畢業(yè)設(shè)計(jì)-葉輪軸零件造型及數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　葉輪軸零件造型及數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　裝備制造業(yè)是一國(guó)工業(yè)之基石，隨著我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的升級(jí)和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工已經(jīng)普及。但傳統(tǒng)的三軸數(shù)控加工不能解決某些復(fù)雜零件的加工，因此，需要引入四軸、五軸、車銑復(fù)合等多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工，而現(xiàn)代社會(huì)急需大量掌握現(xiàn)代CAD/CAM技

2、術(shù)、多軸聯(lián)動(dòng)加工工藝設(shè)計(jì)分析與操作的專業(yè)技能人才。</p><p>　　本課題研究的葉輪軸零件是典型的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工。首先通過對(duì)零件圖的工藝分析，了解零件的工藝結(jié)構(gòu)形式，明確具體的技術(shù)要求，從而對(duì)零件各組成表面選擇合適的加工方法。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。</p><p>　　在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中使用CAD/CAM技術(shù)軟件、對(duì)零件進(jìn)行造型及加工工藝分析

3、、工藝路線確定、刀具選擇和數(shù)學(xué)處理等一系列的工作。 </p><p>　　本課題在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取企業(yè)先進(jìn)技術(shù)，制定出了合理的工藝方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：葉輪軸，造型，加工工藝，工藝路線，工藝規(guī)程</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　

4、　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究背景1</p><p>　　1.2 課題在當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2 多軸數(shù)控加工的類型4</p><p>　　1.3課題研究的內(nèi)容和目的5</p&g

5、t;<p>　　2 零件圖的工藝設(shè)計(jì)分析7</p><p>　　2.1 葉輪軸加工圖樣分析7</p><p>　　2.2 零件圖的工藝分析8</p><p>　　2.2.1讀圖與審圖8</p><p>　　2.2.2零件圖尺寸的標(biāo)注8</p><p>　　2.2.3表面質(zhì)量與精度的分析9<

6、;/p><p>　　2.3 毛坯的選擇9</p><p>　　3 加工準(zhǔn)備及工藝文件的編制10</p><p>　　3.1 定位基準(zhǔn)的選擇10</p><p>　　3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇10</p><p>　　3.1.2 精基準(zhǔn)選擇10</p><p>　　3.2 裝夾方案的確定11

7、</p><p>　　3.3機(jī)床及工藝裝備的選擇13</p><p>　　3.3.1 機(jī)床的選擇13</p><p>　　3.3.2 夾具的選擇13</p><p>　　3.4 確定工藝路線14</p><p>　　3.4.1 工序的劃分14</p><p>　　3.4.2 工步的劃分

8、15</p><p>　　3.4.3 加工階段的劃分16</p><p>　　3.4.4 加工順序的安排17</p><p>　　3.5 進(jìn)給路線的確定19</p><p>　　3.6 刀具材料的選擇19</p><p>　　3.7 切削用量的選擇22</p><p>　　3.7.1

9、 切削深度ap的確定22</p><p>　　3.7.2 主軸轉(zhuǎn)速的確定23</p><p>　　3.8 走刀路線的選擇26</p><p>　　3.8.1 軸外輪廓部分走刀路線27</p><p>　　3.8.2 軸內(nèi)輪廓部分走刀路線27</p><p>　　3.8.3 葉片部分走刀路線27</p&

10、gt;<p>　　3.9 冷卻的選擇28</p><p>　　3.10 加工工藝文件制定28</p><p>　　4 葉輪軸造型及葉片的自動(dòng)編程34</p><p>　　4.1 葉輪軸造型34</p><p>　　4.1 葉輪軸軸套外觀造型34</p><p>　　4.1.2 葉片部分造型36

11、</p><p>　　4.1.3 葉輪軸的內(nèi)部造型38</p><p>　　4.2 葉片編程40</p><p>　　4.2.1 設(shè)備選擇41</p><p>　　4.2.2 工件裝夾定位41</p><p>　　4.2.3 刀具選擇41</p><p>　　4.2.4 葉片加工方案

12、42</p><p>　　4.2.5 自動(dòng)編程42</p><p><b>　　5 程序編寫44</b></p><p><b>　　6 結(jié)論49</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p><b>　　致

13、謝51</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　數(shù)控加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)與核心，數(shù)控機(jī)床是工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)，數(shù)控加工技術(shù)的普及將使現(xiàn)代制造技術(shù)產(chǎn)生巨大的變革，數(shù)控化比重更是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展直接影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)制造技術(shù)水平的提高，本次

14、畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了讓我們更清楚地理解怎樣確定四軸聯(lián)動(dòng)零件的造型及數(shù)控加工工藝分析，為我們即將走上工作崗位的畢業(yè)生打基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，數(shù)控機(jī)床將隨著工業(yè)的發(fā)展而快速發(fā)展成為機(jī)械加工行業(yè)不可缺少的重要組成部分，數(shù)控機(jī)床是一種高精度的自動(dòng)化設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。隨著數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代企業(yè)對(duì)零件加工精度要求的提高，對(duì)數(shù)控技術(shù)人才的需求量也越來

15、越大。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用給傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了深刻的變化。也給傳統(tǒng)的機(jī)械，專業(yè)人才帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的進(jìn)一步加強(qiáng)和加入世貿(mào)組織。我國(guó)經(jīng)濟(jì)全面與國(guó)際接軌，并逐步成為全球制造中心，我國(guó)企業(yè)廣泛應(yīng)用現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。數(shù)控技術(shù)是制造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，集成化的基礎(chǔ)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率不缺可少的手段。作為一名數(shù)控專業(yè)的學(xué)生，對(duì)數(shù)控技術(shù)知識(shí)的運(yùn)用將是一項(xiàng)重要的技能。<

16、/p><p>　　1.1 課題研究背景</p><p>　　數(shù)控加工技術(shù)一直以來都作為一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)水平衡量的標(biāo)志之一。近幾年來，作為機(jī)械加工領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，四軸、五軸等多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用得到了科研院所、高校和企業(yè)的極大關(guān)注。國(guó)內(nèi)已有部分公司開發(fā)了四軸和五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，華中數(shù)控、廣州數(shù)控和沈陽飛揚(yáng)等數(shù)家公司也開發(fā)了自己的五軸數(shù)控系統(tǒng)，因此復(fù)雜零件的加工技術(shù)由于五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加

17、工中心的應(yīng)用得到了突破的可能。國(guó)外在此已經(jīng)有了成熟的技術(shù)應(yīng)用體系，而國(guó)內(nèi)尚處于發(fā)展階段，應(yīng)用方面的缺陷已經(jīng)成為提高復(fù)雜關(guān)鍵零件的一個(gè)重要問題，直接影響復(fù)雜零件的發(fā)展。本課題針對(duì)葉輪軸復(fù)雜零件曲面的若干關(guān)鍵技術(shù)（幾何建模技術(shù)、編程技術(shù)、加工技術(shù)）進(jìn)行研究?；谒妮S聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工復(fù)雜形狀零件在制造加工過程中的各個(gè)關(guān)鍵要素得到了研究。旨在研究葉輪軸復(fù)雜零件曲面的制造技術(shù)在四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中的應(yīng)用，為推廣多軸數(shù)控加工技術(shù)的研究和應(yīng)用提供技術(shù)的支持

18、。</p><p>　　本課題來源于10年全國(guó)數(shù)控技能競(jìng)賽題目風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器。技能競(jìng)賽也是今后教育廳要求學(xué)生技能和能力培養(yǎng)的一個(gè)重要的方向，增強(qiáng)學(xué)生制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題上的能力。同時(shí)也增加我們對(duì)于解決工藝問題和加工技術(shù)難點(diǎn)的能力也大大的提升。我們選擇風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器—葉輪軸工藝分析和編程加工的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，主要是通過風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器—葉輪軸的設(shè)計(jì)與加工，培養(yǎng)自己在制定零件加工工藝過程和分析工藝問題的能力。<

19、;/p><p>　　1.2 課題在當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀</p><p>　　葉輪軸零件是典型的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工，葉輪軸葉片的加工和曲面的質(zhì)量則直接影響它的工作效果，進(jìn)而直接影響整個(gè)工作過程。由于葉片的型面是復(fù)雜的空間曲面，所以一直是葉片加工中的難點(diǎn)，高性能CAM軟件的出現(xiàn)，使這種復(fù)雜型面的加工變得相對(duì)容易。</p><p>　　多軸數(shù)控加工是四軸以上的數(shù)控加工，其中具有

20、代表性的是五軸數(shù)控加工。多軸數(shù)控加工能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸的聯(lián)動(dòng)，將數(shù)控銑、數(shù)控鏜、數(shù)控鉆等功能組合在一起，工件在一次裝夾后，可以對(duì)加工面進(jìn)行銑、鏜、鉆等多工序加工，有效地避免了由于多次安裝造成的定位誤差，能縮短生產(chǎn)周期，提高加工精度。隨著模具制造技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)加工中心的加工能力和加工效率提出了更高的要求，因此多軸數(shù)控加工技術(shù)得到了空前的發(fā)展。對(duì)刀具和工件的相對(duì)位置來說，多軸數(shù)控加工中心可以設(shè)置六個(gè)軸，即作直線運(yùn)動(dòng)的X、Y、Z軸，

21、還有控制工作臺(tái)傾斜角度的A、B軸和控制主軸回轉(zhuǎn)角度的C軸。使用回轉(zhuǎn)刀具時(shí)，由Z 軸控制回轉(zhuǎn)的主軸作直線運(yùn)動(dòng)，就成為五軸控制；只有使用非回轉(zhuǎn)刀具時(shí)可作六軸控制。通常為了提高加工效率而使用回轉(zhuǎn)刀具，但有時(shí)因受到回轉(zhuǎn)刀具的限制，存在不可能加工的部位和形狀，因此，現(xiàn)在不僅可以使用回轉(zhuǎn)刀具，還可以使用非回轉(zhuǎn)刀具，控制其回轉(zhuǎn)角度，對(duì)任何形狀的模具零件都能加工。</p><p>　　1.2.1 多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀</

22、p><p>　?。?）國(guó)外多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀。國(guó)外多軸數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀。國(guó)外多軸數(shù)控加工技術(shù)研究比較早，德國(guó)、西班牙、瑞士、日本、意大利等國(guó)家以及我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)已經(jīng)形成了自己在國(guó)際上的知名品牌，如德國(guó)DMG、瑞士米克朗、臺(tái)灣匠澤、西班牙PANTERA等等。德國(guó)DMG五軸聯(lián)動(dòng)立式加工中心共有十四種機(jī)型，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、主軸 擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)擺動(dòng)，可以勝任從五面加工到五軸聯(lián)動(dòng)加工的各種工作，優(yōu)質(zhì)高效。數(shù)控回轉(zhuǎn)

23、擺動(dòng)工作臺(tái)可在圍繞工件重心旋轉(zhuǎn)工件的同時(shí)允許進(jìn)行最大擺角達(dá)18°的底部切削，經(jīng)過一次裝夾即可完成工件的加工。西班牙PANTERA動(dòng)梁式龍門加工中心。采用高架床身及移動(dòng)梁高強(qiáng)度、高剛性的結(jié)構(gòu)。高速精密電主軸結(jié)合了五軸聯(lián)動(dòng)加工方面的豐富經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)決竅，動(dòng)態(tài)加工特性和精度表現(xiàn)良好。鋼質(zhì)床身內(nèi)部特別設(shè)計(jì)的筋架結(jié)構(gòu)保證了高速切削的穩(wěn)定性，并根據(jù)需求可選擇雙移動(dòng)梁式結(jié)構(gòu)。可以根據(jù)加工需求，配備各種銑頭和配置，適用于航空航天結(jié)構(gòu)件和大型模具

24、的高精密加工。臺(tái)灣匠澤U系列五軸聯(lián)動(dòng)高速龍門加工中心。具有高速、龍門架結(jié)構(gòu)、五軸聯(lián)動(dòng) 的特點(diǎn)， 主要有U25、U40、series三個(gè)規(guī)格，U其中Useries最高主</p><p>　?。?）國(guó)內(nèi)多軸數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　?。ㄒ?高速、高效率。現(xiàn)代加工工業(yè)高效率、低成本、高質(zhì)量的要求使得歐美日等囤熱衷于高速甚至超高速機(jī)床的研究。隨著機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，高速機(jī)床主要功

25、能部件高速電主軸單元、高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)、高性能數(shù)控以及伺服系統(tǒng)都得到了突破，高速機(jī)床應(yīng)用范圍越來越廣，目前直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主軸轉(zhuǎn)速達(dá)15000～100000r／rain，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件快速移動(dòng)速度60—120m／rai切削進(jìn)給速度60m／min．最高加速度10g。</p><p>　　（二)高可靠性。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工表面比較復(fù)雜，一般要求其平均時(shí)間在20000h以上，且有多種報(bào)警和防護(hù)措施，減少由于故障造成的損國(guó)外驅(qū)

26、動(dòng)裝置平均無故障時(shí)間可以達(dá)到30000h。</p><p>　?。ㄈ?高精度。隨著CAM系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)床加工精度得到了大幅度的提升，日本FANUC公司設(shè)計(jì)的一款超精密加工機(jī)床加工精度0.001xm，其特有的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元，能夠超精密微細(xì)加工凹槽。</p><p>　?。ㄋ?復(fù)合化。與以往單純追求高速主軸和進(jìn)給機(jī)構(gòu)不同，當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)于個(gè)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

27、趨向于小規(guī)模，甚至單件生產(chǎn)。為了滿足這一要求，機(jī)床廠商需要開發(fā)出復(fù)合程度更高的復(fù)合機(jī)床。</p><p>　?。ㄎ?智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化。智能化包含在機(jī)床控制的各個(gè)方面，主要有自適應(yīng)控制技術(shù)、故障診斷裝置，智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置等。網(wǎng)絡(luò)診斷、遠(yuǎn)程控制，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等技術(shù)的興起使五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。</p><p>　?。┚G色化。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

28、經(jīng)有大概10％～15％的加工采用了干切削或半干切削技術(shù)。</p><p>　　VTM11000七軸六聯(lián)動(dòng)螺旋槳加工機(jī)床，采用國(guó)際先進(jìn)的三維立體造型、CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元分析等設(shè)計(jì)制造技術(shù)，使機(jī)床獲得最佳動(dòng)靜態(tài)剛度，具有合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、可靠的精度穩(wěn)定性及精度保持性，設(shè)計(jì)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單、維修方便，保證VTM11000七軸六聯(lián)動(dòng)螺旋槳機(jī)床成為高精度、高可靠性、高效率的數(shù)字化高科技產(chǎn)品。</p><

29、p>　　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(duì)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(dòng)加工。</p><p>　　1.2.2 多軸數(shù)控加工的類型</p><p>　　加工中心一般分為立式加

30、工中心和臥式加工中心。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(tái)，也只能完成工件的四 面加工。多軸數(shù)控加工中心具有高效率、高精度的特點(diǎn)，工件在一次裝夾后能完 成五個(gè)面的加工。如果配置五軸聯(lián)動(dòng)的高檔數(shù)控系統(tǒng)，還可以對(duì)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。 根據(jù)回轉(zhuǎn)軸形式，多軸數(shù)控加工中心可分為兩種設(shè)置方式： 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸。工作臺(tái)可以環(huán)繞X軸回轉(zhuǎn)，定

31、義為A軸，A軸的一般工作范圍是0°至359°。工作臺(tái)的中間還設(shè)有一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸都是360°回轉(zhuǎn)。通過A軸與C軸的組合，固定在工作臺(tái)上的工件除了底面之外，其余的五個(gè)面都可以由立式主軸刀具進(jìn)行加工。A軸和C軸的最小分度值一般為 0.001°，這樣又可以把工件細(xì)分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。A軸和C軸如果與X、Y、Z3軸實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，就可加工出復(fù)雜的空間曲面。這種設(shè)置方式

32、的多軸數(shù)控加工機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是：主軸結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主軸剛性非常好，制造成本比較低。但一般工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，承重也較小，特別是當(dāng)A軸回轉(zhuǎn)角度≥</p><p>　　立式主軸頭回轉(zhuǎn)。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞Z軸360°，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)±90°以上。這種設(shè)置方式的多軸數(shù)控加工機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是：主軸加工非常靈活，工作臺(tái)也可以設(shè)計(jì)得非常大。在使用球面

33、銑刀加工曲面時(shí)，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工面時(shí)，由于球面銑刀的頂點(diǎn)線速度為零，頂點(diǎn)切出的工件表面質(zhì)量會(huì)很差，而采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，令主軸相對(duì)工件轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)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(tái)回轉(zhuǎn)式加工中心難以做到的。</p><p>　　1.3課題研究的內(nèi)容和目的</p><p>　　人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到多軸數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)越性和重要性，但到目前為止，多軸數(shù)

34、控加工技術(shù)的應(yīng)用仍然局限于少數(shù)資金雄厚的部門，并且仍然存在尚未解決的難題。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。目前，多軸數(shù)控加工技術(shù)存在以下幾個(gè)問題：</p><p>　?。?）多軸數(shù)控編程抽象、操作困難。多軸數(shù)控編程抽象、操作困難。這是每一個(gè)傳統(tǒng)數(shù)控編程人員都深感頭疼的問題。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

35、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。數(shù)控編程除了直線運(yùn)動(dòng)之外，還要協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)計(jì)算，如旋轉(zhuǎn)角度行程檢驗(yàn)、非線性誤差校核、刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)計(jì)算等，處理的信息量很大，數(shù)控編程極其抽象。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(huì)更復(fù)雜。只有反復(fù)實(shí)踐，編程及操作人員才能掌握必備的知識(shí)和 技能。經(jīng)驗(yàn)豐富的編程與操作人員的缺乏，是多軸數(shù)控加工

36、技術(shù)普及的一大阻力。</p><p>　?。?）刀具半徑補(bǔ)償困難。在五軸聯(lián)動(dòng)NC程序中，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能仍然有效，而刀具半徑補(bǔ)償卻失效了。以圓柱銑刀進(jìn)行接觸成形銑削時(shí)，需要對(duì)不同直徑的刀具編制不同的程序。目前流行的CNC系統(tǒng)尚無法完成刀具半徑補(bǔ)償，因?yàn)镮SO文件中沒有提供足夠的數(shù)據(jù)對(duì) 刀具位置進(jìn)行重新計(jì)算。用戶在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)需要頻繁換刀或調(diào)整刀具的確切尺寸，按照正常的處理程序，刀具軌跡應(yīng)送回CAM系統(tǒng)重新進(jìn)行計(jì)

37、算，從而導(dǎo)致整個(gè)加工過程效率不高。對(duì)這個(gè)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(shí)別通用格式的工件模型文件（如STEP等）或CAD系統(tǒng)文件。購置機(jī)床需要大量投資。</p><p>　?。?）購置機(jī)床需要大量投資。多軸數(shù)控加工機(jī)床和三軸數(shù)控加工機(jī)床之間的價(jià)格懸殊很大。多軸數(shù)控加工除了機(jī)床本身的投資之外，還必須對(duì)CAD/CAM系統(tǒng)軟件和后置處理器進(jìn)行升級(jí)，使之適應(yīng)多軸數(shù)控加工的要求，以及對(duì)校驗(yàn)程序進(jìn)

38、行升級(jí)，使之能夠?qū)φ麄€(gè)機(jī)床進(jìn)行仿真處理。</p><p>　　2 零件圖的工藝設(shè)計(jì)分析</p><p>　　2.1 葉輪軸加工圖樣分析 </p><p><b>　　圖2-1加工圖樣</b></p><p>　　風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器由葉輪軸、軸套、凸輪軸、底座、臺(tái)階銷等多個(gè)零件構(gòu)成。其中葉輪軸最為復(fù)雜，見圖2-1，需要車、銑復(fù)合加

39、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。</p><p><b>　　圖2-2 葉輪軸</b></p><p>　　2.2 零件圖的工藝分析</p><p>　　2.2.1讀圖與審圖</p><p>　　1）件圖的工藝性分析</p><p>　　(1)分析零件圖是否

40、完整正確 </p><p>　　(2)零件的技術(shù)要求分析 </p><p>　　(3)尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)</p><p>　　(4)定位基準(zhǔn)應(yīng)可靠</p><p>　　2）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析</p><p>　?。?）盡量工序集中，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特長(zhǎng)，提高精度和效率</p><p&g

41、t;　?。?）采用標(biāo)準(zhǔn)刀具、減少刀具規(guī)格種類</p><p>　?。?）減少機(jī)床調(diào)整，縮短輔助時(shí)間</p><p>　?。?）利于減少編程工作量</p><p>　?。?）利于減少加工勞動(dòng)量</p><p>　?。?）利于保證定位剛度和刀具剛度，以提高加工精度</p><p>　　綜上所述：零件在滿足使用要求的前提下，

42、制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。它包括零件各個(gè)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。好的工藝性會(huì)使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)，降低消耗。</p><p>　　2.2.2零件圖尺寸的標(biāo)注</p><p>　　圖2-3 零件標(biāo)注結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　對(duì)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。這種尺寸標(biāo)注法不僅便于編程，也便于

43、尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與保持原點(diǎn)設(shè)置的一致性方面帶來很大方便。由于零件設(shè)計(jì)人員在標(biāo)注尺寸時(shí)，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。由于數(shù)控加工精度與重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因而可將局部尺寸分散標(biāo)注法改為以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注法。對(duì)于該零件，所有標(biāo)注如圖2-3所示。</p&

44、gt;<p>　　2.2.3表面質(zhì)量與精度的分析</p><p>　　該零件要求表面粗糙度以及星形輪廓為Ra1.6,其余都為Ra3.2,要求都很高，粗糙度不容易保證，而且公差要求較高，需要很高的配合度，所以這就是加工該零件的難度。并且該零件內(nèi)孔的粗糙的都為Ra1.6，所以表面質(zhì)量的要求是很高的。</p><p>　　根據(jù)以上分析可知：該零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且加工精度和表面質(zhì)

45、量要求很高，不容易完成加工。</p><p><b>　　2.3 毛坯的選擇</b></p><p>　　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2-4所列。</p><p>　　表2-1 毛坯材料的比較</p><p>　　

46、根據(jù)表2-1的比較和分析，不同的毛坯材料具有不同的特性，在選擇時(shí)，我們?cè)撟⒅貙?shí)際的用途，不能盲目選擇。</p><p>　　根據(jù)零件材料、性能的要求選擇零件的材料為鋁（LYZ12--A），留4—5mm的余量，并根據(jù)情況盡量使各個(gè)表面上的余量均勻，毛坯為Ф90x120mm。</p><p>　　3 加工準(zhǔn)備及工藝文件的編制</p><p>　　3.1 定位基準(zhǔn)的選擇&

47、lt;/p><p>　　各工序定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)先根據(jù)工件定位要求來確定定位基準(zhǔn)的個(gè)數(shù)，再按基準(zhǔn)選擇原則來選定每個(gè)定位基準(zhǔn)。為使所選的定位的定位基準(zhǔn)能保證整個(gè)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(gè)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。</p><p>　　3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是

48、如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。</p><p>　　粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：</p><p>　?。?）粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)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)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。</p

49、><p>　?。?）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)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。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。</p><p>　?。?）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。</p><p&

50、gt;　?。?）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。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。</p><p>　　（5）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。</p><p>　　3.1.2 精基準(zhǔn)選擇</p><p>　　選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從整個(gè)工

51、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。</p><p>　?。?）基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)稱為基準(zhǔn)重合。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差，保證加工精度，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則。</p><p>　　（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在工件的加工過程中應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)稱為基準(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

52、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(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。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。</p><p>　?。?）互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。</p><p>　?。?）自為基準(zhǔn)原則。有些精

53、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)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。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。</p><p>　?。?）可靠、方便原則。應(yīng)選擇定位可靠、裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)應(yīng)該是精度較高、表面粗糙度較小、支撐面積較大的表面。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。</p><p>　　3.2 裝夾方案的確定&

54、lt;/p><p><b>　　（1）工件的定位</b></p><p>　　工件定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)某個(gè)確定的正確加工位置。 </p><p><b>　?、倭c(diǎn)定位原理</b></p><p>　　工件在空間有六個(gè)自由度，即沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向的移動(dòng)自由度和繞X、Y、Z三個(gè)移動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)

55、自由度A、B、C，如圖3-1所示。 </p><p>　　要確定工件在空間的位置，需要按一定的要求安排六個(gè)支撐點(diǎn)也就是通常所說的定位元件，以限制加工工件的自由度，這就是工件定位的“六點(diǎn)定位原理”。需要指出的是，工件形狀不同，定位表面不同，定位點(diǎn)的布置情況也各不相同。 </p><p>　　圖3-1 工件在空間的六個(gè)自由度</p><p>　?、谙拗谱杂啥扰c工件加工要

56、求的關(guān)系 </p><p>　　根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，有些自由度對(duì)加工要求有影響，有些自由度對(duì)加工要求無影響，對(duì)加工要求有影響的自由度必須限制，而不影響加工要求的自由度不必限制。</p><p>　?、酃ぜ惭b的基本原則</p><p>　　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。為了提高數(shù)控機(jī)床的效率，在確定定位基準(zhǔn)與

57、夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　a）力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一。 </p><p>　　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。</p><p>　　c）避免采用占機(jī)調(diào)整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。 </p><p><b>　　（2）工件的夾緊</b>

58、;</p><p>　　金屬切削加工過程中，為保證工件定位時(shí)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(dòng)，必須將工件夾緊。這種保證加工精度和安全生產(chǎn)的裝置稱為夾緊裝置。</p><p>　　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(shí)間，該零件形狀規(guī)則，圓柱面較光整，位置精度要

59、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。三爪卡盤如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 三爪卡盤 </p><p>　　3.3機(jī)床及工藝裝備的選擇</p><p>　　3.3.1 機(jī)床的選擇</p><p>　　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

60、均勻分布的曲面。結(jié)合我院現(xiàn)有機(jī)床的實(shí)際情況，采用臥式車床的CK-6132A機(jī)床加工葉輪軸的軸柄部分，選用4軸立式加工中心加工葉片部分。其中，4軸立式加工中心機(jī)床的主要參數(shù)見表3-1。</p><p>　　表3-1 4軸立式加工中心機(jī)床主要參數(shù)表</p><p>　　3.3.2 夾具的選擇</p><p>　　機(jī)床夾具的種類很多，按使用的機(jī)床類型分類，可分為車床夾具

61、、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其它機(jī)床夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具和自夾緊夾具等。按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具。</p><p>　?。?）通用夾具。通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具，如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。</p>

62、<p>　　（2）專用夾具。專用夾具指為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)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)。</p><p>　?。?）組合夾具。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。組合夾具使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時(shí)重新組合成其它加工過程的夾具，使用于數(shù)控加工、新產(chǎn)品的試制和中、小批量的生產(chǎn)。</p>

63、<p>　?。?）可調(diào)夾具。可調(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具，它們都可以通過調(diào)整或更換少量元件就能加工一定范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點(diǎn)。通用可調(diào)夾具的使用范圍較寬，加工對(duì)象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對(duì)一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設(shè)計(jì)的，其加工對(duì)象和范圍很明確，又稱為專用可調(diào)夾具。</p><p><b>　?。?）成組夾具</b>

64、;</p><p>　　數(shù)控機(jī)床夾具常使用通用可調(diào)夾具和組合夾具。</p><p>　　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。</p><p>　　3.4 確定工藝路線</p><p>　　確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求和機(jī)床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝路線。主要包括工序的劃分和工步的劃分、加工

65、階段的劃分和加工順序的安排。</p><p>　　3.4.1 工序的劃分</p><p>　　劃分工序的基本原則有：</p><p><b>　?。?）工序分散原則</b></p><p>　　工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水

66、平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。</p><p><b>　?。?）工序集中原則</b></p><p>　　工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。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。但采用

67、復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。</p><p>　　一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。同時(shí)，近代計(jì)算機(jī)控制機(jī)床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點(diǎn)更為突出，即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費(fèi)過多的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量，從而可取的良好的經(jīng)濟(jì)效果。</p&

68、gt;<p>　　3.4.2 工步的劃分</p><p>　　劃分工步主要從加工精度和效率兩方面考慮。合理的工藝不僅要保證加工出符合圖樣要求的工件，同時(shí)應(yīng)使機(jī)床的功能得到充分發(fā)揮。因此，在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)工件的不同表面進(jìn)行加工。對(duì)于較復(fù)雜的工序，為了便于分析和描述，常在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則。</p><p>

69、　?。?）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，還是全部加工表面都先粗加工后精加工分開進(jìn)行，主要應(yīng)根據(jù)零件的精度要求考慮。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。</p><p>　　（2）對(duì)于既要加工平面又要加工孔的零件，可以采用“先面后孔”的原則劃分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因?yàn)殂娖矫鏁r(shí)切削力較大，工件易發(fā)生變形

70、，而先銑平面后鏜孔，則可使其變形有一段時(shí)間恢復(fù)，減少由于變形引起的對(duì)孔的精度的影響。反之，如先鏜孔后銑面，則銑削平面時(shí)極易在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，進(jìn)而破壞孔的精度。</p><p>　?。?）按所用刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用刀具集中地方法劃分工步，以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時(shí)間，提高加工效率。</p><p>　?。?）在一次安裝中，盡可能完成所有能加工的表面，有

71、利于保證表面相互位置精度的要求。</p><p>　　3.4.3 加工階段的劃分</p><p>　　零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段：</p><p><b>　?。?）粗加工階段</b></p><p>　　粗加工的目的是切去絕大部分多余的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加

72、工提供定位基準(zhǔn)，粗加工時(shí)能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報(bào)廢或修補(bǔ)，以免浪費(fèi)工時(shí)。</p><p>　　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(shí)，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。一般粗加工的公差等級(jí)為。粗糙度為100μm。</p><p><b>　　（2）半精加工階段</b&

73、gt;</p><p>　　半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級(jí)為。表面粗糙度為1.25μm。</p><p><b>　?。?）精加工階段</b></p><p>　　精加工階段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保證零件的形狀位置幾精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面達(dá)到圖

74、紙要求。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。</p><p>　　精加工應(yīng)采用高精度的機(jī)床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為，表面粗糙度為1.25μm。</p><p><b>　?。?）光整加工階段</b></p><p>　　對(duì)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

75、，進(jìn)一步提高尺寸精度和減小表面粗糙度。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級(jí)一般為IT5～I(xiàn)T6，表面粗糙度為0.32μm。</p><p>　　此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。</p><p>　　但須指出加工階段的劃分并不是絕對(duì)的。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運(yùn)輸裝

76、夾費(fèi)事的重型零件往往不嚴(yán)格劃分階段，在滿足加工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個(gè)階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個(gè)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。例如工序的定位精基準(zhǔn)面，在粗加工階段就要加工的很準(zhǔn)確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。</p><p>　　3.4.4 加工順序的安排</p><p>　　復(fù)雜工件的機(jī)械加工工藝路線中

77、要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，在擬定工藝路線時(shí)，工藝人員要全面的把切削加工、熱處理和輔助工序三者一起加以考慮。</p><p>　?。?）機(jī)械加工工序的安排原則</p><p>　　① 基面先行。選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)安排在起始工序先進(jìn)行加工，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準(zhǔn)。</p><p>　?、?先粗后精。當(dāng)零件需要?jiǎng)澐旨庸るA段時(shí)，先安排各表面的粗加

78、工，中間安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。</p><p>　?、?先主后次。先加工零件上的裝備基面和工作表面等主要表面，后加工鍵槽、禁固用的光孔與螺紋孔等次要表面。因?yàn)榇我砻娴募庸っ娣e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。</p><p>　　④ 先面后孔。對(duì)于箱體、支架和連桿等工件應(yīng)先加工平面后加工孔。這是因?yàn)槠矫?/p>

79、的輪廓平整，安放和定位比較穩(wěn)定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保證平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工，對(duì)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。</p><p>　　⑤ 進(jìn)給路線短。數(shù)控加工中，應(yīng)縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。</p><p>　?、?換刀次數(shù)少。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(dòng)坐標(biāo)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等將由該刀具切削的所

80、有表面全部完成。</p><p>　　⑦ 工件剛性好。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(dòng)。</p><p>　　經(jīng)綜合分析：葉輪軸零件的加工方案可以制定如下兩個(gè)：</p><p>　　方案一：車左端面、見平換刀、變速粗車Ф60、Ф80外圓留0.5mm精加工余量調(diào)頭裝夾車右端面換刀、變速粗車外輪廓留0.5mm精加工余量換刀、變速精車Ф24

81、精車Ф26.79臺(tái)階面精車R6精車R8精車R6精車Ф58臺(tái)階面精車Ф58精車Ф78臺(tái)階面精車Ф80錐面精車Ф80鉆中心孔鉆孔Ф12、Ф21調(diào)頭裝夾車左端面，保證總長(zhǎng)為117.26mm換刀、變速倒角切槽換刀、變速鉆中心孔鉆孔Ф20換刀、變速粗車內(nèi)孔換刀、變速精車內(nèi)孔精車外圓至尺寸換刀、變速粗銑Ф80外圓上的槽精銑Ф80外圓上的槽調(diào)頭裝夾粗銑葉片精銑葉片</p><p>　　方案二：車右端面、見平換刀、變速粗車外輪廓

82、留0.5mm精加工余量換刀、變速精車Ф24精車Ф26.79臺(tái)階面精車R6精車R8精車R6精車Ф58臺(tái)階面精車Ф58精車Ф78臺(tái)階面精車Ф80錐面精車Ф80鉆中心孔鉆孔Ф12、Ф21調(diào)頭裝夾車左端面，保證總長(zhǎng)為117.26mm換刀、變速倒角切槽換刀、變速鉆中心孔鉆孔Ф20鉆Ф34孔換刀、變速精車外圓至尺寸粗車內(nèi)孔換刀、變速精車內(nèi)孔換刀、變速粗銑Ф80外圓上的槽精銑Ф80外圓上的槽調(diào)頭裝夾粗銑葉片精銑葉片</p><p&

83、gt;　　方案二雖然可行，但是沒有遵循先內(nèi)后外、先面后孔、基準(zhǔn)先行的原則，因此，綜上所述加工方案應(yīng)選擇方案一。</p><p>　?。?）熱處理工序的安排</p><p>　　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。一般可分為：</p><p>　?、?預(yù)備熱處理。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

84、工之后、半精加工之前進(jìn)行，以保證調(diào)質(zhì)層的厚度；時(shí)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。對(duì)于精度要求不太高的工件，一般在毛坯進(jìn)入機(jī)械加工之前安排一次人工時(shí)效即可。</p><p>　　② 最終熱處理。主要用于提高零件的表面硬度和耐磨性以及防腐、美觀等。淬火、滲碳淬火等安排在磨削加工之前進(jìn)行。</p><p>　　③ 為了改善切削性能而進(jìn)行的熱處理工序，如正火、調(diào)質(zhì)、退火等，應(yīng)安排在

85、切削加工之前。</p><p>　?。?）輔助工序的安排</p><p>　　檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。除各工序操作者自檢外，在關(guān)鍵工序之后、送往車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后，一般均應(yīng)安排檢驗(yàn)工序。</p><p>　　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。</p><p>　　

86、3.5 進(jìn)給路線的確定</p><p>　　確定進(jìn)給路線的原則：</p><p>　　確定進(jìn)給路線，主要是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線，因?yàn)榫庸さ倪M(jìn)給路線基本上都是按零件的輪廓進(jìn)行的。確定進(jìn)給路線的原則有：</p><p>　?。?）形狀工件剛性破壞小的路線，以減少加工變形對(duì)加工精度的影響。</p><p>　?。?）尋求最短的進(jìn)給路線，以

87、提高加工效率。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）完工時(shí)的最后一刀應(yīng)一次走刀連續(xù)加工，以免產(chǎn)生刀痕等缺陷。</p><p>　　此外，確定加工路線時(shí)，還要考慮工件的形狀與剛度、加工余量大小、機(jī)床</p><p>　　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，

88、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?？傊?，確定進(jìn)給路線的原則是在保證零件加工精度和表面粗糙度的條件下，盡量縮短進(jìn)給路線，以提高生產(chǎn)率。</p><p>　　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。</p><p>　　3.6 刀具材料的選擇</p><p>　?。?）數(shù)控加工對(duì)刀具的

89、要求</p><p>　　在切削過程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切屑變形和摩擦產(chǎn)生的高溫，要保持刀具的切削能力，刀具應(yīng)具備如下的切削性能：</p><p>　　①高硬度和耐磨性。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。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。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)。

90、</p><p>　?、谧銐虻膹?qiáng)度和韌性。刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力。因此，刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。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。</p><p>　　③良好的耐熱性和導(dǎo)熱性。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。高溫硬度是耐熱性的重要指標(biāo)，常用耐熱溫度來表示，如高速鋼的溫度，減輕刀具磨損。&

91、lt;/p><p>　?、芰己玫墓に囆浴楸阌谥圃?，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機(jī)械加工性能。</p><p>　　切削用刀具材料應(yīng)具備的性能見下表（表3-2）所示：</p><p>　　表3-2 切削用刀具材料應(yīng)具備的性能</p><p>　　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。同時(shí)

92、，還應(yīng)注意多采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的刀具材料。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(jià)格昂貴等原因，因而僅在較小的范圍內(nèi)使用。而硬質(zhì)合金鋼其常溫硬度可達(dá)78～82HRC，能耐850～1000℃的高溫，切削速度比高速鋼高4～10倍。</p><p>　?。?）刀具的選用原則</p><p>　?、賾?yīng)盡可能形狀通用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，不用和少用特殊的非

93、標(biāo)準(zhǔn)刀具。</p><p>　?、诒M量使用不重磨刀片，少用焊接式刀片。</p><p>　?、鄞罅ν茝V標(biāo)準(zhǔn)的模塊化刀夾（刀柄和刀桿等）。</p><p>　?、懿粩嗤七M(jìn)可調(diào)試刀具（如浮動(dòng)可調(diào)鏜刀頭）的開發(fā)和應(yīng)用。</p><p>　　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：<

94、/p><p>　　表3-3 葉輪軸數(shù)控加工刀具卡片</p><p>　　表3-4 葉片數(shù)控加工刀具卡片</p><p>　　3.7 切削用量的選擇</p><p>　　3.7.1 切削深度ap的確定</p><p>　　背吃刀量ap，又稱為切削深度，一般指工件已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位為mm。</p&g

95、t;<p>　　車削外圓柱面的背吃刀量為該次切除余量的一半：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　dw為工件待加工表面直徑（mm）；</p><p>　　dm為工件已加工表面直徑（mm）。</p><p><b>　　鏜孔時(shí)：</b></p>

96、<p><b>　　鉆削時(shí)：</b></p><p>　　同時(shí)，ap主要根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度確定。</p><p>　　（1）粗加工時(shí)，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；若余量過大不能一次切除，也應(yīng)按先多后少的不等余量法加工。第一刀的ap應(yīng)盡可能大些，使刀口在里層切削，避免工件表面不平及有硬皮的鑄鍛件。</p>

97、;<p>　?。?）當(dāng)沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細(xì)長(zhǎng)軸、鏜刀桿、較差陳舊）時(shí)，可適當(dāng)降低ap，使切削力減小。</p><p>　?。?）精加工時(shí)，ap應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低ap的方法，逐步提高加工精度和表面質(zhì)量。</p><p>　?。?）一般精加工時(shí)，取ap=0.05～0.8mm；半精加工時(shí)，取ap=1.0～3.0mm。</p&

98、gt;<p>　　經(jīng)綜合分析：此組合裝配零件在粗加工時(shí)選用較大的ap，留0.5mm的余量，半精加工時(shí)取ap=1.0～3.0mm,由于此零件進(jìn)度要求較高，所以最后一道精加工時(shí)的余量取ap=0.02～0.05。車削和鏜削加工時(shí)，精加工余量通常為0.1～0.5mm，銑削時(shí)，精加工余量通常為0.2～0.8mm。</p><p>　　表3-5 常用螺紋切削的進(jìn)給次數(shù)與背吃刀量</p><p

99、>　　3.7.2 主軸轉(zhuǎn)速的確定</p><p>　　確定主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，主要根據(jù)工件材料、刀具材料機(jī)床功率和加工性質(zhì)（如粗、精加工）等條件確定其允許的切削速度。切削速度又稱線速度，它是指切削時(shí)刀具切削刃上某點(diǎn)相對(duì)于待加工表面在祝運(yùn)動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度。如何確定加工中的切削速度，除了可以參考有關(guān)切削用量表所列出的數(shù)值外，實(shí)踐中主要根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定，還可以根據(jù)公式相結(jié)合的方式來選擇。</p>&l

100、t;p>　　Vc主要根據(jù)工件材料、刀具材料和機(jī)床功率來選擇。</p><p>　　（1）刀具材料好，Vc可選得高些。</p><p>　　（2）Ra要求小的，要避開積屑瘤、磷刺產(chǎn)生的Vc，高速鋼刀取小Vc（小于5m/min），硬質(zhì)合金取較高的Vc（130～200m/min）。</p><p>　?。?）表面有硬皮或斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低Vc。</p>

101、;<p>　　（4）工藝系統(tǒng)剛性差的，Vc應(yīng)減小。</p><p>　　常用的切削速度見表3-6所示。</p><p>　　表3-6 常用切削速度Vc 單位：m/min</p><p>　　切削用量的選擇方法可分為計(jì)算法和查表法兩種，常用的是查表法。</p><p>　　經(jīng)綜合分析：此組合裝配零件可通過公式或查表

102、法萊完成。公式為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　D-為工件待較高表面或刀具的最大直徑（mm）；</p><p>　　n-為主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速（rpm或r/min）。</p><p>　　若用查表法根據(jù)上面的表3-6。切削速度確定后，即可計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。</p><p>

103、;<b>　　其計(jì)算公式為：</b></p><p><b>　　粗車外輪廓時(shí)：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=899.56r/min</p><p><b>　　900r/min</b></p>&l

104、t;p><b>　　精車外輪廓時(shí)：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1200.45r/min</p><p><b>　　1200r/min</b></p><p><b>　　式中:</b></p>

105、<p>　　v-為切削速度，單位為m/min由刀具的耐用度決定</p><p>　　n-為主軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min</p><p>　　D-為刀具的直徑或工件的直徑，單位為mm</p><p>　　計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。3.7.3 進(jìn)給速度的確定</p><p>　　進(jìn)給速度（F）是

106、數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。</p><p>　　在輪廓加工中，在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量以克服由于慣性造成工藝系統(tǒng)的變形，在輪廓拐角處造成超程或是負(fù)程的現(xiàn)象。</p><p>　　（1）進(jìn)給速度的確定原則</p><p>　?、佼?dāng)能夠保證工件的質(zhì)量要

107、求時(shí)，或在粗加工時(shí)為了提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。</p><p>　　②切斷、精加工（如順銑）、深孔加工或用高速鋼刀具切削時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，有時(shí)可能還要選擇極小的進(jìn)給速度。</p><p>　?、鄣毒呋蚬ぜ目招谐踢\(yùn)動(dòng)，特別是遠(yuǎn)距離返回程序原點(diǎn)或機(jī)床原點(diǎn)時(shí)，可以設(shè)定盡量高的加工速度，如日本大森Ⅲ型R2J50系列深孔系統(tǒng)規(guī)定的快速進(jìn)給速度可達(dá)30000mm/min。<

108、/p><p>　?、芮邢鲿r(shí)的工件進(jìn)給速度應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速和切削深度等切削用量相適應(yīng)，不能顧此失彼。</p><p>　?。?）進(jìn)給速度的確定</p><p>　　每分鐘進(jìn)給速度的計(jì)算。進(jìn)給速度Vc的計(jì)算式為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　n-為轉(zhuǎn)速(r/min)；<

109、;/p><p><b>　　f-進(jìn)給量</b></p><p>　　每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度的換算。每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度(mm/r)與每分鐘進(jìn)給速度可以相互進(jìn)行換算，其換算式為：</p><p>　　確定以上切削用量的各種參數(shù)，均應(yīng)在機(jī)床說明書規(guī)定的允許范圍內(nèi)選取。表見《數(shù)控加工工藝》第163頁～166頁。</p><p>　?。?）粗、精加工

110、時(shí)的選擇</p><p>　　①粗加工時(shí)，f主要受刀桿、刀片、機(jī)床、工件等的強(qiáng)度和剛度所承受的切削力限制，一般根據(jù)剛度來選擇。工藝系統(tǒng)剛度好時(shí)，可用大些的f，反之，適當(dāng)降低f。</p><p>　?、诰庸r(shí)、半精加工時(shí)，f應(yīng)根據(jù)工件的Ra要求選擇。Ra要求小的，取較小的f，但又不能過小，切削厚度Hd過薄，Ra反而增大，且刀具磨損加劇。刀具的Kr′愈大，刀尖圓弧半徑r愈大，則f可選較大值。

111、</p><p>　　經(jīng)綜合分析：葉輪軸零件的進(jìn)給速度按照零件加工精度的要求，在遵循以上原則的基礎(chǔ)上，用公式進(jìn)行計(jì)算。在粗加工時(shí)可選大些的f；精加工時(shí)，由于Ra要求較高，所以也選用較高的f。具體來講，選擇粗車外圓時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.5mm/r，精車時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量0.2mm/r，粗車內(nèi)圓時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.3mm/r，精車時(shí)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.15mm/r，</p><p><b>　　加工

112、外圓時(shí)：</b></p><p><b>　　粗車： </b></p><p><b>　　=0.17×900</b></p><p>　　=150(mm/min)</p><p><b>　　精車： </b></p><p>

113、　　=0.17×1200</p><p>　　=200(mm/min)</p><p><b>　　加工內(nèi)圓時(shí)：</b></p><p><b>　　粗車： </b></p><p><b>　　=0.3×300</b></p><p