【正文】 設(shè)計(jì) 日期 審核 日期 標(biāo)準(zhǔn)化日 期 會(huì)簽 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 。 加工工藝文件制定 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 根據(jù)前述的工藝方案制定葉輪軸加工的機(jī)械加工工藝過(guò)程如表 38。這是因?yàn)殍T鐵件的崩碎切屑沖入導(dǎo)軌會(huì)加大磨損，清理和維護(hù)也不方便。如果大量的切削熱傳入刀具，容易使刀具損壞 —— 造成“燒刀”的現(xiàn)象。 28 圖 42所示為五軸限制線(xiàn)加工參數(shù)選擇和刀具軌跡示意，最后在自動(dòng)生成程序時(shí)由五 軸加工轉(zhuǎn)為三軸加工。 （ 3）選擇切入切出方向 經(jīng)綜合分析：無(wú)論任何零件加工的走刀路線(xiàn)不外乎都是遵循以上原則，在根據(jù)零件所要達(dá)到的要求和設(shè)備的條件來(lái)確定走刀路線(xiàn)。具體來(lái)講，選擇粗車(chē)外圓時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為，精車(chē)時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 ，粗車(chē)內(nèi)圓時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 ，精車(chē)時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為 ， 加工外圓時(shí)： 粗車(chē)： fnvf ? = 900 =150(mm/min) 精車(chē)： fnvf ? = 1200 =200(mm/min) 加工內(nèi)圓時(shí)： 粗車(chē)： fnvf ? = 300 =90(mm/min) 精車(chē)： fnvf ? = 500 =80(mm/min) 走刀路線(xiàn)的選擇 走刀路線(xiàn)一般可以按一下原則來(lái)選擇： （ 1）尋求最短加工路線(xiàn) （ 2）最終輪廓一次走刀完成 為保證工件輪廓表面加工后的粗糙 度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來(lái)。 Ra 要求小的，取較小的 f，但又不能 過(guò)小，切削厚度 Hd 過(guò)薄， Ra 反而增大，且刀具磨損加劇。表見(jiàn)《數(shù)控加工工藝》第 163 頁(yè)～ 166 頁(yè)。 ④ 切削時(shí)的工件進(jìn)給速度應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速和切削深度等切削用量相適應(yīng)，不能顧此失彼。 在輪廓加工中，在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量以克服由于慣性造成工藝系統(tǒng)的變形，在輪廓拐角處造成超程或是負(fù)程的現(xiàn)象。 切削速度確定后，即可計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。 表 36 常用切削速度 Vc 單位： m/min 材料 鑄鐵 鋼及其合金 鋁及其合金 銅及其合金 高速鋼 硬質(zhì)合金 高速鋼 硬質(zhì)合金 高速鋼 硬質(zhì)合金 高速鋼 硬質(zhì)合金 車(chē)削 — 60～ 100 15～ 25 60～ 110 15～ 200 300～ 450 60～ 10 150～ 200 擴(kuò) 通孔 10～15 30～ 40 10～ 20 35～ 60 30～ 40 — 30～ 40 — 沉孔 8～ 12 25～ 30 8～ 11 30～ 50 20～ 30 — 20～ 30 — 鏜 粗鏜 20～25 35～ 50 15～ 30 50～ 70 80～ 150 100～ 200 80～ 150 100～ 200 精鏜 30～40 60～ 80 40～ 50 90～ 120 150～300 200～ 400 150～200 200～ 300 銑 粗銑 10～20 40～ 60 15～ 25 50～ 80 150～200 350～ 500 100～150 300～ 400 精銑 20～30 60～ 120 20～ 40 80～ 150 200～300 500～ 800 150～200 400～ 500 24 鉸孔 6～ 10 30～ 50 6～ 20 20～ 50 50～ 75 200～ 250 20～ 50 60～ 100 螺紋 ～ 5 — ～ 5 — 5～ 15 — 5～ 15 — 鉆孔 1525 — 10～ 20 — 50～ 70 — 20～ 50 — 切削用量的選擇方法可分為計(jì)算法和查表法兩種，常用的是查表法。 （ 2） Ra 要求小的，要避開(kāi)積屑瘤、磷刺產(chǎn)生的 Vc，高速鋼刀取小 Vc（小于 5m/min），硬質(zhì)合金取較高的 Vc（ 130～ 200m/min）。切削速度又稱(chēng)線(xiàn)速度，它是指切削時(shí)刀具 切削刃上某點(diǎn)相對(duì)于待加工表面在祝運(yùn)動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度。 （ 4）一般精加工時(shí)，取 ap=～ ；半精加工時(shí)，取 ap=～ 。 （ 1）粗加工時(shí)，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；若余量過(guò)大不能一次切除，也應(yīng)按先多后少的不等余量法加工。內(nèi)圓粗 車(chē)刀 25 25 1 粗車(chē)左內(nèi)輪廓 8 T08 93176。 ④ 不斷推進(jìn)可調(diào)試刀具（如浮動(dòng)可調(diào)鏜刀頭）的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。而硬質(zhì)合金鋼其常溫硬度可達(dá) 78～ 82HRC，能耐850～ 1000℃的高溫，切削速度比高速鋼高 4～ 10 倍。為便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機(jī)械加工性能。 ③ 良好的耐熱性和導(dǎo)熱性。 20 ② 足夠的強(qiáng)度和韌性。 刀具材料的選擇 （ 1） 數(shù)控加工對(duì)刀具的要求 在切削過(guò)程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切屑變形和摩擦產(chǎn)生的高溫，要保持刀具的切削能力，刀具應(yīng)具備如下的切削性能： ① 高硬度和耐磨性。 （ 4） 完工時(shí)的最后一刀應(yīng)一次走刀連續(xù)加工，以免產(chǎn)生刀痕等缺陷。 進(jìn)給路線(xiàn)的確定 確定進(jìn)給路線(xiàn)的原則： 確定進(jìn)給路線(xiàn)，主要是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線(xiàn)，因?yàn)榫庸さ倪M(jìn)給路線(xiàn)基本上都是按零件的輪廓進(jìn)行的。 ③ 為了改善切削性能而進(jìn)行的熱處理工序，如正火、調(diào)質(zhì)、退火等，應(yīng)安 19 排在切削加工之前。對(duì)于精 度要求不太高的工件，一般在毛坯進(jìn)入機(jī)械加工之前安排一次人工時(shí)效即可。 經(jīng)綜合分析： 葉輪軸 零件的加工方案可以制定如下兩個(gè)： 方案一：車(chē)左端面、見(jiàn)平 換刀、變速 粗車(chē)Ф 60、Ф 80 外圓留 精加工余量 調(diào)頭裝夾 車(chē)右端面 換刀、變速 粗車(chē)外輪廓留 18 換刀、變速 精車(chē)Ф 24 精車(chē)Ф 精車(chē) R6 精車(chē) R8 精車(chē) R6 精車(chē)Ф 58 臺(tái)階面 精車(chē)Ф 58 精車(chē)Ф78 臺(tái)階面 精車(chē)Ф 80 錐面 精車(chē)Ф 80 鉆中心孔 鉆孔Ф 1Ф21 調(diào)頭裝夾 車(chē)左端面，保證總長(zhǎng)為 換刀、變速 倒角切槽 換刀、變速 鉆中心孔 鉆孔Ф 20 換刀、變速 粗車(chē)內(nèi)孔 換刀、變速 精車(chē)內(nèi)孔 精車(chē)外圓至尺寸 換刀、變速 粗銑Ф 80 外圓上的槽 精銑Ф 80 外圓上的槽 調(diào)頭裝夾 粗銑葉片精銑葉片 方案二：車(chē)右端面、見(jiàn)平 換刀、變速 粗車(chē)外輪廓留 精加工余量 換刀、變速 精車(chē)Ф 24 精車(chē)Ф 臺(tái)階面 精車(chē) R6 精車(chē) R8 精車(chē) R6 精車(chē)Ф 58 臺(tái)階面 精車(chē)Ф 58 精車(chē)Ф 78 臺(tái)階面精車(chē)Ф 80 錐面 精車(chē)Ф 80 鉆中心孔 鉆孔 Ф 1Ф 21 調(diào)頭裝夾 車(chē)左端面，保證總長(zhǎng)為 換刀、變速 倒角 切槽換刀、變速 鉆中心孔 鉆孔Ф 20 鉆Ф 34 孔 換刀、變速精車(chē)外圓至尺寸 粗車(chē)內(nèi)孔 換刀、變速 精車(chē)內(nèi)孔 換刀、變速粗銑Ф 80 外圓上的槽 精銑Ф 80 外圓上的槽 調(diào)頭裝夾 粗銑葉片 精銑葉片 方案 二 雖 然可行，但是沒(méi)有遵循先內(nèi)后外、先面后孔、基準(zhǔn)先行的原則，因此，綜上所述加工方案應(yīng)選擇方案一。 ⑥ 換刀次數(shù)少。這是因?yàn)槠矫娴妮喞秸?，安放和定位比較穩(wěn)定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度。先加工零件上的裝備基面和工作表面等主要表面，后加工鍵槽、禁固 用的光孔與螺紋孔等次要表面。選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)安排在起始工序先進(jìn)行加工，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之 類(lèi)的粗加工。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為 7IT~6IT ，表面粗糙度為 ~Ra10 m。半精加工的公差等級(jí)為 10IT~IT9 。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時(shí)，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。 （ 3）按所用刀具劃分工步。若加工尺寸精度要求較高，考慮到零件尺寸、精度、剛性等因素，可采用前者；若零件的加工表面位置精 度要求較高，則建議采用后者。因此，在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)工件的不同表面進(jìn)行加工。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專(zhuān)用機(jī)床和工夾具組織流水線(xiàn)生產(chǎn)。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專(zhuān)用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。 主要包括工序的劃分和工步的劃分、加工階段的劃分和加工順序的安排。通用可調(diào)夾具的使用范圍較寬，加工對(duì)象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對(duì)一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設(shè)計(jì)的，其加工對(duì)象和范圍很明確，又稱(chēng)為專(zhuān)用可調(diào)夾具。組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。這類(lèi)夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類(lèi)，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾 14 具和自?shī)A緊夾具等。 13 圖 32 三爪卡盤(pán) 機(jī)床 及工藝裝備 的選擇 機(jī)床的選擇 選擇機(jī)床應(yīng)該充分利用現(xiàn)有設(shè)備并完全發(fā)揮現(xiàn)有潛力，該零件既有回轉(zhuǎn)表面又有圓周均勻分布的曲面。 （ 2）工件的夾緊 金屬切削加工過(guò)程中，為保證工件定位時(shí)確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力或重力等作用下產(chǎn)生位移和振動(dòng)，必須將工件夾緊。 ③工件安裝的基本原則 在數(shù)控機(jī)床上工件安裝的原則與普通機(jī)床相同，也要合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。 ①六點(diǎn)定位原理 工件在空間有六個(gè)自由度，即沿 X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)方向的移動(dòng)自由度和繞X、 Y、 Z 三個(gè)移動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)自由度 A、 B、 C，如圖 31 所示。應(yīng)選擇定位可靠、裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。車(chē)削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書(shū)表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線(xiàn)的垂直度。 （ 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 精基準(zhǔn)選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從整個(gè)工藝過(guò)程來(lái)考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并使裝夾方便可靠。 （ 4）應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)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(zhǔn)。為使所選 的定位的定位基準(zhǔn)能保證整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程順利進(jìn)行，通常應(yīng)先考慮如何選擇精基準(zhǔn)來(lái)加工各個(gè)表面，讓后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來(lái)。 毛坯的選擇 零件的毛坯種類(lèi)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(lèi)的適應(yīng)范圍也不一樣，下面列舉幾種常用的毛坯種類(lèi)進(jìn)行比較，如表24 所列。對(duì)于該零件，所有標(biāo)注如圖 23 所示。 零件圖尺寸的標(biāo)注 圖 23 零件標(biāo)注結(jié)構(gòu)圖 對(duì)數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，零件圖上應(yīng)以同一基準(zhǔn)或直接給出坐標(biāo)尺寸。其中葉輪軸最為復(fù)雜，見(jiàn)圖 21， 需要車(chē)、銑復(fù)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(guān)鍵的問(wèn)題。 （ 3）購(gòu)置機(jī)床需要大量投資。目前流行的 CNC 系統(tǒng)尚無(wú)法完成刀具半徑補(bǔ)償，因?yàn)?ISO 文件中沒(méi)有提供足夠的數(shù)據(jù)對(duì) 刀具位置進(jìn)行重新計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)豐富的編程與操作人員的缺乏，是多軸數(shù)控加工技 術(shù)普及的一大阻力。三 軸機(jī)床只有直線(xiàn)坐標(biāo)軸，而五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)形式多樣； 同一段 NC 代碼可以在不同的三軸數(shù)控機(jī)床上獲得同 樣的加工效果，但某一種五軸機(jī)床的 NC 代碼卻不能適用于所有類(lèi)型的五軸機(jī)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(jī)床結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比三軸機(jī)床復(fù)雜得多。以上。 立式主軸頭回轉(zhuǎn)。A 軸和 C 軸如果與 X、 Y、 Z3 軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工出復(fù)雜的空間曲面?；剞D(zhuǎn)。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)工作臺(tái)，也只能完成工件的四 面加工。干切削或半干切削技術(shù)已經(jīng)得到了較快的發(fā)展，在歐洲已經(jīng)有大概 10％～ 15％的加工采用了干切削或半干切削技術(shù)。 （五 )智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化。隨著 CAM 系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)床加工精度得到了大幅度的提升， 4 日本 FANUC 公司設(shè)計(jì)的一款超精密加工機(jī)床加工精度 ，其特有的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元，能夠超精密微細(xì)加工凹槽。隨著機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，高速機(jī)床主要功能部件高速電主軸單元、高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)、高性能數(shù)控以及伺服系統(tǒng)都得到了突破，高速機(jī)床應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，目前直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主軸轉(zhuǎn)速達(dá) 15000～100000r／ rain，進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 部件快速移動(dòng)速度 60— 120m／ rai