一、典型零件的数控加工方案零件数控加工方案
设计时，基本内容主要包括以下几个方面。
（一）确定课题题目
（依据选题原则，确定课题题目及主要内容。
（二）制定加工工艺
根据零件加工要求，零件形状、尺寸、精度、材料等相关要求确定数控加工的总体方案，包括加工方案的比较和选择等。
（三）设计加工工艺
根据总体加工工艺，针对具体加工对象进行如下设计：
（1）对材料性能（物理性能和工艺性能）进行分析；
（2）根据材科选择刀具，选择几何参数和切削用量；
（3）降低薄壁结构零件在加工过程中的变形；
（4）数控加工工艺和编程的特点及注意事项。
（四）编制零件加工程序（自动编程）
（1）零件三维造型（使用CAD/CAM软件）；
（2）加工参数设定；
（3）生成G代码。
（五）程序模拟加工仿真
选择CAD/CAM软件，对程序进行加工仿真，检查刀具加工路线是否存在干涉，零件加工形状和精度是否符合零件加工要求等。
（六）设计总结与报告整理
对毕业设计过程的资料进行整理，形成毕业设计报告书。
案例一
典型零件加工方案毕业设计实例一-.1Cr18Ni9Ti不锈钢航空薄壁基座的数控加工方案设计
（一）确定课题题目
"1Cr18Ni9Ti不锈钢航空薄壁基座的数控加工方案设计"课题，是以数控技术专业人才培养目标为总方向，基于核心课程所学知识和技能及学生今后工作的主要面向，结合学生所学专业知识及主要内容，考虑学生具有操作数控机床加工和工艺制定的专业兴趣和特长，通过选题以典型零件的数控加工方案制定为总方向，同时基于毕业设计的实用性、创新性原则，选择不锈钢航空基座的数控加工方案为课题的主要内容。
由于课题具备了材料典型（1Cr18Ni9Ti不锈钢，为典型的难加工材料）、形状典型（为典型薄壁材料，最薄处壁厚只有1.3mm）、加工方法典型（采用三维造型和自动编程加工，即CAD/CAM）等核心特征及关键技术，通过毕业设计可以将学生所学核心课程的知识和技能充分综合运用。辅以资料检索和新知识的学习，学生在指导教师的指导下完成1Cr18Ni9Ti不锈钢航空薄壁基座的数控加工方案设计，不仅能将所学知识串联起来，又能提高独立思考、分析问题、资料收集等方面的综合技能和素质。
（二）制定加工工艺
随着产品性能特别是可靠性要求的进一步提高，原来在航空、航天领域大量使用的薄壁高强度零件已经越来越广泛地出现在民用工业品领域，小的如笔记本电脑，大的如。
磁悬浮高速列车车厢（用整块铝锭内部掏空而成）。薄壁高强度零件符合"轻、薄、小"的发展趋势，最大限度地避免了铸造件、焊接件的气孔和裂纹等内在缺陷。但是薄壁零。
件刚度低、内应力大，材料利用率低（大部分材科变为废屑）的缺点也非常突出，导致其加工工艺性很差，在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下，极易发生加工变形，不易控制加工精度，加工效率也不高。加工变形和加工效率不高已成为薄壁高强度零件加工的瓶颈问题，必须认真分祈薄壁高强度零件的材料、形状、结构和工艺特点，提出操作性较强的解决方案。同时还应注意在设备已经确定的情况下，数控加工工艺和工装是一个决定性因素，直接影响数控加工的质量和效率。这方面的问题要引起足够的重视，与先进国家相比，在产品研发方面我们已经初步接轨，计算机三维辅助设计和分析的使用已越来越普遍。但是工装设计方面缺乏先进的手段，主要还是凭经验，导致工裴设计效率低下，一次性成功率不高。
本课题运用了UG（大型CAD/CAM/CAE三维软件）进行三维造型、工艺、工装设计，实现了零件设计、工装设计和数控软件编程的无缝连接，在产品设计和加工一体化方面作了有益的尝试。
1.零件材料奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti
（1）材料特点分析
霉件的材料为奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti,切削时的带状切屑连绵不断，断屑困难，同时还极易产生加工硬化，硬化层给下一次切削带来很大的难度，使刀具急刷磨损，刀具耐用度大幅下降。
（2）设计要求
由于使用环境的高可靠性、高疲劳强度的要求，设计方提出不得采用精密铸造、焊|接等热加工手段。
（3）确定工艺方案
为最大限度地避免气孔、铸造应力和焊接应力等加工缺陷，必须采用整块不锈钢作为毛坯精加工而成，材料内应力大，加工时内应力释放易产生变形。
设计中采取了"去应力时效-粗加工一去应力时效一半精加工一去应力时效一精加工"的工艺路线，使应力在精加工前得到有效的释放，加工变形降到最小。
2.零件形状及结构
（1）零件整体形状及结构特点
航空薄壁基座零件的整体形状和结构较复杂，最薄处壁厚只有1.3mm,属不锈钢薄壁类零件，刚性差，装夹困难，变形严重，加工效率低，废品率高。
（2）设计要求
航空薄壁基座零件的加工精度高，加工变形要求尽可能小，零件的超差报废率低。
（3）确定工艺方案
薄壁零件的加工，关键问题是要解决由于装夹力和切削力引起的加工变形。加工过程中将采用压板而不用台钳，以减少夹持变形；編程时注意刀具的运行轨迹，避开压板；在加工过程中改变传统的从头到尾使用一副工装的操作方法，将根据各自的特点分阶段采用不同的工装，合理的工装做到简洁可靠；裴夹时装夹点尽可能多一些，裴夹面积尽可能大一些，在保证安全可靠的情况下尽量减少装夹变形；最后加工阶段刚性更差，要注意变形情况，适当调整切削用量，尽量在余量多、刚性好的情况下完成主要部分的精加工。
航空薄壁弯形基座，其正反面都需要加工，通常情况下只能采用"掉面加工法",由于是多次装夹，形位公差难以保证，废次品率较高，课题设计过程中在工艺、工装上进行了改进，以期尽可能解决因多次装夹而造成的零件超差报废的问题。
3、其他加工工艺方案
加工小孔时宜采用高钴高速钢，可提高加工效率，延长刀具寿命；加工时要保证充足的切削液，切忌时断时续，否则由于热胀冷缩的原因，极易造成硬质合金刀具崩刃，同时要特别注意刀具和钻头的磨损情况，及时更换以免造成事故。
针对零件自身的特点，课题采用专门设计的工艺路线和工装系统，有效解决了典型的加工问题。根据所给的AutoCAD二维图纸和零件的具体技术，运用UG（大型CAD/CAM/CAE三维软件）进行三维造型、工艺、工装设计，选择刀具和合理的工艺参数，确定装夹方式和夹具，编制工艺路线。
（三）设计加工工艺
根据总体加工工艺，针对具体加工对象进行如下设计：
1.对材料性能（物理性能和工艺性能）进行分析
（1）不锈钢的性能特征
通常，人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢叫不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度（>450C）时仍具有较高的强度。含铬量达16%~18%的钢称为耐酸钢或耐酸不锈钢，习惯上通称为不锈钢。钢中含铬量达12%以上时，在与氧化性介质接触中，由于电化学作用，表面很快形成一层富铬的钝化膜，保护金属内部不受腐蚀。
由于不锈钢所具有的上述特性，越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑和食品等工业部门及日常生活中。但不锈钢强度较高，导热性差，属典型难切削材料。
（2）不锈钢的切削性能
不同类型不锈钢的切削性能有很大的差异。通常所说不锈钢的切削性能比其他钢差，是指奥氏体型不锈钢的切削性能差。这是由于奥氏体不锈钢的加工硬化严重，热导率低造成的。为此在切削过程中需使用水性切削冷却液，以减少切削热变形。特别是当焊接时的热处理不好时，无论怎样提高切削精度，其变形也是不可避免的。其他类型如马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢等不锈钢的切削性能只要不是淬火后进行切削，则与碳素钢没有太大的不同，但两者均是含碳量越高切削性能越差。沉淀硬化型不锈钢由于其不同的组织和处理方法而显示不同的切削性能，但一般来说其切削性能在退火状态下与同一系列及同一强度的马氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢相同。
相对而言不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多。以普通45钢的切削加工性作为100%,奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的相对切削加工性则为40%;铁素体不锈钢1Cr28.
为48%;马氏体不锈钢2Cr13为55%.其中，以奥氏体和奥氏体十铁素体双相不锈钢。
的切削加工性最差。不锈钢在切削过程中有如下几方面特点：
加工硬化严重：在不锈钢中，以奥氏体和奥氏体十铁素体双相不锈钢的加工硬化现象最为突出。如奥氏体不锈钢硬化后的强度极限m达1470~1960MPa,而且随强度极限几的提高，屈服极限σs升高；退火状态的奥氏体不锈钢的屈服极限σ。不超过强度极限a的30%~45%,而加工硬化后达85%~95%.
切削力大：不锈钢在切削过程中塑性变形大，尤其是奥氏体不锈钢（其伸长率超过45钢的1.5倍以上），使切削力增加。同时，不锈钢的加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难，因此加工不锈钢的切削力大。
切削温度高：切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大，产生的切削热多；加之不锈钢的热导率约为45钢的1/4~1/2,大量切削热都集中在切削区和"刀-屑"接触的界面上，加之由于切屑卷曲，所以散热条件差。
切屑不易折断、易黏结：不锈钢的塑性、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，不仅影响操作的顺利进行，切屑还会挤伤已加工表面。在高温、高压下，不锈钢与其他金属的亲和性强，易产生黏附现象，并形成积屑瘤，既加剧刀具磨损，又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点更为明显。
刀具易磨损：切削不锈钢过程中的亲和作用，使"刀-屑"间产生黏结、扩散，从而使刀具产生黏结磨损、扩散磨损，致使刀具前刀面产生月牙洼，切削刃还会形成微小的剥落和缺口；加上不锈钢中的碳化物（如TIC）微粒硬度很高，切削时直接与刀具接触、摩擦，擦伤刀具，还有加工硬化现象，均会使刀具磨损加剧。
线胀系数大：不锈钢的线胀系数约为碳素钢的1.5倍，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。
2.根据材科选择刀具、几何参数和切削用量
（1）合理选择刀具材料是保证高效率切削加工不锈钢的重要条件
根据不锈钢的切削特点，要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等特点。目前常用的刀具材科有高速钢和硬质合金。
高速钢的选择：
普通高速钢加工不锈钢时刀具耐用度很低。采用新型高速钢刀具切削不锈钢可获得较好的效果，特别是钨-钼系和高钒高速钢非常适合加工不锈钢。
硬质合金的选择：
YG类硬质合金的韧性较好，可采用较大的前角，刀刃也可以磨得锋利些，使切削轻快，且切屑与刀具不易产生黏结，较适于加工不锈钢。特别是在振动的粗车和断续切削时，YG类合金的这一优点更为重要。另外，YG类合金的导热性较好，其热导率比高速钢将近高两倍，比YT类合金高一倍。因此YG类合金在不锈钢切削中应用较多，特别是在粗车刀、切断刀、扩孔钻及铰刀等制造中应用更为广泛。
（2）切削不锈钢时刀具几何参数的选择：
前角Yo:不锈钢的硬度、强度并不高，但其塑性、韧性都较好，热强度高，切削时切屑不易被切离。在保证刀具有足够强度的前提下，应选用较大的前角，这样不仅能够减小被切削金属的塑性变形，而且可以降低切削力和切削温度，同时使硬化层深度减小。
后角ao:加大后角能减小后刀面与加工表面的摩擦，但会使切削刃的强度和散热能力降低。后角的合理值取决于切削厚度，切削厚度小时，宜选较大后角。
不锈钢车刀或镗刀通常取a.=10°~20°（精加工）或a.=6°~10°（粗加工）；高速钢端铣刀取a.=10°~20",立铣刀取a.=15°~20°；硬度合金端铣刀取a.=5°~10°，立铣刀取a.=12°~16°；铰刀和丝锥取a.=8°~12°。
主偏角Kr、副偏角n{和re:减小主偏角可增加刀刃工作长度，有利于散热，但在切削过程中使径向力加大，容易产生振动，常取K,=45°~75°，若机床刚性不足，可适当加大。副偏角常取x:=8°~15°。为了加强刀尖，一般应磨出r.=0.5~1.0mm的刀尖國弧。
刃傾角λ：为了增加刀尖强度，刃倾角一-般取λ=-8°~-3",断续切削时取较大值λ。=-15°~-5°。生产实践中，为了加大切屑变形，提高刀尖强度与散热能力，采用双刃倾角车刀，已取得了良好的断屑效果，也加宽了断屑范围。当双刃倾角车刀的λo=20°、ao=6°~8°、K,=90°或75°、倒棱前角Yo1=-10"、r.=0.15~0.2mm时，在Ve=80~100m/min、f=0.2~0.3mm/r、ap=4~15mm的条件下切削，断屑效果良好，刀具耐用度高。
刀具断（卷）屑槽和刃口形式的选择：切削不锈钢时还应选择合适的刀具断（卷）屑槽，以便控制连绵不断的切屑，通常采用全圆弧形或直线圆弧形断（卷）屑槽。断（卷）屑槽的宽度B.=3~5mm,槽深h=0.5~1.3mm,半径R.=2~8mm.一般情况下，粗车时ap、f大，断（卷）屑槽宜宽而浅；精车时ap、f小，断（卷）屑槽应窄而深些。
（3）切削不锈钢时切削用量的选择
切削用量对加工不锈钢时的加工硬化、切削力、切削热等有很大影响，特别是对刀具耐用度的影响较大。切削用量选择的合理与否，将直接影响切削效果。
切削速度Ve:加工不锈钢时切削速度稍微提高一点，切削温度就会高出许多，刀具磨损加剧，耐用度则大幅度下降。
为了保证合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按车削普通碳钢的40%~60%选取。镗孔和切断时，由于刀具刚性、散热条件、冷却润滑效果及排屑情况都比车外圆差，切削速度还要适当降低。
不同种类的不锈钢的切削加工性各不相同，切削速度也需相应调整。一般1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的切削速度校正系数K.为1.0,硬度在28HRC以下的2Cr13等马氏体不锈钢的K.为1.3~1.5,硬度为28~35HRC的2Cr13等马氏体不锈钢的K.为0.9~1.1,硬度在35HRC以上的2Cr13等马氏体不锈钢的K.为0.7~0.8,耐浓硝酸不锈铜的K.为0.6~0.7.
切削深度ap:粗加工时余量较大，应选用较大的切深，可减少走刀次数，同时可避免刀尖与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损。但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动，可选ap=2~5mm.精加工时可选较小的切削深度，还要避开硬化层，一般采用ap=0.2~0.5mm.
进给量f:进给量的增大不仅受到机床动力的限制，而且切削残留高度和积屑癇高度都随进给量的增加而加大，因此进给量不能过大。为提高加工表面质量，精加工时应。
采用较小的进给量。同时，应注意进给量f不得小于0.1mm/r,避免微量进给，以免在加工硬化区进行切削，并且应注意切削刃不要在切削表面停留。
（4）不鏽铜加工注意事項
①銑削加工
不鋪鋼的特點不鏽钢的黏附性及熔著性強，切屑容易黏附在銑刀刀齒上，使切削條件惡化；逆銑時，刀齒先在已經硬化的表面。上滑行，增加了加工硬化的趨勢：銑削時沖擊、振動較大，使銑刀刀齒易崩刃和磨損。
銑削不鋪錒除端銑刀和部分立銑刀可用硬質合金作銑刀刀齒材料外，其余各類铣刀均采用高速鋼，特別是鎢鉬系和高釩高速鋼具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1~2倍。適宜制作不鏽鋼銑刀的硬質合金牌號有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。
銑削不鋪鋼時，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽要大。可采用大螺旋角铣刀（圓柱銑刀、立銑刀），螺旋角β從20°增加到45°（Y%=5°），刀具耐用度可提高2倍以上，因為此時銑刀的工作前角Y~由11"增加到27"以上，銑削輕快。但β值不宜再大，特別是立銑刀以β≤35°為宜，以免削弱刀齒強度。
采用波形刃立銑刀加工不鋪錒管材或薄壁件，切削輕快，振動小，切屑易碎，工件不變形。用硬質合金立銑刀高速銑削、可轉位端銑刀銑削不鋪鋼都能取得良好的效果。
銑削不鋪錒時，應盡可能采用順銑法加工。不對稱順銑法能保鉦切削刃平穩地從金屬中切離，切屑钻結按觸面積較小，在高速離心力的作用下易被甩掉，以免刀齒重新切人工件時，切屑沖擊前刀面產生剝落和崩刃現象，提高刀具的耐用度。
②不鏽錒進行鑽孔時應注意的問題
在不鏽钢工件。上鑽孔常采用麻花鑽，對淬硬不鏽鋼，可用硬質合金鑽頭，有條件時可用超硬高速錒或超細晶粒硬質合金鑽頭。鑽孔時扭矩和軸向力大，切屑易黏結、不易折斷且排屑困難，加工硬化加劇，鑽頭轉角處易磨損，鑽頭剛性差易產生振動。因此要求鑽頭磨出分屑槽，修磨横刃以減小軸向力，修磨成雙頂角以改善散熱條件。
切削不鋪錒時切削液和冷卻方式的選擇：由于不鏽錒的切削加工性較差，對切削液的冷卻、潤滑、渗透及清洗性能有更高的要求，常用的切削液有以下几類：a硫化油；b.機油、錠子油等礦物油；c.植物油，如菜油、豆油等；d.乳化液等。
在切削加工過程中應使切削液噴嘴對准切削區，最好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等強效冷卻方式。采用噴霧冷卻法效果最為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷卻，應保证切削液流量達到充分冷卻。硬質合金銑刀銑削不鏽錒時，取ve=70~150m/min,v=37.5~150mm/min,同時應根據合金牌號及工件材料的不同作適當調整。
3.降低薄壁結構零件
在加工過程中的變形要充分利用零件整體剛性的刀具路徑優化方案。寶踐证明，隨著零件壁厚的降低，零件的剛性減低，加工變形增大，容易發生切削振顫，影響零件的加工質量和加工效率。在生產中應充分利用零件整體剛性的刀具路徑優化方案，盡可能使零件的未加工部分作為正在銑削部分的支撐，使切削過程處在剛性較佳的狀態。
對于側壁的銑削加工，在切削用量允許范圍內，采用大徑向切深、小軸向切深分層銑削加工，充分利用零件整體剛性。為防止刀具對側壁的干涉，可以選用或設計特殊形能的切削振动，可用较大的轴向切深铣削深腔和侧壁，实践表明该方法有较大的金属去除率和较高的表面完整性。
（1）带有辅助支撑的腹板加工
对于薄壁结构件的加工，关键问题就是要解决由于装夹力或切削力引起的加工变形。低熔点合金辅助切削方案可有效解决薄板的加工变形问题。利用熔点低于100C的LMA"U-ALLOY70"作为待加工薄板的基座，或者将LMA浇注入薄壁结构型腔，也可以将LMA与真空吸管相配合组成真空夹具。通过浇注LMA,填补型腔空间，可大大提高工件的刚度，有效抑制了加工变形，在精铣时可实现加工壁厚达到0.05mm.U-ALLOY70具有凝固时的膨胀特性，可以起到一定的填充装卡作用，而且其熔点为70C,可以在沸水中熔融回收再利用。该方法不仅可以加工高精度的薄板，也可以加工。
高精度的侧壁，如果没有低熔点合金材料，也可考虑在封闭的型腔内注入砂子，可以提高工件刚性，减少加工过程中的振动。
（2）无辅助支撑的腹板加工
对于一个未附加辅助支撑或不能添加辅助支撑的薄壁零件腹板的加工，可以利用零件未加工部分作为支撑的刀具路径优化方案，可以有效地解决腹板的加工变形问题，如图3.22所示。
对一个带有腹板的矩形框体件加工中，铣刀从试件中间位置倾斜下刀或螺旋下刀，先在深度方向铣到最终尺寸，然后一次走刀由中间向四周螺旋扩展至侧壁。实践表明，该方法较为有效地降低了切削变形及其影响，降低了由于刚性降低而发生切削振动的可能，零件的质量和加工效率也有了显著提高。
对于腹板的铣削加工，具体要求如下：
①刀具轨迹避免重复，以免刀具碰伤暂时变形的切削面；
②粗加工分层铣削，让应力均匀释放；
③采用往复斜下刀方式或螺旋下刀以减少垂直分力对腹板的压力；
④保证刀具处于良好的切削状态。当然，该方法仅在走刀路径方面进行优化，还需结合其他方法（如使用真空夹具等）进一步控制零件的加工变形。
通过对薄壁结构高效铣削加工技术的分析研究，可以从机床、夹具、刀具、工装以及切削参数与走刀路径等不同方面进行优化，能够显著提高薄壁结构加工的质量和效率，薄壁结构的应用会更加广泛。
4.数控加工工艺编程的特点及注意事项
（1）刀具选择、切削方式及切削用量
在数控加工中的确定①选择数控刀具的原则：
刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标选择刀具寿命时可考虑如下几点：根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15~30min.
②数控铣削用刀具的具体要求
在数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下：一是铣刀半径R.应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmm,一般取Ra=（0.8~0.9）Ruin;二是零件的加工高度H<（1/6~1/4）Ra,以保证刀具有足够的刚度；三是用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径R.=R-r,即直径为d=2Re=2（R-r），编程时取刀具半径为R.为0.95（R-r）。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。
③立铣刀的装夹
加工中心用立铣刀大多采用弹簧夹套装夹方式，使用时处于悬臂状态。在铣削加工过程中，有时可能出现立铣刀从刀夹中逐渐伸出，甚至完全掉落，致使工件报废的现象，其原因一般是因为刀夹内孔与立铣刀刀柄外径之间存在油膜，造成夹紧力不足所致。立铣刀出厂时通常都涂有防锈油，如果切削时使用非水溶性切削油，刀夹内孔也会附着一层雾状油膜，当刀柄和刀夹上都存在油膜时，刀夹很难牢固夹紧刀柄，在加工中立铣刀就容易松动掉落。所以在立铣刀装夹前，应先将立铣刀柄部和刀夹内孔用清洗液清洗干净，擦干后再进行装夹。
当立铣刀的直径较大时，即使刀柄和刀夹都很清洁，还是可能发生掉刀事故，这时应选用带削平缺口的刀柄和相应的侧面锁紧方式。
立铣刀夹紧后可能出现的另一问题是加工中立铣刀在刀夹端口处折断，其原因一般是因为刀夹使用时间过长，刀夹端口部已磨损成锥形所致，此时应更换新的刀夹。
立铣刀的振动：由于立铣刀与刀夹之间存在微小间隙，所以在加工过程中刀具有可能出现振动现象。振动会使立铣刀圆周刃的吃刀量不均匀，且切扩量比原定值增大，影响加。工精度和刀具使用寿命。但当加工出的沟槽宽度偏小时，也可以有目的地使用刀具振动，通过增大切扩量来获得所需槽宽，但这种情况下应将立铣刀的最大振幅限制在0.02mm以下，否则无法进行稳定的切削。
在正常加工中立铣刀的振动越小越好。当出现刀具振动时，应考虑降低切削速度和进给速度，如两者都已降低40%后仍存在较大振动，则应考虑减小吃刀量。
如加工系统出现共振，其原因可能是切削速度过大、进给速度偏小、刀具系统刚性不足、工件装夹力不够以及工件形状或工件装夹方法等因素所致，此时应采取调整切削用量、增加刀具系统刚度、提高进给速度等措施。
立铣刀的端刃切削：在模具等工件型腔的数控铣削加工中，当被切削点为下凹部分或深腔时，需加长立铣刀的伸出量。如果使用长刃型立铣刀，由于刀具的挠度较大，易产生振动并导致刀具折损。因此在加工过程中，如果只需刀具端部附近的刀刃参加切削，则最好选用刀具总长度较长的短刃长柄型立铣刀。在卧式数控机床上使用大直径立铣刀加工工件时，由于刀具自重所产生的变形较大，更应十分注意端刃切削容易出现的问题。在必须使用长刃型立铣刀的情况下，则需大幅度降低切削速度和进给速度。
④切削方式的选择
采用顺铣有利于防止刀刃损坏，可提高刀具寿命。但有两点需要注意：如采用普通机床加工，应设法消除进给机构的间隙；当工件表面残留有铸、锻工艺形成的氧化膜或。
其他硬化层时，宜采用逆铣。
⑤数控加工过程中切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素。
a.切削深度t.在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。
b.切削宽度L.一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：L=（0.6~0.9）d.
c.切削速度v.提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系。在加工过程中，进给速度v也可通过机床控制面板。上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等方面的限制。
切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质；进给速度的选择主要取决于被加工工件的材质及立铣刀的直径。国外一些刀具生产厂家的刀具样本附有刀具切削参数选用表，可供参考。但切削参数的选用同时又受机床、刀具系统、被加工工件形状以及装夹方式等多方面因素的影响，应根据实际情况适当调整切削速度和进给速度。
当以刀具寿命为优先考虑因素时，可适当降低切削速度和进给速度；当切屑的离刃状况不好时，则可适当增大切削速度。
（2）数控编程上的特点
随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。
因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。
①设置对刀点和换刀点
在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。
对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制；易于找正并在加工过程中便于检查；引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，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。实际操作机床时，可通过手动对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即"刀位点"与"对刀点"的重合。所谓"刀位点"是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心，平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点，球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。
②正确选择定位基准
在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，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的影响，当用夹具安装工件时，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。
选择定位基准时，要从保证工件加工精度要求出发。因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。选择精基准时，主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。其选择原则如下。
基准重合原则：即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
基准统一原则：应采用同一组基准定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。例如加工轴类零件时，采用两中心孔定位加工各外圆表面，箱体零件采用一面两孔定位均属于基准统一原则。
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。
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正确设计数控加工工艺路线
数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与普通加工工艺衔接好。
（3）数控加工工艺路线设计中应注意的几个问题。
①加工工序的划分
根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：
以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的工件，加工完后就能达到待检状态。
以同一把刀具加工的内容划分工序。
以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。
以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。
②加工顺序的安排
顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：
上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；先进行外形加工，后进行内腔加工；以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。
数控加工工序与普通工序的衔接：
数控加工工序前后--般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。
加工工序和顺序的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精度要求和工件的刚性来决定。一般说来，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工序；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，释放变形，然后以较小的夹紧力重新夹紧，再继续进行精加工工步。
（四）编制零件加工程序（自动编程）
1.零件三维造型（使用CAD/CAM软件）
选择合适的软件进行三维造型，针对学生课程所学及零件特点选择高端的CAD/CAE/CAM集成软件---UG,既能完成复杂零件的建模要求，也便于后续的自动编程和代码生成。如果有现成的CAD图形文件，则可以在建模时直接导入已有的AutoCAD图形，减少重复劳动，提高工作效率。
2.加工参数设定
根据建模完成的三维图形进行自动编程工作。首先进行基本加工环境设置，选择铣削加工；然后进行刀具设置，选择合适的刀具，包括直径、长度、圓角半径等形状参数设置；接着进行毛坯和工件形状指定（设置）；最后选择具体铣（钻）削进行方式，包括切削深度、进给速度、主轴转速等切削参数的设置。
3.生成G代码
做好前述的设置后再进行模拟切削仿真，选择合适的仿真速度进行模拟，仔细观察模拟过程，查看系统有无报警、过切或欠切、撞刀等情况。模拟完成后检查零件形状和尺寸是否符合要求，如果没有问题则进行后置处理，包括G代码生成。在生成G代码时要选择合适的机床及数控系统，生成符合要求的程序。
（五）程序模拟加工
仿真使用相关的CAD/CAM软件进行加工仿真，检查刀具是否干涉，零件加工形状和精度是否符合要求。
可以采用斐克公司的V-nuc软件进行G代码仿真校验，进一步核实加工过程及代码的正确性。
案例二
典型零件加工方案毕业设计实例----相机云台的设计与数控加工
（一）确定课题题目
结合数控专业学生的就业实际确定了数控加工设计方向，并结合生活实际确定课题题目为"相机云台的设计与数控加工".
相机云台是摄影爱好者所必备的一种工具，具有良好的观赏性和艺术性，满足在夜间需要长时间的曝光取景的情况，也可以拍摄一些特写等镜头，拍摄出来的相片效果更佳，质量更高。但市场上云台一般价格较贵，可以利用现有的实验实训条件和所学知识进行设计加工，该题目难易程度适中。
（二）制定设计方案
设计思路确定为，通过网络、广告、杂志、摄影器材市场等查阅云台资料，了解相机云台；根据金属切削手册、典型零件机械加工工艺、国家相关技术标准等进行相机云台的仿制设计，设计过程中考虑现有数控机床加工能力及条件；选定毛坯材料，初步设计快装板的底座螺纹孔，确定地板基本尺寸和侧板尺寸；确定快装板尺寸；确定球杆的球体直径及长度；确定球杆外部套筒大小尺寸；确定底座尺寸，其他附件确定。
（三）确定加工工艺
1.工艺要求在数控加工工艺设计时一般进行以下几个方面的工作：数控加工工艺内容的选择、数控加工工艺性分析、数控加工工艺线路的设计。
2.工艺确定设备选定，根据零件的外形和材料及现有条件选用合适的数控机床。
确定刀具，刀具的选择不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
切削用量的确定，根据基础性能、相关手册并结合实际经验用类比方法确定，同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
3.确定加工工艺方法数控加工工序设计是进一步把工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来。包括确定定位和夹紧方案、确定刀具与工件的相对位置。
材料分析、热处理等。
4.零件工艺根据相机云台设计要求，零件工艺包括了球杆加工工艺、快装板的底板加工工艺、快装板加工工艺、底座加工工艺、套筒加工工艺、侧板加工工艺、半衬套加工工艺、其他附件加工工艺等内容。
（四）零件3D造型及仿真加工（底座部分）
在仿真加工界面上，通过完成工作设定，进行端面、粗车、精车、切槽、车螺纹、钻孔、粗镗内孔、精粗镗内孔、刀具参数设定、后处理、程序的优化处理、G代码的修改等多个步骤，完成相机云台底座部分的3D造型仿真。
以上就是"数控技术专业毕业设计案例--零件加工方案毕业设计范文"的全部介绍，希望对大家了解零件加工方案毕业设计有所帮助。
