【文章內容簡介】 的控制下，因而每一時刻都應有明確的運動軌跡及位置。走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據之一，因此，在確定走刀路線時，最好畫一張工序簡圖，將已經擬定出的走刀路線畫 上去（包括進、退刀路線），這樣可為編程帶來不少方便。工步的劃分與安排一般可隨走刀路線來進行，在確定走刀路線時，主要考慮以下幾點： 求最短加工路線，減少空刀時間以提高加工效率； ，最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來； 、退刀（切入與切出）路線要認真考慮，以盡量減少在輪廓切削數控加工工藝基礎概述 7 中停刀（切削力突然變化造成彈性變形）而留下刀痕，也要避免在工件輪廓面上垂直上下刀而劃傷工件； ，對橫截面積小的細長零件或薄板零件應采用分幾次 走刀加工到最后尺寸或對稱去余量法安排定刀路線。 定位基準與夾緊方案的確定 在確定定位基準與夾緊方案時應注意下列三點： 1．盡可能作到設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一； 2．盡量將工序集中，減少裝夾次數，盡量可能做到在一次裝夾后就能加工出全部待加工表面； 3．避免采用占機人工調整裝夾方案。 夾具的選擇 由于夾具確定了零件在機床坐標系中的位置，即加工原點的位置，因而首先要求夾具能保證零件在機床坐標系中的正確坐標方向，同時協(xié)調零件與機床坐標系的尺寸。除此之外，主要考慮下列幾點： 1．當零件 加工批量小時，盡量采用組合夾具，可調式夾具及其它通用夾具； 2．當小批量或成批生產時才考慮采用專用夾具，但應力求結構簡單； 3．夾具要開敞，其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀（如產生碰撞等）； 4．裝卸零件要方便可靠，以縮短準備時間，有條件時，批量較大的零件應采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。 刀具的選擇 刀具的選擇是數控加工工序設計的主要內容之一，它不但影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。另外，數控機床主軸轉速比普通機床高 12倍，且主軸輸出功率大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，數控加工對 刀具的要求更高，不僅要求精度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。隨著刀具材料性能的提高與結構特性的改善，數控加工用刀具在耐用度、剛度、抗脆性、斷屑和調整更換等方面的性能已有很大的改善。例如，目前涂層刀具，立方氮化硼刀具以至陶瓷刀具與金剛石刀具等可使刀具的切削速度大幅度提高。然而，從如何加工的角度看，加工刀具類型與工藝方案的合理選擇則極為重要。 數控機床對所使用的刀具有許多性能上的要求，只有達到這些要求才能使數控機床真正發(fā)揮效率。在選擇數控機床所用刀具時應注意以下幾個方面： 1．良好 的切削性能?，F代數控機床正向著高速、高剛性和大功率方向發(fā)展，因而所使用刀具必須具有能夠承受高速切削和強力切削的性能。同時，同一批刀淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定，這是由于在數控機床上為了保證加工質量，往往實行按刀具使用壽命換刀或由數控系統(tǒng)對刀具壽命進行管理。 2．較高的精度。隨著數控機床、柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展，要求刀具能實現快速和自動換刀；又由于加工的零件日益復雜和精密，這就要求刀具必須具備較高的形狀精度。對數控機床上所用的整體式刀具也提出了較高的精度要求，有些立銑刀的徑向尺寸精度高達 5μ m以滿足精密零 件的加工需要。 3．先進的刀具材料。刀具材料是影響刀具性能的重要環(huán)節(jié)。除了不斷發(fā)展常用的高速鋼和硬質合金鋼材料外，涂層硬質合金刀具已在國外普遍使用。硬質合金刀片的涂層工藝是在韌性較大的硬質合金基體表面沉積一薄層（一般 5～ 7μ m）高硬度的耐磨材料，把硬度和韌性高度地結合在一起，從而改善硬質合金刀片的切削性能。 在如何使用數控機床刀具方面，也應掌握一條原則：尊重科學，按切削規(guī)律辦事。對于不同的零件材質，在客觀規(guī)律上就有一個切削速度（ v）、背吃刀量（ aP）、進給量（ f）三者互相適應的最佳切削參數。這對大零件、稀有 金屬零件、貴重零件更為重要，應在實踐中不斷摸索這個最佳切削參數 [3]。 切削用量的確定 當編制數控加工程序時，編程人員必須確定每道工序的切削用量。確定時一定要根據機床說明書中規(guī)定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，當然也可結合實踐經驗采用類比的方法來確定切削用量。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件或保證刀具的耐用度不低于一個工作班，最少也不低于半個班的工作時間。 背吃刀量為平行于軸線測量的切削層尺寸，單位為 mm。端銑時，背吃刀量為切削層深度；而圓周銑時，背吃刀量為被加工表面的寬度。背吃刀 量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于零件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數控加工的精加工余量可以比普通機床加工的余量小一些。 銑削加工的進給量 f(mm/r)是指刀具旋轉一周，工件與刀具沿進給方向的相對位移量；進給速度事單位時間內工件與銑刀沿進給方向的相對位移量。進給速度與進給量的關系為 vf=nf(n 為銑刀轉速 r/min)。進給量與進給速度是數控銑床加工切削用量中的重要參數，根據零件表面粗糙度、加工精度 要求、刀具及材料等因素，參考切削用量手冊選取或通過選取每齒進給量 fz，在根據公式 f=Zfz（ Z為銑刀齒數）計算。 泵蓋零件的數控加工工藝分析 9 第 三 章 泵蓋零件的數控加工工藝分析 泵蓋零件 圖 圖 31 泵蓋零件圖 泵蓋零件圖分析 1)加工內容。該零件主要由平面、孔系及外輪廓組成，因為毛坯是長方塊，尺寸為 116mm 86mm 23mm（長寬高），加工內容包括 2)加工要求。該零件的正面主要由平面，圓形凸臺，八個通孔組成，該零件的反面無加工要求。其零件圖尺寸標注完整、正確、符合數控加工要求，加工部位清楚明確 。分析圖紙，可知矩形輪廓長和寬都沒有精度要求，因此加工零件的六個表面時需只需要進行粗加工。 φ 30H9 ? mm 的孔的 精度要求為 ， φ 38f8 ?? 的外輪廓的 精度要求為 ， φ 的 通孔的高度精度要求為 1mm，其他無精度要求。 泵蓋的外輪廓表面粗糙度要求 為 ，對于 φ 30H9 ? mm的孔、φ 38f8 ?? 的孔 及高度 ? 的 精度要求較高，所以該部分應分粗精加工兩個階段，以保證其尺寸精度和表面粗糙度要求。因為零件尺寸都有精度要求，因此加工時分為粗、精加工兩個階段進行，以保證其尺寸精度和表面粗糙度。 泵蓋零件數控加工工藝 設計 毛坯選擇 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 10 (1)鑄件 鑄件適用于形狀復雜的零件。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬鑄造、壓力鑄造等。見常用的是砂型鑄造。當毛坯精度要求低、生產批量較小是時，采用木模手工造型法；當毛坯精度要求高、生產量很大時，采用金屬型 機器造型法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等非金屬。 (2)鍛件 鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產率低，適用于單件小批生產以及大型零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小、生產率高、但成本也高，適用于中小型零件毛坯的大批大量生產。 (3)型材 型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。 (4)焊接件 焊接件是根據需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯，它簡單方便，生產周期短，但需經時效處理后 才能進行機械加工。 (5)冷沖壓件 冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機械、儀表、輕工電子產品方面應用廣泛。但因沖壓模具昂貴而僅用于大批量生產。 (1)零件的材料及力學性能要求 零件材料的工藝特性和力學性能大致決定了毛坯的種類。例如，鑄鐵零件用鑄造毛坯；鋼質零件當形狀較簡單且力學性能要求不高時常用棒料，對于重要的鋼質零件，為獲得良好的力學性能，應選用鑄件，當形狀復雜且力學性能要求不高時用鑄鋼件；非鐵金屬零件常用型材或鑄造毛坯。 (2)零件的結構形狀與外形尺寸 大型且結構較 簡單的零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；結構復雜點的毛坯多用鑄造；小型零件可用模鍛件或壓力鑄造毛坯；板狀鋼質零件多用鍛件毛坯；軸類零件的毛坯，若臺階直徑相差不大，可用棒料；若各臺階尺寸相差較大，則宜選擇鍛件。 (3)生產綱領的大小 大批量生產中，應采用精度和生產率都較高的毛坯制造方法。鑄件采用金屬型機器造型和精密鑄造，鑄件用模鍛或精密鍛造。在單件小批量生產中用木模手工造型或自由鍛來制造毛坯。 (4)現有生產條件 確定毛坯時，必須結合具體的生產條件，如現場毛坯制造的實際水平和能力、外購的可能性等。 (5)充分 利用新工藝和新材料 為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產率，應充分考慮精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機械中的應用。這樣，可大大減少機械加工量，甚至不需要進行加工。 3. 根據泵蓋零件的零件圖，零件的尺寸為 116mm 86mm 23mm（長寬高），該零件材料為 45 鋼，選擇毛坯時，其加工面都要具有充分的加工余量，所以毛坯的尺寸取 119mm 89mm 26mm（長寬高） 45 鋼。 泵蓋零件的數控加工工藝分析 11 定位基準的選擇 圖 32 毛坯示意圖 基準可分為設計基準和工藝基準兩大類。按用 途不同工藝基準又可分為定位基準、工序基準、測量基準和裝配基準。而定位基準又可分為以下兩大類： 粗基準 ：用未加工過的表面所作的定位基準。 粗基準的選擇要保證用粗基準定位所加工出的精基準具有較高的精度，使后續(xù)各加工表面通過基準定位具有較均勻的加工余量，并與非加工表面保持應有的相對位置精度。粗基準的選擇原則如下： (1) 相互位置要求原則； (2) 加工余量合理分配原則； (3) 重要表面原則； (4) 重復使用原則。 精基準： 用已加工過的表面所作的定位基準。 精基準的 選擇應從保證工件的位置精度和裝夾方便這兩方面來考慮。精基準的選擇原則如下： (1) 基準重合原則； (2) 基準統(tǒng)一原則； (3) 自為基準原則； (4) 互為基準原則； (5) 便于裝夾原則。 ，選擇該零件的粗精基準： （ 1）粗基準 以毛坯的底面 F為粗基準，裝夾 B面和 E面加工上表面 A。 （ 2）精基準 以已銑表面 A 為精基準，裝夾 A 面和 F 面加工零件 4 個側面。 再以已銑表面 A為精基準，裝夾 B面和 E 面 加工零件 F 面孔、凸臺及上表面輪廓。 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 12 加工順序設計 根據基面先行、先粗后精 、先主后次、先面后孔、先內后外的原則確定加工順序。由零件圖可見，零件的高度 Z向基準是 A 下底面，長和寬方向的基準是 φ 19 的 內孔的中心線。從工藝角度看， A 下底面也是加工零件各結構的基準定位面，因此，在對各個內容加工先后順序的列表中，第一個加工的面是 A下底面，且該表面的加工與其他結構的加工不可以放在同一個工序。 φ 19 的 內孔的中心軸線又是底板并圓角過渡的外輪廓的基準，因此它的加工應在底板的外輪廓的加工前，加工中考慮到裝夾的問題， φ 19 的內孔和底板的外輪廓也不便在同一次裝夾中加工。 按數控加工應盡量集中工序加工的原 則，可把 φ 19 的內孔、 φ 30H9 ? 的孔、 4φ 9 的通孔、 4φ 的通孔、 φ 30H9 ? 內圓輪廓、 φ 38f8 ?? 的外圓輪廓、零件的上表面在一次裝夾中加工出來。這樣按裝夾次數為劃分工序的依據，則該零件的加工主要的為六個工序，并且次序是加工 A 下底面 → 加工 B的側面 → 加工 C 的側面 → 加工 D 的側面 → 加工 E的側面 → 加工 F 上表面、 φ 19 的內孔、 φ 30H9 ? 的孔、 4φ 9的通孔、 4φ 的通孔、 φ 30H9 ? 內圓輪廓、 φ 38f8 ?? 的外圓輪廓 。至此零件的加工順序基本確定，總結如下： 第一次裝夾，裝夾 B、 D面，加工 A的下底面。 第二次裝夾，裝夾 A、 F面，加工 B的側面。 第三次裝夾，裝夾 A、 F面，加工 C的側面。 第四次裝夾，裝夾 A、 F面，加工 D的側面。 第五次裝夾，裝夾 A、 F面，加工 E的側面 第六次裝夾，裝夾 B、 D 面，加工零件 F上表面及零件的 φ 19 的內孔、 φ 30H9 ?的孔、 4φ 9 的通孔、 4φ 的通孔、 φ 30H9 ? 孔內輪廓、 φ 38f8 ?? 孔外 輪廓。 刀具選擇 （ 1）（端）面銑刀 面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削為副切削刃。由于面銑刀的直徑一般比較大，為φ 450～φ 500mm，故常制成套式鑲齒結構，即將刀齒和刀體分開，刀齒為高速鋼或硬質合金，刀體采用 40Cr 制作，可長期使用。高速鋼面銑刀按國家 標準規(guī)定，直徑φ 80～φ 250mm，螺旋角為 100 度，刀齒數 z=10～26。 表 泵蓋零件刀具卡片 直徑 /mm 齒數 50 63 98 80 125 160 200 250 315 400 500 （續(xù)表 ） 泵蓋零件的數控加工工藝分析 13 粗齒 4 6 8 10 12 16 20