【導(dǎo)讀】課題名稱箱體類零件（數(shù)控加工中。起迄日期2021年9月19日至2021年1月5日

　　

【正文】 ，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等。總之，要盡量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床降格為通用機(jī)床使用。 數(shù)控加工工藝性分析 被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。 尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn) 在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖 樣 上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。 幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確 在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪 廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣?dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無法進(jìn)行。但由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時(shí)，一定要仔細(xì)核算 ，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系。 定位基準(zhǔn)可靠 在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準(zhǔn)定位十分重要。因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺(tái)。如圖 所示的 零件，為增加定位的穩(wěn)定性，可在底面增加一工藝凸臺(tái)，如圖 所示。在完成定位加工后再除去。 a)改進(jìn)前的結(jié)構(gòu) b)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu) 圖 工藝凸臺(tái)的應(yīng)用 統(tǒng)一幾何類型 及 尺寸 零件的外形、內(nèi)腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型 及 尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應(yīng)用控制程序或南京市職工大學(xué) 專用程序以縮短程序長度。零件的形狀盡可能對(duì)稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向 加工功能來編程，以節(jié)省編程時(shí)間。 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì) 數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)的主要區(qū)別 ,在于它往往不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過程的具體描述。因此在工藝路線設(shè)計(jì)中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個(gè)工藝過程中，因而要與 其它 加工工藝銜接好。 數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： 工序的劃分 根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進(jìn)行： （ 1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容 較少的 零 件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。 （ 2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些 零 件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會(huì)受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內(nèi)存容量），機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。 （ 3）以加工部位劃分工序。對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。 （ 4）以粗、精加工劃分工 序。對(duì)于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于 對(duì) 粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來說，凡要進(jìn)行粗、精加工的 過程， 都要將工序分開。 順序的安排 順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位 、 安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行： （ 1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮； （ 2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工； （ 3）以相同定位、夾緊方式 加工 或 用 同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)； 數(shù)控加 工工藝與普通工序的銜接 數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個(gè)南京市職工大學(xué) 加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)，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(duì)校形工序的技術(shù)要求；對(duì)毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗(yàn)收有依據(jù)。 在選擇了數(shù)控加工工藝內(nèi)容和確定了零件加工路線后，即可進(jìn)行數(shù)控加工工序的設(shè)計(jì)。數(shù)控 加工 工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是進(jìn)一步把本工序的加工 內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡確定下來，為編制加工程序作好準(zhǔn)備。 數(shù)控 加工中心 的工藝裝備 （刀具） 數(shù) 控 加工中心 的工藝裝備 較多，這里 主要 分析 夾具和刀具。 夾具 數(shù)控機(jī)床主要用于加工形狀復(fù)雜的零件，但所使用夾具的結(jié)構(gòu)往往并不復(fù)雜，數(shù)控 加工中心 夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。對(duì)單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機(jī)床工作臺(tái)面上通過調(diào)整實(shí)現(xiàn)定位與夾緊，然后通過 加工坐標(biāo)系的設(shè)定 來確定零件的位置。 對(duì)有一定批量的零件來說，可選用結(jié)構(gòu)較簡單的夾具。例如，加工圖 所示的凸輪零件的凸輪曲面時(shí)，可采用圖 中所示的凸輪夾具。其中，兩個(gè)定位銷 5 與定位塊 4 組成一面兩銷的六點(diǎn)定位，壓板 6 與夾緊螺母 7 實(shí)現(xiàn)夾緊。圖中： 1凸輪零件， 2夾具體， 3圓柱定位銷， 4定位塊， 5菱形定位銷， 6壓板， 7夾緊螺母。 南京市職工大學(xué) 圖 凸輪零件圖 圖 凸輪夾具 刀具 數(shù)控 加工中心 上所采用的刀具要根據(jù)被加工零件的材料、幾何形狀、表面質(zhì)量要求、熱處理狀態(tài)、切削 性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具。 被加工零件的幾何形狀 是 選擇刀具類型 的主要依據(jù) . 1） 加工曲面類零件時(shí)，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點(diǎn)相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀。 2） 銑 較 大平面時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀，如 3） 銑小平面或臺(tái)階面時(shí)一般采用通用銑刀 。 4） 銑鍵槽時(shí)，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀，如圖 所示。 5）孔加工時(shí)，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工類刀 具 。 2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇 銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。由于刀片在刀體上有多種定位與夾緊方式，刀片定位元件的結(jié)構(gòu)又有不同類型，因此銑刀的結(jié)構(gòu)形式有多種，分類方法也較多。選用時(shí)，主要可根據(jù)刀片排列方式。刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)和立裝結(jié)構(gòu)兩大類。 1)平裝結(jié)構(gòu) (刀片徑向排列 ) 南京市職工大學(xué) 平裝結(jié)構(gòu)銑刀的刀體結(jié)構(gòu)工藝性好，容易加工，并可采用無孔刀片 (刀片價(jià)格較低，可重磨 )。由于需要夾緊元件，刀片的一部分被覆蓋，容屑空間較小，且在切削力方向上的硬質(zhì)合金截面較小，故平裝結(jié)構(gòu)的銑刀一般用于輕型和中量型的銑削加工 。 2)立裝結(jié)構(gòu) (刀片切向排列 ) 立裝結(jié)構(gòu)銑刀的刀片只用一個(gè)螺釘固定在刀槽上，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)位方便。雖然刀具零件較少，但刀體的加工難度較大，一般需用五坐標(biāo)加工中心進(jìn)行加工。由于刀片采用切削力夾緊，夾緊力隨切削力的增大而增大，因此可省去夾緊元件，增大了容屑空間。由于刀片切向安裝，在切削力方向的硬質(zhì)合金截面較大，因而可進(jìn)行大切深、大走刀量切削，這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。 (3)銑刀角度的選擇 銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。各種角 度中最主要的是主偏角 。 前角 (制造廠的產(chǎn)品樣本中對(duì)刀具的主偏角和前角一般都有明確說明 )。 1)主偏角 Kr 主偏角為切削刃與切削平面的夾角，銑刀的主偏角有 90176。 、 88176。 、 75176。 、 70176。 、 60176。 、 45176。 等幾種。 主偏角對(duì)徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能。銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也隨之減小。 90176。 主偏角，在銑削帶凸肩的平面時(shí)選用，一般不用于 單 純 的 平面加工。該類刀具通用性好 (即可加工臺(tái)階面，又可加工平面 )，在單件、小批 量加工中選用。由于該類刀具的徑向切削力等于切削力，進(jìn)給抗力大，易振動(dòng)，因而要求機(jī)床具有較大功率和足夠的剛性。在加工帶凸肩的平面時(shí)，也可選用 88176。 主偏角的銑刀，較之 90176。 主偏角銑刀，其切削性能有一定改善。 60176。 ～ 75176。 主偏角，適用于平面銑削的粗加工。由于徑向切削力明顯減小 (特別是 60176。 時(shí) )，其抗振性有較大改善，切削平穩(wěn)、輕快，在平面加工中應(yīng)優(yōu)先選用。 75176。 主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣；60176。 主偏角銑刀主要用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。 45176。 主偏角，此類銑刀的徑向切削力大幅度減小 ，約等于軸向切削力，切削載荷分布在較長的切削刃上，具有很好的抗振性，適用于鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合。用該類刀具加工平面時(shí)，刀片破損率低，耐用度高；在加工鑄鐵件時(shí)，工件邊緣不易產(chǎn)生崩刃。 2)前角 γ 銑刀的前角可分解為徑向前角 γ f (圖 a)和軸向前角 γ p(圖 b)，徑向前角 γ f主要影響切削南京市職工大學(xué) 功率；軸向前角 γ p則影響切屑的形成和軸向力的方向，當(dāng) γ p為正值時(shí)切屑即飛離加工面。徑向前角 γ f和軸向前角 γ p正負(fù)的判別見圖 。 常用的前角組合形式如下： 雙負(fù)前角 雙負(fù)前角的銑刀通常均采 用方形 (或長方形 )無后角的刀片，刀具切削刃多 (一般為 8 個(gè) )，且強(qiáng)度高、抗沖擊性好，適用于鑄鋼、鑄鐵的粗加工。由于切屑收縮比大，需要較大的切削力，因此要求機(jī)床具有較大功率和較高剛性。由于軸向前角為負(fù)值，切屑不能自動(dòng)流出，當(dāng)切削韌性材料時(shí)易出現(xiàn)積屑瘤和刀具振動(dòng)。 凡能采用雙負(fù)前角刀具加工時(shí)建議優(yōu)先選用雙負(fù)前角銑刀，以便充分利用和節(jié)省刀片。當(dāng)采用雙正前角銑刀產(chǎn)生崩刃 (即沖擊載荷大 )時(shí)，在機(jī)床允許的條件下亦應(yīng)優(yōu)先選用雙負(fù)前角銑刀。 雙正前角 雙正前角銑刀采用帶有后角的刀片，這種銑刀楔角小，具有鋒利的切削刃。 由于切屑收縮比小，所耗切削功率較小，切屑成螺旋狀排出，不易形成積屑瘤。這種銑刀最宜用于軟材料和不銹鋼、耐熱鋼等材料的切削加工。對(duì)于剛性差 (如主軸懸伸較長的鏜銑床 )、功率小的機(jī)床和加工焊接結(jié)構(gòu)件時(shí)，也應(yīng)優(yōu)先選用雙正前角銑刀。 正負(fù)前角 (軸向正前角、徑向負(fù)前角 ) 這種銑刀綜合了雙正前角和雙負(fù)前角銑刀的優(yōu)點(diǎn)，軸向正前角有利于切屑的形成和排出；徑向負(fù)前角可提高刀刃強(qiáng)度，改善抗沖擊性能。此種銑刀切削平穩(wěn)，排屑順利，金屬切除率高，適用于大余量銑削加工。 WALTER 公司的切向布齒重切削銑刀 F2265 就是采用軸向正前角 、徑向負(fù)前角結(jié)構(gòu)的銑刀。 (4)銑刀的齒數(shù) (齒距 ) 選擇 銑刀齒數(shù)多，可提高生產(chǎn)效率，但受容屑空間、刀齒強(qiáng)度、機(jī)床功率及剛性等的限制，不同直徑的銑刀的齒數(shù)均有相應(yīng)規(guī)定。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。 粗齒銑刀 適用于普通機(jī)床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當(dāng)機(jī)床功率較小時(shí)，為使切削穩(wěn)定，也常選用粗齒銑刀。 中齒銑刀 系通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性。 密齒銑刀 主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進(jìn)給速度切削加工。 在專業(yè)化生產(chǎn) (如流水線加工 )中，為充分利用設(shè)備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求，也常選用密齒銑刀 (此時(shí)多為專用非標(biāo)銑刀 )。 為防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn)，還有一種不等分齒距銑刀。如 WALTER 公司的 NOVEX 系列銑刀均采用了不等分齒距技術(shù)。在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。 (5)銑刀直徑的選擇 銑刀直徑的選用視產(chǎn)品及生產(chǎn)批量的不同差異較大，刀具直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸。 1)平面銑刀 南京市職工大學(xué) 選擇平面銑刀直徑時(shí)主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機(jī)床功率范圍之內(nèi)，也可 將機(jī)床主軸直徑作為選取的依據(jù)。平面銑刀直徑可按 D＝ （ d 為主軸直徑）選取。在批量生產(chǎn)時(shí)，也可按工件切削寬度的 倍選擇刀具直徑。 2）立銑刀 立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機(jī)床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應(yīng)主要考慮機(jī)床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達(dá)到刀具的最低切削速度 (60m/min)。 3）槽銑刀 槽銑刀的直徑和寬度應(yīng)根據(jù)加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機(jī)床允許的功率范圍之內(nèi)。 （ 6）銑刀的最大切削深度 不同系列的可轉(zhuǎn)位面銑刀有不同的最大切削深度。最 大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，價(jià)格也越高，因此從節(jié)約費(fèi)用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時(shí)一般應(yīng)按加工的最大余量和刀具的最大切削深度選擇合適的規(guī)格。當(dāng)然，還需要考慮機(jī)床的額定功率和剛性應(yīng)能滿足刀具使用最大切削深度時(shí)的需要。 （ 7）刀片牌號(hào)的選擇 合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號(hào)的主要依據(jù)是被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。一般選用銑刀時(shí)，可按刀具制造廠提供加工的材料及加工條件，來配備相應(yīng)牌號(hào)的硬質(zhì)合金刀片。 由于各廠生產(chǎn)的同類用途硬質(zhì)合金的成份及性能各不相同，硬質(zhì)合金牌號(hào)的表示方法也不同，為方便用戶，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定，切削加工用硬質(zhì)合金按其排屑類型和被加工材料分為三大類： P 類、 M 類和 K類。根據(jù)被加工材料及適用的加工條件，每大類中又分為若干組，