第二章數(shù)控加工工藝

1、第二章 數(shù)控加工工藝第2章 數(shù)控加工工藝 學(xué)習(xí)要點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床作為一種高效的自動(dòng)化加工設(shè)備，它的優(yōu)勢能否充分發(fā)揮出來還需要在數(shù)控機(jī)床的檢測與驗(yàn)收、數(shù)控機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床用刀具、數(shù)控工藝、數(shù)控加工操作等方面有效的配合。數(shù)控加工技術(shù)的普及與提高已成為推動(dòng)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。 數(shù)控加工系統(tǒng)工具種類繁多，而且不斷出現(xiàn)新的工具。加工過程中在能滿足零件的加工要求的前提下，要多選用低成本通用或現(xiàn)有的通用工具。要做到合理配置數(shù)控加工的工具，就要對它們的性能有詳盡的掌握。 本章通過基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，將獲得以下知識。 (1) 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)知識。 (2) 數(shù)控車床加工工藝分析設(shè)計(jì)的方法。 (3) 數(shù)控車床

2、加工工藝分析設(shè)計(jì)的方法。 技能目標(biāo) 通過花盤零件數(shù)控加工前的準(zhǔn)備，訓(xùn)練出配置數(shù)控加工工藝系統(tǒng)的能力，熟練掌握常用夾具、刀具的工作原理和使用方法。通過拓展實(shí)訓(xùn)和課后訓(xùn)練，進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)控加工準(zhǔn)備的能力，同時(shí)提升分析問題和解決問題的能力，具體如下。 (1) 熟知數(shù)控加工工藝分析設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟。 (2) 具備數(shù)控車床加工工藝分析設(shè)計(jì)的能力。 (3) 具備數(shù)控銑床加工工藝分析設(shè)計(jì)的能力。 項(xiàng)目案例導(dǎo)入 花盤的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)花盤的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 在零件的加工過程中工藝分析是尤其重要的，而數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程的前提和依據(jù)，沒有符合實(shí)際的數(shù)控加工工藝，就不可能有真正可行的數(shù)控加工程序。結(jié)合數(shù)

3、控加工工藝要求，對圖2.1（下一頁）所示的花盤零件進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。圖2.1 花盤零件 項(xiàng)目分析任務(wù) 編制花盤零件加工前需要對其進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，選擇合適的夾具、刀具及檢測用具。本書提倡遵循實(shí)際制造(加工)的工藝順序工作，這樣不僅能訓(xùn)練數(shù)控加工能力，同時(shí)還可以討論機(jī)械制造方法。因此，按照實(shí)際制造(加工)的工藝順序，設(shè)計(jì)花盤零件的工藝準(zhǔn)備工作過程如下。 (1) 學(xué)習(xí)并理解相關(guān)的基礎(chǔ)知識。 (2) 小組討論該零件制造(加工)的工藝順序，作為數(shù)控編程的依據(jù)，供第3章學(xué)習(xí)使用。 (3) 為了提高工作效率，制訂工作計(jì)劃。 (4) 填寫加工工藝卡片。 (5) 對設(shè)計(jì)花盤零件的加工工作準(zhǔn)備過程進(jìn)行檢查與評估

4、?；?礎(chǔ) 知 識 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)數(shù)控加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。 數(shù)控加工工藝的內(nèi)容十分具體。 數(shù)控加工工藝必須嚴(yán)密。 工序相對集中。 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容 根據(jù)數(shù)控加工的實(shí)踐，數(shù)控加工工藝主要包括以下幾個(gè)方面。 (1) 選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件和確定工序內(nèi)容。 (2) 零件圖紙的數(shù)控工藝性分析，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求。 (3) 制定數(shù)控工藝路線，如工序劃分、加工順序的安排、基準(zhǔn)選擇、與非數(shù)控加工工藝的銜接等。 (4) 數(shù)控工序的設(shè)計(jì)，如工步、刀具選擇、夾具定位與安裝、走刀路線確定、測量、切削用量的確定等。 (5) 處理特殊的工藝問題，如對刀點(diǎn)、換刀

5、點(diǎn)確定，加工路線確定，刀具補(bǔ)償，分配加工誤差等。 (6) 數(shù)控加工技術(shù)文件的編寫。l精度要求高的零件l表面粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件l輪廓形狀復(fù)雜的零件l帶一些特殊類型螺紋的零件l超精密、超低表面粗糙度的零件數(shù)控車削的主要加工對象數(shù)控車削常用刀具圖2.2 數(shù)控車刀主要類型1) 切削深度ap(mm) 切削深度主要根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件的剛度來決定。在剛度允許的情況下，應(yīng)以最少的進(jìn)給次數(shù)切除加工余量，最好一次切凈余量，以便提高生產(chǎn)率。在數(shù)控機(jī)床上，精加工余量可小于普通機(jī)床，一般取0.20.5mm。2) 主軸轉(zhuǎn)速n(r/min) 主軸轉(zhuǎn)速主要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選取。3) 進(jìn)給量(進(jìn)給

6、速度) f (mm/min或mm/r) 進(jìn)給量(進(jìn)給速度)是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給量數(shù)值應(yīng)選小些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。最大進(jìn)給量則受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制，并與脈沖當(dāng)量有關(guān)。硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度參考表見表2.1，硬質(zhì)合金車刀粗車外圓及端面進(jìn)給量見表2.2。數(shù)控車床切削用量選擇工件材料熱處理狀態(tài)切削深度ap /mm0.3226610進(jìn)給量f/(mm/r)0.080.30.30.60.61切削速度Vc /(m/min)合金工具鋼熱軋10013070905070

7、調(diào)質(zhì)8011050704060工具鋼退火9012060805070灰鑄鐵HBS355881212進(jìn)給量f/(mm/r)碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼耐 熱 鋼16X25200.30.4400.40.50.30.4600.50.70.40.60.30.51000.60.90.50.70.50.60.40.5數(shù)控銑床加工對象數(shù)控銑削常用銑加工刀具三面刃銑刀的加工范圍數(shù)控銑床常用孔加工刀具帶柄式銑刀與機(jī)床主軸連接銑削切削用量選擇 1) 背吃刀量ap(端銑)或側(cè)吃刀量ae(圓周銑)的選擇 銑削加工分為粗銑、半精銑和精銑。粗銑時(shí)，在機(jī)床動(dòng)力足夠(經(jīng)機(jī)床動(dòng)力校核確定)和工藝系統(tǒng)剛度許可的條件下，應(yīng)選取盡可能大的吃刀

8、量(端銑的背吃刀量ap或圓周銑的側(cè)吃刀量ae)。一般情況下，在留出精銑和半精銑的余量0.52mm后，其余的余量可作為粗銑吃刀量，盡量一次切除。半精銑吃刀量可選為0.51.5mm。精銑吃刀量可選為0.20.5mm。 (1)在工件表面粗糙度值要求為Ra12.525mm時(shí)，如果圓周銑削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于6mm，粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但在余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可分兩次進(jìn)給完成。 (2)在工件表面粗糙度值要求為Ra3.212.5mm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)吃刀量選取同前。粗銑后留0.5l.0mm余量，在半精銑時(shí)一次切除。 (3)在

9、工件表面粗糙度值要求為Ra0.83.2mm時(shí)，可分粗銑、半精銑、精銑3步進(jìn)行。半精銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量取1.52mm；精銑時(shí)圓周銑側(cè)吃刀量取0.30.5mm，面銑刀背吃刀量取0.51mm。半精銑、精銑所確定的吃刀量即是上工序所留加工余量。 2) 進(jìn)給速度Vf的選擇 進(jìn)給速度Vf(mm/min)與每齒進(jìn)給量fz有關(guān)，即 Vfnzfz 式中：n銑刀主軸轉(zhuǎn)速，r/min； z 銑刀齒數(shù)。 粗加工時(shí)，每齒進(jìn)給量fz的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料和銑刀類型。工件材料強(qiáng)度和硬度越高，選取的fz越小，反之則越大；硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量fz應(yīng)大于同類高速鋼銑刀；而對于面銑刀、圓柱銑刀、立銑刀

10、，由于它們刀齒強(qiáng)度不同，其每齒進(jìn)給量fz按面銑刀圓柱銑刀立銑刀排列順序依次遞減。 精加工時(shí)，每齒進(jìn)給量fz的選取要考慮工件表面粗糙度的要求，表面粗糙度值越低，每齒進(jìn)給量fz越小。表2.5所示為面銑刀的每齒進(jìn)給量fz推薦值。 3) 切削速度Vc的選擇 切削速度與刀具耐用度、吃刀量、每齒進(jìn)給量、刀具齒數(shù)成反比，與銑刀直徑成正比，此外還與工件材料、刀具材料、銑刀材料、加工條件等因素有關(guān)。表2.6所示為銑削速度Vc推薦范圍值。表2.5 面銑刀的每齒進(jìn)給量fz(推薦值) mm/z工件材料高速鋼刀齒硬質(zhì)合金刀齒鋼材0.020.060.100.25鑄鐵0.050.10.150.30每齒進(jìn)給量fz和切削速度Vf，一般情況下從切削用量手冊中查出。表2.6 銑削速度Vc推薦范圍值 工件材料抗彎強(qiáng)度/MPa硬度/HBS刀具材料/(m/min)硬質(zhì)合金高速鋼20鋼420156150190204545鋼610229120150203540Cr調(diào)質(zhì)100022025060901525灰鑄鐵15016322970100142262330561202003060鋁合金2060400600112300不銹鋼55170501001625本章小結(jié) 至此完成了本章的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和項(xiàng)目訓(xùn)練,主要內(nèi)容有以下5個(gè)方面. (1) 學(xué)習(xí)數(shù)控加工工藝的基本概念。 (2) 理解數(shù)控加工工藝分