數(shù)控技術第2章

1、第第2 2章章 數(shù)控加工工藝基礎數(shù)控加工工藝基礎2.1 2.1 機械加工工藝過程的基本概念機械加工工藝過程的基本概念o 采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。 工藝過程還可劃分為：1工序工序 o 工人在一個工作地點對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程，稱為工序。 劃分工序的主要依據(jù)是工作地是否變動和工作是否連續(xù)，工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產計劃的基本單元。例：例：表2-1 單件小批生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1 車一端面，鉆中心孔*；調頭，車另一端面，鉆中心孔車床I2 車大外圓及倒角；調頭，車小外

2、圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑 床表2-2 大批大量生產的工藝過程工序號工 序 內 容設 備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機床2 車大外圓及倒角車床 I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床 5去毛刺鉗工臺圖21 階梯軸討論：討論： 生產規(guī)模生產規(guī)模不同，工序不同，工序的劃分不一的劃分不一樣。樣。o 2安裝安裝 工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序就稱為安裝。 3工步工步 在加工表面不變、加工工具不變、切削用量不變的條件下所連續(xù)完成的那分工序稱為工步。 4走刀走刀 加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步部分稱為工作行程也常稱為“進給”。 整個工藝過程由若干個工序組

3、成，每一個工序可包括一個工步或幾個工步，每個工步通常包括一個走刀，也可包括幾個走刀。 5工位工位 工件在機床上一次裝夾后，要經過若干個位置依次進行加工，每一個位置上所完成的那一部分工序就稱為工位。圖2-2 多工位加工 返回o生產綱領生產綱領 企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃，稱生產綱領(年產量)。某零件的生產綱領(N，件年)可按下式計算 NQn（1+） （2-1）o式中 Q產品的生產綱領，(臺年)； n每臺產品中，該零件的數(shù)量； 該零件備品率()； 該零件的廢品率()。 50000 5000 1000大量生產大量生產 500050000 5005000 3001000大批生產大批生產

4、 5005000 200500 100300中批生產中批生產 100500 202005100小批生產小批生產 100 205單件生產單件生產輕型機械輕型機械中型機械中型機械重型機械重型機械零件生產綱領（件零件生產綱領（件/年）年）生生 產產 類類 型型生產類型與生產綱領的關系生產類型與生產綱領的關系 生產類型及其工藝特征生產類型工藝過程特點單件生產單件生產成批生成批生產大量生產大量生產工件的互換性一般的配對制造，沒有互換性，廣泛用鉗工修配大部分有互換性，少數(shù)用鉗工修配全部有互換性。某些精度較高的配合件用分組選擇裝配法毛坯的加工方法及制作余量 鑄件用木模手工造型；鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工

5、余量大部分鑄件用金屬模，部分鍛件用模鍛。毛坯精度中等，加工余量中等鑄件廣泛采用金屬模機器造型，鍛件廣泛采用模鍛，以及其它高生產率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小機床設備通用機床，按機床種類及大小采用“機群式”排列。數(shù)控機床，高精、結構復雜件。部分通用機床和部分高生產率機床，按加工零件類別分工段排列廣泛采用高生產率的專用機床自動機床。按流水線形式排列夾具多用標準附件，極少采用夾具，靠劃線及試切法達到精度要求廣泛采用夾具，部分靠劃線法達到精度要求廣泛采用高生產率夾具，靠夾具及調整法達到精度要求刀具與量具采用通用刀具和萬能量具較多采用專用刀具及專用量具廣泛采用高生產率刀具和量具對工人的要求需要

6、技術熟練的工人需要一定熟練程度的工人對操作工人的技術要求較低，對調整工人的技術要求較高工藝規(guī)程有簡單的工藝路線卡有工藝規(guī)程，對關鍵零件有詳細的工藝規(guī)程有詳細的工藝規(guī)程 工件的裝夾方法o1直接找正裝夾 用劃針和百分表或目測直接在機床上找正工件位置的裝央方法。這種方法的生產率較低，用于單件小批生產中。2劃線找正裝夾 在毛坯上先劃出中心線、對稱線及待加工線，然后按照劃好的線找正工件在機床上的位置，用在批量不大，形狀復雜笨重的工件，或無法采用夾具裝夾的工件。3專用夾具裝夾 利用其上的定位元件和夾緊機構可以迅速、準確地裝夾工件生產。獲得工件尺寸精度的方法o1試切法 先試切很小部分加工表面，測量所得的尺寸

7、，調整刀具的位置，當尺寸達到要求后，再切削整個待加工表面。2定尺寸刀具法 用具有一定的尺寸精度的刀具(如鉸刀、擴孔鉆)來保證工件被加工部位的精度。3調整法 利用機床上的定程裝置或對刀裝置，使刀具達到一定的位置精度，然后加工一批工件。4自動控制法 使用如數(shù)控裝置，在工件達到要求的尺寸時，自動停止加工。2.2 2.2 機床夾具概述機床夾具概述o 用以裝夾工件(和引導刀具)的裝置統(tǒng)稱為夾具。 夾具通常由以下幾部分組成：(1)定位元件：確定工件在夾具中正確位置。(2)夾緊裝置：作用是將已經定位好了的工件壓緊、夾牢。(3)對刀-導向元件：確定工件與刀具相對位置的正確性。(4)連接元件：確定夾具與機床工作

8、臺或主鈾的相互位置。(5)夾具體：它是連接夾具所有的元件和部件的基礎件。(6)其它元件和裝置：有些夾具采用分度裝置、上下料裝置、排屑裝置、頂出器等。 圖2-1銑鍵槽的銑床夾具 1-夾具體 2-V型塊 3-偏心輪 4-壓板 5-對刀塊 6-定位鍵 應用機床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產品質量；有利于提高勞動生產率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產；有利于擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)“一機多用”。2.2.2 工件在夾具中的定位1定位基本原理o六點定位原則 o 圖2-2 未定位工件的六個自由度 其中有沿X、Y、Z軸的移動自由度和繞X、Y、Z軸的轉動自由度。工件定位的實質是限制工件的自

9、由度。o 如果按圖23所示設置六個固定點，長方體的三個面分別與這些點保持接觸，長方體的六個自由度便都被限制。 用來限制工件自由度的固定點，稱為定位支承點。六點定位原則是工件定位的基本法則。 圖2-3 長方體定位時支承點的分布o工件的六個自由度都被限制的定位稱為完全定位。o工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。o按照加工要求應限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位，欠定位是不能允許的。o工件的一個或幾個自由度被重復限制的定位稱為過定位。2典型定位方式和定位元件o(1)工件以平面為定位基準 常用支承釘或支承板作定位元件來實現(xiàn)定位。1)工件以未經機械加工的平面定位，常采用三

10、點定位方式。2)工件以已經機械加工的平面為定位基準平面時因其加工后誤差較小，可以直接放在平面上定位。如圖2-6支承板定位。3)工件以平面定位時用的定位元件通常稱為支承件。o圖2-7用3個支承釘作定位元件圖2-7 支承釘定位A型B型圖2-6 支承板定位 o(2)工件以外圓柱面定位: 1)工件在圓柱孔中定位時，定位件通常作成定位襯套形式，鑲在夾具體上，有時也可在夾具體上直接作出定位孔。定位時把工件的定位基準面放入定位孔中即可實現(xiàn)定位。 2)用V形塊定位。o 用V形塊定位裝卸工件方便，并且在垂直于對稱面的方向上誤差等于0，因此適用于加工對稱件要求較高的工件。o o(3)工件以孔定位 有圓柱銷定位或心

11、軸定位，錐銷定位及自動定心裝置。a) D10 18c) D18d)3.組合夾具o 組合夾具是在夾具完全模塊化和標準化的基礎上，由一整套預先制造好的標準元件和組件，針對不同工件對象迅速裝配成各種專用夾具，這些夾具元件相互配合部分的尺寸具有完全互換性。o 夾具使用完畢后，再拆散元件的組件，可重復使用。圖2-12 槽系組合夾具圖2-13 孔槽系組合夾具2.3 2.3 工件表面加工方法簡介工件表面加工方法簡介2.3.1典型表面加工方法簡介o1平面加工 常用有：刨、銑、磨和拉削。有些工件的端面也用車的方法。刨削、銑削和車削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削和拉削則用作平面的精加工。o 一般情況下，銑削

12、生產率高于刨削，在中批以上生產中多用銑削加工平面。平面磨削和拉削的加工質量比刨和銑都高生產批且較大時，平面常用磨削或拉削來精加工。常見的平面加工方案o2.外圓面的加工 常用的方法有車削和磨削。 磨削是精加工外表面的重要方法。隨著科學技術的進步與生產的發(fā)展，零件的精度要求愈來愈高，磨削加工的比重還將繼續(xù)增加。對于一般精度的外圓面，磨削是最終加工。對于精度要求高的如精密的主要外圓面還需要光整加工。外圓表面加工方案金剛車金剛車在高精度車床上用精細修研的金剛石車刀高速精車有色金屬件,可使加工精度達到IT75,表面粗糙度為R0.040.01微米，這種車削稱為鏡面車削。如果在金剛石車刀的切削刃上修研出 0

13、.10.2微米的凹、凸形,則車削的表面會產生凹凸極微而排列整齊的條紋,在光的衍射作用下呈現(xiàn)錦緞般的光澤,可作為裝飾性表面，這種車削稱為虹面車削。 o 3孔加工 孔分為通孔、階梯孔、不通孔、交叉孔等。通孔工藝性最好；o LD5的孔，稱為深孔，若深孔精度要求較高、表面粗糙度值較小時，加工就很困難；o 階梯孔的工藝性較差，孔徑相差越大，其中最小孔徑又很小時，則工藝性也差；o 相貫通的交叉孔的工藝性也較差；o 不通孔的工藝性最差;o D20mm的孔一般采用鉆、擴、鉸；o D20mm的孔采用鉆、擴、鏜或粗鏜、半精鏜、精鏜加工；o 有些盤類的孔采用拉削加工;o 精度要求高的孔有時采用磨削加工。常用的孔加工

14、方案o金剛鏜主要用于大批量生產的汽車、拖拉機等行業(yè)中，用于加工連桿軸瓦、活塞、油泵殼體等零件上的精密孔，在航空工業(yè)中也用于鋁鎂合金工件的加工。加工孔的圓度在3微米以內，表面粗糙度Ra0.630.08微米。 2.4 零件機械加工工藝規(guī)程2.4.1 制訂工藝規(guī)程的步驟o1. 工藝規(guī)程是一切有關的生產人員都應嚴格執(zhí)行、認真貫徹的紀律性文件。2制訂工藝規(guī)程的步驟 (1)分析研究產品的裝配圖和零件圖。 (2)確定毛坯。 (3)擬訂工藝路線，選擇定位基面。 (4)確定各工序所采用的設備。 (5)確定各工序所用的刀具、夾具等。 (6)確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。 (7)確定各工序加工余量，計算工序尺

15、寸及公差。 (8)確定切削用量。 (9)確定工時定額。 (10)填寫工藝文件。2.4.2 基準及其選擇o1.基準的概念 基準就是零件上用來確定其它點、線、面的位置的那些點、線、面。(1)設計基準是在零件設計圖上用來確定其它點、線、面的位置的基準。(2)工藝基準是加工及裝配過程中使用的基準。它包括： 1)定位基準。 2)測量基準。 3)裝配基準。 4)工序基準。2基準的選擇原則o在第一道工序中，只能使用毛坯的表面來定位，這種定位基面稱為粗基面(或毛面)。采用已經加工過的表面作為定位基面，這種定位基面稱為精基面(或光面)。精基準的選擇原則如下：o(1)基準重合原則 盡可能選用設計基準作為定位基準。

16、 o(2)基準統(tǒng)一原則 應盡可能選用統(tǒng)一的定位基推加工各表面，以保證表面間的位置精度。(3)互為基準、反復加工原則 比如，車床主軸支承軸頸與主軸錐孔的同軸度要求很高。人們常常采用互為基準、反復加工的方法來達到零件圖的要求。(4)自為基準原則 有些精加工工序要求加工余量小而均勻，為保證加工質量和提高生產率，往往就以被加工面本身作為精基面。粗基準的選擇原則如下：o1) 如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，就應該選擇該表面作為粗基面。當工件上有多個重要加工面都要保證余量均勻時，則應選余量最小的面為粗基面。圖2-11 床身加工粗基準的兩種方案比較2) 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之

17、間的位置要求，則應以不加工表面作為粗基面，如果工件上有好幾個不加工表面，則應以其中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基面。圖2-12 以不加工表面為粗基準o3) 應該選擇毛坯制造中尺寸和位置比較可靠、平整光潔的表面作為粗基面，鑄件上不應選擇澆冒口的表面、分模面、有飛刺或夾砂的表面作粗基面。在鍛件上不應選擇有飛邊的表面作粗基面。4) 粗基準應避免重復使用，在同一尺寸方向上通常只允許使用一次，否則定位誤差太大。2.4.3 機械加工工藝路線的擬定2.加工階段的劃分o(1)粗加工階段 在這一階段中要切除大量的加工余量，因此主要問題是提高生產率，提早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，消除內應力。(2)半精加工階段 在這

18、一階段中應為主要表面的精加工作好準備(達到一定加工精度，保證一定的加工余量)，并完成一些次要表面的加工(鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等)，一般在熱處理之前進行。(3)精加工階段保證各主要表面達到圖樣規(guī)定的質量要求。(4)光整加工階段 對于精度要求很高，表面祖糙度值要求很小(IT6及IT6以下，Ra0.2m)的零件，還要有光整加工。光整加工以提高尺寸精度和減小表面粗糙度值為主，一般不用來糾正形狀精度和位置精度。3工序的集中與分散o 工序集中就是將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內完成。每道工序的加工內容較多，使用的機床盡可能少。o o 工序分散就是將工件的加工，分散在較多的工序內進行。每道工序的加工內容很

19、少，使用的加工機床種類相對較多。 o 工序集中一般使用結構復雜、自動化程度高的機床。o 工序分散一般選用普通機床、多工位生產線。4加工順序的安排 (1)切削加工順序的安排原則：o1)先基面后其它o 加工一開始，總是先把精基面加工出來。如果精基面不止一個按照基面轉換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基面和主要表面的加工。o2)先主后次o 先安排主要表面的加工，后安排次要表面加上。3)先粗后精o 先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。4)先面后孔o 對于箱體、支架和連桿等工件應先加工平面后加工孔。因為平面定位穩(wěn)定可靠。（2)熱處理工序的安排o熱處理主要用來改善切削性能及消除內

20、應力。一般可分為：1）預備熱處理。o 安排在機械加工之前，以改善切削性能及消除內應力為主要目的。 o2)最終熱處理。o 以達到圖樣規(guī)定的材料強度和硬度為主要目的，如調質、淬火等，應安排在半精加工之后，磨削加工之前。滲氮處理可以放在半精磨之后，精磨之前。3)去除內應力處理。o 一般安排在粗加工之后，精加工之前，如人工時效、退火。 另外，對于床身、立柱等鑄件，常在粗加工前及粗加工后進行自然時效，以消除內應力。(3)輔助工序的安排o 檢驗工序是主要的輔助工序，它是監(jiān)控產品質量的主要措施。除在每道工序的進行中操作者都必須自行檢查外，還須在下列情況下安排單獨的檢驗工序：1)粗加工階段結束之后。2)重要工序之后。3)零件從一個車間轉到另一個車間時。4)特種性能(磁力探傷、密封性等)檢驗之前。5)零件全部加工結束之后。除檢驗工序外，還要在相應的工序后安排去毛刺、倒棱邊，去磁、清洗、涂防銹油等輔助工序。2.4.4 加工余量及工藝尺寸的確定1加工余量的確定o毛坯余量：毛坯尺寸與成品零件圖的設計尺寸之差就稱為加工總余量。o相鄰兩工序的工序尺寸之差，稱為工序余量。o 對于外圓和孔等旋轉表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱對稱余量(雙邊余量)，實際所切除的金屬的厚度是直徑上的加工余量之半。平面的加工余量則是單邊余量，它等于實際所切除的金屬層厚度。