蔣 麗

（江蘇省常州市建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213022）

隨著我國機(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展、自動(dòng)化技術(shù)越來越普及，許多企業(yè)都大量地引進(jìn)了數(shù)控加工設(shè)備，提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。零件的加工質(zhì)量、加工效率，不僅與數(shù)控機(jī)床的精度相關(guān)，還與數(shù)控加工中的工藝設(shè)計(jì)密切相關(guān)。因此，在使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械零件的加工時(shí)，要充分考慮工藝設(shè)計(jì)對(duì)零件加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響。

1 分析零件圖

普通機(jī)床的工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工效率低，尤其對(duì)于批量加工的零部件，精度要求較高時(shí)，普通機(jī)床很難實(shí)現(xiàn)。

對(duì)零件圖進(jìn)行分析、研究，尤其對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，選擇其中需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容，解決難題、提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。

2 工序的劃分、擬定合理的加工路線

工序的劃分和加工路線的擬定直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的使用效率、加工精度和經(jīng)濟(jì)效益等問題，應(yīng)盡可能集中，通常粗、精加工在一次裝夾中完成，除考慮常規(guī)的工藝要求外，還應(yīng)考慮下列因素：

（1）工步的安排要遵循由粗到精的原則。

（2）進(jìn)行輪廓加工時(shí)盡量采用圓弧切入、圓弧切出的方式，盡量少采用直線進(jìn)退刀的方式。

（3）保證精度：粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行。

（4）在加工過程中，應(yīng)盡量減少換刀的次數(shù)，可以節(jié)省時(shí)間，同時(shí)應(yīng)減少空行程，以最短的路線到達(dá)各加工部位，提高加工效率。

（5）劃分工序：制定先面后孔、先簡單再復(fù)雜的加工工序，包括車端面、車位輪廓、車螺紋、倒角、鏜內(nèi)孔等工序。

3 選擇刀具、確定切削用量

刀具和切削用量的選擇，決定了零件的加工質(zhì)量和加工效率。數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的機(jī)床，所以對(duì)數(shù)控加工的刀具有更高的要求。

粗加工時(shí)選擇剛性較好的刀具，以去除余量為主，也可選用精加工淘汰下來的刀具，節(jié)省開支；半精加工、精加工是選擇耐用度高、精度較高的刀具，保證零件的加工精度。根據(jù)被加工零件的要求，可以設(shè)計(jì)一些專用的刀具。使用加工中心刀庫，刀具安裝時(shí)應(yīng)考慮刀庫的平衡，因?yàn)槊堪训毒叩闹亓坎煌?。切削用量的選擇，應(yīng)在機(jī)床的允許范圍內(nèi)選取，同時(shí)考慮刀具的耐用度，機(jī)床、夾具的剛性和材料的硬度等因素。一般在粗加工時(shí)，可選用較大的切削深度和進(jìn)給速度，精加工時(shí)選取較高的轉(zhuǎn)速、較小的切削深度和進(jìn)給速度，保證粗糙度。

4 選擇工藝裝備

4.1 刀具的選擇

數(shù)控加工費(fèi)用高，為提高經(jīng)濟(jì)效益，數(shù)控刀具的類型、規(guī)格和精度等級(jí)應(yīng)能夠滿足加工要求，一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：①盡量選用硬質(zhì)合金刀具，合理選擇刀具的幾何參數(shù)，提高切削性能；刀具應(yīng)具有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削的性能。②刀具必須具有較高的精度。要保證數(shù)控加工中不會(huì)發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響到加工的順利進(jìn)行，要求刀具必須具有很好的可靠性及較強(qiáng)的適應(yīng)性。無論在粗加工或精加工中，都應(yīng)具有比普通機(jī)床加工所用刀具更高的耐用度，盡量減少更換或修磨刀具及對(duì)刀的次數(shù)，從而提高數(shù)控機(jī)床的加工效率和保證加工質(zhì)量。③斷屑及排屑性能好。數(shù)控加工中，斷屑和排屑不像普通機(jī)床加工那樣能及時(shí)由人工處理，切屑易纏繞在刀具和工件上，會(huì)損壞刀具和劃傷工件已加工表面，甚至?xí)l(fā)生傷人和設(shè)備事故，影響加工質(zhì)量和機(jī)床的安全運(yùn)行，所以要求刀具具有較好的斷屑和排屑性能。

4.2 夾具的選擇

當(dāng)小批量零件加工時(shí)，盡可能地選用組合夾具、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的夾具。當(dāng)加工零件批量大或者比較穩(wěn)定時(shí)，可以設(shè)計(jì)成專用夾具，減少前期準(zhǔn)備的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

4.3 量具的選擇

一般選用通用量具，如游標(biāo)卡尺、千分尺等，量具的精度要和加工零件要求的尺寸精度相匹配。

5 圖樣尺寸的標(biāo)注

設(shè)計(jì)人員在標(biāo)注尺寸時(shí)候，常常會(huì)用局部分散的尺寸標(biāo)注方法，這樣一來便于編程，二來又有利于尺寸間的計(jì)算和相互協(xié)調(diào)。

編程原點(diǎn)作為編程坐標(biāo)的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，它的正確選擇直接影響到零件的加工精度和坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算，在選擇編程原點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則：

（1）編程原點(diǎn)。

（2）編程原點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于編程和坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算簡便。

（3）編程原點(diǎn)所引起的加工誤差應(yīng)最小。

（4）編程原點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在容易找出的位置，而且也要便于測(cè)量。

6 選擇正確的切削加工方式、使用高效刀具

不同的銑削方法，得到的零件的表面粗糙度也不同。一般精加工時(shí)應(yīng)采用順銑的切削方式，有利于提高零件的表面質(zhì)量。

為充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的性能，提高零件加工的表面質(zhì)量，應(yīng)選擇高強(qiáng)度、高耐用度的刀具。平面銑削時(shí)，可選用多面硬質(zhì)合金的銑刀或立銑刀；當(dāng)加工余量較小且表面質(zhì)量要求較高時(shí)，可選用立方氮化硼復(fù)合刀片的端銑刀或鑲陶瓷刀片的端銑刀。

7 實(shí) 例

圖1和圖2所示，加工毛坯為150mm×120mm×25mm和150mm×120mm×20 mm的零件，試進(jìn)行工藝分析。

圖1

圖2

加工該零件時(shí)，需要注意件2是相配的零件，加工前確定加工工件的內(nèi)外輪廓時(shí)所允許的刀具最大直徑，避免產(chǎn)生干涉。選用較小的銑刀加工時(shí)，由于剛性不足，切削用量的設(shè)置也應(yīng)該相應(yīng)降低。

7.1 件1

根據(jù)件1的形狀特征分析，件1需要在加工中心上完成輪廓的加工。150mm×120mm的毛坯尺寸已經(jīng)符合要求，不需要再進(jìn)行加工。工件在安裝過程中，要注意放在平口鉗口中間位置。工件高出鉗口，保證加工深度，大約高出10mm。工件必須用百分表進(jìn)行平行度、垂直度的效驗(yàn)。毛坯材料確定為45#鋼，可以選擇硬質(zhì)合金類的刀具。

（1）通過計(jì)算，選擇Φ16 mm的銑刀加工外輪廓，選擇刀具起刀點(diǎn)、擬定的加工路線和退刀點(diǎn)的選擇要避免與工件的其它輪廓發(fā)生干涉。修改刀具的半徑補(bǔ)償值，單邊留0.15mm的余量進(jìn)行最后的精加工。在精加工時(shí)，尺寸最好做到中間公差，避免刀具或機(jī)床本身存在誤差。

（2）內(nèi)輪廓加工。 橢圓形內(nèi)輪廓與薄壁之間的距離只有4 mm左右，為了保證尺寸，避免發(fā)生干涉，所以選擇直徑Φ3mm的立銑刀進(jìn)行分層切削。Φ10的通孔作為工藝孔，選擇Φ9.8的麻花鉆先進(jìn)行鉆孔，以孔的中心為起刀和退刀點(diǎn)，銑內(nèi)輪廓為了保證壁厚0.78mm可更改刀補(bǔ)加工。

（3）加工橢圓形輪廓。加工橢圓形輪廓之前需要將刀補(bǔ)修改好，否則可能會(huì)造成零件的報(bào)廢。選用立銑刀進(jìn)行加工。

（4）Φ10 mm和Φ26 mm孔加工。Φ10 mm的通孔已經(jīng)用Φ9.8 mm的麻花鉆進(jìn)行粗加工，Φ26 mm的沉孔要求比較高，直徑、深度和粗糙度都有要求，所以沉孔的加工分為兩步：先粗銑后精鏜。加工完后采用Φ10h7的鉸刀對(duì)通孔進(jìn)行鉸孔，鉸孔時(shí)要注意進(jìn)給的速度和冷卻液的澆注。

（5）2～Φ12mm通孔的加工。從視圖可以看出此孔需要進(jìn)行R3倒圓角加工，可以用Φ10 mm的平底刀編輯倒圓角宏程序進(jìn)行加工，后再用Φ12h7的鉸刀對(duì)孔進(jìn)行鉸削。

7.2 刀具參數(shù)表

表1 選用刀具及其切削用量參數(shù)

7.3 件2的分析

件2的毛坯已經(jīng)符合加工的要求，在安裝之前，盡量把工件安裝在平口鉗口的中間位置。裝夾時(shí)，鉗口內(nèi)墊上合適高度的高精度平行墊鐵，等毛坯調(diào)整好后將毛坯夾緊再取出墊鐵。

（1）加工三個(gè)內(nèi)輪廓。加工中間的“心”型 凹槽時(shí)要注意，可以以工件的基準(zhǔn)點(diǎn)為起刀點(diǎn)和退刀點(diǎn)，切入點(diǎn)選擇時(shí)要慎重否則很容易造成過切。選擇兩個(gè)圓弧之間的切點(diǎn)為刀具的起刀點(diǎn)。選擇Φ18的鍵槽銑刀進(jìn)行粗加工，再使用同一把刀具對(duì)橢圓凹槽進(jìn)行粗加工，選擇G41刀補(bǔ)時(shí)切入點(diǎn)為（X－30，Y－75）。最后對(duì)鍵形凹槽粗加工時(shí)根據(jù)凹槽的最小圓弧選擇Φ8的鍵槽銑刀加工，注意：刀具在深度方向進(jìn)給時(shí)選擇較小的進(jìn)給量。

（2）輪廓的精加工。進(jìn)行所有輪廓的精加工時(shí)可使用統(tǒng)一的刀具，根據(jù)鍵形凹槽的最小圓弧選擇Φ8的立銑刀，在加工“心”形凹槽時(shí)還要對(duì)邊角進(jìn)行倒圓角，精加工時(shí)尺寸盡量作中差。

（3）2×M12螺紋孔。加工螺紋最重要的是麻花鉆、倒角鉆、絲錐的選擇，根據(jù)查表M12的螺距為1.75 mm，計(jì)算得麻花鉆的直徑為10.25 mm，根據(jù)查表可選擇10.2 mm的麻花鉆鉆孔，再使用Φ12的擴(kuò)孔鉆代替倒角鉆對(duì)所鉆的孔進(jìn)行倒角，最后使用M12的絲錐攻絲。

7.4 刀具參數(shù)表

表2 選用刀具及其切削用量參數(shù)