【正文】 控制系統(tǒng) FANUC 0iMateMC 工作臺(tái)最大橫向行程 450mm 換刀時(shí)間（ s） 主軸箱垂向行程 500mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 20— 6000( r/min) 工作臺(tái) T型槽 （槽數(shù) 寬度間距） 51660mm 快速移動(dòng)速度 10000（ mm/min） 主電動(dòng)機(jī)功率 （ kw） 進(jìn)給速度 5— 8000（ mm/min） 脈沖當(dāng)量（ mm/脈沖） 工作臺(tái)最大承載 (kg) 700kg 機(jī)床外形尺寸 (長(zhǎng)寬高 )(mm) 2540mm2520mm2710mm 機(jī)床重量 ( kg) 4000kg 夾具的選擇 夾具的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： (1) 夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開(kāi)?？傊?，不同類型的零件要用與之相適應(yīng)的數(shù)控機(jī)床來(lái)加工，以最大限度的發(fā)揮數(shù)控機(jī)床 7 的效益和特點(diǎn)。 5 設(shè)備的選擇 選擇機(jī)床 隨著批量的不同，應(yīng)采用不同的機(jī)床進(jìn)行加工。 考慮是否采用預(yù)防性措施和補(bǔ)救性措施，是對(duì)零件加工變形的一個(gè)重要保證，所以該零件采用分層加工。為保證其零件精度，定位非常關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)分析可采用 兩 次定位加工完成，按照基準(zhǔn)面先行、先主后次、先粗加工后精加工、先面后孔的原則依次加工。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈 ,產(chǎn)品速度更新速度越來(lái)越快 ,復(fù)雜形狀的零件越來(lái)越多 ,精度要求越來(lái)越高 ,多品種、小批量生 產(chǎn)的比重明顯增加 ,激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來(lái)越短 ,傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀零件的高速高質(zhì)量加工要求。因此 ,近幾十年來(lái) ,世界各國(guó)都十分重視發(fā)展能有效解決復(fù)雜 ,精密 ,小批量多變零件的數(shù)控加工技術(shù)。 零件技術(shù)要求 分析 連桿 零件的加工精度 等級(jí) 為 IT9 級(jí)， 未注加工精度 等級(jí) 為 IT12 級(jí)。 4 制定 工藝方案 根據(jù)零件圖樣分析，制定以下加工工藝方案，選取最佳一 種，（即加工工時(shí)最短，且又能保證質(zhì)量）下面分析三套加工工藝方案進(jìn)行比較。當(dāng)零件不太復(fù)雜、批量又小時(shí)，宜采用 通用的機(jī)床；當(dāng)批量大時(shí)，宜采用專用機(jī)床；在多品種、小批量生產(chǎn)的情況下，對(duì)復(fù)雜零件使用數(shù)控機(jī)床能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 結(jié)合 連桿 零件圖分析，該零件有平面、凸臺(tái)、球形凹槽、方型腔、圓角及拔模角等構(gòu)成，加工工序復(fù)雜。 (2) 為保持零件的安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系及編程坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn) 定向安裝 。安排粗、精加工，采用小直徑銑刀銑夾持面以減小切削變形。 10 選取的原則是：在滿足各個(gè)部分加工要求的前提下，盡量減小刀具長(zhǎng)度，以提高工藝系統(tǒng)的剛性，制造工藝和編程時(shí)，一般不必準(zhǔn)確的確定刀具的長(zhǎng)度，只需初步估算出刀具長(zhǎng)度范圍。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工 時(shí) 的剛性，結(jié)合我院實(shí)際，采用高速鋼刀具加工。它可以有效地減小摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和減少刀具磨損，提高生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量。常再加入一定量的油性、極壓添加劑和防銹添加劑，配制成極壓乳化液或防銹乳化液。零件加工時(shí)，刀具與工件之間會(huì)產(chǎn)生切削熱，溫度會(huì)急劇升高影響零件的精度；所以使用冷卻液來(lái)減少切削熱的產(chǎn)生，并且改善散熱條件。端銑時(shí)，為切削層深度，圓周銑時(shí)為被加工表面的寬度。它與銑刀的轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) z 及每齒進(jìn)給量 Zf （ mm/z）的關(guān)系為 F= Zf Zn (82) 每齒進(jìn)給量 Zf 的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。 所以經(jīng)分析連桿零件圖 ，進(jìn)刀 平面 設(shè)置 在 Z10mm 處 。主要是為了在加工中的安全性，防止碰刀，同時(shí)也考慮了加工效率， 使 時(shí)間控制在一定時(shí)間內(nèi)。 銑削此零件的上表面和輪廓程序可以用手工的方式編寫 如下 ： （ 1） 上平面的加工程序 根據(jù)工件毛坯的定位情況，首先將刀具定位在毛坯外側(cè)，在下 Z 方向到指定位置依照走刀路線進(jìn)刀。 切出點(diǎn)選擇的原則即主要考慮曲面能連續(xù)完整地加工及曲面與曲面加工間的切削加工時(shí)間盡可能短， 換刀方便，以提高機(jī)床的有效工作時(shí)間。 圖 91 刀具在加工中的幾個(gè)平面 程序起始點(diǎn) 、 返回點(diǎn)和切入切出點(diǎn)的確定 程序起始點(diǎn)、返回點(diǎn) 程序起始點(diǎn)是指程序開(kāi)始時(shí)，刀尖（刀位點(diǎn)）的初始停留點(diǎn)，在同一個(gè)程序中起始點(diǎn)和返回點(diǎn)最好要相同 。因?yàn)?連桿 零件加工的起始面定在了 Z80mm 處 ，所以該零件加工返回平面位置設(shè)置在 Z80mm 處。 16 表 82 銑削時(shí)切削速度 工件材料 硬度 /HBS 切削速度 cv / (m/min) 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 225 18~42 66~150 225~325 12~36 54~120 325~425 6~21 36~75 鑄鐵 190 21~36 66~150 190~260 9~18 45~90 160~320 ~10 21~30 鋁 70~120 100~200 200~400 黃銅 53~56 20~50 100~180 從理論上講， cv 的值越大越好，因?yàn)檫@不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，參考切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。其中，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(zhì)傳出，而在鉆削時(shí)切削熱有 52%傳入麻花鉆，大量的切削熱傳入刀具，容易使刀具損壞從而造成“燒刀”的現(xiàn)象。 （ 2） 乳化液。所以在加工中，先將零件的上表面作為粗基準(zhǔn)，銑出夾持面，再將夾持面作為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工。但其沖擊韌性與抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)比 高速鋼差。 選取的原則是：在刀具能夠滿足加工前提下，盡量選取直徑大的刀具，銑削刀具都是標(biāo)準(zhǔn)的成型刀具，同時(shí)可根據(jù)選取刀具的直徑提取各異的刀具。 經(jīng)上綜合分析 ， 連桿 零件的裝夾可選用平口虎鉗及墊片和墊塊作為輔助夾緊裝置加工所需內(nèi)容。 機(jī)床 主要參數(shù) 見(jiàn)表 51。數(shù)控車床適于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔，臥式加工中心和臥室鏜銑床適用于加工各種復(fù)雜的型面，如各種曲面、葉輪、葉片、模具等。所以選擇方案三，這有利于提高生產(chǎn)效率，也是最佳方案。 分析毛坯加工中與加工后的變形程度，如對(duì)于厚鋁合金板，經(jīng)淬火時(shí)效后很 容易在加工中與加工后變形。形狀比較復(fù)雜，其零件加工工序較多。我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)過(guò)了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。 本課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，它包括了我在本學(xué)院所學(xué)的知識(shí)，同時(shí) 提高了綜合運(yùn)用各方面知識(shí)的能力。 表面粗糙度 上平面 一般為 ， 球形凹槽及型腔為 ,其余為 。 方案一： 下料 →銑 3mm 夾持面 →粗銑上平面→精銑上平面→粗銑外輪廓→精銑外輪廓→粗銑 ? 40 凸臺(tái)→精銑 ? 40 凸臺(tái) → 粗銑 ? 80 凸臺(tái)→精銑 ? 80 凸臺(tái) → 粗銑 ? 20 球形凹槽 →精銑 ? 20 球形凹槽 → 粗 銑 ? 50 球形凹槽 →精銑 ? 50 球形凹槽 →粗銑 方型腔 →精銑 方型腔→粗銑 圓角 →精銑圓 角 → 粗銑拔模角 → 精銑拔模角 → 翻面裝夾 → 粗銑底 面 → 精銑底面→ 去毛刺 → 整理。選擇機(jī)床時(shí)，主要考慮以下因素： （ 1）機(jī)床規(guī)格應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng)， 就是說(shuō)大件用大機(jī)床，小件用小機(jī)床。為減換刀和對(duì)刀時(shí)間，保證其良好的加工精度要求。 (3) 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好。再以 夾持面 為定位基準(zhǔn)進(jìn)行裝夾 ，完成 所有 加工內(nèi)容，最后翻面夾兩側(cè) 面，將夾持面 和下底面 銑掉。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 1T =ABN+L+ 0Z + tT 公式中 ： 1T — 刀具長(zhǎng)度 A— 主軸端面至工作臺(tái)中心最大距離 B— 主軸在 Z 向的最大行程 N— 加工表面距工作臺(tái)中心距離 L— 工件的加工深度尺寸 0Z — 刀具切出工件長(zhǎng)度（以加工表面取 25 mm，毛坯表面取 58 mm） 刀具長(zhǎng)度示意圖如圖 53： 圖 53 刀具長(zhǎng)度示意圖 11 刀具材料的選 擇 刀具材料 的種類很多，目前最 常用的兩種刀具材料 是 高速鋼和硬質(zhì)合金，其性能如下： (1)高速鋼 。 切削用刀具材料應(yīng)具備的性能如表 53 所示 ： 表 53 切削用刀具材料應(yīng)具備的性能 希望具備的性能 作為刀具使用 時(shí)的性能 希望具備的性能 作為刀具使用時(shí)的性能 高硬度（常溫及高溫狀態(tài)） 耐磨損性 化學(xué)穩(wěn)定性良好 耐氧化性耐擴(kuò)散性 高韌性（抗彎強(qiáng)度） 耐崩刃性 耐破損性 低親和性 耐溶著、凝著（粘刀）性 高耐熱性 耐塑性 變形性 磨 削成形性良好 刀具制造的高生產(chǎn)率 熱傳導(dǎo)能力良好 耐熱沖擊性 耐熱裂紋性 鋒刃性良好 刃口鋒利表面質(zhì)量好微小切削可能 12 確定刀具 根據(jù)零件要求分析，所需刀具如下： ? 16 立銑刀一把、 ? 40 面 銑刀 1 把 、 ? 40 立銑刀 1 把、 ? 20 的球頭 銑刀 1 把、 ? 12 立銑刀 1 把、 ? 10 的 角 立 銑刀 1 把、 ? 6 球頭 銑刀 1 把，具體的刀具參數(shù)見(jiàn)表 54 數(shù)控加工刀具卡片。切削液具有冷卻、潤(rùn)滑、清潔和防銹的作用， 常用的切 削液分為水溶液、乳化液和切削油三種。 （ 3） 切削油。也能起到良好的排削和潤(rùn)滑等作用。 背吃刀量是根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高， Zf 越小，反之則越大；工件表面粗糙度值越小，Zf 就越??；硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀，可參考表 83 選取 表 83 銑刀每齒進(jìn)給量 Zf 工件材料 每齒進(jìn)給量 Zf /（ mm/z） 粗銑 精銑 高 速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 ~ ~ ~ ~ 鑄鐵 ~ ~ 鋁 ~ ~ ~ ~ 綜合選?。捍帚?Zf = mm/z 精銑 Zf = 銑刀齒數(shù) z=3 上面計(jì)算出： 粗n =2986r/min 精n =3981 r/min 將它們代入式子 82 計(jì)算。 退刀平面 退 刀平面是指加工結(jié)束后，刀具以切削進(jìn)給速度離開(kāi)工件表面一段距離（ 5— 10mm）后轉(zhuǎn)為以高速返回安全平面。 根據(jù) 該零件的 加工分析得出毛坯高為 30mm , 所以 起始點(diǎn)和返回點(diǎn)設(shè)定為 （ 0， 0，80） 。為了 保證其精度和減少刀痕，盡量減少走刀次數(shù)。因?yàn)樵谠擖c(diǎn)處，刀具所受的彎矩較小，不易折斷刀具。 19 刀具在加工中的幾個(gè)平面如圖 91 所示 。 返 回平面 返回平面是指程序結(jié)束后，刀具尖點(diǎn)（不是刀具中心）所在的 Z 平面，也定義在被加 工表面最高點(diǎn) 50— 100mm 左右的某一位置上，一般與起始面重合。 D=16mm 根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素，可參考表 82 選取。 連桿零件切削用量的選擇：由于該零件的毛坯采用 180mm100mm30mm 鋁合金， 15 再根據(jù)其加工精度要求以及刀具的一些相關(guān)要求選擇， 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)在保證質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。 由于在切削加工過(guò)程，被切削金屬層的變形，切屑與刀具前刀面的摩擦和工件與刀具后刀面的摩擦，產(chǎn)生大量的切削熱。所以常在水溶液中加入一定量的添加劑，如活性物質(zhì)和油性添加劑等，使其既具有良好的防腐性能和潤(rùn)滑性能。 因下表面作為精基準(zhǔn)可以滿足基準(zhǔn)重合的原則。 具有較高的紅硬性，常溫硬度可達(dá) 78— 82HRC，能 在 CC ?1000800 ??保持較好的加工性能，允許切削速度比高速剛高 4～ 10 倍。 刀具尺寸的選擇 刀具尺寸選擇包括直徑尺寸和長(zhǎng)度尺寸： （ 1）直徑尺寸：根據(jù)零件圖樣不同，選用的刀具尺寸不一樣，因圖而異。 (7) 減少夾具在機(jī)床上的使用誤差。附圖 51。 在確定用數(shù)控機(jī)床加工時(shí)還要注意，不同類型的零件應(yīng)在不同的數(shù)控機(jī)床上加工。由于粗精加工同一個(gè)部位都是用的同一把刀。 所以 連桿 零件 采用 180mm100mm30mm 的毛坯尺寸進(jìn)行加工，由于該件是鑄造件，須考慮用到砂型誤差、收縮量及金屬液體流動(dòng)性差不能充滿型腔等造成余量不均勻，此外，毛坯的扭曲變形量的不同地方造成余量不充分，不穩(wěn)定，因此，要采用數(shù)控銑削加工，其加工面均有充分的余量。該零件主要由平面 、輪廓、 凸臺(tái) 、 球 形 凹槽、 圓弧及 拔模 角 等構(gòu)成。美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展的高技術(shù)密集時(shí)代與微電子時(shí)代，鋼鐵、機(jī)械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。 通過(guò)編寫本說(shuō)明書鞏固了自己以前所學(xué)過(guò)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí) ,并理論聯(lián)系實(shí)際 ,提高了我的動(dòng) 手能力