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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(chēng) 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(mǎn)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(hù)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(zhuān)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(zhuān)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?？椎木?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蟆?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。孔加工導(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(zhuān)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(chēng)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?。?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?xún)?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(mǎn)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?？砂淬@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