【正文】 一些由復(fù)雜曲面、曲線形成的機(jī)械零件，用常規(guī)工藝方法和手工操作難以加工甚至無法完成，如圖 31 中的 R R15 用常規(guī)工藝難以達(dá)到零件要求的精度，而用數(shù)控機(jī)床可輕松實(shí)現(xiàn)要求。在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)采用了減少誤差的措施，并由數(shù)控進(jìn)行補(bǔ)償，所以數(shù)控機(jī)床有較高的加工精度。其本身具有很高的定位精度， 而且數(shù)控加工是按所編程的程序自動(dòng)完成加工的，消除了操作者的各種人為誤差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品的合格率高。數(shù)控工藝不僅包括詳細(xì)描述的切削加工步驟，而且還包括工夾具型號(hào)、規(guī)格、切削用量和其他特殊要求的內(nèi)容以及標(biāo)有數(shù)控加工坐標(biāo)位置的工序圖等，在自動(dòng)編程中更需要確定詳細(xì)的各種工藝參數(shù)。用通用機(jī)床加工時(shí)，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀及尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也 可由試切保證。編程員必須具備較扎實(shí)的工藝基本知識(shí)和較豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。 普通機(jī)床加工零件時(shí)，通常是經(jīng)過多次“試切”過程來滿足零件的精度要求，而數(shù)控加工過程是嚴(yán)格按程序規(guī)定的尺寸進(jìn)給的，因此在對(duì)圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、計(jì)算和編 程時(shí)一定要準(zhǔn)確無誤。同時(shí)，在對(duì)圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、計(jì)算和編程時(shí)，都要力求準(zhǔn)確無誤。比如，在數(shù)控機(jī)床上攻螺紋時(shí)，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。數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)嚴(yán)密、精確。傳統(tǒng)加工中，工序較分散，每道工序中的工步內(nèi)容少，而數(shù)控加工中一道工序中的工步內(nèi)容很多，傳統(tǒng)加工工藝編制時(shí)將“工序”的編制作為重點(diǎn)，而數(shù)控加工中，著眼點(diǎn)就必然在“工步”上。數(shù)控機(jī)床上可以在一次裝夾狀態(tài)下加工多個(gè)面，大大降低了因多次安裝帶來的誤 差。傳統(tǒng)工藝中工序多，要多次安裝才能達(dá)到零件的要求，使用的設(shè)備多。同時(shí)，所用機(jī)械的設(shè)備少，圖 41 用一臺(tái)數(shù)控車床就可以了，而傳統(tǒng)機(jī)床用了車床和磨床等。 ??? ???? 加工工藝工序 比較 數(shù)控加工工藝的工序集中，傳統(tǒng)加工工藝的加工工序分散。而數(shù)控加工工藝系統(tǒng)主要由工件、刀具、夾具、定位部分、運(yùn)動(dòng)部分、能量部分、控制部分、加工程序等部分組成，通過數(shù)控系統(tǒng)把從外 部輸入的幾何信息和工藝信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控能識(shí)別的數(shù)字信息，即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過程中主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的轉(zhuǎn)換、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按第 25 頁 共 38 頁 規(guī)定的代碼和格式編制加工程序，然后將該程序輸入數(shù)控系統(tǒng)。如圖 3 34 所示可知，傳統(tǒng)加工工藝的系統(tǒng)主要有工件、夾具、刀具和機(jī)床組成。采用數(shù)控機(jī)床時(shí)要求操作人員要有相當(dāng)高的素質(zhì)，工資成本高，而選用普通設(shè)備所用的工資成本低，對(duì)工作人員素質(zhì)要求低；數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)復(fù)雜，修理復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，一般需要專門的維修人員，而普通機(jī)床的系統(tǒng)相對(duì)簡單得多，修理相對(duì)簡單，維護(hù)費(fèi)用低。 由于費(fèi)用高昂，數(shù)控機(jī)床加工大批量零件不利，一般加工大批量零件時(shí)采用專用機(jī)床和專用夾具，專用機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式 ,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。專用機(jī)床的生產(chǎn)批量大，復(fù)雜程度相對(duì)簡單；普通機(jī)床的生產(chǎn)批量小，復(fù)雜程度簡單；數(shù)控機(jī)床適用于小批量生產(chǎn)，復(fù)雜程度較高，用如圖 32 所示進(jìn)行比較。數(shù)控加工工藝通過裝夾一次就可以加工出合格的零件，減少了多次裝夾帶來的誤差，數(shù)控機(jī)床的加工精度高，加工效率高，質(zhì)量穩(wěn)定。 N490 G00 X70. N500 Z30. 快速返回對(duì)刀點(diǎn) 第 23 頁 共 38 頁 N510 T0400 取消 4 號(hào)刀補(bǔ) N520 T0505 選擇 5 號(hào)刀切斷刀，并調(diào)用 5 號(hào)刀補(bǔ) N530 M00 程序暫停 N540 G00 X40. Z113. 快速定位到切斷的切刀點(diǎn) N550 切斷 N560 G00 X70. N570 Z30. 返回對(duì)刀點(diǎn) N580 T0500 取消 5號(hào)刀補(bǔ) N590 M05 主軸停 N600 M30 程序結(jié)束 數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝比較 通過以上兩套工藝方案可知傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝在加工 R R15 時(shí)達(dá)不到零件的精度要求，而且效率低。 N470 第五次螺紋半精車循環(huán)， =。外圓粗車刀 1200 r/min 180㎜/min 切槽 T03 切斷刀（寬度3mm） 320 r/min 32mm/min 表 2（續(xù)） 車削螺紋 T04 60176。 表 1 數(shù)控加工刀具卡片 零件號(hào) 零件名稱 螺紋軸 材料 45鋼 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 硬質(zhì)合金 900外圓車刀 1 車端面及粗車輪廓 2 T02 硬質(zhì)合金 900外圓車刀 1 精車輪廓 2 T03 切槽刀 1 切槽 3 T04 硬質(zhì)合金 600外螺紋 車刀 1 車螺紋 5 T05 切斷刀 1 切斷 表 2 螺紋軸數(shù)控加工工藝卡 零件號(hào) 零件名稱 螺紋軸 材料 45鋼 編程編號(hào) O0010 機(jī)床型號(hào) YCK400 制表 吳熙 工序內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具種類 主軸轉(zhuǎn)速 進(jìn)給速度 進(jìn)給量 粗車端面 外輪廓 T01 90176。切斷時(shí) n 取 320r/min，進(jìn)給速度 =320 =32mm/min。（根據(jù)粗車時(shí)， f=— ， 精車時(shí)， f=— ，切斷時(shí)， f=第 20 頁 共 38 頁 — ）所以粗車時(shí)取 f= ㎜ /r，精車每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f= ㎜ /r，切斷時(shí) f=。車螺紋時(shí)，根據(jù) ??? P 為螺紋導(dǎo)程， K 為安全系數(shù)， K 一般取 80,計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 n=320 r/min。用硬質(zhì)合金螺紋刀低速 7 次進(jìn)給車削，每次切削吃刀深度（半徑值）分別為 = ㎜ ， = = =， = = =。 4）選擇切削用量 ①背吃刀量的選擇 工件外圓分粗、精車，精車余量在 X 軸方向?yàn)?（直徑值），在 Z 軸方向?yàn)?，粗車輪廓時(shí)每次 吃刀深度 1mm（查表《數(shù)控編程與加工技術(shù)》30 頁）。 30′，刀尖圓弧半徑取 。 ④ T04：硬質(zhì)合金 60176。 。 ② T02:外圓精車刀。 外圓粗車刀。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車進(jìn)給。 ②先車削工件右端面（對(duì)刀前手動(dòng)完成），并以此端面的中心作為原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系； ③采用 G71 功能對(duì)工件進(jìn)行外形粗車，然后用 G70 進(jìn)行精車； ④進(jìn)行切槽加工； ⑤采用循環(huán)指令功能車削螺紋； 第 19 頁 共 38 頁 ⑥切斷工件。本工件在一次裝夾后即可加工出全部的工件表面。 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。該零件的尺寸標(biāo)注完整、正確，零件輪廓描 述清楚。 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。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(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定、工藝路線的擬定、切削用量的選擇、編寫程序等。 5 車 雙頂尖裝夾，車螺紋 M16。 調(diào)頭，雙頂尖裝夾，半精車小端，螺紋大徑車到 216。 第 17 頁 共 38 頁 表 41（ 續(xù)） 調(diào)頭，切斷，鉆中心孔。40130 2 車 三 爪 卡 盤夾 持 工件，粗車大端面，直徑留余量 2mm。 ???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。 （ 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(jìn)行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會(huì)影響螺紋的精度。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(jìn)行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形過大時(shí)，也要對(duì)側(cè)面進(jìn)行磨削加工。 （ 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。 通過分析本加工采用一夾一頂和兩中心孔定位。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(gè)外圓和端面，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 選擇定位基準(zhǔn) 軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔。 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(gè)階段。 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。優(yōu)點(diǎn)是加工精度較高，效率高。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(yàn)和技術(shù)。下面介紹普通機(jī)床加工圓弧的方法： 1）手動(dòng)車削法：用手搖大拖板和中拖板的進(jìn)給手柄，兩手配合車削出圓弧的大致形狀。該零件的尺寸標(biāo)注完整、正確，零件輪廓描述清楚。由圖 4— 1 可知，該工件材料是 45 鋼，無熱處理及硬度要求。以下分別對(duì)螺紋軸進(jìn)行兩種工藝分析比較。使成本降低，生產(chǎn)率提高。 第 14 頁 共 38 頁 第四章 螺紋軸傳統(tǒng)加工工藝與數(shù)控加工工藝實(shí)例 在制造過程中，為保證產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求，一般可采用幾種不同的工藝方案加工?？梢酝ㄟ^機(jī)床控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整 ,但是最大進(jìn)給速度受設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制 ,并與機(jī)床的脈沖當(dāng)量有關(guān)。其計(jì)算公式為 : dv?1000n? d 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。 ??? 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。粗加工時(shí)，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。 背吃刀量（切削深度）的選擇應(yīng)根據(jù)加工余量確定。 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。 (4)先內(nèi)后外原則 ,即先進(jìn)行內(nèi)型腔加工工序 ,后進(jìn)行外形加工工序。精加工余量一般以 為宜。在數(shù)控加工的工藝路線擬訂中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題 : (1)盡量在普通機(jī)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(jī)床的利用率。因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過程中要自動(dòng)換刀 ,換刀點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)換刀時(shí)不得碰傷工件、夾具及機(jī)床的原則來設(shè)定。在批量生產(chǎn)中 ,對(duì)刀時(shí)應(yīng)使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合 ,這樣對(duì)刀點(diǎn)的位置容易找正 ,便于檢查。對(duì)刀點(diǎn)最好選在機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)上 ,或者選在距機(jī)床原點(diǎn)為某一確定值的點(diǎn)上 ,這樣便于坐標(biāo)值的計(jì)算 ,方便編程 ,減少尺寸換算引起的誤差。 (2)在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上 ,可使工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心與夾具的對(duì)稱中心重合 ,把對(duì)刀點(diǎn)定在重合的中心線上 ,工作臺(tái)不論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng) ,中心線始