【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 好，應(yīng)考慮減少換刀次數(shù)，整個(gè)加工過(guò)程采用一把刀具所加工的內(nèi)容安排在一個(gè)工序（或工步）中；其次根據(jù)零件表面精度要求，要把粗、精加工分層次依次進(jìn)行；再次在考慮有凸臺(tái)和凹槽的同時(shí)，還要遵循先主后次的原則；最后還要考慮先加工精度要求較低的面或輪廓，再加工精度要求較高的面或輪廓。 加工工藝路線的制定 根據(jù)零件圖樣，制定以下加工順序方案，選取最佳一種，（即加工 工時(shí)最短，且又能保證質(zhì)量）下面分析兩套加工順序方案進(jìn)行比較。 方案一： 8 下料→退火→銑 3mm 的夾持面→翻面夾持→粗銑上平面→精銑上平面→粗銑外輪廓→精銑外輪廓→粗銑凸臺(tái)及凸臺(tái)曲面→精銑凸臺(tái)及凸臺(tái)曲面→粗銑凹槽→精銑凹槽→銑孔→銑掉夾持面→檢驗(yàn)。 方案二： 下料→退火→銑 3mm的夾持面→翻面夾持→粗銑上平面→粗銑外輪廓→粗銑凸臺(tái)→精銑凸臺(tái)→精銑上平面→精銑外輪廓→精銑凸臺(tái)→銑孔→銑掉夾持面→檢驗(yàn)。 方案二換刀次數(shù)多，加工工時(shí)較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響加工效率，方案一能達(dá)到加工要求。故兩個(gè)零件都選擇方案一進(jìn)行 。 確定刀具和起刀、進(jìn)刀和退刀的工藝問(wèn)題的處理 刀具的合理選擇和使用，對(duì)提高數(shù)控加工效率、降低生產(chǎn)成本、縮短交貨期及加快新產(chǎn)品開發(fā)等方面有十分重要的作用。國(guó)外有資料表明，刀具費(fèi)用一般占制造成本%4%，如果進(jìn)給速度和切削速度提高 15%20%，則可降低制造成本 10%15%。這說(shuō)明使用好的刀具會(huì)增加成本，但效率提高則會(huì)使機(jī)床費(fèi)用和人工費(fèi)用有很大的降低，這正是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)所采用的加工策略之一。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性質(zhì)、加 工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選擇刀具及刀柄。 刀具尺寸選擇包括直徑尺寸和長(zhǎng)度尺寸 （ 1）直徑尺寸：根據(jù)零件圖樣不同，選用的刀具尺寸不一樣，因圖而異。 選取的原則是：在刀具能夠滿足加工前提下，盡量選取直徑大的刀具，銑削刀具都是標(biāo)準(zhǔn)成型刀具，同時(shí)可根據(jù)選取刀具的直徑提取刀具各異的刀具。 （ 2）長(zhǎng)度尺寸：在加工中心上，刀具長(zhǎng)度一般是指主軸端面到刀 包括刀柄和刀具。 選擇刀具的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下， 盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性，結(jié)合我院實(shí)際，采用高速鋼刀具加工。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式： 1T =ABN+L+ 0Z +tT （ 61） 式中 ： 9 1T — 刀具長(zhǎng)度 A— 主軸端面至工作臺(tái)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(tái)中心 距離 L— 工件的加工深度尺寸 0Z — 刀具切出工件長(zhǎng)度（以加工表面取 2～ 5 mm 毛坯表面取 5～ 8 mm） 刀具長(zhǎng)度示意圖如圖 61所示。 圖 61 刀具長(zhǎng)度示意圖 程序起始點(diǎn)、返回點(diǎn)和切入點(diǎn)（進(jìn)刀點(diǎn)）切出點(diǎn)（退刀點(diǎn)）的確定 （ 1）程序起始點(diǎn) 是指程序開始時(shí)，刀尖（刀位點(diǎn)）的初始停留點(diǎn)。 （ 2）程序返回點(diǎn) 是指一把刀程序執(zhí)行完畢后，刀尖返回后的停留點(diǎn)為換刀點(diǎn)。 （ 3）切入點(diǎn)（ 進(jìn)刀點(diǎn)） 是指在曲面的初始切削位置上，刀具與曲面的接觸點(diǎn)。 （ 4）切出點(diǎn)（退刀點(diǎn)） 是指曲面切削完畢后，刀具與曲面的接觸點(diǎn)。 程序起始點(diǎn)、返回點(diǎn)和切入點(diǎn)、切出點(diǎn)的方法 （ 1）起始點(diǎn)、返回點(diǎn)的確定原則 10 在同一個(gè)程序中，起始點(diǎn)和返回點(diǎn)最好應(yīng)相同，圖 21 的程序起始點(diǎn)就是在X0Y0Z100 的位置，在加工時(shí)，多個(gè)程序的設(shè)置最好也完全相同。 （ 2） 切入點(diǎn)選擇原則 在進(jìn)刀或切削過(guò)程中，要使刀具不受損壞，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)粗加工而言，選擇曲面內(nèi)的最高角點(diǎn)作為曲面的切入點(diǎn)（初始切削點(diǎn)）。因?yàn)樵擖c(diǎn)的余量較小， 進(jìn)刀時(shí)不易損壞刀具。對(duì)精加工而言，選擇曲面內(nèi)某個(gè)曲率比較平緩的角點(diǎn)作為曲面的切入點(diǎn)，因?yàn)樵谠擖c(diǎn)處，刀具所受的彎矩小，不易折斷刀具。 總之，要避免將銑刀當(dāng)鉆頭用，立銑刀不能軸向進(jìn)刀，最否則因受力大，排屑不便而使刀具受損。 （ 3）切出點(diǎn)的選擇原則 這個(gè)主要考慮在切完工件后退出工件是否要損傷工件的其它表面及是否與機(jī)床的其它部分和夾具相互撞擊的情況。 圖 62 刀具在加工中的幾個(gè)平面 （ 1） 起始平面 是程序開始時(shí)刀具的初始位置所在的 Z平面，如前所述 ，一般定義在被加工零件的最高點(diǎn)之上 50～ 100mm 左右的某一位置上，在加工時(shí)取高出工件 100mm。 （ 2） 返回平面 是指程序結(jié)束時(shí)，刀尖點(diǎn)（不是刀具中心）所在的 Z 平面，它也定義在被加工表面的最高處 50～ 100mm 的某一個(gè)位置上，在加工時(shí)取高出工件 100mm。 11 （ 3） 進(jìn)刀平面 以快速下刀的位置到達(dá)安全平面，一般為（ 10～ 20mm）以 G01 速度在 Z 向下刀的平面，取高出工件 20mm。 （ 4） 退刀平面 加工完零件之后，退出加工表面，一般是退出加工表面（ 10～ 20mm）快速至退刀平面，取高出工件 20mm。 （ 5） 安全平面 就是加工時(shí)，為了提高工作效率而進(jìn)行設(shè)置的一個(gè)平面，一般是高出工件（ 10～30mm），取高出工件 30mm。 在數(shù)控加工中刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡和方向稱為加工路線，加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，走刀路線盡量短、效率高等。對(duì)于進(jìn)刀和退刀也有一定的要求，進(jìn)刀和退刀不僅要影響加工時(shí)間，還要影響零件的質(zhì)量。 安排零件走刀方式時(shí)，首先要考慮進(jìn)刀和退刀直接影響的加工精度，在進(jìn)刀時(shí)，最好選取的有利于加工又不影響加工精度，直線進(jìn)刀容易在工件表面上留下進(jìn)刀、退刀痕跡或撞刀， 而沿圓弧段方向進(jìn)刀、退刀就不同，既不會(huì)留下痕跡而且還不會(huì)影響表面加工質(zhì)量。在面銑時(shí)，可以正方向直接退刀。在退刀時(shí)，刀具位置先要退到不會(huì)與零件輪廓相撞擊的位置，再退到安全平面。如：在加工弧形連接 凸臺(tái) 零件輪廓完成后，刀具應(yīng)沿圓弧順銑方向退出，應(yīng)當(dāng)有 G01 慢速退出輪廓表面，再快速退回安全平面。 零件加工方案分析 此零件圖樣中可以看到輪廓的周邊曲線圓弧和粗糙度值要求都很高，零件的裝夾采用平口裝夾。在安裝工件時(shí)，要注意工件的安裝，要放在鉗口中間部位。安裝虎鉗時(shí)，要對(duì)它的固定鉗口找正，工件被加工部分要高出 鉗口，避免與鉗口發(fā)生干涉。安裝工件時(shí)， 注意工件上浮。將工件坐標(biāo)系建立在工件上表面、零件的幾何中心處。 12 7 冷卻液的選擇 零件加工時(shí) ，由于切削時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，刀具與工件之間會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，溫度會(huì)急劇升 影響零件精度；冷卻液是用來(lái)降低刀具和工件之間所產(chǎn)生摩擦的溫度，不僅要減少切削熱的產(chǎn)生，而且要改善散熱條件。使用切削液可以有效地降低溫度，還可以防止切削層金屬的變形。為了提高加工零件精度和刀具的耐用度及使用壽命，在切削加工過(guò)程中必須使用冷卻液對(duì)工件和刀具進(jìn)行冷卻，以免造成“燒刀”的現(xiàn)象和影響零件精度。因?yàn)樵诹慵x用材 料為鋁合金，對(duì)冷卻液的要求并不是很高，考慮到零件不屬于大批量生產(chǎn)，所以在選擇冷卻液時(shí)選擇乳化液即可。通過(guò)查詢資料得出表 71常用的三種冷卻液： 表 71常用冷卻液 冷卻液名稱 主要成分 主要作用 水溶液 水、防繡添加劑 冷卻 乳化液 水、油、乳化劑 冷卻、潤(rùn)滑、清洗 切削油 礦物油、動(dòng)植物油、極壓添加劑或油性 潤(rùn)滑 8 切削用量選擇 數(shù)控加工切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速 n（切削速度 Vc）、背吃刀量 ap 和進(jìn)給量 f（或進(jìn)給速度 Vf）其確定原則與普通機(jī)械加工相似，對(duì)于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并編入 程序單內(nèi)。 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，參考的切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 確定背吃刀量 主要根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件的剛度來(lái)決定，在剛度允許的情況下，粗加工時(shí) 13 背吃刀量可以選擇大一些，最好一次切凈余量，以提高生產(chǎn)效率，為了保證加工精度和表面粗糙度，一般都要留一點(diǎn)余量最后精加工，在數(shù)控機(jī)床上，精加工余量可小于普通機(jī)床，除銑曲面留 ，其他面都留 確定主軸轉(zhuǎn)速 主要根據(jù)允許的切削速度 Vc(m/min)選取 n= DVc?1000 （ 81） 式 中 ： Vc— 切削速度 D— 工件或刀具的直徑（ mm） 由于每把刀計(jì)算方式相同，現(xiàn)選取 20 的立銑刀為例說(shuō)明其計(jì)算過(guò)程。 D=20mm 根據(jù)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，可參考表 81 選取。 表 81 銑削時(shí)切削速度 工件材料 硬度 /HBS 切削速度 cv / (m/min) 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 225 18~42 66~150 225~325 12~36 54~120 325~425 6~21 36~75 鑄鐵 190 21~36 66~150 190~260 9~18 45~90 160~320 ~10 21~30 鋁 合金 70~120 100~200 200~400 從理論上講， cv 的值越大越好，因?yàn)檫@不僅可以提 高生產(chǎn)率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實(shí)際上由于機(jī)床、刀具等的限制，綜合考慮： 14 以加工鋁合金為例： 粗銑時(shí) cv =150m/min 精銑時(shí) cv =200m/min 代入 81 式中： 粗n = 1501000?? 精n = 2020000?? =計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速 n 要根據(jù)機(jī)床有的或接近的轉(zhuǎn)速選取 粗n =2389 r/min 精n =3185 r/min 同理計(jì)算 ? 10 鍵槽銑刀： 取 粗n =2020r/min 精n = 3000r/min 加工鑄鐵的時(shí)候： 粗銑時(shí) cv =20m/min 精銑時(shí) cv =30m/min 經(jīng)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 粗n =318 r/min 精n =478 r/min 進(jìn)給速度 數(shù)控加工切削用量 確定原則與普通機(jī)械加工相似，對(duì)于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并編入程序單內(nèi)。 該零件切削速度 的選擇：由于該零件的毛坯采用 鋁合金材料，