【正文】 量，又要使加工成本低。加工經(jīng)濟精度可以定義為：在正常的加工條件下（使用符合質(zhì)量標準的設(shè)備、工藝裝備和標準技術(shù)等級的工人、合理的工時定額）所能達到的加工精度和表面粗糙度。加工經(jīng)濟精度是一個精度范圍而不是一個值。一定的生產(chǎn)條件下,可能會出現(xiàn)幾種能保證零件技術(shù)要求的工藝方案,此時，應(yīng)通過核算或相互對比,選擇經(jīng)濟上最合理的方案,使產(chǎn)品的能源、材料消耗和生產(chǎn)成本最低。在分析研究零件圖的基礎(chǔ)上，選擇各表面的加工方法時，一般先選擇零件上精度最高的表面的加工方法，這通常是指該表面的終加工方法。主要應(yīng)考慮以下問題：1)加工表面的精度和表面粗糙度要求根據(jù)這些要求，選擇與之相符合的加工經(jīng)濟季度對應(yīng)的加工方法。滿足要求的加工方法可能會有多種，再結(jié)合其他條件，最后確定一種。2)零件的材料和熱處理要求零件材料和熱處理是影響加工方法選擇的重要因素。如有色金屬精加工。因材料過軟容易堵塞砂輪而不宜采用磨削；鋼件和鑄鐵可采用磨削，而一般淬火表面只能采用磨削。3)零件的生產(chǎn)類型所選用的零件方法應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批量生產(chǎn)，應(yīng)采用一些高生產(chǎn)率的加工方法，如加工孔、內(nèi)鍵槽、內(nèi)花鍵等可以用拉削的方法；當(dāng)批量不大時，則采用一般的鉆、鉸、鏜、插等方法。4)本廠現(xiàn)有水平、生產(chǎn)條件等技術(shù)人員應(yīng)對本單位的設(shè)備種類和數(shù)量、加工范圍、精度水平以及工人的技術(shù)水平有充分的了解，應(yīng)盡量利用本廠資源，并不斷對原來設(shè)備和工藝裝備進行技術(shù)改造，挖掘企業(yè)潛力，創(chuàng)造經(jīng)濟效率。 加工階段的劃分當(dāng)加工零件的質(zhì)量要求比較高時，往往不可能在一兩個工序中完成全部的加工工作，而必須分幾階段來進行加工。一般來說，整個加工過程可分為粗加工、半精加工、精加工等幾個階段。加工精度和表面質(zhì)量要求較高時，還可以增設(shè)光整加工和超精加工階段。加工過程中將粗、精加工分開進行，有粗到精使逐步到達所要求的精度水平。粗加工階段的主要任務(wù)主要是盡快從毛坯上去除大部分余量，并加工出精基準，關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率。一般粗加工階段背吃刀量選在3mm左右。半精加工階段的主要任務(wù)是在粗加工階段的基礎(chǔ)上提高零件精度和表面質(zhì)量，并留合適的余量，為精加工做好準備工作。精加工階段的主要任務(wù)是從工件表面切除少量余量，達到工件設(shè)計要求的加工精度和表面粗糙度。光整加工階段的主要任務(wù)是對于零件尺寸精度和表面質(zhì)量要求很高的表面，還要安排光整加工階段，這一階段的主要任務(wù)是提高尺寸精度和表面粗糙度。[3]通過上面的分析，可用圖15來說明傳統(tǒng)機械加工工藝過程。提高生產(chǎn)效率,在數(shù)控機床尚存在冗余能力的基礎(chǔ)上進行選擇,充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。分析零件圖的另一重要目的就是確定零件數(shù)控加工工藝的設(shè)計,應(yīng)注意以下三點:(1)工藝的內(nèi)容應(yīng)十分具體。在通用機床加工時,許多具體的工藝問題可以由操作工人根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和習(xí)慣自行考慮和決定,在加工工藝設(shè)計時一般無需進行過多的規(guī)定；而在數(shù)控加工時,這些具體的工藝問題,不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計時必須認真考慮的內(nèi)容,而且必須做出正確的選擇并編入到加工程序中。(2)工藝的設(shè)計應(yīng)非常嚴密。數(shù)控機床雖然自動化程度高，但自適應(yīng)性差，它不像傳統(tǒng)機床加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題比較自由地進行人為調(diào)整，即使現(xiàn)代數(shù)控機床在自適應(yīng)調(diào)整方面做出了不少努力與改進，但自由度不大。比如，在數(shù)控機床上攻螺紋時，數(shù)控系統(tǒng)不知道孔中是否已擠滿了切屑，是否需要換刀，或清洗一下切屑再繼續(xù)加工。所以，在數(shù)控加工的工藝設(shè)計中必須注意加工過程中的每一個細節(jié)。同時，在對圖形進行數(shù)學(xué)處理、計算和編程時，都要力求準確無誤。數(shù)控機床比同類的通用機床價格高得多，加工的都是一些形狀比較復(fù)雜、價格較高的零件，萬一損壞機床或零件都會造成較大的損失。工藝方案的好壞不僅會影響數(shù)控機床效率的發(fā)揮，而且將直接影響到零件的加工質(zhì)量。編程員必須具備較扎實的工藝基本知識和較豐富的實際工作經(jīng)驗。[4](3)注意加工的適應(yīng)性。根據(jù)數(shù)控加工的特點,正確選擇加工方法和加工對象?？傊?在不影響零件使用特性的許可范圍內(nèi),應(yīng)盡量滿足數(shù)控加工工藝的各種需求。 工藝裝備的選擇工藝裝備的選擇包括夾具、刀具和量具的選擇。(1)夾具的選擇。一般情況下,當(dāng)零件加工批量小時應(yīng)盡可能選用組合夾具、通用化和標準化夾具；當(dāng)零件成批生產(chǎn)時應(yīng)設(shè)計專用夾具。夾具應(yīng)裝夾方便、快速,定位準確、可靠,以縮短零件加工的生產(chǎn)準備周期。(2)刀具的選擇。數(shù)控加工臺時費用高,為提高效益,對刀具提出了更高的要求。因此,一般應(yīng)遵循以下原則:①盡量選用硬質(zhì)合金刀具,合理選擇刀具的幾何參數(shù),以提高切削性能；②選擇可靠性和耐用度高的刀具,減少更換或修磨次數(shù)；③在滿足使用要求的前提下刀具的長度應(yīng)盡可能短,以提高刀具的剛性；④同一把刀具多次裝入機床主軸錐孔時,刀刃的位置應(yīng)重復(fù)不變。刀具確定后,應(yīng)將刀具規(guī)格、專用刀具代號和該刀具所要加工的內(nèi)容列表記錄下來,供編程時使用。(3)量具的選擇。在數(shù)控機床上進行加工一般選用通用量具,量具精度必須與加工精度相適應(yīng)。 對刀點與換刀點的確定對刀點是數(shù)控加工時刀具相對于工件運動的起點,也是程序的起點或起刀點。對刀點一般可按以下原則進行選擇:(1)加工精度要求不高時,可直接用工件上或夾具上的某些表面作為對刀面；加工精度要求較高時,對刀點應(yīng)盡量選在工件的設(shè)計基準或工藝基準上。如在數(shù)控車床上加工零件時,可將對刀點定在零件的回轉(zhuǎn)中心上；在加工中心上加工以孔定位的工件時,可將孔的中心作為對刀點。(2)在回轉(zhuǎn)工作臺上,可使工作臺的回轉(zhuǎn)中心與夾具的對稱中心重合,把對刀點定在重合的中心線上,工作臺不論怎樣轉(zhuǎn)動,中心線始終保持一致,即基準始終保持一致。(3)對刀點的選擇應(yīng)便于坐標值的計算,并使對刀方便。對刀點最好選在機床坐標原點上,或者選在距機床原點為某一確定值的點上,這樣便于坐標值的計算,方便編程,減少尺寸換算引起的誤差。(4)對刀點既是程序的起點,又是程序的終點。在批量生產(chǎn)中,對刀時應(yīng)使對刀點與刀位點重合,這樣對刀點的位置容易找正,便于檢查。換刀點是為加工中心、數(shù)控車床等多刀加工的機床編程而設(shè)置的。因為這些機床在加工過程中要自動換刀,換刀點的位置應(yīng)根據(jù)換刀時不得碰傷工件、夾具及機床的原則來設(shè)定。 工藝路線的擬訂加工路線的制定直接關(guān)系到數(shù)控機床的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟性等問題,應(yīng)盡量做到工序集中、工藝路線最短、輔助時間最少。在數(shù)控加工的工藝路線擬訂中應(yīng)注意以下幾個問題:(1)盡量在普通機床上完成零件的大切削量粗加工及一些易加工工序,以提高數(shù)控機床的利用率。(2)應(yīng)遵循由粗后精的原則,先進行去除量大的粗加工,再安排一些局部余量較大的半精加工,最后精加工。[5](3)加工路線應(yīng)盡量短,安裝方式相同或同一刀具加工的工序,最好連續(xù)進行,以減少重復(fù)定位次數(shù)和刀具更換次數(shù)。(4)先內(nèi)后外原則,即先進行內(nèi)型腔加工工序,后進行外形加工工序。(5)注意數(shù)控加工工序與普通工序的銜接,使整個工藝過程協(xié)調(diào)合理。 切削用量的合理選擇數(shù)控加工的質(zhì)量、效率和生產(chǎn)成本,在很大程度上取決于切削用量的合理選擇。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和切削深度,切削用量的參數(shù)都應(yīng)在加工程序中反映,其具體值可根據(jù)數(shù)控機床的工藝特性、參考切削用量手冊并結(jié)合實踐經(jīng)驗確定。背吃刀量（切削深度）的選擇應(yīng)根據(jù)加工余量確定。主要受機床、刀具和工件系統(tǒng)剛度的制約，在系統(tǒng)剛度允許的情況下，應(yīng)盡量選擇較大的背吃刀量。粗加工時，在不影響加工精度的條件下，可使背吃刀量等于零件的加工余量，這可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)率。半精加工時，；精加工時。[6]主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件被加工部位的直徑、零件和刀具的材料及加工性質(zhì)所允許的切削速度來選定。數(shù)控機床的控制面板上一般都有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)開關(guān),可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進行整倍數(shù)調(diào)整。其計算公式為:n=1000v pdd為刀具或工件直徑,mm；n為主軸轉(zhuǎn)速,r/min；v為切削速度,m/min。進給速度應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇?？梢酝ㄟ^機床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進行人工調(diào)整,但是最大進給速度受設(shè)備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制,并與機床的脈沖當(dāng)量有關(guān)。進給速度的確定原則:(1)當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時,可選擇較高的進給速度,以提高生產(chǎn)效率；(2)在加工不銹鋼等高強度鋼時,宜選擇較低的進給速度；(3)刀具空行程,特別是遠距離“回零”時,可以設(shè)定盡量高的進給速度,以縮短加工周期；(4)進給速度應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速和切削深度相適應(yīng)。的精度和表面粗糙度要求，特別是R1R3的粗糙度要求較高。該零件的尺寸標注完整、正確，零件輪廓描述清楚。下面對其進行加工工藝分析: 選擇加工方法從圖41分析可知該零件有較高的精度和表面粗糙度要求，特別是R1R3的粗糙度要求較高，在普通機床上加工R3和R15難達到精度要求。下面介紹普通機床加工圓弧的方法：1）手動車削法：用手搖大拖板和中拖板的進給手柄，兩手配合車削出圓弧的大致形狀。然后用樣板檢驗，修整不符合尺寸要求的地方，直至達到要求。此法加工精度低，效率低，適合單件加工，要求工人有較高的加工經(jīng)驗和技術(shù)。2)靠模車削法：即中拖板的進給由靠模實現(xiàn)。優(yōu)點是加工精度較高，效率高。缺點是半徑較小的圓弧不易加工，不能加工半球面以上的球面。3)圓弧刀架車削法：把小拖板和刀架換成圓弧刀架，直接車削即可，加工精度高，效率高，但加工內(nèi)孔較難。根據(jù)生產(chǎn)批量并結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，擬定 其加工路線為：粗車——半精車——精車——磨削。 劃分加工階段根據(jù)加工質(zhì)量，該零件加工可劃分為粗加工、半精加工、精加工、和磨削四個階段。粗加工階段包括粗車、半精車外圓及倒角等；精加工階段包括精車外圓、車螺紋等；磨削包括磨表面達到粗糙度要求的外圓。 選擇定位基準軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔。因為軸類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對軸線的垂直度是相互位置精度的主要項目，而這些表面的設(shè)計基準一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準重合原則。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個外圓和端面，這也符合基準統(tǒng)一原則。粗加工外圓時，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。通過分析本加工采用一夾一頂和兩中心孔定位。 加工順序安排加工順序的安排除了應(yīng)遵循加工順序安排的一般原則，如先粗后精、先主后次等，還應(yīng)注意：（1）外圓表面加工順序應(yīng)為，先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。（2）軸上的花鍵、鍵槽等表面的加工應(yīng)在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。軸上矩形花鍵的加工，通常采用銑削和磨削加工，產(chǎn)量大時常用花鍵滾刀在花鍵銑床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑，而內(nèi)徑銑出后不必進行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形過大時，也要對側(cè)面進行磨削加工。以內(nèi)徑定心的花鍵，其內(nèi)徑和鍵側(cè)均需進行磨削加工。（3）軸上的螺紋一般有較高的精度，如安排在局部淬火之前進行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會影響螺紋的精度。因此螺紋加工宜安排在工件局部淬火之后進行。[7]根據(jù)分析可擬定如下加工順序：車端面鉆中心孔——粗車外圓——半精車——磨削。制定工藝規(guī)程考慮到以上分析的因素，擬定螺紋軸的工藝規(guī)程如表41表41 螺紋軸的工藝規(guī)程工序號 1工種 下料車工序內(nèi)容 216。40130 三爪卡盤夾持工件，粗車大端面，直徑留余量2mm。調(diào)頭，三爪卡盤夾持工件，粗車小端，直徑留余量2mm，鉆中心孔。加工簡圖設(shè)備車床表41（續(xù)）調(diào)頭，切斷，鉆中心孔。鉗車研磨兩端中心孔雙頂尖裝夾，半精車大端。調(diào)頭，雙頂尖裝夾，半精車小端，螺紋大徑車到216。16mm。車床車雙頂尖裝夾，車螺紋M16。7 鉗俢研兩端中心孔車床磨磨各外圓輪廓，使其達到圖紙要求達到的粗糙度磨床 檢 檢驗 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝使傳統(tǒng)的加工工藝在很多方面產(chǎn)生了變革,必須了解這些差別,才能很好地利用數(shù)控加工方式,保證加工過程順利和加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容主要包括：分析零件圖樣、工藝裝備的選擇、對刀點與換刀點的確定、工藝路線的擬定、切削用量的選擇、編寫程序等。下面主要對圖41進行數(shù)控工藝分析。 分析零件圖由圖3—1可知，該工件材料是45鋼，無熱處理及硬度要求。該零件表面由圓柱面、圓錐面、順圓弧、逆圓弧及螺紋組成，且有較高的精度和表面粗糙度要求，特別是R1R3的粗糙度要求較高。該零件的尺寸標注完整、正確，零件輪廓描述清楚。對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 選擇設(shè)備及制定加工工藝根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用YCK400數(shù)控車床。1）確定裝夾方案因工件長度較短，可用三爪自定心卡盤直接夾緊工件外圓左端，工件伸出卡盤130mm，將工件右端面中心設(shè)置為零件的零點，作為加工測量及編程的基準點。本工件在一次裝夾后即可加工出全部的工件表面。2）確定加工順序及進給路線①加工路線先粗后精、由近到遠的原則確定，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特征，可按以下步驟進行。②先車削工件右端面（對刀前手動完成），并以此端面的中心作為原點建立工件坐標系；③采用G71功能對工件進行外形粗車，然后用G70進行精車； ④進行切槽加工；⑤采用循環(huán)指令功能車削螺紋；⑥切斷工件。YCK400數(shù)控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進給路線（但精車的進給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車進給。3）刀具的選擇①T01：90176。外圓粗車刀。由于三段圓弧有過象限切削，為防止刀具與工件輪廓發(fā)生干涉，車刀副偏角不能太小，選=35176。②T02:外圓精車刀。在精車中仍要考慮與工件輪廓的干涉，同時要考慮工件的表面質(zhì)量，選擇尖形車刀=50176。③T03：切槽刀，刀寬取3mm，用于切槽。④T04：硬質(zhì)合金60176。外螺紋車刀，刀尖角59176。30′。⑤T05：切斷刀，刀寬取3mm，用于切斷。4）選擇切削用量①背吃刀量的選擇 工件外圓分粗、精車，（直徑值），粗車輪廓時每次吃刀深度1mm（查表《數(shù)控編程與加工技術(shù)》30頁）。根據(jù)普通螺紋標準和加工工號，螺距為2mm，（半徑值）。用硬質(zhì)合金螺紋刀低速7次進給車削，每次切削吃刀深度（半徑值）分別為= ㎜，===，===。②主軸轉(zhuǎn)速的選擇 車直線和圓弧時，根據(jù)車床和刀具允許的切削速度選粗車切削速度=90m/min、精車切削速度=120m/min，然后利用公式=πdn/1000計算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=40 ㎜，精車工件直徑取平均值）：粗車750r/min、精車1200 r/min。車螺紋時，根據(jù)[8]P為螺紋導(dǎo)程，K為安全系數(shù)，K一般取80,計算主軸轉(zhuǎn)速n=320 r/min。③進給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉(zhuǎn)進給量，再根據(jù)加工的實際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進給量。（根據(jù)粗車時，f=—，精車時，f=—，切斷時，f=—）所以粗車時取f=㎜/r，精車每轉(zhuǎn)進給量f=㎜/r，切斷時f=。最后根據(jù)公式Vf=nf計算粗車、精車進給速度分別為300 ㎜ /min和180 ㎜/min。切斷時n取320r/min，進給速度=320=32mm/min。綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入表1所示的數(shù)控加工刀具卡和表2所示的數(shù)控加工工藝卡片。表1 數(shù)控加工刀具卡片零件號 序號 1 2 2 3 5 刀具號 T01 T02 T03 T04 T05 刀具規(guī)格名稱零件名稱 數(shù)量螺紋軸 加工表面材料 45鋼 備注硬質(zhì)合金900外圓車刀 硬質(zhì)合金900外圓車刀切槽刀硬質(zhì)合金600外螺紋車刀切斷刀 1 1 1 1車端面及粗車輪廓精車輪廓 切槽 車螺紋 切斷表2 螺紋軸數(shù)控加工工藝卡零件號 編程編號 工序內(nèi)容 粗車端面 外輪廓 精車外輪廓O0010 刀具號 T01零件名稱 機床型號 刀具種類 90176。外圓粗車刀螺紋軸 YCK400 主軸轉(zhuǎn)速 750r/min材料 制表 進給速度 300 ㎜ /min45鋼 吳熙 進給量 ㎜/r T02 90176。外圓粗車刀1200 r/min 180㎜/min（寬度3mm）320 r/min 32mm/min 表2（續(xù)）車削螺紋 T04 60176。硬質(zhì)合金320 r/min 32mm/min 外螺紋車刀切斷 T05切斷刀（寬度3mm） 編制數(shù)控加工程序 O0010 N10G50設(shè)定坐標系N20T0100選擇1號外圓車刀基準刀無刀補 N30S750 M03 主軸正傳，轉(zhuǎn)速750r/min N40G00N50G01 進刀至外徑粗車循環(huán)起點N60G71U1 粗車切削深度為1mm， N70G71P80 Q210 外徑粗車循環(huán) N80T0202 N90M00 N100 S1200 N110G01 精車開始（）N120 N130 Z28 N140 N150 N160 G02 N170 G01 N180 G03 N190 G02 N200 G01 N210 Z110精車Φ34外圓柱面 N220 G70 P80 Q210精車循環(huán)G70 N230 G00 320 r/min 32mm/min 取消2號刀補N250 T0303選擇3號切槽刀