零件数控车工艺与编程本科毕设论文.doc

****本科毕业设计（论文）

零件数控车工艺与编程

学生姓名：
学生学号：
院（系）： 机电工程学院
年级专业： 级机械设计制造及其自动化
指导教师：
助理指导教师：

二〇 年 月

****本科毕业设计（论文） 摘要

摘 要

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。
数控加工工艺包括分析零件图纸，确定工件在车床上的装夹方式、各表面的加工顺序和刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。
数控编程就是将被加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）等加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

关键词 数控机床, 数控车床，加工工艺, 数控编程

II

****本科毕业设计（论文） ABSTRACT

BSTRACT

CNC machine is equipped with an automatic machine control system. The control system can be logically processing has control of code or other symbols, and the procedures stipulated by the instruction decode, thus make the machine and machining parts movement.
CNC lathe is currently the most widely used one of nc machine tools. CNC lathe is mainly used for manufacturing axial and axisymmetrical parts. Through the nc machining program operation. Cutting processing can be done automatically, such as cylindrical surface, circular conical surface, forming surface, thread and head face machining processes, and can be cutting, drilling, reaming, etc.
Nc machining process including analysis of parts drawing, determine the clamping method of workpiece on a lathe, each clamping surface machining sequence and tool for cutting, clamp and route and cutting dosages etc.
CNC programming is the process. In the process the processing data, such as processing sequence, size of the trajectory data, process parameters (the movement and feed movement speed, cutting depth) and the auxiliary operation (exchange of tools, spindle positive & negative rotating, opening and closing of the cooling fluid, the clamping and loosening of tools, etc)format into the processing programs using the given words、figures and symbols.

Keywords CNC, CNC turning machine，machining process, NC Programming

III

****本科毕业设计（论文） 目录

目录
摘 要………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT……………………………………………………………………..…Ⅱ

1 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.1.1课题背景 1
1.1.2课题研究意义 2
1.2数控机床国内外应用现状与发展趋势 2
1.2.1数控机床国内外应用现状 2
1.2.2数控机床发展趋势 3
2 数控机床概述 4
2.1．数控机床简介 4
2.1.1 数控机床的定义 4
2.1.2 数控机床的特点 4
2.2. 数控机床的组成、工作原理与分类 5
2.2.1 数控机床的组成 5
2.2.2 数控机床的工作原理 5
2.2.3 数控机床的分类 5
2.3数控车床概述 6
2.3.1数控车床工作原理 6
2.3.2数控车床的结构组成 7
2.3.3数控车床主要加工对象 9
3 数控车削工艺制定 11
3.1 数控车床加工工艺的主要内容和基本特点 11
3.2零件图分析 11
3.3工件在数控车床上的定位与装夹 13
3.3.1工件在数控车床上的定位 13
3.3.2工件在数控车床上的装夹 14
3.4数控车削切削用量的选择 15
3.4.1粗、精加工时切削用量的选择原则 15
3.4.2切削用量的选择方法 16
3.4.3检验机床功率 17
3.5数控车刀的选择 17
3.5.1常用车刀的类型 17
3.5.2车刀的类型及选择 18
3.6数控车床加工工艺路线拟定 19
3.6.1加工阶段的划分 19
3.6.2工序划分和加工顺序的安排 20
3.7数控加工工艺文件 22
4 数控车床编程简介 23
4.1数控车削编程概述 23
4.1.1数控车床编程特点 23
4.1.2数控车削加工的坐标系统 23
4.2数控编程中的数值计算 25
4.2.1数值计算的内容 25
4.2.2基点坐标的计算 26
4.2.3非圆曲线节点坐标的计算 26
4.2.4辅助计算 28
4.3数控车削指令简介及应用 28
4.3.1数控车削指令简介 28
4.3.2西门子840D系统常用车削循环指令的应用 29
5 螺纹轴数控车工艺及程序编制 32
5.1 螺纹轴加工工艺分析 32
5.1.1 零件图分析 32
5.1.2 工艺处理 33
5.1.3刀具的选用及切削用量选择 33
5.2 螺纹轴加工程序编制 35
5.2.1工件坐标系 35
5.2.2 螺纹轴加工程序编制 35
总 结 39
参 考 文 献 40
致 谢 41

41

****本科毕业设计（论文） 1 绪论

1 绪论
1.1课题背景及意义
1.1.1课题背景
数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段；数控机床是国防工业现代化的重要战略装备，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。专家们预言: 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。加入世贸组织后，中国正在逐步变成“世界制造中心”。为了增强竞争能力，中国制造业开始广泛使用先进的数控技术。
数控机床是制造装备业的工作母机，是实现先进制造技术和装备现代化的基石，是保证高技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。数控机床适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备，被认为是航空航天、船舶、精密仪器、发电等行业加工关键部件的最主要加工工具。
普通车床靠齿轮和普通丝杠螺母传动。由于各运动副间存在间隙，加上手工操作不准确，因此重复精度较低。普通车床测量时需停车后手工测量，测量误差较大，而且效率低下。适合批量较小，精度要求不高，零活类零件。它投资较数控车床低，但对工人的操作技能要求较高，因为低水平工人的废品率较高和生产率较低。
数控车床靠步进电机带动滚珠丝杠传动，由于滚珠丝杠可以有过盈量，传动无间隙，精度主要靠机床本身和程序保证。在加工过程中可以自动测量，并能自动补偿刀具磨损及其他原因产生的误差。所以加工质量好，精度稳定。还可以用编程的方法车出形状复杂，普通车床难以加工的复杂零件。适合精度高，批量大，形状复杂的零件。
数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械制造业中发挥着巨大的作用,很好的解决了现代机械制造中结构复杂，精密，批量小,多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量,大幅度提高生产效率，由于高技术水平的人才越来越缺，现在新上的企业多采用数控，以提高生产率和产品质量，降低废品率。而数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。要实现数控加工，编程是关键。本课题就外圆柱面、圆锥面、圆弧面、切槽、螺纹的加工的工艺分析和加工方法进行分析，虽然只对一例数控车床加工零件进行了分析，但它具有一定的代表性。
1.1.2课题研究意义
随着计算机技术、信息技术和微电子技术等高新技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，机械制造业也因此发生了革命性的变化，传统的加工设备正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控加工设备所代替。当前，数控加工技术正迅速发展并逐步得到普及，发展前景十分广阔。能熟练掌握数控机床编程、操作、维护等技术的工程技术人才成为社会紧缺、企业急需的人才，因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要。
本课题通过完成螺纹轴数控车加工工艺及程序编制探究如何使数控车床快速、高效、高精度的加工出所给定的零件，以达到减少零件的机加工时间、提高数控加工的经济效益、扩大数控加工的应用领域。

1.2数控机床国内外应用现状与发展趋势
1.2.1数控机床国内外应用现状
世界主要工业发达国家的数控机床已进入批量生产阶段，如美国、日本、德国、法国等，其数控化率达到80%。其中日本发展最快。1977年，日本年产数控机床5400多台；1985年，日本年产数控机床约为50000台，数控化率约为70%，居世界第一位。目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主，并广泛应用于航空航天、国防等领域。
目前，国外数控机床最多控制轴数达到8通道24轴，最多联动轴数达24轴，最小设定单位为0.001um,快退、快进速度高达1000m/min,可完成直线、圆弧、圆柱、螺旋线、渐开线、极坐标、样条、螺旋线、NURBS等插补。具有纳米插补及高精轮廓控制，前预测控制、前馈控制、同步协调控制等功能。
我国数控机床经过多年的发展，特别是近几年的发展，与世界先进水平正在缩短。目前，我国各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外先进水平落后10～l5年。“十五”期间，我国数控机床行业实现了超高速发展，但位于低档的经济型数控机床仍占据较大比重。国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。
1.2.2数控机床发展趋势
随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。数控机床正向着高精度、多功能、高速化、高效率，复合加工功能、智能化等方向迈进，主要表现为以下几方面。格式不对，说明你在抄袭别人的东西时，没有经过自己的脑子！不要犯这种低级错误！

首先是高精度化，当代工业产品对精度提出了越来越高的要求，典型的高精度零件如陀螺框架、伺服阀体、涡轮叶片、非球面透镜、光盘、磁头、反射鼓等，这些零件的尺寸精度要求均在微米、亚微米级。因此，加工这些零件的机床也必须受到需求的牵引而向高精度发展。其二是高速化，提高生产率是机床技术发展追求的基本目标之一，而实现这个目标的最主要、最直接的方法就是提高切削速度和减少辅助时间。其三高柔性化，柔性是指机床适应加工对象变化的能力，当代产品的多样化和个性化，对机床提供了更高的柔性加工要求。数控机床在提高单机柔性化的同时，朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。不仅中、小批量的生产方式在努力提高柔性化能力，就是在大批量生产方式中，也积极向柔性化方向转向。
其次高自动化，高自动化是指在全部加工过程中尽量减少“人”的介入而自动完成规定的任务，它包括物料流和信息流的自动化。其五复合化，复合化包含了工序复合化和功能复合化。其六智能化，数控技术的一个重要发展趋势是加工过程的智能化。带有自适应控制功能的控制系统，可以在加工过程中根据切削力和切削温度等加工参数，自动优化加工过程，从而达到提高生产率，增加刀具寿命并改善加工表面质量等目的。
再次是网络化，为适应制造业的网络化和全球化发展趋势，数控系统的网络化功能也日趋重要。在企业内部，具有网络功能的数控系统可以充分实现企业内部的资源和信息共享，适应未来车间的面向任务的定单的生产发展模式，使得生产控制系统的集成更加简便有效。在生产企业之间，数控系统的网络化功能可以更好地适应敏捷制造（AM）等先进制造模式。同时，系统制造商也可以通过系统的网络功能进行远程诊断服务。最后是高可靠性，数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标，数控机床能否发挥其高性能、高精度、高效率，并获得良好的效益，关键取决于可靠性。

****本科毕业设计（论文） 2 数控机床概述

2 数控机床概述

2.1．数控机床简介

2.1.1 数控机床的定义
数字控制(Numerical Control，简称NC)技术是指用输入数控装置的数字化信息来控制执行预定动作的自动控制技术。数控机床是一种利用数控技术，准确地按照事先安排的工艺流程，实现规定动作的金属切削机床。即它把刀具和工件之间的相对位置，机床电动机的起动和停止，主轴变速，工件松开夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字信息送入数控装置或计算机，经过译码、运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。
数控机床的核心部分是数控系统，数控系统是数控机床的程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中具有特定代码的程序，并将其译码，从而使机床运动，并加工零件。世界上第一台数控机床诞生于1952年，是由美国帕森斯公司（Parsons）和麻省理工学院(MIT)合作研制成功的，它是一台三坐标数控铣床，用于加工直升飞机叶片轮廓检查用样板。
2.1.2 数控机床的特点
数控机床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控机床具有以下几方面的特点：数控系统取代了通用机床的手工操作，具有充分的柔性，只要重新编制零件程序，更换相应工装，就能加工出新的零件；零件加工精度一致性好，避免了通用机床加工时人为因素的影响；生产周期短，特别适合小批量、单件零件的加工；可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工；易于调整机床，与其他加工方法相比，所需调整时间较少；易于建立计算机通信网络；设备初期投资大；由于系统本身的复杂性，增加了维修的技术难度和维修费用。

2.2. 数控机床的组成、工作原理与分类
2.2.1 数控机床的组成
如图2-1所示，数控机床一般由输入设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。

图2－1 数控机床的基本结构
2.2.2 数控机床的工作原理
数控机床加工零件时，首先编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入到数控装置，再由数控装置机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如刀具选择交换，工件夹紧、松开和冷却、润滑的启、停等动作，使刀具与其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度等符合要求的零件。同样的错误不能犯两次！

2.2.3 数控机床的分类
由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多。根据不同的分类方法，可以将数控机床分为不同的类型。
按数控机床的用途可分为以下三类：①金属切削类数控机床，金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。②金属成形类数控机床，金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。③数控特种加工机床，数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机。
按控制运动轨迹分为点位控制数控机床、直线控制数控机床、连续控制数控机床；按驱动装置的特点分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床，其中半闭环控制系统用得较多，其控制原理图如图2-2所示。

图2-2 半闭环控制数控机床的系统框图

2.3数控车床概述
2.3.1数控车床工作原理
数控车床是目前使用最广的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。与普通车床相比，数控车床具有以下特点：采用了全封闭或半封闭防护装置数控车床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液飞出，给操作者带来意外伤害；采用了自动排屑装置数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机；主轴转速高，工件装夹安全可靠，数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度；可自动换刀数控车床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工；主、进给传动分离数控车床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠，同时，各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。

图2－3　数控车床的工作过程
数控车床的工作过程如图2-3所示。在数控车床上加工零件时，要事先根据加工图样的要求确定零件加工方案、工艺参数和位移数据，再按编程手册的有关规定编写零件数控加工程序，然后通过MDI方式或DNC方式将数控加工程序送到数控系统，数控系统将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统发出执行的命令。伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动车床进给机构严格按照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。
2.3.2数控车床的结构组成
数控车床大体由车床主机、辅助装置、驱动系统、数控系统、机外编程器等五大部分组成，如图2-4所示。
车床主体：车床主体指的是数控车床的机械部件，主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。
数控系统：数控系统是指数控机床的程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中具有特定代码的程序，并将其译码，从而使机床运动，并加工零件。
驱动系统：驱动系统是数控车床切削工作的动力部分，主要实现主运动和进给运动。在数控车床中，驱动系统称为伺服系统，由伺服驱动电路和驱动装置两大部分组成。伺服驱动电路的作用是接受指令，经过软件的处理，推动驱动装置运动。驱动装置主要由主轴电机、进给系统的步进电机或交、直流伺服电机等组成。

图2－4　数控车床的组成请采用word的方式画图及文本说明，这时基本功！

辅助装置：与普通车床相类似，辅助装置是指数控车床中一些为加工服务的配套部分，如液压、气动装置、冷却、照明、润滑、防护和排削装置等。
机外编程器：由于数控车床经常用于加工一些复杂的零件，所以有一些加工程序会比较复杂。如果在车床上编制这些加工程序，一方面要占用大量的机时，另一方面在程序的编制过程中容易发生错误。机外编程器是在普通的计算机上安装一套编程软件，使用这套编程软件以及相应的后置处理软件，就可以在机外编制加工程序。通过车床控制系统上的通信接口或其他存储介质（如软盘、光盘等），把编制的加工程序输入到车床的控制系统中，完成零件的加工。
从总体上看，数控车床与卧式车床的机械结构相似，仍然是由主轴箱、刀架、进给传动系统、床身、液压系统、冷却系统、润滑系统、等部分组成，但是数控车床的进给系统与卧式车床的进给系统在结构上存在着本质的差别。卧式车床主轴的运动经过挂轮架、进给箱、溜板箱传到刀架，实现纵向和横向进给运动。而数控车床是采用伺服电动机，经滚珠丝杠传到滑板和刀架，实现Z轴（纵向）和X轴（横向）进给运动。数控车床也有加工各种螺纹的功能，主轴旋转和刀架移动间的运动关系通过数控系统来控制。数控车床主轴箱内安装有脉冲编码器，旋转时，脉冲编码器便发出检测脉冲信号给数控系统，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给之间保持加工螺纹所需的运动关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架Z向移动工件一个导程的运动关系。
图2-5为数控车床的结构示意图。数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短，不必使用交换齿轮、光杆等传动部件。伺服电动机可以直挂，与丝杠联接带到刀架运动，也可以用同步齿形带联接。现代多功能数控车床绝大部分采用交流主轴驱动系统，主轴具有很高的转速和很宽的调整范围，主轴按控制指令无级变速，数控车床主轴箱内的结构比卧式车床简单得多。
图就好像自己的衣服！

图2-5 数控车床结构示意图
在数控车床上增加刀库和C轴控制，可使它除了能车削、镗削外，还能进行端面和圆周面上任意部位的钻、铣、攻螺纹，而且在具有插补功能的情况下，还能镗削曲面，这样就构成了车削中心，如图2-6所示。

图2－6 车削中心结构示意图
2.3.3数控车床主要加工对象
数控车削是数控加工中应用最多的加工方法之一。数控车床可以进行端面、圆柱面、圆锥面、圆弧面及回转槽、内孔、倒角及各种螺纹的车削。综合数控车床的特点，数控车床适合具有以下要求和特点的回转体零件。
精度要求高的零件。由于数控车床刚性好，制造精度高，并且能方便地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工精度要求较高的零件，甚至可以以车代磨。数控车床刀具的运动是通过高精度插补运算和伺服驱动束实现的，并且工件的一次装夹可完成多道工序的加工，因此提高了加工工件的形状精度和位置精度。
表面粗糙度好的回转体。数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。
超精密、超低表面粗糙度的零件。轮廓精度要求超高和表面粗糙度超低的零件，适合于在高精度、高功能的数控车床上加工。超精加工的轮廓精度可达0.1μm，表面的粗糙度可达0.02μm，超精加工所用数控系统的最小设定单位应达到0.01μm。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。
表面形状复杂的回转体零件。由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能，所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件和难以控制尺寸的零件，如具有封闭内成型面的壳体零件。
带一些特殊类型螺纹的零件。数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹，而且能车增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。如图2-6所示为数控车床实现螺纹加工的控制原理图。

图2-6 螺纹加工控制原理图

****本科毕业设计（论文） 3 数控车削工艺制定

3 数控车削工艺制定

3.1 数控车床加工工艺的主要内容和基本特点
数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。数控车床加工工艺的主要内容包括：(1)选择合适在数控车床上加工的零件，确定工序内容。（2）分析加工零件的图纸，明确加工内容和技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序，处理与非数控加工的衔接等。（4）加工工序的设计。如选取零件的定位基准、装夹方案的确定、工步划分、刀具选择和确定切削用量等。(5)数控加工程序的调整。如选取刀点和换刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。
在数控车床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，用它控制车床加工。数控车床加工工艺与普通车床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。其特点主要表现在以下几个方面：工序的内容复杂，在数控车床上通常安排较复杂的工序，甚至在普车上难以完成的工序；工步的安排更为详尽。如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及加工路线的确定等问题。

3.2零件图分析
首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的、关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。零件图工艺分析是工艺制定中的首要工作，主要包括以下内容。
尺寸标注分析。在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。如图3-1所示，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这样的标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。
精度及技术要求分析。对被加工零件的精度及技术要求进行分析，是零件工艺分析的主要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。精度及技术要求分析的主要内容如下。（1）分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。（2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施弥补，则应给后续工序留有余量。（3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。（4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。

图3-1 零件尺寸标注分析

轮廓几何要素分析。在程序编制中，必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。但由于在零件设计过程中由于考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算。轮廓几何要素缺陷的实例如图3-2所示，a图所示几何要素中，根据图示尺寸计算，圆弧与斜线相交而并非相切。b图所示几何要素中，图样上给定条件自相矛盾，总长不等于各段长度之和。

（a） (b)
图3-2 几何要素缺陷示例

结构工艺性分析。零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型，在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。如图3-3（a）所示零件，需要三把不同宽度的切槽刀切槽，如无特殊需要，显然是不合理的，若改成图3-3（b）所示结构，只需一把刀即可切出三个槽。既减少了刀具数量，少占了刀架位，又节省了换刀时间。

(a) (b)

图3-3 结构工艺性示例

其他要求分析。其他要求主要包括表面粗糙度要求、材料要求、加工数量要求。因为表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择机床、刀具及确定切削用量的重要依据。材料要求主要体现在图样上给出的零件毛坯材料及热处理要求，是选择刀具(材料、几何参数及使用寿命)，确定加工工序、切削用量及选择机床的重要依据。而零件的加工数量对工件的装夹与定位、刀具的选择、工序的安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的参数。

3.3工件在数控车床上的定位与装夹
3.3.1工件在数控车床上的定位
工件的定位基准与夹紧方案的确定，应遵循前面所述有关定位基准的选择原则与工件夹紧的基本要求。此外，还应该注意下列三点：①力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。②设法减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。③避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。
在机械加工中，为了使加工的工件符合图样要求，在加工前首先要将工件在机床上进行安装，保证工件在机床上占有正确的加工位置，并在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一正确位置不变。在工件的安装过程中，实际上有两个方面，即定位和夹紧。工件的定位一般遵循六点定位原理，按限制自由度的情况，可分为四种定位即完全定位、不完全定位、欠定位和过定位。当工件以平面定位时，常用支承钉、支承板、可调支承、辅助支承等定位元件。当工件以圆柱孔定位时，常用圆柱定位销、圆锥定位销、定位心轴等定位元件。当工件以外圆柱面定位时，常用V形架、定位套和半圆套、圆锥套和定心夹紧机构等定位元件。
3.3.2工件在数控车床上的装夹
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；二是要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，减少辅助时间；（4）为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高；（5）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)；（6）为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。
工件在数控车床上的装夹方式有很多，最常用的是三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、双顶尖、软爪。

图3-4 三爪自定心卡盘装夹方料 3-5 四爪单动卡盘装夹圆棒料

三爪自定心卡盘是车床上最常用的自定心夹具，它夹持工件不需要找正，装夹速度较快，而且能够方便地装夹圆棒料、方料等工件。三爪自定心卡盘（如图3-4）是最常用的车床能用卡盘，其三个爪是同步运动的，能自动定心（定心误差在0.05mm以内），不需要找正，装夹速度较快，夹持范围大，一般不需要找正，装夹效率比四爪卡盘高，但夹紧力没有四爪卡盘大，所以适用于装夹外形规则、长度不太长的中小型零件。
四爪单动卡盘也是车床上常用的夹具（如图3-5）所示，它的四个对分布卡爪是各自独立运动的，因此工件装夹时必须调整工件夹持部位在主轴上的位置，使工件加工面的回转中心与车床主轴的四面转中心重合。四爪单动卡盘找正比较费时，只能用于单件小批量生产。四爪单动卡盘的优点是夹紧力大，装夹精度较高，不受卡盘磨损的影响。但装夹不如三爪自定心卡盘方便，所以适用于装夹大型或不规则的工件。

图3-6 两顶尖车外圆轴 图3-7 加工软爪

对于长度较长或必须经过多次装夹才能加工的工件，如细长轴、长丝杠等的车削，或工序较多，为保证每次装夹时的装夹精度（如同轴度要求），可以用两顶尖装夹。如图3-6两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高。
软爪是一促具有切削性能的夹爪。当成批加工某一工件时，为了提高三爪自定心卡盘的定心精度，可以采用软爪结构。即用黄铜或软钢焊在三个卡爪上，然后根据工件形状和直径把三个软爪的夹持部分直接在车床上车出来（定心误差只有0.01-0.02mm），即软爪是在使用前配合被加工工件特别制造的如图3-7所示，如加工成圆弧面、圆锥面或螺纹等形式，可获得理想的夹持精度。

3.4数控车削切削用量的选择
3.4.1粗、精加工时切削用量的选择原则
数控车削时，切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，而且其值的合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。因此，数控车削编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量及进给量等。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证零件加工精度和表面质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
切削用量的大小对切削力、切削功率、切削温度、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控车削加工中选择切削用量时，如果只凭经验来选取切削用量，是不适应切削加工现代化的要求的。因此，我们要研究切削用量选择的基本原则。例如，自动换刀数控机床往往主轴或刀库上装刀所费时间较多，所以选择切削用量要保证刀具加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班。对易损刀具可采用姐妹刀形式，以保证加工的连续性。
粗加工时，以提高生产率为主，并兼顾加工成本。切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度Vc。
半精加工和精加工时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率和加工成本；切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并