數(shù)控工藝第六章

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1、第6章 數(shù)控銑床加工工藝,數(shù)控銑床加工工藝以普通銑床的加工工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)控銑床的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)解決數(shù)控銑床加工過程中面臨的工藝問題，其內(nèi)容包括金屬切削原理與刀具、加工工藝、典型零件加工及工藝性分析等方面的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論。 本章的宗旨在于從工程實(shí)際操作應(yīng)用的角度，介紹數(shù)控銑床加工工藝所涉及的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原則，以便于讀者在操作實(shí)訓(xùn)過程中科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)加工工藝。充分發(fā)揮數(shù)控銑床的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗。,6 . 1 數(shù)控銑床加工工藝概述,6 . 1 . 1 數(shù)控銑床簡介 數(shù)控銑床是主要采用銑削方式加工工件的數(shù)控機(jī)床。它能夠進(jìn)行外形輪廓銑削、平面或曲面型

2、銑削及三維復(fù)雜型面的銑削，如凸輪、模具、葉片、螺旋槳等。另外，數(shù)控銑床還具有孔加工的功能，通過特定的功能指令可進(jìn)行一系列孔的加工，如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、銼孔和攻螺紋等。,1 數(shù)控銑床的分類 數(shù)控銑床種類很多，按其體積大小可分為小型、中型和大型數(shù)控銑床。 一般數(shù)控銑床是指規(guī)格較小的升降臺(tái)式數(shù)控銑床，其工作臺(tái)寬度多在400mm 以下，規(guī)格較大的數(shù)控銑床，其功能已向加工中心靠近，進(jìn)而演變成柔性加工單元。 按其控制坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)可分為二軸半聯(lián)動(dòng)、三軸聯(lián)動(dòng)和多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床等。 如對(duì)于有特殊要求的數(shù)控銑床，可以加進(jìn)一個(gè)回轉(zhuǎn)的A 坐標(biāo)或C 坐標(biāo)，即增加一個(gè)數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，這時(shí)機(jī)床數(shù)控系

3、統(tǒng)為四軸聯(lián)動(dòng)控制的數(shù)控系統(tǒng)，可用來加工螺旋槽、葉片等空間曲面零件。 常用的分類方法是按其主軸的布局形式分為立式數(shù)控銑床，臥式數(shù)控銑床和立臥兩用數(shù)控銑床。,( l ) 按主軸布置形式分類 l ）立式數(shù)控銑床立式數(shù)控銑床的主軸軸線垂直于水平面，是數(shù)控銑床中最常見的一種布局形式，應(yīng)用范圍也最廣泛。立式數(shù)控銑床中又以三坐標(biāo)（x、y 、z）聯(lián)動(dòng)銑床居多，其各坐標(biāo)的控制方式主要有以下幾種：, 工作臺(tái)縱、橫向移動(dòng)并升降，主軸不動(dòng)方式。目前小型數(shù)控銑床一般采用這種方式。 工作臺(tái)縱、橫向移動(dòng)，主軸升降方式。這種方式一般運(yùn)用在中型數(shù)控銑床中，如圖6-1 所示。, 龍門架移動(dòng)式，即主軸可在龍門架的橫向與垂直

4、導(dǎo)軌上移動(dòng)，而龍門架則沿床身做縱向移動(dòng)。許多大型數(shù)控銑床都采用這種結(jié)構(gòu)，又稱之為數(shù)控龍門銑床，如圖6-2 所示。,2 ）臥式數(shù)控銑床臥式數(shù)控銑床的主軸軸線平行于水平面，主要用來加工箱體類零件，如圖6-3 所示。為了擴(kuò)大功能和加工范圍，通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn)四軸或五軸加工。這樣，工件在一次加工中可以通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行多方位加工，使配有數(shù)控轉(zhuǎn)盤的臥式數(shù)控銑床在加工箱體類零件和需要在一次安裝中改變工位的零件時(shí)具有明顯的優(yōu)勢。,3 ）立臥兩用數(shù)控銑床立臥兩用數(shù)控銑床的主軸軸線方向可以變換，使一臺(tái)銑床具備立式數(shù)控銑床和臥式數(shù)控銑床的功能，這類銑床適應(yīng)性更強(qiáng)，使用范圍更廣，生產(chǎn)成本也低。所以，目前

5、兩用數(shù)控銑床的數(shù)量正在逐漸增多。 立臥兩用數(shù)控銑床靠手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式更換主軸方向。有些立臥兩用數(shù)控銑床采用主軸頭可以任意方向轉(zhuǎn)換的萬能數(shù)控主軸頭，使其可以加工出與水平面呈不同角度的工件表面。這可以在這類銑床的工作臺(tái)上增設(shè)數(shù)控轉(zhuǎn)盤，以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的“五面加工”。,( 2 ) 按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類 l ）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床一般是在普通立式銑床或臥式銑床的基礎(chǔ)上改造而來的，采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，成本低，機(jī)床功能較少，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度不高，主要用于精度要求不高的簡單平面或曲面零件加工，如圖6-4 所示。,2 ）全功能數(shù)控銑床 全功能數(shù)控銑床一般采用半閉環(huán)或閉環(huán)控制，控制系統(tǒng)功能較強(qiáng)數(shù)

6、控系統(tǒng)功能豐富，一般可實(shí)現(xiàn)四坐標(biāo)或以上的聯(lián)動(dòng)，加工適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用最為廣泛。如圖6-5圖。,3 ）高速銑削數(shù)控銑床 我們一般把主軸轉(zhuǎn)速在800040000r / min 的數(shù)控銑床稱為高速銑削數(shù)控銑床，其進(jìn)給速度可達(dá)1030m/min ，如圖6-6 所示。這種數(shù)控銑床采用全新的機(jī)床結(jié)構(gòu)（主體結(jié)構(gòu)及材料變化）、功能部件（電主軸、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給）和功能強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)，并配以加工性能優(yōu)越的刀具系統(tǒng)，可對(duì)大面積的曲面進(jìn)行高效率、高質(zhì)量的加工。,高速銑削是數(shù)控加工的一個(gè)發(fā)展方向，目前，其技術(shù)正日趨成熟，并逐漸得到廣泛應(yīng)用，但機(jī)床價(jià)格昂貴，使用成本較高。,2 ）進(jìn)給伺服系統(tǒng)由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成

7、，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，包括直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,2 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu) 如圖6-7 所示，數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)等幾大部分組成。 l ）主軸箱包括主軸箱體和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)加工有直接的影響。,3 ）控制系統(tǒng)數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。 4 ）輔助裝置如液壓、氣動(dòng)、潤滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。 5 ）機(jī)床基礎(chǔ)件通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。 6 ）工作臺(tái)。,6.1.2 數(shù)控銑床加工的主要對(duì)象 數(shù)控銑削是機(jī)械

8、加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一，它除了能銑削普通銑床所能銑削的各種零件表面外，還能銑削普通銑床不能銑削的需要二五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的各種平面輪廓和立體輪廓。根據(jù)數(shù)控銑床的特點(diǎn)，從銑削加工角度考慮，適合數(shù)控銑削的主要加工對(duì)象有以下幾類。,1.平面類零件 加工面平行或垂直于定位面，或加工面與水平面的夾角為定角的零件為平面類零件（如圖6-8 所示）。目前在數(shù)控銑床上加工的大多數(shù)零件屬于平面類零件，其特點(diǎn)是各個(gè)加工面是平面，或可以展開成平面。如圖6-8 所示零件均為平面類零件。 平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡單的一類零件，一般只需用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)（即兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)）就可以把它們加工出來。

9、,2、變斜角類零件 加工面與水平面的平角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角零件，如圖6-9所示的飛機(jī)變斜角梁緣條。 變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周的瞬時(shí)接觸為一條線。最好采用四坐標(biāo)、五坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工，若沒有上述機(jī)床，也可采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行兩軸半近似加工。,3 曲面類零件 加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件，如模具、葉片、螺旋槳等。曲面類零件不能展開為平面。加工時(shí)，銑刀與加工面始終為點(diǎn)接觸，一般采用球頭刀在三軸數(shù)控銑床上加工。,當(dāng)曲面較復(fù)雜、通道較狹窄、會(huì)傷及相鄰表面及需要刀具擺動(dòng)時(shí)，要采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)銑床加工。,4 箱體類零件 箱體類零件一

10、般是指具有一個(gè)以上孔系，內(nèi)部有一定型腔或空腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件。 箱體類零件一般都需要進(jìn)行多工位孔系、輪廓及平面加工，公差嚴(yán)求較高，特別是形位公差要求較為嚴(yán)格，通常要經(jīng)過銑、鉆、擴(kuò)、鏜、鉸、锪、攻螺紋等工序，需要刀具較多，在普通機(jī)床上加工難度大，工裝套數(shù)多，費(fèi)用高，加工周期長，需多次裝夾、找正，手工測量次數(shù)多，加工時(shí)必須頻繁地更換刀具，工藝難以制定，更重要的是精度難以保證。,這類零件在加工中心上加工，一次裝夾可完成普通機(jī)床60 % 95 的工序內(nèi)容，零件各項(xiàng)精度一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)節(jié)省費(fèi)用，縮短生產(chǎn)周期。 加工箱體類零件的加工中心，當(dāng)加工工位較多，需工作臺(tái)多次旋轉(zhuǎn)角度才

11、能完成的零件，一般選臥式惶銑類加工中心。當(dāng)加工的工位較少，且跨距不大時(shí)，可選立式加工中心，從一端進(jìn)行加工。,箱體類零件的加工方法，主要有以下幾種。 l ）當(dāng)既有面又有孔時(shí)，應(yīng)先銑面，后加工孔。,( 3 ) 確定零件的加工方案，制定數(shù)控銑削加工工藝路線。如劃分工序、安排加工順序，處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。 ( 4 ) 加工工序的設(shè)計(jì)。如選取零件的定位基準(zhǔn)、夾具方案的確定、工步劃分、刀具選擇和確定切削用量等。 ( 5 ) 數(shù)控銑削加工程序的調(diào)整。如選取對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)、確定刀具補(bǔ)償及確定加工路線等。,6 . 2 數(shù)控銑床加工工藝分析 6 . 2 . 1 數(shù)控銑床加工零件的工藝性分析 在選

12、擇并決定數(shù)控銑床加工零件及其加工內(nèi)容后，應(yīng)對(duì)零件的數(shù)控銑床加工工藝性進(jìn)行全面、認(rèn)真、仔細(xì)的分析。主要內(nèi)容包括產(chǎn)品的零件圖樣分析、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析與零件毛坯的工藝性分析等內(nèi)容。,1零件圖工藝分析 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。 針對(duì)數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，下面列舉出一些經(jīng)常遇到的工藝性問題作為對(duì)零件圖進(jìn)行工藝性分析的要點(diǎn)來加以分析與考慮。 ( l ) 圖樣尺寸的標(biāo)注方法是否方便編程？構(gòu)成工件輪廓圖形的各種幾何元素的條件是否充要？各幾何元素的相互關(guān)系（如相切、相交、

13、垂直和平行等）是否明確？有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸？,( 2 ) 零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證？不要以為數(shù)控機(jī)床加工精度高而放棄這種分析。 特別要注意過薄的腹板與緣板的厚度公差，“銑工怕銑薄”，數(shù)控銑削也是一樣，因?yàn)榧庸r(shí)產(chǎn)生的切削拉力及薄板的彈性退讓，極易產(chǎn)生切削面的振動(dòng)，使薄板厚度尺寸公差難以保證，其表面粗糙度也將惡化或變壞。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)面積較大的薄板厚度小于3mm 時(shí)就應(yīng)充分重視這一問題。,( 3 )內(nèi)槽及緣板之間的內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧是否過小？ ( 4 )零件銑削面的槽底圓角或腹板與緣板相交處的圓角半徑r 是否太大？,( 5 )零件圖中各加工

14、面的凹圓?。≧與r）是否過于零亂，是否可以統(tǒng)一？ 因?yàn)樵跀?shù)控銑床上多換一次刀要增加不少新問題，如增加銑刀規(guī)格、計(jì)劃停車次數(shù)和對(duì)刀次數(shù)等，不但給編程帶來許多麻煩，增加生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間而降低生產(chǎn)效率，而且也會(huì)因頻繁換刀增加了工件加工面上的接刀階差而降低了表面質(zhì)量。,在一個(gè)零件上的這種凹圓弧半徑在數(shù)值上的一致性問題對(duì)數(shù)控銑削的工藝性顯得相當(dāng)重要。 一般來說，即使不能尋求完全統(tǒng)一，也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達(dá)到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀規(guī)格與換刀次數(shù)。,( 6 ) 零件上有無統(tǒng)一基準(zhǔn)以保證兩次裝夾加工后其相對(duì)位置的正確性？有些工件需要在銑完一面后再重新安裝銑削另一面。 由于數(shù)控銑削時(shí)不能

15、使用通用銑床加工時(shí)常用的試削方法來接刀，往往會(huì)因?yàn)楣ぜ闹匦掳惭b而接不好刀（即與上道工序加工的面接不齊或造成本來要求一致的兩對(duì)應(yīng)面上的輪廓錯(cuò)位）。 為了避免上述問題的產(chǎn)生，減小兩次裝夾誤差，最好采用統(tǒng)一基準(zhǔn)定位，因此零件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔。如果零件上沒有基準(zhǔn)孔，也可以專門設(shè)置工藝孔作為定位基準(zhǔn)（如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設(shè)基準(zhǔn)孔）。 如實(shí)在無法制出基準(zhǔn)孔，起碼也要用經(jīng)過精加工的面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)。如果連這也辦不到，則最好只加工其中一個(gè)最復(fù)雜的面，另一面放棄數(shù)控銑削而改由通用銑床加工。,( 7 ) 分析零件的形狀及原材料的熱處理狀態(tài)，會(huì)不會(huì)在加工過程中變形？哪些

16、部位最容易變形？ 因?yàn)閿?shù)控銑削最忌諱工件在加工時(shí)變形，這種變形不但無法保證加工的質(zhì)量，而且經(jīng)常造成加工不能繼續(xù)進(jìn)行下去，“中途而廢”，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮采取一些必要的工藝措施進(jìn)行預(yù)防，如對(duì)鋼件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，對(duì)鑄鋁件進(jìn)行退火處理，對(duì)不能用熱處理方法解決的，也可考慮粗、精加工及對(duì)稱去余量等常規(guī)方法。此外，還要分析加工后的變形問題，采取什么工藝措施來解決。,量避免的。,(4) 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)，則會(huì)因工件的二次裝夾而造成加工后兩個(gè)面上的輪廓位置及尺寸不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。 另外，零件件上最好有合適的孔作為定位基準(zhǔn)孔。若無法制出工藝孔，最起碼也要用精加工表面作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，以

17、減少二次裝夾產(chǎn)生的誤差。 此外，還應(yīng)分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保證，有沒有引起矛盾的多余尺寸或影響加工安排的封閉尺寸等。有關(guān)的銑削件的結(jié)構(gòu)工藝性實(shí)例見表6-1。,的可靠性與方便性，以便在一次安裝中加工出較多表面。對(duì)不便天裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺(tái)、工藝凸耳等輔助基準(zhǔn)。如圖6 - 13 所示，該工件缺少合適的定位基準(zhǔn)，在毛坯上鑄出兩個(gè)工藝凸耳，在凸耳上制出定位基準(zhǔn)孔。 （ 3 ）分析毛坯的變形、余量大小及均勻性分析毛坯加工中與加工后的變形程度，主要是考慮在加工時(shí)要不要分層切削，分幾層切削。也要分析加工中與加工后的變形程度，考慮是否應(yīng)采取預(yù)防性

18、措施與補(bǔ)救措施。如對(duì)于熱軋中、厚鋁板，經(jīng)淬火時(shí)效后很容易在加工中與加工后變形，這時(shí)最好采用經(jīng)預(yù)拉伸處理的淬火板坯。,6 . 2 . 2 數(shù)控銑床加工工藝路線的擬定 銑削加工工藝路線的擬訂是制定銑削工藝規(guī)程的重要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容包括：選擇各加工表面的加工方法、劃分和加工階段、劃分工序以及安排工序的先后順序等。設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的一些綜合性工藝原則，結(jié)合本廠的實(shí)際生產(chǎn)條件，提出幾種方案，通過對(duì)比分析，從中選擇最佳方案。 1 加工方法的選擇 對(duì)于數(shù)控銑床，應(yīng)重點(diǎn)考慮幾個(gè)方面：能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；使走刀路線最短，既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時(shí)間，

19、提高加工效率；應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。,（ l ）內(nèi)孔表面加工方法的選擇在數(shù)控銑床上加工內(nèi)孔表面加工方法主要有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔和攻螺紋等，應(yīng)根據(jù)被加工孔的加工要求、尺寸、具體生產(chǎn)條件、批量的大小及毛坯上有無預(yù)制孔等情況合理選用。 l ）加工精度為IT9 級(jí)的孔，當(dāng)孔徑小于10mm 時(shí)，可采用鉆-鉸方案；當(dāng)孔徑小于30mm 時(shí)，可采用鉆-擴(kuò)方案；當(dāng)孔徑大于30mm 時(shí)，可采用鉆-鏜方案。工件材料為淬火鋼以外的各種金屬。,2 ）加工精度為IT8級(jí)的孔，當(dāng)孔徑小于20mm 時(shí)，可采用鉆-鉸方案；當(dāng)孔徑大于20mm 時(shí)，可采用鉆-擴(kuò)-鉸方案，此方案適用于加式淬火鋼以外

20、的各種金屬，但孔徑應(yīng)在20 80mm ，此外，也可采用最終工序?yàn)榫M的方案。,3 ）加工精度為IT7 級(jí)的孔，當(dāng)孔徑小于12mm 時(shí)，可采用鉆-粗鉸-精鉸方案；當(dāng)孔徑在12 60mm 范圍時(shí)，可采用鉆-擴(kuò)-粗鉸-精鉸方案。當(dāng)毛坯上已鑄出或鍛出孔，可采用粗鏜-半精鏜-精鏜方案。最終工序?yàn)殂q孔適用于未淬火鋼、鑄鐵和有色金屬。 4 ）加工精度為IT6 級(jí)的孔，最終工序可采用精細(xì)鏜，工件材料為非淬火鋼。,（ 2 ）平面加工方法的選擇 在數(shù)控銑床上加工平面主要采用端銑刀和立銑刀加工。粗銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達(dá)ITll-IT13 , Ra6.3-25 ；精銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達(dá)IT

21、8-IT10 , Ra1.6-6.3 。需要注意的是：當(dāng)零件表面粗糙度要求較高時(shí)，應(yīng)采用順銑方式。,（ 3 ）平面輪廓加工方法的選擇 平面輪廓多由直線和圓弧或各種曲線構(gòu)成，通常采用3 坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行兩軸半坐標(biāo)加工。圖6-14 為由直線和圓弧構(gòu)成的零件平面輪廓ABCDEA ，采用半徑為R 的立銑刀沿周向加工，虛線ABCDEA為刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。為保證加工面光滑，刀具沿PA切入，沿AK切出。,（ 4 ）固定斜角平面加工方法的選擇 固定斜角平面是與水平成一固定夾角的斜面，常用的加工方法如下： l ）當(dāng)零件尺寸不大時(shí)，可用斜墊板墊平后加工；如果機(jī)床主軸可以擺角，則可以擺成適當(dāng)?shù)亩ń牵貌煌?/p>

22、刀具來加工（如圖6-15 ）。,當(dāng)零件尺寸很大，斜面斜度又較小時(shí)，常用行切法加工，但加工后，會(huì)在加工面上留下殘留面積，需要用鉗修方法加以清除，用三坐標(biāo)數(shù)控立銑加工飛機(jī)整體壁板零件時(shí)常用此法。當(dāng)然，加工斜面的最佳方法是采用五坐標(biāo)數(shù)控銑床，主軸擺角后加工，可以不留殘留面積。,2 ）對(duì)于圖6-15所示的正圓臺(tái)和斜盤表面，一般可用專用的角度成形銑刀加工。其效果比采用五坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工好。,2 對(duì)刀工具（ l ）尋邊器尋邊器主要用于確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的x 、y 值，也可以測量工件的簡單尺寸。 尋邊器有偏心式（圖6-32 ）和光電式（圖6-33 ）等類型，其中以光電式較為常用。光電式尋

23、邊器的測頭一般為10mm的鋼球，用彈簧拉緊在光電式尋邊器的測桿上，碰到工件時(shí)可以退讓，并將電路導(dǎo)通，發(fā)出光信號(hào)，通過光電式尋邊器的指示和機(jī)床坐標(biāo)位置即可得到被測表面的坐標(biāo)位置，具體使用方法見下述對(duì)刀實(shí)例。,( 2 ) Z 軸設(shè)定器 z 軸設(shè)定器主要用于確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系的z 軸坐標(biāo)，即確定刀具在機(jī)床坐標(biāo)系中的高度。z 軸設(shè)定器有光電式和指針式等類型，通過光電指示或指針判斷刀具與對(duì)刀器是否接觸，對(duì)刀精度一般可達(dá)0.005mm 。Z軸設(shè)定器帶有磁性表座，可以牢固地附著在工件或夾具上，其高度一般為50mm或100mm,如圖6-31示。,無論采用哪種刀具，都是使數(shù)控機(jī)床主軸中心與對(duì)刀點(diǎn)

24、重合，利用機(jī)床的坐標(biāo)顯示確定對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，從而確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置。簡單的說，對(duì)刀就是告訴機(jī)床工件裝夾在機(jī)床工作臺(tái)的什么地方。,7.3 加工中心加工藝制定 7.3.1 零件的工藝分析 零件的工藝分析是制定加工中心加工工藝的首要工作。其任務(wù)是分析零件技能要求，檢查零件圖的完整性和正確性；分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性；選擇加工中心加工內(nèi)容等。 1、分析零件技術(shù)要求 與常規(guī)的零件工藝分析一樣，分析零件技術(shù)要求時(shí)主要考慮 l）各加工表面的尺寸精度要求。 2）各加工表面的幾何形狀精度要求。 3）各加工表面之間的相互位置精度要求。 4）各加工表面粗糙度要求以及表面質(zhì)量方面的其

25、他要求。 5）熱處理要求以及其他要求。,首先，要根據(jù)零件在產(chǎn)品中的功能，研究分析零件與部件或產(chǎn)品的關(guān)系，從而認(rèn)識(shí)零件的加工質(zhì)量對(duì)整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并確定零件的關(guān)鍵加工部位和精度要求較高的加工表面等。認(rèn)真分析上述各精度和技術(shù)要求是否合理，其次要考慮在加上中心上加工能否保證零件的各項(xiàng)精度和技術(shù)要求，進(jìn)而具體考慮在哪一種加工中心加工最為合理。,2. 檢查零件圖的完整性和正確性 一方面要檢查零件圖是否正確。尺寸、公差和技術(shù)要求是否標(biāo)注齊全；另一方面要特別注意準(zhǔn)備在加工中心上加工的零件，其各個(gè)方向上的尺寸是否有一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，從而簡化編程，保證零件圖的設(shè)計(jì)精度要求。當(dāng)工件已確定在加工中心上加

26、工后，如發(fā)現(xiàn)零件圖中沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，則應(yīng)向設(shè)計(jì)部門提出，要求修改圖樣或考慮選擇統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)，計(jì)算轉(zhuǎn)化各尺寸，并標(biāo)注在工藝附圖上。,3. 分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性 在加工中心上加工的零件，其結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)具備以下幾點(diǎn)要求。 l）零件的切削加工余量要小，以便減少加工中心的切削加工時(shí)間，降低零件的加工成本。 2）零件上光孔和螺紋的尺寸規(guī)格盡可能少，減少加工時(shí)鉆頭、絞刀及絲錐等刀具的數(shù)量，以防刀庫容量不夠。 3）零件尺寸規(guī)格盡量標(biāo)準(zhǔn)化，以便采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。 4）零件加工表面應(yīng)具有加工的可能性和方便性。 5）零件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛性，以減少夾緊變形和切削變形。零件的孔加工工藝性對(duì)比實(shí)例可參考銑

27、削加工。,4 加工中心加工內(nèi)容的選擇 這里的加工內(nèi)容選擇是指在選定零件在加工中心上加工之后，選擇零件上適合加工中心加工的表面。 l ）用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或曲面。 2 ）難測量、難控制進(jìn)給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的表面。 3 ）尺寸精度要求較高的表面。 4 ）零件上不同類型表面之間有較高的位置精度要求，更換機(jī)床加工時(shí)很難保證位置精度要求，必須在一次裝夾中集中完成銑、鏜、锪、鉸或攻螺紋等多工序的表面。,5 ）鏡像對(duì)稱加工的表面等。對(duì)于上述表面，我們可以先不要過多地去考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)上是否合理，而首先應(yīng)考慮能不能把它們加工出來，要著重考慮可能性問題。只要有可能，都應(yīng)把加工中心加工

28、作為優(yōu)選方案。 由于加工中心的臺(tái)時(shí)費(fèi)用高，在考慮工序負(fù)荷時(shí)，不僅要考慮機(jī)床加工的可能性，還要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性。例如：用加工中心可以進(jìn)行復(fù)雜的曲面加工，但如果企業(yè)數(shù)控機(jī)床類型較多，有多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，則在加工復(fù)雜的成形表面時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇數(shù)控銑床。 因有些成形表面加工時(shí)間很長，刀具單一，在加工中心上加工并不是最佳選擇，這要視企業(yè)擁有的數(shù)控設(shè)備類型、功能及加工能力，具體分析決定。,7.3.2 加工中心的選用 一般來說，規(guī)格相近的加工中心，臥式加工中心的價(jià)格要比立式加工中心貴50 100 。因此，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，完成同樣工藝內(nèi)容，宜選用立式加工中心；當(dāng)立式加工中心不能滿足加工要求時(shí)才選臥

29、式加工中心。 1. 加工中心類型的選用 l ）立式加工中心 適用于只需單工位加工的零件，如各種平面凸輪、端蓋、箱蓋等板類零件和跨距較小的箱體等。,2 ）臥式加工中心適用于加工兩工位以上的工件或在四周呈徑向輻射狀排列的孔系、面等。 3 ）當(dāng)工件的位置精度要求較高，如箱體、閥體、泵體等宜采用臥式加工中心，若采用臥式加工中心在一次裝夾中不能完成多工位加工以保證位置精度要求時(shí)，則可選擇五軸加工中心。 4 ）當(dāng)工件尺寸較大，一般立柱式加工中心的工作范圍不足時(shí)，應(yīng)選用龍門式加工中心如機(jī)床床身、立柱等。當(dāng)然，上述各點(diǎn)也不是絕對(duì)的。如果企業(yè)不具備各種類型的加工中心，則應(yīng)從如何保證工件的加工質(zhì)量出發(fā)

30、，靈活地選用設(shè)備類型。,2. 加工中心規(guī)格的選擇 選擇加工中心的規(guī)格主要考慮：工作臺(tái)大小、坐標(biāo)行程、坐標(biāo)數(shù)量和主電動(dòng)機(jī)功率等。 ( l ) 工作臺(tái)規(guī)格的選擇 所選工作臺(tái)臺(tái)面應(yīng)比零件稍大一些，以便安裝夾具。例如，零件外形尺寸是450mm x 450mm x 450mm 的箱體，選取尺寸為500mm x500mm 的工作臺(tái)即可。如小工件選大工作臺(tái)且進(jìn)行單件多工位加工，會(huì)造成刀具過長而影響加工質(zhì)量，甚至無法加工。大工作臺(tái)加工小工件可以考慮多件加工，以提高加工效率。,( 2 ) 加工范圍選擇應(yīng)考慮加工中心各坐標(biāo)行程。以臥式加工中心為例：主軸端面到工作臺(tái)中心距離的最大值為Zmax、最小值為Zmi

31、n；主軸中心至工作臺(tái)臺(tái)面距離的最大值為Ymax、最小值為Ymin在加工中心上加工的零件，其各加工部位必須在機(jī)床各向行程的最大值與最小值之間，即零件通過夾具安裝在工作臺(tái)上后，在各加工部位，刀具的軸向中心線距工作臺(tái)面的距離不得小于Y min，也不得大于Ymax。否則將引起y 向超程。其他方向也一樣。 加工中心工作臺(tái)臺(tái)面尺寸與x、y 、z三坐標(biāo)行程有一定的比例，如工作臺(tái)臺(tái)面為500mm x500mm ，則x 、y 、z坐標(biāo)行程分別為700800mm、550700mm 、500600mm 。若工件尺寸大于坐標(biāo)行程，則加工區(qū)域必須在坐標(biāo)行程以內(nèi)。另外，工件和夾具的總重量不能大于工作臺(tái)的額定負(fù)載，工件移動(dòng)軌跡不能與機(jī)床防護(hù)罩干涉，更換刀具時(shí)，不得與工件相碰等。,( 3 ) 機(jī)床主軸功率及扭矩選擇 主軸電動(dòng)機(jī)功率反映了機(jī)床的切削效率和切削剛性。加工中心一般都配置功率較大的交流或直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，調(diào)速范圍比較寬，可滿足高速切削的要求。但在用大直徑盤銑刀銑削平面和粗鏜大孔時(shí)，轉(zhuǎn)速較低，輸出功率較小，扭矩受限制。因此，必須對(duì)低速轉(zhuǎn)矩進(jìn)行校核。,第六、七章 結(jié)束,