【文章內容簡介】 5 零 件加工定位基準的選擇正確選擇定位基準對保證加工表面的尺寸精度和相互位置精度，確定各表面加工順序和夾具結構的設計都有很大影響。因此，定位基準的選擇是一個很重要的問題。 工件的裝夾工件裝夾情況的好壞，不僅直接影響工件加工精度，還關系到產品質量問題，而且工件裝夾的快慢還直接影響到生產效率以及工件成本。在實際的應用中一般是先定位后夾緊，但是也有同時完成的，如三爪卡盤夾持工件。該零件形狀比較復雜、尺寸精度要求較高，但輪廓面精度要求不是很高，所以如圖可選用平口虎鉗，以底面和兩側面定位，零件先要加工上表面，因此以下平面為裝夾面，加工完所需要素后，翻轉夾持外輪廓，將夾持面銑掉。平口虎鉗如圖 51 所示：6 / 50圖 51 裝夾圖 零件粗基準的選擇用毛坯上未加工過的毛坯面作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。粗基準的選擇，一般情況下就是第一道工序定位基準的選擇，往往是進行后續(xù)工序加工的基準。在選擇粗基準時應考慮盡量減少裝夾次數。粗基準一般情況下只使用一次。零件是以 A 面作為粗基準。以 B 面作為精基準的裝夾面。如圖 52 所示： 圖 52 粗精基準圖 零件精基準的選擇用已加工過的表面作為定位基準，稱為精基準。精基準選擇應保證從零件精度出發(fā)，同時也要考慮裝夾方便，夾具結構簡單。如圖 52 以 A 面作為裝夾面，翻面夾持，在以B 面作為精基準，保證了一次裝夾完成所有面的加工減少了換刀次數，定位誤差，提高了加工精度，同時體現了基準統(tǒng)一原則。7 / 506 選 擇并確定工藝裝備 刀具尺寸的選擇（1）直徑尺寸：根據零件圖樣不同，選取的刀具尺寸不一樣。選取直徑尺寸原則是：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準，在同時可根據選取的刀具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量，刀尖的距離包括刀柄和刃具兩部分。選取的原則是：在滿足各個部位加工要求前提下，盡量減少刀具長度，以提高工藝系統(tǒng)的剛性，制造工藝和編程時，一般不必準確確定刀具的長度，只需初步估算出刀具長度范圍。根據經驗公式： =ABN+L+ + (公式 61)1T0ZtT公式中：—刀具長度1 A—主軸端面至工作臺中心最大距離 B—主軸在 Z 向的最大行程 N—加工表面距工作臺中心距離 L—工件的加工深度尺寸—刀具切出工件長度（以加工表面取 25 mm，毛坯表面取 58 mm） 0Z刀具長度示意圖如圖 61 所示：圖 61 刀具長度示意圖8 / 50根據不同的加工內容，則需要不同規(guī)格的刀具來進行加工，該零件材料為鑄鐵，毛坯為 105mm105mm30mm，而零件實際尺寸為 100mm100mm25mm?？紤]到加工的效率，接刀痕跡，走刀的重疊量，綜合分析確定粗、精平面采用直徑為 Ф20mm 的立銑刀；輪廓采用 Ф18mm 和 Ф16mm 的鍵槽銑刀；圓弧最小尺寸為 R6mm 則采用直徑為Ф12mm 的立銑刀。 刀具材料的選擇 刀具材料性能切削用刀具材料應具備的性能如表 61 所示：表 61 切削用刀具材料應具備的性能材料 刀具使用時的性能 希望具備的性能 作為刀具使用時的性能高硬度 耐磨損性 化學穩(wěn)定良好 耐氧化性、耐挎散性高韌性 耐崩刃性破損性 低親和性 耐熔點、凝點、粘力性高耐熱性 耐塑性變形性 磨削成型性能良好 刀具制造的高生產率熱傳導能力良好 耐熱沖擊性耐熱裂紋性 鋒刃性良好刃口鋒利表面質量好微小切削可能 各種刀具材料(1)高速鋼 在 仍能保持較高的硬度，較之其他工具鋼耐磨性好且比硬質合C?60金韌性高，但壓延性較差，熱加工困難，耐熱沖擊性較弱。不適合高速切削和硬的材料。(2)硬質合金 具有較高的紅硬性，能在 保持較好的加工性能，允C?108??許切削速度就高速剛的 4～10 倍。復合碳化物系硬質合金在銑削金屬的切削中顯示出極好的性能。于是，硬質合金得到了很大的普及。(3)陶瓷 加工中陶瓷刀具很容易因熱裂紋產生崩刃等損傷，且切削溫度易較高。陶瓷刀具因其材質的化學穩(wěn)定性好、硬度高，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應用。(4)立方氮化硼 主要適用于高速加工。9 / 50(5)聚晶金剛石 適用于高效地加工有色金屬和非金屬材料，能得到高精度、高光亮的加工表面，使其在高精加工領域中得到了普及。數控機床對刀具的要求與普通機床的切削相比，數控機床對刀具的要求更高。不僅要精度、剛度好、耐用度高而且尺寸穩(wěn)定，安裝調整方便。從以上刀具材料看，金剛石的硬度、耐磨性最高，遞次降低到高速鋼但材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低。在數控機床中，采用最廣泛的是硬質合金類。因為這類材料目前從經濟性、適應性、多樣性、工藝性等各方面，綜合效果都優(yōu)于陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石。但是根據零件材料和我院數控基地刀具的實際情況，我選用了高速鋼刀具加工零件。 量具的使用表量具的使用表如表 62 所示：表 62 量具表名稱 規(guī)格 用途游標卡尺 主要用于測量內、外尺寸和深度等千分尺025mm75100mm主要用于長度測量工具直尺 0100mm 主要用來測量工件的長度和垂直度 切削用量的確定制定切削用量，是在選擇好刀具材料和幾何角度的基礎上，確定背吃刀量進給量和切削速度制定切削用量的原則，是在保證加工質量降低成本和提高生產率的前提下，使ap、F、Vc 的乘積最大。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質量和加工成本均有顯著影響。選擇切削用量時，就是在保證加工質量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機床性能和刀具切削性能，使切削效率最高。粗加工時應選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量；最后根據刀具耐用度確定最佳的切削速度。精加工時應根據加工后的余量確定背吃刀量；其次根據已加工表面粗糙度要求，選取最小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下盡可能選用較高的切削速度。10 / 50 主軸轉速的確定主軸轉速 n(r/min): n=1000（Vc/πd）　 　　　　 （公式 62）公式中：Vc—切削速度， 　　　　　　　單位 m/min d—銑刀直徑，單位 mm 由于每把刀計算方式相同，現選取粗、精銑平面 Ф20 的立銑刀為例說明其計算過程。 根據切削原理可知，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。如表 63 所示:表 63 銑削時切削速度切削速度 /(m/min)cv工件材料 硬度/HBS高速鋼銑刀 硬質合金銑刀225 18~42 66~150225~325 12~36 54~120鋼325~425 6~21 36~75190 21~36 66~150190~260 9~18 45~90鑄鐵160~320 ~10 21~30鋁 70~120 100~200 200~400從理論上講，切削速度 Vc 的值越大越好，因為這不僅可以提高生產率，而且可以避11 / 50免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實際上由于機床、刀具等的限制，綜合考慮： 取粗銑時 =20m/min 精銑時 =25m/mincv cv代入 62 式中： = （1000 20 ）/（20） = （100025）/ （20）粗n 精n =　　　　=398r/min 進給速度的確定 在保證機床、刀具不超出工件精度充許的數值，表面粗糙度值不太大的前提下，盡量選擇大的進給量，粗加工時限制進給量的主要是切削力，半精加工和精加工時，限制進給量的主要是表面粗糙度。切削進給量 F 是切削時單位時間內工件與銑刀沿進方向的相對位移，單位為mm/min。它與銑刀轉速 n、銑刀齒數 z 及每齒進給量 fz（mm/z）的關系為:　　　　 　　　　　 　F=fzZN 　　　　　 　　　　　?。ü?63）公示中： z—銑刀齒數 單位：（mm/min）fz—銑刀每齒工作臺移動距離，即每齒進給量（mm/z） 每齒進給量 fz 的選取主要取決與工具材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工具材料的強度和硬度越高，fz 越小，反之越大。硬質合金銑刀的每齒進給量高于同類高速鋼銑刀。銑刀每齒進給量如表 64 所示：表 64 銑刀每齒進給量 Zf每齒進給量 /（mm/z）粗銑 精銑工件材料高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀鋼 ~ ~鑄鐵 ~ ~~ ~鋁 ~ ~ ~ ~12 / 50綜合選取：粗銑 = mm/zZf 精銑 = 銑刀齒數 z=3上面計算出： = 將它們代入式子 63 計算。 粗銑時：F=3318 精銑時：F=3398 =76mm/min =60mm/min切削進給速度也可由機床操作者根據被加工工件表面的具體情況進行手動調整，以獲得最佳切削狀態(tài)。 背吃刀量的確定主要根據機床刀具和工件的剛度允許的情況下。粗加工（Ra10～80um）時，一次進給盡可能切削全部余量。在中等功率機床上，背吃刀量可達 8～10 mm。半精加工（～10um）時，背吃刀量取為 ～2mm。精加工（～ ）時，背吃刀量取為 ～。最好一次切凈余量，以提高生產效率。根據零件材料和我院刀具性能考慮，粗加工時：ap=2mm；精加工時：ap=；從這當中選擇最為合適，即提高了生產效率，又可延長刀具使用壽命。7 切 削液的選擇合理的選擇切削液可以改善工件與刀具間的摩擦狀況降低切削力和切削溫度，減輕刀具摩損減小工件的熱變形，從而可以提高刀具耐用度提高加工效率和加工質量。切削液具有冷卻、潤滑、清洗、防銹的作用，因此在數控加工中使用切削液是一個必須的選擇。常用的冷卻液主要有三種表 71 所示：表 71 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13 / 50乳化液 水、油、乳化劑 冷卻、潤滑、清洗切削油礦物油、動植物油、極壓添加劑或油性潤滑切削液應根據工件材料，刀具材料，加工方法和技術要求等具體情況進行選用。下述幾條供參考：（1）高速的刀具紅硬性差，需采用切削液，硬質合金刀具紅硬性好，一般不加切削液；若硬質合金刀具使用切削液，必須連續(xù)、充分的澆注；不能間斷。（2）切削鑄鐵和鋁合金時，一般不用切削液。如要使用切削液，選用煤油為宜。（3）粗加工時，以冷卻為主，可選用水溶液或低濃度的乳化液，精加工時，主要以潤滑為主，可選用切削油或濃度高的乳化液。（4）低速加工時，可選用油性較好的切削油；重切削時，可選用極壓切削液。綜上所述：根據我選擇的材料鑄鐵我選擇乳化液為冷卻液。它的主要作用是：冷卻、潤滑、清洗而且還有一定的防銹作用。8 工 藝方案的制訂 加工方案的制訂加工中心具有刀庫功能，也就是說在加工中心上加工零件，一般是多工步，多刀具的零件加工，在安排加工順序時同樣要遵循， “基面先行” 、 “先粗后精” 、 “先主后次”及“先面后孔”的一般工藝原則。根據該零件的外型我制定了下面兩種方案：方案一：銑夾持面→翻面夾持→粗精銑上平面→粗精銑外輪廓→粗精銑菱形凹槽→粗精銑五邊行凹槽→粗精銑菱形外輪廓→粗精銑四個大弧形凸臺→粗精銑四個小弧形凸臺→翻面銑底平面方案二：銑夾持面→翻面夾持→粗精銑上平面→粗銑四個小弧形凸臺→粗銑四個大弧形凸臺→粗銑菱形外輪廓→粗銑外輪廓→粗銑菱形凹槽→粗銑五邊行凹槽→精加工→翻面銑底平面以上兩種方案中第二種方案是從外面逐層往里面銑第一種方法與第二種相反。該零件菱形凹槽與五邊形凹槽的深度不一致，菱形凹槽的深度是 10mm,五邊形凹槽的深度是14 / 505mm，第一種可減少在加工中的變形。第二種方案是先粗加工，后精加工，而第一種方案是一道工序粗精加工完了才加工下一個工序，大大的減少了換刀的時間。綜上所述我選擇第一種加工方法進行加工。 刀具卡片的制訂根據零件結構特點，銑削菱形凹槽輪廓、菱形凸輪廓、圓弧凸臺輪廓時，銑刀直徑受槽寬限制，同時考慮刀鑄鐵的材質，因此對刀具選用設計的刀具卡片，如表 81 所示：表 81 數控加工刀具卡片零件名稱 菱形凸臺 編制 劉孟昆序 半徑補償值號刀具號 刀具規(guī)格、名稱 刀柄型號粗加工 精加工1 T01 φ20 立銑刀 BT402 T02 φ18 鍵槽銑刀 BT403 T03 φ16 鍵槽銑刀 BT404 T04 φ12 立銑刀 BT4015 / 50 工藝過程卡此零件的工藝過程卡片如表 8