材料成形工藝基礎：

主要介紹機械零件毛坯成形方法的工藝特點、工藝參數的選擇、各類零件毛坯的結構工藝性、零件的材料選擇與成形方法選擇的基本原則。機械加工工藝基礎：

主要介紹機械加工的基本概念、切削基本原理、切削機床與刀具、切削加工基本工藝過程、選擇切削加工方法的基本原則，以及零件機械加工結構工藝性。第一章.切削加工的基礎知識第二章.金屬切削機床第三章.機械加工工藝過程第四章.零件表面的加工方案第五章.零件的結構工藝性第六章.數控加工技術索引第一章

切削加工的基礎知識返回索引1.1機械加工機械加工：采用不同的機床（如車床、銑床、刨床、磨床、鉆床等）對工件進行切削加工。

2.零件表面質量的概念零件幾何參數：宏觀幾何參數：包括：尺寸、形狀、位置等要素。

微觀幾何參數：指：微觀表面粗糙程度。2023/2/32.1加工精度加工精度：指零件經切削加工后，其尺寸、形狀、位置等參數同理論參數的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：零件尺寸參數的準確程度。b.形狀精度：零件形狀與理想形狀接近程度。c.位置精度：零件上實際要素（點、線、面）相對于基準之間位置的準確度。2023/2/32023/2/32.1加工精度國家標準規定：常用的精度等級分為20級，分別用IT01、IT0、IT1、IT2…IT18表示。數字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。高精度：IT5、IT6通常由磨削加工獲得。中等精度：IT7-IT10通常由精車、銑、刨獲得。低精度：IT11-IT13通常由粗車、銑、刨、鉆等加工方法獲得。2.1.1尺寸精度Φ250-0.04

零件尺寸要素的誤差大小。

問：精度的高低與哪兩個因素有關？

基本尺寸和公差大小。2.1.2形狀精度

Φ25軸加工后可能產生的形狀誤差

0－0.0132.1.2形狀精度指零件上實際要素的形狀與理想形狀相符合的程度；國家標準規定了六類形狀公差（見下表）形狀精度的標注：框格分為2格，箭頭指向待表達的表面，數字表示允許誤差的大小，單位為毫米。2.1.3位置精度指零件的實際要素（點、線、面）相對于基準之間位置的準確度。圓圈中的英文字母表示基準，框格分3格，箭頭指向待表達的表面精度等級尺寸精度范圍Ra值范圍（μm）相應的加工方法低精度IT13～IT1125～12.5粗車、粗鏜、粗銑、粗刨、鉆孔等中等精度IT10～IT96.3～3.2半精車、半精鏜、半精銑、半精刨、擴孔等IT8～IT71.6～0.8精車、精鏜、精銑、精刨、粗磨、粗鉸等高精度IT7～IT60.8～0.2精磨、精鉸等特別精密精度IT5～IT2Ra＜0.2研磨、珩磨、超精加工、拋光等零件精度等級及其相應的加工方法2.2表面粗糙度表面粗糙度：零件微觀表面高低不平的程度。

產生的原因：

1）切削時刀具與工件相對運動產生的磨擦；

2）機床、刀具和工件在加工時的振動；

3）切削時從零件表面撕裂的切屑產生的痕跡；

4）加工時零件表面發生塑性變形。

2.2表面粗糙度

表面粗糙度對零件質量的影響：

零件的表面粗糙度對機器零件的性能和使用壽命影響較大，主要有以下幾個方面：

1）零件表面粗糙，將使接觸面積減小，單位面積壓力加大，接觸變形加大，磨擦阻力增大，磨損加快；

2)表面粗糙度影響配合性質。對于間隙配合，表面粗糙易磨損，造成間隙迅速加大；對于過盈配合，在裝配時，可使微小凸峰擠平，有效過盈量減少，使配合件強度降低；

3）零件表面粗糙，低谷處容易聚積腐蝕性物質，且不易清除，造成表面腐蝕；

4）當零件承受載荷時，凹谷處易產生應力集中，以致產生裂紋而造成零件斷裂。2.2表面粗糙度

評定參數：常用的是輪廓算術平均偏差Ra2.2表面粗糙度2023/2/3Rah1h2h3…hn2.2表面粗糙度國家標準規定：表面粗糙度分為14個等級，分別用表示，數字越大，表面越粗糙。表面粗糙度符號上的數值Ra,單位是微米（μm）。2023/2/32.2表面粗糙度

表面粗糙度符號的意義及應用符號符號說明意義及應用基本符號單獨使用無意義基本符號上加一短劃線表示表面粗糙度是用去除法獲得基本符號內加一小圓表示表面粗糙度是用不去除材料的方法獲得符號上加Ra值用去除材料方法獲得的表面，Ra的最大允許值為3.2μm2.3常見加工方法的Ra表面特征加工方法Ra(微米)表面特征粗車粗鏜50可見明顯刀痕粗銑粗刨25可見刀痕鉆孔12.5微見刀痕精銑精刨半精車6.3可見加工痕跡3.2微見加工痕跡精車1.6看不清加工痕跡粗磨0.8可辨加工痕跡方向精磨0.4微辨加工痕跡方向精密加工0.1-0.012只能按表面光澤辯識2.4零件的加工精度與表面粗糙度的關系精度：宏觀幾何參數的誤差表面粗糙度：微觀幾何參數的誤差加工精度高，必須采用一系列的高精度的加工方法，而經過高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必須采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法。實例：各種機床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。2023/2/3零件的加工精度與表面粗糙度的關系如何？提問

機器零件的基本表面包括：外圓、內圓（孔）、平面和成型面基本表面主要由如下的加工方法獲得3.切削運動與切削用量要完成零件表面的切削加工，刀具和工件應具備形成表面的基本運動，即切削運動切削運動：刀具和工件的相對運動切削運動分為主運動和進給運動主運動：提供切削可能性的運動。主運動只有一個進給運動：提供連續切削可能性的運動。進給運動可以有多個3.1切削運動3.1切削運動機床名稱主運動進給運動臥式車床工件旋轉運動車刀縱向、橫向、斜向直線移動鉆床鉆頭旋轉運動鉆頭軸向移動臥銑、立銑銑刀旋轉運動工件縱向、橫向、斜向直線移動牛頭刨床刨刀往復運動工件橫向間歇移動或刨刀垂向、斜向間歇移動龍門刨床工件往復運動刨刀橫向、垂向、斜向間歇移動外圓磨床砂輪高速旋轉工件轉動，同時工件往復移動，砂輪橫向移動內圓磨床砂輪高速旋轉工件轉動，同時工件往復移動，砂輪橫向移動平面磨床砂輪高速旋轉工件往復移動，砂輪橫向、垂向移動機床的切削運動3.2切削用量切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量切削速度：切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度,用V表示，單位為m/s

進給量：刀具在進給運動方向上相對于工件的位移量，用f表示，車、鉆和銑削時單位為mm/r背吃刀量:

已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，用ap表示，單位為mm，如下圖：3.2.1車削切削速度、背吃刀量的計算V:切削速度d:工件直徑n:工件轉速背吃刀量：切削速度：dmax:待加工表面直徑dmin:已加工表面直徑ap:背吃刀量3.3切削用量的合理選擇問題(1)粗加工按ap－f－v的順序選擇

a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次數盡快切除多余金屬，只留后續工序的加工余量，所以應根據毛坯尺寸首先選擇ap

b、粗加工不必考慮表面粗糙度，在ap確定后，選取大的f，減少走刀時間

c、ap和f確定后，在機床功率和刀具耐用度允許的前提下選擇v(2)精加工按v

－f－ap的順序選擇

精加工的主要目的是保證產品質量和降低零件的表面粗糙度。因此首先應選擇盡可能高的v，然后選擇達到表面粗糙度要求的f，最后再根據精加工余量決定ap

4.切削刀具

刀具性能的好壞也是直接影響切削效果的一個重要因素，刀具性能主要取決于兩個因素：即刀具材料和刀具的幾何角度4.1刀具材料應具備如下五個基本特性：1.高硬度：HRC>60以上;2.高的強度與韌性：保證能夠承受切削力的作用而不破壞；3.高的熱硬性：材料在高溫下仍然保持高硬度的性能，熱硬性用熱硬溫度表示；4.良好的耐磨性；5.良好的工藝性和經濟性；碳素工具鋼：如T7、T8、T9…T13等。適合于制造簡單的手工工具，如銼刀、鋸條等；合金工具鋼：在碳素工具鋼中加入少量的鎢、鉻、錳、硅等元素，耐熱性較低，如9SiCr等，適合于制造低速成型刀具，如絲錐；高速鋼：含較多的鎢、鉻、釩等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。適合于制造中速精加工刀具；硬質合金：成分由WC、TiC和Co組成，采用燒結方法獲得4.1.1常用的刀具材料4.1.1常用的刀具材料

常用的硬質合金有：

鎢鈷鈦類（牌號YT）硬質合金：適合于加工鋼等塑性材料，其代號有YT5、YT15、YT30等，粗加工用YT5,精加工用YT30;

鎢鈷類（牌號YG）硬質合金：適合于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，其代號有YG3、YG6、YG8等，粗加工用YG8，精加工用YG3。4.1.2其它刀具材料

陶瓷：常用的刀具陶瓷有兩種：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特點是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐熱性，其主要缺點是抗彎強度低，沖擊韌性很差，不能承受較大的沖擊載荷。

金剛石：它分三種天然單晶金剛石刀具整體人造聚晶金剛石刀具金剛石復合刀片

立方氧化硼：由軟的立方氧化硼在高溫高壓下加入催化劑轉變而成種類硬度HRC抗彎強度GPa熱硬性℃工藝性能用途碳素工具鋼60-652.16200-250熱成型手工刀具合金工具鋼60-652.35300-400同上低速刀具高速鋼63-701.9-4.4600-700同上中速刀具硬質合金89-931.0-2.2800-1000燒結成型高速刀具陶瓷材料91-950.4-0.91100-1200同上連續精加工刀具常用的刀具材料

各種多齒刀具或復雜刀具，就其一個刀齒而言，都相當于一把車刀。車刀分為切削部分和夾持部分，切削部分由三個刀面組成：前刀面、主后刀面、副后刀面。前刀面和主后刀面的交線叫主切削刃前刀面和副后刀面的交線叫副切削刃兩條切削刃的交點叫刀尖，但刀尖并非絕對尖銳

為了研究刀具的幾何角度，建立三個輔助平面：基面：通過主切削刃上的某一點，與該點切削速度方向垂直的平面。切削平面：通過主切削刃上的某一點，與該點加工表面相切的平面。正交平面：通過主切削刃上的某一點，與主切削刃在基面上的投影垂直的平面4.2刀具的幾何角度(車刀的基本形狀)前角γ。：在正交平面中，前刀面與基面之間的夾角；后角α。：在正交平面中，主后刀面與切削平面之間的夾角；主偏角Kr

：在基面上，主切削刃的投影與進給方向的夾角。副偏角Kr’

：在基面上，副切削刃的投影與進給反方向的夾角。刃傾角λs4.2.1車刀的幾何角度4.2.2前角的正與負

一般加工韌性材料，應取較大的前角；加工脆性材料，應取較小的前角；前角的取值范圍常在-5°~+25°之間。4.2.3刃傾角λs刃傾角λs：在切削平面中，主切削刃與基面之間的夾角。

它主要影響刀頭的強度和排屑方向。一般取λs=－10°

~+10°,粗加工時常取負值，增加刀頭強度；精加工時常取正值，避免切屑擦傷已加工表面。

4.2.4刃傾角λs的正與負

當刀尖在主切削刃上最高點時，λs為正值，反之為負值。

4.3刀具角度的合理選擇問題原則：粗加工時，為了提高切削效率，切削力會較大，因此強度要高；精加工時，切削力較小，為了保證零件質量因此刀具較鋒利。粗加工：前角、后角均小，強度高精加工：前角、后角均大，刀具鋒利主偏角：車臺階軸：取90度既車外圓又車端面，取45度副偏角：為降低表面粗糙度，取小值：一般為：

5-15度刃傾角：粗加工常取負值，精加工取正值

麻花鉆由工作部分、頸部和柄部組成，工作部分又包括導向部分和切削部分4.4麻花鉆的基本形狀螺旋角β：刃帶切線與鉆頭軸線的夾角,一般β=18-30度；前角：γ。后角：αf頂角2Φ：

兩個主切削刃在垂直鉆頭軸線平面上投影的夾角，通常2Φ=116-120度之間；橫刃斜角ψ：它是橫刃與主切削刃在鉆頭垂直軸線平面上投影的夾角。通常為47-55度；4.4.1麻花鉆的主要幾何角度砂輪：是磨削加工的刀具，它是由磨料和結合劑燒結而成的。磨料：磨料是砂輪的主要組成因素，擔負切削作用，所以磨料有很高的硬度。粒度：是指磨料顆粒的大小。結合劑：結合劑起粘結磨粒的作用。硬度：指砂輪上的磨粒脫落的難以程度。4.5砂輪的材料及形狀系別名稱代號特性適合于磨削剛玉棕剛玉A硬度高，韌性好，價廉碳鋼、可鍛鑄鐵、青銅白剛玉WA硬度稍低，鋒利淬火鋼、高速鋼碳化硅黑碳化硅C鋒利，導熱性好鑄鐵、黃銅綠碳化硅GC硬度高，導熱好硬質合金、寶石超硬材料金剛石D硬度最高，韌性差硬質合金、寶石、陶瓷等立方氮化硼CBN硬度僅次于金剛石，韌性略好。不銹鋼、高礬高速鋼4.5.1常用的磨料的特性及用途砂輪名稱代號斷面簡圖基本用途平行砂輪P用途廣泛、各種磨床雙斜邊PSX1用于精磨齒輪、螺紋雙面凹PSA外圓磨、刀具磨薄片砂輪PB切斷和開槽筒形砂輪N立式平面磨削杯形砂輪B端面刀具磨碗形砂輪BW刀具磨、導軌磨4.5.2砂輪的形狀、代號及用途5.刀具磨損和刀具耐用度刀具經過一定時間的使用后，由于摩擦和切削熱的作用，使刀具變鈍，切削溫度上升，影響加工精度和表面質量，因此必須及時刃磨。刀具耐用度是刀具從開始切削至達到磨損限度為止的切削時間。例：硬質合金焊接刀具的耐用度規定為60分鐘。2023/2/3刀具使用磨鈍刃磨刀具包括：三種磨損形式與三個磨損階段5.1刀具的使用過程

金屬切削過程是指從工件表面切除一層多余的金屬，從而形成切屑的過程：

1.金屬在刀具前刀面的作用下，受到擠壓產生彈性變形。

2.應力逐漸變大，產生塑性變形—滑移。

3.應力達到強度極限，剪切滑移被擠裂形成切屑。

4.切離。1彈性變形2塑性變形3擠裂切屑6.金屬的切削過程常見的切屑有如下三種：a.帶狀切屑：用大前角刀具、高切削速度、小進給量加工塑性材料時出現。形成帶狀切屑時，切削力平穩，表面光潔，但切屑連續不斷，不安全或容易刮傷已加工表面。b.節狀切屑：用低切削速度，大進給量加工中等硬度的鋼材時出現。形成這種切屑時，金屬經彈性變形、塑性變形、擠裂和切離階段，是典型的切削過程，但切削力波動大，工件表面粗糙。c.崩碎切屑：加工鑄鐵、黃銅等脆性材料時出現，形成這種切屑時，切削熱和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨損。6.1金屬的切屑類型

6.2積屑瘤積屑瘤：當切屑沿前刀面流出時，與前刀面接觸的切屑底層受到摩擦阻力，速度變慢，形成滯流層，于是，金屬粘附在切削刃附近，形成了積屑瘤。積屑瘤的影響：1、保護切削刃，粗加工時，希望產生積屑瘤2、本身不斷形成和脫落，會引起振動，影響工件表面粗糙度，精加工不希望產生積屑瘤。6.3切削力1、切向力（切削力）Fz：總切削力在主運動方向上的正投影，其大小約占總切削力的95~99%,是三個分力中最大的。消耗功率最多的分力，它是機床動力、重要零件的強度和剛度設計和校核的主要依據；2、軸向力（進給力）Fx:

總切削力在進給方向上的正投影，其大小約占總切削力的1~5%,它是設計和驗算機床進給機構必須的參數；3、徑向力（背向力）Fy:

總切削力在垂直工作平面上的分力，它作用在工件剛性較差的方向，容易使工件變形，同時引起振動，影響加工精度。所以加工剛性較差的工件（如細長軸）時，應該力求減少切削力。6.3切削力Fy切削力Fr的方向如左下圖：可以沿三個方向分解為：1.切向力Fz2.軸向力Fx3.徑向力Fy6.3切削力主偏角影響徑向力的分配：

6.4切削熱切削熱產生原因：

1.切屑變形；

2.工件與刀具的摩擦；

切削熱傳出途徑：

a.由切屑帶走，帶走越多越有利；

b.由周圍空氣和冷卻介質帶走，同樣帶走越多越有利；

c.傳入工件，使工件溫度升高，引起工件變形，產生誤差；

d.傳入刀具，使刀具溫度升高。刀具硬度降低，磨損加快。6.5降低切削溫度的措施1.減少切削熱的產生：包括選擇合理的刀具幾何角度和切削用量，比如適當增大刀具的前角以減少切屑變形，選用大的背吃刀量和小的進給量。2.改善散熱條件：包括使用冷卻液等各種冷卻措施；冷卻液一般有：

水溶液：比熱大，導熱性好，但不能起潤滑作用，如蘇打水，蘇打用于防銹。用于粗磨。

切削油：如礦物油；比熱小，但有潤滑作用。

乳化液：具有良好的流動性和導熱性，它由乳化油加水稀釋而成，應用最廣泛。第二章

金屬切削機床返回索引

1、機床的類型

金屬切削機床是用來對工件進行加工的機器，故稱為“工作母機”，習慣上稱機床。

按加工性質和所用刀具分類：分為車床、銑床、鉆床、磨床、齒輪加工機床等12大類；按精度分類：分為普通精度、精密和高精度三種；按重量分類：分為一般機床、大型機床和重型機床。機床的型號：如：C6136表示…2、機床的基本結構1.主傳動部件：用來實現機床主運動；2.進給傳動部件：主要用來實現機床進給運動；3.工件安裝裝置：用來安裝工件；4.刀具安裝裝置：用來安裝刀具；5.支承件：用來支承和連接機床各零部件，是機床的基礎構件；6.機床動力部件：為機床提供動力。3、機床的傳動

機床的傳動有機械、液壓、氣動、電氣等多種形勢，最常見的是機械傳動和液壓傳動。機械傳動包括皮帶傳動、齒輪傳動、渦輪蝸桿傳動、齒輪齒條傳動和絲桿螺母傳動3.1皮帶傳動

皮帶傳動是靠膠帶與帶輪之間的磨擦作用，將主動皮帶輪的轉動傳遞到另一個被動皮帶輪上去的。皮帶傳動的優點是傳動平穩、軸間距較大，結構簡單、制造維修方便，過載時皮帶打滑。不易引起機器損壞；其缺點是不能保證精確的傳動比，且磨擦損失大，傳動效率較低。3.1皮帶傳動

如果考慮皮帶與皮帶輪之間的滑動，其傳動比為：

i=(d1/d2)ε=(n2/n1)ε式中：d1—主動皮帶輪的直徑d2—被動皮帶輪的直徑n1—主動皮帶輪的轉速n2—被動皮帶輪的轉速

ε—滑動系數，約為0.983.2齒輪傳動

齒輪傳動是目前機床中應用最多的一種傳動方式，這種傳動方式種類多，如直齒、斜齒、人字齒、圓弧齒輪傳動等，最常見的是直齒圓柱齒輪。設：z1和n1分別為主動輪的齒數和轉速

z2和n2分別為被動輪的齒數和轉速傳動比i=(z1/z2)=(n2/n1)

3.3渦輪、蝸桿傳動

采用這種方式，只能由蝸桿帶動蝸輪傳動，其傳動的優點是：可獲得較大的降速比，傳動平穩、噪音小，結構緊湊。其缺點是傳動效率低，并需要良好的潤滑條件

3.4齒輪、齒條傳動

齒輪齒條傳動機構可將旋轉運動轉變為直線運動（當齒輪為主動輪時），也可將直線運動轉變為旋轉運動（當齒條為主動件時），在實際運用中，以前者居多。齒輪齒條傳動的效率很高，但制造精度不高時，傳動的平穩性和準確性較差。

3.5絲桿、螺母傳動

絲桿、螺母傳動可使旋轉運動變成直線運動，例如在車床上車螺紋時，絲桿旋轉，合上開合螺母后，刀架便作縱向運動。其傳動的優點是工作平穩，無噪音，其缺點是傳動效率較低。

4、機床的變速機構

在一般的通用機床上通過變速機構實現接近理想值的切削速度。變換機床轉速的主要裝置是機床的齒輪箱，齒輪箱變速機構的形式多樣，最常見的為滑動齒輪變速機構和離合器式齒輪變速機構4.1滑動齒輪變速機構

帶長鍵的從動軸Ⅱ上裝有滑動齒輪z2,z4,z6,通過手柄上的撥叉可使它們分別與固定在主動軸Ⅰ上的齒輪z1,z3,z5相嚙合，其傳動比

i1=z1/z2

i2=z3/z4i3=z5/z6

軸Ⅱ的轉速分別為：n2=i1n1或n2=i2n1或

n2=i3n1

（式中n1為軸Ⅰ的轉速,n2為軸Ⅱ的轉速）

4.2離合器式齒輪變速機構

從動軸Ⅱ兩端空套有齒輪z2和z4，它們分別與固定在主動軸Ⅰ上的齒輪z1和z3嚙合。軸Ⅱ中部帶有鍵3，并裝有壓嵌式離合器4。當手柄左移或右移離合器時，離合器的爪1與齒輪z2嚙合或爪2與齒輪z4嚙合，這樣軸Ⅱ可得到兩種不同的轉速，其傳動比是：i1=z1/z2

i2=z3/z4

5、車床的基本結構主電機及變速機構掛輪箱床頭箱進給箱卡盤中心架溜板箱尾架絲桿光桿

5.1車床的主傳動車削的進給量如果工件的轉速加快，進給量是否會變化？答：所謂進給量，是指主軸轉一圈（一個工作循環）、刀架沿進給方向移動的距離，只要進給箱的掛輪手柄沒有調整，主軸到進給箱的傳動比沒有變化，進給量就不會發生變化。5.1.1車床的傳動框圖

5.2車削的加工范圍

車削是以加工回轉體為主要加工目的。在車床上可以加工：外圓、端面、錐度、鉆孔、鉆中心孔、鏜孔、鉸孔、切斷、切槽、滾花、車螺紋、車成型面、繞彈簧等。

5.3車削的工藝特點粗加工：經濟精度可達到IT10，表面粗糙度在25-12.5之間;

精加工：經濟精度可達IT7左右，表面粗糙度Ra6.3-1.6之間。2.易于保證相互位置精度要求。一次裝夾可加工幾個不同的表面，避免安裝誤差。3.刀具簡單，制造、刃磨和安裝方便，容易選用合理的幾何形狀和角度，有利于提高生產率。4.應用范圍廣泛，幾乎所有繞定軸心旋轉的內外回轉體表面及端面，均可以用車削方法達到要求。5.可以用精細車的辦法實現有色金屬零件的高精度的加工（有色金屬的高精度零件不適合采用磨削）6銑削加工主軸箱主軸橫溜板工作臺升降臺底座6.1立式銑床的基本結構6.2銑削的主要加工范圍6.3銑床的分度加工功能分度頭手柄工件銑刀卡盤尾架扇形夾1.分度頭手柄與卡盤中心軸之間的傳動比為40：1，即手柄轉40圈，卡盤或工件轉1圈。2.孔圈和扇形夾的張開角度用于非整數圈的定位孔圈問題：今欲在銑床上加工一個12等分的零件，分度手柄應轉多少圈，用分度盤的哪個孔圈，扇形夾應張開多少個孔距？（已知：分度盤孔圈孔數有：24、25、28、30、37）解：因為主軸上固定有齒數為40的蝸輪，它與單頭蝸桿相嚙合。當分度手柄轉一圈的同時，主軸(工件)轉動了1/40轉即

設工件等分數為Z，則每次分度時，工件應轉過1/Z，因此手柄轉數

根據題中已知條件，可選孔圈數24、扇形夾張開孔距為8孔，可選孔圈數30，扇形夾張開孔距為10孔6.3銑床的分度加工功能6.4逆銑和順銑逆銑：銑刀旋向（或銑削力）與進給方向相反順銑：銑刀旋向與進給方向一致FFVV7.鉆削加工

鉆床包括臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。如圖：工件直徑≤12mm的孔一般使用臺式鉆床加工，孔徑<50mm的中小型零件在立式鉆床上加工，大型工件上的孔在搖臂鉆床上加工。

鉆夾頭是鉆孔的常用夾具，一般用于孔徑較小(≤

12mm)的工件，大直徑的零件用錐度套筒裝入鉆軸。對精度要求高，粗糙度低的零件鉆孔后還必須進行精加工。鉆削加工的范圍

7.1擴孔

用擴孔鉆對已經鉆出或鑄出、鍛出的孔進行擴大和提高精度的加工，稱為擴孔。擴孔鉆如下圖所示。其結構與麻花鉆相似，但切削刃有34個，前端是平的，無橫刃，螺旋槽較淺，鉆頭剛度好。擴孔余量小，切削比較平穩，所以擴孔精度比鉆孔高。其尺寸公差等級可達IT10IT9，表面粗糙度Ra值可達6.33.2m。擴孔可作為終加工，也可作為鉸孔前的預加工。

7.2鉸孔

鉸刀有手用鉸刀和機用鉸刀兩種(圖a)。手用鉸刀為直柄，工作部分較長。機用鉸刀多為錐柄，可裝在鉆床、車床或鏜床上鉸孔。鉸刀的工作部分由切削部分和修光部分組成。切削部分呈錐形，擔負切削工作。修光部分起導向和修光作用。鉸刀有612個切削刃，制造精度高，心部直徑較大，剛度和導向性好。鉸孔余量小，切削平穩。鉸孔尺寸公差等級可達IT8IT6，表面粗糙度Ra值達1.60.4m。手鉸孔時，用鉸桿轉動鉸刀并輕壓進給(圖b)。鉸刀不能倒轉，否則鉸刀與孔壁之間易擠住切屑，造成孔壁劃傷或刀刃崩裂

鉸孔適用于加工精度高、直徑不大孔的終加工。手鉸時，切削速度低，切削力小，不受機床振動等影響，加工質量比機鉸好，但生產率低。

鏜削一般是指在鏜床上進行的切削加工。圖為常用的臥式鏜床。由床身、立柱、主軸箱、尾架和工作臺等部分組成。鏜床的主軸能作旋轉主運動和軸向進給運動。安裝工件的工作臺可以實現縱向、橫向進給運動，并可回轉一定的角度。主軸箱可沿立柱導軌作上下運動。尾架可沿床身導軌水平移動，其上的鏜桿支承也可與主軸箱同時上下運動。7.3鏜削加工.4鏜孔加工的工藝特點1.鏜床主要用于加工大型工件或形狀復雜工件上的孔和孔系。例如變速箱、發動機缸體等。2.鏜孔尺寸公差等級可達IT8IT7，表面粗糙度值一般為1.6～0.8m。3.鏜孔可以校正孔原有的軸線偏差或位置偏差。鏜刀的形狀7.5鉆削的工藝特點1.鉆削屬于低精度（IT11-IT13）和高表面粗糙度的(Ra50-12.5)加工方法2.容易產生“引偏”，是加工過程中由于鉆頭彎曲產生孔徑擴大、孔不圓等缺陷。原因是刀具呈細長狀，剛性較差。3.排屑困難，鉆孔在半封閉的狀態下進行，切下來的切屑沿刀具兩側的螺旋槽上升，容易與已經加工出的表面發生摩擦和擠壓，刮傷已加工表面，降低表面質量4.切削熱不容易傳散，切削液難以傳到切削區。限制切削速度的提高8.磨削加工磨削加工的機床是磨床，刀具是砂輪磨削加工可以磨削外圓、孔和平面，磨削加工的夾具通常有電磁吸盤、三爪卡盤、頂尖等右圖是磨床的液壓傳動原理圖

磨床包括外圓磨、內圓磨、無心磨等幾種，下圖是萬能外圓磨床的圖形。

M1432A萬能外圓磨床(M—磨床；14—萬能外圓磨床；32—最大磨削直徑的1/10，即最大磨削直徑為320mm；A—性能和結構上經過一次重大改進)。

8.1磨床類型8.2磨削的工藝特點1.磨削的精度高，IT6-IT5，粗糙度低，Ra0.8-0.2，砂輪表面有極多的切削刃同時參加切削。2.可以加工一些難以加工的材料。如淬火鋼、高速鋼以及毛坯的清理。3.切削速度高（30m/s以上）切削溫度高（1000℃以上）。使用冷卻液。4.砂輪有自銳作用，這是其它刀具所不具備的。即磨粒不斷脫落，新的磨粒又是鋒利的。5.磨削力的徑向分力較大，因此，在達到尺寸以后，還要進行多次無進給磨削。第三章

機械加工工藝過程返回索引1.下料2.粗車3.焊接4.精車5.磨削6.鉆孔生產過程中，直接改變毛坯形狀、尺寸和性能，使之變為合格零件的過程，稱為工藝過程。工藝過程由很多工序組成。工序是指在一個工作地點對一個或一組工件所連續完成的部分工藝過程。例：1.生產類型

按產量劃分：

1.生產類型1.單件小批生產：很少重復，重型機器和試制零件時通常是這種生產形式。2.成批生產：成批的制造某種零件，每隔一段時間又重復生產。如一般的機床制造廠的生產。

3.大量生產：在大多數工作地點，經常重復進行同一種零件的某一工序生產，如汽車制造廠、軸承廠等的生產。制定生產工藝通常要根據生產類型來進行單件小批批量生產大量生產機床設備通用機床通用機床和部分專用機床廣泛使用高效率的專用機床夾具通用夾具廣泛使用專用夾具廣泛采用高效率的專用夾具刀具量具通用刀具部分采用專用刀具和量具高效率的專用刀具和量具毛坯木模鑄造和自由鍛部分采用金屬模鑄造和模鍛機器造型、壓力鑄造、模鍛等對工人的技術要求需要技術熟練工人需要比較熟練的技術工人調整工要熟練，操作工技術要求不高

1.1各種生產類型的要求和特征2.工件的安裝直接安裝法：工件直接安裝在工作臺或采用通用夾具（三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、平口鉗、電磁吸盤等標準附件），有時要對工件進行劃線找正，再行夾緊。專用夾具安裝：工件安裝在為其加工而專門設計的夾具中，無須找正，迅速保證工件對刀具和機床的準確定位。節約時間，生產效率高，但夾具的設計和制造需要一定的成本。3.夾具簡介夾具是用來將待加工工件固定的裝置。

夾具一般可分為通用夾具和專用夾具兩種，此外還發展了通用可調夾具、成組夾具和組合夾具等類型的夾具。

3.1夾具的分類1.通用夾具：指一般已經標準化，不需特殊調整就可以用來裝夾不同工件的刀具，如：三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、分度頭、平口鉗、電磁吸盤，通用夾具價格較低，使用范圍廣泛，但生產效率不如專用夾具。故一般僅適用于單件小批量生產。2.專用夾具：是指為某一零件的加工而專門設計和制造的夾具，既可以保證加工精度，又提高生產效率，但夾具需要一定的投資。所以主要用于成批及大量生產中。3.1夾具的分類3、通用可調夾具和成組夾具：通過調整或更換個別元件后，可以加工形狀相似、尺寸相近、加工工藝相似的多種工件。在當前多品種小批量生產的條件下，更顯示出這兩類夾具的優勢；4、組合夾具：用事先準備好的通用標準元件和部件組合而成的夾具。用完之后可以將這類夾具拆卸下來，更換元、部件組裝成新夾具，供再次使用。3.2夾具的組成夾具一般由以下部分組成：

1、定位裝置：用來確定工件正確位置的裝置，它包括定位元件或定位元件的組合；2、夾緊裝置：工件定位后，用夾緊的力來承受切削力的機構。它包括夾緊元件或其組合；3、導向元件：用來確定刀具位置，并引導刀具進行加工的元件。4、夾具體：用來聯系并固定上述各種裝置和元件，使之成為一個整體的零件。3.2夾具的組成下圖為在軸上鉆孔時所用的一種簡單夾具1、擋鐵；2、V形鐵；3、夾緊機構；4、工件；5、鉆套；6、夾具體3.3夾具的應用下圖為移動式鉆模示意圖，這種夾具主要用于加工小孔，它使用專門設計的導軌和定程機構來控制移動的距離（即工件上兩孔的距離）。

1、導軌；2、定程板4.工藝規程的擬定A.工藝分析檢查圖紙做出修改審查材料審查零件的結構工藝性下一步…B.毛坯的選擇及加工余量的確定

4.1毛坯選擇及加工余量的確定加工余量：為了加工出合格零件，必須從毛坯上切去一層金屬，稱加工余量。加工余量分為工序余量和總余量。某道工序切除的余量稱為工序余量，各工序余量的和稱總余量。工序余量的確定：決定工序余量的大小，是在保證加工質量的前提下，使余量盡可能的小。過大影響生產效率，過小不能切去工件表面的缺陷層。加工余量的確定可采用如下方法：

1.根據生產經驗估計

2.查表：根據工藝手冊查表

3.計算法：可查閱“機制工藝學”有關內容。4.2定位基準的選擇在機械加工中，無論采用哪種安裝方法，都必須使工件在機床或夾具上正確地定位六點定位：任何一個未被約束的物體，在空間有六個自由度。而要使物體在空間有確定的位置，必須約束這六個自由度完全定位和不完全定位實際生產過程中六點有時并不完全定位加工溝槽，六點完全定位4.3工件的基準工件的基準：在零件的設計和制造過程中，要確定一些點、線或面的位置，必須以一些指定的點、線或面作為依據，這些作為依據的點、線或面，稱為基準。按照作用的不同，常把基準分為設計基準和工藝基準兩類。4.3工件的基準設計基準：即設計零件的基準，如下圖左：齒輪內孔、外圓和齒輪分度圓均以軸線為基準；而兩端面是互為基準。下圖右：表面2和3及孔4的軸線的設計基準是表面1的。孔5的軸線的設計基準是孔4的軸線。工藝基準：在制造零件時所使用的基準，它又分為工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準。下圖左在加工時、軸線并不實際存在，所以內孔實際是加工外圓和左端面的定位基準。

4.3.1工藝基準

工藝基準分為工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準。1、工序基準：在工藝文件上用以標定加工表面位置的基準。2、定位基準：在機械加工中，用來使工件在機床或夾具中占有正確位置的點、線或面。它是工藝基準中最主要的基準。定位基準選擇是否合理，對保證工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工順序、提高生產率以及降低生產成本起著決定性的作用，它是制定工藝過程的主要任務之一。定位基準可分為粗基準和精基準兩種

4.3.1工藝基準3、測量基準：用以測量已加工表面尺寸及位置的基準。4、裝配基準：用來確定零件或部件在機器中的位置的基準。4.3.2定位基準的選擇粗基準：毛坯表面的定位基準。

1.選取不加工的表面作粗基準：這樣可使加工表面具有較正確的相對位置，并有可能在一次安裝中把大部分加工表面加工出來。

選擇定位基準是為了保證工件的位置精度，因此，選擇定位基準總是從有位置精度要求的表面開始進行選擇的粗基準的選擇原則2.選取要求加工余量均勻的表面作為粗基準：這樣可以保證作為粗基準的表面加工時余量均勻。

粗基準的選擇原則3.對于所有表面都要加工的表面，選取余量和公差最小的表面作粗基準，以避免余量不足而造成廢品。粗基準的選擇原則4.選取光潔、平整、面積大的表面作粗基準；5.粗基準不應重復使用。一般情況下，粗基準只允許使用一次。精基準的選擇原則

對于形位公差精度要求較高的零件，應采用已加工過的表面作為定位基準。這種定位基準面叫做精基準。

精基準的選擇原則：

1.基準重合原則：選用定位基準與設計基準重合的原則

精基準的選擇原則

2.基準統一原則：位置精度要求較高的各加工表面，盡可能在多數工序中統一用同一基準。精基準的選擇原則

3、互為基準原則：在需要加工的各表面中，加工時互相以對方為定位基準。精基準的選擇原則4、自為基準原則：以加工表面自身作為定位基準。

總之，無論是粗基準還是精基準的選擇，都必須首先使工件定位穩定，安全可靠，然后再考慮夾具設計容易、結構簡單、成本低廉等技術經濟原則。4.4機械加工工藝過程的制定機械加工工藝過程的制定按三個步驟進行：1、擬定加工工藝路線分析研究零件圖的各項內容及技術要求擬定零件加工的加工方法、加工方案及工藝路線。2、安排好加工工序（1）選擇毛坯

4.4機械加工工藝過程的制定

（2）安排好切削加工工序

①合理選擇加工方案②合理確定基準面常見幾類典型零件的加工，其基準選擇的常用方法有：

A.臺階軸類零件：一般選擇兩端中心孔作為定位基準面；對于批量很小、長度很短的軸類零件，可采用三爪卡盤在一次裝夾中完成各表面的精加工。A.臺階軸類零件：

4.4機械加工工藝過程的制定

B.套類零件：一般選擇其軸線（內孔）作為定位基準面。4.4機械加工工藝過程的制定

C.箱體類零件：該類零件形狀復雜，除有尺寸精度要求外，一般孔的軸線相對于底面（安裝基準面）有位置度要求，因此箱體類零件多采用主要的裝配基準面（一般為最大的底平面）作為定位精基準。4.4機械加工工藝過程的制定

（3）安排好熱處理工序

①改善金屬材料切削性能的熱處理工序，如各種退火、正火等，一般安排在粗加工之前進行；②消除內應力的熱處理工序，如中間退火、回火、時效處理等，一般安排在粗加工與精加工之間進行；③提高機械性能的熱處理工序，如淬火、調質、滲碳等各種表面處理，一般安排在最終加工之前進行。

4.4機械加工工藝過程的制定所有的熱處理工序都是在零件最終加工之前進行，這是因為零件經過熱處理工序后必有變形，最終加工時可以糾正變形帶來的誤差。（4）安排好檢驗工序在成批生產的工廠執行“自檢、互檢、專檢”，產品經檢驗合格，方可出廠。量具應定期交有關部門檢驗，不合格的量具不允許上崗使用。4.4工藝路線的制定

3、擬訂加工工藝過程

制定工藝規程的目的是確保產品質量、提高經濟效益，同時它是確定生產人員數量以及定設備、定生產廠房面積和投資額的原始材料。

安排加工順序的原則：“基面先行、粗精分開、先粗后精、先面后孔”

4.4工藝路線的制定(1)基面先行原則

,零件加工時，必須選擇合適的表面作為定位基面，以便正確安裝工件。在第一道工序中，只能用毛坯面(未加工面)作為定位基面，在后續工序中，為了提高加工質量，應盡量采用加工過的表面為定位基面，顯然，安排加工工序時，精基面應先加工。例如，軸類零件的加工多采用中心孔為精基準。因此，安排其加工工藝時，首先應安排車端面、鉆中心孔工序。

(2)粗精分開，先粗后精的原則

零件加工質量要求高時，對精度要求高的表面，應劃分加工階段。一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段，精加工應放在最后進行。這樣，有利于保證加工質量，有利于某些熱處理工序的安排。4.4工藝路線的制定

(3)先面后孔的原則

對于箱體、支架類等零件應先加工平面后加工孔。這是因為平面的輪廓平整，安放和定位穩定可靠。先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置

綜上所述，一般機械加工的順序是：先加工精基準粗加工主要面(精度要求高的表面)精加工主要面。次要表面的加工適當穿插在各階段之間進行。

第四章

零件表面的加工方案返回索引

零件是由多個表面組成的，每一個表面又可以用多種加工方法獲得。因此，應該對零件的結構特點、形狀大小、技術要求、材料性能、生產批量、設備現狀以及經濟性等多方面進行分析，選擇合適的加工方法。將多種加工方法按照一定的加工順序鏈接起來，依次對各個表面進行加工，多種加工方法的有機組合成為加工方案。加工方案是擬訂工藝過程的基礎。1.外圓表面的加工方案公差等級表面粗糙度Ra(m)加工方案適用范圍IT13IT115012.5粗車適用于淬火鋼外的各種金屬IT10IT86.33.2粗車—半精車IT8IT71.60.8粗車—半精車—精車IT6IT50.80.2粗車—半精車—精車—精細車主要用于要求高的有色金屬IT8IT70.80.4粗車—半精車—磨削適用于除有色金屬外的各種金屬，特別是淬火鋼IT7IT60.40.1粗車—半精車—粗磨—精磨IT5IT30.10.025粗車—半精車—粗磨—精磨—超精磨2.平面的加工方案公差等級表面粗糙度加工方案適用范圍IT12IT102512.5粗車軸、套、盤類等零件未淬火的端面IT9IT76.30.8粗車—半精車—精車IT10IT86.31.6粗刨（銑）—精刨（銑）用于不淬硬的平面IT7IT60.80.1粗刨（銑）—精刨（銑）—刮研IT7IT60.40.05粗刨（銑）—精刨（銑）—粗磨—精磨用于高精度低粗糙度的平面3.孔的加工方案公差等級表面粗糙度加工方案適用范圍IT13IT115012.5鉆

加工除淬火鋼外各種金屬實心毛坯上較小的孔IT10IT96.33.2鉆—擴IT8IT76.33.2鉆—擴IT7IT60.40.2鉆—擴—機鉸—手鉸IT13IT1012.56.3粗鏜

除淬火鋼外各種金屬，毛坯有鑄出孔或鍛出孔IT9IT83.21.6粗鏜—精鏜IT8IT71.60.8粗鏜—半精鏜—精鏜IT7IT60.80.4粗鏜—半精鏜—精鏜—精細鏜IT7IT60.20.1粗鏜—半精鏜—粗磨—精磨主要用于淬火鋼，但不宜用于有色金屬4.典型零件的工藝過程

我們對軸類零件進行工藝過程分析4.1軸類零件

軸類零件按其結構特點可分為光軸、階梯軸、空心軸、曲軸等，其主要表面為外圓面、軸肩和端面，某些軸類零件還有內圓面、鍵槽、退刀槽、螺紋等其它表面。外圓面主要用于安裝軸承和輪系（帶輪、齒輪、鏈輪等），軸肩的作用是使上述零件在軸上軸向定位。軸類零件通過軸上安裝的零件起支承、傳遞運動和扭矩的作用。4.1軸類零件4.1軸類零件1）技術要求本零件的軸頸Φ24和Φ16分別裝在箱體的兩個孔中，軸通過螺紋M10和孔Φ10緊固在箱體上，軸上Φ20h6處是用來安裝滾動軸承的，軸承上裝有齒輪，軸中間對稱地加工出相距22的兩個平行平面，是為了卡扳手而設計的。2）工藝分析

①毛坯選擇：由于軸受力不大，主要是支承齒輪，所以可直接選用不經鍛造的45鋼。

4.1軸類零件

②定位基準的選擇

A.以圓鋼外圓面為粗基準，粗車端面并鉆中心孔；

B.為保證外圓面的位置精度，以軸兩端的中心孔為定位精基準，這樣滿足了基準重合和基準統一的原則；

C.調質處理后，以外圓面定位，精車兩端面并修整中心孔；

D.以修整的兩中心孔作為半精車和磨削的定位精基準，滿足了互為基準的原則。

③制訂機械加工工藝過程

單件小批量生產機床某軸的工藝過程

第六章

數控加工技術返回索引１.數控技術概述

1.1數控技術的基本概念數字控制（NumericalControlTechnology，NC）是一種借助數字化信息（數字、字符）對某一工作過程（如加工、測量、裝配等）發出指令并實現自動控制的技術。數控系統（NumericalControlSystem）采用數字控制技術的自動控制系統。數控機床（NumericalControlMachineTools）是采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。數控機床是一種裝有程序控制系統（數控系統）的高效自動化機床。是數控技術典型應用的例子。１.２數控機床的產生與發展

2.制造業的發展需求產品日趨精密、復雜，改型頻繁，提出高性能、高精度和高自動化要求一.產生背景1．傳統機床的不足人工操作，勞動強度大，難以提高生產效率人為誤差，難以保證質量難以加工復雜形狀的零件不利于生產管理現代化1．國外

1930年，數控專利

1948年，數控機床生產的萌芽

1952年，第一臺數控銑床

1958年，第一臺加工中心

1968年，柔性制造系統

1974年，采用微處理器

1990年，采用基于工業PC的計算機數控系統2．國內

1958年，第一臺數控銑床

1975年，第一臺加工中心

20世紀90年代末，華中數控自主開發出基于PC-NC的HNC數控系統二．產生與發展歷程１.２數控機床的產生與發展1.2數控機床的產生與發展第五代：微處理器數控(1974年)第四代：小型機數控(1967年)第三代：集成電路式(1965年)第二代：晶體管分立元件式(1959年)第一代：電子管、繼電器式(1952年）

硬、軟件數控軟件數控???t???yütyü硬件數控?t?yü3．數控系統的產生和發展４.知名數控系統

日本FANUC德國西門子SIEMENS日本三菱MITSUBISHI日本山崎馬扎克(MAZAK)西班牙發格(FAGOR)華中數控系統廣州數控系統國內知名：

1.2數控機床的產生與發展1.數控系統的發展趨勢

1)高速高精度2)智能化（1）應用自適應控制技術（2）自動編程技術（3）具有故障自動診斷功能（4）應用模式識別技術3)開放式數控系統三.數控機床的發展趨勢1.2數控機床的產生與發展4)基于網絡的數控系統

(1)數控系統內部的CNC裝置與數字伺服間的通信，主要通過SERCOS鏈式網絡傳送數字伺服控制信息；

(2)數控系統與上級主計算機間的通信；

(3)與車間現場設備及I/O裝置的通信，主要通過現場總線，如PROFIBUS等進行通訊；

(4)通過因特網與服務中心的通信，傳遞維修數據；

(5)通過因特網與另一個工廠交換制造數據。1.2數控機床的產生與發展2.數控機床的發展趨勢運行高速化加工高精化功能復合化控制智能化體系開放化交互網絡化1.2數控機床的產生與發展加工高精化

提高機械設備的制造和裝配精度；提高數控系統的控制精度；采用誤差補償技術。1.2數控機床的產生與發展功能復合化

復合化是指在一臺設備能實現多種工藝手段加工的方法。鏜銑鉆復合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主軸立臥轉換）；車銑復合—車削中心（ATC，動力刀頭）；銑鏜鉆車復合—復合加工中心（ATC，可自動裝卸車刀架）；銑鏜鉆磨復合—復合加工中心（ATC，動力磨頭）；可更換主軸箱的數控機床—組合加工中心；

1.2數控機床的產生與發展控制智能化

隨著人工智能技術的不斷發展，并為滿足制造業生產柔性化、制造自動化發展需求，數控技術智能化程度不斷提高，具體體現在以下幾個方面：加工過程自適應控制技術加工參數的智能優化與選擇智能故障診斷與自修復技術智能化交流伺服驅動裝置1.2數控機床的產生與發展體系開放化定義（IEEE）：具有在不同的工作平臺上均能實現系統功能、且可以與其他的系統應用進行互操作的系統。開放式數控系統特點：系統構件（軟件和硬件）具有標準化、多樣化和互換性的特征允許通過對構件的增減來構造系統，實現系統“積木式”的集成。構造應該是可移植的和透明的；開放體系結構CNC的優點向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協議，只需少量的重新設計和調整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現有系統所采納、吸收和兼容，這就意味著系統的開發費用將大大降低而系統性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周期；標準化的人機界面：標準化的編程語言，方便用戶使用，降低了和操作效率直接有關的勞動消耗；向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充能力、提供可供選擇的硬軟件產品的各種組合以滿足特殊應用要求，給用戶提供一個方法，從低級控制器開始，逐步提高，直到達到所要求的性能為止。另外用戶自身的技術訣竅能方便地融入，創造出自己的名牌產品；可減少產品品種，便于批量生產、提高可靠性和降低成本，增強市場供應能力和競爭能力。1.2數控機床的產生與發展交互網絡化支持網絡通訊協議，既滿足單機需要，又能滿足FMC、FMS、CIMS對基層設備集成要求的數控系統，該系統是形成“全球制造”的基礎單元。網絡資源共享。數控機床的遠程（網絡）監視、控制。數控機床的遠程（網絡）培訓與教學（網絡數控）數控裝備的數字化服務（數控機床故障的遠程（網絡）診斷、遠程維護、電子商務等）。1.3數控機床的工作過程

數控機床仍采用刀具和磨具對材料進行切削加工，這點在本質上和普通機床并無區別。但在如何控制切削運動等方面則與傳統切削加工存在本質上的差別，如下圖。零件圖編制工藝卡工人操作機床編制程序零件圖鍵盤輸入加工運動數控裝置伺服裝置加工運動檢測(a)普通機床加工(b)數控機床加工信息反饋數控車床的結構控制面板顯示器滾珠絲桿刀架主軸1.4數控加工技術的特點

(1)生產效率高，由于加工過程是自動進行的，且機床能自動換刀、自動不停車變速和快速空行程等功能，使加工時間大大減少

(2)能穩定地獲得高精度，數控加工時人工干預減少，可以避免人為誤差，且機床重復精度高

(3)由于機床自動化程度大大提高，減輕了工人勞動強度，改善了勞動條件

(4)加工能力提高，應用數控機床可以很準確的加工出曲線、曲面、圓弧等形狀非常復雜的零件，因此，可以通過編寫復雜的程序來實現加工常規方法難以加工的零件1.5數控系統的組成現代數控機床一般由數控裝置(NCunit)、伺服系統(servosystem)、位置測量與反饋系統(feedbacksystem)、輔助控制單元(accessorycontrolunit)和機床主機(mainengine)組成，下圖是各組成部分的邏輯結構簡圖：數控裝置是數控機床的核心，能完成信息的輸入、存儲、變換、插補運算以及實現各種功能；伺服系統是接受數控裝置的指令，驅動機床執行機構運動的驅動部件，它包括主軸驅動單元（主要是速度控制）、進給驅動單元（主要有速度控制和位置控制）、主軸電機和進給電機等。位置測量與反饋系統由檢測元件和相應電路組成，其作用是檢測速度與位移，并將信息反饋給數控裝置，形成閉環控制；但不一定每種數控機床都裝備位置測量與反饋系統（圖中虛線部分表示該模塊不是基本配置），沒有測量與反饋系統的數控裝置稱開環控制系統（如運動簡單的中低檔數控車床），常用的測量元件有脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵尺等。輔助控制單元用以控制機床的各種輔助動作，包括：冷卻泵的啟停等各種輔助操作。機床主機包括床身、主軸、進給機構等機械部件。滾珠絲杠螺母機構，在絲杠1和螺母4上各加工有圓弧，當螺母4旋轉時，絲杠1的旋轉面經滾珠2推動螺母4軸向移動，同時滾珠2沿螺旋形滾道滾動，使絲杠1和螺母4之間的滑動摩擦轉為滾珠與絲杠1、螺母4之間的滾動摩擦。螺母螺旋槽的兩端用回珠管3連接起來，使滾珠2能夠從一端重新回到另一端，構成一個閉合的循環回路。各類中小型數控機床普遍采用滾珠絲杠。1.6數控機床主機中的傳動機構為了適應數控機床加工范圍廣，工藝適應性強和自動化程度高的特點，要求主傳動裝置具有很寬的變速范圍，并能無級變速，隨著全數字化交流調速技術的日趨完善，齒輪分級變速傳動在逐漸減少，大多數數控機床采用電動機直接驅動主軸的結構。數控機床的進給傳動裝置，靈敏度和穩定性，將直接影響到工件的加工質量，因此常采用不同于普通機床的進給機構，例如采用線性導軌、塑料導軌或靜壓導軌代替普通滑動導軌，用滾珠絲杠螺母機構代替普通的滑動絲杠螺母機構，以及采用可以消除間隙的齒輪傳動副和可以消除間隙的鍵連接等

數控加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松夾工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給冷卻液等）和步驟以及與工件之間的相對位移等都用數字化的代碼表示，并按工藝先后順序組織成“NC程序”，數控機床之所以能夠加工一些幾何形狀復雜的零件，就是因為數控機床的坐標軸能夠聯動，編程人員在編寫NC程序時，使用規定的NC代碼體系，只給出聯動軸的起終點坐標及插補速度等的代碼，而完成聯動軸在起終點間的運動過程參數要由NC自動求出。2.數控加工原理插補原理：

插補是在已知曲線的起終點之間，確定一些中間點坐標的一種計算方法，機械零件大部分由直線和圓弧組成，因此NC都具有直線和圓弧的插補功能。零件程序中提供了直線的起點和終點坐標，圓弧的起點坐標以及圓弧走向（順時針或逆時針）或圓心相對于起點的偏移量或圓弧半徑。插補的任務，是根據偏程進給速度的要求，完成從輪廓起點到終點的中間點坐標值的計算。如圖所示，刀具由O至A，直線OA是其理論軌跡。如何確定控制軸X、Z的走向呢？用逐點比較法：每走一步與理論軌跡比較一下，從而確定下一步的走向。起點坐標（0，0），終點坐標（Xe,Ze）于是直線OA的方程為：X/Z=Xe/Ze;即：ZXe-XZe=0;①

若點（X,Z）在直線上方，則：ZXe-XZe>0;②

若點（X,Z）在直線下方，則：ZXe-XZe<0;于是：取F=ZXe-XZe,在插補運算過程中，控制軸每移動一步之前，先由NC判斷F的符號。2.6數控加工原理（續）當F>0時，NC發出移動微指令，使控制軸向+X方向移動一個步長；當F<0時，NC發出移動微指令，使控制軸向+Z方向移動一個步長；當F=0時，可以規定NC使控制軸向+X或+Z方向移動一個步長這樣可以不斷地趨向終點，圖中，帶箭頭的折線軌跡是機床實際運動的插補軌跡，直線OA是理論軌跡，由于插補運算所取的步長很小，所以可以近似地認為插補軌跡就是直線OA的理論軌跡。

刀具補償原理：是指NC對編程時零件輪廓軌跡與刀具實際運行軌跡差值進行補償的功能。如右圖所示：用一個半徑為R的刀具加工圖中的實線表示的工件，刀具運行的實際中心軌跡應為圖中的虛線所示，于是刀具離開工件的這一個距離就是偏置（二者之間相差一個刀具半徑R），偏置量(offsetvalue)是一個二維的矢量，可正可負

同理：在刀具長度方向上，每種刀具長度不一致，也是采用同樣的方法進行補償，稱刀具長度補償。刀具補償又可以分為形狀補償(geometryoffset)和磨損補償(wearoffset)，運行程序前的刀具標稱半徑或長度是形狀補償量，在加工過程中，刀具由于磨損的作用發生細微的尺寸變化，這時，將磨損量輸入到磨損補償號中，可以不必改動形狀補償號。方便操作。3.數控加工編程基礎

３.1機

床

坐

標

系

３.1.1機床坐標系和主運動方向

1．標準坐標系的規定對數控機床中的坐標系和運動方向的命名，ISO標準和我國JB3052—82部頒標準都統一規定采用標準的右手笛卡兒直角坐標系，一個直線進給運動或一個圓周進給運動定義一個坐標軸。

標準中規定直線進給運動用右手直角笛卡兒坐標系X、Y、Z表示，常稱基本坐標系。X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手定則決定。如圖３-1所示，圖中大拇指的指向為X軸的正方向，食指指向為Y軸的正方向，中指指向為Z軸的正方向。圍繞X、Y、Z軸旋轉的圓周進給坐標軸分別用A、B、C表示。根據右手螺旋法則，可以方便地確定A、B、C三個旋轉坐標軸。以大拇指指向＋X、＋Y、＋Z方向，則食指、中指等的指向是圓周進給運動＋A、＋B、＋C方向。圖3-1右手直角笛卡兒坐標系

如果數控機床的運動多于X、Y、Z三個坐標，則可用附加坐標軸U、V、W分別表示平行于X、Y、Z三個坐標軸的第二組直線運動；如果在回轉運動A、B、C外還有第二組回轉運動，可分別指定為D、E、F。然而，大部分數控機床加工的動作只需三個直線坐標軸及一個旋轉軸便可完成大部分零件的數控加工。2．運動方向的確定