【正文】 場對于個性化的要求日益強(qiáng)烈，交貨日期也在不斷縮短，因此五軸加工中心更趨向于小規(guī)模，甚至單件生產(chǎn)。（五)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化。網(wǎng)絡(luò)診斷、遠(yuǎn)程控制，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計等技術(shù)的興起使五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。干切削或半干切削技術(shù)已經(jīng)得到了較快的發(fā)展，在歐洲已經(jīng)有大概10％～15％的加工采用了干切削或半干切削技術(shù)。本機(jī)床適用于航天、航空、船舶等行業(yè)中的一些形狀復(fù)雜、精度要求高異型螺旋槳類零件的加工，集銑、車、鉆、鏜、攻絲等功能于一體的高柔性機(jī)床，可銑削加工螺旋槳葉片的葉面、葉緣和槳轂的外圓及葉根；車削加工槳轂的上下平面和止口及內(nèi)錐孔，對于螺旋槳根部或五葉以上葉面重疊部位可進(jìn)行七軸六聯(lián)動加工。三軸立式加工中心最有效 的加工面僅為工件的頂面，臥式加工中心借助回轉(zhuǎn)工作臺，也只能完成工件的四 面加工。如果配置五軸聯(lián)動的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對復(fù)雜的空間曲面進(jìn) 行高精度加工，非常適于加工汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等工件的成型模具。工作臺回轉(zhuǎn)軸。至359176?；剞D(zhuǎn)。A軸和C軸的最小分度值一般為 176。A軸和C軸如果與X、Y、Z3軸實現(xiàn)聯(lián)動，就可加工出復(fù)雜的空間曲面。但一般工作臺不能設(shè)計太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)角度≥90176。 立式主軸頭回轉(zhuǎn)。成為C軸，回轉(zhuǎn)頭上還帶有可環(huán)繞X 軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可達(dá)177。以上。在使用球面銑刀加工曲面時，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時，由于球面銑刀的頂點線速度為零，頂點切出的工件表面質(zhì)量會很差，而采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計，令主軸相對工件轉(zhuǎn)過一個角度，使球面銑刀避開頂點切削，保證有一定的線速度，可提高表面加工質(zhì)量，這是工作臺回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。多軸數(shù)控加工由于干涉和刀具在加工空間的位置控制，其數(shù)控編程、數(shù)控 系統(tǒng)和機(jī)床結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比三軸機(jī)床復(fù)雜得多。多軸數(shù)控編程抽象、操作困難。三軸機(jī)床只有直線坐標(biāo)軸，而五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)形式多樣； 同一段NC代碼可以在不同的三軸數(shù)控機(jī)床上獲得同 樣的加工效果，但某一種五軸機(jī)床的NC代碼卻不能適用于所有類型的五軸機(jī)床。多軸數(shù)控加工的操作和編程技能密切相關(guān)，如果用戶為機(jī)床增添了特殊功能，則編程和操作會更復(fù)雜。經(jīng)驗豐富的編程與操作人員的缺乏，是多軸數(shù)控加工技術(shù)普及的一大阻力。在五軸聯(lián)動NC程序中，刀具長度補(bǔ)償功能仍然有效，而刀具半徑補(bǔ)償卻失效了。目前流行的CNC系統(tǒng)尚無法完成刀具半徑補(bǔ)償，因為ISO文件中沒有提供足夠的數(shù)據(jù)對 刀具位置進(jìn)行重新計算。對這個問題的最終解決方案，有賴于新一代CNC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠識別通用格式的工件模型文件（如STEP等）或CAD系統(tǒng)文件。（3）購置機(jī)床需要大量投資。多軸數(shù)控加工除了機(jī)床本身的投資之外，還必須對CAD/CAM系統(tǒng)軟件和后置處理器進(jìn)行升級，使之適應(yīng)多軸數(shù)控加工的要求，以及對校驗程序進(jìn)行升級，使之能夠?qū)φ麄€機(jī)床進(jìn)行仿真處理。其中葉輪軸最為復(fù)雜，見圖21，需要車、銑復(fù)合加工，而葉片部分又是加工難度最大的，解決葉片部分的加工就成了最關(guān)鍵的問題。它包括零件各個制造過程中的工藝性，如零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和切削加工工藝性等。圖23 零件標(biāo)注結(jié)構(gòu)圖對數(shù)控加工來說，零件圖上應(yīng)以同一基準(zhǔn)或直接給出坐標(biāo)尺寸。由于零件設(shè)計人員在標(biāo)注尺寸時，一般總是較多的考慮裝配、使用等方面的因素，因而常采用局部分散的尺寸標(biāo)注方法，這給數(shù)控工序的安排與加工帶來諸多不便。對于該零件，所有標(biāo)注如圖23所示。所以表面質(zhì)量的要求是很高的。 毛坯的選擇零件的毛坯種類主要分為型材，鍛件，鑄件和焊接，沖壓等半成品件，不同的毛坯種類的適應(yīng)范圍也不一樣，下面列舉幾種常用的毛坯種類進(jìn)行比較，如表24所列。根據(jù)零件材料、性能的要求選擇零件的材料為鋁（LYZ12A），留4—5mm的余量，并根據(jù)情況盡量使各個表面上的余量均勻，毛坯為Ф90x120mm。為使所選的定位的定位基準(zhǔn)能保證整個機(jī)械加工工藝過程順利進(jìn)行，通常應(yīng)先考慮如何選擇精基準(zhǔn)來加工各個表面，讓后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來。粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：（1）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。（3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。（4）應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。（5）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。 精基準(zhǔn)選擇選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并使裝夾方便可靠。即盡可能選擇設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)重合。（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。選擇精基準(zhǔn)時，有時兩個被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。應(yīng)選擇定位可靠、裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。 ①六點定位原理工件在空間有六個自由度，即沿X、Y、Z三個坐標(biāo)方向的移動自由度和繞X、Y、Z三個移動軸的旋轉(zhuǎn)自由度A、B、C，如圖31所示。需要指出的是，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況也各不相同。③工件安裝的基本原則在數(shù)控機(jī)床上工件安裝的原則與普通機(jī)床相同，也要合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。 b）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位和裝夾后就能加工出全部待加工表面。 （2）工件的夾緊金屬切削加工過程中，為保證工件定位時確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力或重力等作用下產(chǎn)生位移和振動，必須將工件夾緊。夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度還有可靠的定位基準(zhǔn)，應(yīng)盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，該零件形狀規(guī)則，圓柱面較光整，位置精度要求不高、小批量生產(chǎn)，所以以Ф60、Ф58的外圓作為定位，所以用三爪卡盤從圓柱面進(jìn)行夾緊。圖32 三爪卡盤 機(jī)床的選擇選擇機(jī)床應(yīng)該充分利用現(xiàn)有設(shè)備并完全發(fā)揮現(xiàn)有潛力，該零件既有回轉(zhuǎn)表面又有圓周均勻分布的曲面。其中，4軸立式加工中心機(jī)床的主要參數(shù)見表31。按驅(qū)動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具和自夾緊夾具等。（1）通用夾具。這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。專用夾具指為某一工件的某一加工工序而設(shè)計制造的夾具，其結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。（4）可調(diào)夾具。通用可調(diào)夾具的使用范圍較寬，加工對象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設(shè)計的，其加工對象和范圍很明確，又稱為專用可調(diào)夾具。經(jīng)綜合分析：確定為葉輪軸零件使用的夾具為三爪自定心卡盤和頂尖。主要包括工序的劃分和工步的劃分、加工階段的劃分和加工順序的安排。便于采用通用設(shè)備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。結(jié)構(gòu)簡單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 工步的劃分劃分工步主要從加工精度和效率兩方面考慮。因此，在一個工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對工件的不同表面進(jìn)行加工。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則。若加工尺寸精度要求較高，考慮到零件尺寸、精度、剛性等因素，可采用前者；若零件的加工表面位置精度要求較高，則建議采用后者。先加工面可提高孔的加工精度，因為銑平面時切削力較大，工件易發(fā)生變形，而先銑平面后鏜孔，則可使其變形有一段時間恢復(fù)，減少由于變形引起的對孔的精度的影響。（3）按所用刀具劃分工步。（4）在一次安裝中，盡可能完成所有能加工的表面，有利于保證表面相互位置精度的要求。粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機(jī)床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn)率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。粗糙度為100μm。半精加工的公差等級為。另外精加工工序安排在最后，可防止或減少工件精加工表面損傷。（4）光整加工階段對某些要求特別高的表面，需進(jìn)行光整加工，主要用于改善表面質(zhì)量，進(jìn)一步提高尺寸精度和減小表面粗糙度。此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。 加工順序的安排復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。（1）機(jī)械加工工序的安排原則① 基面先行。② 先粗后精。③ 先主后次。因為次要表面的加工面積較小，它們又往往與主要表面有一定的相互位置要求，所以一般應(yīng)放在主要表面半精加工之后進(jìn)行加工。對于箱體、支架和連桿等工件應(yīng)先加工平面后加工孔。此外，由于平面先加工，對于平面上的孔加工也帶來不便，刀具的初始工作條件能得到改善。數(shù)控加工中，應(yīng)縮短刀具移動距離，減少空行程時間。使用加工中心加工，一般每換一把新的刀具后，應(yīng)通過移動坐標(biāo)、回轉(zhuǎn)工作臺等將由該刀具切削的所有表面全部完成。數(shù)控銑削中，先銑加強(qiáng)筋，后銑腹板，有利于提高工件的剛性，防止振動。（2）熱處理工序的安排熱處理工序在工藝路線中的位置安排，主要取決于熱處理的目的。退火與正火安排在粗加工之前，以改善切削加工性能和消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力；調(diào)質(zhì)一般安排在粗加工之后、半精加工之前進(jìn)行，以保證調(diào)質(zhì)層的厚度；時效處理用以消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。② 最終熱處理。淬火、滲碳淬火等安排在磨削加工之前進(jìn)行。（3）輔助工序的安排檢驗工序是主要的輔助工序，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。此外，去毛刺、倒鈍銳邊、去磁、清洗及涂防銹油等都是不可忽視的輔助工序。確定進(jìn)給路線的原則有：（1）形狀工件剛性破壞小的路線，以減少加工變形對加工精度的影響。（3）切入和切出的路線應(yīng)考慮外延，以保證加工的表面質(zhì)量。此外，確定加工路線時，還要考慮工件的形狀與剛度、加工余量大小、機(jī)床與刀具的剛度等情況，確定是一次進(jìn)給還是多次進(jìn)給來完成加工，確定刀具的切入與切出方向以及在銑削加工中是采用順銑還是逆銑的銑削方式等。經(jīng)綜合分析：此零件的進(jìn)給路線遵循保證零件加工精度和表面粗糙度的前提下，尋求最短進(jìn)給路線。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，常溫下一般應(yīng)在HRC60以上。耐磨性除與硬度有關(guān)外，還與刀具金相組織中碳化物的種類、數(shù)量、大小及分布情況有關(guān)。刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力。一般用刀具材料的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性值來反映材料的強(qiáng)度和韌性。刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強(qiáng)度的性能，這是刀具材料必備的關(guān)鍵性能。④良好的工藝性。切削用刀具材料應(yīng)具備的性能見下表（表32）所示：表32 切削用刀具材料應(yīng)具備的性能希望具備的性能作為刀具使用時的性能希望具備的性能作為刀具使用時的性能高硬度（常溫及高溫狀態(tài)）耐磨損性化學(xué)穩(wěn)定性良好耐氧化性、耐擴(kuò)散性高韌性（抗彎強(qiáng)度）耐崩刃性、耐破損性低親和性耐溶著、凝著（粘刀）性高耐熱性耐塑性變形性磨削成形性良好刀具制造的高生產(chǎn)率熱傳導(dǎo)能力良好耐熱沖擊性耐熱裂紋性鋒刃性良好刃口鋒利表面質(zhì)量好微小切削可能 此外，刀具材料還應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，以便于推廣使用。由于碳素工具鋼和合金工具鋼耐熱性很差，適合做手工刀具，陶瓷，金剛石和立方氮化硼由于質(zhì)脆、工藝性差及價格昂貴等原因，因而僅在較小的范圍內(nèi)使用。（2）刀具的選用原則①應(yīng)盡可能形狀通用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，不用和少用特殊的非標(biāo)準(zhǔn)刀具。③大力推廣標(biāo)準(zhǔn)的模塊化刀夾（刀柄和刀桿等）。經(jīng)綜合分析：根據(jù)以上刀具材料所具備的基本要求和刀具的選用原則，以及此零件加工的需要，需選用的刀具如下：表33 葉輪軸數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱風(fēng)力驅(qū)動器零件名稱葉輪軸零件圖號1程序號O0002序號刀具號刀具名稱刀具規(guī)格數(shù)量加工表面刀具（尖）半徑mm刀補(bǔ)量備注1T0190176。外圓精車刀25251精車外輪廓3T03中心鉆￠1鉆￠1￠20中心孔4T04￠12麻花鉆￠121鉆￠12孔35T05￠21麻花鉆￠211鉆￠21孔6T06￠20麻花鉆￠201鉆￠20孔57T0790176。內(nèi)圓精車刀25251精車左內(nèi)輪廓9T09切槽刀B=5mm1切槽1編制審核批準(zhǔn) 年 月 日 共1頁第1頁表34 葉片數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱風(fēng)力驅(qū)動器零件名稱葉片零件圖號1程序號O0001序號刀具號刀具名稱刀具規(guī)格數(shù)量加工表面刀具（尖）半徑mm刀補(bǔ)量備注1T01￠8鋒鋼立銑刀￠8251粗銑￠80上的槽、粗銑葉片442T02￠6鎢鋼球頭立銑刀￠8151精銑￠80上的槽333T02￠6鎢鋼球立頭銑刀￠8101精銑葉片33編制審核批準(zhǔn) 年 月 日 共1頁第 1頁 切削用量的選擇 切削深度ap