【正文】 藝分析； （ 3） 零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定的確定； （ 4） 數(shù)控加工工藝方案的制定； （ 5） 工步、進(jìn)給路線的確定； （ 6） 選擇數(shù)控機(jī)床的類型； （ 7） 刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)； （ 8） 切削參數(shù)的確定； （ 9） 加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改； （ 10） 首件試加工與現(xiàn)場問題處理； （ 11） 數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔； 數(shù)控加工的步驟 必須利用設(shè)計(jì)前一到二周的時(shí)間研究設(shè)計(jì)計(jì)劃和任務(wù)書，了解產(chǎn)品的工藝性和公差等級，在初步明確設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，可以步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的論證。 （ 1）分析零件圖樣 根據(jù)任務(wù)書，畫出零件圖，并對工件的形狀、尺寸、精度等級、表面粗糙度、刀具及等技術(shù)進(jìn)行分析。 （ 2）確定加工工藝方案 根據(jù)上述的分析，選擇加工方案，確定加工順序，加工路線、裝夾方式、切削用量材料等，要求有詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程和合理的參數(shù)。 （ 3）數(shù)值計(jì)算 根據(jù)零件圖的尺寸，確定工藝路線及設(shè)計(jì) 的坐標(biāo)系，計(jì)算運(yùn)動軌跡，得到刀位數(shù)據(jù) （ 4）編寫零件加工程序 根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的功能指令及程序格式，逐步編寫加工程序單，寫出有關(guān)的工藝文件如工序卡、數(shù)控刀具卡、刀具明細(xì)表、加工工序單等。 （ 5）程序校驗(yàn) 程序編完后，對程序進(jìn)行校驗(yàn)，一般采用機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)方式，來檢查機(jī)床的動作和運(yùn)行軌跡的正確性，以校驗(yàn)程序。 （ 6） 對工件進(jìn)行加工（好的過程控制能很好的節(jié)約時(shí)間和提高加工質(zhì)量） （ 7） 工件驗(yàn)收和質(zhì)量誤差分析（對工件進(jìn)行檢驗(yàn)，合格流入下一道。不合格則通過質(zhì)量分析找出產(chǎn)生誤差原因和糾正方 第二章 刀具和切削用量的選擇 數(shù)控機(jī)床對刀具的要求 為了保證數(shù)控機(jī)床的加工精度，提高生產(chǎn)率及降低刀具 的消耗，在選用刀具時(shí)對 刀具提出了很高的要求，如能可靠的斷屑，有高的耐用度，可快速調(diào)整和更換等。 因此數(shù)控機(jī)床對刀具的選擇應(yīng)滿足以下要求： 、耐磨性和良好的切削性能，能適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速切削 為提高生產(chǎn)率和加工高硬度材料的要求，數(shù)控機(jī)床向著高速度、大進(jìn)給、高剛性和大功率發(fā)展。中工作進(jìn)給由 0m/min— 5m/min 提高到 0m/min— 15m/min。等規(guī)格的數(shù)控車床，其主軸最高轉(zhuǎn)速一般為 3000r/min— 5000r/min , 2． 刀具工作可靠性高，刀具材料有足夠的強(qiáng)度和韌性，能承受較高的沖擊載荷，刀具材料導(dǎo)熱性好，能降低切削溫度，提高刀具耐用度，保證數(shù)控機(jī)床的加工精度 ，滿足數(shù)控機(jī)床的加工精度 ，使得切削加工過程平穩(wěn) ，減少換刀輔助時(shí)間 ，模塊化 數(shù)控加工刀具材料的選擇 機(jī)械加工中常用的刀具材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、立方氮化硼 (CBN)、陶 瓷等。由于重型切削的特點(diǎn) (切削深度大，余量不均，表面有硬化層 )，刀具在粗加工階段的磨損形式主要是磨粒磨損。由于切削溫度高，盡管切削速度處于積屑瘤發(fā)生區(qū)，但高溫可以使切屑與前刀面的接觸部位處于液態(tài)，減小了摩擦力，抑制了積屑瘤的生成，所以刀具材料的選擇應(yīng)要求耐磨損、抗沖擊，刀具涂層后硬度可達(dá) 80HRC，具有高的抗氧化性能和抗粘結(jié)性能，因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力。硬質(zhì)合金涂層具有較低的摩擦系數(shù)，可降低切削時(shí)的切削力及切削溫度，可以大大提高刀具耐用度 (涂層硬質(zhì)合金刀片的耐用度至少可提高 1倍 )等優(yōu)點(diǎn)，但由于 涂層刀片的鋒利性、韌性、抗剝落和抗崩刃性能均不及未涂層刀片，故不適用高硬度材料和重載切削的粗加工 。 只有硬質(zhì)合金刀具適合于重型切削的粗加工。硬質(zhì)合金分為鎢鈷類 (YG)、鎢鈷鈦類 (YT)和碳化鎢類 (YW)。加工鋼料時(shí)，由于金屬塑性變形大，摩擦劇烈，切削溫度高， YG類硬質(zhì)合金雖然強(qiáng)度和韌性較好，但高溫硬度和高溫韌性較差，因此在重型切削中很少應(yīng)用。與之相比， YT類硬質(zhì)合金刀具適于加工鋼料，由于 YT類合金具有較高的硬度和耐磨性，尤其是具有高的耐熱性，抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和抗氧化能力也很好，在加工鋼料時(shí)刀具磨損較小，刀具耐用 度較高，因此 YT 類硬質(zhì)合金是重型加工時(shí)較常用的刀具材料。 因此，本次加工選用 YG類硬質(zhì)合金材料的刀具。 根據(jù)加工要求選用四把刀具， T01 為粗加工車刀，故選用 90176。硬質(zhì)合金機(jī)夾偏刀； T02為硬質(zhì)合金機(jī)夾偏刀，其副偏角應(yīng)較大，用于加工圓弧和精加工； T03為硬質(zhì)合金機(jī)夾切斷刀，其刀片寬度為 3mm，用于切槽、切斷等車削加工； T04為 60176。硬質(zhì)合金機(jī)夾螺紋刀，用于螺紋車削加工。 同時(shí)把四把到在自動換刀刀架上安裝好，且都對好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。 本設(shè)計(jì)中加工的工件材料為 45號鋼，因此選擇的刀具材料為 YT類硬質(zhì)合金。 切削用量的選擇原則 合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 切削深度 ap。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下， ap就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。 切削寬度 ae。一般 ae與刀具直徑 d 成正 比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，一般 ae的取值范圍為： ae=（ ～ ） Dc。 切削速度 Vc。提高 Vc也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但 Vc與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著 Vc的增大，刀具耐用度急劇下降，故 Vc的選擇主要取 決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如車削合金剛 30CrNi2MoVA時(shí)， Vc可采用 8m/min左右；而用同樣車削鋁合金時(shí)， Vc可選 200m/min以上。 數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀 量及進(jìn)給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。從刀具的壽命（耐用度）出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選取被吃刀量，其次確定進(jìn)給速度，最后確定主軸轉(zhuǎn)速。 2． 3． 1 背吃刀量確定 背吃刀量 ap（切削深度）指：垂直于進(jìn)給速度方向的切削層最大尺寸。 一般指工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離 。 在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的條件下，盡可能選取較大的切削深 度，以減少進(jìn)給次數(shù)。當(dāng)工件的精度要求較高時(shí)，則應(yīng)考慮留有精加工余量，一般為 ～ 。 切削深度 ap 計(jì)算公式： ap= 2 mw dd ? 式中： dw— 待加工表面外圓直徑，單位 mm dm— 已加工表面外圓直徑，單位 mm. 2． 3． 2 進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。 進(jìn)給速度是指單位時(shí)間內(nèi)，刀具沿進(jìn)給方向移動的距離，單位為 mm/min，也可表示為主軸旋轉(zhuǎn)一周刀具的進(jìn)給量，單位為 mm/r。 確定進(jìn)給速度的原則 : 1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在 100～ 200mm/min范圍內(nèi)選取。 2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在 20～50mm/min范圍內(nèi)選取。 3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在 20～ 50mm/min范圍內(nèi)選取。 4）刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 5）由于本設(shè)計(jì)的加工屬于半精加工，因此，選用介于兩者之間的進(jìn)給速度，即 50mm/min— 100mm/min。 進(jìn)給速度 Vf的計(jì)算 Vf = n f 式中： n— 車床主軸的轉(zhuǎn)速，單位 r/min 。 f—刀具的進(jìn)給量，單位 mm/r 。 2． 主軸轉(zhuǎn)速的確定 1） 光車外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速。 光車外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按 零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。 切削速度除了計(jì)算和查表選取以外，還可以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。需要注意的是，交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。 切削速度確定后，用公式 n=1000v/π D計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)。式中 v切削速度，單位為 m/min，由刀具的耐用度決定； n主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； D工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。 計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速 n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。 硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值 工件材料 熱處理狀態(tài) ap（ mm） （ ， 2] (2,6] (6,10] f（ mm/r） (,] (,] (,1] vc(m/min) 低碳鋼、易切鋼 熱軋 140～ 180 100～ 120 70～ 90 中碳鋼 熱軋 130～ 160 90～ 110 60～ 80 調(diào)質(zhì) 100～ 130 70～ 90 50～ 70 合金結(jié)構(gòu)鋼 熱軋 100～ 130 70～ 90 50～ 70 調(diào)質(zhì) 80～ 110 50～ 70 40～ 60 工具鋼 退火 90～ 120 60～ 80 50～ 70 灰鑄鐵 HBS190 90～ 120 60～ 80 50～ 70 HBS=190～ 225 80～ 110 50～ 70 40～ 60 高錳鋼 10～ 20 銅及銅合金 200～ 250 120～ 180 90～ 120 鋁及鋁合金 300～ 600 200～ 400 150～ 200 鑄鋁合金（ WSI13%) 100～ 180 80～ 150 60～ 100 注：切削鋼及灰鑄鐵時(shí)刀具耐用度約為 60min 2）車螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速。在車削螺紋時(shí)，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距 P（或?qū)С蹋?大小、驅(qū)動電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。 大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車推薦車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)為： n≤ –k 式中： P被加工螺紋螺距（ mm）； k保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為 80。 此外，在安排粗、精車削用量時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床說明書給 定的允許切削用量范圍，對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低速時(shí)扭矩降低，尤其應(yīng)注意此時(shí)的切削用量的選擇。 總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 第三章 夾具的選擇 夾具的基本概念 1) 什么是夾具 :是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造過程 的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。如 在車床上廣泛使用的三爪卡盤，頂尖和銑