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 】 典型蓋板類零件如圖 6-1所示，材料為 HT150，加工數(shù)量為 5000個 /年。底平面、兩側(cè)面和 40H8型腔已在前面工序加工完成，試對 端蓋的 4個沉頭螺釘孔和 2個銷孔進行加工中心加工工藝分析。 任務(wù) 制訂端蓋零件的沉頭 螺釘孔和銷孔的加工 中心 加工工藝 本章知識（或技能）要點 1.加工中心的加工特點； 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,簡稱 MC）是指配備有刀庫和自動換刀裝 置，在一次裝卡下可實現(xiàn)多工序（甚至全部工序）加工的數(shù)控機床。目前主 要有鏜銑類加工中心和車削類加工中心兩大類。通常我們所說的加工中心是 指鏜銑類加工中心。 鏜銑類加工中心是在數(shù)控銑床（鏜床）的基礎(chǔ)上演化而來的，其數(shù)控系 統(tǒng)能控制機床自動地更換刀具，連續(xù)地對工件各加工表面自動進行銑削、鉆削、 擴削、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 （ 1）按照加工中心的結(jié)構(gòu)方式分類 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）帶刀庫和機械手的加工中

3、心 b）無機械手的加工中心 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 龍門式加工中心 圖 6-4 龍門式加工中心 萬能加工中心 圖 6-5 萬能加工中心 虛軸加工中心 圖 6-6 虛軸加工中心 （ 2）按換刀形式分類 帶刀庫、機械手的加工中心 加工中心的換刀裝置 (Automatic T00l Changer， ATC)是由刀庫和機械手組 成，換刀機械手完成換刀工作。這是加工中心最普遍采用的形式，如圖 6-2a） 所示。 無機械手的加工中心 這種加工中心的換刀是通過刀庫和主軸箱的配合動作來完成的，如圖 6-2b） 所示。 轉(zhuǎn)塔刀

4、庫式加工中心 一般在小型立式加工中心上采用轉(zhuǎn)塔刀庫形式，主要以孔加工為主，如圖 6-7所示。 （ 3）按工作臺數(shù)量和功能分類 加工中心可分為 單工作臺加工中心 、 雙工作臺加工中心 和 多工作臺加工中心 。 圖 6-7 轉(zhuǎn)塔刀庫式加工中心 6.1.2 加工中心的主要加工對象 針對加工中心的工藝特點，加工中心適宜于加工形狀復(fù)雜、加工內(nèi)容多、 要求較高、需用多種類型的普通機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。主要的加工對象有下列幾種： 1.既有平面又有孔系的零件 （ 1)箱體類零件 圖 6-8 熱電機車主軸箱體 （ 2)盤、套、板類零件 圖 6-9 板類零件 2.結(jié)構(gòu)形狀復(fù)

5、雜、普通機床難以加工的零件 （ 1)凸輪類零件 （ 2)整體葉輪類 圖 6-10 軸向壓縮機渦輪 （ 3)模具類 常見的模具有鍛壓模具、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、靠模等這一類外形不規(guī)則的零件。例 如圖 6-11所示的異形支架，這類零件大多需要點、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、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和絲錐等。刀柄是機床主軸與刀具之間的連接工具， 應(yīng)滿足機床主軸的自動松開和夾緊定位，準確安裝各種切削刃具、 適應(yīng)機械手

6、 的夾持和搬運、儲存和識別刀庫中各種刀具的要求。 1.刀柄的結(jié)構(gòu) 刀柄的結(jié)構(gòu)現(xiàn)已系列化、標準化，其標準有很多種，見表 6-1所示。 表 6-1 工具柄部型式代號 代 號 工 具 柄 部 型 式 JT 自動換刀機床用 7： 24圓錐工具柄 GB/T10944-89 BT 自動換刀機床用 7： 24圓錐 BT型工具柄 JIS B6339 ST 手動換刀機床用 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、標準化就發(fā)展成為不同 結(jié)構(gòu)的鏜銑類工具系統(tǒng)。鏜銑類工具系統(tǒng)一般分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩大 類。 （ 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床主軸相連接的柄部。其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，使用 方便、可靠，更換迅速等。缺點是所用的刀柄規(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)用途代號的含義 代號 代號的含義 代 號 代號的含 義 代 號 代號的含義 J 裝接長刀桿用錐柄 KJ 用于裝擴、 鉸刀 TF 浮動鏜刀 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：對于有些工 具，該數(shù)字為輪廓尺寸（ D-L）；對另一些工具，該數(shù)字表示應(yīng)用 范圍；還有表示其他參數(shù)值的，如錐度號等。 （ 2）模塊式工具系統(tǒng) 把工具的柄部和工作部分分開，制成系統(tǒng)化的主柄模塊、中間模塊和工作模 塊，每類模塊中又分為若干小類和規(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）普通機床加工難以保證的復(fù)雜曲線、曲面或難以通過測量調(diào)整進給的不 夠敞開的復(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，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，以達到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)

11、率及綜合經(jīng)濟效 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 點要求： （ 1）切削余量要小，以減少切削時間，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) 量和換刀時間，同時防止刀庫容量不夠。 （ 3）零件的尺寸盡量標準化，以便采用標準刀具。 （ 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比實例。 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、精加工合并進行，完成加工工序的全部內(nèi)容，但粗、精加工應(yīng)劃分成 兩道工序分別完成。在加工過程中，對于剛性較差的零件，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、后再進行精加工。 2.加工順序的安排 在安排加工順序時同樣要遵循 “ 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進行。 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，再換下一把刀具進行加工。 對于同軸度要

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，再加工其他坐標位置 孔，以提高孔系同軸度。 對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。因為銑削時， 切削力較大，工件易發(fā)生變形。先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復(fù)，減少由變 形引起的對孔的精度的影響。反之，如果先鏜孔后銑面，則銑削時，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.定位基準的選擇 加工中心定位基準的選擇，主要注意以下幾方面： 盡量選擇零件上的設(shè)計基準作為

15、定位基準，可避免基準不重合誤差，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，需考慮便于各個表面都能 被加工的定位方式，如對箱體類零件加工，最好采用 “ 一面兩銷（孔） ” 的定位 方案，以便刀具對其他表面進行加工，若工件上沒有合適的孔，可增加工藝孔進 行定位。 當零件的定位基準與設(shè)計基準不能重合，且加工面與其設(shè)計基準又不能在一 次裝夾中同時加工時，應(yīng)認真分析裝配圖樣，確定該零件設(shè)計基準的設(shè)計功能， 通過尺寸鏈的計算，嚴格規(guī)定定位基準與設(shè)計基準間的公差范圍，確保加工精度。 批量生產(chǎn)時，零件定位基準應(yīng)盡可能與對刀基準重合，以減少對刀誤差。 但在單件加工時（每加工一件對一次刀

16、），工件坐標系原點和對刀基準的選 擇應(yīng)主要考慮便于編程和測量，可不與定位基準重合。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)計基 準，編程原點應(yīng)選在 80H7孔中心上，加工時以 80H7孔中心為對刀基準 建立工件坐標系，而定位基準為 A、 B兩面，定位基準與對刀基準和編程原點 不重合，這樣的加工方案同樣能保證各項精度。但批量加工時，工件采用 A、 B面為定位基準，即使將編程原點選在 80H7孔中心上并按 80H7孔中心對 刀，仍會產(chǎn)生基準不重合誤差。因為再安裝的工件的 80H7孔中心的位置 是變動的。 圖 6-17 工件坐標系原點的確定

17、 必須多次裝夾時應(yīng)遵從基準統(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。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， 這樣可減少因定位基準轉(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；當裝夾精度要求很高時，可配置 工件統(tǒng)一基準定位裝夾系統(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加工中心上的加工方法就是銑削，見第五章。 2.孔加工的方法 加工中心有鉆孔、擴孔，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： 對于直徑小于 30mm無預(yù)制孔的孔加工，通常采用锪平端面 打中心孔 鉆 擴 孔口倒角 鉸加工方案，對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；有空刀槽時可用鋸片銑刀在半精鏜之后、 精鏜之前用圓弧插補方式銑削完成。 孔徑較大的可采用立銑刀或鍵槽銑刀以圓弧插補方式通過粗銑 精銑加工來 完成。 對于同軸孔系

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，減小其長徑比，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級精度的孔時可參看表 6-4和表 6-5來確定。 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，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.擴孔刀具 擴孔多采用擴孔鉆，也有采用鏜刀擴孔的。 標準擴孔鉆通常有 3 4條主切削刃及棱 帶，沒有橫刃，前、后角沿切削刃變化小，因此擴孔時導(dǎo)向好，軸向力小，一般能到達 IT10 IT11級精度， 表面粗糙度值可達 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。 擴孔直徑在 20 60 mm之間，并且機床剛性好、功率大時，可選用如圖 6-20 所示的可轉(zhuǎn)位擴孔鉆。 圖 6-20 可轉(zhuǎn)位擴孔鉆 3.鉸孔刀具 鉸孔是用鉸刀對已經(jīng)粗加工的孔進行精加工，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 IT7 IT9級，表面粗糙度 可達 Ra1.6 0.8m。 在加工中心上鉸孔時，一般采用通用的標準鉸刀。此外，也可采用機夾硬質(zhì)合 金刀片的單刃鉸刀和浮動鉸刀等。 標準鉸刀 圖 6-21 標準鉸刀 a）直柄鉸刀 b）錐柄鉸刀 c）套式鉸刀 d）鉸刀切削刃角度 標準鉸刀有 4 12齒，在刀具直徑一定時，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，且刀齒的強度會降低，易崩刃；齒數(shù)少，鉸削時穩(wěn)定性差， 刀齒負荷大，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 機夾硬質(zhì)合金刀片的單刃鉸刀 圖 6-22 使用機夾硬質(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 銷子 浮動鉸刀 圖 6-23 加工中心上使用的浮動鉸刀 1 刀桿體 2 可調(diào)式浮動鉸刀體 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 車刀沒有本質(zhì)區(qū)別，但在加工中心上進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 IT7 IT6，表面粗糙度值可達 Ra6.3 0.8um。為適應(yīng) 不同的切削條件，鏜刀有多種類型。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 浮動攻絲刀柄 攻螺紋刀柄 剛性攻螺紋中通常使用浮動攻螺紋刀柄，如圖 6-28所示， 這種攻螺紋刀柄采用棘輪機構(gòu)來帶動絲錐，當攻螺紋扭矩超過棘輪機構(gòu) 的扭矩時，絲錐在棘輪機構(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，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向進行加工。因此，孔加工進給路線的確定包括以下內(nèi)容： 1在 xy平面內(nèi)的進給路線。 加

26、工孔時，刀具在 xy 平面內(nèi)屬點位運動，因此確定進給加工路線時主要考慮 以下兩點： （ 1）定位要迅速。 a） b） c） 圖 6-29 最短進給路線設(shè)計示例 a）零件 b）進給路線 c）進給路線 （ 2）定位要準確 a） b） c） 圖 6-30 準確定位進給路線的設(shè)計 a）零件 b）進給路線 c）進給路線 2 Z向（軸向）的進給路線 確定 Z向的進給路線時，主要考慮孔加工時的導(dǎo)入量和超越量?？准庸?dǎo)入量（圖 6- 31中 Z）是指在孔加工過程中，刀具自快進轉(zhuǎn)為工進時，刀尖點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），當鉆通孔時，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，超越量通常取 3 5mm；鏜通孔時， 超越量通常取 1 3mm；攻螺紋時，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，供選擇時參考。 6.3 案例

28、的決策與執(zhí)行 6.3.1 蓋板類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 蓋板類零件是機械加工中的常見零件，主要加工面有平面和孔，通常需 經(jīng)銑平面、鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔及攻螺紋等多個工步加工。 該蓋板材料為鑄鐵（ HT150），切削加工性能好?，F(xiàn)需對蓋板的 4個沉頭 螺釘孔和 2個銷孔進行加工，其中銷孔的尺寸精度為 IT7級，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完成鉆、锪、鉸等工步的加工

29、。 3.工藝設(shè)計 （ 1）選擇加工方法 2個 10H7銷孔的尺寸精度為 IT7級，表面粗糙度為 Ra1.6m，為防止鉆 偏，需按鉆中心孔 鉆孔 擴孔 鉸孔方案進行加工； 4個 9mm通孔是用來裝 螺釘?shù)?，故精度要求較低，可按鉆中心孔 鉆孔方案進行加工； 4個 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 序為鉆所有孔的中心孔 鉆孔 擴孔 锪孔 鉸孔，具體加工過程見表 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) 銷限制六個自由度，用壓板夾緊。 （ 4）選擇刀具 2個 10H7銷孔的加工方案為鉆中心孔 鉆孔 擴孔 鉸孔，故采用 5mm中心鉆、 9mm麻花鉆、 9.85mm擴孔鉆及 10H7鉸刀； 4個 15mm沉孔可采用 15mm的锪鉆。 具體所選刀具如表 6-14所示。 （ 5）進給路線的確定 由于各孔的位置精度要求并不高，因此在 xy平面內(nèi)的進給路線以路線最短的原則來 確定，在 xy平面和 z向的進給路線具體如圖 6-32至圖 6-34所示。 圖 6-32 鉆中心孔和鉆 9mm孔的進給路線 圖 6-33 锪 4個 15mm沉孔進給路線 圖 6-

31、34 擴、鉸 2個 10H7削孔的進給路線 （ 6）選擇切削用量 切削用量可參考表 6-9和表 6-10允許的范圍進行取值，然后計算出主軸轉(zhuǎn)速和進給 速度，其值如表 6-14所示。 （ 7）填寫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 蓋板零件的工序簡圖 6.3.2 箱體類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)，試制訂減速箱的機械加工工藝。 圖 6-36 減速箱體零件簡圖 1.零件圖樣分析 箱體零件是機器或部件的基礎(chǔ)零件

32、，它承載著軸、軸承、齒輪等有關(guān)零件，連接成 部件或機器，因此箱體零件的加工質(zhì)量至關(guān)重要，它影響著機器的裝配精度、工作精度、 使用性能和壽命。 該箱體零件是機床運屑器使用的兩級變速的減速箱體，材料為 HT200鑄鐵，小批 量生產(chǎn)。其主要加工表面是平面和孔，下面對平面和孔的技術(shù)要求進行分析。 平面的精度要求。該減速箱體零件的設(shè)計基準是其上蓋面（ M面），它有較高的平 面度和 較小表面粗糙度要求； 4個小凸臺面（ Q面）是為工藝需要而設(shè)置的輔助基準，是 工藝基準； 2個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，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，該減速箱體是一個小箱體，它的裝配基準是同一軸線的 2個 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.定位基準的選擇 選擇基準的思路是：首先考慮以什么表面為精基準定位加工工件的主要表面，然 后考慮以什么面為粗基準定位加工出精基準表面，即先確定精基準，然后選出粗基

34、準。 （ 1）精基準的選擇。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)計基準為上蓋面、凸臺面以及右側(cè)外壁。根據(jù)基準重合的原則，應(yīng)盡量選擇 它們作為精基準，以保證零件的加工精度。 （ 2）粗基準的選擇。粗基準的選擇對零件主要有兩個方面的影響，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，從這一點出發(fā)，應(yīng)選擇軸孔為粗基準。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，因為相同中的大齒輪與不 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，會使大齒 輪與內(nèi)壁相碰。從這一點出發(fā)，應(yīng)選擇內(nèi)壁為粗基準，但是夾具的定位結(jié)構(gòu)不易實現(xiàn)以內(nèi) 壁定位。由于鑄造時內(nèi)壁和軸孔是同一個型心澆鑄的，以軸孔為粗基準可同時滿足上述兩 方面的要求，因此實際生產(chǎn)中，一般以軸孔為粗基準。在本零件的工藝過程（表 6-15）中 第三道工序是劃線，即以軸孔為粗基準劃加工平面的線，加工時按線找正，裝夾工件。即 粗基準是以劃線基準來體現(xiàn)的。 4.減速箱體的工藝過程設(shè)計 在加工箱蓋平面和凸臺面時，由于是按劃線找正加工，工件安裝時間較長，因此選用 普通立式銑床來加工；加工軸承孔、端面等內(nèi)容時，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加工

36、。具體生產(chǎn)工藝過程如表 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 45H7的軸承孔。尺寸精度為 IT7級，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 精鏜的加工方案進行，在加工時要 前后孔一起加工。 2個 58H9的孔。尺寸精度為 IT9級，表面粗糙度為 Ra3.2m，可按粗鏜 半精鏜 精鏜的加工方案進行。 35H7和 25H7的軸承孔。尺寸精度為 IT7級，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 擴孔 鉸孔的加工方案進行， 8個 M8及 M18、 M1

37、6的螺紋孔?？砂淬@中心孔 鉆孔 攻絲的加工方案進行。 2個 18H9的裝配基準孔。尺寸精度為 IT9級，表面粗糙度為 Ra3.2m，可按 鉆中心 孔 鉆孔 擴孔 鉸孔的加工方案進行。 2個凸緣端面和左右兩側(cè)的小凸臺面。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，可按以下幾個原則來確定。 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，對孔加工有利，如可減小鉆頭的歪斜、防止刀具崩刃，同時對刀調(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，因為這

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)在軸孔加工后進行。對于次要孔與主要孔 相交時的孔系，必須先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否則會使主要孔的精加工產(chǎn) 生斷續(xù)切削、振動，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。 加工順序具體見表 6-18。 6.填寫減速箱體的機械加工工藝文件 （ 1）工序 40 圖 6-37 工序 40的工序簡圖 （ 2）工序 50 圖 6-38 工序 50的工序簡圖 （ 3）工序 60 圖 6-39 工序 60的 B0 工位工序簡圖 圖 6-40 工序 60的 B90 工位工序簡圖 圖 6-41 工序 60的 B270 工位工序簡圖