【導(dǎo)讀】運(yùn)用所學(xué)知識對零件圖進(jìn)行工藝分析、制定工藝路線、確定工藝方案。UG軟件進(jìn)行造型和自動編程，最終完成零件的加工。造型、軌跡及G代碼的生成也以最簡潔的方式做出，達(dá)到了預(yù)期

　　

【正文】 型面壁較厚，具有一定剛性，所以粗精銑均采用順銑方式進(jìn)行。走刀示意可以參照件一的走刀路線圖。 切削用量及 切削液的選擇 在一定切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和加工質(zhì)量的主要手段。 數(shù)控銑床 的切削用量包括切削速度 Vc、進(jìn)給速度 fv 、背吃刀量 pa 和側(cè)吃刀量 ca 。切削用量的選擇方法是考慮刀具的耐用度，先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進(jìn)給速度，最后確定切削速度。 切削參數(shù)對機(jī)械加工的影響 （ 1）對加工質(zhì)量的影響 ① Vc 的影響。因?yàn)?Vc對切削溫度θ影響最大，所以 Vc 主要是通過θ來影響加工質(zhì)量。隨著 Vc 的增加，θ上升，工件的溫升變形和刀具磨損加快，使誤差加大。 同時，工件表面層的熱應(yīng)力。金相組織也發(fā)生變化，使工件表面質(zhì)量下降。 27 ② f 的影響。 f 主要是通過已加工表面的殘留面積來影響表面粗糙度的。在中等以上 f時，降低 f可降低表面粗糙度值 。但當(dāng)?shù)退偾邢鳎?～ ）時，由于存在塑性變形故可使 Ra增大。 ③ pa 的影響。 pa 主要是通過切削力來影響加工質(zhì)量的。隨著 pa 的增大，切削力成正比的增加，工藝系統(tǒng)發(fā)生變形、振動等，使加工精度和表面粗 糙度下降。 （ 2）對刀具使用壽命的影響 刀具耐用度 T 與刀具總?cè)心ゴ螖?shù) n 的乘積稱為刀具壽命。它是一把刀從開始到完全報廢所經(jīng)過的切削時間。對刀具壽命的影響主要從耐用度的影響來分析。 Vc、 f、 pa 增加時，刀具磨損加劇，耐用度降低，其中影響最大的是 Vc，其次是 f，影響最小的是 pa ，因此，貴重、精密的刀具是不宜采用高速切削和大進(jìn)給量切削的。 （ 3）對生產(chǎn)效率的影響 在一定的切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和 加工質(zhì)量的主要手段。 pa （端銑）或側(cè)吃刀量 ca （圓周銑） 如 圖 37所示，背吃刀量 pa 為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm，端銑時 pa 為切削層深度，圓周銑削時 pa 為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量 ca為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位 為 mm，端銑時 ca 為被加工表面寬度，圓周銑削時 ca 為切削層深度。端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量要求決定。 （ 1） 工件表面粗糙度要求為 ～ ，分粗銑和半精銑兩步銑削加工，粗銑后留半精銑余量 ～ 。 28 圖 37 銑刀銑削用量 （ 2） 工件表面粗糙度要求為 ～ ，可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削加工。半精銑時端銑背吃刀量或圓周銑削側(cè)吃刀量取 ～ 2mm，精銑時圓周銑側(cè)吃刀量取 ～ ，端銑背吃刀量取 ～ 1mm。 該工件的表面粗糙度為 ，孔及型腔粗糙度為 ，其余為 。 應(yīng) 采用粗銑、精銑， 件一總余量為 1mm,件二的總余量為 。 fv 進(jìn)給速度指單位時間內(nèi)工件與銑 刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位為 mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) Z 及每齒進(jìn)給量 zf (單位為 mm/z)有關(guān)。 進(jìn)給速度的計算公式： fv = zf Z n （ 31） 式中 : 每齒進(jìn)給量 zf 的選用主要取決于工件材料和刀具材料的機(jī)械性能、 工件表面粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件剛性差或刀具強(qiáng)度低， zf 值取小值 ,每齒進(jìn)給量的選用參考表見表 31。 表 31銑刀每齒進(jìn)給量 zf 參考表 工件材料 每 齒 進(jìn) 給 量 zf (mm/z) 粗銑 精銑 29 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 ～ ～ ～ ～ 鑄鐵 ～ ～ 各刀具的每 轉(zhuǎn) 進(jìn)給量根據(jù)表查得如 表 32。 表 32銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f 刀具名稱 φ 32面銑刀 φ 20立銑刀 φ 25內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀 φ 11鉆頭 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(mm/r) ～ ～ 刀具名稱 φ 20立銑刀（擴(kuò) 孔） φ 16H7鉸刀 φ 12整體合金立銑刀 φ 8球頭刀 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(mm/r) Vc 表 33 銑削時的切削速度參考表 工件材料 硬度（ HBS） 切削 速度 Vc (m/min) 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金刀具 鋼 225 18～ 42 66～ 150 225～ 325 12～ 36 54～ 120 鑄鐵 325～ 425 6～ 21 36～ 75 190 21～ 36 66～ 150 190～ 260 9～ 18 45～ 90 160～ 320 ～ 10 21～ 30 銑削的切削速度與刀具耐用度 T、每齒進(jìn)給量 zf 、背吃刀量 pa 、側(cè)吃刀量ea 以及銑刀齒數(shù) Z成反比，與銑刀直徑 d成正比。其原因是 zf 、 pa 、 ea 、 Z增大時，使同時工作齒數(shù)增多，刀刃負(fù)荷和切削熱增加，加快刀具磨損，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。表 33列出了銑削切削速度 cV 的參考值。 而具體選用公式為 cV = nd?? /1000 （ 32） 選用的參數(shù)如 表 34。 表 34銑削時的切削速度 刀具名稱 φ 32面銑刀 φ 20立銑刀 φ 25內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀 φ 11鉆頭 銑削速度Vc(mm/min) 160～ 250 200 70 25 30 刀具名稱 φ 20立銑刀 φ 16H7鉸刀 φ 12整體合金立銑刀 φ 8球頭刀 銑削速度Vc(mm/min) 100 15 150 150 切削液是為提高切削加工效率而使用的液體。 它可有效地減小摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和刀具磨損，提高生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量。切削液具有冷卻、潤滑、清洗和防銹作用，常用的切削液有乳化液和切削油。 切削該工件時使用的是硬質(zhì)合金刀具，由于它的耐熱性好，所以一般不使用切削液。若要使用，則必須大量注射，以免硬質(zhì)合金刀具因冷熱不均產(chǎn)生裂紋。 31 4 UG造型與 加工 UG 是一種功能強(qiáng)大的軟件，在本零件的造型中我們用到的是 UG 的建模和加工模塊。 首先我們要建立新文件，文件名只能是英文和數(shù)字組成。建好新文件后，分別對 凸臺 和 凹槽 進(jìn)行線架造型 。 凸臺 的實(shí)體造型 凸臺 的實(shí)體造型，首先為了便于做加工，所以新建一個平面，距 XY 平面42mm。在此平面上繪制 一個 180 180正方形 ，完成草圖后，向上拉伸 36mm。 以底板上平面為繪圖平面，進(jìn)入草圖繪制圖 41，完成草圖后，向下拉伸求差 5mm。 圖 41 曲線 C外輪廓 以 C曲線上平面為繪圖平面，繪制圖 42草圖 D 向外輪廓，向上求和拉伸10mm。 32 圖 42 D 向外輪廓 以 C曲線上平面為繪圖平面，繪制圖 43 草圖 b向輪廓，向下求 差拉伸 3mm。 圖 43 b 向輪廓 以底板上平面為繪圖平面，繪制草圖 44， 2xφ ? 向下求差拉伸 20mm，2xφ 11 求和拉伸為通孔。 33 圖 44 孔 以 D向型腔為繪圖平面，繪制草圖 45 中心孔，并求差拉伸為通孔。 圖 45 中心孔 以 D向型腔為繪圖平面，繪制草圖 46，孔求差拉伸 22mm。單擊螺紋指令，以該孔作為螺紋的生成目標(biāo)，生成 M42 深 18 螺紋， 所有造型完成后，所生成的 凸臺 模型如圖 47所示。 圖 46 螺紋 34 圖 47 凸臺 模型 凹槽 的實(shí)體造型 凹槽 的實(shí)體造型，在 XY 平面上繪制 一個 180 180 正方形 ，完成草圖后，向上拉伸 。 以底板上平面作為繪圖平面，繪制草圖 48外輪廓圖形。向上求和拉伸 5mm。 圖 48 凸臺外輪廓 以底板上平面為繪圖平面，繪制孔 2xφ ? ，草圖如 49求差拉伸成通孔。 35 圖 49 孔 2xφ 16 以 C 曲線上平面為繪圖平面，繪制圖 410草圖 D 向外輪廓，向下求差拉伸。 圖 410 D向外輪廓 以 D 向型腔為繪圖平面，繪制草圖 411中心孔，并求差拉伸為通孔。 圖 411 中心孔 完成上述造型后， D 向外輪廓進(jìn)行邊倒圓，半徑 R3。 所有 造型完成后，所 36 生成的 凹槽 模型如圖 412 所示。 圖 412 凹槽 模型 成 程序 通過草圖拉伸對毛坯進(jìn)行設(shè)定，同時要確定毛坯中心在系統(tǒng)坐標(biāo)系（繪圖坐標(biāo)系）中的坐標(biāo)值。因?yàn)樵摾L圖原點(diǎn)在圖形的底平面上，所以毛坯中心的坐標(biāo)值設(shè)定值為（ 0,0,0）。注意對刀時，刀具找正毛 坯中心后，要按該坐標(biāo)值設(shè)定毛坯中心。然后進(jìn)入 UG加工模塊，首先設(shè)定加工坐標(biāo)系、工件加工的安全平面，對工件進(jìn)行加工。 工藝參數(shù)設(shè)定 首先我們定義刀具參數(shù)，根據(jù)列出的刀具清單。例如φ 32 立銑刀參數(shù)及圖形如圖 41 414 所示，其它刀具按照各自參數(shù)設(shè)定。 37 圖 413 刀具參數(shù) 圖 414 φ 32刀具 生成加工軌跡 在加工中我們一般用到的加工方法有四種： mill planar（一般平面銑）、 38 mill contour（型腔銑）、 fixed contour（固定軸銑）、 drill（鉆、鏜孔）。在該零件的加工中，我們也用到上述四種加工方法。在這里我們例舉件一薄壁a 的加工進(jìn)行說明，薄壁 a 分為內(nèi)型腔和外輪廓，其加工路線是粗加工、半精加工、精加工。 內(nèi)型腔加工粗加工時選擇并輸入圖 415的內(nèi)容，選用一般平面銑，刀具選擇φ 20 的。 圖 415 粗加工 然后點(diǎn)擊確定，會出現(xiàn)圖 416對話框，參數(shù)設(shè)置如圖所示。切削區(qū)域選擇a曲線內(nèi)型腔底面，刀具參數(shù)如圖 417。 39 圖 416 加工對話框 圖 417 刀具參數(shù) 選擇好刀具和 正確的參數(shù)后確定生成道具路徑如圖 418所示： 圖 418 a 曲線內(nèi)型腔粗加工刀具路徑 半精加工和精加工步驟也是一樣，只是選擇刀具參數(shù)上不一樣。 各自 的加工路徑如圖 41 420 所示： 40 圖 419 a曲線內(nèi)型腔半精加工 圖 420 a曲線內(nèi)型腔精加工 凸臺 、 凹槽 所有加工軌跡完成后 如圖 42 422 所示，并 要對其軌跡進(jìn)行3D仿真加工，看看還有哪些地方未加工到。是否產(chǎn)生刀具干涉， 軌跡是否需要編輯，最后確定后即完成加工軌跡生成。 41 圖 421 凸臺 加工軌跡 圖 422 凹槽 加工軌 跡 所有加工軌跡完成后，要對其進(jìn)行后置處理，生成加工程序。首先選擇要輸出程序的項(xiàng)，再點(diǎn)擊“輸出 CLSF”，設(shè)置好參數(shù)如圖 423自動即生成程序。 42 圖 423 后置處理 摘取 a曲線內(nèi)腔槽精加工程序如下： % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 S1048 M03 N0050 G43 Z15. H00 . . . N1120 G3 N1130 N1140 N1150 G0 Z15. N1160 M02 % 43 5 零件加工 在加工零件時步驟如下： （ 1）回機(jī)床零點(diǎn) 開機(jī)首先檢驗(yàn)機(jī)床主軸是否能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查各輔助功能是否正常，然后將各坐標(biāo)軸回到機(jī)床零點(diǎn)。 （ 2）建立工件坐標(biāo)系 將夾具找正后，裝夾工件。所謂建立工件坐標(biāo)系就是將刀具在機(jī)床中具有正確的位置關(guān)系。該工件采用試切對刀法。 （ 3）程序檢驗(yàn) 將程序傳入機(jī)床后進(jìn)行相應(yīng)的修改，在將機(jī)床處于單段運(yùn)行狀態(tài)，檢驗(yàn)刀具在機(jī)床中運(yùn)行的位置是否正確，主要是 Z 軸，當(dāng)位置確定后釋放單段運(yùn)行狀態(tài)。 （ 4）自動運(yùn)行 自動運(yùn)行后，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，讓刀具擁有合適的切削參數(shù)，并且注意冷卻液及其他輔助功能的正常運(yùn)行。 產(chǎn)品在加工后進(jìn)行了檢驗(yàn)，產(chǎn)品在基本尺寸上能夠保證。但還存在以下不足： 從加工過的表面處留下明顯的刀痕及在零件的輪廓處出現(xiàn)飛邊等，分析結(jié)果是由于走刀方法等造成的。走刀路線應(yīng)從外向里加工較合適，可以減小阻力，由 于進(jìn)給速度過快，吃刀量較大，這就對得到的精度要求帶來影響，表面和孔的粗糙度不能得到很好的保證。加工零件是采用的是“試切法”對刀，憑的是眼睛去觀察實(shí)現(xiàn)的對刀，這比采用機(jī)器對刀有很大的區(qū)別，還有其他對刀方式我們沒有更多的了解，這也是誤差原因的關(guān)鍵。