【文章內(nèi)容簡介】 線的設(shè)計基礎(chǔ)，會對零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率造成較大的影響，設(shè)計工藝路線時應(yīng)認真分析零件圖， 將 數(shù)控加工的特點和實際靈活運用普通加工工藝 的經(jīng)驗相結(jié)合 ，盡 量把數(shù)控加工工藝路線設(shè)計得更趨合理。 走刀路線的設(shè)計 在數(shù)控加工中，刀具刀位點在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡稱為走刀(加工 )路線，它不但包括了工序的內(nèi)容，而且也反映出工序的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。因此，在確定走刀路線時最好畫一張工序簡圖，將已經(jīng)擬定出的走刀路線畫上去 (包括進刀、退刀路線 )，這樣可為編程帶來方便。編程時，加工路線的 （論文） 確定原則主要有以下幾點： (1)加工路線應(yīng)保證被加工零件的加工精度和表面粗糙度 達到 要求，且有較高的效率。 (2)應(yīng)使其擁有最短的加工路線，這樣不 僅可簡化程序段，而且可減少空走刀的時間，提高生 產(chǎn) 效 率。 (3)保證零件的工藝要求。 (4)利于簡化數(shù)值計算，減少程序段的數(shù)目和程序編制的工作量。 另外確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床刀具的剛度等，確定是一次走刀還是分多次走刀完成加工 [15]。 銑削平面的加工路線 刀具切入工件時，應(yīng)避免沿零件外廓的法向切入，而應(yīng)沿外廓曲線延長線的切向切入，以避免在切入處由于法向力過大產(chǎn)生刀具的刻痕而影響表面質(zhì)量，保證零件外輪 廓曲線平滑過渡。同理，在切離工件時，在工件的輪廓處直 接退刀，會造成進給停頓，使工件表面出現(xiàn)凹坑，因此也應(yīng)該沿零件輪廓延長線的切向逐漸切離工件。 為保證零件表面質(zhì)量，對刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計。銑削外表面輪廓時，銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕，保證零件輪廓光滑。銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切人、切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，刀具可以在內(nèi)輪廓曲線的邊緣切一個半圓，讓半圓與內(nèi)輪廓曲線兩幾何元素正好相連，且切出時也以一個半圓切出，這樣在內(nèi)輪廓曲 線表面不會留下劃痕 [9]。 此外，輪廓加工中應(yīng)避免進給停頓。因為加工過程中的切削力會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形并處于相對平衡狀態(tài)，進給停頓時，切削力突然減小會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進給停頓處的零件輪廓上留下刻痕。 為提高工件精度和減小表面粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以 ~ 為宜，而且精銑時宜采用順銑，以減小零件被加工表面粗糙度的值。一般情況下 ，在銑外輪廓時采用順銑，而內(nèi)輪廓則采用逆銑。 確定零件的夾緊 方法和夾具的選擇 工件的定位與夾緊方案的確定 工件的定位基準與夾緊方案的確定， 應(yīng)遵循前面所述 有關(guān)定位基準的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，還應(yīng)該注意下列三點： （論文） (1)力求設(shè)計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重合誤差和數(shù)控編程中的計算量。 (2)設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的位置精度， 這樣可以 充分發(fā)揮數(shù)控機床的 加工 效率。 (3)應(yīng)盡量 避免采用占機人工調(diào)整方案， 減少 占機時間， 提高 加工效率。 夾具的選擇 數(shù)控銑床工件裝夾一般都是以平面工作臺為安裝的基礎(chǔ)，定位夾具或工件，并通過夾具最終定位夾緊工件，使工件在整個加工過程中始終與工作臺保持正確的相對位置。 數(shù)控加工的特點對夾 具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機床坐標系的尺寸。除此之外，重點考慮以下幾點： (1)在單件 小批量生產(chǎn) 中裝夾定位基準面比較簡單的工件時， 優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他標準化通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間 ，且可反復(fù)使用， 節(jié)省生產(chǎn)費用。 (2)在成批生產(chǎn)時 ，才考慮采用專用夾具， 設(shè)計 力求結(jié)構(gòu) 緊湊、操作簡單、使用方便 。 (3)零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間，減少輔助時間 ，提高加工效率 。 (4)為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾緊精度高。 (5)夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位，夾緊元件不能影響加工中的走刀 (如產(chǎn)生碰撞等 )。 (6)夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上按程序操作。這樣可以保證數(shù)控加工重復(fù)安裝的一致性。 (7)夾緊應(yīng)力求通過靠近支點附近。應(yīng) 力要靠近切削部位，并在剛性較好的地方，盡量不要在被加工孔徑上方，減小零件變形。 當有條件時，應(yīng)多采用氣、液夾具。這種夾緊方式，動作快，工件變形均勻、加工部位敞開。此外為了提高數(shù)控加工的效率，還可以采用多工位夾具。 根據(jù)數(shù)控銑床的特點和加工需要，目前常用的夾具類型有通用夾具、可調(diào)夾具、 （論文） 組合夾具、成組夾具和專用夾具。一般的選擇順序是單件生產(chǎn)中盡量選用機床用平口虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn)時優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后考慮選用成組夾具和專用夾具。選擇時，要綜合考慮各種因素，選擇經(jīng)濟、合理的夾具 [19]。 機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。 了解 夾具的基本組成，根據(jù)其功用一般可分為如下幾部分： (1)定位元件或裝置：用以確定工件在夾具中的位置，如圓柱銷和菱形銷。 (2)刀具導(dǎo)向元件或裝置：用以引導(dǎo)刀具或用以調(diào)整刀具相對于夾具的位置，如對刀塊。 (3)夾緊元件或裝置：用以夾緊工件，如壓板、螺母、螺栓等。 (4)連接元件：用以確定夾具在機床上的位置并與機床相連接，如定位鍵、夾具底板等。 (5)夾具體：用以連接夾具各元件及裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上，如夾具底板。 (6)其他元件或裝置：除上述各部分以外的元件或裝置，如某些夾具上的分度裝置、防錯裝置和安全保護裝置等。 刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一， 其選擇的恰當與否 不僅影響機床的加工效率，而且直接影響 工件的 加工質(zhì)量。編程時，機床的加工能力、 工序內(nèi)容、工件材料等因素 在刀具選擇都要考慮進去 。 與傳統(tǒng)加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求，尤其在剛性和壽命方面更為嚴格。刀具及刀柄的選擇 應(yīng)從多方面進行考慮，如機床的加工能力、加工工序、工件的材料性能、切削用量的選擇以及其他一些相關(guān)的因素。 刀具選擇總的原則是：既要求精度高、強度大、剛性好、壽命長，又要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具的剛性 [1]。 銑削用刀及其選擇 數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)如下： (1) 銑 刀 半徑 DR 應(yīng) 小 于 零 件 內(nèi)輪 廓 面的 最 小曲 率 半徑 minR ，一般取 （論文） m in( ~ )DRR? 。 (2)零件的加工高度 (1 / 6 ~ 1 / 4) DHR? ，以保證刀具有足夠的剛度。 (3)粗加工內(nèi)輪廓時，銑刀最大直徑 D 可按下 ()計算： 112 sin 21 sin 2DD????? ? ???????? () 式中 1D —— 輪廓的最小凹圓角半徑； ? —— 圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量； 1? —— 精加工余量； ? —— 圓角兩鄰邊的最小夾角。 (4)用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑 eR R r??，即直徑為 2 2 ( )ed R R r? ? ?， 編 程 時 取刀 具 半 徑 為( )eR R r??。 對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。 刀具材料應(yīng)該滿足零件的加工要求 如今所使用的金屬切削材料主要有五類：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼（ CBN）、聚晶金剛石。 (1)根據(jù)數(shù)控加工對刀具的要求，選擇刀具材料的一般原則是盡可能選用硬質(zhì)合金刀具。只要加工情況允許則選用硬質(zhì)合金刀具，就不用高速鋼刀具。 (2)陶瓷刀具不僅用于加工各種鑄鐵 和不同鋼材料，也適用于加工有色金屬和非金屬材料。使用陶瓷刀片，無論什么情況都要用負前角。為了不易崩刃，必要時可將刃口倒鈍。陶瓷刀具在下列情況下使用效果欠佳：短零件的加工；沖擊大的斷續(xù)切削和重切削；鈹、鎂、鋁和鈦等的單質(zhì)材料及其合金的加工 (易產(chǎn)生親合力，導(dǎo)致切削刃剝落或崩刃 )。 (3)金剛石和立方氮化硼都屬于超硬刀具材料，它們可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度值小。一般可用切削液。聚晶 （論文） 金剛石刀片一般僅用于加工有色金屬和非金屬材料。立方氮化硼刀片一般適用加工硬度 450? HBW 的冷硬鑄鐵、合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、高速鋼、軸承鋼以及硬度 350? HBS的鎳基合金、鈷基合金和高鈷粉末冶金零件。 (4)從刀具的結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面，數(shù)控加工應(yīng)盡可能采用鑲塊式機夾可轉(zhuǎn)位刀片，以減少刀具磨損后的更換和預(yù)調(diào)時間。 (5)選用涂層刀具，以提高耐磨性和壽命。 銑削用量的確定 在銑削過程中， 如果能在同一時間內(nèi)切除較多的工件材料，就會有 較高的生產(chǎn)效率?？梢娸^高的背吃刀量、進給量、切削速度均能增加工件材料的切除量。 但是，影響銑刀使用壽命最顯著是 切削 速度，其次是進給量，而背吃刀量的影響最小。 所以，為了保證銑刀較長的使用壽命，應(yīng)當優(yōu)先采用較大的吃刀量，其次是選擇較大的進給量，最后才是選擇適宜的銑削速度。 吃刀量的選擇 當?shù)毒咩娤骷庸r，刀具切入工件包括兩個方向和深度，即銑削深度 pa 和銑 削寬度 wa 。 (1)切削深度 pa (背吃刀量 ) 切削深度也稱為背吃刀量，在機床、工件和刀具剛度允許的情況下， pa 可以等于加工余量，即盡量做到一次進給銑去全部的加工余量，這是提高生產(chǎn)效率的一個有效措施。只有當表面粗糙度要求 aR 小于 時，為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，才需要考慮 保留 一定的余量 后 進行精加工。 (2)切削寬度 wa (側(cè)吃刀量 ) 在編程軟件中稱為步距，一般切削寬度 wa 與刀具直徑 d 成正比。在粗加工中，取較大的步距有利于提高加工效率。使用平底刀進行切削時，一般 L 的取值范圍為：( ~ )wad? 。而使用圓鼻刀進行加工，刀具直徑應(yīng)扣除刀尖的圓角部分，即2d D r?? (D 為刀具直徑， r 為刀尖圓角半徑 )，而 wa 可以取到 (~ )d 。而在使用球頭刀進行精加工時，步距的確定應(yīng)首先考慮所能達到的精度和表面粗糙度。 (3)背吃刀量或側(cè)吃刀量與表面質(zhì)量的要求 （論文） aR 要求為 μm25~ 時，如果圓周銑削的加工余量小于mm5 ，端銑的加工余量小于 mm6 ，粗銑一次進給就可以達到要求。當余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可以分兩次進給完成。 aR 要求為 ~ 時，可分粗銑和半精銑兩步進行。粗銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量應(yīng)盡量做到一次進給去除全部的加工余量，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可分兩次進給完成。粗銑后留 ~ 加工余量，然后在半精銑時切除。 aR 要求為 ~ 時，可分粗銑、半精銑、精銑三步進 行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量取 ~ ；精銑時，圓周銑削的側(cè)吃刀量取 ~ ，面銑刀背吃刀量取 ~ 。 每齒進給量的選擇 粗銑時，切削力是限制提高進給量的主要因素，進給量主要是根據(jù)銑床進給機構(gòu)的強度