【文章內(nèi)容簡介】 要剛性好的刀具，剛性差的刀具在大切削用量時很容易斷刀。要保證被加工表面的形狀精度，用剛性差的刀具在大切削力的作用下，會產(chǎn)生變形而形成讓刀，使加工的型面出現(xiàn)斜面。當被加工的零 件表面的加工的余量不一樣的時候，若采用剛性好的刀具就可以不必換刀，從而減少了換刀次數(shù)。 刀具的耐用度要高。由于數(shù)控銑床靠程序來控制精度，刀具如果磨損很快，則被加工零件的尺寸精度和型面精度就很難保證，故要用耐用度高的刀具。同時，刀具參數(shù)、幾何角度、排屑性能等因素也要綜合的考慮。 （ 2）數(shù)控加工刀具材料 高速鋼。又稱白鋼，它含有 W 、 Cr、 Mo、 V、 Co 等元素。它不僅可以用來制造鉆頭、銑刀，還可以用量制造齒輪刀具、成形銑刀等復雜刀具。但由于其允許的切削速度較低（ 50m/min），所以大多用于數(shù)控 機床的低速加工。 硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金是有硬度和熔點都很高的碳化物（ WC TiC 等），用 co mo ni 做粘結(jié)劑制成的粉末冶金產(chǎn)品。在中速和大切削中發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷合金、鎢鈦合金等。 陶瓷材料。陶瓷是含有金屬氧化物和氮化物的無機非金屬材料。陶瓷材料具有高硬度、高強度、耐磨性好、化學性能穩(wěn)定性好、摩擦因素低、價格低廉等優(yōu)點。 立方氮化硼（ CBN）。 CBN 是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性僅次于金剛石，有極好的高溫硬度，與陶瓷材料相比，其耐熱性和化學穩(wěn)定性稍差 ，云南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 但沖擊韌度和抗破壞性能較好。 聚晶金剛石（ PCD）。 PCD 作為最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性，它能夠以高硬度和高精度加工軟的有色金屬材料，但它對沖擊敏感，容易破裂，而且對黑色金屬中的鐵的親和力強，容易引起化學反應，一般只能用于加工非鐵零件。 （ 3）銑削加工刀具 在選擇銑刀時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。在加工時，對于平面零件的周邊輪廓常采用立銑刀。銑削平面時常采用面銑刀。在選擇銑刀時應該注意以下幾點：刀具半徑 r 應該小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑（一般為其 ~ 左右）；零件的加工高度 H小于等于（ 1/4~1/6） r，以保證刀具具有足夠的剛度；對不通孔或深槽，選取 L=H+(5~10)mm,其中 L 為刀具切削部分的長度， H 為零件的高度；加工外型及通槽時，選取L=H+R+(5~10)mm,其中 R 為刀尖角半徑。在用面銑刀銑削表面時，粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削時切削力大，選擇小直徑的銑刀可以減小切削力矩。精銑時，銑刀直徑要大些，盡量包容工件的整個表面加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的接刀傷痕。 在銑削立體型面和變斜角輪廓外形時 ,常用球頭銑刀、環(huán)形刀、鼓形刀和盤銑刀等。球頭銑刀和環(huán)形刀用于加工立體面，鼓形刀和錐形刀用于加工一些變斜角的零件。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較平坦的部分時，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而應該采用環(huán)銑刀。 在內(nèi)輪廓加工時，要注意刀具的半徑小于輪廓曲線的最小曲率半徑，在自動換刀機床中要預先測好刀具的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸，以便在加工時進行刀具的補償。 （ 4）孔加工刀具 數(shù)控孔加工的刀具常用的有鉆頭、鏜刀、鉸刀和絲錐等。 鉆頭。一般鉆孔的深度約為直徑的 5 倍，細長孔的加工易于折斷，要注意排削和 冷卻，在鉆孔前最好先鉆中心孔。 鏜刀。鏜刀按切削刃數(shù)量可以分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。 鉸刀。數(shù)控機床上所用的鉸刀大多是通用標準鉸刀。除此之外，還有機夾硬質(zhì)合金刀片單刃鉸刀和浮動鉸刀等。 、切削用量的確定 合理的選擇切削用量，對零件的表面質(zhì)量、精度、加工效率影響很大。切削用量包括主軸的轉(zhuǎn)速、背吃刀量、進給量。 云南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 合理選擇切削用量的原則：粗加工時，一般以提高效率為主，并考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應該在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性、加工成本。 背吃刀量。選擇背吃刀量的主要依據(jù)是機床 、夾具、刀具和工件的剛度。在剛度允許的情況下，盡量選擇較大的背吃刀量來減少進給次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。但在工藝系統(tǒng)剛性不足或毛坯余量很大，或余量不均勻時，粗加工要分幾次進給，并且應該把第一、二次進給的背吃刀量盡量取得大一些。在加工鑄、鍛件時應該盡量使背吃刀量大于硬皮層的厚度，以保護刀尖。 主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速主要根據(jù)允許的切削速度選取。而刀具的切削速度主要根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進給量、刀具的耐用度來、工件材料的強度和硬度以及切削加工性來選取。而切削速度與主軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下公式所示： wcdvn ??? ?1000 式中 : wd 切削刃選定點處所對應的工件或刀具的最大回轉(zhuǎn)直徑 ,單位為 mm n主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min cv 切削速度，單位為 m/min 進給量（ mm/min 或 mm/r）。進給量的選取主要根據(jù)零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性質(zhì)來選取。當零件的加工精度、表面粗 糙度要求高時，進給量應該取小值。最大進給量受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制，并與脈沖當量有關(guān)。 切削液的選擇 在金屬切削過程中合理的選擇切削液，可以改善切屑、工件、與刀具間的摩擦狀況，抑制積屑瘤和鱗刺的生長，從而降低切削力和切削溫度，減少刀具的磨損和工件的熱變形，提高刀具的耐用度，提高加工效率和加工質(zhì)量。 切削液在加工過程中的作用很大，它主要具有冷卻作用、潤滑作用、清洗作用、防銹作用。常用的切削液主要有水溶液、乳化液、切削油。在選用切削液時，應該注意以下幾點：在粗加工時，加工的余量大，所選的進給量和 背吃刀量也較大，所以會產(chǎn)生大量的切削熱，所以選擇切削液的主要目的是為了散熱；在精加工時，對零件加工表面的質(zhì)量要求高且要盡量的減少刀具的磨損，所以選擇切削液的主要的目的是為了提高加工表面的質(zhì)量和提高刀具的耐用度；當工件的材料不同時，選擇切削液的主要目和種類也有所不同。當在加工云南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 鑄鐵、黃銅等脆性材料時，一般不用切削液，以免崩脆的切屑粘附在機床的運動部件上。在加工高強度剛和高溫合金等難加工的材料時，對冷卻液的冷卻、潤滑作用都有較高的要求，應盡可能采用積壓切削液或積壓乳化液。在切削有色金屬和銅、鋁合金時，為了得到較高 的表面質(zhì)量和精度，可以采用 10%20%的乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合物。在切削鎂合金時，不能用水溶液，以免燃燒。 加工階段的劃分 當零件的加工質(zhì)量要求較高時 ,往往不可能在一道工序內(nèi)就完成一個或者幾個表面的全部加工階段 .必須把整個加工過程按工序性質(zhì)不同劃分為幾個階段 : (1)粗加工階段 .在這一階段中要切除大量的加工余量 ,使毛坯的形狀和尺寸接近零件成品 ,因此主要的目標是提高生產(chǎn)率。 (2)半精加工階段。在這一階段應該為主要表面的精加工做好準備（達到一定加工精度，保證一定的加工余量），并完成一些次 要表面的加工（如鉆孔、攻螺紋等），一般在熱處理之前進行。 （ 3）精加工階段。保證各主要表面達到圖樣規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求，主要的目的是全面的保證精加工質(zhì)量。 （ 4）光整加工階段。對于零件上精度要求很高，表面粗糙度值要求很小的表面，還需要進行光整加工。主要目標是以提高尺寸精度和減小表面的粗糙度為主，一般不用來糾正形狀精度和位置精度。 （ 5）超精密加工階段。該階段是按照超穩(wěn)定，超微量切除等原則，實現(xiàn)加工尺寸誤差和形狀誤差在 微米以下的加工技術(shù)。 工序的劃分 工序劃分原則 工序的劃 分可以采用兩種不同的原則：工序集中原則和工序分散原則。 工序集中的原則就是指每道工序包括可能多的加工內(nèi)容。將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)容內(nèi)完成。工序集中一般使用結(jié)構(gòu)復雜，機械化，自動化程度高的機床。因此工序集中的特點是： 1）減少了設(shè)備的數(shù)量，減少了操作工人和生產(chǎn)面積。 2）減少工序數(shù)目，減少運輸工作量，簡化了生產(chǎn)計劃工作，縮短了生產(chǎn)周期。 3）減少了工件的裝夾次數(shù)，不僅有利于提高生產(chǎn)率，而且由于一云南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 次裝夾下加工了許多的表面，也易于保證這些表面的加工精度。 4） 工序分散原則就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進行 。每道工序的加工內(nèi)容很少，最小時即每道工序僅完成一個簡單的工步。其特點是： 1）采用了比較簡單的機床和工藝設(shè)備。 2）對工人的技術(shù)要求低。 3）生產(chǎn)設(shè)備工作量小，容易變換產(chǎn)品。 4）設(shè)備數(shù)量少，工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大。 工序劃分的方法 （ 1）按所用的刀具劃分。即在一次安裝過程中盡可能用一把刀具加工出可能加工的所有部分，然后再換另一把刀加工其他的部位。即以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。 （ 2）按安裝次數(shù)劃分。即以每一次裝夾完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適應于加工內(nèi)容不多的工 件。 （ 3）按粗、精加工劃分。即以粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法使用于加工后變形較大，需要粗、精加工分開的零件。 （ 4）按加工部位劃分。即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序。對于加工表面多而復雜的零件，可以按結(jié)構(gòu)特點分為幾個加工部分，每一部分為一道工序。 工藝文件的制定 零件的加工工藝設(shè)計完成以后，就應該將有關(guān)的內(nèi)容填入各種相應的表格或者卡片中，以便貫徹執(zhí)行并將其作為編程和生產(chǎn)技術(shù)準備的依據(jù)。這些表格或者卡片被稱為工藝文件。數(shù)控加 工的工藝文件除了包括機械加工工藝過程卡、機械加工工藝卡、數(shù)控加工工序卡外，還包括數(shù)控加工刀具卡。其中，數(shù)控加工工序卡是用來編制程序的依據(jù)，以及用來指導操作者進行生產(chǎn)的一種工藝文件。它的內(nèi)容包括工序及各工步的加工內(nèi)容；本工序完成后工件的形狀、尺寸和公差；各工步切削參數(shù)；本工序所用的機床、刀具和工藝安裝等。數(shù)控加工刀具卡主要包括刀具的詳細資料，有刀具號、刀具名稱及規(guī)格、刀輔具等。它也是用來編制零件加工程序和指導生產(chǎn)的重要工藝文件。 云南農(nóng)業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 3 零件銑削加工工藝分析 分析零件圖，確定安裝基準 零件屬 于凸臺類零件（如圖 ），零件上有孔、凸臺組成，而且凸臺的輪廓由直線和圓弧構(gòu)成?？紤]到零件的結(jié)構(gòu)和形狀，還有實際加工時所用的機床的加工特點，選擇零件的底面為裝夾定位面，夾具采用虎口鉗。夾具的夾緊采用的是液壓自動夾緊，而且其夾緊力 3000N。 考慮到零件的長、寬、高最大尺寸分別為 50mm、 50mm、 15mm，所以選擇毛坯的尺寸為 55X55X18 的立方體。又考慮到所用的數(shù)控銑床的加工能力不太好而且其剛度也較差但是零件的表面粗糙度、尺寸精度等都