【正文】 易加工，不能加工半球面以上的球面。3)圓弧刀架車削法：把小拖板和刀架換成圓弧刀架，直接車削即可，加工精度高，效率高，但加工內(nèi)孔較難。根據(jù)生產(chǎn)批量并結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，擬定 其加工路線為：粗車——半精車——精車——磨削。 劃分加工階段根據(jù)加工質(zhì)量，該零件加工可劃分為粗加工、半精加工、精加工、和磨削四個階段。粗加工階段包括粗車、半精車外圓及倒角等；精加工階段包括精車外圓、車螺紋等；磨削包括磨表面達到粗糙度要求的外圓。 選擇定位基準軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔。因為軸類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對軸線的垂直度是相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計基準一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準重合原則。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個外圓和端面，這也符合基準統(tǒng)一原則。粗加工外圓時，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。通過分析本加工采用一夾一頂和兩中心孔定位。 加工順序安排加工順序的安排除了應遵循加工順序安排的一般原則，如先粗后精、先主后次等，還應注意：（1）外圓表面加工順序應為，先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。（2）軸上的花鍵、鍵槽等表面的加工應在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。軸上矩形花鍵的加工，通常采用銑削和磨削加工，產(chǎn)量大時常用花鍵滾刀在花鍵銑床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑，而內(nèi)徑銑出后不必進行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形過大時，也要對側(cè)面進行磨削加工。以內(nèi)徑定心的花鍵，其內(nèi)徑和鍵側(cè)均需進行磨削加工。（3）軸上的螺紋一般有較高的精度，如安排在局部淬火之前進行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會影響螺紋的精度。因此螺紋加工宜安排在工件局部淬火之后進行。[7]根據(jù)分析可擬定如下加工順序：車端面鉆中心孔——粗車外圓——半精車——磨削。制定工藝規(guī)程考慮到以上分析的因素，擬定螺紋軸的工藝規(guī)程如表41表41 螺紋軸的工藝規(guī)程工序號 1工種 下料車工序內(nèi)容 216。40130 三爪卡盤夾持工件，粗車大端面，直徑留余量2mm。調(diào)頭，三爪卡盤夾持工件，粗車小端，直徑留余量2mm，鉆中心孔。加工簡圖設備車床表41（續(xù)）調(diào)頭，切斷，鉆中心孔。鉗車研磨兩端中心孔雙頂尖裝夾，半精車大端。調(diào)頭，雙頂尖裝夾，半精車小端，螺紋大徑車到216。16mm。車床車雙頂尖裝夾，車螺紋M16。7 鉗俢研兩端中心孔車床磨磨各外圓輪廓，使其達到圖紙要求達到的粗糙度磨床 檢 檢驗 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝使傳統(tǒng)的加工工藝在很多方面產(chǎn)生了變革,必須了解這些差別,才能很好地利用數(shù)控加工方式,保證加工過程順利和加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容主要包括：分析零件圖樣、工藝裝備的選擇、對刀點與換刀點的確定、工藝路線的擬定、切削用量的選擇、編寫程序等。下面主要對圖41進行數(shù)控工藝分析。 分析零件圖由圖3—1可知，該工件材料是45鋼，無熱處理及硬度要求。該零件表面由圓柱面、圓錐面、順圓弧、逆圓弧及螺紋組成，且有較高的精度和表面粗糙度要求，特別是R1R3的粗糙度要求較高。該零件的尺寸標注完整、正確，零件輪廓描述清楚。對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 選擇設備及制定加工工藝根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用YCK400數(shù)控車床。1）確定裝夾方案因工件長度較短，可用三爪自定心卡盤直接夾緊工件外圓左端，工件伸出卡盤130mm，將工件右端面中心設置為零件的零點，作為加工測量及編程的基準點。本工件在一次裝夾后即可加工出全部的工件表面。2）確定加工順序及進給路線①加工路線先粗后精、由近到遠的原則確定，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特征，可按以下步驟進行。②先車削工件右端面（對刀前手動完成），并以此端面的中心作為原點建立工件坐標系；③采用G71功能對工件進行外形粗車，然后用G70進行精車； ④進行切槽加工；⑤采用循環(huán)指令功能車削螺紋；⑥切斷工件。YCK400數(shù)控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進給路線（但精車的進給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車進給。3）刀具的選擇①T01：90176。外圓粗車刀。由于三段圓弧有過象限切削，為防止刀具與工件輪廓發(fā)生干涉，車刀副偏角不能太小，選=35176。②T02:外圓精車刀。在精車中仍要考慮與工件輪廓的干涉，同時要考慮工件的表面質(zhì)量，選擇尖形車刀=50176。③T03：切槽刀，刀寬取3mm，用于切槽。④T04：硬質(zhì)合金60176。外螺紋車刀，刀尖角59176。30′。⑤T05：切斷刀，刀寬取3mm，用于切斷。4）選擇切削用量①背吃刀量的選擇 工件外圓分粗、精車，（直徑值），粗車輪廓時每次吃刀深度1mm（查表《數(shù)控編程與加工技術(shù)》30頁）。根據(jù)普通螺紋標準和加工工號，螺距為2mm，（半徑值）。用硬質(zhì)合金螺紋刀低速7次進給車削，每次切削吃刀深度（半徑值）分別為= ㎜，===，===。②主軸轉(zhuǎn)速的選擇 車直線和圓弧時，根據(jù)車床和刀具允許的切削速度選粗車切削速度=90m/min、精車切削速度=120m/min，然后利用公式=πdn/1000計算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=40 ㎜，精車工件直徑取平均值）：粗車750r/min、精車1200 r/min。車螺紋時，根據(jù)[8]P為螺紋導程，K為安全系數(shù)，K一般取80,計算主軸轉(zhuǎn)速n=320 r/min。③進給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進給量，再根據(jù)加工的實際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進給量。（根據(jù)粗車時，f=—，精車時，f=—，切斷時，f=—）所以粗車時取f=㎜/r，精車每轉(zhuǎn)進給量f=㎜/r，切斷時f=。最后根據(jù)公式Vf=nf計算粗車、精車進給速度分別為300 ㎜ /min和180 ㎜/min。切斷時n取320r/min，進給速度=320=32mm/min。綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入表1所示的數(shù)控加工刀具卡和表2所示的數(shù)控加工工藝卡片。表1 數(shù)控加工刀具卡片零件號 序號 1 2 2 3 5 刀具號 T01 T02 T03 T04 T05 刀具規(guī)格名稱零件名稱 數(shù)量螺紋軸 加工表面材料 45鋼 備注硬質(zhì)合金900外圓車刀 硬質(zhì)合金900外圓車刀切槽刀硬質(zhì)合金600外螺紋車刀切斷刀 1 1 1 1車端面及粗車輪廓精車輪廓 切槽 車螺紋 切斷表2 螺紋軸數(shù)控加工工藝卡零件號 編程編號 工序內(nèi)容 粗車端面 外輪廓 精車外輪廓O0010 刀具號 T01零件名稱 機床型號 刀具種類 90176。外圓粗車刀螺紋軸 YCK400 主軸轉(zhuǎn)速 750r/min材料 制表 進給速度 300 ㎜ /min45鋼 吳熙 進給量 ㎜/r T02 90176。外圓粗車刀1200 r/min 180㎜/min（寬度3mm）320 r/min 32mm/min 表2（續(xù)）車削螺紋 T04 60176。硬質(zhì)合金320 r/min 32mm/min 外螺紋車刀切斷 T05切斷刀（寬度3mm） 編制數(shù)控加工程序 O0010 N10G50設定坐標系N20T0100選擇1號外圓車刀基準刀無刀補 N30S750 M03 主軸正傳，轉(zhuǎn)速750r/min N40G00N50G01 進刀至外徑粗車循環(huán)起點N60G71U1 粗車切削深度為1mm， N70G71P80 Q210 外徑粗車循環(huán) N80T0202 N90M00 N100 S1200 N110G01 精車開始（）N120 N130 Z28 N140 N150 N160 G02 N170 G01 N180 G03 N190 G02 N200 G01 N210 Z110精車Φ34外圓柱面 N220 G70 P80 Q210精車循環(huán)G70 N230 G00 320 r/min 32mm/min 取消2號刀補N250 T0303選擇3號切槽刀，調(diào)用3號刀補N260 M00程序暫停，根據(jù)需要調(diào)用切槽是的主軸轉(zhuǎn)速 N270 S320主軸轉(zhuǎn)速320r/min N280 G00 N290 G01 X20進刀準備切槽 N300 X12N310 G04 N320 G00 X17N330 N340 G01 N350 G00 T0300N390 T0404N400 M00N410 G00 G92 N440 N450 N460 N470 N480 N490 G00 車槽到暫停進給1秒，車槽底退刀準備倒角返回對刀點取消3號刀補選擇4號刀，并調(diào)用4號刀補程序暫停，調(diào)整車削螺紋的主軸轉(zhuǎn)速快速定位到螺紋車削循環(huán)起點粗車螺紋循環(huán)，螺距2mm，= ㎜N510 T0400取消4號刀補N520 T0505選擇5號刀切斷刀，并調(diào)用5號刀補 N530 M00程序暫停N540 G00 N550 切斷 N560 G00 N580 T0500取消5號刀補 N590 M05主軸停 N600 M30程序結(jié)束 數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝比較通過以上兩套工藝方案可知傳統(tǒng)機械加工工藝在加工RR15時達不到零件的精度要求，而且效率低。從兩套方案所選擇的工裝設備和機加工工藝性的對比分析可以看出，數(shù)控加工工藝問題的處理與普通加工工藝基本相同，在設計零件的數(shù)控加工工藝時，首先要遵循普通加工工藝的基本原則和方法，同時還必須考慮數(shù)控加工本身的特點和零件編程要求。數(shù)控加工工藝通過裝夾一次就可以加工出合格的零件，減少了多次裝夾帶來的誤差，數(shù)控機床的加工精度高，加工效率高，質(zhì)量穩(wěn)定。下面通過以下幾點進行比較： 設備比較數(shù)控機床的應用隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展越來越廣泛，不同的數(shù)控裝置，不同的機床設備，其應用范圍各不相同。專用機床的生產(chǎn)批量大，復雜程度相對簡單；普通機床的生產(chǎn)批量小，復雜程度簡單；數(shù)控機床適用于小批量生產(chǎn)，復雜程度較高，用如圖32所示進行比較。數(shù)控機床采用全封閉或半封閉防護裝置，防止了切屑或切削液飛出給操作者帶來意外傷害而普通機床沒有具備這種功能；數(shù)控車床大都采用斜床身結(jié)構(gòu)布局，排屑方便，便于采用自動排屑機；數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速高，工件裝夾安全可靠；數(shù)控車床大都采用了液壓卡盤，夾緊力調(diào)整方便可靠，同時也降低了操作工人的勞動強度；數(shù)控機床采用自動回轉(zhuǎn)刀架，在加工過程中可自動換刀，能連續(xù)完成多道工序的加工。由于費用高昂，數(shù)控機床加工大批量零件不利，一般加工大批量零件時采用專用機床和專用夾具，專用機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設計和制造周期。采用數(shù)控機床時要求操作人員要有相當高的素質(zhì)，工資成本高，而選用普通設備所用的工資成本低，對工作人員素質(zhì)要求低；數(shù)控機床的系統(tǒng)復雜，修理復雜，維護費用高，一般需要專門的維修人員，而普通機床的系統(tǒng)相對簡單得多，修理相對簡單，維護費用低。 工藝系統(tǒng)比較傳統(tǒng)加工工藝的系統(tǒng)比較簡單，數(shù)控加工工藝系統(tǒng)比較復雜。如圖334所示可知，傳統(tǒng)加工工藝的系統(tǒng)主要有工件、夾具、刀具和機床組成。直接通過人工操作，從而實現(xiàn)零件的加工。而數(shù)控加工工藝系統(tǒng)主要由工件、刀具、夾具、定位部分、運動部分、能量部分、控制部分、加工程序等部分組成，通過數(shù)控系統(tǒng)把從外部輸入的幾何信息和工藝信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控能識別的數(shù)字信息，即將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程中主軸轉(zhuǎn)速和進給速度的轉(zhuǎn)換、冷卻液的開關、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編制加工程序，然后將該程序輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)按照加工程序的要求，先進行相應的插補運算和編譯處理，然后發(fā)出控制指令，使各坐標軸、主軸及輔助系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。[9][10] 加工工藝工序比較數(shù)控加工工藝的工序集中，傳統(tǒng)加工工藝的加工工序分散。通過加工圖41可知用傳統(tǒng)加工方式需要多道工序才能完成加工要求，在數(shù)控機床上，可集中到一道工序完成加工，在一次安裝中可加工多個面，不但減少了安裝次數(shù)，而且易于保證這些表面之間的位置精度。同時，所用機械的設備少，圖41用一臺數(shù)控車床就可以了，而傳統(tǒng)機床用了車床和磨床等。數(shù)控生產(chǎn)線的占地面積小，使用的工人少，易于管理。傳統(tǒng)工藝中工序多，要多次安裝才能達到零件的要求，使用的設備多。傳統(tǒng)工藝加工方式下，因機床加工能力的限制，一般需要多次裝夾才能完成零件圖紙要求的精度。數(shù)控機床上可以在一次裝夾狀態(tài)下加工多個面，大大降低了因多次安裝帶來的誤差。數(shù)控加工一個零件，工序雖只有一道，但加工過程仍是一步一步進行，粗加工、精加工一道完成，這一步一步的加工就稱為“工步”。傳統(tǒng)加工中，工序較分散，每道工序中的工步內(nèi)容少，而數(shù)控加工中一道工序中的工步內(nèi)容很多，傳統(tǒng)加工工藝編制時將“工序”的編制作為重點，而數(shù)控加工中，著眼點就必然在“工步”上。 工藝設計比較數(shù)控機床雖然自動化程度高，但自適應性差。數(shù)控加工工藝的設計嚴密、精確。它不像傳統(tǒng)機床加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較自由地進行人為調(diào)整，即使現(xiàn)代數(shù)控機床在自適應調(diào)整方面做出了不少努力與改進，但自由度不大。比如，在數(shù)控機床上攻螺紋時，數(shù)控系統(tǒng)不知道孔中是否已擠滿了切屑，是否需要換刀，或清洗一下切屑再繼續(xù)加工。所以，在數(shù)控加工的工藝設計中必須注意加工過程中的每一個細節(jié)。同時，在對圖形進行數(shù)學處理、計算和編程時，都要力求準確無誤。數(shù)控機床比同類的通用機床價格高得多，加工的都是一些形狀比較復雜、價格較高的零件，萬一損壞機床或零件都會造成較大的損失。普通機床加工零件時，通常是經(jīng)過多次“試切”過程來滿足零件的精度要求，而數(shù)控加工過程是嚴格按程序規(guī)定的尺寸進給的，因此在對圖形進行數(shù)學處理、計算和編程時一定要準確無誤。工藝方案的好壞不僅會影響數(shù)控機床效率的發(fā)揮，而且將直接影響到零件的加工質(zhì)量。編程員必須具備較扎實的工藝基本知識和較豐富的實際工作經(jīng)驗。 加工工藝內(nèi)容比較數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細，傳統(tǒng)加工工藝內(nèi)容一般由操作員自己控制。用通用機床加工時，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀及尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和習慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設計工藝規(guī)程時進行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。而在數(shù)控加工時，原本在普通機床上由操作工人靈活掌握并可通過適時調(diào)整來處理的上述工藝問題，不僅成為數(shù)控工藝設計時必須認真考慮的內(nèi)容，而且編程人員必須事先設計和安排好并做出正確的選擇編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細描述的切削加工步驟，而且還包括工夾具型號、規(guī)格、切削用量和其他特殊要求的內(nèi)容以及標有數(shù)控加工坐標位置的工序圖等，在自動編程中更需要確定詳細的各種工藝參數(shù)。 加工精度比較數(shù)控機床是高度綜合的機電一體化產(chǎn)品，是由精密機械和自動化控制系統(tǒng)組成的。其本身具有很高的定位精度，而且數(shù)控加工是按所編程的程序自動完成加工的，消除了操作者的各種人為誤差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品的合格率高。機床的傳動系統(tǒng)與機床的結(jié)構(gòu)具有很高的剛度及熱穩(wěn)定性。在設計傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)時采用了減少誤差的措施，并由數(shù)控進行補償，所以數(shù)控機床有較高的加工精度。更重要的是數(shù)控加工精度不受工件形狀及復雜程度的影響，這一點普通機床是無法與之相比的。一些由復雜曲面、曲線形成的機械零件，用常規(guī)工藝方法和手工操作難以加工甚至無法完成，如圖31中的RR15用常規(guī)工藝難以達到零件要求的精度，而用數(shù)控機床可輕松實現(xiàn)要求。由于數(shù)控機床本身具有很高的重復定位精度，又是按所編程自動完成加工的，消除了操作者的各種人為誤差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品的合格率高。數(shù)控加工工藝加工的零件精度高，誤差小，生產(chǎn)效益高，用普通數(shù)控機床一般可以提高效率35倍，使用數(shù)控加工中心機床則可提高生產(chǎn)率510倍，節(jié)約了時間與資金。[11]操作人員要求素質(zhì)高，工資成本高；系統(tǒng)復雜，修理復雜，維護費用高，需要好的工作環(huán)境。兩加工精度如圖45所示。圖45 數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝加工精度比較包括超精密切削(車、銑)、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工(三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等)。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，對超精密加工技術(shù)不斷提出了新的要求。新材料及新零件和新工藝的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應現(xiàn)代科技的發(fā)展。當前，機械加工高精度的要求如下:普通的加工精度提高了一倍，達到5微米；精密加工精度提高了兩個數(shù)量級，超精密加工精度進入納米級()，，加工表面粗糙Ra=。精密化是為了適應高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。 高速、高效90年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電機主軸，轉(zhuǎn)速150