第六章數(shù)控加工中心加工工藝

第六章數(shù)控加工中心加工工藝§6.1加工中心概述§6.2加工中心加工工藝的擬訂

§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析

習題六

§6.1加工中心概述

6.1.1加工中心加工的對象根據(jù)加工中心的工藝特點，它最適于加工形狀復雜、加工內容多、精度要求高、需用多種類型的普通機床以及各種刀具和夾具且需經(jīng)多次裝夾和調整才能完成加工的零件。加工中心的加工對象主要有以下五類。1．箱體類零件箱體類零件一般是指具有平面和孔系，內部有型腔，在長、寬、高方向上具有一定比例要求的零件。這類零件包括各類機械設備和汽車、飛機、船舶等運輸工具中的發(fā)動機缸體、變速箱體，機床的床頭箱、主軸箱，齒輪泵殼體等。圖6-1所示為控制閥殼體，圖6-2所示為熱電機車主軸箱體，它們都屬于箱體類零件。下一頁返回§6.1加工中心概述箱體類零件形狀復雜，加工精度要求較高，通常要經(jīng)過銑、鉆、擴、鏜、鉸、锪、攻絲等工序(或工步)加工，需要的工序和刀具較多。此類零件在普通機床上加工難度大，工裝套數(shù)多，費用高，加工周期長，需多次裝夾、找正，手工測量次數(shù)多，換刀次數(shù)多，精度難以保證；而在加工中心上加工，一次裝夾后，就可完成需多臺普通機床才能完成的絕大部分工序內容，零件各項精度高，質量穩(wěn)定，同時能夠減少大量的工裝，節(jié)省工時、費用，生產(chǎn)周期短。因此，箱體類零件是加工中心的首選加工對象之一。上一頁下一頁返回§6.1加工中心概述2.具有復雜曲面的零件這類零件如凸輪、渦輪、葉輪、導風輪、螺旋槳等，其主要表面是由復雜曲線、曲面組成的，形狀復雜，有的精度要求極高。加工這類零件時，需要多坐標聯(lián)動加工，這在普通機床上是難以甚至無法完成的。而加工中心可以采取三、四坐標聯(lián)動，甚至五坐標聯(lián)動將這類零件加工出來，并且質量穩(wěn)定、精度高、互換性好。因此，這類零件應是加工中心重點選擇加工的對象。圖6-3所示是軸向壓縮機渦輪，它的葉面是一個典型的三維空間曲面，這樣的型面可采用四坐標以上聯(lián)動的加工中心加工。3．外形不規(guī)則的異形件異形件即外形特異的零件，如圖6-4所示的異形支架、圖6-5所示的支架等都是外形不規(guī)則的零件，這類零件大都需要采用點、線、面多工位混合加工。異形件的總體剛性一上一頁下一頁返回§6.1加工中心概述般較差，在裝夾過程中易變形，在普通機床上只能采取工序分散的原則加工，需用工裝較多，周期較長，而且難以保證加工精度。而加工中心具有多工位點、線、面混合加工的特點，能夠完成大部分甚至全部工序內容。實踐證明，異形件的形狀愈復雜、加工精度要求愈高，使用加工中心便愈能顯示其優(yōu)越性。4．模具常見的模具有鍛壓模具、鑄造模具、注塑模具及橡膠模具等。圖6-6所示為連桿鍛壓模具。這類零件的型面大多由三維曲面構成，采用加工中心加工這類成型模具，由于工序高度集中，因而基本上能在一次安裝中采用多坐標聯(lián)動完成動模、靜模等關鍵件的全部精加工，尺寸累積誤差及修配工作量小。上一頁下一頁返回§6.1加工中心概述5．多孔的盤、套、板類零件帶有鍵槽、徑向孔，或端面分布的、有孔系或曲面的盤、套、板類零件，如帶法蘭的軸套、具有較多孔的板類零件和各種殼體類零件等，都適合在加工中心上加工。如圖6-7所示的十字盤，圖6-8所示的板類零件。對于加工部位集中在單一端面上的盤、套、板類零件，宜選擇立式加工中心；加工部位不位于同一方向表面上的零件，則應選擇臥式加工中心?？傊?，對于復雜、工序多(需多種普通機床以及各種刀具和夾具)、精度要求較高、需經(jīng)多次裝夾和調整才能完成加工的零件，適合在加工中心上加工。同時，利用加工中心還可實現(xiàn)一些特殊工藝的加工，如在金屬表面上刻字、刻分度線、刻圖案等。在加工中心的主軸上裝設高頻專用電源，還可對金屬表面進行表面淬火。上一頁下一頁返回§6.1加工中心概述6.1.2加工中心的工藝特點加工中心是備有刀庫并能自動更換刀具，對工件進行多工序加工的數(shù)控機床。它突破了一臺機床只能進行單工種加工的傳統(tǒng)概念，集銑削、鉆削、鉸削、鏜削、攻螺紋和切螺紋等多種功能于一身，實行一次裝夾，自動完成多工序的加工。與普通機床加工相比，加工中心具有許多顯著的工藝特點。(1)加工精度高。在加工中心上加工工件，工序可以高度集中，一次裝夾即可加工出零件上除定位面外的大部分甚至全部表面，不僅避免了工件因多次裝夾而產(chǎn)生的裝夾誤差，而且還能獲得表面間較高的相互位置精度，同時，機床的剛度高、抗振性好。加工中心的控制系統(tǒng)多采用半閉環(huán)甚至全閉環(huán)的補償控制方式，有較高的定位精度和重復定位精度，在加工過程中產(chǎn)生的尺寸誤差能及時得到補償，與普通機床相比，能獲得較高的尺寸精度。

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(2)表面質量好。加工中心主軸的轉速和各軸進給量均是無級調速的，有的甚至具有自適應控制功能，能隨刀具和工件材質及刀具參數(shù)的變化把切削參數(shù)調整到最佳值，從而提高了各加工面的表面質量。(3)質量穩(wěn)定。加工中心的控制功能較多，整個加工過程都由程序自動控制，不受操作者人為因素的影響；同時，由于沒有凸輪、靠模等傳動硬件，就避免了由制造中的誤差和使用中的磨損等因素帶來的加工誤差，加之具有位置補償功能以及較高的定位精度和重復定位精度，使得加工出的零件尺寸的一致性較好。(4)生產(chǎn)效率高。加工中心具有多種輔助功能，不僅可減少多次裝夾工件所需的裝夾時間，其自動換刀功能還縮短了換刀時間。

上一頁下一頁返回§6.1加工中心概述同時加工中心還能減少工件在機床與機床之間甚至車間與車間之間的周轉運輸工作量，輔助時間明顯縮短。(5)具有較強的故障自診斷功能。當加工中心在加工過程中出現(xiàn)偏差時，可自動修正或報警，確保零件的正常加工及加工質量，使檢查、調整的工作量大大減少。(6)軟件適應性強。零件的每個加工內容、切削用量、工藝參數(shù)等都可以編制到機內程序中，以軟件的形式出現(xiàn)。其軟件的適應性很強，可以隨時修改，這給新產(chǎn)品試制及實行新的工藝流程和試驗提供了極大的方便。與普通機床相比，加工中心所用的刀具應具有更高的強度、硬度和耐磨性；懸臂鏜孔時，無輔助支承，刀具還應具備很好的剛性；下一頁返回上一頁§6.1加工中心概述加工中，切屑易堆積，甚至纏繞在工件和刀具上影響加工順利進行，因此需采取斷屑措施并及時清理；若一次裝夾完成從毛坯到成品的加工，因無消除內應力的時效工序，故可能引起工件變形。即使與其他數(shù)控機床相比，加工中心也存在著結構較復雜、對操作者的技術水平要求高、維修管理難度大等缺點。另外，加工中心的價格昂貴，一般都在幾十萬元到幾百萬元，一次性投入較大，因此零件的加工成本較高。上一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂

6.2.1零件圖的工藝分析零件圖的工藝分析除按第3章介紹的完整性、正確性和技術要求分析外，還要選擇加工內容，分析零件的結構工藝性和定位基準等。1．選擇加工中心加工的內容適合加工中心加工的零件，不一定全部都需要在加工中心上加工，例如以粗基準定位加工第一個基準面或一些簡單的一般表面。為了充分發(fā)揮加工中心的效益，應該選擇那些最需要、最適合用加工中心加工的內容，這種表面主要有：(1)尺寸精度或(和)相互位置精度要求較高的表面。(2)進給控制困難、不便測量的非敞開的內腔型面。下一頁返回

§6.2加工中心加工工藝的擬訂(3)通用機床不便加工的復雜曲線、曲面。(4)能夠集中在一次裝夾中合并完成的多工序(或工步)表面。2．加工內容的工藝性分析分析加工中心加工內容的工藝性應該注意以下幾點：(1)切削余量要小，以減少切削時間，降低加工成本。(2)小孔和螺孔的尺寸規(guī)格盡可能少，以減少相應刀具的數(shù)量，避免選擇大的刀庫容量。(3)有關尺寸要盡量標準化，以便于采用標準刀具。(4)加工表面要能方便地實現(xiàn)加工，效果明顯。(5)零件剛性足夠，以減少夾緊和切削中的變形。3．選擇定位基準上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂合理選擇定位基準對保證加工中心的加工精度，提高加工中心的生產(chǎn)效率有著重要的意義。因此，必須認真選擇好定位基準。在選擇定位基準時，應注意以下幾點。(1)盡量使定位基準與設計基準重合。選擇設計基準作為定位基準，不僅可以避免基準不重合誤差，提高零件的加工精度，而且還可減少尺寸鏈的計算，給編程帶來方便。(2)保證在一次裝夾中加工完成盡可能多的內容。要做到一次裝夾加工出盡可能多的表面，就需認真選擇定位基準和定位方式。例如加工箱體類零件，最好采用一面兩孔的定位方案，以便刀具能方便地對其他表面進行加工。若零件上沒有合適的孔，可增設工藝孔或工藝凸臺。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂如圖6-9（a)所示，在加工中心上加工電動機端蓋；需要一次安裝完成所有加工端面及孔的加工，但表面上無合適的定位基準，因此，可在設計毛坯時增加如圖6-9(b)所示的三個工藝凸臺，以便作為定位基準。(3)必須多次裝夾時應盡可能做到基準統(tǒng)一。如圖6-10所示的銑頭體，其中φ80H7、φ80K6、φ90K6、φ95H7、φ140H7孔及D—E孔兩端面是在臥式加工中心上加工的，顯然必須經(jīng)兩次裝夾才能完成。第一次裝夾加工φ80K6、φ90K6、φ80H7孔及其兩端面；第二次裝夾加工φ140H7、φ95H7孔。為保證圖樣上所要求的相互位置精度，就需要用同一個定位基準。根據(jù)零件結構及技術要求，可選擇A面及A面上的2×φ16H6孔作為一面兩孔的定位基準，這樣可以減少因定位基準轉換而引起的定位誤差。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(4)批量生產(chǎn)時的定位基準與對刀基準重合。建立工件坐標系使對刀基準與零件的定位基準重合，可直接按定位基準對刀，減少了對刀誤差。如圖6-11所示，零件在加工中心上加工φ80H7孔及4×φ25H7孔時，4×φ25H7孔是以φ80H7孔為基準的，編程原點應選在φ80H7孔中心上，定位基準為A、B兩面。這種加工方案雖然定位基準與編程原點不重合，但仍然能夠保證各項精度的控制。反之，如果將編程原點也選在A、B面上(即P點)，則編程計算很煩瑣，還可能存在著尺寸鏈計算誤差。6.2.2加工方法的選擇加工中心加工的零件表面主要是平面、平面輪廓、曲面、孔和螺紋等。這些表面的加工方法要與其表面特征、精度及表面粗糙度要求相適應。1．平面、平面輪廓及曲面的加工方法上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂這類表面在鏜銑類加工中心上唯一的加工方法是銑削。粗銑即可使兩平面間的尺寸精度達到ITll～ITl3，表面粗糙度Ra值可達12.5～50μm。粗銑后再精銑，兩平面間的尺寸精度可達IT8～ITl0級，表面粗糙度Ra值可達1.6～6.3μm。2．孔加工方法加工中心上孔的加工方法比較多，有鉆削、擴削、鉸削和鏜削等，大直徑孔還可采用圓弧插補方式進行銑削?？椎募庸し椒ㄋ苓_到的精度和表面粗糙度可參見表3-16。具體加工方案如下：(1)所有孔都應全部粗加工后，再進行精加工。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(2)毛坯上已有鑄出或鍛出的孔(其直徑通常在φ30mm以上)，一般先在普通機床上進行荒加工，直徑上留3～5㎜的余量，然后再由加工中心按粗鏜→半精鏜→孔口倒角→精鏜的加工方案完成；有空刀槽時可用鋸片銑刀在半精鏜之后、精鏜之前用圓弧插補方式銑削完成，也可用單刀鏜刀鏜削加工，但效率較低；孔徑較大時可用鍵槽銑刀或立銑刀用圓弧插補方式通過粗銑、精銑加工完成。(3)對于直徑小于φ30㎜的孔，毛坯上一般無孔，這就需要在加工中心上完成其全部加工。為提高孔的位置精度，在鉆孔前必須锪(或銑)平孔口端面，并鉆出中心孔作引導孔，即通常采用锪(或銑)平端面→鉆中心孔→鉆→擴→孔口倒角→鉸的加工方案；上一頁下一頁返回

§6.2加工中心加工工藝的擬訂有同軸度要求的小孔，須采用锪(或銑)平端面→鉆中心孔→鉆→半精鏜→孔口倒角→精鏜(或鉸)的加工方案。孔口倒角安排在半精加工后、精加工前進行，以防孔內產(chǎn)生毛刺。(4)對于同軸孔系，若相距較近，用穿鏜法加工；若跨距較大，應盡量采用調頭鏜的方法加工，以縮短刀具的伸長，減小其長徑比，提高加工質量。(5)對于螺紋孔，要根據(jù)其孔徑的大小選擇不同的加工方式。直徑在M6～M20mm之間的螺紋孔，一般在加工中心上用攻螺紋的方法加工；直徑在M6mm以下的螺紋，則只在加工中心上加工出底孔，然后通過其它手段攻螺紋；直徑在M20mm以上的螺紋，一般采用鏜刀鏜削而成。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂6.2.3加工階段的劃分在加工中心上加工，加工階段的劃分主要依據(jù)工件的精度要求確定，同時還需要考慮到生產(chǎn)批量、毛坯質量、加工中心的加工條件等因素。若零件已經(jīng)過粗加工，加工中心只完成最后的精加工，則不必劃分加工階段。當零件的加工精度要求較高，在加工中心加工之前又沒有進行過粗加工時，則應將粗、精加工分開進行，粗加工通常在普通機床上進行，在加工中心上只進行精加工。這樣不僅可以充分發(fā)揮機床的各種功能，降低加工成本，提高經(jīng)濟效益，而且還可以讓零件在粗加工后有一段自然時效過程，上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂以消除粗加工產(chǎn)生的殘余應力，恢復因切削力、夾緊力引起的彈性變形以及由切削熱引起的熱變形，必要時還可以安排人工時效，最后再通過精加工消除各種變形，保證零件的加工精度。對零件的加工精度要求不高，而毛坯質量較高、加工余量不大、生產(chǎn)批量又很小的零件，則可在加工中心上利用加工中心的良好冷卻系統(tǒng)，把粗、精加工合并進行，完成加工工序的全部內容，但粗、精加工應劃分成兩道工序分別完成。在加工過程中，對于剛性較差的零件，可采取相應的工藝措施，如粗加工后安排暫停指令，由操作者將壓板等夾緊元件(裝置)稍稍放松一些，以恢復零件的彈性變形，然后再用較小的夾緊力將零件夾緊，最后再進行精加工。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂6.2.4加工順序的安排在加工中心上加工零件，一般都有多個工步，使用多把刀具，因此加工順序安排得是否合理直接影響到加工精度、加工效率、刀具數(shù)量和經(jīng)濟效益。(1)在安排加工順序時同樣要遵循“基面先行”、“先面后孔”、“先主后次”及“先粗后精”的一般工藝原則。(2)定位基準的選擇直接影響到加工順序的安排，作為定位基準的面應先加工好，以便為加工其它面提供一個可靠的定位基準。因為本道工序選出定位基準后加工出的表面，又可能是下道工序的定位基準，所以待各加工工序的定位基準確定之后，即可從最終精加工工序向前逐級倒推出整個工序的大致順序。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(3)確定加工中心的加工順序時，還先要明確零件是否要進行加工前的預加工。預加工常由普通機床完成。若毛坯精度較高，定位也較可靠，或加工余量充分且均勻，則可不必進行預加工，而直接在加工中心上加工。這時，要根據(jù)毛坯粗基準的精度考慮加工中心工序的劃分，可以是一道工序或分成幾道工序來完成。(4)加工中心加工零件時，最難保證的是加工面與非加工面之間的尺寸，這一點和數(shù)控銑削一樣。因此，即使圖樣要求的是非加工面，也必須在制作毛坯時在非加工面上增加適當?shù)挠嗔?，以便在加工中心加工時，保證非加工面與加工面間的尺寸符合圖樣要求。同樣，若加工中心加工前的預加工面與加工中心所加工的面之間有尺寸要求，則也應在預加工時留一定的加工余量，最好在加工中心的一次裝夾中完成包括預加工面在內的所有加工內容

上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂6.2.5夾具的選擇和工件裝夾前面已經(jīng)分析了在加工中心上加工時如何選擇定位基準的問題，因此，確定工件的裝夾方案時，只需根據(jù)已選定的定位基準和需要加工的表面確定工件的定位夾緊方式，并選擇適當?shù)膴A具。1．夾具的選擇1)對夾具的基本要求加工中心加工所使用的夾具，一般要求比普通機床夾具的結構更緊湊、簡單和可靠，夾緊準確、迅速，操作方便、安全，并保證足夠的剛性。同時，還要注意以下幾點：(1)加工部位要盡量敞開。為方便加工，本工序的所有待加工表面應該顯露在外，任何夾具元件夾緊后不能與刀具運動軌跡發(fā)生干涉。圖6-12所示為一箱體零件，可利用其內部空間來安排夾緊機構，將其加工表面敞開。上一頁

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂又如圖6-13所示，用立銑刀銑削零件的六邊形，若用壓板機構壓住工件的A面，則壓板可能與銑刀發(fā)生干涉；若按圖示方式夾壓B面，就不會影響刀具進給。如果夾具的定位和夾緊要全部敞開加工部位確有困難，則可以通過減少加工表面來留出定位夾緊元件的空間。(2)夾具應能在機床上實現(xiàn)定向安裝。為保持零件安裝方位與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現(xiàn)定向安裝，同時還要求能使零件定位面與機床之間保持一定的坐標聯(lián)系。(3)在加工過程中無需更換夾緊點。為確保加工精度，應盡量做到在加工過程中不要更換夾緊點，若非更換不可，也不能影響：和破壞夾具和工件的定位精度等。上一頁

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§6.2加工中心加工工藝的擬訂(4)裝卸使用方便。由于加工中心效率高，裝夾工件的輔助時間對加工效率影響較大，因而要求與之配套的夾具在使用中也要裝卸快而方便，以便盡可能地縮短輔助時間。2)常用夾具加工中心常用的夾具包括通用夾具、組合夾具和專用夾具等。(1)通用夾具，即可裝夾各種零件的機床附件和裝夾元件，如三爪卡盤、分度頭及各種臺鉗等。圖6-14所示為數(shù)控氣動立臥式分度工作臺。其中，端齒盤為分度元件，靠氣動轉位分度，可完成5°整數(shù)倍的垂直(或水平)回轉坐標的分度。圖6-15所示為數(shù)控回轉臺(座)，一次安裝工件，可從四面甚至五面加工坯料。上一頁

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂圖6-15(a)可進行四面加工；圖6-15(b)、圖6-15(c)可進行圓柱凸輪的空間成型面和平面凸輪加工；圖6-15(d)為雙回轉臺，可用于加工在表面上成不同角度布置的孔，從五個方向進行加工。(2)組合夾具，即由一套已經(jīng)標準化的結構及元件按加工需要組合而成的夾具。組合夾具具有槽系組合夾具和孔系組合夾具，槽系組合夾具元件間靠鍵和槽定位，而孔系組合夾具則靠孔與銷定位。由于孔系組合夾具與槽系組合夾具相比具有精度高、剛性好、易組裝，可方便地提供數(shù)控編程原點(工件坐標系原點)等優(yōu)點，因而在數(shù)控加工特別是在FMS(柔性加工系統(tǒng))中得到廣泛應用。圖6-16所示是孔系組合夾具在基礎件和方箱上的應用實例。使用方箱時，在機床數(shù)控回轉臺的配合下，一次送料可加工數(shù)個工件，減輕了物流負擔，縮短了加工系統(tǒng)的輔助時間，從而提高了FMS的生產(chǎn)率。上一頁

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(3)專用夾具是專門為某一工件的某一道或幾道工序加工而設計的夾具。2.確定工件在工作臺上的最佳位置在加工中心上進行加工時，為避免出現(xiàn)機床超程和換刀困難等問題，應注意選擇零件(包括夾具)在工作臺上的最佳位置。確定零件在工作臺上的最佳位置時，主要考慮機床行程、各種干涉以及加工各部位的刀具長度等因素。在滿足機床不致于超程的前提下，多工位加工應盡量將零件置于工作臺的中間部位。而對于單工位(如圖6-17中件1上的A面)或相鄰兩工位(如圖6-17中件2上的B、C兩面)加工，將零件靠工作臺一側或一角安裝，刀具定位的長度值就可以減小，使工藝系統(tǒng)的剛性得以提高，進而有利于提高工件的加工精度。

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂6.2.6刀具的選擇加工中心的刀具由成品刀具和標準刀柄組成。其中成品刀具部分與通用刀具相同，如銑刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、鏜刀、絲錐等。標準刀柄是加工中心必備的輔具，刀柄和機床的主軸孔相對應。加工中心的刀柄已經(jīng)系列化和標準化，其錐柄和機械手抓卸部分都已有相應的標準。成品刀具中加工型面用的各種銑刀已在第5章中作了敘述，這里只介紹孔加工的方法及其刀具選擇。圓柱孔加工的方法主要有鉆孔、擴孔、锪孔、鏜孔、鉸孔、擠孔磨孔以及電加工、激光加工孔等，所使用的刀具主要是鉆頭(如中心鉆、普通麻花鉆和深孔鉆、扁鉆及套料鉆等)、擴孔鉆、锪鉆、鏜刀、鉸刀以及擠柱等。上一頁

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂孔加工用刀具的選擇與普通加工中刀具的選擇方法基本相同，但由于加工中心具有多種特殊性能，因而使部分孔加工方法及其刀具選擇仍有一些區(qū)別，現(xiàn)將較特殊部分的有關內容簡述如下。1．鉆孔刀具及其選擇鉆孔的刀具較多，主要有麻花鉆、淺孔鉆及扁鉆等。在加工中心上鉆孔，用得最多的是麻花鉆。麻花鉆有高速鋼和硬質合金兩種。1)麻花鉆的組成麻花鉆主要由工作部分、頸部和柄部組成，如圖6-18所示。工作部分包括切削部分和導向部分，分別承擔切削和引導切削方向的作用；柄部有直柄和莫氏錐柄兩種，用于定心夾持和傳遞扭矩；頸部標有規(guī)格大小和商標。上一頁

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂麻花鉆切削部分由兩條主切削刃、兩條副切削刃和一條橫刃組成；導向部分由兩條對稱的螺旋槽和刃帶組成；兩個螺旋槽是切屑流經(jīng)的表面，為前刀面；與工件過渡表面(即孔底)相對的端部兩曲面為主后刀面；與工件已加工表面(即孔壁)相對的兩條刃帶為副后刀面。前刀面與主后刀面的交線為主切削刃，前刀面與副后刀面的交線為副切削刃，兩個主后刀面的交線為橫刃。2)麻花鉆切削部分的主要幾何角度(1)頂角(2φ)，即兩主切削刃之間的夾角。頂角的大小主要影響鉆頭的強度和軸向阻力。頂角2φ越大，麻花鉆的強度越大，但切削時的軸向力也越大。減小頂角2φ會增大主切削刃的長度，使相同條件下切削刃單位長度上的負荷減輕，切削軸向切削分力減小，容易切人工件。上一頁

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂但過小的頂角會使鉆頭的強度降低，因此，頂角應根據(jù)工件材料來選擇，較軟材料可用較小的2φ。標準麻花鉆的頂角2φ=118°土2°。(2)前角。由于前刀面是螺旋面(曲面)，因而主切削刃上各點的前角是變化的：鉆頭外徑邊緣處前角最大，約為30°左右，自外緣向中心逐漸減小，到鉆頭半徑處前角為零，再往內前角為負，靠近橫刃處前角約為-30°，橫刃上的前角為-50°～-60°曠，即前角內小大。(3)后角。由于后刀面也是曲面，因而主刃上各點的后角也不相等，它與前角恰恰相反，在外緣處最小(8°～14°)，愈近中心愈大，即后角內大外小。鉆心處的后角約為20°～26°，橫刃處約為30°～36°。上一頁

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返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(4)橫刃斜角。橫刃與主切削刃在端面上投影所夾銳角稱為橫刃斜角，標準麻花鉆的橫刃斜角ψ為50°～55°。橫刃斜角愈小，橫刃就愈長。橫刃太長則鉆削時軸向力增大，對鉆削不利。3)麻花鉆的刃磨麻花鉆使用中很容易磨損，必須刃磨以保持其鋒利；加之在加工中心上鉆孔，無鉆模導向，若刃磨質量不高，則很容易引起鉆孔偏斜，因此必須提高刃磨質量。(1)麻花鉆刃磨的一般要求。刃磨麻花鉆的一般要求是：頂角大小要符合要求并被鉆頭中心線平分，工件材料硬度低的，頂角可小些；兩條主刃長度要相等，否則鉆出的孔徑會偏大或呈多角形。(2)麻花鉆刃磨的方法與步驟。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂①刃磨前，鉆頭主切削刃放置在砂輪中心水平面上或稍高一些，鉆頭中心線與砂輪外圓柱面母線在水平面內的夾角等于頂角2φ的一半（φ=59°），同時鉆尾向下傾斜，見圖6-19(a)。②刃磨時，右手握住鉆頭前端作支點，左手握鉆尾作上下擺動并略帶旋轉，見圖6—19(b)，但不能轉動過多或上下擺動太大，以防磨成副后角或把另一面主切削刃磨掉。這點在刃磨小麻花鉆時要特別注意。③磨完一個主切削刃后，把鉆頭轉過180°用相同的方法磨另一主切削刃。為達到兩刃對稱的目的，人和手要保持原來的位置和姿勢。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(3)麻花鉆刃磨的注意事項。①磨鉆頭時，鉆尾向上擺動，不得高出水平線，以防磨出負后角。鉆尾向下擺動亦不能太多，以防磨掉另一條主刀刃。②隨時檢查兩主切削刃的刃長及與鉆頭軸心線的夾角是否對稱。③刃磨時應隨時冷卻，以防鉆頭刃口發(fā)熱退火，降低硬度。麻花鉆在鉆孔時，由于鉆頭剛性差、易變形而鉆偏和將孔徑擴大，因而鉆孔的精度僅能達到ITl2左右。加之鉆頭的主切削刃全長都參加切削，各點的Vc不等，外邊緣處Vc最大，切屑流速相差大，卷成螺旋形，易堵塞螺旋槽，常劃傷已加工表面，因此鉆孔的表面粗糙度Ra值僅為12.5μm。綜上所述，鉆孔僅屬于粗加工。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂2．深孔鉆削與刀具深徑比(L／D)大于5為深孔，加工深孔時因其在深處切削，冷卻液不易注入，散熱差，排屑困難，鉆桿剛性差，易使刀具損壞和引起孔的軸線偏斜，影響加工精度和生產(chǎn)率，故應選用深孔刀具加工。深孔鉆削一般使用深孔鉆，特別深的孔則使用特殊的深孔鉆(如槍孔鉆)。在加工中心等數(shù)控機床上加工深孔時，可利用數(shù)控系統(tǒng)具有的固定循環(huán)功能，以漸進、快退方式(圖)6-20完成深孔加工，這種方式可較好地解決及時排屑和鉆頭冷卻等問題。3．擴孔刀具及其選擇將工件上已有的孔(無論是鑄出或鍛出還是鉆出的孔)擴大的加工方法叫做擴孔。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂加工中心上進行擴孔多采用擴孔鉆，也有采用鏜刀擴孔的，還可使用鍵槽銑刀或立銑刀進行擴孔，它比用普通擴孔鉆進行擴孔的加工精度高。標準擴孔鉆一般有3～4條主切削刃，切削部分的材料為高速鋼或硬質合金，結構形式有直柄式、錐柄式和套式等。圖6-21(a)、(b)、(c)所示分別為錐柄式高速鋼擴孔鉆、套式高速鋼擴孔鉆和套式硬質合金擴孔鉆。小批量生產(chǎn)時，擴孔鉆常用麻花鉆改制。由于擴孔鉆的刃帶多、導向好、振動小，加之無橫刃、軸向力小，其螺旋槽淺、鉆芯粗，因而擴孔鉆的強度、剛度好，可校正原孔軸線歪斜。同時由于擴孔的余量小、切削熱少，故擴孔精度較高，表面粗糙度好。因此，擴孔屬于半精加工。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂對于較大的孔，可采用如圖6-22所示的可轉位擴孔鉆進行加工，以提高加工效率。4．鏜孔刀具及其選擇在鏜床上對大、中型孔進行半精加工和精加工稱為鏜孔。鏜孔的尺寸精度一般可達IT7～ITl0級。鏜孔所用刀具為鏜刀。鏜刀種類很多，按切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。1)單刃鏜刀圖6-23(a)、(b)、(c)所示為單刃鏜刀，可用于鏜削通孔、階梯孔和盲孔。單刃鏜刀只有一個刀片，使用時用螺釘裝夾到鏜桿上。垂直安裝的刀片鏜通孔，傾斜安裝的鏜盲孔或階梯孔。單刃鏜刀剛性差，切削時易引起振動，為減小徑向力，宜選較大的主偏角。鏜鑄鐵孔或精鏜時，常取Kr＝90°；上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂單刃鏜刀結構簡單，適應性較廣，通過調整鏜刀片的懸伸長即可鏜出不同直徑大小的孔，粗、精加工都適用；但調整麻煩，效率低，對工人操作技術要求高，只能用于單件小批生產(chǎn)。2)微調鏜刀在加工中心上目前較多地選用微調鏜刀進行孔的精鏜。如圖6-24所示，這種鏜刀的徑向尺寸可以在一定范圍內進行微調，調節(jié)方便且精度高。調整尺寸時，只要轉動螺母5，與它相配合的螺桿(即刀頭)就會沿其軸線方向移動。尺寸調整好后，把螺桿尾部的螺釘4緊固后．即可使用。3)雙刃鏜刀鏜削大直徑的孔可選用圖6-25所示的雙刃鏜刀。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂這種鏜刀有兩個對稱的切削刃同時工作，也稱為鏜刀塊(定尺寸刀具)。雙刃鏜刀的頭部可以在較大范圍內進行調整，且調整方便，最大鏜孔直徑可達1000mm。切削時有兩個對稱切削刃同時參加切削，不僅可以消除切削力對鏜桿的影響，而且切削效率高。雙刃鏜刀剛性好，容屑空間大，兩徑向力抵消，不易引起振動，加工精度高，可獲得較細的表面粗糙度，僅用于大批量生產(chǎn)中。5．鉸孔刀具及其選擇鉸孔是用鉸刀對孔進行精加工的方法。鉸孔往往作為中小孔鉆、擴后的精加工，也可用于磨孔或研孔前的預加工。但鉸孔只能提高孔的尺寸精度、形狀精度，減小其表面粗糙度上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂值，而不能提高孔的位置精度，也不能糾正孔的軸心線歪斜。一般鉸孔的尺寸精度可達IT7～IT9級，表面粗糙度可達1.6～0.8μm。鉸孔質量除與正確選擇鉸削用量、冷卻潤滑液有關外，鉸刀的選擇也至關重。在加工中心上鉸孔時，除使用普通的標準鉸刀外，還常采用使用機夾硬質合金刀片的單刃鉸刀和浮動鉸刀等。普通標準鉸刀如圖6-26所示，普通標準鉸刀有直柄、錐柄和套式三種。錐柄鉸刀直徑為10～32mm，直柄鉸刀直徑為6～20mm，小孔直柄鉸刀直徑為1～6mm，套式鉸刀直徑為25—80mm。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂鉸刀的工作部分包括切削部分與校準部分。切削部分為錐形，擔負主要切削工作；校準部分起導向、校正孔徑和修光孔壁的作用。標準鉸刀有4～12齒。鉸刀的齒數(shù)除與鉸刀直徑有關外，主要應根據(jù)加工精度的要求選擇。齒數(shù)多，導向好，齒間容屑槽小，芯部粗，剛性好，鉸孔獲得的精度較高；齒數(shù)少，鉸削時穩(wěn)定性差，刀齒負荷大，容易產(chǎn)生形狀誤差。鉸刀齒數(shù)可參照表6-1選擇。2)使用機夾砰質合金刀片的單刃鉸刀使用機夾硬質合金刀片的單刃鉸刀如圖6-27所示，刀片3通過楔套4用螺釘1固定在刀體上，通過螺釘7、銷子6可調節(jié)鉸刀尺寸。導向塊2可采用黏結和銅焊方式固定。機夾單刀鉸刀不僅壽命長，而且加工孔的精度高，表面粗糙度可達0.7μm。對于有內冷卻通道的單刃鉸刀，允許切削速度達80m／min。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂3)浮動鉸刀圖6-28所示為加工中心上使用的浮動鉸刀。這種鉸刀不僅能保證換刀和進刀過程中刀具的穩(wěn)定性，刀片不會從刀桿的長方孔中滑出，而且還能通過自由浮動而準確地“定心”。由于浮動鉸刀有兩個對稱刃，能自動平衡切削力，在鉸削過程中又能自動抵償因刀具安裝誤差或刀桿的徑向跳動而引起的加工誤差，因而加工精度穩(wěn)定。浮動鉸刀的壽命比高速鋼鉸刀高8～10倍且具有直徑調整的連續(xù)性，因此它是加工中心所采用的一種比較理想的鉸刀。6.2.7進給路線的確定在加工中心上加工，刀具的進給路線包括銑削加工路線和孔加工路線。在前面幾章中已介紹了有關進給路線的確定原則，在加工中心上也必須遵循這些原則。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂1．孔加工的進給路線加工孔時，將刀具在xy平面內迅速、準確地運動到孔中心線位置，然后再沿z向運動進行加工。因此，孔加工進給路線的確定包括以下內容。(1)在xy平面內的進給路線。加工孔時，刀具在xy平面內屬點位運動，因此確定進給路線時主要考慮定位要迅速、準確。例如，加工圖6-29(a)所示零件，圖6-29(b)所示進給路線比圖6-29(c)所示進給路線節(jié)省定位時間近一半。這是因為點位運動通常是沿x、y坐標軸方向同時快速移動的，當x、y軸各自移距不同時，短移距方向的運動先停，待長移距方向的運動停止后刀具才達到目標位置。圖6-29(b)所示路線沿兩軸方向的移距接近，因此定位過程迅速。定位準確即要確?？椎奈恢镁?，避免受機械進給系統(tǒng)反向間隙的影響。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂按圖6-30(b)所示路線加工，y向反向間隙會使誤差增加，從而影響3、4孔與其它孔的位置精度；按圖6-30(c)所示路線加工，可避免反向伺隙的帶人。通常定位迅速和定位準確有時難以同時滿足，上述圖6-29(b)是按最短路線進給的，滿足了定位迅速，但因不是從同一方向趨近目標的，故難以做到定位準確；圖6-30(c)是從同一方向趨近目標位置的，滿足了定位準確，但又非最短路線，沒有滿足定位迅速的要求。因此，在具體加工中應抓主要矛盾，若按最短路線進給能保證位置精度，則取最短路線；反之，應取能保證定位準確的路線。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(2)z向(軸向)的進給路線。為縮短刀具的空行程時間，z向的進給分快進(即快速接近工件)和工進(工作進給)。刀具在開始加工前，要快速運動到距待加工表面十定距離(切人距離)的R平面上，然后才能以工作進給速度進行切削加工。圖6-31(a)所示為加工單孔時刀具的進給路線(進給距離)。加工多孔時，為減少刀具空行程時間，切完前一個孔后，刀具只需退到R平面即可沿工x、y坐標軸方向快速移動到下一孔位，其進給路線如圖6-31(b)所示。在工作進給路線中，工進距離ZF除包括被加工孔的深度H外，還應包括切人距離Za、切出距離ZO(加工通孔)和鉆尖(頂角)長度Tt，如圖6-32所示。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂2．銑削加工時的Z向進給路線第5章介紹的銑削平面、平面輪廓、各種槽及空間曲面等切削進給路線同樣可應用在加工中心的銑削中，這里僅介紹銑削在z軸方向的進給路線。如圖6—33所示，銑削在z向的進給路線分三種情況。(1)銑開口槽時，銑刀在z向直接快速移動到位，無工進，如圖6-33(a)所示。(2)銑封閉槽(如鍵槽)時，銑刀在z向需有一切人距離Za，先快進到切人位置，然后再工進至切深，如圖6-33(b．)所示。(3)銑z向透槽及工件輪廓時，銑刀在z向需有一切出距離ZO，可直接快速移動到切出位置上，如圖6-33(c)所示。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂有關銑削加工切人、切出距離的經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表6-2。6.2.8切削用量的選擇切削用量的選擇應充分考慮零件的加工精度、表面粗糙度以及刀具的強度、剛度以及加工效率等因素，可根據(jù)1．4節(jié)所述的原則、方法和注意事項，在機床說明書允許的范圍之內，查閱手冊并結合經(jīng)驗確定。表6-3～表6-7中列出了部分孔加工切削用量，供選擇時參考。主軸轉速n(單位為r／min)根據(jù)選定的切削速度υc(單位為m／min)和工件或刀具的直徑來計算：(6-1)

式中：d為工件的加工直徑或刀具直徑，單位為mm。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂孔加工工作進給速度根據(jù)選擇的進給量和主軸轉速按式(1-3)計算。銑削加工工作進給速度按式υf=fzzn計算。攻螺紋時進給量的選擇決定于螺紋的導程，由于使用了帶有浮動功能的攻螺紋夾頭，因而攻螺紋時工作進給速度υf(單位為mm／min)可略小于理論計算值，即υf≤Pn(6-2)式中：P為加工螺孔的導程，單位為mm。6.2.9加工中心的選擇加工中心是一種集銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻螺紋和切螺紋等多種加工于一體，具有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。目前常用的加工中心分立式和臥式兩種，其中臥式加工中心的結構較復雜，體積和占地面積較大，功能也較多，但上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂價格昂貴。一般來說，工作臺規(guī)格相近的加工中心，臥式加工中心的價格要比立式加工中心貴50％～100％。因此，從經(jīng)濟性方面考慮，完成同樣的工藝內容，能用立式的盡量用立式加工中心，只有在立式加工中心滿足不了加工要求時才選用臥式加工中心。1．加工中心種類的選擇立式加工中心的主軸軸心線在空間處于垂直狀態(tài)，最適合加工z軸方向尺寸相對較小的單工位工件，如箱蓋、端蓋和平面凸輪等。臥式加工中心的主軸軸心線在空間處于水平狀態(tài)，一般有三至五個坐標軸，常配有一個數(shù)控或分度回轉工作臺，其工藝范圍較寬，刀庫容量較大(有的刀庫甚至可存放幾百把刀具)，因此，最適合加工需多工位加工、位置精度要求較高的零件，如箱體、泵體、閥體和殼體等。特別是箱體類零件上的孔系和型面，通過一次裝夾在回轉工作臺上，即可對除底面和頂面之外的四個面進行上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂銑、鏜、鉆、攻絲等加工。2．加工中心規(guī)格的選擇選擇加工中心規(guī)格主要應考慮工作臺的大小、坐標行程、坐標數(shù)量和主電動機功率等因素。(1)工作臺的規(guī)格。加工中心工作臺的規(guī)格一般都是以工作臺的長與寬的乘積表示的，它是衡量機床加工范圍的指標之一。選擇工作臺的規(guī)格應與工件的外形尺寸相適應，一般工作臺臺面應比工件略大一些，以便安裝夾具。如果小件選用大工作臺進行單件多工位加工，則可能因刀具過長使其剛度降低，還會影響加工質量甚至無法加工。另外，工件和夾具的總重量不能大于工作臺的額定負載，工件的移動軌跡不能與機床防護罩發(fā)生干涉，交換刀具時不得與工件相碰等。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂(2)加工范圍。選擇加工范圍主要應考慮坐標行程，若工件尺寸大于坐標行程，則加工區(qū)域必須在坐標行程的范圍內。3．加工中心精度的選擇加工中心的精度等級應與零件的加工精度要求相適應。表6-8列出了加工中心精度項目中的幾項關鍵精度。4．加工中心功能的選擇1)數(shù)控系統(tǒng)功能以FANUCl6系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)可實現(xiàn)多軸控制、曲面直接插補、人機對話、在線自動編程等功能；通過彩色顯示器能仿真、動態(tài)跟蹤圖形，顯示三維立體曲面的加工過程；可實現(xiàn)前臺操作、后臺編輯的前后臺功能；還可在加工過程中進行在線檢測，其檢測出的偏差可自動修正，既能保證產(chǎn)品質量，又可提高生產(chǎn)效率。這些功能中，有些上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂屬于選擇功能。在基本功能的基礎上，每增加一項選擇功能，費用將大幅增加，有的甚至增加幾萬元。因此、，一定要根據(jù)實際需要選擇數(shù)控系統(tǒng)的功能。2)坐標軸控制功能根據(jù)被加工零件的加工要求來選擇坐標軸控制功能，如平面凸輪需兩軸聯(lián)動，復雜曲面的葉輪、模具等需三軸或四軸以上聯(lián)動。3)工作臺自動分度功能臥式加工中心進行多工位加工時，機床的工作臺應具有分度功能。普通的臥式加工中心多采用鼠齒盤定位的工作臺自動分度，分度定位精度較高，其分度定位間距有0.5°×720、1°×360、5°×72、3°×120等幾種，可根據(jù)零件的加工要求選擇。立式加工中心也可配置如圖6-14所示的數(shù)控分度工作臺。上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂4)刀庫容量的選擇應根據(jù)零件的加工工藝和數(shù)控加工刀具卡來確定刀庫容量。刀庫容量需留有余地，但不宜太大。因為大容量刀庫故障率高，結構和刀具管理復雜，成本也高。一般來說，在立式加工中心上選用刀具容量為20把左右的刀庫，在臥式加工中心上選用刀具容量為40把左右的刀庫即可滿足使用要求。5)刀柄的選擇刀柄是機床主軸與刀具之間的連接工具，因此刀柄要能滿足機床主軸自動松開和拉緊定位、準確安裝各種切削刃具、適應機械手的夾持和搬運、儲存和識別刀庫中各種刀具的要求。加工中心上一般都采用7∶24圓錐刀柄，如圖6—34所示。這類刀柄不自鎖，換刀比較方便，比直柄刀具有較高的定心精度與剛度。加工中心刀柄已系列化和標準化，其錐柄上一頁下一頁返回§6.2加工中心加工工藝的擬訂部分和機械手抓拿部分都有相應的國際和國家標準。固定在刀柄尾部且與主軸內拉緊機構相適應的拉釘也已標準化，柄部及拉釘?shù)挠嘘P尺寸可查閱相應標準。圖6-35和圖6-36所示分別是標準中規(guī)定的A型和B型兩種拉釘。加工中心上使用的銑、鉆、擴、鉸、鏜及攻螺紋等各種用途的刀柄，其規(guī)格數(shù)達數(shù)百種之多。具體到某一臺機床上，選擇刀柄時既要做到滿足加工需要，又不至于造成積壓。為此，可以根據(jù)其加工典型零件的加工工藝和數(shù)控加工刀具卡來確定刀柄的規(guī)格種類，這是一種既經(jīng)濟又有效的方法。上一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析本節(jié)選擇幾個典型實例，簡要介紹加工中心的加工工藝，以便進一步掌握制定零件加工中心加工工藝的方法和步驟。6.3.1殼體的加工工藝殼體零件是機械加工中常見的零件，加工表面常有平面、溝槽、孔及螺紋等。（圖）所示的殼體零件是典型的殼體零件。1．圖樣分析及選擇加工內容該零件的材料為灰口鑄鐵，其結構較復雜。在數(shù)控機床加工前，可在普通機床上將mm的孔、底面和零件后側面預加工完畢。數(shù)控加工工序的加工內容為上端平面、環(huán)形槽和4個螺孔，全部加工表面都集中在一個面上。零件圖形上各加工部位的尺寸標注完整無誤，所銑削環(huán)形槽的輪廓比較簡單(僅直線和下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析圓弧相切)，尺寸精度（IT12)和表面粗糙度(Ra6.3μm)要求也不高。2．選擇加工中心由于全部加工表面都集中在一個面上，只需單工位加工即可完成，故選擇立式加工中心，工件一次裝夾后可自動完成銑、鉆及攻螺紋等工步的加工。3．設計工藝(1)選擇加工方法。上表面、環(huán)形槽用銑削方法加工，因其尺寸精度和表面粗糙度要求不高，故可一次銑削完成；4×M10螺紋采用先鉆底孔后攻螺紋的加工方法，即按鉆中心孔→鉆底孔→倒角→攻螺紋的方案加工。(2)確定加工順序。按照先面后孔、先簡單后復雜的原則，先安排平面銑削，后安排孔和槽的加工。具體加工工序安排如下：先銑削基準(上)平面，然后用中心鉆加工4×M10底孔的中心孔，并用鉆頭點環(huán)形槽窩；再鉆4×M10底孔，用φ18mm鉆頭加工4×M10的底孔倒角，攻絲4×M10，最后銑削10mm槽。零件的工序卡如表6-9和表6-10所示。上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析(3)確定裝夾方案和選擇夾具。該工件可采用“一面、一銷、一板”的方式定位裝夾，即工件底面為第一定位基準，定位元件采用支撐面，限制工件、、三個自由度；mm孔為第二定位基準，定位元件采用帶螺紋的短圓柱銷，限制工件、兩個自由度；工件的后側面為第三定位基準，定位元件采用移動定位板，限制工件一個自由度。工件的裝夾可通過壓板從定位孔的上端面往下將工件壓緊。(4)選擇刀具。刀具的規(guī)格主要根據(jù)加工尺寸選擇，因上表面較窄，一次走刀即可加工完成，故選用不重磨硬質合金φ80的端銑刀；環(huán)形槽的精度和表面粗糙度(Ra12.5μm)要求不高，可選用高速鋼立銑刀直接銑削完成。其余刀具規(guī)格如表6-11所示。上一頁下一頁返回

§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析(5)確定進給路線。因需加工的上表面屬較窄的環(huán)形表面(大部分寬度僅為35mm，最寬處為50mm左右)，故銑削上表面時和銑環(huán)形槽一樣，均按環(huán)形槽走刀即可。銑上端平面，鉆螺孔的中心孔，鉆環(huán)形槽起點窩、螺紋底孔、底孔倒角及攻絲和銑環(huán)形槽的工藝路線安排如圖6-37所示。(6)選擇切削用量。根據(jù)零件加工精度和表面粗糙度的要求，并考慮刀具的強度、剛度以及加工效率等因素，在該零件的各道加工工序中，切削用量可參照表6-10進行選擇。6.3.2支承套的加工工藝圖6-38所示為升降臺銑床的支承套，現(xiàn)將其工藝介紹如下。上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析1．圖樣分析并選擇數(shù)控加工內容支承套的材料為45鋼，毛坯選棒料。由于有互相垂直的兩個方向上的孔系，因而若用普通機床加工，則需多次裝夾，效率低；用加工中心加工，可一次裝夾加工完成。因此，支承套的外圓、兩端面及外圓上的小平面可用普通機床加工，兩個方向上的孔系用加工中心力口工。2．選擇加工中心支承套在加工中心上加工的兩個互相垂直的表面，需要兩工位加工才能完成，故選擇臥式加工中心。所加工的內容有鉆孔、擴孔、鏜孔、锪孔、鉸孔及攻螺紋等，所需刀具不多，選國產(chǎn)XH754型臥式加工中心即可滿足上述要求。該機床工作臺尺寸為400mm×400mm，x軸行程為500mm，z軸行程為400mm，y軸行程為400mm，主軸中心線至工作臺距離為100～500mm，主軸端面至工作臺中心線距離為150～550mm，上一頁下一頁返回

§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析主軸錐孔為IS040，刀庫容量30把，定位精度和重復定位精度分別為0.02mm和0.01mm，工作臺分度精度和重復分度精度分別為7″和4″。3．工藝設計(1)選擇加工方法。為保證φ35H7及2×φ15H7孔的精度，根據(jù)其尺寸，選擇鉸削為其最終加工方法，故需鉆中心孔→鉆孔→擴(或粗鏜)孔→鉸(或精鏜)孔。對φ60mm的孔，根據(jù)孔徑精度、孔深尺寸和孔底平面要求，用粗銑→精銑的方法同時完成孔壁和孔底平面的加工。其余各孔因無精度要求，用鉆中心孔→鉆孔→锪孔即可達到加工要求。各加工表面選擇的加工方案如下：φ35H7孔：鉆中心孔→鉆孔→粗鏜→半精鏜→鉸孔；φ15H7孔：鉆中心孔→鉆孔→擴孔→鉸孔；上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析φ60mm孔：粗銑→精銑；φ11mm孔：鉆中心孔→鉆孔；φ17mm孔：锪孔(在φ11mm底孔上)；M6—6H螺孔：鉆中心孔→鉆底孔→孔端倒角→攻螺紋。(2)確定加工順序。本著先主后次、先粗后精的原則，找出主要孔先加工。具體的加工順序是：第一工位(BO°)：鉆φ35H7、2×φ11mm中心孔→鉆φ35H7孔→鉆2×φ11mm孔→锪2×φ17mm孔→粗鏜φ35H7孔→粗銑、精銑φ60mm×l2孔→半精鏜φ35H7孔→鉆2×M6－6H螺紋中心孔→鉆2×M6－6H螺紋底孔→2×M6－6H螺紋孔端倒角→攻2×M6－6H螺紋→鉸φ35H7孔；第二工位(B90°)：鉆2Xφ15H7中心孔→鉆2×φ15H7孔→擴2×φ15H7孔→鉸2×15H7孔。具體加工順序見表6-12和表6-13。上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析(3)定位裝夾。普通機床加工時的裝夾先用三爪卡盤以外圓定位裝夾，加工端面和外圓柱面；然后用平口鉗裝夾銑小平面。加工中心加工時，φ35H7孔、φ60mm孔、2×φ11mm孔及2×φ17mm孔的設計基準均為φlOOf9外圓中心線，本著基準重合的原則，應選φ100f9外圓柱面在V形塊上定位，限制4個自由度為主要定位基準；為保證φ17mm孔深尺寸mm，再選擇左端面作止推定位基準限制軸向移動的自由度。所設計的專用夾具如圖6-39所示，在裝夾時使工件上平面在夾具中保持垂直，以消除轉動自由度。(4)選擇刀具。各孔均可采用定尺寸刀具加工，刀具直徑根據(jù)加工余量和孔徑確定，詳見表6-14。(5)選擇切削用量。切削用量在機床說明書允許的范圍內查表選取，然后算出主軸轉速和進給速度，其值見表6-13。上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析6.3.3蓋板的加工工藝蓋板的主要加工面是平面和孔，需經(jīng)銑平面、鉆孔、擴孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋等多個工步加工。下面以圖6—40所示蓋板為例介紹其加工中心加工工藝。1．零件工藝分析該蓋板的材料為鑄鐵，毛坯為鑄件。由圖6-40可知，除蓋板的四個側面為不加工面外，其余平面、孔和螺紋都要加工，且加工內容集中在A、B面上?？椎淖罡呔葹镮T7級，最細的表面粗糙度值為0.8μm。從定位和加工兩個方面綜合考慮，以A面為主要定位基準，可先用普通機床加工好A面，選擇B面及位于B面上的全部孔為加工中心加工內容。2．選擇加工中心由于B面及B面上的全部孔只需單工位即可加工完成，故選用立上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析式加工中心。該零件加工內容只有面和孔，根據(jù)其精度和表面粗糙度要求，經(jīng)粗銑、精銑、粗鏜、半精鏜，精鏜、鉆、擴、锪、鉸及攻螺紋即可達到全部要求，所需刀具不超過20把。，故選用國產(chǎn)XH714型立式加工中心。該機床工作臺尺寸為400mm×800mm，x軸行程為600mm，y軸行程為400mm，z軸行程為400mm，主軸端面至工作臺臺面距離125～525mm，定位精度和重復定位精度分別為0.02mm和0.01mm，刀庫容量為18把，工件一次裝夾后可自動完成銑、鉆、鏜、鉸及攻螺紋等工步的加工。3．數(shù)控加工工藝設計(1)選擇加工方案。B面的表面粗糙度為6.3μm，故采用粗銑→精銑方案；φ60H7孔已鑄出毛坯孔，為達到IT7級精度和0.8μm的表面粗糙度，需經(jīng)粗鏜→半精鏜→精鏜三次鏜削加工；φ12H8孔為防止鉆偏和滿足IT8級精度，需按鉆中心孔→鉆孔→擴孔→鉸孔方案進行；φ16mm孔在加工φ12mm孔基礎上锪至尺寸即可；M16mm螺紋孔按鉆中心孔→鉆底孔→倒角→攻螺紋方案加工。上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析(2)確定加工順序。按先面后孔、先粗后精的原則，確定其加工順序為粗、精銑B面→粗、半精、精鏜φ60H7孔→鉆各孔的中心孔→鉆、擴、锪、鉸φ12H8及φ16mm→M16mm螺孔鉆底孔、倒角和攻螺紋，具體加工過程詳見表6-15和表6-16。(3)確定裝夾方案和選擇夾具。該蓋板零件形狀簡單，加工面與不加工面之間的位置精度要求不高，故可選用通用臺鉗直接裝夾，以蓋板底面A和相鄰兩個側面定位，用臺鉗鉗口從側面夾緊。(4)選擇刀具。一般銑平面時，在粗銑中為降低切削力，銑刀直徑應小些，但又不能太小，以免影響加工效率；在精銑為減小接刀痕跡，銑刀直徑應大些。由于B平面為160mm×l60mm的正方形，尺寸不大，因而選擇粗、精銑刀直徑大于B平面的一半即可。例如取直徑為φ100mm的面銑刀；鏜φ60H7的孔時，因為是單件小批生產(chǎn)，所以用單刃、雙刃鏜刀均可；加工4×φ12H8孔采用的是鉆中心孔→鉆→擴→鉸上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析的方案，故相應選φ3中心鉆、φ10麻花鉆、φ11．85擴孔鉆和φ12H8鉸刀；刀柄柄部根據(jù)主軸錐孔和拉緊機構選擇，XH714型加工中心主軸錐孔為IS040，適用刀柄為BT40(日本標準JISB6339)，故刀柄應選擇為BT40型式。具體所選刀具及刀柄見表6-17。(5)確定進給路線。所選銑刀直徑就基本確定了B面的粗、精加工進給路線。因所選銑刀直徑為φ100mm，故必須安排沿x方向兩次進給，如圖6-41所示。因為各孔的位置精度要求均不高，機床的定位精度完全能保證，故所有孔加工進給路線可按最短路線確定。圖6-42～圖6-46所示即為各孔加工工步的進給路線。(6)選擇切削用量。查表確定切削速度和進給量，然后計算出機床主軸轉速和機床進給速度。上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析6.3.4異形支架的加工工藝圖6-47所示是異形支架零件簡圖，現(xiàn)分析其加工工藝。1．零件工藝分析該異形支架的結構較復雜，精度要求高，各加工表面之間有較嚴格的形位公差要求。該零件的材料為鑄鐵，毛坯為鑄件，加工余量大；零件的剛性差，容易發(fā)生變形，加工難度較大。特別是尺寸40h8，若用常規(guī)方法在普通機床上加工很難達到圖紙要求，因為假若是先在車床上一次加工完成φ75js6外圓、端面和φ62J7內孔、2×槽，然后在鏜床上加工φ55H7孔，則要保證對φ62J7孔的對稱度0.06mm及垂直度0.02mm的要求，這就需要高精度的機床和高水平操作人員精心操作，否則很難達到上述要求。如果先在車床上加工φ75js6外圓及端面，再在鏜床上加工φ62J7孔、2×槽及φ5H7孔，這樣雖能保證上上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析述對稱度和垂直度，但卻難以保證φ62J7孔與φ75js6外圓之間φ0.03mm的同軸度。即使采用專門的工夾具和高精度機床，經(jīng)多次找正達到了上述要求，那么在下道工序加工R22、R33及其尺寸44的槽寬以及尺寸40h8厚度也是有相當難度的。另外，加工完成尺寸40h8需調頭加工，兩次裝夾，φ55H7孔與尺寸40h8需分別在鏜床和銑床上加工完成，同樣難以保證其對B孔的0.02mm垂直度要求?？梢?，該異形支架的加工部位多，精度要求高，加工難度大。要保證加工質量，在加工工藝上是值得認真研究的。2．選擇加工中心通過零件的工藝分析可知，該異形支架有多個需要加工的部位，要從幾個方向進行加工，因此選擇在臥式加工中心上加工。根據(jù)零件外形尺寸及圖紙要求，仍選國產(chǎn)XH754型臥式加工中心。上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析

3．工藝措施(1)由于工件毛坯是鑄造件，加工余量較大，特別是40h8部分結構受到限制，因而剛性很差，加工中產(chǎn)生的變形較大。因此，采用先粗后精、粗精分開的辦法，待全部加工表面的粗加工和半精加工完成之后，再進行精加工，使其在粗加工、半精加工中引起的內應力能有充分的機會釋放，所產(chǎn)生的變形在精加工中得以糾正消除。(2)所選臥式加工中心本身采用編碼器進行位置檢測，利用鼠齒盤進行工作臺分度定位，多次回轉加工，能有效地保證各面之間的垂直度要求。(3)在精鏜φ62J7孔之前加工2×槽及倒角，可防止精加工后孔內產(chǎn)生毛刺。加工2×槽時，上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析可采用三面刃銑刀或鋸片銑刀按圓弧插補方式進行銑削。圖6-48所示為銑削兩槽的專用刀具卡簧槽銑刀，通過調整墊2、隔套4以及鋸片銑刀3，可以加工不同槽距和糟寬的兩槽。因這種刀具同時切削的刀齒較多，所以切削平穩(wěn)，效率較高，且槽距可由隔套4來保證，加工精度較高。4．工藝設計(1)選擇在加工中心上加工的部位及加工方案：φ62J7孔粗鏜→半精鏜→孔兩端倒角→鉸φ55H7孔粗鏜→孔兩端倒角→精鏜2×空刀槽一次切成44U型槽粗銑→精銑R22尺寸一次鏜上一頁下一頁返回§6.3典型零件的加工中心加工工藝分析40h8尺寸兩面粗銑左面→粗銑右面→精銑左面→精銑右面(2)確定加工順序。B0°：粗鏜R22尺寸→粗銑U型槽→粗銑40h8尺寸左面；B180°：粗銑40h8尺寸右面；B270°：粗鏜φ62J7孔→半精鏜φ62J7孔→切2×φ×空刀槽→φ62h7孔兩端倒角；B180°：粗鏜φ55H7孔、孔兩端倒角；B0°：精銑U型槽→精銑40h8左端面；B180°：精銑40h8右端面→精鏜φ55H7孔；B270°：鉸φ62J7孔。具體加工順序見表6-18和表6-19。(3)確定裝夾方案和選擇夾具。支架在加工時，以φ75js6外圓及26.5±0.15尺寸上面定位(兩定位面均在前面車床工序中先加工完成)。工件安裝簡圖如圖6-49