【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 路線(xiàn)和保證加工精度兩者的關(guān)系。就精加工而言,應(yīng)在保證加工精度的前提下，盡量縮短加工路線(xiàn),即先精后短；而對(duì)于粗加工，要注重縮短加工路線(xiàn)。同時(shí)不能影響加工精度，先短后精 。2．工序劃分的要點(diǎn)工藝設(shè)計(jì)中的工序劃分，應(yīng)根據(jù)工序集中的原則，關(guān)注以下要點(diǎn)。粗精分開(kāi)若零件(單件) 的全部表面均由數(shù)控機(jī)床加工，工序的劃分一般按先粗加工，后半加工，最后精加工，依次分開(kāi)進(jìn)行；即粗加工全部完成之后再進(jìn)行半精加工、 精加工。粗加工時(shí)可快速切除大部分余量，再依次精加工各個(gè)表面，這樣可提高生產(chǎn)效率，又可保證零件的加工精度和表面粗糙度。而對(duì)于某一加工表面,則應(yīng)按粗加工、半精加工、精加工順序完成。對(duì)于一些位置精度要求較高加工表面，可采用前者； 而對(duì)于一些尺寸精度要求較高者,考慮到零件的剛度、 變形及尺寸精度等因素,建議采用后者。尤其是對(duì)于精度要求較高的加工表面，在粗、 精加工工序之間，零件最好擱置一段時(shí)間，使粗加工后零件的變形得到較為充分的恢復(fù)，再進(jìn)行精加工， 這樣有利于提高加工精度。一般情況下，精加工余量以留毫米為宜。精銑時(shí)應(yīng)盡量采用順銑方式，以保證零件表面質(zhì)量。此外， 在可能條件下，盡量在普通機(jī)床或其他機(jī)床上對(duì)零件進(jìn)行粗加工， 以減輕數(shù)控機(jī)床的負(fù)荷和保證加工精度。3．一次定位對(duì)于一些在加工中易因重復(fù)定位而產(chǎn)生誤差的零件，應(yīng)采用一次定位的方式按順序進(jìn)行換刀作業(yè)。例如：加工箱體類(lèi)零件的各軸線(xiàn)孔系，可依次連續(xù)加工完成同一軸線(xiàn)上的各孔，以提高孔系的同軸度及位置公差，然后再加工其他坐標(biāo)位置的孔，確保孔系的位置精度。根據(jù)零件特征，盡可能減少裝夾次數(shù)。在一次裝夾中，盡可能完成較多的加工表面，減少輔助時(shí)間，提高數(shù)控加工的生產(chǎn)效率。4．先面后孔通常，可按零件加工部位劃分工序，一般先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，后加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位,后加工精度要求較高的部位；先加工平面，后加工孔。例如： 銑平面鏜孔復(fù)合加工，可按先銑平面后鏜孔順序進(jìn)行。因?yàn)殂娤鲿r(shí)切削力較大,零件易變形，待其恢復(fù)變形后再鏜孔，有利于保證孔的加工精度。其次，先鏜孔再銑平面，孔口就會(huì)產(chǎn)生毛刺、飛邊,影響孔的裝配。5．減少換刀在數(shù)控加工中，應(yīng)盡可能按刀具進(jìn)入加工位置的順序集中刀具，即在不影響加工精度的前提下，減少換刀次數(shù)，減少空行程，節(jié)省輔助時(shí)間。零件在一次裝夾中，盡可能使用同一把刀具完成較多的加工表面。當(dāng)一把刀具完成加工的所有部位后，盡可能為下道工序作些預(yù)加工。例如： 使用小鉆頭為大孔預(yù)鉆位置孔或劃位置痕，或用前道工序的刀具為后道工序先進(jìn)行粗加工，然后換刀后完成精加工或加工其他部位。對(duì)于一些不重要的部位，盡可能使用同一把刀具完成同一個(gè)工位的多道工序加工。6．連續(xù)加工在加工半封閉或封閉的內(nèi)外輪廓中，應(yīng)盡量避免加工停頓現(xiàn)象。由于零件、刀具、機(jī)床這一工藝系統(tǒng)在加工過(guò)程中暫時(shí)處于動(dòng)態(tài)平衡彈性變形狀態(tài)下, 若忽然進(jìn)給停頓, 切削力會(huì)明顯減小，就會(huì)失去原工藝系統(tǒng)的平衡，使刀具在停頓處留下劃痕( 或凹痕) 。因此，在輪廓加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓現(xiàn)象，保證零件表面的加工質(zhì)量。7．同向行程為提高數(shù)控機(jī)床的定位精度，刀具應(yīng)盡量采用同向( 或單向) 趨近定位點(diǎn)和加工點(diǎn)的方法，以減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)( 如絲桿間隙)對(duì)定位精度的影響。空載運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照先快后慢分級(jí)降速的順序,接近并到達(dá)預(yù)定點(diǎn)，以避免速度快、慣性過(guò)大而影響其運(yùn)行和定位精度。例如：對(duì)于一些位置精度要求較高的各孔加工時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注各孔加工順序的安排，若安排不當(dāng)， 就有可能把坐標(biāo)軸的反向間隙帶入行程中，會(huì)直接影響各孔之間的位置精度。各孔的加工順序和路線(xiàn)應(yīng)按同向行程進(jìn)行,以免引入反向誤差。 加工方案又稱(chēng)工藝方案，數(shù)控機(jī)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線(xiàn)等內(nèi)容。 在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別 輪廓曲線(xiàn)的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有 樣，才能使所制定加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。 制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線(xiàn)最短以及特殊情況特殊處理。 (1) 先粗后精 為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量(如圖34中的虛線(xiàn)內(nèi)所示部分)去掉，同時(shí)盡量滿(mǎn)足精加工的余量均勻性要求。當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿(mǎn)足不了精加工要求時(shí)，則可安排半精加工作為過(guò)渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時(shí)，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這時(shí)，加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切 和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 (2) 先近后遠(yuǎn) 這里所說(shuō)的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時(shí)，通常安排離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。對(duì)于車(chē)削加工，先近后遠(yuǎn)有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。 (3) 先內(nèi)后外 對(duì)既要加工內(nèi)表面(內(nèi)型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時(shí)，通常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。這是因?yàn)榭刂苾?nèi)表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應(yīng)較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。 (4) 走刀路線(xiàn)最短 確定走刀路線(xiàn)的工作重點(diǎn)，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線(xiàn)，因精加工切削過(guò)程的走刀路線(xiàn)基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。走刀路線(xiàn)泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)(或機(jī)床固定原點(diǎn))開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。 在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線(xiàn)，不僅可以節(jié)省整個(gè)加工過(guò)程的執(zhí)行時(shí)間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動(dòng)部件的磨損等。優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)善于分析，必要時(shí)可輔以一些簡(jiǎn)單計(jì)算。上述原則并不是一成不變的，對(duì)于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。這些都有賴(lài)于編程者實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累與學(xué)習(xí)。 (5) 加工路線(xiàn)與加工余量的關(guān)系 在數(shù)控車(chē)床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過(guò)多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車(chē)床上加工。如必須用數(shù)控車(chē)床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^(guò)多的部位先作一定的切削加工。 1）對(duì)大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線(xiàn) 2）分層切削時(shí)刀具的終止位置 確定切削用量與進(jìn)給量 在編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量。選擇切削用量時(shí)，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機(jī)械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。影響切削條件的因素有：機(jī)床、工具、刀具及工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；切削液的種類(lèi)、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機(jī)床的壽命。 上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率為主要因素。 切削速度快慢直接影響切削效率。若切削速度過(guò)小，則切削時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，刀具無(wú)法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時(shí)間，但是刀具容易產(chǎn)生高熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起來(lái)有： 1. 刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到，碳化物刀具耐高溫切削速度可達(dá)以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達(dá)。 2. 工件材料。工件材料硬度高低會(huì)影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時(shí)切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時(shí)，切削速度可以提高。 3. 刀具壽命。刀具使用時(shí)間(壽命)要求長(zhǎng)，則應(yīng)采用較低的切削速度。反之，可采用較高的切削速度。 4. 切削深度與進(jìn)刀量進(jìn)行切削1．工件安裝的基本原則在數(shù)控機(jī)床上工件安裝的原則與普通機(jī)床相同，也要合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。為了提高數(shù)控機(jī)床的效率，在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn)：（1）力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一。（2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后就能加工出全部待加工表面。（3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。2．夾具的選擇數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下兩點(diǎn)：（1）當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。（2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專(zhuān)用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。加工中心的回零點(diǎn)通常設(shè)置在機(jī)床各軸靠近正方向極限的位置，通過(guò)減速行程開(kāi)關(guān)粗定位而由零位點(diǎn)脈沖精確定位。機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知定值。也就是說(shuō)，可以根據(jù)機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值間接確定機(jī)床原點(diǎn)位置?；亓悴僮饔址Q(chēng)為返回參考點(diǎn)操作。當(dāng)返回參考點(diǎn)的工作完成之后，顯示器即顯示出機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。表明機(jī)床坐標(biāo)系自動(dòng)建立。在數(shù)控加工程序中可用相關(guān)指令使刀具經(jīng)過(guò)一個(gè)中間點(diǎn)自動(dòng)退離到參考點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)已由機(jī)床制造商測(cè)定后輸入數(shù)控系統(tǒng)，并記錄在機(jī)床說(shuō)明書(shū)中，用戶(hù)不得改變。一般加工中心的機(jī)床原點(diǎn)、機(jī)床參考點(diǎn)的位置所示。但許多數(shù)控機(jī)床參考點(diǎn)坐標(biāo)值設(shè)置為零，此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也就是機(jī)床的參考點(diǎn)，機(jī)床坐標(biāo)系中的絕對(duì)坐標(biāo)值均顯示為負(fù)值 。對(duì)刀就是使刀具上的刀位點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合。刀位點(diǎn)是刀具上的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，刀位點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡就是上述介紹的加工路線(xiàn)。亦稱(chēng)編程軌跡。對(duì)刀點(diǎn)是數(shù)控加工時(shí)刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。也就是程序的期點(diǎn)。編程時(shí)首先應(yīng)選取好的對(duì)刀的位置。選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則是；在機(jī)床上容易找正，在加工中便于檢查，編程時(shí)便于數(shù)值計(jì)算，對(duì)刀誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可選擇在零件的某點(diǎn)，如零件的定位孔中心，也可以選擇零件外某點(diǎn)，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定得坐標(biāo)尺寸的關(guān)系，所示對(duì)刀點(diǎn)即使程序的起點(diǎn)，也可以是程序的終點(diǎn)。因此在成批生產(chǎn)中要考慮對(duì)刀點(diǎn)重復(fù)的精度。本章分析了加工中心的組成以及加工中心的應(yīng)用特點(diǎn)，重點(diǎn)總結(jié)了自動(dòng)加工編程中的加工路線(xiàn)的確定，另外也介紹了加工中心的裝夾定位。第3章 加工中心常用工具數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專(zhuān)用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上,因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類(lèi)有多種方法。1．根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：（1）整體式；（2）鑲嵌式，采用焊接或機(jī)夾式連接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；（3）特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。2．根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：（1）高速鋼刀具；（2）硬質(zhì)合金刀具；（3）金剛石刀具；（4）其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀其等。3．從切削工藝上可分為:（1）車(chē)削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀其等多種；（2）鉆削刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；（3）鏜削刀具；（4）銑削刀具等。數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：a、剛性好(尤其是粗加工刀具)，精度高，抗振及熱變形小；b、互換性好，便于快速換刀；C、壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；d、刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；e、刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇迹岳谇行嫉呐懦?；f、系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。平底立銑刀是銑削加工的主要刀具之一，如圖31所示。主要進(jìn)行粗銑，去除大量毛坯，小面積水平平面或者輪廓精銑。圖31 平面立銑刀2．圓角銑刀圓角銑刀結(jié)合了球頭銑刀和平底銑刀的共同點(diǎn)，如圖32所示，是粗銑精銑加工常用刀具之一。圖32 平底銑刀帶倒角3．球頭銑刀球頭銑刀是刀刃類(lèi)似球頭的裝配于銑床上用于銑削各種曲面、圓弧溝槽的刀具，如圖33所示。球頭銑刀也叫R刀，球頭銑刀可以銑削模具鋼、鑄鐵、碳素鋼、合金鋼、工具鋼、一般鐵材，屬于立銑刀。33 球頭銑刀鼓形刀形狀類(lèi)似鼓形，如圖34所示。它的切削刃分布在半徑為R的圓弧面上,端面無(wú)切削刃。加工時(shí)控制刀具上下位置,相應(yīng)改變刀刃的切削部位,可以從工件上切出從負(fù)到正的不同斜角。成型銑刀一般是為特定形狀的工件或者加工內(nèi)容專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制作的，如圖35所示。圖34 鼓形銑刀圖35成型銑刀面銑刀，是用于銑削加工的、具有一個(gè)或多個(gè)刀齒的旋轉(zhuǎn)刀具。工作時(shí)各刀齒依次間歇地切去工件的余量。面銑刀主要用于在銑床上加工平面、臺(tái)階等，如圖36所示。圖36 面銑刀鍵槽銑刀是一種銑削刀具，刃徑極限誤差分e8，d8兩種。鍵槽銑刀小螺旋角(20度)、槽深、近似直線(xiàn)折背、 和 麻花鉆 有點(diǎn)相似。鍵槽銑刀主要用于加工鍵槽與槽，鍵槽銑刀對(duì)銑鍵槽很好用，如圖37所示。圖37 鍵槽銑刀選擇刀具總的原則是:安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在進(jìn)行刀具選擇時(shí)需要注意以下問(wèn)題：。實(shí)際生產(chǎn)中，立銑刀常用來(lái)加工平而零件周邊輪廓；硬質(zhì)合金刀片銑刀常用來(lái)銑削平面；高速鋼立銑刀常用來(lái)加工凸臺(tái)、四槽球頭洗刀常用來(lái)加工立體型面和變斜角輪廓外形。2．由于球頭刀具的端部切削速度為零,切削行距一般取得很濃密，因此，球頭銑刀常用于曲面的精加工來(lái)保證加工精度。3．必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄,以便換裝刀具。4．平衡好刀具成本和加工成本之間的關(guān)系。1．確定合理切削用量的意義切削用量包括背吃刀量a，切削速度V、進(jìn)給量f等。數(shù)控加工對(duì)同一加工過(guò)程選用不同的切削用量,會(huì)產(chǎn)生不同的切削效果。合理的切削用量應(yīng)能保證工件的加工質(zhì)量和刀具所有壽命,充分發(fā)揮機(jī)床潛力,最大限度發(fā)揮刀具的切削性能，并能獲得高生產(chǎn)率和低加工成本。2．切削用量的選擇原則粗加工切削用量的選擇原則