现代机械工程基础实验2 (数控部分)
3.2 数控铣床加工零件工艺分析 3.2.1零件结构和加工工艺要求分析
该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，如图3-4所示，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，两个孔的尺寸要求为?10?0?0.2mm，尺寸精度要求较高，可采用钻孔方案。平面轮廓常采用的加工方法有数
控轮廓铣加工。本工件中，上表面轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣方案；下半侧面表面粗糙度要求Ra0.8mm，可采用粗铣-精铣方案；上半侧面表面粗糙度要求Ra1.6mm，可采用粗铣-精铣方案；内轮廓表面粗糙度要求Ra3.2mm，可采用粗铣-半精铣方案；左右表面和上下表面均要求平行度0.06，靠定位基准精度包装。孔的定位尺寸、工件的形状尺寸均有较高的精度要求。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。
图3-4 零件图
3.2.2 毛坯和材料的选择
工件主体尺寸为100×100×23，选用105×105×25的毛坯。按单件生产类型，工件材料45钢。
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3.2.3 基准的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。可以保证该面有足够的加工余量。 （4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
为了满足上述要求，基准选择以后毛坯下表面作为粗基准，加工出端面和工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。
精基准的选择：
精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算。选择已加工表面作为精基准面。 3.2.4加工路线的设计
由于生产类型为单件生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。
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3.2.5 刀具选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀
表2本设计中刀具的选择：
刀尖半序号 刀具编号 刀具规格名称 数量 加工表面 径 /mm 1 2 3
3.2.6切削用量选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
T01 T02 T03 ?125mm硬质合金端面铣刀 ?10钻头 ?12硬质合金立铣刀 1 1 1 铣削上下表面 钻?10 的孔 铣削外轮廓 0.5 备注 - 10 -
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对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
该零件材料切削性能较好，铣削平面、外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。
确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铸（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。
背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm. 3.2.7拟定加工工序卡
把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作。
表2-3 数控加工工序卡
工步 工步内容 刀具号 /mm 刀具规格 /mm 主轴转速/mm 进给速度/mm 01 粗铣定位基准面（底面） 02 03 04 06 粗铣上表面 精铣上表面 钻?10孔 粗铣外轮廓 T01 T01 T02 T03 ?25 ?25 ?10 ?25 180 180 200 900 40 25 40 40 4 0.5 19 5 T01 ?25 180 40 4 背吃刀量/mm 备注 - 11 -
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07 精铣外轮廓 T03 ?25 900 25 5 3.3 加工中心加工零件工艺分析
数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构相似。带刀库的数控铣床称为加工中心。加工中心主要适合用于加工形状复杂、工序多、精度要求比较高的工件，包括箱体类工件、复杂曲面类工件、异形件、盘/套/板类工件。
3.3.1 零件结构和加工工艺要求分析
零件图如图3-5所示，主要包括平面、自由曲面、圆弧面、斜面、椭圆面等，形状复杂，工序较多。加工精度无严格要求。
图3-5 零件图
3.3.2 毛坯和材料的选择
工件主体尺寸为135×100×30，选用在铣床粗铣之后的135×100×30的毛坯，用公差保证形状精度。材料为45钢，加工件数5件，为小批量生产类型。
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