【正文】 進(jìn)可調(diào)試刀具（如浮動(dòng)可調(diào)鏜刀頭）的開發(fā)和應(yīng)用。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。②足夠的強(qiáng)度和韌性。（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。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)安排在切削加工之前。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：車左端面、見平換刀、變速粗車Ф60、Ф21調(diào)頭裝夾車左端面，、變速倒角切槽換刀、變速鉆中心孔鉆孔Ф20換刀、變速粗車內(nèi)孔換刀、變速精車內(nèi)孔精車外圓至尺寸換刀、變速粗銑Ф80外圓上的槽精銑Ф80外圓上的槽調(diào)頭裝夾粗銑葉片精銑葉片方案二：車右端面、見平換刀、Ф21調(diào)頭裝夾車左端面，、變速倒角切槽換刀、變速鉆中心孔鉆孔Ф20鉆Ф34孔換刀、變速精車外圓至尺寸粗車內(nèi)孔換刀、變速精車內(nèi)孔換刀、變速粗銑Ф80外圓上的槽精銑Ф80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。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。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)。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。（2）半精加工階段半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。反之，如先鏜孔后銑面，則銑削平面時(shí)極易在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，進(jìn)而破壞孔的精度。合理的工藝不僅要保證加工出符合圖樣要求的工件，同時(shí)應(yīng)使機(jī)床的功能得到充分發(fā)揮。（2）工序集中原則工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。 確定工藝路線確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝路線。（3）組合夾具。表31 4軸立式加工中心機(jī)床主要參數(shù)表工作臺(tái)面尺寸（長(zhǎng)寬）4051307(mm)主軸錐孔/刀柄形式24ISO40 / BT40（MAS403）工作臺(tái)最大縱向行程650(mm)主配控制系統(tǒng)FANUC 0iMateMC工作臺(tái)最大橫向行程450(mm)換刀時(shí)間(s)主軸箱垂向行程500(mm)主軸轉(zhuǎn)速范圍60—6000( r/min)工作臺(tái)T型槽（槽數(shù)寬度間距）51660(mm)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—800（mm/min）脈沖當(dāng)量 (mm/脈沖)工作臺(tái)最大承載700(kg)機(jī)床外形尺寸(長(zhǎng)寬高)2540mm2520mm2710mm機(jī)床重量4000(kg) 夾具的選擇機(jī)床夾具的種類很多，按使用的機(jī)床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其它機(jī)床夾具等。c）避免采用占機(jī)調(diào)整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。 裝夾方案的確定（1）工件的定位工件定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)某個(gè)確定的正確加工位置。（4）自為基準(zhǔn)原則。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，保證加工精度，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。根據(jù)以上分析可知：該零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且加工精度和表面質(zhì)量要求很高，不容易完成加工。好的工藝性會(huì)使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)，降低消耗。購(gòu)置機(jī)床需要大量投資。只有反復(fù)實(shí)踐，編程及操作人員才能掌握必備的知識(shí)和 技能。人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到多軸數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)越性和重要性，但到目前為止，多軸數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用仍然局限于少數(shù)資金雄厚的部門，并且仍然存在尚未解決的難題。時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來很大的承載力矩，立式主軸頭回轉(zhuǎn)。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360176。 多軸數(shù)控加工的類型加工中心一般分為立式加工中心和臥式加工中心。為了滿足這一要求，機(jī)床廠商需要開發(fā)出復(fù)合程度更高的復(fù)合機(jī)床?，F(xiàn)代加工工業(yè)高效率、低成本、高質(zhì)量的要求使得歐美日等囤熱衷于高速甚至超高速機(jī)床的研究。具有高速、龍門架結(jié)構(gòu)、五軸聯(lián)動(dòng) 的特點(diǎn)， 主要有U2Useries三個(gè)規(guī)格，U其中Useries最高主軸轉(zhuǎn)速達(dá)20000 轉(zhuǎn)/min，帶A 軸和C軸兩個(gè)輔助軸，A軸旋轉(zhuǎn)角度為95176。數(shù)控回轉(zhuǎn)擺動(dòng)工作臺(tái)可在圍繞工件重心旋轉(zhuǎn)工件的同時(shí)允許進(jìn)行最大擺角達(dá)18176。隨著模具制造技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)加工中心的加工能力和加工效率提出了更高的要求，因此多軸數(shù)控加工技術(shù)得到了空前的發(fā)展。本課題來源于10年全國(guó)數(shù)控技能競(jìng)賽題目風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器。作為一名數(shù)控專業(yè)的學(xué)生，對(duì)數(shù)控技術(shù)知識(shí)的運(yùn)用將是一項(xiàng)重要的技能。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)制造技術(shù)水平的提高，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了讓我們更清楚地理解怎樣確定四軸聯(lián)動(dòng)零件的造型及數(shù)控加工工藝分析，為我們即將走上工作崗位的畢業(yè)生打基礎(chǔ)。葉輪軸零件造型及數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 摘 要裝備制造業(yè)是一國(guó)工業(yè)之基石，隨著我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的升級(jí)和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工已經(jīng)普及。關(guān)鍵詞：葉輪軸，造型，加工工藝，工藝路線，工藝規(guī)程目 錄1 緒論 1 課題研究背景 1 課題在當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀 2 多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀 2 多軸數(shù)控加工的類型 4 52 零件圖的工藝設(shè)計(jì)分析 7 葉輪軸加工圖樣分析 7 零件圖的工藝分析 8 8 8 9 毛坯的選擇 93 加工準(zhǔn)備及工藝文件的編制 10 定位基準(zhǔn)的選擇 10 粗基準(zhǔn)的選擇 10 精基準(zhǔn)選擇 10 裝夾方案的確定 11 13 機(jī)床的選擇 13 夾具的選擇 13 確定工藝路線 14 工序的劃分 14 工步的劃分 15 加工階段的劃分 16 加工順序的安排 17 進(jìn)給路線的確定 19 刀具材料的選擇 19 切削用量的選擇 22 切削深度ap的確定 22 主軸轉(zhuǎn)速的確定 23 走刀路線的選擇 26 軸外輪廓部分走刀路線 27 軸內(nèi)輪廓部分走刀路線 27 葉片部分走刀路線 27 冷卻的選擇 28 加工工藝文件制定 284 葉輪軸造型及葉片的自動(dòng)編程 34 葉輪軸造型 34 葉輪軸軸套外觀造型 34 葉片部分造型 36 葉輪軸的內(nèi)部造型 38 葉片編程 40 設(shè)備選擇 41 工件裝夾定位 41 刀具選擇 41 葉片加工方案 42 自動(dòng)編程 425 程序編寫 446 結(jié)論 49參考文獻(xiàn) 50致謝 511 緒論數(shù)控加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)與核心，數(shù)控機(jī)床是工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)，數(shù)控加工技術(shù)的普及將使現(xiàn)代制造技術(shù)產(chǎn)生巨大的變革，數(shù)控化比重更是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)是制造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，集成化的基礎(chǔ)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率不缺可少的手段。旨在研究葉輪軸復(fù)雜零件曲面的制造技術(shù)在四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中的應(yīng)用，為推廣多軸數(shù)控加工技術(shù)的研究和應(yīng)用提供技術(shù)的支持。多軸數(shù)控加工能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)，將數(shù)控銑、數(shù)控鏜、數(shù)控鉆等功能組合在一起，工件在一次裝夾后，可以對(duì)加工面進(jìn)行銑、鏜、鉆等多工序加工，有效地避免了由于多次安裝造成的定位誤差，能縮短生產(chǎn)周期，提高加工精度。德國(guó)DMG五軸聯(lián)動(dòng)立式加工中心共有十四種機(jī)型，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、主軸 擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)擺動(dòng)，可以勝任從五面加工到五軸聯(lián)動(dòng)加工的各種工作，優(yōu)質(zhì)高效。臺(tái)灣匠澤U系列五軸聯(lián)動(dòng)高速龍門加工中心。（一)高速、高效率。與以往單純追求高速主軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)不同，當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)于個(gè)性化的要求日益強(qiáng)烈，交貨日期也在不斷縮短，因此五軸加工中心更趨向于小規(guī)模，甚至單件生產(chǎn)。本機(jī)床適用于航天、航空、船舶等行業(yè)中的一些形狀復(fù)雜、精度要求高異型螺旋槳類零件的加工，集銑、車、鉆、鏜、攻絲等功能于一體的高柔性機(jī)床，可銑削加工螺旋槳葉片的葉面、葉緣和槳轂的外圓及葉根；車削加工槳轂的上下平面和止口及內(nèi)錐孔，對(duì)于螺旋槳根部或五葉以上葉面重疊部位可進(jìn)行七軸六聯(lián)動(dòng)加工。至359176。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)角度≥90176。在使用球面銑刀加工曲面時(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，而采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量，這是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。多軸數(shù)控加工的操作和編程技能密切相關(guān)，如果用戶為機(jī)床增添了特殊功能，則編程和操作會(huì)更復(fù)雜。對(duì)這個(gè)問題的最終解決方案，有賴于新一代CNC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠識(shí)別通用格式的工件模型文件（如STEP等）或CAD系統(tǒng)文件。它包括零件各個(gè)制造過程中的工藝性，如零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和切削加工工藝性等。所以表面質(zhì)量的要求是很高的。粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。（3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)重合。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。 b）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位和裝夾后就能加工出全部待加工表面。其中，4軸立式加工中心機(jī)床的主要參數(shù)見表31。專用夾具指為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具，其結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。經(jīng)綜合分析：確定為葉輪軸零件使用的夾具為三爪自定心卡盤和頂尖。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。 工步的劃分劃分工步主要從加工精度和效率兩方面考慮。先加工面可提高孔的加工精度，因?yàn)殂娖矫鏁r(shí)切削力較大，工件易發(fā)生變形，而先銑平面后鏜孔，則可使其變形有一段時(shí)間恢復(fù)，減少由于變形引起的對(duì)孔的精度的影響。粗糙度為100μm。此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。（1）機(jī)械加工工序的安排原則① 基面先行。對(duì)于箱體、支架和連桿等工件應(yīng)先加工平面后加工孔。數(shù)控銑削中，先銑加強(qiáng)筋，后銑腹板，有利于提高工件的剛性，防止振動(dòng)。淬火、滲碳淬火等安排在磨削加工之前進(jìn)行。（3）切入和切出的路線應(yīng)考慮外延，以保證加工的表面質(zhì)量。耐磨性除與硬度有關(guān)外，還與刀具金相組織中碳化物的種類、數(shù)量、大小及分布情況有關(guān)。④良好的工藝性。③大力推廣標(biāo)準(zhǔn)的模塊化刀夾（刀柄和刀桿等）。鏜孔時(shí)：鉆削時(shí)：同時(shí)，ap主要根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度確定。表35 常用螺紋切削的進(jìn)給次數(shù)與背吃刀量公制螺紋螺距牙深 背吃刀量及進(jìn)給次數(shù)1次2次3次4次5次6次 主軸轉(zhuǎn)速的確定確定主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，主要根據(jù)工件材料、刀具材料機(jī)床功率和加工性質(zhì)（如粗、精加工）等條件確定其允許的切削速度。常用的切削速度見表36所示。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。每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度(mm/r)與每分鐘進(jìn)給速度可以相互進(jìn)行換算，其換算式為：確定以上切削用量的各種參數(shù)，均應(yīng)在機(jī)床說明書規(guī)定的允許范圍內(nèi)選取。在粗加工時(shí)可選大些的f；精加工時(shí)，由于Ra要求較高，所以也選用較高的f。精加工采用五軸掃描線加工法，保證加工精度和表面粗糙度。表37 常用冷卻液冷卻液名稱主要成份主要作用水溶液水、防銹添加劑冷卻乳化液水、油、乳化劑冷卻、潤(rùn)滑、清洗切削油礦物油、動(dòng)植物油、極壓添加劑或油性潤(rùn)滑需要注意的是，加工鑄鐵件一般不用切削液。4 葉輪軸造型及葉片的自動(dòng)編程 葉輪軸造型 葉輪軸軸套外觀造型先按F再按F6鍵進(jìn)入YZ平面進(jìn)行繪制草圖，畫個(gè)半徑12mm的圓，按F2退出草圖，點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)行拉伸，然后圖形拉伸長(zhǎng)度為16mm的圓柱。 圖69 內(nèi)孔的造型特征 鉆內(nèi)孔點(diǎn)擊【打孔】圖標(biāo)，拾取打孔平面，選擇【沉頭孔】指令；點(diǎn)擊空格鍵選擇圓心指令；點(diǎn)擊下一步，點(diǎn)擊完成指令得到圖410所示。能否在三軸三聯(lián)動(dòng)加工出部分葉片的基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度定位后，再三軸三聯(lián)動(dòng)加工出其余部分葉片，即實(shí)施四軸定位加工呢? 筆者進(jìn)行了零件加工實(shí)驗(yàn)，答案是肯定的。 葉片加工方案在A軸定位后，根據(jù)圖22所示之零件圖樣，加工區(qū)域有兩種選擇，一種是加工兩個(gè)葉片之間的空腔，葉片輪廓隨之成型。加工邊界圖41 加工邊界加工方法。利用軟件提供的干涉檢查和加工成型與模型比對(duì)，檢查刀具干涉和切削參數(shù)的合理性，反復(fù)多次，優(yōu)化加工參數(shù)，為得到較為合理的程序作準(zhǔn)備。3）數(shù)控編程的定義為了使數(shù)控機(jī)床能根據(jù)零件加工的要求進(jìn)行動(dòng)作，必須將這些要求以機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能識(shí)別的指令形式告知數(shù)控系統(tǒng)，這種數(shù)控系統(tǒng)可以識(shí)別的指令稱為程度，制作程序的過程稱為數(shù)控編程。表51 葉輪軸程序清單O0003程序段號(hào)程序內(nèi)容程序解釋N10G54G00X150Z100。對(duì)刀點(diǎn)N90G71U2R2。N170。N250S1500T0303。建立工件坐標(biāo)系N30M03S1500。旋轉(zhuǎn)角度144度N110M98P1001。抬刀N220M05。抬刀N70A72。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N150G00Z100。利用四軸定位加工出的葉片經(jīng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量完