【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)體零件與端面加工方案的選擇：① 加工精度為IT7～I(xiàn)T8級(jí)、～用金屬，可以采用普通型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進(jìn)行加工；② 加工精度為IT5～I(xiàn)T6級(jí)、～用金屬，可以采用普通型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進(jìn)行加工；③ 加工精度高于IT表面粗糙度Ra＜，可以采用高檔精密型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車、精密車的方案進(jìn)行加工；④ 對淬火鋼等難加工材料，在淬火前可以采用粗車、半精車的方法，淬火后安排磨削加工。 數(shù)控車削加工內(nèi)圓回轉(zhuǎn)體零件加工方案的確定① 加工精度為IT8～I(xiàn)T9級(jí)、～常用金屬，可以采用普通型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進(jìn)行加工；② 加工精度為IT5～I(xiàn)T6級(jí)、～常用金屬，可以采用精密型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進(jìn)行加工； ③ 加工精度高于IT表面粗糙度Ra＜，可以采用高檔精密型數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車的方案進(jìn)行加工； ④ 對淬火鋼等難加工材料，在淬火前可以采用粗車、半精車的方法，淬火后安排磨削加工。 工序的劃分 工序的劃分可以采用兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 ① 工序集中原則 每道工序包括盡可能多的加工內(nèi)容，從而使工序的總數(shù)減少。其優(yōu)點(diǎn)是：有利于采用高效的專用設(shè)備和數(shù)控機(jī)床，提高生產(chǎn)效率；減少工序數(shù)目、縮短工藝路線，簡化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作；減少機(jī)床數(shù)量、操作工人數(shù)和占地面積；減少工件裝夾次數(shù)，不僅保證了各加工表面的相互位置精度，而且減少了夾具數(shù)量和裝夾工件的輔助時(shí)間。但專用夾具設(shè)備和工藝裝備投資大、調(diào)整維修比較麻煩、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長，不利于轉(zhuǎn)產(chǎn)。② 工序分散原則 將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容很少。其優(yōu)點(diǎn)：加工設(shè)備和工藝裝備結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整和維修方便，操作就愛你但，轉(zhuǎn)產(chǎn)容易；有利于選擇合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間。但工藝路線較長，所需設(shè)備及工人人數(shù)多，占地面積大 工序劃分方法 ① 按所用刀具劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間長，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。 ② 按安裝次數(shù)劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于工件的加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。 ③ 按粗、精加工劃分。即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。這種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、精加工分開的零件，如毛坯為鑄件、焊件或鍛件。 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(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分多道工序。 定位與夾緊方式的確定 正確、合理地選擇工件的定位與夾緊方式，是保證加工精度的必要條件。工件定位基準(zhǔn)的選擇與夾緊方案的確定，應(yīng)注意下列三點(diǎn)。 ① 力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重和誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。 ② 設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到一次定位裝夾后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相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效率。③ 避免采用占機(jī)人工調(diào)整式方案，以免占機(jī)時(shí)間太多，影響加工效率。 加工順序的安排在選定加工方法、劃分工序后，接下來要做的主要內(nèi)容就是合理安排這些加工方法和加工順序。零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序（表面熱處理、清洗和檢驗(yàn)等），這些工序的順序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。切削加工工序的安排： ① 基面先行原則 ② 先粗后精原則 按照粗加工→半精加工→精加工的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。③ 先主后次原則零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，次要表面可穿插進(jìn)行。 ④ 先面后孔原則 ⑤ 先近后遠(yuǎn)原則 一般情況下，離對刀點(diǎn)近的部位先加工，離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程。還利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。 確定走刀路線和工步順序 走刀路線是刀具刀位點(diǎn)在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包含了工步的內(nèi)容，也反映了工步的順序。 走刀路線的確定非常重要，因?yàn)樗c零件的加工精度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。 走刀路線確定原則：① 應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。② 應(yīng)使走刀路線最短，減少刀具空行程時(shí)間或切削進(jìn)給時(shí)間，提高加工效率。 對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 對刀點(diǎn)的選擇原則：① 便于數(shù)字處理和簡化編程。② 容易找正、便于檢查。③ 引起的加工誤差小。換刀點(diǎn)選擇原則： 換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，刀架轉(zhuǎn)位時(shí)刀具不與其他部位干涉為原則。 第三章 刀具的選擇機(jī)械加工自動(dòng)化生產(chǎn)可分為以自動(dòng)生產(chǎn)線為代表的剛性專用化自動(dòng)生產(chǎn)和以數(shù)控機(jī)床為主的柔性通用化自動(dòng)生產(chǎn)。就刀具而言，在剛性專用化自動(dòng)生產(chǎn)中，是以提高刀具專用復(fù)合化程度來獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的。而在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)中，為適應(yīng)隨機(jī)多變加工零件的需求，盡可能通過提高刀具及其工具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化程度來獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。本章簡述對數(shù)控刀具的特殊要求：車削類、鏜銑類數(shù)控刀具系統(tǒng)；刀具預(yù)調(diào)、磨損與破損的自動(dòng)監(jiān)測。 對數(shù)控刀具的要求刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加上效率，而是直接影響加上質(zhì)量。編程時(shí)，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等多方面的因素。以數(shù)控機(jī)床為主的柔性自動(dòng)化加工是按預(yù)先編好的程序指令自動(dòng)地進(jìn)行加工。應(yīng)適應(yīng)加工品種多、批量小的要求，刀具除應(yīng)具備普通機(jī)床用刀具應(yīng)有的性能外，還應(yīng)滿足下列要求： ① 刀具切削性能應(yīng)穩(wěn)定可靠，避免刀具過早地?fù)p壞，而造成頻繁地停機(jī)。由于刀具和工件材料性能的分散性，以及刀具制造工藝和工作條件控制不言，有相當(dāng)一部分刀具的切削性能遠(yuǎn)低于平均性能，使刀具切削性能穩(wěn)定可靠性差。因此必須嚴(yán)格控制刀具材料的質(zhì)量，嚴(yán)格貫徹刀具制造工藝，特別是熱處理和刃磨工序。嚴(yán)格檢查刀具質(zhì)量，確保刀具切削性能穩(wěn)定可靠。 ② 刀具壽命應(yīng)有較高的壽命。應(yīng)選用切削性能好、耐磨性高的涂層刀片以及合理地選擇切削用量。 ③ 保證可靠地?cái)嘈肌⒕硇己团判?。加工時(shí)，應(yīng)不產(chǎn)生紊亂的帶狀切屑，纏繞在刀具、工件上；不易斷屑的刀具應(yīng)保證切屑順利的卷曲和排出；避免形成細(xì)碎的切屑；精加工是切屑不劃傷已加工表面；切屑流出時(shí)不妨礙切削液澆注。為了確?？煽康?cái)嘈?、卷屑和排屑，可采取一下措施：合理選用可轉(zhuǎn)位刀片的斷屑槽槽形；合理地調(diào)整切削用量；在刀體中設(shè)置切削液通道，將切削液直接輸送至切削區(qū)，有助于清除切屑；利用高壓切削液強(qiáng)迫斷屑。 ④ 能快速地?fù)Q刀或自動(dòng)換刀。 ⑤ 能迅速、精確地調(diào)整刀具尺寸。 ⑥ 必須從數(shù)控加工特點(diǎn)出發(fā)來制定數(shù)控刀具的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化結(jié)構(gòu)體系。數(shù)控工具系統(tǒng)應(yīng)是一種模塊式、層次化可分級(jí)更換、組合的體系。 ⑦ 對于刀具及其工具系統(tǒng)的信息，應(yīng)建立完整的數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)。 ⑧ 應(yīng)有完善的刀具組裝、預(yù)調(diào)、編碼標(biāo)識(shí)與識(shí)別系統(tǒng)。 ⑨ 應(yīng)建立切削數(shù)據(jù)庫，以便合理利用機(jī)床與刀具。 刀具快換、自動(dòng)更換和尺寸預(yù)調(diào)① 刀片轉(zhuǎn)位或更換刀片 為了減少換刀時(shí)間，數(shù)控機(jī)床加工時(shí)一般都使用可轉(zhuǎn)位刀具。刀具磨損后只需將刀片轉(zhuǎn)位或更換新刀片就可繼續(xù)切削。它的換刀精度決定與刀片精度和定位精度。目前中等精度刀片適用于粗加工，精密級(jí)刀片只適用于半精加工。在精加工時(shí)仍需尺寸調(diào)整。② 更換刀頭模塊 生產(chǎn)中正在推廣使用模塊式車削類工具系統(tǒng)。它具有能完成車、鏜、切斷、攻螺紋和檢測等刀頭模塊。刀頭模塊通過中心拉桿來實(shí)現(xiàn)快速夾緊或松開。在拉緊時(shí)，能使拉緊孔產(chǎn)生微小彈性變形而獲得很高的精度和剛度，其徑向、軸向精度分別為2um和5um，自動(dòng)換刀時(shí)間為2s。③ 更換刀夾 刀具與刀夾一起從數(shù)控車床上取下。刀片轉(zhuǎn)位或更換后，在調(diào)刀儀上進(jìn)行調(diào)刀。它的特點(diǎn)是可使用較低精度的刀片和刀桿，但刀夾精度要求較高。④ 手動(dòng)更換刀柄在數(shù)控銑床上需連續(xù)對工件進(jìn)行鉆、鉸、鏜、銑、攻螺紋等加工。此時(shí)，將各種刀具分別裝在刀柄上，并在調(diào)刀儀上調(diào)整相應(yīng)尺寸。加工時(shí)根據(jù)加工順序連續(xù)手動(dòng)更換刀柄。調(diào)刀時(shí)的安裝基準(zhǔn)和刀具在機(jī)床上的安裝基準(zhǔn)一致，均為7：24錐柄，可減少安裝誤差。⑤ 自動(dòng)換刀圖為帶轉(zhuǎn)塔刀架的加工中心。轉(zhuǎn)塔刀架上配制了加工零件所需的刀具。加工時(shí)按加工指令轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)過一個(gè)或幾個(gè)位置來進(jìn)行自動(dòng)換刀。換刀動(dòng)作減少，換刀速度較快。如圖所示，在加工中心的刀庫中存儲(chǔ)著加工所需的刀具。按指令，使機(jī)床和刀庫的運(yùn)動(dòng)互相配合來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，也可通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，其過程如圖所示，在生產(chǎn)批量大的柔性制造系統(tǒng)（FMS）中，為了提高生產(chǎn)率，還可采用更換機(jī)床主軸箱來自動(dòng)換刀。 數(shù)控刀具尺寸預(yù)調(diào)為了確保刀具快換后不經(jīng)試切切就可獲得合格的工件尺寸，數(shù)控刀具都在機(jī)外預(yù)先調(diào)整到預(yù)定的尺寸。數(shù)控刀具尺寸的預(yù)調(diào)方法：刀具的軸向和徑向尺寸的調(diào)整方法可根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)及其所配置工具系統(tǒng)。數(shù)控刀具尺寸預(yù)調(diào)儀數(shù)控刀具尺寸預(yù)調(diào)包括：軸向和徑向尺寸、角度等調(diào)整和測量。以前用通用量具和夾具組成的預(yù)調(diào)裝置來預(yù)調(diào)，其精度差又費(fèi)時(shí)，目前已被性能完善的專用預(yù)調(diào)儀所取代。它具有下列特點(diǎn)：① 能對靜止和回轉(zhuǎn)的刀具自動(dòng)檢測。② 對長度、角度和半徑尺寸的測量精度高。重復(fù)精度為2um；。③ 能確定回轉(zhuǎn)型刀具的偏心和跳動(dòng)誤差。④ 能自動(dòng)對焦、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定循環(huán)。⑤ 配有刀具信息編碼的集成讀數(shù)頭。 數(shù)控刀具的工具系統(tǒng)數(shù)控刀具的工具系統(tǒng)是指用來聯(lián)接機(jī)床主軸與刀具之間的輔助系統(tǒng)。它除了刀具本身之外，還包括實(shí)現(xiàn)刀具快換所必須的定位、夾持、拉緊、動(dòng)力傳遞和刀具保護(hù)等部分。在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)中，使用刀具種類多，要求換刀迅速。為此，通過標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化來提高其通用化程度，且也便于刀具組裝、預(yù)調(diào)、使用、管理以及數(shù)據(jù)管理。因此研究用較少種類的刀具滿足多種工件的加工需求，建立包括刀具、刀夾、刀桿和刀座等工具結(jié)構(gòu)體系，是數(shù)控加工基礎(chǔ)。為此不少國家和公司都已制定出自己的標(biāo)準(zhǔn)和體系。數(shù)控刀具的工具系統(tǒng)按使用范圍可分為鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng)和車削類數(shù)控工具系統(tǒng)；按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為整體式工具系統(tǒng)和模塊式工具系統(tǒng)。車削類數(shù)控工具系統(tǒng)：車削類數(shù)控工具系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)一般與下列因素有關(guān)。機(jī)床刀架的形式：由于機(jī)床刀架形式不同，刀具與機(jī)床刀架之間刀夾、刀座也就不同。刀具類型：刀具類型不同，所需的刀夾就不同。例如定尺寸的鉆頭和鉸刀與非定尺寸的車刀等的刀夾就不同。工具系統(tǒng)中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)：有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)刀夾與無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)刀夾的結(jié)構(gòu)顯然不同，例如圖 所示為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鉆夾頭。我國大多數(shù)數(shù)控車床上所使用車刀，除采用可轉(zhuǎn)位車刀的比率和可轉(zhuǎn)位車刀刀體、刀片的精度略高外，與臥式車床上使用的車刀區(qū)別不大。因此至今未能形成我國的車削類工具系統(tǒng)。現(xiàn)介紹目前在我國已較為普及、在國際上被廣泛采用的一種整體式車削工具系統(tǒng)。按照國內(nèi)行業(yè)命名方法，可稱為CZG車削工具系統(tǒng)，它等同于德國標(biāo)準(zhǔn)DIN69880。CZG車削工具系統(tǒng)與數(shù)控車床刀架聯(lián)結(jié)的柄部是由一個(gè)有與其軸線垂直的齒條的圓柱和法蘭組成。在數(shù)控車床的刀架上，安裝刀夾柄部圓柱孔的側(cè)面，設(shè)有一個(gè)有螺栓帶動(dòng)的可移動(dòng)楔形齒條，該齒條與刀夾柄部上的齒條相嚙合，并有一定錯(cuò)位，由于存在這個(gè)錯(cuò)位，當(dāng)旋轉(zhuǎn)螺栓，楔形齒條徑向壓緊刀夾柄部的同時(shí)，使柄部的法蘭緊密的貼緊在刀架的定位面上，并產(chǎn)生足夠的拉緊力。 數(shù)控車刀的類型與選擇 車床主要用于回轉(zhuǎn)表面的加工，如內(nèi)外圓柱面、圓錐棉、圓弧面、螺紋等切削加工。如圖所示為常用車刀的種類、形狀和用途。圖21車刀的分類與用途 1 45186。端面車刀；290186。外圓車刀；外螺紋車刀； 470186。外圓車刀；5成型車刀；690186。左切外圓車刀； 7切斷、車槽車刀；8內(nèi)孔車槽車刀；9內(nèi)螺紋車刀 10186。95186。內(nèi)孔車刀；11186。95186。內(nèi)孔車刀；① 尖形車刀、圓弧形車刀合成行車刀數(shù)控車削常用的車刀一般分為3類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。尖形車刀A、尖形車刀的特征 以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖（同時(shí)也稱其為刀位點(diǎn)）由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，如90內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切斷（車槽）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。用這類車刀加工零件時(shí)，其零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。B、尖形車刀的幾何參數(shù)選擇 尖形車刀的幾何參數(shù)主要指車刀的幾何角度，可根據(jù)不同的加工對象進(jìn)行選擇。 在數(shù)控車削加工中，總希望能按照輪廓一刀連續(xù)車削出所需要的外形，這時(shí)就要對刀具進(jìn)給路線及加工過程中可能出現(xiàn)的刀具干涉等進(jìn)行全面考慮，工件形面與車刀的工作主偏角、副偏角應(yīng)該認(rèn)真核算圓弧形車刀A、圓弧形車刀的特征圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工使用車刀（如圖所示）其特征是：構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一段圓度誤差或輪廓度誤差很小的圓?。辉搱A弧刃每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖。因此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)、外表面，特別適宜于車削各種光滑連接（凹形）的成形面。對于某些精度要求較高的凹去面的車削或大外圓弧面的批量車削，以及尖形車刀所不能完成加工的過象限的圓弧面，宜