国产数控系统已经走在了世界前列。第一节 数控加工技术概况一、数控技术的产生数控机床（Numerical Control Machine Tools）是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运行速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升机螺旋浆叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，关于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心（MC Machining Center），使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一部下降，促进了数控机床品种和产量的发展。20世纪60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC）,又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC），使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存储器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编程的数控装置；数控装置趋小型化，可以直接安装在机床上。数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC 机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也随之不断更新，发展非常迅速，几乎每五年更新换代一次，其在制造领域的加工优势逐渐体现出来。二、数控加工的发展数控技术的应用不仅给传统制造业带来变革，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，对关系国际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。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，日本线先端技术研究会将其列为五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。 从EMO2007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60kr/min r/min。加工一薄壁飞机工件，只用30min，而同样的工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12kr/min r/min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10um提高到5um，精密级加工中心则从35um，提高到1.5um，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01um）。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6kh以上，伺服系统的MTBF值已达39kh以上，表现出非常高的可靠性。2. 五轴联动加工和复合加工机床快速发展采用五轴联动对三维曲面工件的加工，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台五轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床的效率，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工件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比三轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了五轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现使得实现五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五轴联动机床和复合加工机床（含五面加工机床）的发展。3. 智能化、开放式、网络化成为当代数控该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，简化操作各方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控等。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，并可方便的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。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。网络化数控装备是近两年来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，反映了数控机床加工向网络化发展的趋势。4. 重视新技术标准、规范的建立 关于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范（OMAC、OSACA、OSEC）的研究和制定，我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何加工，其本质特征是面向加工过程，显然，它已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEPNC），其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能过描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。第二节 数控加工的特点及应用一、数控加工的特点数控机床与普通机床加工工件的区别在于数控机床是按照程序自动加工工件，而普通机床由工人手工来加工工件。在数控机床上只要改变控制机床动作的程序，就可以达到加工不同工件的目的。因此，数控机床的加工是柔性加工，而普通机床的加工是刚性加工。数控机床相应形成了以下几个特点。1.适应性强，用于单件小批量和具有复杂型面的工件的加工适应性即所谓的柔性，是指数控机床随生产对象变化而变化的能力。在普通机床上加工不同的工件，一般需要调整机床和附件，使机床适应加工工件的要求。而数控机床上加工工件的形状主要取决于加工程序，加工不同的工件只要重新编制或修改加工程序就可以迅速达到加工要求，为复杂工件的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大方便。适应性强是数控机床最突出的优点，也是数控机床得以迅速发展的主要原因。2.加工精度高，加工工件质量稳定数控机床的机械传动系统和结构都有较高的精度、精度、刚度和热稳定性；数控加工是自动加工，在加工过程中消除了操作人员的人为误差；数控机床工作台的脉冲当量普遍达到了0.01 0.0001mm,而且进给传动链的反向间隙与丝杆螺距误差等均可由数控装置进行补偿，数控机床的加工精度由过去的0.01mm提高到±0.005mm；又因为数控机床加工中采用工序集中，减少了多次装夹对加工精度的影响，所以，提高了同一批次工件的一致性，产品质量稳定。3.生产效率高数控机床加工可以有效地减少工件的加工时间。由于数控机床的主轴转速和进给速度的变化范围大，每一道工序加工时可以选用最佳切削速度和进给速度，使切削参数优化，减少了切削加工时间。此外，数控机床加工一般采用通用或组合家具，数控车床和加工中心加工过程中能进行自动换刀，实现了多工序加工；数控系统的刀具补偿功能节省了刀具补偿的调整时间等，减少了辅助加工时间。综合上述各个方面，数控机床提高了加工生产效率，降低了加工成本。4能实现复杂的运动普通机床难以实现或无法实现曲线和曲面的运动轨迹，如螺旋桨汽轮机叶片等空间曲面，数控机床则可以实现几乎是任意轨迹的运动和加工任意形状的空间曲面，适用于复杂异形工件的加工。5. 减轻劳动强度，改善劳动条件数控机床加工时，可预先数控机床加工时，除了装卸工件，操作键盘、观察机床运行外，其他的机床动作都是按照加工程序要求自动连续地进行切削加工，操作者不需要进行频繁的重复手工操作。所以能减轻劳动强度，改善劳动条件。6. 有利于生产管理准确估计工件的加工工时，所使用的刀具、夹具、量具可进行规范化管理。加工程序是用数字信息的标准代码输入，易于实现加工信息的标准化。目前，已与计算机辅助制造（CAD/CAM）有机结合，是现代集成制造技术基础。二、数控加工技术的主要应用对象从数控机床加工的特点可以看出，数控加工对象主要有如下几种：多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件。在加工过程中必须进行多种工步加工的零件。几何形状复杂的零件。必须严格控制公差的零件。用普通机床加工时，需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件。工艺设计可能经常变化的零件。第三章 数控车床加工工艺第一节 数控车床加工过程一、 数控加工过程概述数控加工是在数控机床上按照事先编制好的加工程序自动地对工件进行加工的过程。在数控机床上加工零件时，要把被加工零件的全部数控加工工艺过程、工艺参数和轨迹数据，以信息的形式记录在能控制介质上，用控制介质上的信息来控制机床，实现零件的全部数控加工过程。从零件图样到获得数控机床所需控制介质的全部过程，称为程序编制。程序编制是数控加工的一项重要工作，理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床安全可靠及高效地工作。数控加工的内容主要包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、制备控制介质及程序校验、首件试加工及现场问题处理、形成规范的数控加工工艺文件、加工操作等。其具体步骤与要求如下。1.分析零件图样首先要分析零件图样。根据零件的材料、形状、尺寸、精度、毛坯形状和热处理要求等确定加工方案，选择合适的数控机床。2.工艺处理工艺处理涉及问题较多，需要考虑如下几点。确定加工方案 此时应按照能充分发挥数控机床功能的原则，使用合适的数控机床，确定合理的加工方案。刀具、夹具的设计和选择 数控加工用刀具由加工方法、切削用量及其他与加工有关的因素来确定。数控加工时一般不建议采用专用的复杂夹具，在设计和选择夹具时，应选择使工件的定位和夹紧过程迅速完成的方案，以减少辅助时间。建议使用组合夹具，缩短生产准备周期，且夹具零件可以反复使用，经济效益好。此外，所用夹具应便于安装，便于调整工件和机床坐标系的尺寸关系。选择对刀点 程序编制时正确的使用对刀点是很重要的“对刀点”是程序执行的起点，也是“程序原点”。对刀点的选择原则是所选对刀点应使程序编制简单，对刀点应选在容易找正、并在加工过程中便于检查的位置上，减小加工误差。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具或机床上。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。确定加工路线 确定加工路线时，是以刀具沿工件表面运动产生切削后形成零件的轮廓而确定的。数控机床上所使用的刀具很多，为了更准确地描述刀具运动，必须定义一个能代表所用刀具特征的点，称为刀位点。确定加工路线时应主要考虑：尽量缩短进给路线，渐少空进给行程，提高生产效率；保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求；有利于简化数值计算，减少程序段的数目和编程工作量等。确定切削用量 切削用量包括切削深度和宽度，主轴转速及进给速度等。切削用量的具体数值应根据数控机床使用说明书的规定、被加工工件材料、加工工序、其他工艺要求以及结合实际经验来综合确定。3.数学处理 在工艺处理工作完成后，根据零件的几何尺寸、加工路线，计算出数控机床所需的输入数据。一般数控系统都具有直线插补、圆弧插补和刀具补偿功能。对于加工由直线和圆弧组成的较简单的平面零件，只需计算出零件轮廓几何元素的基点（基点是指相邻几何元素的交点或切点）的坐标值。对于较复杂的零件或零件的几何形状与数控系统的差补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算。例如非圆曲线，需要用直线段或圆弧段来逼近，在满足精度的条件下，计算出相邻逼近直线或圆弧的交点或切点（称为节点）的坐标值；对于自由曲线、自由曲面和组合曲面的程序编制，其数学处理更为复杂，一般需计算机辅助绘图与计算。4.编写零件加工程序单 在完成工艺处理和数值计算工作后，可以编写零件加工程序单，编程人员根据所使用数控系统的指令、程序段格式，逐段编写零件加工程序。编程人员要了解数控机床的性能、程序指令代码以及数控机床加工零件的过程，才能编写出正确的加工程序。数控加工程序中必须给定各种切削参数的最佳数值，这点与普通加工有较大的区别。5.制备控制介质及程序校验 程序编好后，需制作控制介质。控制介质有穿孔纸袋、穿空卡、磁带、软磁盘和硬磁盘等。早期为穿孔纸袋，现在已被磁盘所取代。但是，规定的穿孔纸袋代码没有变。制备完成的控制介质需要经过校验、试加工后，才用于正式加工。一般可采用空进给检测、空运转画图检测、在显示器上模拟加工过程的轨迹和图形显示检测，以及采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切削等方法检验程序。通过检验，特别是试切削不仅可以确认程序的正确与否，还可知道加工精度是否符合要求。当发现不符合要求时，可修改程序或采取补偿措施。6.数控加工工艺文件 数控加工工艺文件是指导数控加工的纲领性技术文件，它具有与机械制造工艺文件相同的作用。由于数控机床自动化程度较高，但自适应性差，因此，数控加工的内容必须十分具体，数控加工的工艺工作相当严密。二、 数控加工及其特点由于数控机床的性能不断地改善和提高，数控装备不断地完善以及编程技术的迅速发展，使数控加工方法获得日益广泛的应用。数控加工具有以下特点。具有复杂形状加工能力 复杂形状零件在飞机、汽车、轮船、模具、动力设备和国防军工等制造部门具有重要地位，其加工质量直接影响整机产品的性能。数控加工运动的任意可控性使其能完成普通加工方法难以完成或者无法进行的复杂型面加工。高质量 数控加工是用程序控制实现自动加工，排除了人为因素影响，且加工误差还可以由数控系统通过软件技术进行补偿校正。因此，采用数控加工可以提高零件加工精度和产品质量。高效率 与采用普通机床加工相比，采用数控加工一般可提高生产率23倍，在加工复杂杂零件时生产率可提高十几倍至几十倍。特别是加工中心和柔性制造单元等设备，零件一次装夹后能完成几乎所有部位的加工，不仅可消除多次装夹引起的定位误差，且可大大减少加工辅助制造，使加工效率进一步提高。高柔性 只需改变零件程序即可适应不同品种的零件加工，且几乎不需要制造专用工装夹具，因此，加工柔性好，有利于缩短产品的研制与生产周期，适应多品种、中小批量的现代生产需要。易于形成网络控制 数控系统是一种专门化的计算机控制系统，可实现与其他数控系统、主计算机、计算机辅助设计、制造系统等连接，形成网络化控制系统。技术要求高 数控机床价格昂贵，初期投入较高，且技术复杂，对机床操作、维护、编程等要求较高，不适合应用在单件和大批大量的生产类型。 第二节 数控加工工序的划分原则与内容数控技术的应用使机械加工的全过程产生了较大的变化。它不仅涉及数控加工设备，还包括数控加工工艺、工装和加工过程的自动控制等。其中，拟定数控加工工艺是进行数控加工的一项基础性工作。在数控加工中对加工零件进行工艺分析，拟定工艺方案都涉及一些工艺问题的处理。数控加工工艺的合理确定对实现优质、高效、经济的数控加工具有极其重要的意义，其内容主要包括：选择适合在数控机床上加工的零件；对零件图样的数控加工工艺性进行分析；设计数控加工的工艺路线，包括工序划分和确定零件的工序内容、加工顺序的安排、基准选择以及与非数控加工工序的衔接等；数控加工工序设计，主要包括根据零件的数控加工内容选择合适的数控机床、工步、进给路线、刀具、夹具、主轴速度、切削深度和进给速度等；数控加工中的容差分配；编写数控加工技术文件等。1.工序划分的原则 （1）工序集中原则 一般情况下数控加工的工序内容要比通用机床加工内容复杂，这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单工序，在经济上对提高生产效益有限。另外考虑到数控机床的特点，通常在数控机床上加工的零件应尽可能安排较复杂的工序内容，减少零件的装夹次数。 （2）先粗后精原则 根据零件形状、尺寸精度、零件刚度以及变形等因素，可按粗、精加工分开的原则划分工序，先粗加工，后精加工。考虑到粗加工时零件产生的变形需要一定时间恢复，最好粗加工后不要紧接着安排精加工。当数控机床的精度能满足零件的设计要求时，可考虑粗精加工一次完成。 （3）基准先行原则 在工序安排时，应首先安排零件粗精加工时要用到的定位基准面的加工。被加工零件的基准面和基准孔等可考虑在普通机床上预先加工，但一定要保证精度要求。当零件重新装夹进行精加工时，应考虑精修基准面或孔，也可采用已加工表面作为新的定位基准面的方法。 （4）先面后孔原则 在零件上既有面加工，又有孔加工时，要采用先加工面，后加工孔的工序划分原则，这样可以提高孔的加工精度。2工序划分的方法数控加工工序划分应遵循以上原则，在具体实行工序划分时，可按下列方法进行。 （1）以一次安装、加工作为一道工序 这种方法适合于加工内容不多的零件，加工完成后就能达到待检状态。 （2）以同一把刀具加工的内容划分工序 有些零件虽然能在一次安装加工多个待加工表面，但程序太长，会受到某些限制，如受到系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（一个零件在一个工作班内应该加工完毕）等。此外程序太长，查错和检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。 （3）以加工部位划分工序 对于加工内容很多的零件，按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等：一般先加工平面、定位面，后加工孔；下加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位。 （4）以粗、精加工划分工序 对于易发生变形的零件，为减小加工后的变形，一般先进行粗加工，后进行精加工，并将粗、精加工工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握，什么零件采用工序集中，还是采用工序分散的原则，也要根据具体情况确定，许多工序的安排时按上述分序方法进行综合安排的。3加工路线的确定在数控机床加工过程中，每道工序加工路线的确定都是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面粗糙度直接相关。所谓加工路线是指数控机床在加工过程中刀具中心相对于被加工工件的运动轨迹和方向。确定加工路线就是确定刀具运动轨迹和方向。妥善地安排加工路线（或称进给路线），对于提高加工质量和保证零件的技术要求是非常必要的。加工路线不仅包括切削加工时的加工路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。确定加工路线的原则主要有下列几点：使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量；使数值计算容易，以减少编程工作量；尽量使进给路线最短，这样可使程序段数减少，缩短空走刀时间。4切削参数的确定切削参数包括切削深度或宽度、主轴速度、进给速度等。对于粗加工、精加工、钻孔、攻丝等，应选用不同的切削参数。具体数值的选取应根据数控机床编程说明书的规定和要求，以及刀具的耐用度、工件材料去选择和计算，同时应参照机床切削用量手册结合实践经验确定。确定切削参数的目标是尽量提高材料的切除率，同时保持稳定的切削状态和要求的加工精度。在影响铣削过程材料切除率的众多参数中，轴向与径向切削深度必须在刀具轨迹生成时确定，而进给速度与切削速度则可以在其后进行调节。因此，首先应确定轴向与径向切削深度以获得最大的材料切除率，然后再考虑切削力的限制与刀具承受能力对进给速度进行选择，而切削速度一般假定为已知，不予考虑。切削深度主要受机床、工件和刀具的刚度限制，在刚度允许的情况下，尽可能加大切削深度，以减少进给次数，提高加工效率。对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够的精加工余量。一般加工中心的精加工余量较普遍机床的精加工余量小。切削速度受刀具耐用度的限制，具体数值的计算参见有关的机械加工手册。5编程误差及其控制除零件程序编程过程中产生的误差，影响数控加工精度的还有很多其他误差因素，如机床误差、系统插补误差、伺服动态误差、定位误差、对刀误差、刀具磨损误差、工件变形误差等等，而且它们是加工误差的主要来源。因此，零件加工要求的公差允许分配给编程的误差只能占很小部分，一般应控制在零件公差要去的10%20%以内。程序编程中产生的误差主要由下述三部分组成。（1）近似计算误差 这是用近似计算方法表达零件轮廓形状时所产生的误差。例如，当需要仿制已有零件而又无法考证零件外形的准确数学表达式时，只能实测一组离散点的坐标值，用样条曲线或曲面拟合后编程。近似方程所表示的形状与原始零件之间有误差，但一般情况下较难确定这个误差的大小。（2）逼近误差 是用直线或圆弧逼近零件轮廓曲线所产生的误差，减小这个误差最简单的方法是减小逼近线段的长度，但这将增加程序段数量和计算时间。（3）尺寸圆整误差尺寸 圆整误差是指计算过程中由于计算精度而引起的误差，相对于其他误差来说，该项误差一般可以忽略不计。对于简易数控机床因将计算尺寸转化为数控机床的脉冲当量时，会出现一般不超过正负脉冲当量一半的尺寸圆整误差。6数学处理数学处理工作就是计算出零件轮廓上或刀具中心轨迹上一些点的坐标数据，为程序编制提供准确的数据。一个零件的轮廓线可能由许多不同的几何元素组成，如直线、圆弧、二次曲线等。各几何元素间的连接点叫做基点，例如圆弧与圆弧的切点或交点，直线与圆弧的切点或交点，两直线的交点等。显然，相邻基点间只能是一个几何因素。当零件轮廓曲线（包括圆弧）用直线段逼近时，在满足允许编程误差条件下轮廓曲线被分割成许多直线段，相邻两直线段的交点叫做节点。基点和节点的计算一般比较简单，在此不再赘述。7零件的工艺规程零件的工艺规程是指用机械加工的方法按规定的顺序把毛坯（或半成品）变成零件的全过程。对于数控加工的零件工艺规程的编制，就是综合不同的工序内容，最终确定出每道工序的加工路线和切削参数等。一个零件的工艺过程是各种各样的，应根据实际情况和具体条件对零件加工中可能会出现的各种不同的方案进行分析，力求制定出一个完善、经济、合理的工艺过程，而且用一个文件予以规定。这个用工艺文件形式规定下来的工艺工程就叫做工艺规程。工艺规程的作用可归纳如下:（1）工艺规程是组织生产的指导性文件 生产的计划和调度、数控加工程序的编制、质量的检查等都是以工艺规程为依据的。（2）工艺规程是生产准备工作的依据 在产品投入生产以前，要做好大量的技术准备工作和生产准备工作，例如刀具、夹具、量具的设计、制造或采购；毛坯件的制造或采购；以及必要设备的改装或添置等，所有这些工作都是以工艺规程作为依据来安排和组织的。零件的工艺过程要能可靠地保证图样上所有技术要求的实现，这是制定工艺规程的基本原则。在制定零件工艺规程的时候，必须先仔细研究图样和有关的装配图，弄清图样规定的各项公差和技术要求，并对零件图的机械加工和数控加工的工艺性进行认真地分析。在未经设计负责人员同意并由他们进行更改之前，不得擅自修改图样或不按图样的技术要求去做。工艺规程的制定要依据零件的毛坯形状和材料的性质等因素来决定。这些因素和零件的尺寸精度是选择加工余量的决定因素，编程员要结合所使用的数控机床的功能，依据零件精度、尺寸、形位公差和技术要求编制工艺规程。在加工工序中，用数控加工工序卡的形式比较好，可以把工序图、尺寸、技术要求、工序内容及程序要说明的问题集中反映在一张卡片上，做到看见卡片就能加工出所要求的零件。第三节 数控加工工艺的编制编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些专用技术文件既是数控加工、产品验收的依据，也是需要操作者遵守、执行的规程；有的则是加工程序的具体说明或附加说明，目的是让操作者更加明确程序的内容、定位装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其他问题。下面是几种常用数控加工专用技术文件。一、加工走刀路线图在数控加工中，常常要注意并防止刀具在运动中与夹具、工件等发生意外的碰撞，为此必须设法告诉操作者关于编程中的刀具走刀运动路线（如从哪里走刀，在哪里退刀等），使操作者在加工前就有所了解并计划好夹紧位置及控制夹紧元件的高度，这样可以减少事故的发生。此外，对有些被加工零件，由于工艺性问题，必须在加工过程中挪动夹紧位置，也需要事先告诉操作者，在哪个程序段前挪动，夹紧点在零件的什么地方，然后更换到什么地方，需要在什么地方事先备好夹紧元件等，以防到时候手忙脚乱或出现安全问题。为简化进给路线图，一般可采取统一约定的符号来表示。不同的机床可以采用不同图例与格式。二、数控车削加工刀具卡片 表41是数控车削加工刀具卡片，内容包括与工步相对应的刀具号、刀具名称、刀具型号、刀片型号和牌号、刀尖半径。表41 刀具卡片产品名称或代号XXXX零件名称XXXX零件图号XXX序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径mm备注123编制XXX审核XXX批准XXX共1页第1页三、数控车削加工工序卡片数控车削加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是，加工图中应注明编程原点与对刀点，要进行变成简要说明及切削参数的选定，见表42。表42 数控加工工序卡单位名称XXXX产品名称或代号零件名称零件图号XXXXXXXXXXX工序号程序编号夹具名称使用设备车间XXXXXXXXXXXXXXXXXXX工步号刀具号刀具规格主轴转速进给速度被吃刀量备注123 4 ： ：n编制XXX审核XXX批准XXX年月日共X页第X页在工序加工内容不十分复杂的情况下，用数控加工工序卡的形式较好，可以把零件加工图、尺寸、技术要求、工序内容及程序要说明的问题集中反映在一张卡上，做到一目了然。第四章 数控编程基础数控车床编程是数控加工零件的一个重要步骤，程序的优劣决定了加工质量，熟练掌握数控编程的指令与方法。数控加工程序是数控机床自动加工零件的工作指令，所以，要在数控机床上加工零件时，首先要进行程序编制，在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定加工零件的安装位置与刀具的相对运动的尺寸参数、零件加工的工艺路线、工艺参数以及辅助操作等加工信息，用标准的文字、数字、符号组成的数控代码，按规定的方法和格式编写成加工程序单，并将程序单的信息通过控制介质或MDI方式输入到数控装置，来控制机床进行自动加工。因此，从零件图样到编制零件加工程序和制作控制介质的全过程，称之为加工程序编制。第一节 数控编程概述一、数控编程的内容数控机床程序编制是指编程者根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。如下图所示，一般数控编程步骤如下图31：图31 数控编程步骤1.分析零件图样和工艺要求分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法，制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括:确定该零件应安排在哪类或哪台车床上进行加工；采用何种装夹具或何种装卡位方法；确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工；确定加工路线，即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线、程序终点（程序终点常与程序起点重合）；确定背吃刀量、进给速度、主轴转速等切削参数；确定加工过程中是否需要提供切削液、是否需要换刀、何时换刀等。2.数值计算 根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走到路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位值坐表数据。3.编写加工程序单 在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或路线）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。4制作控制介质，输入程序信息程序单完成后，编程者或机床操作者可以通过数控车床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入数控系统程序存储器中；也可以根据CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制