凸輪盤(pán)類(lèi)零件數(shù)控銑削 畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

1、.1 緒論凸輪機(jī)構(gòu)由于本身具有傳遞力的特性，因而廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備,使其實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于凸輪的輪廓含有非圓的平面曲線,以前常受到設(shè)計(jì)和加工條件的限制，往往采用作圖法來(lái)設(shè)計(jì)凸輪輪廓并加工凸輪，其加工質(zhì)量難以保證，且生產(chǎn)效率低3。隨著機(jī)械制造不斷向著高速精密和自動(dòng)化方向的發(fā)展，在凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速和精度方面也作出了更高的要求，因此利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和使用數(shù)控機(jī)床加工是很有必要的4。不論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前都需要對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝過(guò)程分析，包括數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)、加工方法與加工方案、數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)、走刀路線的設(shè)計(jì)、零件夾緊與夾具設(shè)計(jì)、刀具選擇、切削量的選擇、工藝文件

2、設(shè)計(jì)等。因此，在編程中合理確定數(shù)控加工工藝對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工具有極為重要的作用。1.1 課題背景及研究意義當(dāng)今，在電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展下，制造業(yè)也隨之發(fā)生了根本性的變化，其中重要的一個(gè)標(biāo)志就是數(shù)控技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。普通機(jī)床正逐漸被高效率、高精度的數(shù)控機(jī)床所替代，制造業(yè)正朝著高自動(dòng)化、高智能化的方向迅速發(fā)展。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床顯著提高了加工效率和加工精度，例如凸輪輪廓中非圓的平面曲線，在普通機(jī)床上基本都無(wú)法加工出來(lái)，或是加工精度低、加工時(shí)間長(zhǎng)，而數(shù)控機(jī)床就可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成，其加工精度和加工效率都是普通機(jī)床所無(wú)法達(dá)到的。在近幾十年當(dāng)中，數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展提高

3、了制造業(yè)水平，給社會(huì)帶來(lái)了巨大的生產(chǎn)力。數(shù)控編程技術(shù)是數(shù)控技術(shù)中最重要的一個(gè)組成部分。從數(shù)控機(jī)床的誕生開(kāi)始，數(shù)控編程技術(shù)就成為了各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，成為了CAD/CAM系統(tǒng)重要組成的一個(gè)部分。因此，在今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械加工技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展，主要是數(shù)控技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀及前景零件加工程序的編制是數(shù)控加工的基礎(chǔ)，根據(jù)國(guó)內(nèi)外數(shù)控加工統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)表明，在造成數(shù)控設(shè)備空閑的諸多原因中，由編程引起的大約占其中的2030，可見(jiàn)數(shù)控編程的好壞對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用效率有直接的影響。數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)不久，計(jì)算機(jī)就被用來(lái)幫助解決復(fù)雜零件的計(jì)算以及輸出可執(zhí)行的代碼，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)輔助編程或自動(dòng)編程

4、。根據(jù)編程信息的輸入和計(jì)算機(jī)對(duì)信息的處理方式不同，計(jì)算機(jī)輔助編程分成APT語(yǔ)言自動(dòng)編程和CAD/CAM一體化數(shù)控編程語(yǔ)言進(jìn)行圖形交互自動(dòng)編程兩種。語(yǔ)言自動(dòng)編程是用專(zhuān)用語(yǔ)句書(shū)寫(xiě)源程序，再輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床所要求的數(shù)控指令格式。這種程序編寫(xiě)方法直觀性差，并且較復(fù)雜，編程過(guò)程中不便于進(jìn)行檢查。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)在圖形處理能力方向得到了很大的提高，“圖形交互自動(dòng)編程”應(yīng)運(yùn)而生，并在70年代以后，得到了迅速的發(fā)展及推廣應(yīng)用?！皥D形交互自動(dòng)編程”是通過(guò)專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)軟件(如機(jī)械CAD軟件)來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用CAD軟件的圖形編輯功能將零件的幾何圖形繪制在計(jì)算機(jī)上，形成零件的圖形文件，然后調(diào)用數(shù)控編程模

5、塊，采用人機(jī)對(duì)話的方式，在計(jì)算機(jī)屏幕上指出零件需要進(jìn)行加工的部位，再輸入相關(guān)的加工參數(shù)，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理并編制出零件的加工程序，同時(shí)在計(jì)算機(jī)屏幕上動(dòng)態(tài)地顯示出刀具的加工軌跡。這種編程方法與手工編程和語(yǔ)言自動(dòng)編程相比，編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，具有速度快、直觀性好、精度高、便于檢查等優(yōu)點(diǎn)。因此，“圖形交互自動(dòng)編程”目前已成為國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的CAD/CAM軟件所普遍采用的數(shù)控編程方法5。到了二十世紀(jì)八十年代，在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了并行工程的概念。為了適應(yīng)并行工程發(fā)展的需要，數(shù)控編程技術(shù)正向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、并行化和虛擬化的方向發(fā)展。到了二十世紀(jì)九十年代中期，由于In

6、ternet/Intranet與Web技術(shù)在制造業(yè)的普及和廣泛應(yīng)用以及基于PC的開(kāi)放式數(shù)控技術(shù)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，傳統(tǒng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)模式發(fā)生了改變，向異地制造、全球制造等一些新概念的方式轉(zhuǎn)變。2 數(shù)控加工工藝分析及設(shè)計(jì)2.1 數(shù)控加工工藝數(shù)控銑床加工工藝的過(guò)程一般是：先通過(guò)分析零件圖樣，確定工件在數(shù)控銑削中的加工內(nèi)容、加工要求，然后以此為出發(fā)點(diǎn)確定零件在數(shù)控銑削的加工工藝和加工過(guò)程順序。接著確定數(shù)控加工的工藝設(shè)備，如：確定何種規(guī)格、類(lèi)型、技術(shù)參數(shù)的數(shù)控機(jī)床；思考工件如何裝夾及裝夾方案的擬定；選擇適合加工表面、結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)要求的刀具并進(jìn)行調(diào)試，明確和細(xì)化工步的具體內(nèi)容，包括對(duì)走刀路線、進(jìn)

7、給量和切削參數(shù)的確定。數(shù)控銑床加工工藝過(guò)程如圖2.1所示。圖2.1 數(shù)控銑床加工工藝過(guò)程2.1.1 分析零件圖（1）分析零件圖的尺寸標(biāo)注在分析零件圖時(shí)，除了考慮尺寸數(shù)據(jù)是否有遺漏或重復(fù)、尺寸標(biāo)注是否模糊不清和尺寸是否封閉等因素外，還應(yīng)該分析零件圖的尺寸標(biāo)注方法是否便于編程。無(wú)論是用絕對(duì)、增量、還是混合方式編程，都希望零件結(jié)構(gòu)的形位尺寸都以同一基準(zhǔn)為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法，不僅方便程序的編制，而且利于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，確保設(shè)計(jì)、制造及檢驗(yàn)基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)的一致性。不從同一基準(zhǔn)出發(fā)標(biāo)注的分散類(lèi)尺寸，可以考慮通過(guò)編程時(shí)變換坐標(biāo)系的方法（如建立子坐標(biāo)系），或通過(guò)工藝尺寸鏈解

8、算的方法來(lái)統(tǒng)一基準(zhǔn)的工藝尺寸。此外，對(duì)于一些封閉尺寸，為了同時(shí)保證孔間距的公差，在編程時(shí)必須計(jì)算尺寸鏈，不能直接按名義尺寸編程，適當(dāng)調(diào)整原孔位尺寸，確保加工后的孔距尺寸符合公差要求。在實(shí)際生產(chǎn)中碰到與此相類(lèi)似的情況時(shí)，編程時(shí)一定要格外注意。（2）分析加工的質(zhì)量要求檢查零件加工結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在現(xiàn)有的加工條件下是否可以得到保證，是否還有更經(jīng)濟(jì)的加工方法或方案。雖然數(shù)控銑床的加工精度高，但對(duì)一些過(guò)薄的腹板零件應(yīng)認(rèn)真分析其結(jié)構(gòu)特性。這類(lèi)零件在實(shí)際加工中因受到較大切削力的作用而使薄板產(chǎn)生彈性形變，零件的加工精度和表面粗糙度將會(huì)受到影響。當(dāng)薄板的面積較大并且厚度又小于

9、3時(shí)，就必須重視這一問(wèn)題，并采取相應(yīng)的措施來(lái)確保其加工的精度。如在加工工藝上，用減小每次進(jìn)刀的切削深度或切削速度的方法來(lái)減小切削力，控制零件在加工過(guò)程中的發(fā)生的變形，并利用CNC機(jī)床的循環(huán)編程功能減少編程工作量。數(shù)控銑床主要采用銑削方式來(lái)加工工件的數(shù)控機(jī)床。它能夠進(jìn)行外形輪廓銑削、平面或曲面銑削以及對(duì)三維復(fù)雜型面的銑削，如凸輪、模具、葉片、螺旋槳等。另外，數(shù)控銑床還具有孔加工的功能，通過(guò)特定的功能指令可進(jìn)行一系列孔的加工，如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔和攻螺紋等等。數(shù)控銑床的加工工藝是在普通銑床加工工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)控銑床的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)來(lái)解決數(shù)控銑床加工過(guò)程中面臨的工藝問(wèn)題，其中包括

10、金屬切削原理與刀具、加工工藝、典型零件加工及工藝性分析等方面的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論。2.1.2 數(shù)控加工工藝概念與工藝過(guò)程（1）工藝過(guò)程 數(shù)控加工工藝是指采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，運(yùn)用各種加工方法和技術(shù)手段，來(lái)應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過(guò)程。 數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來(lái)的一種應(yīng)用技術(shù)，它是經(jīng)過(guò)人們大量數(shù)控加工的實(shí)踐而總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)。數(shù)控加工工藝過(guò)程是在數(shù)控機(jī)床上利用切削刀具直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的一個(gè)過(guò)程。 數(shù)控加工過(guò)程是在一個(gè)由數(shù)控機(jī)床、刀具、夾具和工件構(gòu)成的數(shù)控加工工藝系統(tǒng)中完成的。數(shù)控機(jī)床是零件加工的工作機(jī)械，刀具直接

11、對(duì)零件進(jìn)行切削，夾具用來(lái)固定被加工零件并使零件露出正確的加工位置，加工程序控制刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。工藝設(shè)計(jì)的好壞直接影響數(shù)控加工的尺寸精度和表面粗糙度、加工時(shí)間的長(zhǎng)短、材料和人工的耗費(fèi)，甚至直接影響加工的安全性。所以掌握數(shù)控加工工藝的內(nèi)容和數(shù)控加工工藝的方法非常重要18。（2）數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系a.數(shù)控程序：執(zhí)行一個(gè)確定加工任務(wù)所需的一系列指令，并將指令輸入數(shù)控機(jī)床，稱(chēng)為數(shù)控程序或零件程序。b.數(shù)控編程：即把零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)及其他輔助動(dòng)作，以一定的順序按數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令、格式，來(lái)編成加工程序，再記錄于控制介質(zhì)即程序載體(如磁盤(pán)等)，輸入數(shù)控裝置，從而指揮機(jī)床加工并

12、根據(jù)加工結(jié)果來(lái)加以修正的過(guò)程。c.數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程的關(guān)系：數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程的前提和依據(jù)，沒(méi)有符合實(shí)際的、科學(xué)合理的數(shù)控加工工藝，就不可能有真正可行的數(shù)控加工程序。數(shù)控編程就是將制定的數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。2.1.3 數(shù)控銑床加工的工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn) 工藝規(guī)程是工人在加工零件時(shí)的指導(dǎo)性文件。由于普通銑床的加工完全受控于操作工人，因此，在普通銑床上用的工藝規(guī)程實(shí)際上只是一個(gè)工藝過(guò)程卡，銑床的切削用量、進(jìn)給路線、工序的工步等往往都是由操作工人自行選定。數(shù)控銑床加工的程序是數(shù)控銑床的指令性文件，數(shù)控銑床受控于程序指令，加工的全過(guò)程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此，數(shù)控銑床加工工藝與普通

13、銑床工藝規(guī)程有較大差別，涉及的內(nèi)容也較廣。數(shù)控銑床加工程序不僅要包括零件的工藝過(guò)程，而且還要包括切削用量、進(jìn)給路線、刀具尺寸以及銑床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。工藝方案的好壞不僅會(huì)影響銑床的加工效率，而且將直接影響到零件的加工質(zhì)量。正因?yàn)閿?shù)控加工采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，使得數(shù)控加工與普通加工相比具有生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)周期短、設(shè)備成本高等特點(diǎn)。在加工工藝上，數(shù)控加工工藝和普通加工工藝也具有一定的差別，其表現(xiàn)在：（1）數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求更加具體、詳細(xì) 普通加工工藝：在具體工藝問(wèn)題上，很大程度是由操作人員根據(jù)個(gè)人的的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)自行考慮和決定的，如如何劃分和安排工步、刀具幾何

14、形狀和尺寸的的確定、走刀路線、加工余量和切削用量的確定等，工藝人員設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)可不必作過(guò)多的規(guī)定，且可進(jìn)行試切削來(lái)達(dá)到零件的尺寸精度。 數(shù)控加工工藝：所有工藝問(wèn)題必須事先設(shè)計(jì)和安排好，并編入加工程序中。數(shù)控工藝不僅包括詳細(xì)的切削加工步驟，還包括夾具型號(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。加工中用到的各種工藝參數(shù)在自動(dòng)編程中都需要詳細(xì)的制定。（2）數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確 普通加工工藝：加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，機(jī)床操作人員可以比較自由地進(jìn)行人為調(diào)整。 數(shù)控加工工藝：自適應(yīng)性較差，加工過(guò)程中可能遇到的所有問(wèn)題必須事先精心考慮，否則將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。如攻螺

15、紋時(shí)，數(shù)控機(jī)床不知道孔中是否已擠滿切屑，是否需要退刀清理一下切屑再繼續(xù)加工。又如在普通機(jī)床加工過(guò)程中，可以多次“試切”來(lái)滿足零件的精度要求；而數(shù)控加工過(guò)程，必須嚴(yán)格按規(guī)定尺寸進(jìn)給，要求準(zhǔn)確無(wú)誤。因此，數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)密、精確。（3）制定數(shù)控加工工藝要進(jìn)行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算 編程尺寸并不是零件圖上設(shè)計(jì)的尺寸的簡(jiǎn)單再現(xiàn)。在對(duì)零件圖進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算時(shí)，編程尺寸設(shè)定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計(jì)算，才能確定合理的編程尺寸。（4）考慮進(jìn)給速度對(duì)零件形狀精度的影響 制定數(shù)控加工工藝時(shí)，選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響。在數(shù)控加工

16、中，刀具的移動(dòng)軌跡是由插補(bǔ)運(yùn)算完成的。根據(jù)插補(bǔ)原理分析，在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進(jìn)給速度越快，則插補(bǔ)精度越低，導(dǎo)致工件的輪廓形狀精度越差。尤其在高精度加工時(shí)，這種影響非常明顯。（5）強(qiáng)調(diào)刀具選擇的重要性復(fù)雜形面的加工編程通常采用自動(dòng)編程方式。在自動(dòng)編程中，必須先選定刀具再生成刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，因此對(duì)于不具有刀具補(bǔ)償功能的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，若刀具的選擇不適當(dāng)，程序只能進(jìn)行重新編寫(xiě)。（6）數(shù)控加工工藝的特殊要求a.由于數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床的剛度高，所配的刀具也較好，因此在同等情況下，數(shù)控機(jī)床切削用量比普通機(jī)床大，加工效率也較高。b.數(shù)控機(jī)床的功能復(fù)合化程度越來(lái)越高，因此現(xiàn)代數(shù)控加工工藝的明顯特點(diǎn)是工序相

17、對(duì)集中，表現(xiàn)為工序數(shù)目少，工序內(nèi)容多，并且由于在數(shù)控機(jī)床上盡可能安排較復(fù)雜的工序，所以數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。c.由于數(shù)控機(jī)床加工的零件比較復(fù)雜，因此在確定裝夾方式和夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意刀具與夾具和工件的干涉問(wèn)題。（7）數(shù)控加工程序的編寫(xiě)、校驗(yàn)與修改是數(shù)控加工工藝的一項(xiàng)特殊內(nèi)容普通工藝中，劃分工序、選擇設(shè)備等重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)控加工工藝來(lái)說(shuō)屬于已基本確定的內(nèi)容，所以制定數(shù)控加工工藝的著重點(diǎn)是整個(gè)數(shù)控加工過(guò)程的分析，關(guān)鍵在確定進(jìn)給路線及生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。復(fù)雜表面的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡生成需借助自動(dòng)編程軟件，既是編程問(wèn)題，當(dāng)然也是數(shù)控加工工藝問(wèn)題。這也是數(shù)控加工工藝與普通加工工藝最大

18、的不同之處7,8,9。2.1.4 數(shù)控銑床加工工藝的主要內(nèi)容 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，數(shù)控銑床加工工藝主要包括以下內(nèi)容： (1)確定適合在數(shù)控銑床上加工的零件或加工內(nèi)容。(2)對(duì)擬定在數(shù)控銑床加工的零件或加工內(nèi)容進(jìn)行工藝分析。通過(guò)分析被加工零件的圖樣，針對(duì)零件加工結(jié)構(gòu)內(nèi)容及技術(shù)要求初步擬定適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?3)確定零件的總體加工方案。包括確定零件整個(gè)加工過(guò)程的工序劃分、各工序間的順序、數(shù)控銑床上加工工序與非數(shù)控加工工序的銜接等。 (4)數(shù)控銑床上的加工工序的設(shè)計(jì)。如選取零件的定位基準(zhǔn)、裝夾方案的確定、工步的劃分、刀具的選擇和確定切削用量及確定加工路線等。(5)確定數(shù)控加工前的調(diào)整方案。如對(duì)刀方案、換

19、刀點(diǎn)、刀具補(bǔ)償方案及確定加工路線等6,20。2.2 加工方法選擇及加工方案確定2.2.1 數(shù)控機(jī)床的合理選用 （1）根據(jù)被加工工件對(duì)數(shù)控銑床的類(lèi)型進(jìn)行選擇 數(shù)控機(jī)床的種類(lèi)繁多，不同類(lèi)型的數(shù)控銑床其使用范圍也有一定的局限性，只有在一定的工作條件下加工一定的工件才能達(dá)到最佳的效果。因此，確定要選擇的銑床之前，應(yīng)首先明確加工的對(duì)象、內(nèi)容和要求。 每一種加工機(jī)床都有其最適宜加工的典型零件。如臥式銑床配合回轉(zhuǎn)工作臺(tái)適用于加工箱體、泵體、殼體等有多面加工任務(wù)的零件。而立式CNC銑床適用于加工箱蓋、殼體和平面凸輪等單面加工零件。對(duì)于已知的工件，數(shù)控銑床的類(lèi)型選擇不當(dāng)將影響加工的質(zhì)量和加工效率。如在臥式銑床上

20、加工適合立式銑床加工的典型零件，則要對(duì)零件的多個(gè)加工面、多工位加工需要更換夾具和倒換工藝基準(zhǔn)，這樣會(huì)降低加工精度和生產(chǎn)效率。又如將立式銑床的典型工件在臥式銑床上加工，則需要增加彎板夾具，降低工件加工工藝系統(tǒng)的剛性。（2）機(jī)床規(guī)格的選擇 應(yīng)根據(jù)被加工典型工件的大小尺寸選用相應(yīng)規(guī)格的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的主要規(guī)格包括工作臺(tái)尺寸、幾個(gè)數(shù)控坐標(biāo)的行程范圍和主軸電動(dòng)機(jī)功率。選用工作臺(tái)尺寸時(shí)應(yīng)保證工件在其上面能順利裝夾，被加工工件的加工尺寸應(yīng)在各坐標(biāo)的有效行程內(nèi)。加工中心的工作臺(tái)面尺寸和三個(gè)直線坐標(biāo)行程都有一定比例關(guān)系，如機(jī)床的工作臺(tái)一般為500×500，其X軸行程一般為700800，Y軸為550

21、700，Z軸為500600，因此工作臺(tái)的大小基本確定了被加工零件的空間大小。此外，選擇數(shù)控機(jī)床時(shí)還應(yīng)考慮工件與換刀空間的干涉及工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)與護(hù)罩等附件干涉等一系列問(wèn)題，而且還要考慮機(jī)床工作臺(tái)的承載能力。對(duì)機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的了解是確定機(jī)床能否滿足零件加工要求的重要依據(jù)。（3）機(jī)床精度的選擇 選擇機(jī)床的精度等級(jí)應(yīng)根據(jù)被加工工件關(guān)鍵部位加工精度的要求來(lái)確定，批量生產(chǎn)的零件實(shí)際加工出的精度公差數(shù)值一般為機(jī)床定位精度公差數(shù)值的1520倍。數(shù)控銑床按精度分為普通型和精密型。普通型CNC機(jī)床可批量加工8級(jí)精度的工件，精密型CNC銑床加工精度可達(dá)56級(jí)，但對(duì)使用環(huán)境要求較嚴(yán)格且要有恒溫等工藝措施。此外，普通型

22、CNC銑床進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大都采用半閉環(huán)方式，故對(duì)滾珠絲杠受溫度變化引起的伸長(zhǎng)無(wú)法檢測(cè)，因此會(huì)影響工件的加工精度。在一些要求較高的加工中心上，需要對(duì)絲杠伸長(zhǎng)采取預(yù)拉伸措施，這不僅減少了絲杠熱變形，也提高了傳動(dòng)剛度。CNC銑床的直線定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運(yùn)動(dòng)元部件的綜合精度。尤其是重復(fù)定位精度，它反映了該控制軸在全行程內(nèi)任意點(diǎn)定位的穩(wěn)定性，這是衡量該控制軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。銑圓精度是綜合評(píng)價(jià)CNC銑床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的指標(biāo)。由于數(shù)控機(jī)床具有一些特殊功能。因此，在加工中等精度的典型工件時(shí)，一些大孔徑圓柱面和大圓弧面可以采用高切削性能的立銑刀銑

23、削。2.2.2 加工方法的選擇機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，但它們基本是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面或曲面、廓形面等基本表面組成的。加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于獲得同一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料及生產(chǎn)類(lèi)型等因素全面考慮。2.2.3 加工方案設(shè)計(jì)的原則零件表面的加工，常常是通過(guò)粗加工半精加工和精加工逐步達(dá)到，對(duì)這些表面僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。2.3 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)是下一步工序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)的質(zhì)量會(huì)

24、直接影響零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)應(yīng)對(duì)零件圖、毛坯圖認(rèn)真消化，結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)靈活運(yùn)用普通加工工藝的一般原則，做到把數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)得更趨向合理。2.3.1 數(shù)控銑削加工零件的工序順序在數(shù)控銑床上加工零件，工序相對(duì)集中，在一次裝夾中，應(yīng)盡可能完成全部工序。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，為了保持?jǐn)?shù)控銑床的精度，降低生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)使用壽命，通常把零件的粗加工，特別是基準(zhǔn)面、定位面的加工在普通機(jī)床上進(jìn)行10。零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序(包括表面處理、清洗和檢驗(yàn)等)，這些工序的順序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。因此，在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)，應(yīng)合理安排好

25、切削加工、熱處理和輔助工序的順序，并解決好工序間的銜接問(wèn)題。 銑削加工零件劃分工序后，各工序的先后順序排定通常要考慮如下原則：(1)基面先行原則：用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái)。(2)先粗后精原則：各個(gè)表面的加工順序按照粗加工半精加工精加工光整加工的順序依次進(jìn)行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度。(3)先主后次原則：零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進(jìn)行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進(jìn)行。(4)先面后孔原則：對(duì)平面輪廓尺寸較大的零件，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過(guò)的平面

26、定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過(guò)的平面上加工孔，孔加工的編程數(shù)據(jù)比較容易確定，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時(shí)的軸線不易歪斜14。 對(duì)于平面盤(pán)形凸輪來(lái)說(shuō)，后三個(gè)原則很容易理解，下面講述基面先行原則，對(duì)它的應(yīng)用往往是排列工序的關(guān)鍵，也是難點(diǎn)。 定位基準(zhǔn)的選擇是決定加工順序的重要因素。在安排加工工序之前，應(yīng)先找出零件的主要加工表面，并了解它們之間主要的相互位置精度的要求。而定位基準(zhǔn)的選擇對(duì)零件各主要表面的相互位置精度又有著直接的影響。一些彼此有較高精度要求的表面應(yīng)盡量在一次安裝中加工出來(lái)，這樣可減少零件的安裝誤差對(duì)它們之間的相互位置精度的影響。應(yīng)優(yōu)先加工用作精基準(zhǔn)的表面，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確

27、，裝夾誤差就越小。任何一個(gè)較高精度的表面在加工之前，作為其定位基準(zhǔn)的表面必須已加工完畢。加工這些定位基準(zhǔn)面時(shí)須以其他的表面來(lái)作為定位粗基準(zhǔn)。把工藝分析時(shí)所需工序的精定位基準(zhǔn)確定后，往前可推出加工定位精基準(zhǔn)的工序，向后推出以工序的精定位基準(zhǔn)加工的工序，這樣便可以得到整個(gè)加工工藝過(guò)程順序的大致輪廓。2.3.2 按零件裝夾定位方式劃分工序由于每個(gè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各表面的技術(shù)要求也有所不同，所以按加工時(shí)的定位方式劃分工序，也就是以完成相同表面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(如內(nèi)形、外形、曲面和平面等)劃分成多道工序。一般加工外形時(shí)，以?xún)?nèi)形定位，加工內(nèi)形時(shí)以外

28、形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來(lái)劃分工序。圖2.2 盤(pán)形凸輪零件圖如圖2.2所示的盤(pán)狀凸輪零件的加工，分析工藝路線的方法是：首先分析出零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是中心孔的中心和A面(或B面)，精定位基準(zhǔn)顯然由一面兩孔定位比較合適，因此可向前推出加工定位精基準(zhǔn)中心孔的加工及另一個(gè)工藝孔的加工和A面(或B面)的加工工序第一階段采用普通機(jī)床的加工工序，第二階段采用數(shù)控機(jī)床的加工工序，由一面兩孔定位，加工凸輪的曲線輪廓表面。再插入適當(dāng)?shù)臒崽幚砉ば蚝洼o助的工序等，盤(pán)狀凸輪零件整個(gè)工藝過(guò)程的加工順序就明確了。故在選擇并做出決定時(shí)，還需要結(jié)合實(shí)際，如生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等。總之，要盡量做到合理，努力解決

29、難題、攻克難點(diǎn)和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。一般適合數(shù)控銑削加工零件的大致的加工順序是： (1)加工精基準(zhǔn)。 (2)粗加工主要表面。 (3)加工次要表面。 (4)安排熱處理工序。 (5)精加工主要表面。 (6)最終檢查。2.3.3 數(shù)控銑削工序的各工步順序 由于數(shù)控機(jī)床有集中工序加工的特點(diǎn)，在數(shù)控銑床上的一個(gè)加工工序，一般有多個(gè)工步，需要使用多把刀具。因此在一個(gè)加工工序中需要合理安排工步順序，它直接影響到數(shù)控銑床加工的精度、效率和經(jīng)濟(jì)性。安排工步時(shí)除了要考慮通常的工藝要求之外，還應(yīng)多從下列幾個(gè)因素出發(fā)：(1)以相同定位、夾緊方式或者用同一把刀具加工的內(nèi)容，最好接連進(jìn)行，以減少刀具更換

30、次數(shù)，節(jié)省加工時(shí)間。(2)在一次安裝的工序中進(jìn)行的多個(gè)工步，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞較小的工步。 (3)工步順序安排和工序順序安排是類(lèi)似的，如都遵循由粗到精的原則。先進(jìn)行重切削、粗加工，去除毛坯大部分加工余量，然后安排一些發(fā)熱小、加工要求不高的加工內(nèi)容(如鉆小孔、攻螺紋等)，最后再精加工。(4)考慮走刀路線，減少空行程。如決定某一結(jié)構(gòu)的加工順序時(shí)，還應(yīng)兼顧到鄰近加工結(jié)構(gòu)的加工順序，把相鄰加工結(jié)構(gòu)的一些相似的加工工步統(tǒng)一起來(lái)，用一把刀連續(xù)進(jìn)行加工，減少換刀次數(shù)和空行程移動(dòng)量。2.3.4 數(shù)控加工工序與普通加工工序的銜接數(shù)控加工工序前后一般都有其他普通工序穿插銜接，如果銜接不好，相互之間很容易產(chǎn)生矛

31、盾，因此在熟悉整個(gè)加工工藝內(nèi)容的同時(shí)，應(yīng)相互建立一定的技術(shù)要求，如是否需要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對(duì)毛坯的熱處理等，最終目的是相互間能夠滿足加工的條件，且質(zhì)量及技術(shù)要求明確，交接驗(yàn)收有依有據(jù)。數(shù)控工藝路線的設(shè)計(jì)是下一步走刀路線的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，會(huì)對(duì)零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率造成較大的影響，設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析零件圖，將數(shù)控加工的特點(diǎn)和實(shí)際靈活運(yùn)用普通加工工藝的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，盡量把數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)得更趨合理。2.4 走刀路線的設(shè)計(jì) 在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)在整個(gè)加工工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡稱(chēng)為走刀(加工)路線，它不但包括了工序的內(nèi)容，而且也反映出工序的順序。走刀路線是

32、編寫(xiě)程序的依據(jù)之一。因此，在確定走刀路線時(shí)最好畫(huà)一張工序簡(jiǎn)圖，將已經(jīng)擬定出的走刀路線畫(huà)上去(包括進(jìn)刀、退刀路線)，這樣可為編程帶來(lái)方便。編程時(shí)，加工路線的確定原則主要有以下幾點(diǎn)： (1)加工路線應(yīng)保證被加工零件的加工精度和表面粗糙度達(dá)到要求，且有較高的效率。(2)應(yīng)使其擁有最短的加工路線，這樣不僅可簡(jiǎn)化程序段，而且可減少空走刀的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 (3)保證零件的工藝要求。 (4)利于簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算，減少程序段的數(shù)目和程序編制的工作量。 另外確定加工路線時(shí)，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床刀具的剛度等，確定是一次走刀還是分多次走刀完成加工15。2.4.1 銑削平面的加工路線刀具切入工件時(shí)，應(yīng)避免沿

33、零件外廓的法向切入，而應(yīng)沿外廓曲線延長(zhǎng)線的切向切入，以避免在切入處由于法向力過(guò)大產(chǎn)生刀具的刻痕而影響表面質(zhì)量，保證零件外輪廓曲線平滑過(guò)渡。同理，在切離工件時(shí)，在工件的輪廓處直接退刀，會(huì)造成進(jìn)給停頓，使工件表面出現(xiàn)凹坑，因此也應(yīng)該沿零件輪廓延長(zhǎng)線的切向逐漸切離工件。 為保證零件表面質(zhì)量，對(duì)刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計(jì)。銑削外表面輪廓時(shí)，銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長(zhǎng)線上切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕，保證零件輪廓光滑。銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時(shí)，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切人、切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，刀具可以在內(nèi)輪廓曲線的邊緣切一個(gè)

34、半圓，讓半圓與內(nèi)輪廓曲線兩幾何元素正好相連，且切出時(shí)也以一個(gè)半圓切出，這樣在內(nèi)輪廓曲線表面不會(huì)留下劃痕9。此外，輪廓加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓。因?yàn)榧庸み^(guò)程中的切削力會(huì)使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形并處于相對(duì)平衡狀態(tài)，進(jìn)給停頓時(shí)，切削力突然減小會(huì)改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會(huì)在進(jìn)給停頓處的零件輪廓上留下刻痕。為提高工件精度和減小表面粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以為宜，而且精銑時(shí)宜采用順銑，以減小零件被加工表面粗糙度的值。一般情況下，在銑外輪廓時(shí)采用順銑，而內(nèi)輪廓?jiǎng)t采用逆銑。2.5 確定零件的夾緊方法和夾具的選擇2.5.1 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

35、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)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算量。(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大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的位置精度，這樣可以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工效率。(3)應(yīng)盡量避免采用占機(jī)人工調(diào)整方案，減少占機(jī)時(shí)間，提高加工效率。2.5.2 夾具的選擇數(shù)控銑床工件裝夾一般都是以平面工作臺(tái)為安裝的基礎(chǔ)，定位夾具或工件，并通過(guò)夾具最終定位夾緊工件，使工件在整個(gè)加工過(guò)程中始終與工作臺(tái)保持正確的相對(duì)位置。數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求

36、：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)考慮以下幾點(diǎn)： (1)在單件小批量生產(chǎn)中裝夾定位基準(zhǔn)面比較簡(jiǎn)單的工件時(shí)，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他標(biāo)準(zhǔn)化通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，且可反復(fù)使用，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。 (2)在成批生產(chǎn)時(shí)，才考慮采用專(zhuān)用夾具，設(shè)計(jì)力求結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、使用方便。 (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，提高加工效率。 (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，夾緊元件不能影響加工中的走刀(如產(chǎn)

37、生碰撞等)。 (6)夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上按程序操作。這樣可以保證數(shù)控加工重復(fù)安裝的一致性。 (7)夾緊應(yīng)力求通過(guò)靠近支點(diǎn)附近。應(yīng)力要靠近切削部位，并在剛性較好的地方，盡量不要在被加工孔徑上方，減小零件變形。當(dāng)有條件時(shí)，應(yīng)多采用氣、液夾具。這種夾緊方式，動(dòng)作快，工件變形均勻、加工部位敞開(kāi)。此外為了提高數(shù)控加工的效率，還可以采用多工位夾具。根據(jù)數(shù)控銑床的特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具類(lèi)型有通用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、成組夾具和專(zhuān)用夾具。一般的選擇順序是單件生產(chǎn)中盡量選用機(jī)床用平口虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后考慮選用成

38、組夾具和專(zhuān)用夾具。選擇時(shí)，要綜合考慮各種因素，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的夾具19。機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有一個(gè)正確的位置，并在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變。了解夾具的基本組成，根據(jù)其功用一般可分為如下幾部分： (1)定位元件或裝置：用以確定工件在夾具中的位置，如圓柱銷(xiāo)和菱形銷(xiāo)。 (2)刀具導(dǎo)向元件或裝置：用以引導(dǎo)刀具或用以調(diào)整刀具相對(duì)于夾具的位置，如對(duì)刀塊。 (3)夾緊元件或裝置：用以?shī)A緊工件，如壓板、螺母、螺栓等。 (4)連接元件：用以確定夾具在機(jī)床上的位置并與機(jī)床相連接，如定位鍵、夾具底板等。 (5)夾具體：用以連接夾具各元件及裝置，使之成為一個(gè)整體，

39、并通過(guò)它將夾具安裝在機(jī)床上，如夾具底板。(6)其他元件或裝置：除上述各部分以外的元件或裝置，如某些夾具上的分度裝置、防錯(cuò)裝置和安全保護(hù)裝置等。2.6 刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，其選擇的恰當(dāng)與否不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響工件的加工質(zhì)量。編程時(shí)，機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素在刀具選擇都要考慮進(jìn)去。與傳統(tǒng)加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求，尤其在剛性和壽命方面更為嚴(yán)格。刀具及刀柄的選擇應(yīng)從多方面進(jìn)行考慮，如機(jī)床的加工能力、加工工序、工件的材料性能、切削用量的選擇以及其他一些相關(guān)的因素。刀具選擇總的原則是：既要求精度高、強(qiáng)度大、剛性好、壽命長(zhǎng)，又要求尺

40、寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具的剛性1。2.6.1 銑削用刀及其選擇 數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)如下：(1)銑刀半徑應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑，一般取。(2)零件的加工高度，以保證刀具有足夠的剛度。(3)粗加工內(nèi)輪廓時(shí)，銑刀最大直徑可按下(2.1)計(jì)算： (2.1)式中 輪廓的最小凹圓角半徑； 圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量； 精加工余量；圓角兩鄰邊的最小夾角。(4)用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時(shí)，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑，即直徑為，編程時(shí)取刀具半徑為。對(duì)于一些立體型面

41、和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)銑刀。2.6.2 刀具材料應(yīng)該滿足零件的加工要求如今所使用的金屬切削材料主要有五類(lèi)：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）、聚晶金剛石。 (1)根據(jù)數(shù)控加工對(duì)刀具的要求，選擇刀具材料的一般原則是盡可能選用硬質(zhì)合金刀具。只要加工情況允許則選用硬質(zhì)合金刀具，就不用高速鋼刀具。 (2)陶瓷刀具不僅用于加工各種鑄鐵和不同鋼材料，也適用于加工有色金屬和非金屬材料。使用陶瓷刀片，無(wú)論什么情況都要用負(fù)前角。為了不易崩刃，必要時(shí)可將刃口倒鈍。陶瓷刀具在下列情況下使用效果欠佳：短零件的加工；沖擊大的斷續(xù)切削和重切削；鈹、鎂、鋁和鈦等的單

42、質(zhì)材料及其合金的加工(易產(chǎn)生親合力，導(dǎo)致切削刃剝落或崩刃)。 (3)金剛石和立方氮化硼都屬于超硬刀具材料，它們可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度值小。一般可用切削液。聚晶金剛石刀片一般僅用于加工有色金屬和非金屬材料。立方氮化硼刀片一般適用加工硬度HBW的冷硬鑄鐵、合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、高速鋼、軸承鋼以及硬度HBS的鎳基合金、鈷基合金和高鈷粉末冶金零件。 (4)從刀具的結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面，數(shù)控加工應(yīng)盡可能采用鑲塊式機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片，以減少刀具磨損后的更換和預(yù)調(diào)時(shí)間。(5)選用涂層刀具，以提高耐磨性和壽命。2.7 銑削用量的確定在銑削過(guò)程中，如果能在同一時(shí)間內(nèi)切除較多的

43、工件材料，就會(huì)有較高的生產(chǎn)效率?？梢?jiàn)較高的背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度均能增加工件材料的切除量。但是，影響銑刀使用壽命最顯著是切削速度，其次是進(jìn)給量，而背吃刀量的影響最小。所以，為了保證銑刀較長(zhǎng)的使用壽命，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用較大的吃刀量，其次是選擇較大的進(jìn)給量，最后才是選擇適宜的銑削速度。2.7.1 吃刀量的選擇當(dāng)?shù)毒咩娤骷庸r(shí)，刀具切入工件包括兩個(gè)方向和深度，即銑削深度和銑 削寬度。(1)切削深度(背吃刀量)切削深度也稱(chēng)為背吃刀量，在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，可以等于加工余量，即盡量做到一次進(jìn)給銑去全部的加工余量，這是提高生產(chǎn)效率的一個(gè)有效措施。只有當(dāng)表面粗糙度要求小于時(shí)，為了保證零件的加工

44、精度和表面粗糙度，才需要考慮保留一定的余量后進(jìn)行精加工。(2)切削寬度(側(cè)吃刀量)在編程軟件中稱(chēng)為步距，一般切削寬度與刀具直徑成正比。在粗加工中，取較大的步距有利于提高加工效率。使用平底刀進(jìn)行切削時(shí)，一般的取值范圍為：。而使用圓鼻刀進(jìn)行加工，刀具直徑應(yīng)扣除刀尖的圓角部分，即 (為刀具直徑，為刀尖圓角半徑)，而可以取到。而在使用球頭刀進(jìn)行精加工時(shí)，步距的確定應(yīng)首先考慮所能達(dá)到的精度和表面粗糙度。(3)背吃刀量或側(cè)吃刀量與表面質(zhì)量的要求a.在工件表面粗糙度要求為時(shí)，如果圓周銑削的加工余量小于，端銑的加工余量小于，粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。當(dāng)余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可以分兩次進(jìn)

45、給完成。b.在工件表面粗糙度要求為時(shí)，可分粗銑和半精銑兩步進(jìn)行。粗銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量應(yīng)盡量做到一次進(jìn)給去除全部的加工余量，工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可分兩次進(jìn)給完成。粗銑后留加工余量，然后在半精銑時(shí)切除。c.在工件表面粗糙度要求為時(shí)，可分粗銑、半精銑、精銑三步進(jìn)行。半精銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量取；精銑時(shí)，圓周銑削的側(cè)吃刀量取，面銑刀背吃刀量取。2.7.2 每齒進(jìn)給量的選擇 粗銑時(shí)，切削力是限制提高進(jìn)給量的主要因素，進(jìn)給量主要是根據(jù)銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，刀桿的剛度，刀齒的強(qiáng)度及銑床、夾具、工件的工藝系統(tǒng)剛度綜合來(lái)確定的。在強(qiáng)度和剛度許可的條件下，進(jìn)給量可以選取得較大一些。精加工時(shí)，表面粗

46、糙度是限制進(jìn)給量提高的主要因素。為了減少工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，減小已加工表面的殘留面積高度，一般選取較小的進(jìn)給量。每齒進(jìn)給量的選擇方法總結(jié)如下： (1)一般情況下，粗銑取大值，精銑取小值。 (2)對(duì)剛性較差的工件，或所用的銑刀強(qiáng)度較低時(shí)，銑刀每齒進(jìn)給量應(yīng)適當(dāng)減小。 (3)在銑削加工不銹鋼等冷硬傾向較大的材料時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大銑刀每齒進(jìn)給量，以免刀刃在冷硬層上切削，最后導(dǎo)致加速刀刃的磨損。 (4)精銑時(shí)，銑刀安裝后的徑向及軸向圓跳動(dòng)量越大，則銑刀每齒進(jìn)給量應(yīng)相應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小。 (5)用帶修光刃的硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行精銑時(shí)，只要工藝系統(tǒng)的剛性好，銑刀每齒進(jìn)給量可適當(dāng)增大，但修光刃必須平直，并與進(jìn)給方向保持較高的平

47、行度，這就是所謂的大進(jìn)給量強(qiáng)力銑削，可以充分發(fā)揮銑床和銑刀的加工潛力，提高銑削加工效率。確定銑刀每齒進(jìn)給量正后，進(jìn)給速度可按下(2.2)計(jì)算： (2.2)式中：為每齒切削量，為銑刀的齒數(shù)，為轉(zhuǎn)速。2.7.3 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速主要根據(jù)切削速度確定： (2.3)式中：為切削速度,單位；為刀具直徑, 單位。2.8 數(shù)控加工工藝文件數(shù)控加工工藝文件不僅是進(jìn)行數(shù)控加工和產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)，也是操作者遵守和執(zhí)行的規(guī)程，同時(shí)還為產(chǎn)品零件重復(fù)生產(chǎn)積累了必要的工藝資料，完成了技術(shù)儲(chǔ)備。這些專(zhuān)用技術(shù)文件既是數(shù)控加工的依據(jù)，也是需要操作者遵守、執(zhí)行的規(guī)則，有的則是加工程序的具體說(shuō)明，目的是讓操作者更明確加工程序

48、的內(nèi)容、裝夾方式、各個(gè)加工部位所選用的刀具及其他技術(shù)問(wèn)題。該文件包括了編程任務(wù)書(shū)、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控加工程序單等。（1）數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū) 編程任務(wù)書(shū)闡明了工藝人員對(duì)數(shù)控加工工序的技術(shù)要求、工序說(shuō)明和數(shù)控加工前應(yīng)保證的加工余量，是編程人員與工藝人員協(xié)調(diào)工作和編制數(shù)控程序的重要依據(jù)之一。（2）數(shù)控加工工序卡 數(shù)控加工工序卡與普通加工工序卡很相似，所不同的是：工序簡(jiǎn)圖中應(yīng)注明編程原點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)，要有編程說(shuō)明及切削參數(shù)的選擇等，它是操作人員進(jìn)行數(shù)控加工的主要指導(dǎo)性工藝資料。（3）數(shù)控加工刀具卡片 數(shù)控加工刀具卡主要有刀具名稱(chēng)、編號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度等內(nèi)容。（4）數(shù)控加工程序單數(shù)控加工程序單是

49、編程人員根據(jù)工藝分析情況，按照機(jī)床特點(diǎn)的指令代碼編制的。它是記錄數(shù)控加工工藝過(guò)程、工藝參數(shù)的清單，有助于操作人員正確理解加工程序內(nèi)容。3 凸輪零件的加工3.1 銑刀的切削分析銑刀的每一個(gè)刀齒相當(dāng)于一把車(chē)刀，它的切削規(guī)律基本與車(chē)削相似。但銑削是斷續(xù)切削，銑刀的每一把刀齒都受到切削力，因此銑削合力為銑刀的所有刀齒所受力的總和。銑削的方式主要有端銑與周銑如圖3.1，凸輪加工的銑削方式是以周銑為主。3.1.1 銑削切削層參數(shù) 在工件切削過(guò)程中，銑削不同于車(chē)削，刀具開(kāi)始旋轉(zhuǎn)、工件進(jìn)給，整個(gè)過(guò)程中，工件保持連續(xù)切削。銑刀上一般有多個(gè)刀刃，所以金屬的銑削是后一刀齒在前一刀齒加工后進(jìn)行切削的，因此銑削的切削層

50、應(yīng)是兩把刀加工面之間的加工層，周銑的切削層參數(shù)定義如下。(1)切削層公稱(chēng)厚度在基面內(nèi)度量的相鄰刀齒主切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡間的距離。如圖3.2所示，直齒圓柱銑刀刀齒在任意位置的切削厚度。圖示的虛線為前刀齒加工軌跡，當(dāng)現(xiàn)刀齒旋轉(zhuǎn)角時(shí)，刀齒在加工軌跡上所在的位置為點(diǎn)，前刀齒在同樣角度位置時(shí)加工軌跡上點(diǎn)為點(diǎn)，它們之間距離為每齒進(jìn)給量，即銑刀每轉(zhuǎn)一齒工件相對(duì)銑刀在進(jìn)給方向上的移動(dòng)距離。根據(jù)定義可知，此點(diǎn)切削層厚度為 (3.1) 可見(jiàn)，每齒進(jìn)給量或角的增大都將增大切削層公稱(chēng)厚度。而且，當(dāng)時(shí)，切削層厚度為，當(dāng)時(shí)，切削層厚度最大。圖3.1 a）周銑 b）端銑圖3.2 銑削切削層參數(shù)(2)切削層公稱(chēng)寬度：銑削的切削層

51、公稱(chēng)寬度是指主切削刃與工件切削面的接觸長(zhǎng)度（近似值）。直齒圓柱銑刀銑削的切削層寬度為 (3.2)即切削層寬度等于背吃刀量，值得注意的是，銑削的背吃刀量與一般車(chē)削所定義的不同，它是平行于銑刀軸線方向度量的被切削層尺寸，因此，對(duì)于圓周銑，背吃刀量為工件在銑刀軸線方向上被切削的尺寸。(3)切削層公稱(chēng)橫截面積直齒圓周銑削的公稱(chēng)截面面積同樣為切削厚度與被吃刀量的積，。 (3.3)因?yàn)殂娤髑邢鲗雍穸仁亲兓?，所以切削層公稱(chēng)橫截面積也是變化的，由圖可知，當(dāng)時(shí)，切削層公稱(chēng)橫截面面積最小，為，當(dāng)時(shí)，公稱(chēng)橫截面面積最大。3.1.2 立銑刀的切削受力與變形(1)立銑刀的切削受力分析 在切削金屬材料時(shí)，立銑刀要受到阻

52、止刀具切除切屑的阻力（即銑削力）。在不同的加工條件下，銑削力的變化范圍較大。分析認(rèn)為，銑刀切削時(shí)，工件材料將發(fā)生部分彈性變形和塑性變形，并對(duì)刀具產(chǎn)生抗力；同時(shí)，刀具與切屑、刀具與工件之間要產(chǎn)生摩擦力，銑削力就是二者的合力。 在研究立銑刀受力情況時(shí)，通?？蓪?duì)一個(gè)刀齒進(jìn)行分析。將銑削力分解為相互垂直的三個(gè)分力，即切向分力、徑向分力和軸向分力如圖3.3。圖3.3 立銑刀受力與變形示意圖 切向分力可視為與銑刀外圓相切，則銑刀所受的切削阻力矩為為銑刀刃部直徑），它消耗主要?jiǎng)恿Γ沟毒甙l(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，并影響主軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和剛度。徑向分力是工件作用于銑刀半徑方向上的推力，它使刀具發(fā)生彎曲變形，并影響主軸的彎曲

53、強(qiáng)度和剛度。軸向分力沿機(jī)床主軸的軸線方向作用于銑刀，它將刀桿推向主軸，使刀具發(fā)生壓縮變形變形。銑削時(shí)，如果有個(gè)刀齒參與切削，則分力、和由各刀齒上的分力、和合成得到。(2)立銑刀銑削力的計(jì)算a.銑削力的計(jì)算立銑刀銑削時(shí)，任一瞬時(shí)作用于刀齒上的切向分力的計(jì)算公式為 (3.4)式中，為工件材料性能對(duì)銑削力的影響常數(shù)，為銑削深度()，為銑刀每齒進(jìn)給量()，為銑削寬度()，為銑刀齒數(shù)，為銑刀直徑()，為銑刀前角對(duì)銑削力的影響系數(shù)，為銑削速度對(duì)銑削力的影響系數(shù)。b.計(jì)算出切向分力后，其他分力和可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式由表3.1得出。表3.1 切削分力的比值銑削條件比值不對(duì)稱(chēng)銑削逆銑順銑立銑：，1.01.11.11.

54、20.350.400.350.403.2 平面凸輪零件的加工3.2.1 盤(pán)型凸輪的加工 如圖2.2所示，平面凸輪零件是平面輪廓零件加工的典型零件，它的輪廓是由圓弧與直線組成。（1）零件加工工藝分析零件圖樣的尺寸、視圖都完整，表達(dá)清楚，幾何關(guān)系明確，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也很好，無(wú)難以加工的結(jié)構(gòu)。側(cè)面與底面垂直，零件的厚度不厚，在垂直方向可一刀切削完成；零件的精度要求較高；，要采用粗銑一半精銑一精磨的工藝路線；用數(shù)控銑床只能完成半精加工，精加工需淬火后磨削完成；可用零件的大平面和兩孔作定位基準(zhǔn)；零件的材料是CrWMn剛，淬火后硬度為5862。數(shù)控銑削工藝完成半成品，為半精加工。已加工好孔和平面，經(jīng)調(diào)質(zhì)

55、硬度為2226，切削加工性較好。（2）夾具的選擇根據(jù)零件被加工表面的情況，該零件需要限制5個(gè)自由度，可采用一面兩孔的定位方法，如圖3.4所示。為了露出被加工表面，不能從周邊壓緊，而采用螺釘、壓板機(jī)構(gòu)從中間壓緊。應(yīng)該注意，由于在加工過(guò)程中，切削力是由夾具、工件、墊板之間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)平衡的，因此在不影響周邊銑削的情況下，夾具、墊板的面積盡可能選大一些。這個(gè)夾具是一種專(zhuān)用夾具，凸輪批量較大時(shí)，用這個(gè)夾具可提高生產(chǎn)效率。圖3.4 一面兩孔夾具示意圖（3）刀具的選擇加工該凸輪用立銑刀，直徑可大可小，根據(jù)剛性好、耐用度高這樣一個(gè)特點(diǎn)，選擇高速立銑刀。其切削長(zhǎng)度L=40，可以滿足要求。（4）切削用量的選擇主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度。（5）進(jìn)給路線的確定在x、y方向：a.選開(kāi)始切削點(diǎn)，確定A點(diǎn)為開(kāi)始切削點(diǎn)，同時(shí)選定下刀、抬刀點(diǎn)M、N