【文章內容簡介】 的典型零件，則要對零件的多個加工面、多工位加工需要更換夾具和倒換工藝基準，這樣會降低加工精度和生產(chǎn)效率。又如將立式銑床的典型工件在臥式銑床上加工，則需要增加彎板夾具，降低工件加工工藝系統(tǒng)的剛性。 （ 2）機床規(guī)格的選擇 應根據(jù)被加工典型工件的大小尺寸選用相應規(guī)格的數(shù)控機床。數(shù)控機床的主要規(guī)格包括工作臺尺寸、幾個數(shù)控坐標的行程范圍和主軸電動機功率。選用工作臺尺寸應保證工件在其上面能順利裝夾，被加工工件的加工尺寸應在各坐標有效行程內。加工中心的工作臺面尺寸和 3 個直線坐標行程都有一定比例關系，如機床 的工作臺為 500mm500mm，其 X 軸行程一般為 700～ 800mm， Y 軸為 550～ 700mm， Z 軸為 500～ 600mm，因此工作臺的大小基本確定了加工空間的大小。此外，選擇數(shù)控機床時還應考慮工件與換刀空間的干涉及工作臺回轉時與護罩等附件干涉等一系列問題，而且還要考慮機床工作臺的承載能力。13 對機床的主要技術參數(shù)了解是確定機床能否滿足加工要求的重要依據(jù)。 （ 3）機床精度的選擇 選擇機床的精度等級應根據(jù)被加工工件關鍵部位加工精度的要求來確定，批量生產(chǎn)的零件實際加工出的精度公差數(shù)值一般為機床定位精度公差數(shù)值 的 1． 5～ 2． 0 倍。數(shù)控銑床按精度分為普通型和精密型。普通型 CNC 機床可批量加工 8 級精度的工件，精密型 CNC 銑床加工精度可達 5～ 6 級，但對使用環(huán)境要求較嚴格且要有恒溫等工藝措施。此外，普通型 CNC 銑床進給伺服驅動機構大都采用半閉環(huán)方式，故對滾珠絲杠受溫度變化引起的伸長無法檢測，因此會影響工件加工精度。在一些要求較高的加工中心上，對絲杠伸長采取預拉伸措施，這不僅減少了絲杠熱變形，也提高了傳動剛度。 CNC 銑床的直線定位精度和重復定位精度綜合反映了該軸各運動元部件的綜合精度。尤其是重復定位精度，它反映了該控制軸 在全行程內任意點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該控制軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。 銑圓精度是綜合評價 CNC銑床有關數(shù)控軸的伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能的指標。由于數(shù)控機床具有一些特殊功能。因此，在加工中等精度的典型工件時，一些大孔徑圓柱面和大圓弧面可以采用高切削性能的立銑刀銑削。測定每臺機床的銑圓精度的方法是用一把精加工立銑刀銑削一個標準圓柱試件，中小型機床圓柱試件的直徑一般在 200～ 300mm 左右。將銑削后加工得到的標準圓柱試件放到圓度儀上，測出加工圓柱的輪廓線，取其最大包絡圓和最小包絡圓，兩14 者間 的半徑差即為其精度。 加工方法的選擇 機械零件的結構形狀是多種多樣的，但它們都是由平面、外圓柱面、內圓柱面或曲面、廓形面等基本表面組成的。加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，應結合零件的結構形狀、尺寸大小、材料及生產(chǎn)類型等因素全面考慮。 加工方案設計的原則 零件上的加工表面，常常是通過粗加工半精加工和精加工逐步達到，對這些表面僅根據(jù)質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，應正確地確定從毛坯 到最終成形的加工方案。 數(shù)控加工工藝路線的設計 數(shù)控加工工藝路線設計是下一步工序設計的基礎，其設計的質量會直接影響零件的加工質量與生產(chǎn)效率。設計工藝路線時應對零件圖、毛坯圖認真消化，結合數(shù)控加工的特點靈活運用普通加工工藝的一般原則，盡量把數(shù)控加工工藝路線設計得更合理一些。 數(shù)控銑削加工零件的工序順序 在數(shù)控銑床上加工零件，工序比較集中，在一次裝夾中，盡可能完成全部工序。根據(jù)數(shù)控機床的特點，為了保持數(shù)控銑床的精度，降低生產(chǎn)成本，延長使用壽命，通常把零件的粗加工，特別是基準面、定位面的加工在普通 機床上進行。 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15 (包括表面處理、清洗和檢驗等 )，這些工序的順序直接影響到零件的加工質量、生產(chǎn)效率和加工成本。因此，在設計工藝路線時，應合理安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序，并解決好工序間的銜接問題。 銑削加工零件劃分工序后，各工序的先后順序排定通常要考慮如下原則： (1)基面先行原則 用作精基準的表面應優(yōu)先加工出來。 (2)先粗后精原則 各個表面的加工順序按照粗加工→半精加工→精加工→光整加工的順序依次進行， 逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度。 (3)先主后次原則 零件的主要工作表面、裝配基面應先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進行。 (4)先面后孔原則 對平面輪廓尺寸較大的零件，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面上加工孔，孔加工的編程數(shù)據(jù)比較容易確定，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時的軸線不易歪斜。 對 于平面盤形凸輪來說，后 3 個原則很容易理解，不再敘述，下面重點講述基面先行原則，對它的應用往往是排列工序的關鍵，也是難點。 16 定位基準的選擇是決定加工順序的重要因素。在安排加工工序之前，應先找出零件的主要加工表面，并了解它們之間主要的相互位置精度的要求。而定位基準的選擇對零件各主要表面的相互位置精度又有著直接的影響。一些彼此有較高精度要求的表面應盡量在一次安裝中加工出來，這樣可減少零件的安裝誤差對它們之間的相互位置精度的影響。 用作精基準的表面應優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。任 何一個較高精度的表面在加工之前，作為其定位基準的表面必須已加工完畢。 加工這些定位基準面時又必須以另外的表面來作為定位粗基準。因此當工藝分析時工序的精定位基準初步確定后，向前可推出加工定位精基準的工序，向后推出以工序的精定位基準加工的工序，這樣便可以逐步得到整個工藝過程的加工順序的大致輪廓。 按零件裝夾定位方式劃分工序 由于每個零件結構形狀不同，各表面的技術要求也有所不同，所以按加工時的定位方式劃分工序，也就是以完成相同表面的那一部分工藝過程為一道工序。對于加工表面多而復雜的零件，可按其結構特點 (如內形、外形、曲面和平面等 )劃分成多道工序。一般加工外形時，以內形定位，加工內形時以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。 17 O 1O 4R61177。R175177。 R64177。R175BCA15A B16I O3O+xDO 5C2OR69 R21EO 2C1+zHR46G+yF+y 圖 盤形凸輪 （一） 零件圖 如圖 所示 的盤狀凸輪零件的加工。分析工藝路線的方法是：首先分析出零件的設計基準是中心孔 30 7H mm? 的中心和 A面 (或 B面 )，精定位基準顯然由一面兩孔定位比較合適，因此可向前推出加工定位精基準中心孔 30 7H mm? 的加工及另一個工藝孔 13 7H mm? 的加工和 A面 (或 B 面 )的加工工序 —— 第一階段采用普通機床的加工工序，第二階段采用數(shù)控機床的加工工序，由一面兩孔定位，加工凸輪的曲線輪廓表面。 再插入適當?shù)臒崽幚砉ば蚝洼o助的工序等， 盤狀凸輪零件整個工藝過程的加工順序就基本明確了。 故在選擇并做出決定時，應結合本單位的實際，如生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉情況等?？傊?，要盡量做到合理，立足于解決難題、攻克關鍵點和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。 一般適合數(shù)控 銑削加工零件的大致的加工順序是： ①加工精基準。 18 ②粗加工主要表面。 ③加工次要表面。 ④安排熱處理工序。 ⑤精加工主要表面。 ⑥最終檢查。 數(shù)控銑削工序的各工步順序 由于數(shù)控機床集中工序加工的特點，在數(shù)控銑床上的一個加工工序，一般為多工步，使用多把刀具。因此在一個加工工序中應合理安排工步順序，它直接影響到數(shù)控銑床加工的精度、效率、刀具數(shù)量和經(jīng)濟性。安排工步時除考慮通常的工藝要求之外，還應考慮下列因素： ①以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工 的內容，最好接連進行，以減少刀具更換次數(shù)，節(jié)省輔助時間。 ②在一次安裝的工序中進行的多個工步，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。 ③工步順序安排和工序順序安排是類似的，如都遵循由粗到精的原則。先進行重切削、粗加工，去除毛坯大部分加工余量，然后安排一些發(fā)熱小、加工要求不高的加工內容 (如 鉆小孔、攻螺紋等 )，最后再精加工。 ④考慮走刀路線，減少空行程。如決定某一結構的加工順序時，還應兼顧到鄰近的加工結構的加工順序，考慮相鄰加工結構的一些相似的加工工步能否統(tǒng)一起來，用一把刀接連加工，減少換刀次數(shù)和空行程移 動量。 數(shù)控加工工序與普通加工工序的銜接 19 數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其他普通工序，如果銜接的不好就容易產(chǎn)生矛盾，因此在熟悉整個加工工藝內容的同時，應相互建立技術狀態(tài)要求，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術要求；對毛坯的熱處理狀態(tài)等，目的是達到相互能滿足加工需要，且質量目標及技術要求明確，交接驗收有依據(jù)。關于手續(xù)問題，如果是在同一個車間，可由編程人員與主管該零件的工藝員共同協(xié)商確定，在制定工序工藝文件中互審會簽，共同負責；如不是同一車間，則應用交接 狀態(tài)表進行規(guī)定，共同會簽，然后反映在工藝規(guī)程中。 數(shù)控工藝路線的設計是下一步走刀路線的設計基礎，會對零件的加工質量與生產(chǎn)效率造成較大的影響，設計工藝路線時應認真分析零件圖，結合數(shù)控加工的特點和實際經(jīng)驗來靈活運用普通加工工藝的一般原則，盡量把數(shù)控加工工藝路線設計得更趨合理。 走刀路線的設計 在數(shù)控加工中，刀具刀位點在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡稱為走刀 (加工 )路線，它不但包括了工序的內容，而且也反映出工序的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。因此，在確定走刀路線時最好畫一張工序簡圖，將已 經(jīng)擬定出的走刀路線畫上去 (包括進刀、退刀路線 )，這樣可為編程帶來不少方便。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點： (1)加工路線應保證被加工零件的加工精度和表面粗糙度要求，且效率要較高。 20 (2)應使加工路線最短，這樣既可簡化程序段，又可減少空走刀時間，以提高生產(chǎn)率。 (3)保證零件的工藝要求。 (4)利于簡化數(shù)值計算，減少程序段的數(shù)目和程序編制的工作量。 另外確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床刀具的系統(tǒng)剛度等情況，確定是一次走刀還是多次走刀完成加工。 銑削平面的加工路線 刀具切人工件時，應避免沿零件外廓的法向切入，而應沿外廓曲線延長線的切向切入，以避免在切入處由于法向力過大產(chǎn)生刀具的刻痕而影響表面質量，保證零件外廓曲線平滑過渡。同理，在切離工件時，在工件的輪廓處直接退刀，會造成進給停頓，使工件表面出現(xiàn)凹坑，因此也應該沿零件輪廓延長線的切向逐漸切離工件。 為保證零件表面質量，對刀具的切入和切出程序需要精心設計。銑削外表面輪廓時，銑刀的切入和切出點應沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應沿法向直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕， 保證零件輪廓光滑。銑削封閉的內輪廓表面時，若內輪廓曲線允許外延，則應沿切線方向切人、切出。若內輪廓曲線不允許外延，刀具只能沿內輪廓曲線的法向切入、切出，此時刀具的切入、切出點應盡量選在內輪廓曲線兩幾何元素的交點處。當內部幾何元素相切無交點時，為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口，刀具切入、切出點應遠離拐角。 此外，輪廓加工中應避免進給停頓。因為加工過程中的切削力會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形并處于相對平衡狀態(tài)，進給停頓時，切削力21 突然減小會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進給停頓處的零件輪廓上留下刻痕。 為提高 工件精度和減小表面粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以 ~ 為宜，而且精銑時宜采用順銑，以減小零件被加工表面粗糙度的值。 確定零件的夾緊方法和夾具的選擇 工件的定位與夾緊方案的確定 工件的定位基準與夾緊方案的確定， 應遵循前面所述 有關定位基準的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，還應該注意下列三點： (1)力求設計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重合誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。 (2)設法減少裝夾次 數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾中，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)控機床的效率。 (3)避免采用占機人工調整方案，以免占機時間太多，影響加工效率。 夾具的選擇 數(shù)控銑床工件裝夾一般都是以平面工作臺為安裝的基礎，定位夾具或工件，并通過夾具最終定位夾緊工件，使工件在整個加工過程中始終與工作臺保持正確的相對位置。數(shù)控加工用的夾具大都是通用性的，編程人員在大多數(shù)情況下不進行實際設計，而是選用。對專用的工夾具，編程人