加工中心加工工藝

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1、第 6章 加工中心加工工藝 【 案例引入 】 典型蓋板類(lèi)零件如圖 6-1所示，材料為 HT150，加工數(shù)量為 5000個(gè) /年。底平面、兩側(cè)面和 40H8型腔已在前面工序加工完成，試對(duì) 端蓋的 4個(gè)沉頭螺釘孔和 2個(gè)銷(xiāo)孔進(jìn)行加工中心加工工藝分析。 任務(wù) 制訂端蓋零件的沉頭 螺釘孔和銷(xiāo)孔的加工 中心 加工工藝 本章知識(shí)（或技能）要點(diǎn) 1.加工中心的加工特點(diǎn)； 2.加工中心的刀具系統(tǒng) 3.加工中心加工工藝的主要內(nèi)容； 4.加工中心加工工藝文件的編制； 5.制訂加工中心加工 工藝規(guī)程 。 6-1 端蓋零件圖 6.1 加工中心簡(jiǎn)介 6.1.1 加工中心概述 1.加工中心的含義 加工中心（ machin

2、ing center,簡(jiǎn)稱 MC）是指配備有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝 置，在一次裝卡下可實(shí)現(xiàn)多工序（甚至全部工序）加工的數(shù)控機(jī)床。目前主 要有鏜銑類(lèi)加工中心和車(chē)削類(lèi)加工中心兩大類(lèi)。通常我們所說(shuō)的加工中心是 指鏜銑類(lèi)加工中心。 鏜銑類(lèi)加工中心是在數(shù)控銑床（鏜床）的基礎(chǔ)上演化而來(lái)的，其數(shù)控系 統(tǒng)能控制機(jī)床自動(dòng)地更換刀具，連續(xù)地對(duì)工件各加工表面自動(dòng)進(jìn)行銑削、鉆削、 擴(kuò)削、鉸削、鏜削、攻絲等多種工序的加工，工序高度集中。 2.加工中心的分類(lèi) （ 1）按照加工中心的結(jié)構(gòu)方式分類(lèi) 立式加工中心 立式加工中心指主軸軸線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心，如圖 6-2所示。 圖 6-2 立式加工中心 a）帶刀庫(kù)和機(jī)械手的加工中

3、心 b）無(wú)機(jī)械手的加工中心 臥式加工中心 臥式加工中心指主軸軸線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心，如圖 6-3所示。 圖 6-3 臥式加工中心 龍門(mén)式加工中心 圖 6-4 龍門(mén)式加工中心 萬(wàn)能加工中心 圖 6-5 萬(wàn)能加工中心 虛軸加工中心 圖 6-6 虛軸加工中心 （ 2）按換刀形式分類(lèi) 帶刀庫(kù)、機(jī)械手的加工中心 加工中心的換刀裝置 (Automatic T00l Changer， ATC)是由刀庫(kù)和機(jī)械手組 成，換刀機(jī)械手完成換刀工作。這是加工中心最普遍采用的形式，如圖 6-2a） 所示。 無(wú)機(jī)械手的加工中心 這種加工中心的換刀是通過(guò)刀庫(kù)和主軸箱的配合動(dòng)作來(lái)完成的，如圖 6-2b） 所示。 轉(zhuǎn)塔刀

4、庫(kù)式加工中心 一般在小型立式加工中心上采用轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)形式，主要以孔加工為主，如圖 6-7所示。 （ 3）按工作臺(tái)數(shù)量和功能分類(lèi) 加工中心可分為 單工作臺(tái)加工中心 、 雙工作臺(tái)加工中心 和 多工作臺(tái)加工中心 。 圖 6-7 轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)式加工中心 6.1.2 加工中心的主要加工對(duì)象 針對(duì)加工中心的工藝特點(diǎn)，加工中心適宜于加工形狀復(fù)雜、加工內(nèi)容多、 要求較高、需用多種類(lèi)型的普通機(jī)床和眾多的工藝裝備，且經(jīng)多次裝夾和調(diào)整 才能完成加工的零件。主要的加工對(duì)象有下列幾種： 1.既有平面又有孔系的零件 （ 1)箱體類(lèi)零件 圖 6-8 熱電機(jī)車(chē)主軸箱體 （ 2)盤(pán)、套、板類(lèi)零件 圖 6-9 板類(lèi)零件 2.結(jié)構(gòu)形狀復(fù)

5、雜、普通機(jī)床難以加工的零件 （ 1)凸輪類(lèi)零件 （ 2)整體葉輪類(lèi) 圖 6-10 軸向壓縮機(jī)渦輪 （ 3)模具類(lèi) 常見(jiàn)的模具有鍛壓模具、鑄造模具、注塑模具及橡膠模具等。 3.外形不規(guī)則的異形零件 異形件是指支架、基座、樣板、靠模等這一類(lèi)外形不規(guī)則的零件。例 如圖 6-11所示的異形支架，這類(lèi)零件大多需要點(diǎn)、線、面多工位混合加工。 圖 6-11 異形零件 6.1.3 加工中心的刀具系統(tǒng) 加工中心和數(shù)控銑床上使用的刀具由刃具和刀柄兩部分組成。刃具包括銑刀、 鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、鉸刀和絲錐等。刀柄是機(jī)床主軸與刀具之間的連接工具， 應(yīng)滿足機(jī)床主軸的自動(dòng)松開(kāi)和夾緊定位，準(zhǔn)確安裝各種切削刃具、 適應(yīng)機(jī)械手

6、 的夾持和搬運(yùn)、儲(chǔ)存和識(shí)別刀庫(kù)中各種刀具的要求。 1.刀柄的結(jié)構(gòu) 刀柄的結(jié)構(gòu)現(xiàn)已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，其標(biāo)準(zhǔn)有很多種，見(jiàn)表 6-1所示。 表 6-1 工具柄部型式代號(hào) 代 號(hào) 工 具 柄 部 型 式 JT 自動(dòng)換刀機(jī)床用 7： 24圓錐工具柄 GB/T10944-89 BT 自動(dòng)換刀機(jī)床用 7： 24圓錐 BT型工具柄 JIS B6339 ST 手動(dòng)換刀機(jī)床用 7： 24圓錐工具柄 GB/T3837.3-83 MT 帶扁尾莫氏圓錐工具柄 GB/T1443-85 MW 帶扁尾莫氏圓錐工具柄 GB/T1443-85 ZB 直柄工具柄 GB/T6131-85 圖 6-12 加工中心 /數(shù)控銑床 7:24圓

7、錐工具柄結(jié)構(gòu) 圖 6-13 A型拉釘結(jié)構(gòu) 圖 6-14 B型拉釘結(jié)構(gòu) 2.鏜銑類(lèi)工具系統(tǒng) 由于在加工中心和數(shù)控銑床上要適應(yīng)多種形式零件不同部位的加工，故刀具 裝夾部分的結(jié)構(gòu)、形式、尺寸也是多種多樣的。把通用性較強(qiáng)的幾種裝夾工具 （例如裝夾銑刀、鏜刀、鉸刀、鉆頭和絲錐等）系列化、標(biāo)準(zhǔn)化就發(fā)展成為不同 結(jié)構(gòu)的鏜銑類(lèi)工具系統(tǒng)。鏜銑類(lèi)工具系統(tǒng)一般分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩大 類(lèi)。 （ 1）整體式工具系統(tǒng) 整體式工具系統(tǒng)把工具柄部和裝夾刀具的工作部分做成一體。不同品種和規(guī) 格的工作部分都必須帶有與機(jī)床主軸相連接的柄部。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用 方便、可靠，更換迅速等。缺點(diǎn)是所用的刀柄規(guī)格品種和數(shù)量較多

8、。圖 6-15為 TSG工具系統(tǒng)圖，表 6-2為 TSG工具系統(tǒng)用途代號(hào)的含義。 圖 6-15 TSG工具系統(tǒng)圖 表 6-2 TSG工具系統(tǒng)用途代號(hào)的含義 代號(hào) 代號(hào)的含義 代 號(hào) 代號(hào)的含 義 代 號(hào) 代號(hào)的含義 J 裝接長(zhǎng)刀桿用錐柄 KJ 用于裝擴(kuò)、 鉸刀 TF 浮動(dòng)鏜刀 Q 彈簧夾頭 BS 倍速夾頭 TK 可調(diào)鏜刀頭 KH 7： 24錐柄快換夾頭 H 倒锪端面 刀 X 用于裝銑削刀具 Z(J) 用于裝鉆夾頭（莫氏錐 度注 J） T 鏜孔刀具 XS 裝三面刃銑刀 MW 裝無(wú)扁尾莫氏錐柄刀具 TZ 直角鏜刀 XM 裝面銑刀 M 裝有扁尾莫氏錐柄刀具 TQW 傾斜型微 調(diào)鏜刀 XD Z 裝直角

9、端銑刀 G 攻螺紋夾頭 TQC 傾斜型粗 鏜刀 XD 裝端銑刀 C 切內(nèi)槽刀具 TZC 直角型粗 鏜刀 注：用數(shù)字表示工具的規(guī)格，其含義隨工具不同而異：對(duì)于有些工 具，該數(shù)字為輪廓尺寸（ D-L）；對(duì)另一些工具，該數(shù)字表示應(yīng)用 范圍；還有表示其他參數(shù)值的，如錐度號(hào)等。 （ 2）模塊式工具系統(tǒng) 把工具的柄部和工作部分分開(kāi)，制成系統(tǒng)化的主柄模塊、中間模塊和工作模 塊，每類(lèi)模塊中又分為若干小類(lèi)和規(guī)格，然后用不同規(guī)格的中間模塊，組裝成不 同用途、不同規(guī)格的模塊式工具。這樣既方便了制造，也方便了使用和保管，大 大減少了用戶的工具儲(chǔ)備。目前，模塊式工具系統(tǒng)已成為數(shù)控加工刀具發(fā)展的方 向。圖 6-16為 T

10、MG工具系統(tǒng)的示意圖。 圖 6-16 TMG工具系統(tǒng)示意圖 6.2 加工中心加工工藝的主要內(nèi)容 6.2.1 零件圖的工藝分析 1.加工中心加工內(nèi)容的選擇 一般選擇下列表面在加工中心上加工： （ 1）尺寸精度要求較高的表面。 （ 2）相互位置精度要求較高的表面。需要多次調(diào)整的工件必須在一次裝夾中 完成各工序的表面。 （ 3）普通機(jī)床加工難以保證的復(fù)雜曲線、曲面或難以通過(guò)測(cè)量調(diào)整進(jìn)給的不 夠敞開(kāi)的復(fù)雜型腔表面。 （ 4）能夠集中在一次裝夾中合并完成的多工序（或工步）表面。 在選擇和決定加工中心的加工內(nèi)容時(shí)，還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期以及工序 間的周轉(zhuǎn)情況等，要合理利用加工中心，以達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)

11、率及綜合經(jīng)濟(jì)效 益都為最佳的目的。 2.加工中心加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 結(jié)構(gòu)工藝性除應(yīng)符合第五章數(shù)控銑削結(jié)構(gòu)工藝性外，還應(yīng)具備以下幾 點(diǎn)要求： （ 1）切削余量要小，以減少切削時(shí)間，降低加工成本。 （ 2）零件上孔和螺紋孔的尺寸規(guī)格盡可能少，以減少相應(yīng)刀具的數(shù) 量和換刀時(shí)間，同時(shí)防止刀庫(kù)容量不夠。 （ 3）零件的尺寸盡量標(biāo)準(zhǔn)化，以便采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。 （ 4）零件加工表面應(yīng)具有加工的方便性和可能性。 （ 5）零件的剛性應(yīng)足夠，以減少夾緊和切削中的變形。 表 6-3列出了部分零件的孔加工工藝性對(duì)比實(shí)例。 6.2.2 加工階段的劃分和加工順序的安排 1.加工階段的劃分 在加工中心上加工，加工階段的劃

12、分主要依據(jù)工件的精度要求確定，同 時(shí)還需考慮到生產(chǎn)批量、毛坯質(zhì)量、加工中心的加工條件等因素。 一般情況下，在加工中心上加工的零件已經(jīng)過(guò)粗加工，加工中心只是 完成最后的精加工，因此，可以不劃分加工階段。 對(duì)零件的加工精度要求不高，而毛坯質(zhì)量較高、加工余量不大、生產(chǎn) 批量又很小的零件，則可在加工中心上利用加工中心的良好冷卻系統(tǒng)，把 粗、精加工合并進(jìn)行，完成加工工序的全部?jī)?nèi)容，但粗、精加工應(yīng)劃分成 兩道工序分別完成。在加工過(guò)程中，對(duì)于剛性較差的零件，可采取相應(yīng)的 工藝措施，如粗加工后安排暫停指令，由操作者將壓板等夾緊元件（裝置） 稍稍放松一些，以恢復(fù)零件的彈性變形，然后再用較小夾緊力將零件夾緊， 最

13、后再進(jìn)行精加工。 2.加工順序的安排 在安排加工順序時(shí)同樣要遵循 “ 基面先行 ” 、 “ 先面后孔 ” 、 “ 先主后次 ” 及 “ 先粗后精 ” 的一般工藝原則。 若零件的尺寸精度要求較高，考慮零件尺寸精度、零件剛性和變形等因素， 則采用同一表面粗加工 半精加工 精加工順序完成。 若零件的加工位置精度要求較高，則全部加工表面按先粗加工，然后半精 加工、最后精加工的順序分開(kāi)進(jìn)行。 在不影響加工精度的前提下，為了減少換刀次數(shù)、空行程和不必要的定位 誤差，應(yīng)采取刀具集中的原則安排加工順序。刀具集中原則是指一把刀具將零 件上所有由該刀具加工的表面全部加工完后，再換下一把刀具進(jìn)行加工。 對(duì)于同軸度要

14、求很高的孔系，不能采取刀具集中原則。應(yīng)該在一次定位后，通 過(guò)順序連續(xù)換刀，順序連續(xù)加工完該同軸孔系的全部孔后，再加工其他坐標(biāo)位置 孔，以提高孔系同軸度。 對(duì)于既有銑面又有鏜孔的零件應(yīng)先銑后鏜，以提高孔的加工精度。因?yàn)殂娤鲿r(shí)， 切削力較大，工件易發(fā)生變形。先銑面后鏜孔，使其有一段時(shí)間恢復(fù)，減少由變 形引起的對(duì)孔的精度的影響。反之，如果先鏜孔后銑面，則銑削時(shí)，必然在孔口 產(chǎn)生飛邊、毛刺，從而破壞孔的精度。 每道工序盡量減少刀具的空行程移動(dòng)量，按最短路線安排加工表面的加工順序。 6.2.3 裝夾方案的確定 1.定位基準(zhǔn)的選擇 加工中心定位基準(zhǔn)的選擇，主要注意以下幾方面： 盡量選擇零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為

15、定位基準(zhǔn)，可避免基準(zhǔn)不重合誤差，提高零 件的加工精度。 保證一次裝夾中完成盡可能多的加工內(nèi)容。為此，需考慮便于各個(gè)表面都能 被加工的定位方式，如對(duì)箱體類(lèi)零件加工，最好采用 “ 一面兩銷(xiāo)（孔） ” 的定位 方案，以便刀具對(duì)其他表面進(jìn)行加工，若工件上沒(méi)有合適的孔，可增加工藝孔進(jìn) 行定位。 當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不能重合，且加工面與其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)又不能在一 次裝夾中同時(shí)加工時(shí)，應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖樣，確定該零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功能， 通過(guò)尺寸鏈的計(jì)算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的公差范圍，確保加工精度。 批量生產(chǎn)時(shí)，零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與對(duì)刀基準(zhǔn)重合，以減少對(duì)刀誤差。 但在單件加工時(shí)（每加工一件對(duì)一次刀

16、），工件坐標(biāo)系原點(diǎn)和對(duì)刀基準(zhǔn)的選 擇應(yīng)主要考慮便于編程和測(cè)量，可不與定位基準(zhǔn)重合。如圖 6-17所示零件， 在加工中心上單件加工 4 25H7孔。 4 25H7孔都以 80H7孔為設(shè)計(jì)基 準(zhǔn)，編程原點(diǎn)應(yīng)選在 80H7孔中心上，加工時(shí)以 80H7孔中心為對(duì)刀基準(zhǔn) 建立工件坐標(biāo)系，而定位基準(zhǔn)為 A、 B兩面，定位基準(zhǔn)與對(duì)刀基準(zhǔn)和編程原點(diǎn) 不重合，這樣的加工方案同樣能保證各項(xiàng)精度。但批量加工時(shí)，工件采用 A、 B面為定位基準(zhǔn)，即使將編程原點(diǎn)選在 80H7孔中心上并按 80H7孔中心對(duì) 刀，仍會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。因?yàn)樵侔惭b的工件的 80H7孔中心的位置 是變動(dòng)的。 圖 6-17 工件坐標(biāo)系原點(diǎn)的確定

17、 必須多次裝夾時(shí)應(yīng)遵從基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。如圖 6-18所示的銑頭體，其中 80H7、 80K6、 90K6、 95H7、 140H7孔及 D-E孔兩端面要在臥式加工中心上加工， 顯然必須經(jīng)兩次裝夾才能完成上述孔和面的加工。第一次裝夾加工 80K6、 90K6、 80H7孔及 D-E孔兩端面；第二次裝夾加工 95H7及 140H7孔。為 保證孔與孔之間、孔與面之間的相互位置精度，應(yīng)選用同一定位基準(zhǔn)。根據(jù)該零 件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求，可選 A面和 A面上 2 16H6孔作為一面兩孔的定位基準(zhǔn)， 這樣可減少因定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的定位誤差。 圖 6-18 銑頭體 2.夾具的選擇 加工中心常用的夾具包括通用夾具

18、、組合夾具和專用夾具等。一般夾具的選擇順 序是：在單件生產(chǎn)中盡可能采用通用夾具；批量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮組合夾具，其次 考慮可調(diào)夾具，最后考慮成組夾具和專用夾具；當(dāng)裝夾精度要求很高時(shí)，可配置 工件統(tǒng)一基準(zhǔn)定位裝夾系統(tǒng)。 6.2.4 加工方法選擇 在加工中心上可以采用銑削、鉆削、擴(kuò)削、鉸削、鏜削和攻螺紋等加工方法， 完成平面、平面輪廓、曲面、孔和螺紋等加工，所選加工方法要與零件的表面特 征、所要達(dá)到的精度及表面粗糙度相適應(yīng)。 1.平面、平面輪廓及曲面在銑鏜類(lèi)加工中心上的加工方法就是銑削，見(jiàn)第五章。 2.孔加工的方法 加工中心有鉆孔、擴(kuò)孔，锪孔、鉸孔、鏜孔及銑孔等孔加工方式。孔的具 體加工方案可按下述方

19、法確定： 對(duì)于直徑小于 30mm無(wú)預(yù)制孔的孔加工，通常采用锪平端面 打中心孔 鉆 擴(kuò) 孔口倒角 鉸加工方案，對(duì)有同軸度要求的小孔，需采用锪平端面 打 中心孔 鉆 半精鏜 孔口倒角 精鏜 (或鉸 )加工方案。為了提高孔的位置精度， 在鉆孔工序前必須安排锪平端面和打中心孔工步?？卓诘菇前才旁诎刖庸ぶ?、 精加工之前，以防止孔內(nèi)產(chǎn)生毛刺。 對(duì)于直徑大于 30mm的已鑄出或鍛出的毛坯孔的孔加工，一般采用粗鏜 半精鏜 孔口倒角 精鏜的加工方案；有空刀槽時(shí)可用鋸片銑刀在半精鏜之后、 精鏜之前用圓弧插補(bǔ)方式銑削完成。 孔徑較大的可采用立銑刀或鍵槽銑刀以圓弧插補(bǔ)方式通過(guò)粗銑 精銑加工來(lái) 完成。 對(duì)于同軸孔系

20、，若相距較近，用穿鏜法加工；若跨距較大，應(yīng)采用調(diào)頭鏜的 方法加工，以縮短刀具的伸長(zhǎng)，減小其長(zhǎng)徑比，提高加工質(zhì)量。 在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特別是在大小孔相距很近的情況 下，更要采取這一措施。 3.孔加工余量的選擇 在確定了孔加工方案后，就要確定孔加工中各工序（或工步）余量的大小。在加 工 IT7、 IT8級(jí)精度的孔時(shí)可參看表 6-4和表 6-5來(lái)確定。 6.2.5 刀具的選擇 1.鉆孔刀具 鉆孔刀具較多，有普通麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆、噴吸鉆及扁鉆等。應(yīng)根據(jù)工 件材料、加工尺寸及加工質(zhì)量要求等合理選用。 鉆削直徑在 20 60mm、孔的深徑比小于等于 5的中等淺孔時(shí)，可選用可 轉(zhuǎn)位淺

21、孔鉆，如圖 6-19所示。 圖 6-19 可轉(zhuǎn)位淺孔鉆 2.擴(kuò)孔刀具 擴(kuò)孔多采用擴(kuò)孔鉆，也有采用鏜刀擴(kuò)孔的。 標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆通常有 3 4條主切削刃及棱 帶，沒(méi)有橫刃，前、后角沿切削刃變化小，因此擴(kuò)孔時(shí)導(dǎo)向好，軸向力小，一般能到達(dá) IT10 IT11級(jí)精度， 表面粗糙度值可達(dá) Ra6.3 3.2m。切削部分的材料為高速鋼或硬質(zhì) 合金，結(jié)構(gòu)形式有直柄式、錐柄式和套式等。 擴(kuò)孔直徑在 20 60 mm之間，并且機(jī)床剛性好、功率大時(shí)，可選用如圖 6-20 所示的可轉(zhuǎn)位擴(kuò)孔鉆。 圖 6-20 可轉(zhuǎn)位擴(kuò)孔鉆 3.鉸孔刀具 鉸孔是用鉸刀對(duì)已經(jīng)粗加工的孔進(jìn)行精加工，也可用于磨孔或研孔前的預(yù)加工。 鉸孔只能提高孔

22、的尺寸精度、形狀精度及表面質(zhì)量，而不能提高孔的位置精度， 也不能糾正孔的軸心線歪斜。一般鉸孔的尺寸精度可達(dá) IT7 IT9級(jí)，表面粗糙度 可達(dá) Ra1.6 0.8m。 在加工中心上鉸孔時(shí)，一般采用通用的標(biāo)準(zhǔn)鉸刀。此外，也可采用機(jī)夾硬質(zhì)合 金刀片的單刃鉸刀和浮動(dòng)鉸刀等。 標(biāo)準(zhǔn)鉸刀 圖 6-21 標(biāo)準(zhǔn)鉸刀 a）直柄鉸刀 b）錐柄鉸刀 c）套式鉸刀 d）鉸刀切削刃角度 標(biāo)準(zhǔn)鉸刀有 4 12齒，在刀具直徑一定時(shí)，齒數(shù)多，導(dǎo)向 好，齒間容屑槽小，芯部粗，剛性好，鉸孔獲得的精度較高，但刀具的制 造刃磨較困難，且刀齒的強(qiáng)度會(huì)降低，易崩刃；齒數(shù)少，鉸削時(shí)穩(wěn)定性差， 刀齒負(fù)荷大，容易產(chǎn)生形狀誤差。鉸刀齒數(shù)可參照

23、表 6-6選擇。 表 6-6 鉸刀齒數(shù)的選擇 鉸刀直徑 /mm 1.5 3 3 14 14 40 40 齒數(shù) 一般加工精度 4 4 6 8 高加工精度 4 6 8 10 12 機(jī)夾硬質(zhì)合金刀片的單刃鉸刀 圖 6-22 使用機(jī)夾硬質(zhì)合金的單刃鉸刀 1、 7 螺釘 2 導(dǎo)向塊 3 刀片 4 楔套 5 刀體 6 銷(xiāo)子 浮動(dòng)鉸刀 圖 6-23 加工中心上使用的浮動(dòng)鉸刀 1 刀桿體 2 可調(diào)式浮動(dòng)鉸刀體 3 圓錐端螺釘 4 螺母 5 定位滑塊 6 螺釘 4.鏜孔刀具 鏜孔是加工中心的主要加工內(nèi)容之一，它能精確的保證孔系的尺寸精度和形位 精度，并糾正上道工序的誤差。加工中心用的鏜刀，就其切削部分而言，與外

24、圓 車(chē)刀沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，但在加工中心上進(jìn)行鏜孔加工通常是采用懸臂方式，因此要 求鏜刀有足夠的剛性和較好的精度。 鏜孔加工精度一般可達(dá) IT7 IT6，表面粗糙度值可達(dá) Ra6.3 0.8um。為適應(yīng) 不同的切削條件，鏜刀有多種類(lèi)型。按鏜刀的切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀 (圖 6- 24a)和雙刃鏜刀 (圖 6-24b)。 單刃鏜刀 圖 6-24 單刃 鏜刀 a)通孔鏜刀 b)階梯孔鏜刀 c)盲孔鏜刀 1 調(diào)節(jié)螺釘 2 緊固螺釘 圖 6-25 微調(diào)鏜刀 1 刀體 2 刀片 3 調(diào)整螺母 4 刀桿 5 螺母 6 拉緊螺釘 7 導(dǎo)向鍵 雙刃鏜刀 圖 6-26 雙刃鏜刀 5.攻螺紋刀具與刀柄 絲錐 絲錐是數(shù)

25、控機(jī)床加工內(nèi)螺紋的一種常用刀具，它能直接獲得螺紋的尺寸。 圖 6-27 絲錐結(jié)構(gòu) 6-28 浮動(dòng)攻絲刀柄 攻螺紋刀柄 剛性攻螺紋中通常使用浮動(dòng)攻螺紋刀柄，如圖 6-28所示， 這種攻螺紋刀柄采用棘輪機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)絲錐，當(dāng)攻螺紋扭矩超過(guò)棘輪機(jī)構(gòu) 的扭矩時(shí)，絲錐在棘輪機(jī)構(gòu)中打滑，從而防止絲錐折斷。 6.2.6 加工路線的確定 在加工中心上加工，刀具的加工路線包括銑削加工路線和孔加工路線。銑削 加工路線在第五章已介紹，下面介紹孔加工路線。 加工中心加工孔時(shí)，一般首先將刀具在 xy平面內(nèi)快速定位到孔的中心上，然 后再 z向進(jìn)行加工。因此，孔加工進(jìn)給路線的確定包括以下內(nèi)容： 1在 xy平面內(nèi)的進(jìn)給路線。 加

26、工孔時(shí)，刀具在 xy 平面內(nèi)屬點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)，因此確定進(jìn)給加工路線時(shí)主要考慮 以下兩點(diǎn)： （ 1）定位要迅速。 a） b） c） 圖 6-29 最短進(jìn)給路線設(shè)計(jì)示例 a）零件 b）進(jìn)給路線 c）進(jìn)給路線 （ 2）定位要準(zhǔn)確 a） b） c） 圖 6-30 準(zhǔn)確定位進(jìn)給路線的設(shè)計(jì) a）零件 b）進(jìn)給路線 c）進(jìn)給路線 2 Z向（軸向）的進(jìn)給路線 確定 Z向的進(jìn)給路線時(shí)，主要考慮孔加工時(shí)的導(dǎo)入量和超越量?？准庸?dǎo)入量（圖 6- 31中 Z）是指在孔加工過(guò)程中，刀具自快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，刀尖點(diǎn)位置與孔上表面間的距 離?？准庸?dǎo)入量可參照表 6-7選取。 孔加工超越量（圖 6-31中的 Z），當(dāng)鉆通孔時(shí)，超越量

27、通常取 ZP（ 1 3） mm， ZP為鉆尖高度（通常取 0.3倍鉆頭直徑）；鉸通孔時(shí)，超越量通常取 3 5mm；鏜通孔時(shí)， 超越量通常取 1 3mm；攻螺紋時(shí)，超越量通常取 5 8mm。 圖 6-31 孔加工導(dǎo)入量與超 越量 表 6-7 孔加工導(dǎo)入量 表 面 狀 態(tài) 加 工 方 法 已加工表面 毛坯表面 鉆孔 2 3 5 8 擴(kuò)孔 3 5 5 8 鏜孔 3 5 5 8 鉸孔 3 5 5 8 銑削 3 5 5 8 攻螺紋 5 10 5 10 6.2.7 切削參數(shù)的確定 孔加工切削參數(shù)的計(jì)算方法同銑削加工。表 6-8至表 6-12中列出了部分孔和攻 螺紋加工切削用量，供選擇時(shí)參考。 6.3 案例

28、的決策與執(zhí)行 6.3.1 蓋板類(lèi)零件的加工中心加工工藝分析 1.零件圖分析，選擇加工內(nèi)容 蓋板類(lèi)零件是機(jī)械加工中的常見(jiàn)零件，主要加工面有平面和孔，通常需 經(jīng)銑平面、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔及攻螺紋等多個(gè)工步加工。 該蓋板材料為鑄鐵（ HT150），切削加工性能好?，F(xiàn)需對(duì)蓋板的 4個(gè)沉頭 螺釘孔和 2個(gè)銷(xiāo)孔進(jìn)行加工，其中銷(xiāo)孔的尺寸精度為 IT7級(jí)，表面粗糙度為 Ra1.6m，精度要求較高，而沉頭螺釘孔的精度要求較低，因此該零件好加工。 零件圖尺寸標(biāo)注完整、合理。 2.選擇加工中心 由于加工內(nèi)容集中在上平面內(nèi)，只需單工位加工即可完成，故選擇立式 加工中心。工件一次裝夾中自動(dòng)完成鉆、锪、鉸等工步的加工

29、。 3.工藝設(shè)計(jì) （ 1）選擇加工方法 2個(gè) 10H7銷(xiāo)孔的尺寸精度為 IT7級(jí)，表面粗糙度為 Ra1.6m，為防止鉆 偏，需按鉆中心孔 鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔方案進(jìn)行加工； 4個(gè) 9mm通孔是用來(lái)裝 螺釘?shù)?，故精度要求較低，可按鉆中心孔 鉆孔方案進(jìn)行加工； 4個(gè) 15mm沉 孔可在通孔再后锪孔。 （ 2）確定加工順序 選擇了加工方法之后，在本工序中可根據(jù)刀具集中的原則確定加工順序，加工順 序?yàn)殂@所有孔的中心孔 鉆孔 擴(kuò)孔 锪孔 鉸孔，具體加工過(guò)程見(jiàn)表 6-13。 （ 3）確定裝夾方案和選擇夾具 由于該零件為中大批量生產(chǎn)，可利用專用夾具進(jìn)行裝夾。由于底面、 40H8內(nèi)腔 和側(cè)面已在前面工序加工完畢，

30、本工序可以采用 40H8內(nèi)腔和底面為定位面，側(cè)面加防轉(zhuǎn) 銷(xiāo)限制六個(gè)自由度，用壓板夾緊。 （ 4）選擇刀具 2個(gè) 10H7銷(xiāo)孔的加工方案為鉆中心孔 鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔，故采用 5mm中心鉆、 9mm麻花鉆、 9.85mm擴(kuò)孔鉆及 10H7鉸刀； 4個(gè) 15mm沉孔可采用 15mm的锪鉆。 具體所選刀具如表 6-14所示。 （ 5）進(jìn)給路線的確定 由于各孔的位置精度要求并不高，因此在 xy平面內(nèi)的進(jìn)給路線以路線最短的原則來(lái) 確定，在 xy平面和 z向的進(jìn)給路線具體如圖 6-32至圖 6-34所示。 圖 6-32 鉆中心孔和鉆 9mm孔的進(jìn)給路線 圖 6-33 锪 4個(gè) 15mm沉孔進(jìn)給路線 圖 6-

31、34 擴(kuò)、鉸 2個(gè) 10H7削孔的進(jìn)給路線 （ 6）選擇切削用量 切削用量可參考表 6-9和表 6-10允許的范圍進(jìn)行取值，然后計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給 速度，其值如表 6-14所示。 （ 7）填寫(xiě)蓋板零件的加工中心加工工藝文件 蓋板零件的數(shù)控加工工序卡如表 6-13所示；數(shù)控加工刀具卡如表 6-14所示；數(shù)控 加工走刀路線卡略；數(shù)控加工程序單略。 圖 6-35 蓋板零件的工序簡(jiǎn)圖 6.3.2 箱體類(lèi)零件的加工中心加工工藝分析 加工如圖 6-36所示減速箱，材料為 HT200，小批量生產(chǎn)，試制訂減速箱的機(jī)械加工工藝。 圖 6-36 減速箱體零件簡(jiǎn)圖 1.零件圖樣分析 箱體零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件

32、，它承載著軸、軸承、齒輪等有關(guān)零件，連接成 部件或機(jī)器，因此箱體零件的加工質(zhì)量至關(guān)重要，它影響著機(jī)器的裝配精度、工作精度、 使用性能和壽命。 該箱體零件是機(jī)床運(yùn)屑器使用的兩級(jí)變速的減速箱體，材料為 HT200鑄鐵，小批 量生產(chǎn)。其主要加工表面是平面和孔，下面對(duì)平面和孔的技術(shù)要求進(jìn)行分析。 平面的精度要求。該減速箱體零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是其上蓋面（ M面），它有較高的平 面度和 較小表面粗糙度要求； 4個(gè)小凸臺(tái)面（ Q面）是為工藝需要而設(shè)置的輔助基準(zhǔn)，是 工藝基準(zhǔn)； 2個(gè)凸緣端面用于安裝軸承端蓋。 孔系的主要技術(shù)要求。箱體上有孔間距和同軸度要求的一系列孔，稱為孔系。本 減速箱體的孔系是三組軸承支撐孔，

33、用于安裝軸承。為保證箱體孔與軸承外圈配合及軸的 回轉(zhuǎn)精度，孔的尺寸精度為 IT7級(jí)，孔的同軸度由尺寸精度控制；為保證箱體中安裝的齒 輪副嚙合精度，箱體孔軸線間的間距尺寸、孔軸線間的平行度均有較高要求。 孔系與平面間的位置精度。圖樣中由尺寸 50 0.1mm公差控制減速箱體位置精 度。 此外，該減速箱體是一個(gè)小箱體，它的裝配基準(zhǔn)是同一軸線的 2個(gè) 18H9的孔。 2.毛坯的選擇 該減速器箱體的材料為鑄鐵，小批量生產(chǎn)，故選用鑄件毛坯。 3.定位基準(zhǔn)的選擇 選擇基準(zhǔn)的思路是：首先考慮以什么表面為精基準(zhǔn)定位加工工件的主要表面，然 后考慮以什么面為粗基準(zhǔn)定位加工出精基準(zhǔn)表面，即先確定精基準(zhǔn)，然后選出粗基

34、準(zhǔn)。 （ 1）精基準(zhǔn)的選擇。由零件圖樣分析可知，減速箱體的主要加工表面為 3組軸承支撐 孔，它的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為上蓋面、凸臺(tái)面以及右側(cè)外壁。根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則，應(yīng)盡量選擇 它們作為精基準(zhǔn)，以保證零件的加工精度。 （ 2）粗基準(zhǔn)的選擇。粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)零件主要有兩個(gè)方面的影響，一是零件上加工表面 與不加工表面的位置；二是加工表面的余量分配。減速箱上的 3組軸承支撐孔是主要表面， 毛坯上已鑄出毛坯孔，要求它的加工余量均勻，從這一點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)選擇軸孔為粗基準(zhǔn)。本 箱體不加工表面中，內(nèi)壁面與加工面（軸孔）間位置關(guān)系重要，因?yàn)橄嗤械拇簖X輪與不 加工內(nèi)壁間隙很小（ 5mm），若是加工出的軸承孔與內(nèi)壁有較大的位置誤

35、差，會(huì)使大齒 輪與內(nèi)壁相碰。從這一點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)選擇內(nèi)壁為粗基準(zhǔn)，但是夾具的定位結(jié)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)以內(nèi) 壁定位。由于鑄造時(shí)內(nèi)壁和軸孔是同一個(gè)型心澆鑄的，以軸孔為粗基準(zhǔn)可同時(shí)滿足上述兩 方面的要求，因此實(shí)際生產(chǎn)中，一般以軸孔為粗基準(zhǔn)。在本零件的工藝過(guò)程（表 6-15）中 第三道工序是劃線，即以軸孔為粗基準(zhǔn)劃加工平面的線，加工時(shí)按線找正，裝夾工件。即 粗基準(zhǔn)是以劃線基準(zhǔn)來(lái)體現(xiàn)的。 4.減速箱體的工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 在加工箱蓋平面和凸臺(tái)面時(shí)，由于是按劃線找正加工，工件安裝時(shí)間較長(zhǎng)，因此選用 普通立式銑床來(lái)加工；加工軸承孔、端面等內(nèi)容時(shí)，由于加工精度高、內(nèi)容多、需多工位、 多把刀具才能完成，因此采用臥式加工中心來(lái)加工

36、。具體生產(chǎn)工藝過(guò)程如表 6-15所示。 5.加工中心加工工藝路線的擬定 （ 1）加工方法的選擇 2個(gè) 45H7的軸承孔。尺寸精度為 IT7級(jí)，表面粗糙度為 Ra1.6m，且有較高的同軸 度和平行度要求，由于有預(yù)制孔，可按粗鏜 半精鏜 精鏜的加工方案進(jìn)行，在加工時(shí)要 前后孔一起加工。 2個(gè) 58H9的孔。尺寸精度為 IT9級(jí)，表面粗糙度為 Ra3.2m，可按粗鏜 半精鏜 精鏜的加工方案進(jìn)行。 35H7和 25H7的軸承孔。尺寸精度為 IT7級(jí)，表面粗糙度為 Ra1.6m，且有較高的 同軸度和平行度要求，由于 35H7得孔有預(yù)制孔，可按鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔的加工方案進(jìn)行， 8個(gè) M8及 M18、 M1

37、6的螺紋孔。可按鉆中心孔 鉆孔 攻絲的加工方案進(jìn)行。 2個(gè) 18H9的裝配基準(zhǔn)孔。尺寸精度為 IT9級(jí)，表面粗糙度為 Ra3.2m，可按 鉆中心 孔 鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔的加工方案進(jìn)行。 2個(gè)凸緣端面和左右兩側(cè)的小凸臺(tái)面。這些平面的加工，可隨孔加工一起完成，可按 粗銑 精銑的加工方案進(jìn)行。 （ 2）加工順序的安排 在安排該箱體零件的加工中心加工順序時(shí)，可按以下幾個(gè)原則來(lái)確定。 先面后孔 由于箱體上的孔分布在平面上，先加工平面可以去除鑄件毛坯表面的凹凸不平、 夾砂等缺陷，對(duì)孔加工有利，如可減小鉆頭的歪斜、防止刀具崩刃，同時(shí)對(duì)刀調(diào)整也方便。 先主后次 箱體上用于緊固的螺孔、小孔等可視為次要表面，因?yàn)檫@

38、些次要孔往往需要依據(jù) 主要表面（軸孔）定位，所以這些螺孔的加工應(yīng)在軸孔加工后進(jìn)行。對(duì)于次要孔與主要孔 相交時(shí)的孔系，必須先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否則會(huì)使主要孔的精加工產(chǎn) 生斷續(xù)切削、振動(dòng)，影響主要孔的加工質(zhì)量。 先粗后精 即先安排粗加工，后安排精加工。在表 6-18數(shù)控加工工序卡中， 20工步前都是粗加工， 20工步后，是半精加工、精加工。 加工順序具體見(jiàn)表 6-18。 6.填寫(xiě)減速箱體的機(jī)械加工工藝文件 （ 1）工序 40 圖 6-37 工序 40的工序簡(jiǎn)圖 （ 2）工序 50 圖 6-38 工序 50的工序簡(jiǎn)圖 （ 3）工序 60 圖 6-39 工序 60的 B0 工位工序簡(jiǎn)圖 圖 6-40 工序 60的 B90 工位工序簡(jiǎn)圖 圖 6-41 工序 60的 B270 工位工序簡(jiǎn)圖