【正文】 通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開(kāi)。當(dāng)零件需要?jiǎng)澐旨庸るA段時(shí)，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。 ⑤ 進(jìn)給路線短。一般可分為： ① 預(yù)備熱處理。除各工序操作者自檢外，在關(guān)鍵工序之后、送往車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后，一般均應(yīng)安排檢驗(yàn)工序。總之，確定進(jìn)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(jìn)給路線，以提高生產(chǎn)率。因此，刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。同時(shí)，還應(yīng)注意多采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的刀具材料。外圓粗 車刀 25 25 1 車端面、粗車 外輪廓 2 T02 93176。 （ 2）當(dāng)沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細(xì)長(zhǎng)軸、鏜刀桿、較差陳舊）時(shí)，可適當(dāng)降低 ap，使切削力減小。 Vc 主要根據(jù)工件材料、刀具材料和機(jī)床功率來(lái)選擇。公式為： 1000DnVc ?? 式中： D為工件待較高表面或刀具的最大直徑（ mm）； n為主運(yùn)動(dòng)的 轉(zhuǎn)速（ rpm 或 r/min）。 ② 切斷、精加工（如順銑）、深孔加工或用高速鋼刀具切削時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，有時(shí)可能還要選 擇極小的進(jìn)給速度。工藝系統(tǒng)剛度好時(shí)，可用大些的 f，反之，適當(dāng)降低 f。但行切法將在兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度。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。若要 使用切削液，則必須大量連續(xù)注射，以免硬質(zhì)合金刀片因冷熱不均產(chǎn)生裂紋。 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。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。 （ 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。 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。 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。 切削速度確定后，即可計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。 （ 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）。 （ 4）一般精加工時(shí)，取 ap=～ ；半精加工時(shí)，取 ap=～ 。內(nèi)圓粗 車刀 25 25 1 粗車左內(nèi)輪廓 8 T08 93176。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。 ③ 良好的耐熱性和導(dǎo)熱性。 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。 進(jìn)給路線的確定 確定進(jìn)給路線的原則： 確定進(jìn)給路線，主要是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線，因?yàn)榫庸さ倪M(jìn)給路線基本上都是按零件的輪廓進(jìn)行的。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。 ⑥ 換刀次數(shù)少。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。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 類的粗加工。 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。 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。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。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。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，又稱為專用可調(diào)夾具。這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。 13 圖 32 三爪卡盤 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。 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。應(yīng)選擇定位可靠、裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。車削、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表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 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。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。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)。對(duì)于該零件，所有標(biāo)注如圖 23 所示。其中葉輪軸最為復(fù)雜，見(jiàn)圖 21， 需要車、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。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。三 軸機(jī)床只有直線坐標(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型的五軸機(jī)床。以上。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。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。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)。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。 國(guó)內(nèi)多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀。鋼質(zhì)床身內(nèi)部特別設(shè)計(jì)的筋架結(jié)構(gòu)保證了高速切削的穩(wěn)定性，并根據(jù)需求可選擇雙移 動(dòng)梁式結(jié)構(gòu)。國(guó)外多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀。由于葉片的型面是復(fù)雜的空間曲面，所以一直是葉片加工中的難點(diǎn)，高性能 CAM 軟件的出現(xiàn)，使這種復(fù)雜型面的加工變得相對(duì)容易。 本課題針對(duì)葉輪軸復(fù)雜零件曲面的若干關(guān)鍵技術(shù)（幾何建模技術(shù)、編程技術(shù)、加工技術(shù)）進(jìn)行研究。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的進(jìn)一步加強(qiáng)和加入世貿(mào)組織。 本課題在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取企業(yè)先進(jìn)技術(shù)，制定出了合理的工藝方案。但傳統(tǒng)的三軸數(shù)控加工不能解決某些復(fù)雜零件的加工，因此，需要引入四軸、五軸、車銑復(fù)合等多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工，而現(xiàn)代社會(huì)急需大量掌握 現(xiàn)代 CAD/CAM 技術(shù)、 多軸聯(lián)動(dòng)加工工藝設(shè)計(jì)分析與操作的專業(yè)技能人才。 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)。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。 本課題來(lái)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。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。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。具有高速、龍門架結(jié)構(gòu)、 五 軸聯(lián)動(dòng) 的特點(diǎn)， 主要有 U2 U series 三 個(gè)規(guī)格， U其中 Useries 最高主軸轉(zhuǎn)速達(dá) 20210 轉(zhuǎn) /min，帶 A 軸和 C 軸兩個(gè)輔助軸， A 軸旋轉(zhuǎn)角度為 95176。現(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。為了滿足這一要求，機(jī)床廠商需要開(kāi)發(fā)出復(fù)合程度更高的復(fù)合機(jī)床。 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。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。時(shí)，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來(lái)很大的承載力矩，立式主軸頭回轉(zhuǎn)。 課題研究的內(nèi)容和目的 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。只有反復(fù)實(shí)踐，編程及操作人員才能掌握必備 6 的知識(shí)和 技能。購(gòu)置機(jī)床需要大量投資。好的工藝性會(huì)使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)，降低消耗。 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。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。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 11 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。 （ 4）自為基準(zhǔn)原則。 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。 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。 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） 405 1307(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） 516 60(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 ) 2540mm 2520mm2710mm 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。 （ 3）組合夾具。 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 。 （ 2）工序集中原則 15 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。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。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。 （ 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。 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)： 2 dwdmap ?? 鉆削時(shí)： 2dmap? 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 23 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(jiàn)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： nmmrmm m in// ? 確定以上切削用量的各種參數(shù)，均應(yīng)在機(jī)床說(shuō)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