數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)

數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它是綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)檢測(cè)、精密機(jī)械制造和管理信息等技術(shù)而發(fā)展起來的高新科技。作為數(shù)控加工的主體設(shè)備，數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。本文主要討論數(shù)控車床的零件加工工藝，結(jié)合典型零件對(duì)數(shù)控車零件進(jìn)行講解。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控車床加工工藝分析、刀具的選用、切屑用量的選擇。數(shù)控加工工藝分析1.1數(shù)控加工工藝概念敷控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程中。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。數(shù)控加工工藝過程，是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(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過程。1.2數(shù)控加工工藝內(nèi)容選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容。對(duì)零件圖樣進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析。零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定。數(shù)控加工工藝方案的制定。工步、進(jìn)給路線的確定。選擇數(shù)控機(jī)床的類型。刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)。切削參數(shù)的確定。加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改。首件試切加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理。1.3工序與工布的劃分工序的劃分：在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應(yīng)根據(jù)圖樣，考慮是否可以在一臺(tái)機(jī)床上完成整個(gè)零件的加工工作。若不能，則應(yīng)決定其中那一部分在數(shù)控機(jī)床上加工，那一部分在其他機(jī)床上完成。一般工序劃分有以下幾種方式：1.3.1按零件裝卡定位方式劃分工序由于每個(gè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各加工表面的技術(shù)要求也有所不同，故加工時(shí)，其定位方式則各有差異。一般加工外形時(shí)，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時(shí)又以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。1.3.2按粗、精加工劃分工序根據(jù)零件的加工精度、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，即先粗加工再精加工。此時(shí)可用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。1.3.3按所用刀具劃分工序?yàn)榱藴p少換刀次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。在專用數(shù)控機(jī)床和加工中心中常采用這種方法。工步的劃分：主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)不同的表面進(jìn)行加工。為了便于分析和描述較復(fù)雜的工序，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進(jìn)行。（2）對(duì)于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時(shí)間恢復(fù)，可減少由變形引起的對(duì)孔的精度的影響。按刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工生產(chǎn)率。總之，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。數(shù)控刀具的選用2.1數(shù)控機(jī)床的刀具特點(diǎn)數(shù)控加工對(duì)刀具的要求不僅精度高、強(qiáng)度大、剛度好、壽命長(zhǎng)。而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。切削刀具由傳統(tǒng)的機(jī)械工具實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級(jí)階段向面向用戶、面向使用的高級(jí)階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會(huì)資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過渡到全面進(jìn)入“三高一專(高效率、高精度、高可靠性和專用化)”的數(shù)控刀具時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍。成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展緊密相連，是應(yīng)用材料科學(xué)、制造科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的高科技成果的結(jié)晶。2.2刀具材料數(shù)控車床使用的刀具材料一般為高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金和陶瓷。在數(shù)控切削加工時(shí)，數(shù)控刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和摩擦，數(shù)控刀具在高溫下進(jìn)行切削的同時(shí)，還承受切削力、沖擊和振動(dòng)，因此數(shù)控刀具材料應(yīng)滿足以下基本條件：2.2.1硬度刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度應(yīng)在62HRC以上，并要求保持較高的高溫硬度。2.2.2耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的綜合反映。2.2.3強(qiáng)度和韌性一種好的刀具材料，應(yīng)根據(jù)它的使用要求，兼顧硬度和耐磨性兩方面的性能，有所側(cè)重。滿足高切削力、沖擊和振動(dòng)的條件。2.2.4耐熱性數(shù)控刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性，并有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化能力。2.2.5導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù)在其他條件相同的情況下，刀具材料的熱導(dǎo)率越大，則由刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數(shù)小，則可減少刀具的熱變形。2.2.6工藝性為了便于制造，要求數(shù)控刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊、切削加工和可耐磨性、熱處理特性。材料的高溫特性對(duì)熱軋刀具十分重要。（下轉(zhuǎn)第293頁）（上接第194頁）2.3數(shù)控刀具的選擇（1）刀片形狀的選擇：正型（前角）刀片：對(duì)于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)型（前角）刀片：對(duì)于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。（2）一般外圓車削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工用55°、35°菱形和圓形刀片；在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。（3）前角的作用。大負(fù)前角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度大，以適應(yīng)斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件。大正前角用于：切削軟質(zhì)材料易切削材料被加工材料及機(jī)床剛性差時(shí)。（4）后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度高時(shí)。大后角用于：切削軟材料；切削易加工硬化的材料。（5）主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削細(xì)而長(zhǎng)的工件；機(jī)床剛性差時(shí)。小主偏角用于：工件硬度高，切削溫度大時(shí)；大直徑零件的粗加工；機(jī)床剛性高時(shí)。（6）副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為5°?15°。（7）刃俯角是前刀面傾斜的角度。重切削時(shí)，切削開始點(diǎn)的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時(shí)為3°?5°。切屑用量的選擇數(shù)控加工時(shí)對(duì)同一加工過程選用不同的切削用量，會(huì)產(chǎn)生不同的切削效果。合理的切削用量應(yīng)能保證工件的質(zhì)量要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系統(tǒng)強(qiáng)度、剛性允許的條件下充分利用機(jī)床功率，最大限度地發(fā)揮刀具的切削性能，并保證刀具具有一定的使用壽命。3.1粗車時(shí)切削用量的選擇粗車時(shí)一般以提高效率為主，兼顧經(jīng)濟(jì)性和加工成本。提高切削速度、加大進(jìn)給量和切削深度都能提高生產(chǎn)率。其中切削速度對(duì)刀具壽命的影響最大，切削深度對(duì)刀具壽命的影響最小，所以考慮粗加工切削用量時(shí)首先應(yīng)選擇一個(gè)盡可能大的切削深度，以減少進(jìn)給次數(shù)，其次選擇較大的進(jìn)給速度，最后在刀具使用壽命和機(jī)床功率允許的條件下選擇一個(gè)合理的