工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

第4章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)4.1機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的綜合性工作，其涉及面很廣。下面僅討論幾個(gè)主要問題——零件圖的審查、毛坯的確定、定位基準(zhǔn)的選擇和工藝路線的擬訂等。4.1.1零件圖的審查在制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程之前，對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析，以及對(duì)產(chǎn)品零件圖提出修改意見，是制訂工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作。1．分析零件圖首先應(yīng)熟悉零件在產(chǎn)品中的作用、位置、裝配關(guān)系和工作條件，搞清楚各項(xiàng)技術(shù)要求對(duì)零件裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析。(1)檢查零件圖的完整性和正確性在了解零件形狀和結(jié)構(gòu)之后，應(yīng)檢查零件視圖是否正確、足夠，表達(dá)是否直觀、清楚，繪制是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差以及技術(shù)要求的標(biāo)注是否齊全、合理等。(2)零件的技術(shù)要求分析零件的技術(shù)要求包括下列幾個(gè)方面：加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形狀精度；主要加工表面之間的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面質(zhì)量方面的其它要求；熱處理要求；其它要求(如動(dòng)平衡、未注圓角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。要注意分析這些要求在保證使用性能的前提下是否經(jīng)濟(jì)合理，在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下能否實(shí)現(xiàn)。特別要分析主要表面的技術(shù)要求，因?yàn)橹饕砻娴募庸ご_定了零件工藝過程的大致輪廓。(3)零件的材料分析即分析所提供的毛坯材質(zhì)本身的機(jī)械性能和熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造品質(zhì)和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夾砂、疏松等。判斷其加工的難易程度，為選擇刀具材料和切削用量提供依據(jù)。所選的零件材料應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，切削性能好，滿足使用性能的要求。(4)合理的標(biāo)注尺寸①零件圖上的重要尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而且在加工時(shí)應(yīng)盡量使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，并符合尺寸鏈最短的原則。如圖4-1中活塞環(huán)槽的尺寸為重要尺寸，其寬度應(yīng)直接注出。②零件圖上標(biāo)注的尺寸應(yīng)便于測(cè)量，不要從軸線、中心線、假想平面等難以測(cè)量的基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸。如圖4-2中輪轂鍵槽的深度，只有尺寸c的標(biāo)注才便于用卡尺或樣板測(cè)量。③零件圖上的尺寸不應(yīng)標(biāo)注成封閉式，以免產(chǎn)生矛盾。如圖4-3所示，已標(biāo)注了孔距尺寸a±δa和角度α±δα，則x、y軸的坐標(biāo)尺寸就不能隨便標(biāo)注。有時(shí)為了方便加工，可按尺寸鏈計(jì)算出來，并標(biāo)注在圓括號(hào)內(nèi)，作為加工時(shí)的參考尺寸。④零件上非配合的自由尺寸，應(yīng)按加工順序盡量從工藝基準(zhǔn)注出。如圖4-4的齒輪軸，圖(a)的表示方法大部分尺寸要經(jīng)換算，且不能直接測(cè)量。而圖(b)的標(biāo)注方式，與加工順序一致，又便于加工測(cè)量。圖4-1直接標(biāo)注重要尺寸圖4-2鍵槽深度的標(biāo)注圖4-3孔中心距的標(biāo)注（a）（b）圖4-4按加工順序標(biāo)注自由尺寸（a）錯(cuò)誤（b）正確零件上各非加工表面的位置尺寸應(yīng)直接標(biāo)注，而非加工面與加工面之間只能有一個(gè)聯(lián)系尺寸。如圖4-5中所示，圖(a)中的注法不合理，只能保證一個(gè)尺寸符合圖樣要求，其余尺寸可能會(huì)超差。而圖(b)中標(biāo)注尺寸A在加工面Ⅳ時(shí)予以保證，其它非加工面的位置直接標(biāo)注，在鑄造時(shí)保證。(a)(b)2．零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析圖4-5非加工面與加工面之間的尺寸標(biāo)注零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使(a)錯(cuò)誤(b)正確用性能的前提下，是否能以較高的生產(chǎn)率和最低的成本方便地加工出來的特性。為了多快好省地把所設(shè)計(jì)的零件加工出來，就必須對(duì)零件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行詳細(xì)的分析。主要考慮如下幾方面。(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高會(huì)增加工序，增加制造成本，過低會(huì)影響機(jī)器的使用性能，故必須根據(jù)零件在整個(gè)機(jī)器中的作用和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相關(guān)表面，這樣就能依靠機(jī)床本身的精度來達(dá)到所要求的位置精度。如圖4-6(a)所示的結(jié)構(gòu)㎜與內(nèi)孔φ60㎜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(a)(b)減少加工面積不僅可減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，圖4-6有利于保證位置精度的工藝結(jié)構(gòu)而且還可以減少刀具的損耗，提高裝配質(zhì)量。圖(a)錯(cuò)誤(b)正確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。(a)(b)(a)(b)圖4-7減少軸承座底面加工面積圖4-8避免深孔加工的方法(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確②盡量避免或簡(jiǎn)化內(nèi)表面的加工因?yàn)橥獗砻娴募庸ひ葍?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)省了換刀時(shí)間。如圖4-12(b)采用凸臺(tái)高度等高，則減少了加工過程中刀具的調(diào)整。如圖4-13(b)的結(jié)構(gòu)，能采用標(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，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面應(yīng)盡可能與主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面時(shí)，(a)(b)(a)(b)圖4-9將內(nèi)表面轉(zhuǎn)化為外表面加工圖4-10將內(nèi)溝槽轉(zhuǎn)化為外溝槽加工(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)(a)(a)(b)(b)(b)圖4-11退刀槽尺寸一致圖4-12凸臺(tái)高度相等圖4-13便于采用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確同時(shí)將次要表面也加工出來；孔端的加工表面應(yīng)為圓形凸臺(tái)或沉孔，以便在加工孔時(shí)同時(shí)將凸臺(tái)或沉孔全锪出來。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)一致。(a)(b)(a)(b)圖4-14鉆孔方向一致圖4-15鍵槽方位一致(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確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避免在斜面上鉆孔和鉆頭單刃切削如圖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折斷鉆頭。(a)(b)(a)(b)圖4-16應(yīng)留有越程槽圖4-17應(yīng)留有退刀槽(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)(b)(a)(b)4-18鉆頭應(yīng)能接近加工表面圖4-19避免在斜面上鉆孔和鉆頭單刃切削(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)錯(cuò)誤(b)正確便于多刀或多件加工如圖4-20(b)所示，為適應(yīng)多刀加工，階梯軸各段長度應(yīng)相似或成整數(shù)倍；直徑尺寸應(yīng)沿同一方向遞增或遞減，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。(a)(b)圖4-20便于多刀加工(a)錯(cuò)誤(b)正確(a)(b)圖4-21便于多件連續(xù)加工(a)錯(cuò)誤(b)正確4.1.2毛坯的確定在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，正確選擇合適的毛坯，對(duì)零件的加工質(zhì)量、材料消耗和加工工時(shí)都有很大的影響。顯然毛坯的尺寸和形狀越接近成品零件，機(jī)械加工的勞動(dòng)量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，綜合考慮毛坯制造和機(jī)械加工的費(fèi)用來確定毛坯，以求得最好的經(jīng)濟(jì)效益。1．毛坯的種類(1)鑄件鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。較常用的是砂型鑄造，當(dāng)毛坯精度要求低、生產(chǎn)批量較小時(shí)，采用木模手工造型法；當(dāng)毛坯精度要求高、生產(chǎn)批量很大時(shí)，采用金屬型機(jī)器造型法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等有色金屬。(2)鍛件鍛件適用于強(qiáng)度要求高、形狀比較簡(jiǎn)單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)以及大型零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高，但成本也高，適用于中小型零件毛坯的大批大量生產(chǎn)。(3)型材型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。(4)焊接件焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件，它簡(jiǎn)單方便，生產(chǎn)周期短，但需經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。(5)冷沖壓件冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機(jī)械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。但因沖壓模具昂貴而僅用于大批大量生產(chǎn)。2．毛坯選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素(1)零件的材料及機(jī)械性能要求零件材料的工藝特性和力學(xué)性能大致決定了毛坯的種類。例如鑄鐵零件用鑄造毛坯；鋼質(zhì)零件當(dāng)形狀較簡(jiǎn)單且力學(xué)性能要求不高時(shí)常用棒料，對(duì)于重要的鋼質(zhì)零件，為獲得良好的力學(xué)性能，應(yīng)選用鍛件，當(dāng)形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求不高時(shí)用鑄鋼件；有色金屬零件常用型材或鑄造毛坯。(2)零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸大型且結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；結(jié)構(gòu)復(fù)雜的毛坯多用鑄造；小型零件可用模鍛件或壓力鑄造毛坯；板狀鋼質(zhì)零件多用鍛件毛坯；軸類零件的毛坯，若臺(tái)階直徑相差不大，可用棒料；若各臺(tái)階尺寸相差較大，則宜選擇鍛件。(3)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率都較高的毛坯制造方法。鑄件采用金屬模機(jī)器造型和精密鑄造，鍛件用模鍛或精密鍛造。在單件小批生產(chǎn)中用木模手工造型或自由鍛來制造毛坯。(4)現(xiàn)有生產(chǎn)條件確定毛坯時(shí)，必須結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場(chǎng)毛坯制造的實(shí)際水平和能力、外協(xié)的可能性等，否則就不現(xiàn)實(shí)。(5)充分利用新工藝、新材料為節(jié)約材料和能源，提高機(jī)械加工生產(chǎn)率，應(yīng)充分考慮精密鑄造、精鍛、冷軋、冷擠壓、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，甚至不需要進(jìn)行加工，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。4.1.3定位基準(zhǔn)的選擇在制訂工藝規(guī)程時(shí)，定位基準(zhǔn)選擇的正確與否，對(duì)能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對(duì)零件各表面間的加工順序安排都有很大影響，當(dāng)用夾具安裝工件時(shí)，定位基準(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)很重要的工藝問題。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)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。1．精基準(zhǔn)的選擇原則選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要應(yīng)考慮保證加工精度和工件安裝方便可靠。其選擇原則如下：(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)不重合誤差。圖4-22所示的零件，設(shè)計(jì)尺寸為a和c，設(shè)頂面B和底面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與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)B不重合，見圖(b)。由于銑刀是相對(duì)于夾具定位面(或機(jī)床工作臺(tái)面)調(diào)整的，對(duì)于一批零件來說，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差(△j)的影響外，還與上道工序的加工誤差(Ta)有關(guān)。這一誤差是由于所選的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的，這種定位誤差稱為基準(zhǔn)不重合誤差。它的大小等于設(shè)計(jì)(工序)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸a(定位尺寸)的公差Ta。從圖(c)中可看出，欲加工尺寸c的誤差包括△j和Ta，為了保證尺寸c的精度，應(yīng)使：△j＋Ta≤Tc顯然，采用基準(zhǔn)不重合的定位方案，必須控制該工序的加工誤差和基準(zhǔn)不重合誤差的總和不超過尺寸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。所以，在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合。如圖4-23所示，以B面定位加工C面，使得基準(zhǔn)重合，此時(shí)尺寸a的誤差對(duì)加工尺寸c無影響，本工序的加工誤差只需滿足：△j≤Tc即可。(a)(b)(c)圖4-22基準(zhǔn)不重合誤差示例圖4-23基準(zhǔn)重合安裝示意圖(a)工序簡(jiǎn)圖(b)加工示意圖(c)加工誤差顯然，這種基準(zhǔn)重合的情況能使本工序允許出現(xiàn)的誤差加大，使加工更容易達(dá)到精度要求，經(jīng)濟(jì)性更好。但是，這樣往往會(huì)使夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加操作的困難。而為了保證加工精度，有時(shí)不得不采取這種方案。(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則應(yīng)采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。這樣做可以簡(jiǎn)化工藝規(guī)程的制訂工作，減少夾具設(shè)計(jì)、制造工作量和成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；由于減少了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，便于保證各加工表面的相互位置精度。例如加工軸類零件時(shí)，采用兩中心孔定位加工各外圓表面，就符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。箱體零件采用一面兩孔定位，齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內(nèi)孔及一端面為定位基準(zhǔn)，均屬于基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。(3)自為基準(zhǔn)原則某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。如圖4-24所示，磨削車床導(dǎo)軌面，用可調(diào)支承支承床身零件，在導(dǎo)軌磨床上，用百分表找正導(dǎo)軌面相對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)方向的正確位置，然后加工導(dǎo)軌面以保證其余量均勻，滿足對(duì)導(dǎo)軌面的質(zhì)量要求。還有浮動(dòng)鏜刀鏜孔、珩磨孔、拉孔、無圖4-24自為基準(zhǔn)實(shí)例心磨外圓等也都是自為基準(zhǔn)的實(shí)例。(4)互為基準(zhǔn)原則當(dāng)對(duì)工件上兩個(gè)相互位置精度要求很高的表面進(jìn)行加工時(shí)，需要用兩個(gè)表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工，以保證位置精度要求。例如要保證精密齒輪的齒圈跳動(dòng)精度，在齒面淬硬后，先以齒面定位磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔定位磨齒面，從而保證位置精度。再如車床主軸的前錐孔與主軸支承軸頸間有嚴(yán)格的同軸度要求，加工時(shí)就是先以軸頸外圓為定位基準(zhǔn)加工錐孔，再以錐孔為定位基準(zhǔn)加工外圓，如此反復(fù)多次，最終達(dá)到加工要求。這都是互為基準(zhǔn)的典型實(shí)例。(5)便于裝夾原則所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便。2．粗基準(zhǔn)選擇原則選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時(shí)應(yīng)考慮下列原則：(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)。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質(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，加工床身和主軸箱時(shí)，應(yīng)以導(dǎo)軌面或主軸孔為粗基準(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，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。如果工件上有多個(gè)不加工面，則應(yīng)選其中與加工面位置要求較高的不加工面為粗基準(zhǔn)，以便保證精度要求，使外形對(duì)稱等。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)，將工件裝夾在三爪自定心卡盤中，把毛坯的同軸度誤差在鏜孔時(shí)切除，從而保證其壁厚均勻。圖4-25床身加工的粗基準(zhǔn)選擇圖4-26粗基準(zhǔn)選擇的實(shí)例(3)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，如果零件上每個(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)，以避免該表面在加工時(shí)因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。(4)選擇較為平整光潔、加工面積較大的表面為粗基準(zhǔn)以便工件定位可靠、夾緊方便。(5)粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次因?yàn)榇只鶞?zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復(fù)使用將產(chǎn)生較大的誤差。實(shí)際上，無論精基準(zhǔn)還是粗基準(zhǔn)的選擇，上述原則都不可能同時(shí)滿足，有時(shí)還是互相矛盾的。因此，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，權(quán)衡利弊，保證其主要的要求。3．定位基準(zhǔn)選擇示例例4-1圖4-27所示為車床進(jìn)刀軸架零件，若已知其工藝過程為：(1)劃線；(2)粗精刨底面和凸臺(tái)；(3)粗精鏜φ32H7孔；(4)鉆、擴(kuò)、鉸φl6H9孔。試選擇各工序的定位基準(zhǔn)并確定各限制幾個(gè)自由度。圖4-27車床進(jìn)刀軸架解：第一道工序劃線。當(dāng)毛坯誤差較大時(shí)，采用劃線的方法能同時(shí)兼顧到幾個(gè)不加工面對(duì)加工面的位置要求。選擇不加工面R22㎜外圓和R15㎜外圓為粗基準(zhǔn)，同時(shí)兼顧不加工的上平面與底面距離18㎜的要求，劃出底面和凸臺(tái)的加工線。第二道工序按劃線找正，刨底面和凸臺(tái)。第三道工序粗精鏜φ32H7孔。加工要求為尺寸32±0.1㎜、6±0.1㎜及凸臺(tái)側(cè)面K的平行度0.03㎜。根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則選擇底面和凸臺(tái)為定位基準(zhǔn)，底面限制三個(gè)自由度，凸臺(tái)限制兩個(gè)自由度，無基準(zhǔn)不重合誤差。第四道工序鉆、擴(kuò)、鉸φ16H9孔。除孔本身的精度要求外，本工序應(yīng)保證的位置要求為尺寸4±0.1㎜、51±0.1㎜及兩孔的平行度要求0.02㎜。根據(jù)精基準(zhǔn)選擇原則，可以有三種不同的方案：(1)底面限制三個(gè)自由度，K面限制兩個(gè)自由度此方案加工兩孔采用了基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。夾具比較簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)尺寸4±0.1㎜基準(zhǔn)重合；尺寸51±0.1㎜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±0.1㎜，存在基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等于0.2㎜；兩孔平行度0.02㎜也有基準(zhǔn)不重合誤差，其大小等于0.03㎜?？梢?，此方案基準(zhǔn)不重合誤差已經(jīng)超過了允許的范圍，不可行。(2)φ32H7孔限制四個(gè)自由度，底面限制一個(gè)自由度此方案對(duì)尺寸4±0.1㎜有基準(zhǔn)不重合誤差，且定位銷細(xì)長，剛性較差，所以也不好。(3)底面限制三個(gè)自由度，φ32H7孔限制兩個(gè)自由度此方案可將工件套在一個(gè)長的菱形銷上來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于三個(gè)設(shè)計(jì)要求均為基準(zhǔn)重合，唯φ32H7孔對(duì)于底面的平行度誤差將會(huì)影響兩孔在垂直平面內(nèi)的平行度，應(yīng)當(dāng)在鏜φ32H7孔時(shí)加以限制。綜上所述，第三方案基準(zhǔn)基本上重合，夾具結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜，裝夾方便，故應(yīng)采用。4.1.4加工工藝路線的制定零件機(jī)械加工的工藝路線是指零件生產(chǎn)過程中，由毛坯到成品所經(jīng)過的工序先后順序。在擬定工藝路線時(shí)，除了首先考慮定位基準(zhǔn)的選擇外，還應(yīng)當(dāng)考慮各表面加工方法的選擇，工序集中與分散的程度，加工階段的劃分和工序先后順序的安排等問題。目前還沒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程見圖4-28所示。1．表面加工方法的選擇表面加工方法的選擇，就是為零件上每一個(gè)有質(zhì)量要求的表面選擇一套合理的加工方法。在選擇時(shí)，一般先根據(jù)表面的精度和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。由于獲得同一精度和粗糙度的加工方法往往有幾種，在選擇時(shí)除了考慮生產(chǎn)率要求和經(jīng)濟(jì)效益外，還應(yīng)考慮下列因素：(1)工件材料的性質(zhì)例如，淬硬鋼零件的精加工要用磨削的方法；有色金屬零件的精加工應(yīng)采用精細(xì)車或精細(xì)鏜等加工方法，而不應(yīng)采用磨削。(2)工件的結(jié)構(gòu)和尺寸例如，對(duì)于IT7級(jí)精度的孔采用拉削、鉸削、鏜削和磨削等加工方法都可。但是箱體上的孔一般不用拉或磨，而常常采用鉸孔和鏜孔，直徑大于60㎜的孔不宜采用鉆、擴(kuò)、鉸。(3)生產(chǎn)類型選擇加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批大量生產(chǎn)應(yīng)選用生產(chǎn)率圖4-28工藝路線擬定的基本過程高和質(zhì)量穩(wěn)定的加工方法。例如，平面和孔采用拉削加工。單件小批生產(chǎn)則采用刨削、銑削平面和鉆、擴(kuò)、鉸孔。又如為保證質(zhì)量可靠和穩(wěn)定，保證較高的成品率，在大批大量生產(chǎn)中采用珩磨和超精加工工藝加工較精密零件。(4)具體生產(chǎn)條件應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝手段，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)潛力，提高工藝水平。表4-1外圓表面加工方案序號(hào)加工方案經(jīng)濟(jì)精度級(jí)表面粗糙度Ra值／μm適用范圍1粗車IT11以下50～12.5適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車一半精車IT8～106.3～3.23粗車一半精車一精車IT7～81.6～0.84粗車一半精車一精車一滾壓（或拋光）IT7～80.2～0.0255粗車一半精車一磨削IT7～80.8～0.4主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不宜加工有色金屬6粗車一半精車一粗磨一精磨IT6～70.4～0.17粗車一半精車一粗磨一精磨一超精加工（或輪式超精磨）IT50.1～Rz0.18粗車一半精車一精車一金剛石車IT6～70.4～0.025主要用于要求較高的有色金屬加工9粗車一半精車一粗磨一精磨一超精磨或鏡面磨IT5以上0.025～Rz0.05極高精度的外圓加工10粗車一半精車一粗磨一精磨一研磨IT5以上0.1～Rz0.05表4-2孔加工方案序號(hào)加工方案經(jīng)濟(jì)精度級(jí)表面粗糙度Ra值/μm適用范圍1鉆IT11～1212.5加工未淬火鋼及鑄鐵的實(shí)心毛坯，也可用于加工有色金屬（但表面粗糙度稍大，孔徑小于15～20㎜)2鉆—鉸IT93.2～1.63鉆—鉸—精鉸IT7～81.6～0.84鉆—擴(kuò)IT10～1112.5～6.3同上，但孔徑大于15～20㎜5鉆—擴(kuò)—鉸IT8～93.2～1.66鉆—擴(kuò)—粗鉸—精鉸IT71.6～0.87鉆—擴(kuò)—機(jī)鉸—手鉸IT6～70.4～0.18鉆—擴(kuò)—拉IT7～91.6～0.1大批大量生產(chǎn)（精度由拉刀的精度而定）9粗鏜（或擴(kuò)孔）IT11～1212.5～6.3除淬火鋼外各種材料，毛坯有鑄出孔或鍛出孔10粗鏜（粗?jǐn)U）—半精鏜（精擴(kuò)）IT8～93.2～1.611粗鏜（擴(kuò)）—半精鏜（精擴(kuò)）—精鏜（鉸）IT7～81.6～0.812粗鏜（擴(kuò)）—半精鏜（精擴(kuò)）—精鏜—浮動(dòng)鏜刀精鏜IT6～70.8～0.413粗鏜（擴(kuò)）—半精鏜—磨孔IT7～80.8～0.2主要用于淬火鋼也可用于未淬火鋼，但不宜用于有色金屬14粗鏜（擴(kuò)）—半精鏜—粗磨—精磨IT6～70.2～0.115粗鏜—半精鏜—精鏜—金鋼鏜IT6～70.4～0.05主要用于精度要求高的有色金屬加工16鉆—（擴(kuò)）—粗鉸—精鉸—珩磨；鉆—（擴(kuò)）—拉—珩磨；粗鏜—半精鏜—精鏜—珩磨IT6～70.2～0.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述方案中的珩磨IT6級(jí)以上表4-3平面加工方案序號(hào)加工方案經(jīng)濟(jì)精度級(jí)表面粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車—半精車IT96.3～3.22粗車—半精車—精車IT7～I(xiàn)T81.6～0.8端面3粗車—半精車—磨削IT8～I(xiàn)T90.8～0.24粗刨（或粗銑）—精刨（或精銑）IT8～I(xiàn)T96.3～1.6一般不淬硬平面（端銑表面粗糙度較細(xì)）5粗刨（或粗銑）—精刨（或精銑）—刮研IT6～I(xiàn)T70.8～0.1精度要求較高的不淬硬平面；批量較大時(shí)宜采用寬刃精刨方案6以寬刃刨削代替上述方案刮研IT70.8～0.27粗刨（或粗銑）—精刨（或精銑）—磨削IT70.8～0.2精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面8粗刨（或粗銑）—精刨（或精銑）—粗磨—精磨IT6～I(xiàn)T70.4～0.029粗銑—拉IT7～I(xiàn)T90.8～0.2大量生產(chǎn)，較小的平面（精度視拉刀精度而定）10粗銑—精銑—磨削—研磨IT6級(jí)以上0.1～Rz0.05高精度平面表4-4各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度(中批生產(chǎn))被加工表面加工方法經(jīng)濟(jì)精度IT表面粗糙度Ra（μm）外圓和端面粗車半精車精車粗磨精磨研磨超精加工精細(xì)車（金剛車）11～138～117～98～116～8555～650～12.56.3～3.23.2～1.63.2～0.80.8～0.20.2～0.0120.2～0.0120.8～0.05孔鉆孔鑄鍛孔的粗?jǐn)U（鏜）精擴(kuò)粗鉸精鉸半精鏜精鏜（浮動(dòng)鏜）精細(xì)鏜（金剛鏜）粗磨精磨研磨珩磨拉孔11～1311～139～118～96～79～117～96～79～117～966～77～950～6.350～12.56.3～3.26.3～1.63.2～0.86.3～3.23.2～0.80.8～0.16.3～3.21.6～0.40.2～0.0120.4～0.11.6～0.8平面粗刨、粗銑半精刨、半精銑精刨、精銑拉削粗磨精磨研磨11～138～116～87～88～116～85～650～12.56.3～3.23.2～0.81.6～0.86.3～1.60.8～0.20.2～0.0122．加工階段的劃分對(duì)于那些加工質(zhì)量要求較高或較復(fù)雜的零件，通常將整個(gè)工藝路線劃分為以下幾個(gè)階段：(1)粗加工階段——主要任務(wù)是切除各表面上的大部分余量，其關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率。(2)半精加工階段——完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工做準(zhǔn)備。(3)精加工階段——保證各主要表面達(dá)到圖樣要求，其主要問題是如何保證加工質(zhì)量。(4)光整加工階段——對(duì)于表面粗糙度要求很細(xì)和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)階段的主要目的是提高表面質(zhì)量，一般不能用于提高形狀精度和位置精度。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，如果不劃分階段連續(xù)進(jìn)行粗精加工，上述變形來不及恢復(fù)，將影響加工精度。所以，需要?jiǎng)澐旨庸るA段，使粗加工產(chǎn)生的誤差和變形，通過半精加工和精加工予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質(zhì)量。(2)合理使用設(shè)備粗加工要求采用剛性好、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，可以充分發(fā)揮機(jī)床的性能，延長使用壽命。(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，一般要安排去應(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，其變形可以通過精加工予以消除。(4)有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷(如鑄件的砂眼氣孔等)粗加工時(shí)去除了加工表面的大部分余量，若發(fā)現(xiàn)了毛坯缺陷，及時(shí)予以報(bào)廢，以免繼續(xù)加工造成工時(shí)的浪費(fèi)。應(yīng)當(dāng)指出：加工階段的劃分不是絕對(duì)的，必須根據(jù)工件的加工精度要求和工件的剛性來決定。一般說來，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)也可以不分或少分階段；重型零件由于輸送及裝夾困難，一般在一次裝夾下完成粗精加工，為了彌補(bǔ)不分階段帶來的弊端，常常在粗加工工步后松開工件，然后以較小的夾緊力重新夾緊，再繼續(xù)進(jìn)行精加工工步。3．加工順序的安排(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，最后安排精加工和光整加工。②先主后次先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前進(jìn)行。③先面后孔對(duì)于箱體、支架、連桿、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減小刀具的磨損，同時(shí)也給孔加工帶來方便。④基面先行用作精基準(zhǔn)的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進(jìn)行定位面的粗加工和半精加工(有時(shí)包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，軸類零件頂尖孔的加工。(2)熱處理工序的安排熱處理可以提高材料的力學(xué)性能，改善金屬的切削性能以及消除殘余應(yīng)力。在制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的技術(shù)要求和材料的性質(zhì)，合理地安排熱處理工序。①退火與正火退火或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。退火與正火一般安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行。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，在工藝過程中需安排時(shí)效處理。對(duì)于—般鑄件，常在粗加工前或粗加工后安排一次時(shí)效處理；對(duì)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；對(duì)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。一般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)也常作為最終熱處理。④淬火、滲碳淬火和滲氮它們的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，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，也可以安排在精加工之后。(3)輔助工序的安排檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，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)，以及重要工序之后和全部加工完畢、進(jìn)庫之前，一般都要安排檢驗(yàn)工序。除檢驗(yàn)外，其它輔助工序有：表面強(qiáng)化和去毛刺、倒棱、清洗、防銹等。正確地安排輔助工序是十分重要的。如果安排不當(dāng)或遺漏，將會(huì)給后續(xù)工序和裝配帶來困難，甚至影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以必須給予重視。4．工序的集中與分散經(jīng)過以上所述，零件加工的工步順序已經(jīng)排定，如何將這些工步組成工序，就需要考慮采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。其主要特點(diǎn)是：①可以采用高效機(jī)床和工藝裝備，生產(chǎn)率高；②減少了設(shè)備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積，節(jié)省人力、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采用的工裝設(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。其主要特點(diǎn)是：①設(shè)備和工藝裝備比較簡(jiǎn)單，便于調(diào)整，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換；②對(duì)工人的技術(shù)要求較低；③可以采用最合理的切削用量，減少機(jī)動(dòng)時(shí)間；④所需設(shè)備和工藝裝備的數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。在擬定工藝路線時(shí)，工序集中或分散的程度，主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，有時(shí)，還要考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。一般情況下，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)，既可以采用多刀、多軸等高效、自動(dòng)機(jī)床，將工序集中，也可以將工序分散后組織流水生產(chǎn)。批量生產(chǎn)應(yīng)盡可能采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。對(duì)于重型零件，為了減少工件裝卸和運(yùn)輸?shù)膭趧?dòng)量，工序應(yīng)適當(dāng)集中；對(duì)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，越來越多地使用加工中心機(jī)床，從發(fā)展趨勢(shì)來看，傾向于采用工序集中的方法來組織生產(chǎn)。4.2數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)4.2.1數(shù)控加工的基本過程數(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程。數(shù)控機(jī)床是一種用計(jì)算機(jī)來控制的機(jī)床，用來控制機(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)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和輔助動(dòng)作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式(數(shù)控語言或符號(hào))編制的。所謂編程，就是把被加工零件的工藝過程、工藝參數(shù)、運(yùn)動(dòng)要求用數(shù)字指令形式(數(shù)控語言)記錄在介質(zhì)上，并輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運(yùn)行或終斷信息來控制機(jī)床的各種運(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)停止。任何一種數(shù)控機(jī)床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒有輸入程序指令，數(shù)控機(jī)床就不能工作。機(jī)床的受控動(dòng)作大致包括機(jī)床的起動(dòng)、停止；主軸的啟停、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的變換；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向、速度、方式；刀具的選擇、長度和半徑的補(bǔ)償；刀具的更換，冷卻液的開起、關(guān)閉等。圖4-29是數(shù)控機(jī)床加工過程框圖。從框圖中可以看出在數(shù)控機(jī)床上加工零件所涉及的范圍比較廣，與相關(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)和切削用量的選擇，能正確地選擇刀輔具并提出零件的裝夾方案，了解數(shù)控機(jī)床的性能和特點(diǎn)，熟悉程序編制方法和程序的輸入方式。圖4-29數(shù)控機(jī)床加工過程框圖數(shù)控加工程序編制方法有手工(人工)編程和自動(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)定的指令格式編寫的。自動(dòng)編程即計(jì)算機(jī)編程，可分為以語言和繪畫為基礎(chǔ)的自動(dòng)編程方法。但是，無論是采用何種自動(dòng)編程方法，都需要有相應(yīng)配套的硬件和軟件?？梢姡瑢?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)控加工還包括編程前必須要做的一系列準(zhǔn)備工作及編程后的善后處理工作。一般來說數(shù)控加工工藝主要包括的內(nèi)容如下：(1)選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容；(2)對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；(3)數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)；(4)對(duì)零件圖紙的數(shù)學(xué)處理；(5)編寫加工程序單；(6)按程序單制作控制介質(zhì)；(7)程序的校驗(yàn)與修改；(8)首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理；(9)數(shù)控加工工藝文件的定型與歸檔。4.2.2數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容數(shù)控加工前對(duì)工件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)是必不可少的準(zhǔn)備工作。無論是手工編程還是自動(dòng)編程，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)加工工序。因此，合理的工藝設(shè)計(jì)方案是編制加工程序的依據(jù)，工藝設(shè)計(jì)做不好是數(shù)控加工出差錯(cuò)的主要原因之一，往往造成工作反復(fù)，工作量成倍增加的后果。編程人員必須首先搞好工藝設(shè)計(jì)，再考慮編程。1．?dāng)?shù)控加工內(nèi)容的選擇當(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)容都采用數(shù)控加工，數(shù)控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)行仔細(xì)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)，選擇那些最適合、最需要的內(nèi)容和工序進(jìn)行數(shù)控加工。一般可按下列原則選擇數(shù)控加工內(nèi)容：(1)普通機(jī)床無法加工的內(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)床尚有加工能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。相比之下，下列一些加工內(nèi)容則不宜選擇數(shù)控加工：(1)需要用較長時(shí)間占機(jī)調(diào)整的加工內(nèi)容。(2)加工余量極不穩(wěn)定，且數(shù)控機(jī)床上又無法自動(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，采用數(shù)控加工很不方便，效果不明顯，可以安排普通機(jī)床補(bǔ)充加工。此外，在選擇數(shù)控加工內(nèi)容時(shí)，還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等因素，要盡量合理使用數(shù)控機(jī)床，達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率及綜合經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)都明顯提高的目的，要防止將數(shù)控機(jī)床降格為普通機(jī)床使用。2．?dāng)?shù)控加工零件的工藝性分析對(duì)數(shù)控加工零件的工藝性分析，主要包括產(chǎn)品的零件圖樣分析和結(jié)構(gòu)工藝性分析兩部分。其中4.1.1所述“零件圖的審查”內(nèi)容同樣適用于數(shù)控加工。(1)零件圖樣分析①零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點(diǎn)，如圖4-30(a)所示，在數(shù)控加工零件圖上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(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)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。零件設(shè)計(jì)人員在尺寸標(biāo)注時(shí)，一般總是較多地考慮裝配等使用特性，因而常采用如圖4-30(b)所示的局部分散的標(biāo)注方法，這樣就給工序安排和數(shù)控加工帶來諸多不便。由于數(shù)控加工精度和重復(fù)定位精度都很高，不會(huì)因產(chǎn)生較大的累積誤差而破壞零件的使用特性，因此，可將局部的分散標(biāo)注法改為同一基準(zhǔn)標(biāo)注或直接標(biāo)注坐標(biāo)尺寸。(a)(b)圖4-30零件尺寸標(biāo)注分析(a)同基準(zhǔn)標(biāo)注(b)分散標(biāo)注②分析被加工零件的設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)標(biāo)注的尺寸公差和形位公差等相關(guān)信息，將加工表面區(qū)分為重要表面和次要表面，并找出其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，進(jìn)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和裝夾，夾緊方式和夾緊點(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、安裝和夾具設(shè)計(jì)提供依據(jù)。③構(gòu)成零件輪廓的幾何元素(點(diǎn)、線、面)的條件(如相切、相交、垂直和平行等)，是數(shù)控編程的重要依據(jù)。手工編程時(shí)，要依據(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，無論哪一個(gè)條件不明確，都會(huì)導(dǎo)致編程無法進(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)問題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員協(xié)商解決。(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)盡量采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，方便編程，提高生產(chǎn)效益。②內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，所以內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)太小。對(duì)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，可以采用直徑較大的立銑刀來加工；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)，可以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)，甚至必須用球頭銑刀加工，這是應(yīng)該盡量避免的。(a)(b)圖4-31內(nèi)槽結(jié)構(gòu)工藝性圖4-32零件底面圓弧半徑對(duì)工藝性的影響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)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。在數(shù)控加工中若沒有統(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)采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。3．?dāng)?shù)控加工的工藝路線設(shè)計(jì)與常規(guī)工藝路線擬定過程相似，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。再確定哪些相鄰工步可以劃為一個(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)別主要在于它僅是幾道數(shù)控加工工藝過程的概括，而不是指從毛坯到成品的整個(gè)工藝過程，由于數(shù)控加工工序一般均穿插于零件加工的整個(gè)工藝過程之中，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，一般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分工藝過程為一道工序。該方法一般適合于加工內(nèi)容不多的工件，加工完畢就能達(dá)到待檢狀態(tài)。如圖4-33所示的凸輪零件，其兩端面、R38外圓以及φ22H7和φ4H7兩孔均在普通機(jī)床上加工，然后在數(shù)控銑床上以加工過的兩個(gè)孔和一個(gè)端面定位安裝，在一道工序內(nèi)銑削凸輪剩余的外表面輪廓。②按所用刀具劃分工序以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于工件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過長，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。在專用數(shù)控機(jī)床和加工中心上常用這種方法。③按粗、精加工劃分工序考慮工件的加工精度要求、剛度和變形等因素來劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即以粗加工中完成的那部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那部分工藝過程為另一道工序。一般來說，在一次安裝中不允許將工件的圖4-33凸輪零件圖某一表面粗、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程為一道工序。有些零件加工表面多而復(fù)雜，構(gòu)成零件輪廓的表面結(jié)構(gòu)差異較大，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(如內(nèi)型、外形、曲面或平面等)劃分成多道工序。綜上所述，在劃分工序時(shí)，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性、機(jī)床的功能、零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少、安裝次數(shù)以及生產(chǎn)組織等實(shí)際情況靈活掌握。(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)率和加工成本。應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，結(jié)合定位及夾緊的需要綜合考慮，重點(diǎn)應(yīng)保證工件的剛度不被破壞，盡量減少變形。加工順序的安排除遵循“4.1.4中3.加工順序的安排”原則外，還應(yīng)遵循下列原則：①盡量使工件的裝夾次數(shù)、工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)、刀具更換次數(shù)及所有空行程時(shí)間減至最少，提高加工精度和生產(chǎn)率。②先內(nèi)后外原則，即先進(jìn)行內(nèi)型內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工。③為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的內(nèi)在缺陷，精度要求較高的主要表面的粗加工一般應(yīng)安排在次要表面粗加工之前；大表面加工時(shí)，因內(nèi)應(yīng)力和熱變形對(duì)工件影響較大，一般也需先加工。④在同—次安裝中進(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。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，可將粗加工和半精加工合為一道工序。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。下面通過一個(gè)實(shí)例來說明這些原則的應(yīng)用：如圖4-34所示零件，可以先在普通機(jī)床上把底面和四個(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”等原則可以劃分為如下15個(gè)工步：粗銑頂面。鉆φ32、φ12等孔的中心孔（預(yù)鉆凹坑）。鉆φ32、φ12孔至φ11.5。擴(kuò)φ32孔至φ30。鉆3×φ6的孔至尺寸。粗銑φ60沉孔及溝槽。鉆4×M8底孔至φ6.8。鏜φ32孔至φ31.7。精銑頂面。鉸φ12孔至尺寸。精鏜φ32孔至尺寸。精銑φ60沉孔及溝槽至尺寸。φ12孔口倒角。3×φ6、4×M8孔口倒角。攻4×M8螺紋完成。(3)數(shù)控加工工序與普通工序的銜接這里所說的普通工序是指常規(guī)的加工工序、熱處理工序和檢驗(yàn)等輔助工序。數(shù)控工序前后一般都穿插其它普通工序，若銜接不好就容易產(chǎn)生矛盾。較好的解決辦圖4-34零件簡(jiǎn)圖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。例如是否預(yù)留加工余量，留多少、定位基準(zhǔn)的要求、零件的熱處理等，這些問題都需要前后銜接，統(tǒng)籌兼顧。4．?dāng)?shù)控加工工序的設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為每一道工序選擇機(jī)床、夾具、刀具及量具，確定定位夾緊方案、走刀路線、工步順序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量和工時(shí)定額等，為編制加工程序做好充分準(zhǔn)備。(1)確定走刀路線和工步順序走刀路線是刀具在整個(gè)加工工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。在確定走刀路線時(shí)，主要遵循以下原則：①保證零件的加工精度和表面粗糙度例如在銑床上進(jìn)行加工時(shí)，因刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向不同，可能是順銑或逆銑，其不同的加工路線所得到的零件表面的質(zhì)量就不同。究竟采用哪種銑削方式，應(yīng)視零件的加工要求、工件材料的特點(diǎn)以及機(jī)床刀具等具體條件綜合考慮，確定原則與普通機(jī)械加工相同。數(shù)控機(jī)床一般采用滾珠絲杠傳動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)間隙很小，并且順銑優(yōu)點(diǎn)多于逆銑，所以應(yīng)盡可能采用順銑。在精銑內(nèi)外輪廓時(shí)，為了改善表面粗糙度，應(yīng)采用順銑的走刀路線加工方案。對(duì)于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，建議也采用順銑加工，這對(duì)于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。但如果零件毛坯為黑色金屬鍛件或鑄件，表皮硬而且余量較大，這時(shí)采用逆銑較為有利。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孔與其它孔的位置精度。(a)(b)(c)圖4-35鏜削孔系走刀路線比較(a)零件圖(b)差(c)好刀具的進(jìn)退刀路線要盡量避免在輪廓處停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。②使走刀路線最短，減少刀具空行程時(shí)間，提高加工效率。圖4-36所示為正確選擇鉆孔加工路線的例子。按照一般習(xí)慣，總是先加工均布于同一圓周上的一圈孔后，再加工另一圈孔，如圖4-36(a)所示，這不是最好的走刀路線。對(duì)點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床而言，要求定位精度高，定位過程盡可能快。若按圖4-36(b)所示的進(jìn)給路線加工，可使各孔間距的總和最小，空程最短，從而節(jié)省定位時(shí)間。(a)(b)圖4-36最短加工路線選擇③最終輪廓一次走刀完成圖4-37(a)所示為采用行切法加工內(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)和終點(diǎn)間留有殘余高度，影響表面粗糙度。圖(b)是采用環(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。采用圖(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。三種方案中，圖(a)方案最差，圖(c)方案最佳。(a)(b)(c)圖4-37封閉內(nèi)輪廓加工走刀路線(a)行切法(b)環(huán)切法(c)先行切再環(huán)切(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)不重合誤差和數(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)床的效率。③避免采用占機(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)考慮以下幾點(diǎn)：①單件小批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用；②在成批生產(chǎn)時(shí)，才考慮采用專用夾具，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，其定位、夾緊元件不能影響加工中的走刀(如產(chǎn)生碰撞等)；⑥為提高數(shù)控加工的效率，批量較大的零件加工可采用氣動(dòng)或液壓夾具、多工位夾具。(4)刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要的內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。與傳統(tǒng)加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求，尤其在剛性和耐用度方面更為嚴(yán)格。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：既要求精度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，又要求尺寸穩(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。當(dāng)代所使用的金屬切削刀具材料主要有五類：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料，也適用于加工有色金屬和非金屬材料。使用陶瓷刀片，無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＞450HBS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≥350HBS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耐用度。(5)切削用量的確定切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速(切削速度)、背吃刀量和進(jìn)給量(進(jìn)給速度)。主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)機(jī)床和刀具允許的切削速度來確定；背吃刀量主要受機(jī)床剛度的制約，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能加大背吃刀量；進(jìn)給量要根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料來選。切削用量的合理選擇將直接影響加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，其確定原則與普通加工相似。具體數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)機(jī)床使用說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)加以修正確定。切削用量的確定除了遵循“2.3.3切削用量的選擇”的有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)考慮如下因素：①刀具差異不同廠家生產(chǎn)的刀具質(zhì)量差異較大，因此切削用量須根據(jù)實(shí)際所用刀具和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)加以修正。②機(jī)床特性切削用量受機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率和機(jī)床剛性的限制，必須在機(jī)床說明書規(guī)定的范圍內(nèi)選取。避免因功率不夠而發(fā)生悶車、剛性不足而產(chǎn)生大的機(jī)床變形或振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度。③數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率數(shù)控機(jī)床的工時(shí)費(fèi)用較高，刀具損耗費(fèi)用所占比重較低，應(yīng)盡量用高的切削用量，通過適當(dāng)降低刀具壽命來提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率。5．?dāng)?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)控加工工藝守則”的規(guī)定。表4-5數(shù)控加工工藝守則項(xiàng)目要求內(nèi)容加工前的準(zhǔn)備(1)操作者必須根據(jù)機(jī)床使用說明書熟悉機(jī)床的性能、加工范圍和精度，并要熟練地掌握機(jī)床及其數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)各部分的作用及操作方法。(2)檢查各開關(guān)、旋鈕和手柄是否在正確位置。(3)啟動(dòng)控制電氣部分，按規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱。(4)開動(dòng)機(jī)床使其空運(yùn)轉(zhuǎn)，并檢查各開關(guān)、按鈕、旋鈕和手柄的靈敏性及潤滑系統(tǒng)是否正常等。(5)熟悉被加工件的加工程序和編程原點(diǎn)。刀具與工件的裝夾(1)安放刀具時(shí)應(yīng)注意刀具的使用順序，刀具的安放位置必須與程序要求的順序和位置一致。(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刀具與夾具發(fā)生干涉。加工(1)進(jìn)行首件加工前，必須經(jīng)過程序檢查(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)，必須正確輸人程序，不得擅自更改程序。(3)在加工過程中操作者應(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、磁帶或磁盤等收藏起來妥善保管，以備再用。4.2.3數(shù)控加工程序編制1．坐標(biāo)系統(tǒng)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，并使所編程序有互換性，ISO標(biāo)準(zhǔn)和我國國家標(biāo)準(zhǔn)都統(tǒng)一規(guī)定了數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸及其運(yùn)動(dòng)方向，這給數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床的設(shè)計(jì)、使用及維修帶來了極大的方便。(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)方向和移動(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)床坐標(biāo)系，也叫標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系，如圖4-38所示。右手的大拇指、食指和中指保持相互垂直，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軸的正方向。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和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，其余四指則分別指向+A、+B、+C軸的旋轉(zhuǎn)方向。Z軸通常把傳遞切削力的主軸定為Z軸。對(duì)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；對(duì)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；如圖4-39所示。Z軸的正方向取為刀具遠(yuǎn)離工件的方向。X軸X軸一般平行于工件裝夾面且與Z軸垂直。對(duì)于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如車床、磨床等)，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；對(duì)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)從刀具主軸向立柱看時(shí)，X軸正向指向右；若Z軸是水平的，當(dāng)從主軸向工件看時(shí)，X軸正向指向右。Y軸當(dāng)X軸與Z軸確定之后，Y軸垂直于X軸和Z軸，其方向可按右手定則確定。(a)(b)圖4-39數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系(a)數(shù)控車床(b)數(shù)控銑床(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)建立的坐標(biāo)系。又稱為編程坐標(biāo)系或工作坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系一般供編程使用，確定工件坐標(biāo)系時(shí)不必考慮工件在機(jī)床上的實(shí)際裝夾位置。(3)附加坐標(biāo)系為了編程和加工的方便，如果還有平行于X、Y、Z坐標(biāo)軸的坐標(biāo)，有時(shí)還需設(shè)置附加坐標(biāo)系，可以采用的附加坐標(biāo)系有：第二組U、V、W坐標(biāo)，第三組P、Q、R坐標(biāo)。2．幾個(gè)重要術(shù)語(1)機(jī)床原點(diǎn)機(jī)床原點(diǎn)又稱為機(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)和制造單位確定的，通常不允許用戶改變。機(jī)床原點(diǎn)是工件坐標(biāo)系、機(jī)床參考點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，也是制造和調(diào)整機(jī)床的基礎(chǔ)。數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)一般設(shè)在卡盤后端面的中心，如圖4-40(a)所示。數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)，各生產(chǎn)廠不一致，有的設(shè)在機(jī)床工作臺(tái)的中心，有的設(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)定和控制。其位置由機(jī)械擋塊或行程開關(guān)來確定。機(jī)床參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是(a)(b)圖4-40數(shù)控機(jī)床的機(jī)床原點(diǎn)與機(jī)床參考點(diǎn)(a)數(shù)控車床(b)數(shù)控銑床一個(gè)已知定值，也就是說，可以根據(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，表明機(jī)床坐標(biāo)系已自動(dòng)建立?？梢哉f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)，并且記錄在機(jī)床說明書中，用戶不得更改。一般數(shù)控車床、數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)和機(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)稱為工件原點(diǎn)或編程原點(diǎn)。工件原點(diǎn)在工件上的位置雖可任意選擇，但一般應(yīng)遵循以下原則：①工件原點(diǎn)選在工件圖樣的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(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)量和檢驗(yàn)。數(shù)控車床上加工工件時(shí)，工件原點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線與工件右端面(或左端面)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)一般設(shè)在進(jìn)刀方向一側(cè)工件外輪廓表面的某個(gè)角上或?qū)ΨQ中心上，如圖4-41(b)所示。(4)絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)絕對(duì)坐標(biāo)是指所有點(diǎn)的坐標(biāo)值都是相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)計(jì)量的；相對(duì)坐標(biāo)又叫增量坐標(biāo)，是指運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)的坐標(biāo)值是以前一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)作為起點(diǎn)來計(jì)量的。在數(shù)控程序中絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)可單獨(dú)使用，也可在不同程序段上交叉使用，數(shù)控車床上還可以在同一程序段中混合使用，使用原則主要是看那種方式編程更方便。(a)(b)圖4-41工件原點(diǎn)設(shè)置(a)數(shù)控車床(b)數(shù)控銑床(5)對(duì)刀與對(duì)刀點(diǎn)在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀尖點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置。每把刀具的半徑與長度尺寸都是不同的，刀具裝在機(jī)床上后，應(yīng)在控制系統(tǒng)中設(shè)置刀具的基本位置，即常說的對(duì)刀問題。數(shù)控機(jī)床的裝備不同，所采用的對(duì)刀方法也不同。如果數(shù)控機(jī)床自帶對(duì)刀儀或配有機(jī)外對(duì)刀儀，那么對(duì)刀問題會(huì)比較簡(jiǎn)單，對(duì)刀精度也較高；否則，只能采用手動(dòng)對(duì)刀，對(duì)刀過程相對(duì)復(fù)雜，效率也低。在數(shù)控車床上，常用的對(duì)刀方法為試切對(duì)刀。對(duì)于數(shù)控銑床來說，通常工件坐標(biāo)系的確定，是通過對(duì)刀的過程來實(shí)現(xiàn)的，即使用對(duì)刀點(diǎn)來確定工件原點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)是指通過對(duì)刀確定刀具與工件相對(duì)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在工件上，也可以設(shè)在與工件的定位基準(zhǔn)有一定關(guān)系的夾具某一位置上。其選擇原則是：①所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單；②對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置；③對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在加工過程中檢查方便、可靠的位置；④對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。當(dāng)對(duì)刀精度要求較高時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，對(duì)于以孔定位的工件，一般取孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。對(duì)刀點(diǎn)往往與工件原點(diǎn)重合。若二者不重合，在設(shè)置機(jī)床零點(diǎn)偏置時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到兩者的差值。(6)換刀點(diǎn)換刀點(diǎn)是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀加工的機(jī)床而設(shè)置的，因?yàn)檫@些機(jī)床在加工過程中要自動(dòng)換刀，在編程時(shí)應(yīng)考慮選擇合適的換刀位置。對(duì)于手動(dòng)換刀的數(shù)控銑床，也應(yīng)確定相應(yīng)的換刀位置。為防止換刀時(shí)碰傷零件、刀具或夾具，換刀點(diǎn)常常設(shè)置在被加工零件的輪廓之外，并留有一定的安全量。3．?dāng)?shù)控代碼數(shù)控代碼是數(shù)控加工程序的基本單元，它由規(guī)定的文字、數(shù)字和符號(hào)組成。我國制定的有關(guān)準(zhǔn)備功能G代碼和輔助功能M代碼的標(biāo)準(zhǔn)，與國際上使用的ISO標(biāo)準(zhǔn)基本一致。(1)表示地址符的英文字母的含義一個(gè)數(shù)控加工程序是由若干個(gè)程序段組成的，程序段是其中的一條語句。程序段由程序段號(hào)、地址、數(shù)字、符號(hào)等組成。在程序段中表示地址的英文字母的含義見表4-6。表4-6表示地址符的英文字母的含義功能地址字母意義程序號(hào)O、P程序編號(hào)，子程序號(hào)的指定程序段號(hào)N程序段順序編號(hào)準(zhǔn)備功能G指令動(dòng)作的方式坐標(biāo)字X、Y、Z坐標(biāo)軸的移動(dòng)指令A(yù)、B、C；U、V、W附加軸的移動(dòng)指令I(lǐng)、J、K圓弧圓心坐標(biāo)進(jìn)給速度F進(jìn)給速度的指令主軸功能S主軸轉(zhuǎn)速指令（r·min-1）刀具功能T刀具編號(hào)指令輔助功能M、B主軸、冷卻液的開關(guān)，工作臺(tái)分度等補(bǔ)償功能H、D補(bǔ)償號(hào)指令暫停功能P、X暫停時(shí)間指定循環(huán)次數(shù)L子程序及固定循環(huán)的重復(fù)次數(shù)圓弧半徑R實(shí)際是一種坐標(biāo)字(2)準(zhǔn)備功能G代碼準(zhǔn)備功能G代碼是建立機(jī)床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令，如插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)等。G代碼分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。模態(tài)代表該代碼一經(jīng)在一個(gè)程序中指定，直到出現(xiàn)同組的另一個(gè)代碼時(shí)才失效；非模態(tài)代碼只在寫有該代碼的程序中才有效。國標(biāo)中規(guī)定G代碼由字母G及其后面的二位數(shù)字組成，從G00~G99共100種代碼。見表4-7。(3)輔助功能M代碼輔助功能M代碼用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動(dòng)、停止、冷卻液的開關(guān)，刀具的更換等各種輔助動(dòng)作及其狀態(tài)。輔助功能M代碼由字母M及其后面的二位數(shù)字組成，也有M00~M99共100種代碼。見表4-8。4.2.4數(shù)控加工工藝文件編制數(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。這些技術(shù)文件是對(duì)數(shù)控