【正文】 積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。為使所選的定位的定位基準能保證整個機械加工工藝過程順利進行，通常應先考慮如何選擇精基準來加工各個表面，讓后考慮如何選擇粗基準把作為精基準的表面先加工出來。 毛坯的選擇零件的毛坯種類主要分為型材，鍛件，鑄件和焊接，沖壓等半成品件，不同的毛坯種類的適應范圍也不一樣，下面列舉幾種常用的毛坯種類進行比較，如表24所列。對于該零件，所有標注如圖23所示。圖23 零件標注結構圖對數(shù)控加工來說，零件圖上應以同一基準或直接給出坐標尺寸。其中葉輪軸最為復雜，見圖21，需要車、銑復合加工，而葉片部分又是加工難度最大的，解決葉片部分的加工就成了最關鍵的問題。（3）購置機床需要大量投資。目前流行的CNC系統(tǒng)尚無法完成刀具半徑補償，因為ISO文件中沒有提供足夠的數(shù)據對 刀具位置進行重新計算。經驗豐富的編程與操作人員的缺乏，是多軸數(shù)控加工技術普及的一大阻力。三軸機床只有直線坐標軸，而五軸數(shù)控機床結構形式多樣； 同一段NC代碼可以在不同的三軸數(shù)控機床上獲得同 樣的加工效果，但某一種五軸機床的NC代碼卻不能適用于所有類型的五軸機床。多軸數(shù)控加工由于干涉和刀具在加工空間的位置控制，其數(shù)控編程、數(shù)控 系統(tǒng)和機床結構遠比三軸機床復雜得多。以上。 立式主軸頭回轉。A軸和C軸如果與X、Y、Z3軸實現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復雜的空間曲面?；剞D。工作臺回轉軸。三軸立式加工中心最有效 的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉工作臺，也只能完成工件的四 面加工。干切削或半干切削技術已經得到了較快的發(fā)展，在歐洲已經有大概10％～15％的加工采用了干切削或半干切削技術。（五)智能化、網絡化、柔性化。隨著CAM系統(tǒng)的發(fā)展，機床加工精度得到了大幅度的提升，其特有的往復運動單元，能夠超精密微細加工凹槽。隨著機床技術的發(fā)展趨勢，高速機床主要功能部件高速電主軸單元、高速進給機構、高性能數(shù)控以及伺服系統(tǒng)都得到了突破，高速機床應用范圍越來越廣，目前直流電機驅動的主軸轉速達15000～100000r／rain，進給運動部件快速移動速度60—120m／rai切削進給速度60m／min．最高加速度10g。 國內多軸數(shù)控加工技術的現(xiàn)狀。至+110176。鋼質床身內部特別設計的筋架結構保證了高速切削的穩(wěn)定性，并根據需求可選擇雙移動梁式結構。的底部切削，經過一次裝夾即可完成工件的加工。國外多軸數(shù)控加工技術的現(xiàn)狀。對刀具和工件的相對位置來說，多軸數(shù)控加工中心可以設置六個軸，即作直線運動的X、Y、Z軸，還有控制工作臺傾斜角度的A、B軸和控制主軸回轉角度的C軸。由于葉片的型面是復雜的空間曲面，所以一直是葉片加工中的難點，高性能CAM軟件的出現(xiàn)，使這種復雜型面的加工變得相對容易。技能競賽也是今后教育廳要求學生技能和能力培養(yǎng)的一個重要的方向，增強學生制定零件機械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題上的能力。本課題針對葉輪軸復雜零件曲面的若干關鍵技術（幾何建模技術、編程技術、加工技術）進行研究。 課題研究背景數(shù)控加工技術一直以來都作為一個國家機械制造業(yè)水平衡量的標志之一。隨著我國綜合國力的進一步加強和加入世貿組織。隨著科學技術水平的提高，數(shù)控機床將隨著工業(yè)的發(fā)展而快速發(fā)展成為機械加工行業(yè)不可缺少的重要組成部分，數(shù)控機床是一種高精度的自動化設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物，數(shù)控技術在現(xiàn)代制造業(yè)的應用已經越來越廣泛。在整個畢業(yè)設計過程中使用CAD/CAM技術軟件、對零件進行造型及加工工藝分析、工藝路線確定、刀具選擇和數(shù)學處理等一系列的工作。但傳統(tǒng)的三軸數(shù)控加工不能解決某些復雜零件的加工，因此，需要引入四軸、五軸、車銑復合等多軸聯(lián)動數(shù)控機床加工，而現(xiàn)代社會急需大量掌握現(xiàn)代CAD/CAM技術、多軸聯(lián)動加工工藝設計分析與操作的專業(yè)技能人才。本課題研究的葉輪軸零件是典型的多軸聯(lián)動數(shù)控加工。 本課題在設計的過程當中，深入生產實際，進行調查研究，吸取企業(yè)先進技術，制定出了合理的工藝方案。隨著數(shù)控機床的廣泛應用與現(xiàn)代企業(yè)對零件加工精度要求的提高，對數(shù)控技術人才的需求量也越來越大。我國經濟全面與國際接軌，并逐步成為全球制造中心，我國企業(yè)廣泛應用現(xiàn)代化數(shù)控技術參與國際競爭。近幾年來，作為機械加工領域的關鍵技術，四軸、五軸等多軸聯(lián)動數(shù)控加工技術的研發(fā)和應用得到了科研院所、高校和企業(yè)的極大關注。基于四軸聯(lián)動數(shù)控加工復雜形狀零件在制造加工過程中的各個關鍵要素得到了研究。同時也增加我們對于解決工藝問題和加工技術難點的能力也大大的提升。多軸數(shù)控加工是四軸以上的數(shù)控加工，其中具有代表性的是五軸數(shù)控加工。使用回轉刀具時，由Z 軸控制回轉的主軸作直線運動，就成為五軸控制；只有使用非回轉刀具時可作六軸控制。國外多軸數(shù)控加工技術研究比較早，德國、西班牙、瑞士、日本、意大利等國家以及我國的臺灣地區(qū)已經形成了自己在國際上的知名品牌，如德國DMG、瑞士米克朗、臺灣匠澤、西班牙PANTERA等等。西班牙PANTERA動梁式龍門加工中心。可以根據加工需求，配備各種銑頭和配置，適用于航空航天結構件和大型模具的高精密加工。C軸旋轉角度為270176。（2）國內多軸數(shù)控加工技術的發(fā)展趨勢。（二)高可靠性。（四)復合化。智能化包含在機床控制的各個方面，主要有自適應控制技術、故障診斷裝置，智能化數(shù)字伺服驅動裝置等。VTM11000七軸六聯(lián)動螺旋槳加工機床，采用國際先進的三維立體造型、CAD優(yōu)化設計、有限元分析等設計制造技術，使機床獲得最佳動靜態(tài)剛度，具有合理的設計結構、可靠的精度穩(wěn)定性及精度保持性，設計先進、操作簡單、維修方便，保證VTM11000七軸六聯(lián)動螺旋槳機床成為高精度、高可靠性、高效率的數(shù)字化高科技產品。多軸數(shù)控加工中心具有高效率、高精度的特點，工件在一次裝夾后能完 成五個面的加工。工作臺可以環(huán)繞X軸回轉，定義為A軸，A軸的一般工作范圍是0176。通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺上的工件除了底面之外，其余的五個面都可以由立式主軸刀具進行加工。這種設置方式的多軸數(shù)控加工機床的優(yōu)點是：主軸結構比較簡單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。主軸前端是一個回轉頭，能自行環(huán)繞Z軸360176。這種設置方式的多軸數(shù)控加工機床的優(yōu)點是：主軸加工非常靈活，工作臺也可以設計得非常大。目前，多軸數(shù)控加工技術存在以下幾個問題：（1）多軸數(shù)控編程抽象、操作困難。數(shù)控編程除了直線運動之外，還要協(xié)調旋轉運動的相關計算，如旋轉角度行程檢驗、非線性誤差校核、刀具旋轉運動計算等，處理的信息量很大，數(shù)控編程極其抽象。（2）刀具半徑補償困難。用戶在進行數(shù)控加工時需要頻繁換刀或調整刀具的確切尺寸，按照正常的處理程序，刀具軌跡應送回CAM系統(tǒng)重新進行計算，從而導致整個加工過程效率不高。多軸數(shù)控加工機床和三軸數(shù)控加工機床之間的價格懸殊很大。圖22 葉輪軸 零件圖的工藝分析1）件圖的工藝性分析(1)分析零件圖是否完整正確 (2)零件的技術要求分析 (3)尺寸標注應符合數(shù)控加工的特點(4)定位基準應可靠2）零件結構工藝性分析（1）盡量工序集中，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的特長，提高精度和效率（2）采用標準刀具、減少刀具規(guī)格種類（3）減少機床調整，縮短輔助時間（4）利于減少編程工作量（5）利于減少加工勞動量（6）利于保證定位剛度和刀具剛度，以提高加工精度綜上所述：零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經濟性。這種尺寸標注法不僅便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調，在保持設計基準、工藝基準、測量基準與保持原點設置的一致性方面帶來很大方便。,要求都很高，粗糙度不容易保證，而且公差要求較高，需要很高的配合度，所以這就是加工該零件的難度。表21 毛坯材料的比較型材尺寸大，精度低多用作一般零件的毛坯鍛件多用于強度高，形狀簡單的零件鑄件多用于形狀復雜的毛坯根據表21的比較和分析，不同的毛坯材料具有不同的特性，在選擇時，我們該注重實際的用途，不能盲目選擇。 粗基準的選擇選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。（1）基準重合原則。在工件的加工過程中應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準稱為基準統(tǒng)一原則。（3）互為基準的原則。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。精基準應該是精度較高、表面粗糙度較小、支撐面積較大的表面。 要確定工件在空間的位置，需要按一定的要求安排六個支撐點也就是通常所說的定位元件，以限制加工工件的自由度，這就是工件定位的“六點定位原理”。為了提高數(shù)控機床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點：a）力求設計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一。這種保證加工精度和安全生產的裝置稱為夾緊裝置。結合我院現(xiàn)有機床的實際情況，采用臥式車床的CK6132A機床加工葉輪軸的軸柄部分，選用4軸立式加工中心加工葉片部分。按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具。（2）專用夾具。組合夾具使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時重新組合成其它加工過程的夾具，使用于數(shù)控加工、新產品的試制和中、小批量的生產。（5）成組夾具數(shù)控機床夾具常使用通用可調夾具和組合夾具。 工序的劃分劃分工序的基本原則有：（1）工序分散原則工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。對工人的技術要求水平不高。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。同時，近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。對于較復雜的工序，為了便于分析和描述，常在工序內又細分為工步。（2）對于既要加工平面又要加工孔的零件，可以采用“先面后孔”的原則劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用刀具集中地方法劃分工步，以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，提高加工效率。一般粗加工的公差等級為。（3）精加工階段精加工階段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保證零件的形狀位置幾精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面達到圖紙要求。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5～IT6。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。因此，在擬定工藝路線時，工藝人員要全面的把切削加工、熱處理和輔助工序三者一起加以考慮。當零件需要劃分加工階段時，先安排各表面的粗加工，中間安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。④ 先面后孔。⑤ 進給路線短。⑦ 工件剛性好。一般可分為：① 預備熱處理。主要用于提高零件的表面硬度和耐磨性以及防腐、美觀等。除各工序操作者自檢外，在關鍵工序之后、送往車間加工前后、零件全部加工結束之后，一般均應安排檢驗工序。（2）尋求最短的進給路線，以提高加工效率?？傊_定進給路線的原則是在保證零件加工精度和表面粗糙度的條件下，盡量縮短進給路線，以提高生產率。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。因此，刀具材料必須要有足夠的強度和韌性。高溫硬度是耐熱性的重要指標，常用耐熱溫度來表示，如高速鋼的溫度，減輕刀具磨損。同時，還應注意多采用國內生產的刀具材料。②盡量使用不重磨刀片，少用焊接式刀片。外圓粗車刀25251車端面、粗車外輪廓2T0293176。車削外圓柱面的背吃刀量為該次切除余量的一半： 式中：dw為工件待加工表面直徑（mm）；dm為工件已加工表面直徑（mm）。（2）當沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細長軸、鏜刀桿、較差陳舊）時，可適當降低ap，使切削力減小。車削和鏜削加工時，～，銑削時，～。Vc主要根據工件材料、刀具材料和機床功率來選擇。（4）工藝系統(tǒng)剛性差的，Vc應減小。公式為： 式中：D為工件待較高表面或刀具的最大直徑（mm）；n為主運動的轉速（rpm或r/min）。 進給速度的確定進給速度（F）是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。②切斷、精加工（如順銑）、深孔加工或用高速鋼刀具切削時，宜選擇較低的進給速度，有時可能還要選擇極小的進給速度。進給速度Vc的計算式為：式中：n為轉速(r/min)；f進給量每轉進給速度的換算。工藝系統(tǒng)剛度好時，可用大些的f，反之，適當降低f。經綜合分析：葉輪軸零件的進給速度按照零件加工精度的要求，在遵循以上原則的基礎上，用公式進行計算。但行切法將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達不到要求的表面粗糙度。 軸外輪廓部分走刀路線 葉輪軸外輪廓的走刀路線如圖33所示 圖33 外輪廓的走刀路線 軸內輪廓部分走刀路線葉輪軸內輪廓部分的走刀路線如圖34所示 圖34 內輪廓的走刀路線 葉片部分走刀路線分粗、精加工兩道工序，粗加工采用五軸限制線加工法快速去除余量，留1mm精加工余量。大量的切削熱被工件吸收9%～30%、切屑吸收50%～80%、刀具吸收4%～10%，其余由周圍介質傳出，而在鉆削時切削熱有52%傳入麻花鉆。通過查詢資料知道常用的冷卻液主要有以下三種，見表37。若要使用切削液，則必須大量連續(xù)注射，以免硬質合金刀片因冷熱不均產生裂紋。表39 葉輪軸數(shù)控加工工序卡1數(shù)控加工工序卡產品型號零件圖號總1頁第1頁產品名稱