工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

4.1.1零件圖的審查圖4-4按加工順序標(biāo)注自由尺寸⑤零件上各非加工表面的位置尺之間只能有一個(gè)聯(lián)系尺寸。如圖4-52.零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析用性能的前提下，是否能以較高的生產(chǎn)率與最低的成本方便地加工出來(lái)的特性。為了多快好省地把所設(shè)計(jì)的零件加工出來(lái)，就務(wù)必對(duì)零件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行全面的分析。要緊考慮如下(1)有利于達(dá)到所要求的加工質(zhì)量①合理確定零件的加工精度與表面質(zhì)量加工精度若定得過(guò)高會(huì)增加工序，增加制造成本，過(guò)低會(huì)影響機(jī)器的使用性能，故務(wù)必根據(jù)零件在整個(gè)機(jī)器中的作用與工作條件合理地確定，盡可能使零件加工方便制造成本低。②保證位置精度的可能性為保證零件的位置精度，最好使零件能在一次安裝中加工出所有有關(guān)表面，這樣就能依靠機(jī)床本身的精度來(lái)達(dá)到所要求的位置精度。如圖4-6(a)所示的結(jié)構(gòu)，不能保證φ80mm與內(nèi)孔φ60mm的同軸度。如改成圖(b)所示的結(jié)構(gòu)，就能在一次安裝中加工出外圓與內(nèi)孔，保證二者的同軸度。(2)有利于減少加工勞動(dòng)量①盡量減少不必要的加工面積減少加工面積不僅可減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，4-7(b)中的軸承座減少了底面的加工面積，降低了修配的工作量，保證配合面的接觸。圖4-8(b)中減少了精加工的面積，又避免了深孔加工。②盡量避免或者簡(jiǎn)化內(nèi)表面的加工由于外表面的加工要比內(nèi)表面加工方便經(jīng)濟(jì)，又便于測(cè)量。因此，在零件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求避免在零件內(nèi)腔進(jìn)行加工。如圖4-9所示箱體，將圖(a)的結(jié)構(gòu)改成圖(b)所示的結(jié)構(gòu)，這樣不僅加工方便而且還有利于裝配。再如圖4-10所示，將圖(a)中件2上的內(nèi)溝槽a加工，改成圖(b)中件1的外溝槽加工，這樣加工與測(cè)量就都很方便。(3)有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率①零件的有關(guān)尺寸應(yīng)力求一致，并能用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。如圖4-11(b)中改為退刀槽尺寸一致，則減少了刀具的種類，節(jié)約了換刀時(shí)間。如圖4-12(b)使用凸臺(tái)高度等高，則減少了加工過(guò)程中刀具的調(diào)整。如圖4-13(b)的結(jié)構(gòu)，能使用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鉆孔，從而方便了加工。②減少零件的安裝次數(shù)零件的加工表面應(yīng)盡量分布在同一方向，或者互相平行或者互相垂直的表面上；次要表面應(yīng)盡可能與要緊表面分布在同一方向上，以便在加工要緊表面同時(shí)將次要表面也加工出來(lái)；孔端的加工表面應(yīng)為圓形凸臺(tái)或者沉孔，以便在加工孔時(shí)同時(shí)將凸臺(tái)或者沉孔全锪出來(lái)。如：圖4-14(b)中的鉆孔方向應(yīng)一致；圖4-15(b)中鍵槽的方位應(yīng)一③零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工如圖4-16(b)、4-17(b)所示，設(shè)有退刀槽、越程槽，減少了刀具(砂輪)的磨損。圖4-18(b)的結(jié)構(gòu)，便于引進(jìn)刀具，從而保證了加工的可能性。④避免在斜面上鉆孔與鉆頭單刃切削如圖4-19(b)所示，避免了因鉆頭兩邊切削力不等使鉆孔軸線傾斜或者折斷鉆頭。⑤便于多刀或者多件加工如圖4-20(b)所示，為習(xí)慣多刀加工，階梯軸各段長(zhǎng)度應(yīng)相似或者成整數(shù)倍；直徑尺寸應(yīng)沿同一方向遞增或者遞減，以便調(diào)整刀具。零件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要便于多件加工，如圖4-21所示，圖(b)結(jié)構(gòu)可將毛坯排列成行便于多件連續(xù)加工。4.1.2毛坯的確定(3)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)使用精度與生產(chǎn)率都較高的毛坯制造方法型與精密鑄造，鍛件用模鍛或者精密鍛造。在單件小批生產(chǎn)中用木模手工造型或者自由鍛來(lái)(4)現(xiàn)有生產(chǎn)條件確定毛坯時(shí)，務(wù)必結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場(chǎng)毛坯制造的實(shí)際水(5)充分利用新工藝、新材料粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機(jī)械中的應(yīng)用，這樣，可大大減少機(jī)械加工量，甚至不在制訂工藝規(guī)程時(shí)，定位基準(zhǔn)選擇的正確與否，對(duì)能否保證零件的尺準(zhǔn)的選擇還會(huì)影響到夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。因此，定位基準(zhǔn)的選擇是一個(gè)很重要的工藝問(wèn)選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇(1)基準(zhǔn)重合原則即選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，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)不重合圖4-22所示的零件，設(shè)計(jì)尺寸為a與c,設(shè)頂面B與底面A已加工好(即尺寸a已經(jīng)保證),現(xiàn)在用調(diào)整法銑削一批零件的C面。為保證設(shè)計(jì)尺寸c,以A面定位，則定位基準(zhǔn)A關(guān)于一批零件來(lái)說(shuō)，刀具調(diào)整好后位置不再變動(dòng)。加工后尺寸c的大小除受本工序加工誤基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的，這種定位誤差稱之基準(zhǔn)不重合誤差。它的大小等于設(shè)計(jì)(工序)基準(zhǔn)與顯然，使用基準(zhǔn)不重合的定位方案，務(wù)必操縱該工序的加工誤差與基準(zhǔn)不重合誤差的總與不超過(guò)尺寸c公差Tc。這樣既縮小了本道工序的加工允差，又對(duì)前面工序提出了較高的要求，使加工成本提高，當(dāng)然是應(yīng)當(dāng)避免的。因此，在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)如圖4-23所示，以B面定位加工C面，使得基準(zhǔn)重合，如今尺寸a的誤差對(duì)加工尺寸c選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，要緊要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不(1)選擇重要表面為粗基準(zhǔn)為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。所謂重要表面通常是工件上加工精度與表面質(zhì)量要求較高的表面，如床身的導(dǎo)軌面，車床主軸箱的主軸孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身與主軸箱時(shí)，應(yīng)以導(dǎo)軌面或者主軸孔為粗基準(zhǔn)。如圖4-25所示。(2)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)為了保證加工面與不加工面間的位置要求，通常應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。假如工件上有多個(gè)不加工面，則應(yīng)選其中與加工面位置要求較高的不加如圖4-26所示的工件，毛坯孔與外圓之間偏心較大，應(yīng)當(dāng)選擇不加工的外圓為粗基準(zhǔn)，(3)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)在沒(méi)有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，假如零件上每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，以避免該(5)粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次由于粗基準(zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯實(shí)際上，不管精基準(zhǔn)還是粗基準(zhǔn)的選擇，上述原則都不可能同時(shí)滿足，有的時(shí)候還是互例4-1圖4-27所示為車床進(jìn)刀軸架零件，若已知其工藝過(guò)程為：解：第一道工序劃線。當(dāng)毛坯誤差較大時(shí)，使用劃線的方法能同時(shí)兼對(duì)加工面的位置要求。選擇不加工面R22mm外圓與mm求，劃出底面與凸臺(tái)的加工32H7孔。加工要求為尺寸32基準(zhǔn)重合的原則選擇底面與尺寸4±0.1mm、51±0.1mm及兩孔的平行度要求0.02mm。根據(jù)精基準(zhǔn)選擇原則，能夠有三種夾具比較簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)尺寸4±0.1mm基準(zhǔn)重合；尺寸51±0.1mm的工序基準(zhǔn)是孔φ32H7的中心線，而定位基準(zhǔn)是K面，定位尺寸為6±0.1mm,存在基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等于0.2mm;兩孔平行度0.02mm也有基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等mm綜上所述，第三方案基準(zhǔn)基本上重合，夾具結(jié)構(gòu)也零件機(jī)械加工的工藝路線是指零件生產(chǎn)過(guò)程中，由在擬定工藝路線時(shí)，除了首先考慮定位基準(zhǔn)的選擇外，工序集中與分散的程度，加工階段的劃分與工序先后順序的安排等問(wèn)題。目前還沒(méi)有一套通用而完整的工藝路線擬定方法，只總結(jié)出一些綜合性原則，在具體運(yùn)用這些原則時(shí)，要根據(jù)具體條件綜合分析。擬定工藝路線的基本過(guò)程見(jiàn)圖4-28所示。零件加工表面不同技術(shù)要求的各種表面的獲得方法加工順序確定原明加工步察序列工序集中與工序分散原則零件加工表面不同技術(shù)要求的各種表面的獲得方法加工順序確定原明加工步察序列工序集中與工序分散原則在選擇時(shí)，通常先根據(jù)表面的精度與粗糙度要求選定最終加工方法，然后再確定精加工前準(zhǔn)備工序的加工方法，即確定加工方案。由于獲得同一精度與粗(1)工件材料的性質(zhì)表面加工方法表面加工方法工藝路線形成用磨削的方法；有色金屬零件的精A1-→A2-→A3ABCD比如，關(guān)于ITABCD用拉削、鉸削、鏜削與磨削等加工方法都可。但是箱體上的孔通常不用拉或者磨，而常常使用鉸孔與鏜孔，直徑大于60mm的孔不宜使用鉆、擴(kuò)、鉸。(3)生產(chǎn)類型高與質(zhì)量穩(wěn)固的加工方法。比如，平面與孔使用拉削加工。單件小批生產(chǎn)則使用刨削、銑削平面與鉆、擴(kuò)、鉸孔。又如為保證質(zhì)量可靠與穩(wěn)固，保證較高的成品率，在大批大量生產(chǎn)中(4)具體生產(chǎn)條件應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備與工藝手段，不斷引進(jìn)新技術(shù)，對(duì)老設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，挖掘企業(yè)1IT11下列各類金屬234粗車一半精車一精車一滾壓(或者拋光)5宜加工有色金屬67粗車一半精車一粗磨一精磨一超精加工(或者輪式超精磨)89IT5以上IT5以上表4-2孔加工方案經(jīng)濟(jì)精度級(jí)1鉆加工未淬火鋼及鑄鐵的實(shí)小于15～20mm)2鉆—鉸34鉆—擴(kuò)同上，但孔徑大于15~5鉆—擴(kuò)—鉸678鉆—擴(kuò)—拉大批大量生產(chǎn)(精度由拉刀的精度而定)9粗鏜(或者擴(kuò)孔)除淬火鋼外各類材料，毛坯有鑄出孔或者鍛出孔粗鏜(粗?jǐn)U)—半精鏜(精擴(kuò))粗鏜(擴(kuò))—半精鏜(精擴(kuò))—精鏜(鉸)要緊用于淬火鋼也可用于金屬要緊用于精度要求高的有色金屬加工精度要求很高的孔以研磨代替上述方案中的珩磨表4-3平面加工方案1粗車—半精車2粗車—半精車—精車端面3粗車—半精車—磨削4粗刨(或者粗銑)—精刨(或者精銑)通常不淬硬平面(端銑表面粗糙度較細(xì))5粗刨(或者粗銑)—精刨(或者精銑)—刮研精度要求較高的不淬硬平面；批量較大時(shí)宜使用寬刃精刨方案6以寬刃刨削代替上述方案刮研7粗刨(或者粗銑)—精刨(或者精銑)—磨削精度要求高的淬硬平面或者不淬硬平面8粗刨(或者粗銑)—精刨(或者精銑)—粗磨—精磨9粗銑—拉大量生產(chǎn)，較小的平面(精度視拉刀精度而定)粗銑—精銑—磨削—研磨高精度平面表面粗糙度R。(μm)精細(xì)車(金剛車)55孔鑄鍛孔的粗?jǐn)U(鏜)精鏜(浮動(dòng)鏜)精細(xì)鏜(金剛鏜)珩磨拉孔6通法患的通法患的2.加工階段的劃分關(guān)于那些加工質(zhì)量要求較高或者較復(fù)雜的零件，通常將整個(gè)工藝路線劃分為下列幾個(gè)階(1)粗加工階段——要緊任務(wù)是切除各表面上的大部分余量，其關(guān)鍵問(wèn)題是提高生產(chǎn)率。(2)半精加工階段——完成次要表面的加工，并為要緊表面的精加工做準(zhǔn)備。(3)精加工階段——保證各要緊表面達(dá)到圖樣要求，其要緊問(wèn)題是如何保證加工質(zhì)量。(4)光整加工階段——關(guān)于表面粗糙度要求很細(xì)與尺寸精度要求很高的表面，還需要進(jìn)行光整加工階段。這個(gè)階段的要緊目的是提高表面質(zhì)量，通常不能用于提高形狀精度與位置精度。常用的加工方法有金剛車(鏜)、研磨、珩磨、超精加工、鏡面磨、拋光及無(wú)屑加工等。劃分加工階段的原因：(1)保證加工質(zhì)量粗加工時(shí)，由于加工余量大，所受的切削力、夾緊力也大，將引起較大的變形，假如不劃分階段連續(xù)進(jìn)行粗精加工，上述變形來(lái)不及恢復(fù)，將影響加工精度。因此，需要?jiǎng)澐旨庸るA段，使粗加工產(chǎn)生的誤差與變形，通過(guò)半精加工與精加工予以糾正，并逐步提高零件的精度與表面質(zhì)量。(2)合理使用設(shè)備粗加工要求使用剛性好、效率高而精度較低的機(jī)床，精加工則要求機(jī)床精度高。劃分加工階段后，可避免以精干粗，能夠充分發(fā)揮機(jī)床的性能，延長(zhǎng)使用壽命。(3)便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好粗加工后，通常要安排去應(yīng)力的時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。精加工前要安排淬火等最終熱處理，其變形能夠通過(guò)精加工予應(yīng)當(dāng)指出：加工階段的劃分不是絕對(duì)的，務(wù)必根據(jù)工件的加工精度要求與工件的剛性來(lái)決定。通常說(shuō)來(lái)，工件精度要求越高、剛性越差，劃分階段應(yīng)越細(xì)；當(dāng)工件批量小、精度要求不太高、工件剛性較好時(shí)也能夠不分或者少分階段；重型零件由于輸送及裝夾困難，通常(1)切削加工順序的安排①先粗后精先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精②先主后次先安排零件的裝配基面與工作表面等要緊表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔與螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與要緊表面有位然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)固可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減小刀具④基面先行用作精基準(zhǔn)的表面，要首先加工出來(lái)。因此，第一道工序通常是進(jìn)行定位面的粗加工與半精加工(有的時(shí)候包含精加工),然后再以精基面定位加工其它表面。比如，(2)熱處理工序的安排熱處理能夠提高材料的力學(xué)性能，改善金屬的切削性能與消除殘余應(yīng)力。在制訂工藝路①退火與正火退火或者正火的目的是為了消除組織的不均勻，細(xì)化晶粒，改善金屬的加工性能。對(duì)高碳鋼零件用退火降低其硬度，對(duì)低碳鋼零件用正火提高其硬度，以獲得適中的較好的可切削性，同時(shí)能消除毛坯制造中的應(yīng)力。退火與正火通常安排在機(jī)械加工之前進(jìn)②時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力、減少工件變形為目的。為了消除殘余應(yīng)力，在工藝過(guò)程中需安排時(shí)效處理。關(guān)于一般鑄件，常在粗加工前或者粗加工后安排一次時(shí)效處理；關(guān)于要求較高的零件，在半精加工后尚需再安排一次時(shí)效處理；關(guān)于一些剛性較差、精度要求特別高的重要零件(如精密絲杠、主軸等),常常在每個(gè)加工階段之間都安排一次時(shí)效處理。③調(diào)質(zhì)對(duì)零件淬火后再高溫回火，能消除內(nèi)應(yīng)力、改善加工性能并能獲得較好的綜合力學(xué)性能。通常安排在粗加工之后進(jìn)行。對(duì)一些性能要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱④淬火、滲碳淬火與滲氮它們的要緊目的是提高零件的硬度與耐磨性，常安排在精加工(磨削)之前進(jìn)行，其中滲氮由于熱處理溫度較低，零件變形很小(3)輔助工序的安排檢驗(yàn)工序是要緊的輔助工序，除每道工序由操作者自行檢驗(yàn)外，在粗加工之后，精加工之前，零件轉(zhuǎn)換車間時(shí)，與重要工序之后與全部加工完畢、進(jìn)庫(kù)之前，通常都要安排檢驗(yàn)工序。除檢驗(yàn)外，其它輔助工序有：表面強(qiáng)化與去毛刺、倒棱、清洗、防銹等。正確地安排輔助工序是十分重要的。假如安排不當(dāng)或者遺漏，將會(huì)給后續(xù)工序與裝配帶來(lái)困難，甚至影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此務(wù)必給予重視。4.工序的集中與分散通過(guò)以上所述，零件加工的工步順序已經(jīng)排定，如何將這些工步構(gòu)成工序，就需要考慮使用工序集中還是工序分散的原則。(1)工序集中就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工內(nèi)容多，工藝路線短。其要緊特點(diǎn)是：①能夠使用高效機(jī)床與工藝裝備，生產(chǎn)率高；②減少了設(shè)備數(shù)量與操作工人人數(shù)與占地面積，節(jié)約人力、物力；③減少了工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度；④使用的工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整維修較困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。(2)工序分散工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內(nèi)完成，每道工序加工的內(nèi)容少，工藝路線很長(zhǎng)。其要緊特點(diǎn)是：①設(shè)備與工藝裝備比較簡(jiǎn)單，便于調(diào)整，容易習(xí)慣產(chǎn)品的變換；②對(duì)工人的技術(shù)要求較低；③能夠使用最合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間；④所需設(shè)備與工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。在擬定工藝路線時(shí)，工序集中或者分散的程度，要緊取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)要求，有的時(shí)候，還要考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。通常情況下，單件小批生產(chǎn)時(shí)，只能工序集中，在一臺(tái)普通機(jī)床上加工出盡量多的表面；大批大量生產(chǎn)時(shí)，既能夠使用多刀、多軸等高效、自動(dòng)機(jī)床，將工序集中，也能夠?qū)⒐ば蚍稚⒑蠼M織流水生產(chǎn)。批量生產(chǎn)應(yīng)盡可能使用效率較高的半自動(dòng)機(jī)床，使工序適當(dāng)集中，從而有效地提高生產(chǎn)率。關(guān)于重型零件，為了減少工件裝卸與運(yùn)輸?shù)膭趧?dòng)量，工序應(yīng)適當(dāng)集中；關(guān)于剛性差且精度高的精密工件，則工序應(yīng)適當(dāng)分散。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品中，屬于中小批量生產(chǎn)性質(zhì)的企業(yè)已超過(guò)了企業(yè)總數(shù)的90%,單件中小批量生產(chǎn)方式占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。隨著數(shù)控技術(shù)的普及，多品種中小批量生產(chǎn)中，越來(lái)越多地使用加工中心機(jī)床，從進(jìn)展趨勢(shì)來(lái)看，傾向于使用工序集中的方法來(lái)組織生產(chǎn)。數(shù)控加工，就是泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過(guò)程。數(shù)控機(jī)床是一種用計(jì)算機(jī)來(lái)操縱的機(jī)床，用來(lái)操縱機(jī)床的計(jì)算機(jī)，不管是專用計(jì)算機(jī)、還是通用計(jì)算機(jī)都統(tǒng)稱之?dāng)?shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)與輔助動(dòng)作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性與系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式(數(shù)控語(yǔ)言或者符號(hào))發(fā)出運(yùn)行或者終斷信息來(lái)操縱機(jī)床的各類運(yùn)動(dòng)。當(dāng)零件的加工程序結(jié)束時(shí)，機(jī)床便會(huì)自動(dòng)停機(jī)床的受控動(dòng)作大致包含機(jī)床的起動(dòng)、停止；主軸的啟停、旋轉(zhuǎn)方向關(guān)閉等。圖4-29是數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程框圖。從框圖中能夠看出在數(shù)控機(jī)床上加工零件所涉及的范圍比較廣，與有關(guān)的配套技術(shù)有密切的關(guān)系。合格的編程員首先應(yīng)該是一個(gè)很好的工藝員，應(yīng)熟練地掌握工藝分析、工藝設(shè)計(jì)與切削用量的成成品操作機(jī)床試切對(duì)刀模擬調(diào)試程序裝夾工件程序輸入手工編程工藝設(shè)計(jì)工藝分析零件圖紙刀具調(diào)整卡通用夾具通訊傳輸自動(dòng)編程刀具方案夾具方案數(shù)控加工程序編制方法有手工(人工)編程與自動(dòng)編程之分。手工編程，程序的全部?jī)?nèi)容是由人工按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編寫(xiě)的。自動(dòng)編程即計(jì)算機(jī)編程，可分為以語(yǔ)言與繪畫(huà)為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法。但是，不管是使用何種自動(dòng)編程方法，都需要有相應(yīng)配套的硬件可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工編程是關(guān)鍵。但光有編程是不行的，數(shù)控加在編程前都要對(duì)所加工的工件進(jìn)行工藝分析、擬定工藝路線、設(shè)計(jì)加工工工藝設(shè)計(jì)方案是編制加工程序的根據(jù)，工藝設(shè)計(jì)做不好是數(shù)控加工出差錯(cuò)的要緊原因之一，當(dāng)選擇并決定對(duì)某個(gè)零件進(jìn)行數(shù)控加工后，并非其全部加工內(nèi)容都使用數(shù)控加工，數(shù)加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要對(duì)零件圖樣進(jìn)行認(rèn)真分析，立足于解決難題、提高生產(chǎn)效率，注意充分發(fā)揮數(shù)控的優(yōu)勢(shì)，選擇(1)普通機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容。(2)普通機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容。(3)普通機(jī)床加工效率低，工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚有加工能(1)需要用較長(zhǎng)時(shí)間占機(jī)調(diào)整的加工內(nèi)容。(2)加工余量極不穩(wěn)固，且數(shù)控機(jī)床上又無(wú)法自動(dòng)調(diào)整零件坐標(biāo)位置的加工內(nèi)容。(3)不能在一次安裝中加工完成的零星分散部位，使用數(shù)控加工其中4.1.1所述“零件圖的審查”內(nèi)容同(1)零件圖樣分析上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或者直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。零件設(shè)計(jì)人分散的標(biāo)注方法，這樣就給工序安排與數(shù)控加工帶來(lái)諸多不便。由于數(shù)控加工精度與重復(fù)定位精度都很高，不可能因產(chǎn)生較大的累積誤差而破壞零件的使用特性，因此，可將局部的分圖4-30零件尺寸標(biāo)注分析②分析被加工零件的設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)標(biāo)注的尺寸公差與形位公差等有關(guān)信息，將加工表面區(qū)分為重要表面與次要表面，并找出其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，繼而遵循基準(zhǔn)選擇的原則，確定加工零件的定位基準(zhǔn)，分析零件的毛坯是否便于定位與裝夾，夾緊方式與夾緊點(diǎn)的選取是否會(huì)有礙刀具的運(yùn)動(dòng)，夾緊變形是否對(duì)加工質(zhì)量有影響等。為工件定位、安裝與夾具設(shè)計(jì)編程的重要根據(jù)。手工編程時(shí)，要根據(jù)這些條件計(jì)算每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；自動(dòng)編程時(shí)，則要根據(jù)這些條件對(duì)構(gòu)成零件的所有幾何元素進(jìn)行定義，不管哪一個(gè)條件不明確，都會(huì)導(dǎo)致編程無(wú)法進(jìn)行。因此，在分析零件圖樣時(shí)，務(wù)必要分析幾何元素的給定條件是否充分，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題(2)零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析①零件的內(nèi)腔與外形應(yīng)盡量使用統(tǒng)一的幾何類型與尺寸，這樣能夠減少刀具規(guī)格與換刀②內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因此內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)太小。關(guān)于圖4-31所示零件，其結(jié)構(gòu)工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉(zhuǎn)角圓弧半徑的大小等因素有關(guān)。圖(b)與(a)相比，轉(zhuǎn)角圓弧半徑R大，能夠使用直徑較大的立銑刀來(lái)加工；加工平面時(shí)，進(jìn)給次數(shù)也相應(yīng)減少，表面加工質(zhì)量也會(huì)好一些，因而工藝性較好。反之，工藝性較差。通常R<0.2H(H為被加工工件輪廓面的最大高度)時(shí)，能夠判定零件該部位的工藝性不好。③零件銑槽底平面時(shí)，槽底圓角半徑r不要過(guò)大。如圖4-32所示，銑刀端面刃與銑削平面的最大接觸直徑d=D-2r(D為銑刀直徑),當(dāng)D一定時(shí)，r越大，銑刀端面刃銑削平面的面積越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工藝性也越差。當(dāng)r大到一定程度時(shí)，甚至務(wù)必用球頭銑刀加工，這是應(yīng)該盡量避免的。④應(yīng)盡可能在一次裝夾中完成所有能加工表面的加工，為此要選擇便于各個(gè)表面都能加工的定位方式；若需要二次裝夾，應(yīng)使用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。在數(shù)控加工中若沒(méi)有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，會(huì)因工件重新安裝產(chǎn)生定位誤差，從而使加工后的兩個(gè)面上的輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)，因此，為保證二次裝夾加工后其相對(duì)位置的準(zhǔn)確性，應(yīng)使用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。3.數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計(jì)與常規(guī)工藝路線擬定過(guò)程相似，數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)，最初也需要找出零件所有的加工表面并逐一確定各表面的加工方法，其每一步相當(dāng)于一個(gè)工步。然后將所有工步內(nèi)容按一定原則排列成先后順序。再確定什么相鄰工步能夠劃為一個(gè)工序，即進(jìn)行工序的劃分。最后再將所需的其它工序如常規(guī)工序、輔助工序、熱處理工序等插入，銜接于數(shù)控加工工序序列之中，就得到了要求的工藝路線。數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計(jì)與普通機(jī)床加工的常規(guī)工藝路線擬定的區(qū)別要緊在于它僅是幾道數(shù)控加工工藝過(guò)程的概括，而不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過(guò)程，由于數(shù)控加工工序通常均穿插于零件加工的整個(gè)工藝過(guò)程之中，因此在工藝路線設(shè)計(jì)中，一定要兼顧常規(guī)工序的安排，使之與整個(gè)工藝過(guò)程協(xié)調(diào)吻合。(1)工序的劃分在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，通常按工序集中原則劃分工序。劃分方法如下：①按安裝次數(shù)劃分工序以一次安裝完成的那一部②按所用刀具劃分工序以同一把刀具完成的那一某一表面粗、精不分地加工至精度要求后再加工工件的其它表面。④按加工部位劃分工序以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。有些零件加或者平面等)劃分成多道工序。(2)加工順序的安排加工順序安排得合理與否，將直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率與加工成本。應(yīng)根據(jù)③為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的內(nèi)在缺陷，精度要求較高的要緊表面的粗加工通常應(yīng)安排在次要⑤為了提高機(jī)床的使用效率，在保證加工質(zhì)量的前提下，可將粗加工與半精加工合為一⑥加工中容易損傷的表面(如螺紋等),應(yīng)放在加工路線的后面如圖4-34所示零件，能夠先在普通機(jī)床上把底面與四個(gè)輪廓面加工好(“基面先行”),其余的頂面、孔及溝槽安排在立式加工中心上完成(工序集中原則),加工中心工序按“先粗后精”、"先主后次"、"先面后孔"等原則能夠劃分為如下15個(gè)工步：●鉆φ32、φ12等孔的中心孔(預(yù)鉆凹坑)?！胥@3×φ6的孔至尺寸?！翊帚姦?0沉孔及溝槽。(3)數(shù)控加工工序與普通工序的銜接法是建立工序間的相互狀態(tài)聯(lián)系，在工藝文件中做到互審會(huì)簽。比如是否預(yù)留加工余量，留數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)的要緊任務(wù)是為每一道工序選擇機(jī)床、夾具、(1)確定走刀路線與工步順序走刀路線是刀具在整個(gè)加工工序中相關(guān)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，不但包含了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫(xiě)程序的根據(jù)之一。在確定走刀路線時(shí)，要緊遵循下比如在銑床上進(jìn)行加工時(shí)，因刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡與方向不一致，可能是順銑或者逆銑，其不一致的加工路線所得到的零件表面的質(zhì)量就不一致。畢竟使用哪種銑削方式，應(yīng)視零件的數(shù)控機(jī)床通常使用滾珠絲杠傳動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)間隙很小，同時(shí)順銑優(yōu)點(diǎn)多于逆銑，因此應(yīng)盡可能使用順銑。在精銑內(nèi)外輪廓時(shí)，為了改善表面粗糙度，關(guān)于鋁鎂合金、鈦合金與耐熱合金等材料，建議也使用順銑度值與提高刀具耐用度都有利。但假如零件毛坯為黑色金屬鍛件或者鑄件加工位置精度要求較高的孔系時(shí)，應(yīng)特別注意安排孔的加工順序。若安排不當(dāng)，就可能將坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。如圖4-35,鏜削圖(a)所示零件上六個(gè)尺寸相同的孔，有兩種走刀路線。按圖(b)所示路線加工時(shí)，由于5、6孔與1、2、3、4孔定位方向相反，X向反向間隙會(huì)使定位誤差增加，從而影響5、6孔與其它孔的位置精度。按圖(c)所示路線加工時(shí)，加工完4孔后往上多移動(dòng)一段距離至P點(diǎn)，然后折回來(lái)在5、6孔處進(jìn)行定位加工，從而，使各孔的加工進(jìn)給方向一致，避免反向間隙的引入，提高了5、6孔與其它孔圖4-35鏜削孔系走刀路線比較圖4-36所示為正確選擇鉆孔加工路線的例子。按照通常習(xí)慣，總是先加工均布于同一圓③最終輪廓一次走刀完成圖4-37(a)所示為使用行切法加工內(nèi)輪廓。加工時(shí)不留死角，在減少每次進(jìn)給重疊量的情況下，走刀路線較短，但兩次走刀的起點(diǎn)與終點(diǎn)間留有殘余高度，影響表面粗糙度。圖(b)是使用環(huán)切法加工，表面粗糙度較小，但刀位計(jì)算略為復(fù)雜，走刀路線也較行切法長(zhǎng)。使用圖(c)所示的走刀路線，先用行切法加工，最后再沿輪廓切削一周，使輪廓表面光整。三種方案(2)工件的定位與夾緊方案的確定工件的定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定，應(yīng)遵循前面所述有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，還應(yīng)該注意下列三點(diǎn)：①力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合誤差與數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。②設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾中，能加工出工件上全部或者大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效③避免使用占機(jī)人工調(diào)整方案，以免占機(jī)時(shí)間太多，影響加工效率。(3)夾具的選擇數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。除此之外，重點(diǎn)考慮下列幾點(diǎn)：①單件小批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具與其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間與節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用；②在成批生產(chǎn)時(shí)，才考慮使用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；③零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間，減少輔助時(shí)間；④為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾緊精度高；⑤夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工，即夾具要敞開(kāi)，其定位、夾緊元⑤5.數(shù)控加工工藝守則數(shù)控加工除遵守普通加工通用工藝守則的有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)遵守表4-5“數(shù)控加工工藝(1)操作者務(wù)必根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)熟悉機(jī)床的性能、加工范圍與精度，并要熟練地掌握機(jī)床及其數(shù)控裝置或者計(jì)算機(jī)各部分的作用及操作方法。(2)檢查各開(kāi)關(guān)、旋鈕與手柄是否在正確位置。(3)啟動(dòng)操縱電氣部分，按規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱。(4)開(kāi)動(dòng)機(jī)床使其空運(yùn)轉(zhuǎn)，并檢查各開(kāi)關(guān)、按鈕、旋鈕與手柄的靈敏性及潤(rùn)滑系統(tǒng)是否正常等。(5)熟悉被加工件的加工程序與編程原點(diǎn)。(1)安放刀具時(shí)應(yīng)注意刀具的使用順序，刀具的安放位置務(wù)必與程序要求的順序與位置一致。(2)工件的裝夾除應(yīng)牢固可靠外，還應(yīng)注意避免在工作中刀具與工件或者刀具與夾具發(fā)生干涉。(1)進(jìn)行首件加工前，務(wù)必通過(guò)程序檢查(試走程序)、軌跡檢查、單程序段試切及工件尺寸檢查等步驟。(2)在加工時(shí)，務(wù)必正確輸人程序，不得擅自更換程序。(3)在加工過(guò)程中操作者應(yīng)隨時(shí)監(jiān)視顯示裝置，發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)時(shí)應(yīng)及時(shí)停車排除故障。(4)零件加工完后，應(yīng)將程序紙帶、磁帶或者磁盤(pán)等收藏起來(lái)妥善保管，以備再用。為了保證數(shù)控機(jī)床的正確運(yùn)動(dòng)，避免工作的不一致性，簡(jiǎn)化程序的編制方法，并使所編(1)機(jī)床坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榱舜_定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向與移動(dòng)距離，就要在機(jī)床上建立一個(gè)坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系就叫機(jī)數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系使用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系，如圖4-38所示。右手的大拇指、食指與中指保持相互垂直，拇指的方向?yàn)閄軸的正方向，食指為Y軸的正方向，中指為Z軸的圖4-38右手直角笛卡爾坐標(biāo)系A(chǔ)、B、C分別表示其軸線平行于X、Y與Z坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)右手螺旋定則，分別以大拇指指向+X、+Y、+Z方向，其余四Z軸通常把傳遞切削力的主軸定為Z軸。關(guān)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如車床、磨床等，工件轉(zhuǎn)動(dòng)的軸為Z軸；關(guān)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如鏜床、銑床、鉆床等，刀具轉(zhuǎn)動(dòng)的軸為Z軸；X坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫向滑座，刀具遠(yuǎn)離工件旋轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)閄軸的正向；關(guān)于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如銑床、鏜床、鉆床等),若Z軸是垂直的，當(dāng)從刀具主軸向3(2)工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是由編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝，以零件上某一固定點(diǎn)為原點(diǎn)建立的(3)附加坐標(biāo)系附加坐標(biāo)系，能夠使用的附加坐標(biāo)系有：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。(1)機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)又稱之機(jī)械原點(diǎn)，是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。該點(diǎn)是機(jī)床上一個(gè)固定的點(diǎn)，其位置是由機(jī)床設(shè)計(jì)與制造單位確定的，通常不同意用戶改變。機(jī)床原的設(shè)在進(jìn)給行程的終點(diǎn)，如圖4-40(b)所示。(2)機(jī)床參考點(diǎn)機(jī)床參考點(diǎn)是機(jī)床上的一個(gè)固定點(diǎn)，用于對(duì)機(jī)床工作臺(tái)、滑板與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定與操縱。其位置由機(jī)械擋塊或者行程開(kāi)關(guān)來(lái)確定。機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知定值，也就是說(shuō)，能夠根據(jù)機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值間接確定機(jī)床原點(diǎn)的位置。在機(jī)床接通電源后，通常都要做回零操作，使刀具或者工作臺(tái)退離到機(jī)床參考點(diǎn)。當(dāng)回零操作完成后，顯示器即顯示出機(jī)床參考點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，說(shuō)明機(jī)床坐標(biāo)系已自動(dòng)建立。能夠說(shuō)回零操作是對(duì)基準(zhǔn)的重新核定，可消除由于種種原因產(chǎn)生的基準(zhǔn)偏差。機(jī)床參考點(diǎn)已由機(jī)床制造廠測(cè)定后輸入數(shù)控系統(tǒng)，同時(shí)記錄在機(jī)床說(shuō)明書(shū)中，用戶不得更換。通常數(shù)控車床、數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)位置如圖4-40所示。也有些數(shù)控機(jī)床的機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)重合。(3)工件原點(diǎn)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)稱之工件原點(diǎn)或者編程原點(diǎn)。工件原點(diǎn)在工件上的位置雖可任意選擇，但通常應(yīng)遵循下列原則：①工件原點(diǎn)選在工件圖樣的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或者工藝基準(zhǔn)上，以利于編程。②工件原點(diǎn)盡量選在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。③工件原點(diǎn)最好選在工件的對(duì)稱中心上。④要便于測(cè)量與檢驗(yàn)。數(shù)控車床上加工工件時(shí)，工件原點(diǎn)通常設(shè)在主軸中心線與工件右端面(或者左端面)的交點(diǎn)處，如圖4-41(a)所示。數(shù)控銑床上加工工件時(shí)，工件原點(diǎn)通常設(shè)在進(jìn)刀方向一側(cè)工件外輪廓表面的某個(gè)角上或者對(duì)稱中心上，如圖4-41(b)所示。