【文章內(nèi)容簡介】 故：工藝性較好 綜上所述，在一個(gè)零件上，這種內(nèi)腔圓弧半徑數(shù)值上 的工藝性顯得相當(dāng)重要，零件的外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型或尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，一般來說，即使不能要求完全統(tǒng)一，但也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達(dá)到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀的規(guī)格與換刀次數(shù)，并避免因頻繁換刀而增加了零件加工面上的接刀階差，降低表面質(zhì)量。 加工中定位基準(zhǔn)的確定應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位，數(shù)控加工工藝特別強(qiáng)調(diào)定位加工，若無統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位會(huì)因工件重新安裝產(chǎn)生的定位誤差而導(dǎo)致加工后的兩個(gè)面上的輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，因此為保證兩次裝 夾加工后其相對位置的準(zhǔn)確性，應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。 （ 2） 統(tǒng)一的基準(zhǔn)可以是工件上已有表面，也可以是輔助基準(zhǔn)，工件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)，若沒有，應(yīng)專門設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)，稱之為輔助基準(zhǔn)，工件上如沒有合適的輔助基準(zhǔn)位置，可考慮采用在毛坯上增加工藝凸臺(tái)，制出工藝孔或在后續(xù)加工工序要加工掉的余量上設(shè)置工藝孔，在完成定位加工后再去除的方法。 綜上，圖 21 中采用增加工藝凸臺(tái)，銑兩個(gè)夾持面作為基準(zhǔn)，可以一次性裝夾而加工完所要加工的表面，沒有重復(fù)定位，故能保證基準(zhǔn)統(tǒng)一。如圖 22： 圖 22 裝夾及定位基準(zhǔn)示意 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 定位基準(zhǔn)及裝夾方案分析 定位基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖及加工要求選擇設(shè)備為加工中心 VDF850，同普通機(jī)床一樣在加工中心上加工時(shí)裝夾仍應(yīng)遵守六點(diǎn)定位原則： （ 1） 盡量選擇零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 （ 2） 當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不能重合且加工面與其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)又不能在一次安裝內(nèi)同時(shí)加工時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖紙，確定該零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功能，通過尺寸鏈的計(jì)算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的公差范圍，確保加工精度。 （ 3） 一次裝夾能夠完成全部關(guān)鍵精度部分的 加工。 （ 4） 定位基準(zhǔn)的選擇要保證完成盡可能多的加工內(nèi)容。 （ 5） 批量加工時(shí)，零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與建立工作坐標(biāo)系的對刀基準(zhǔn)重合。 （ 6） 必須多次安裝時(shí)應(yīng)遵從基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 綜上所述，我選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，一次裝夾保證其精度，并且遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 數(shù)控銑床 夾具的確定 數(shù)控銑床 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。 （ 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。 （ 3） 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好。 （ 4） 裝夾方便輔助時(shí)間應(yīng)盡量短。 （ 5） 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。 （ 6） 減少更換夾具的準(zhǔn)備 — 結(jié)束時(shí)間。 （ 7） 減少夾具在機(jī)床上的使用誤差。 經(jīng)上綜合分析，結(jié)合 我校 實(shí)際，該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。根據(jù)零件圖分析，該零件可采取如下工藝措施：以夾持面和兩個(gè)側(cè)面定位選用虎鉗裝夾，如圖 22 所示。安排粗、精加工，采用小直徑銑刀銑夾持面以減小切削變形。裝夾夾持面加工上面，完成加工內(nèi)容，最后翻面夾凸臺(tái)面，將夾持面銑掉。由于毛坯為鋁合金在裝夾時(shí)勿過于緊以免發(fā)生變形造成加工精度的誤差。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 刀具的選擇 刀具的合理選擇和使用，對提高數(shù)控加工效率、降低生產(chǎn)成本、縮短交貨期及加快新產(chǎn)品開發(fā)等方面有十分重要的作用。國外有資料表明，刀具費(fèi)用一般占制造成本 %4%，但它卻直接影響占制造成本 20%的機(jī)床費(fèi)用和 38%的人工費(fèi)用。如果進(jìn)給速度和切削速度提高 15%20%，則可降低制造成本 10%15%。這說明使用好的刀具會(huì)增加成本，但效率提高則會(huì)使機(jī)床費(fèi)用和人工費(fèi)用有很大的降低，這正是工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)所采用的加工策略之一。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性質(zhì)、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確 選擇刀具及刀柄。 刀具材料 切削性能的影響也非常重要 ： 例如切削低硬材料時(shí)可以使用高速剛刀具，而切削高硬度的材料時(shí)就必需用硬質(zhì)合金刀具如表 21 所示。 表 21 刀具材料特性和用途 材料 主要特 性 用途 優(yōu)點(diǎn) 高 速剛 比工具剛硬 低速或不連續(xù)切削 刀具壽命長、加工的表面較平滑 硬質(zhì)合金 耐 磨 損 、耐熱 可鍛鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鋁合金的精加工 壽命比一般工具鋼高 1020倍 刀具選擇的總原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工 要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性，結(jié) 合我校 實(shí)際，采用高速鋼刀具加工。 刀具尺寸選擇 刀具尺寸選擇包括直徑尺寸和長度尺寸： （ 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。 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，銑削刀具都是成型刀具且標(biāo)準(zhǔn)，在同時(shí)可根據(jù)選取刀具的直徑提取刀具各異的刀具。 （ 2） 長度尺寸：在加工中心上，刀具長度一般是指主軸端面到刀尖距離 ,包括刀柄和刃具。 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 具的長度，只需初步估算出刀具長度范圍。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 1T =ABN+L+ 0Z + tT 公式中 ： 1T — 刀具長度 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 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 — 刀具切出工件長度（以加工表面取 25 mm，毛坯表面取 58 mm） 刀 具長度示意圖如圖 23 圖 23 刀具長度示意圖 刀具卡片的制定 對圖 21 的刀具設(shè)計(jì)卡片如表 22 表 22 數(shù)控加工刀具卡片 代號 零件名稱 數(shù)控銑 典型零件 零件圖號 序號 刀具號 刀具 加工表面 備注 規(guī)格名稱 數(shù)量 刀長 /mm 刀柄型號 1 T01 ? 25銑刀 2 50 BT40 粗銑上端面內(nèi)腔 ，下斜面 2 T02 ? 12鉸刀 1 50 BT40 精銑上端面內(nèi)腔 3 T03 ? 25球銑刀 1 50 BT40 拋物面 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 4 T04 ? 12球銑刀 1 50 BT40 拋物面 5 T05 ? 8鉸 刀 1 50 BT40 拋物面 6 T06 ? 12中心鉆 1 50 BT40 鉆 ? 25孔 7 T07 ? 12鉆頭 2 50 BT40 鉆 ? 2 ? 12孔 8 T08 ? 25擴(kuò)孔鉆 1 50 BT40 鉆 ? 25孔 9 T09 ? 12立銑刀 1 50 BT40 側(cè)面橢圓 槽 10 T10 ? 8中心鉆 1 50 BT40 鉆 ? 12孔 編制 審核 批準(zhǔn) 年 月 日 共 頁 第 頁 切削用量選擇 切削用量包括 切削速度 cv （ 主軸轉(zhuǎn)速 n）、背吃刀量 pa 和進(jìn)給量 f（或進(jìn)給速度 fv ）其確定原則與普通機(jī)械加工相似，對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并編入程序單內(nèi)。 選擇切削用量的 基本 原則是：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。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書，參考的切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 確定背吃刀量 主要根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件的剛度來決定，在剛度允許的情況下， 應(yīng)盡可能使背吃刀量 pa 等于 加工余量，應(yīng)以最少進(jìn)給次數(shù)切除這一加工余量，最好一次切凈余量，以提高生產(chǎn)效率，為了保證加工精度和表面粗糙度，一般都要留一點(diǎn)余量最后精加工，在數(shù)控機(jī)床上，精加工余量可小于普通機(jī)床，銑 型腔 pa = ，銑 孔 pa =，銑外 輪廓 pa =，銑 拋物面 pa =。 確定主軸轉(zhuǎn)速 主要根據(jù)允許的切削速度 cv (m/min)選取 n= Dvc?1000 （ 21） 其中 cv 切削速度 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 D工件或刀具的直徑 （ mm） 由于每把刀計(jì)算方式相同，現(xiàn)選取 12 的立銑刀為例說明其計(jì)算過程。 D=12mm 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 23 選取。 表 23 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。但實(shí)際上由于機(jī)床、刀具等的限制，綜合考慮： 取粗銑時(shí) cv =100m/min 精銑時(shí) cv =150m/min 代入 51 式中： 粗n = 1001000?? 精n = 1501000?? =計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速 n要根據(jù)機(jī)床有的或接近的轉(zhuǎn)速選取 取 粗n =2500 r/min 精n =4000 r/min 同理計(jì)算 ? 10鍵槽銑刀： 取 粗n =2020r/min 精n = 3000r/min 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 進(jìn)給速度 切削進(jìn)給速度 fv 時(shí)切削時(shí)單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位 mm/min。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 fv =nz Zf (22) 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。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?。挥操|(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 24 選取 表 24 銑刀每齒進(jìn)給量 Zf 工件材料 每齒進(jìn)給量