機(jī)械制造工藝教案46節(jié)已排名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎(jiǎng)市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)主講教師：周世權(quán)第1頁(yè)17.4工藝規(guī)程編制過(guò)程確定零件機(jī)械加工工藝路線是制訂工藝規(guī)程一項(xiàng)主要工作，確定工藝路線時(shí)需要處理主要問(wèn)題是：選定各表面加工方法；劃分加工階段；安排工序先后次序；確定工序集中與分散程度。第2頁(yè)27.4.1表面加工方法選擇（1）加工方法經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度。加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下（采取符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)工人，不延長(zhǎng)加工時(shí)間）所能確保加工精度。曲線中加工精度和加工成本相互適應(yīng)為AB段，屬于經(jīng)濟(jì)精度范圍。普通車床上加工外圓經(jīng)濟(jì)精度是尺寸精度為IT8～I(xiàn)T9級(jí)，表面粗糙度為Ra＞1.25～2.5μm；外圓磨床上磨削外圓經(jīng)濟(jì)精度是尺寸精度為IT5～I(xiàn)T6級(jí)，表面粗糙度為Ra＞0.16～0.32μm。第3頁(yè)3（2）加工表面技術(shù)要求是決定表面加工方法首要原因，另外還應(yīng)包含因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合而提升對(duì)一些表面加工要求，以及因?yàn)楸蛔鳛榫鶞?zhǔn)而可能對(duì)其提出更高加工要求。（3）加工方法選擇步驟總是首先確定被加工零件主要表面最終加工方法，然后再選擇前面一系列工序加工方法和次序?？商岢鰩讉€(gè)方案進(jìn)行比較，選擇其中一個(gè)比較合理方案。比如加工一個(gè)直徑為φ25H7和表面粗糙度為Ra0.8μm孔，可有四種加工方案：①鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸；②鉆孔-粗鏜-半精鏜-磨削；③鉆孔-粗鏜-半精鏜-精鏜-精細(xì)鏜；④鉆-拉。應(yīng)依據(jù)零件加工表面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和產(chǎn)量等條件，再確定采取其中一個(gè)加工方案。主要表面加工方法選定以后，再選定各次要表面加工方法。第4頁(yè)4（4）在被加工零件各表面加工方法分別初步選定以后，還應(yīng)綜合考慮為確保各加工表面位置精度要求而采取工藝辦法。比如幾個(gè)同軸度要求較高外圓或孔，應(yīng)安排在同一工序一次裝夾中加工，這時(shí)就可能要對(duì)已選定加工方法作適當(dāng)調(diào)整。（5）選擇加工方法要考慮到生產(chǎn)類型，即考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。在大批大量生產(chǎn)中，采取高效率專用機(jī)床和組合機(jī)床及先進(jìn)加工方法。如加工內(nèi)孔可采取拉床和拉刀；軸類件加工可采取半自動(dòng)液壓仿形車床。在單件小批生產(chǎn)中，普通采取通用機(jī)床和工藝裝備進(jìn)行加工。（6）選擇加工方法應(yīng)考慮零件結(jié)構(gòu)、加工表面特點(diǎn)和材料性質(zhì)等原因。零件結(jié)構(gòu)和表面特點(diǎn)不一樣，所選擇加工方法也不一樣，如位置精度要求高或在直徑孔，最好加工方法是鏜孔?？紤]工件材料選擇，對(duì)淬硬工件應(yīng)采取磨削加工；但對(duì)有色金屬件加工不宜用磨削，普通采取金剛鏜或高速精細(xì)車削加工。第5頁(yè)5（7）選擇加工方法還要考慮本廠現(xiàn)有設(shè)備等生產(chǎn)條件。應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)備，也應(yīng)注意不停對(duì)原有設(shè)備和工藝技術(shù)改造，逐步采取親技術(shù)和提升工藝水平。（8）一個(gè)零件通常是由許多表面所組成，但各個(gè)表面幾何性質(zhì)不外乎是外圓、孔、平面及各種成形表面等。所以，熟悉和掌握這些經(jīng)典表面各種加工方案對(duì)制訂零件加工工藝過(guò)程是十分必要。工件上各種經(jīng)典表面所采取經(jīng)典工藝路線如表7-5及表7-6所表示，可供選擇表面加工方法時(shí)參考。第6頁(yè)6表7-5外圓及內(nèi)孔表面機(jī)械加工工藝路線第7頁(yè)7續(xù)表7-5外圓及內(nèi)孔表面機(jī)械加工工藝路線第8頁(yè)8 表7-6平面機(jī)械加工工藝路線第9頁(yè)9

續(xù)表7-6平面機(jī)械加工工藝路線第10頁(yè)107.4.2加工階段劃分按粗精分開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)劃分為幾個(gè)階段，一個(gè)零件加工工藝過(guò)程通常可劃分為以下幾個(gè)階段：（1）粗加工階段此階段主要任務(wù)是切除各加工表面上大部分余量，并加工出精基準(zhǔn)。粗加工所能到達(dá)精度較低（普通在IT12級(jí)以下）、表面粗糙度值較大（Ra為50～12.5μm）。其主要任務(wù)是設(shè)法取得較高生產(chǎn)率。第11頁(yè)11（2）半精加工階段此階段主要目標(biāo)是使主要表面消除粗加工后留下誤差，使其到達(dá)一定精度，為精加工作好準(zhǔn)備，并完成一些次要表面加工（如鉆、攻絲、銑鍵槽等）。表面經(jīng)半精加工后，精度可達(dá)IT10～I(xiàn)T12級(jí)，粗糙度Ra值則為6.3～3.2μm。（3）精加工階段此階段任務(wù)是確保各主要加工表面到達(dá)圖紙所要求質(zhì)量要求。精加工切除余量極少。表面經(jīng)精加工后能夠到達(dá)較高尺寸精度和較小表面粗糙值（IT7～I(xiàn)T10級(jí)、Ra1.6～0.4μm）。第12頁(yè)12（4）光整加工階段對(duì)于精度要求很高（IT5級(jí)以上）、表面粗糙度值要求很小（Ra0.2μm以下）零件,必須有光整加工階段。光整加工經(jīng)典方法有珩磨、研磨、超精加工及鏡面磨削等。這些加工方法不但能降低表面粗糙度值，而且能提升尺寸精度和形狀精度，但多數(shù)都不能提升位置精度。劃分加工階段必要性在于：（1）確保加工質(zhì)量。因?yàn)榇旨庸るA段切除金屬較多，產(chǎn)生切削力和切削熱也較大，同時(shí)也需要較大夾緊力，而且粗加工后內(nèi)應(yīng)力會(huì)重新分布，在這些力作用下，工件會(huì)產(chǎn)生較大變形。假如對(duì)要求較高加工表面一開(kāi)始就精加工到所要求精度，那么，其它表面粗加工所產(chǎn)生變形就可能破壞已取得加工精度。所以，劃分加工階段，經(jīng)過(guò)半精加工和精加工可使粗加工引發(fā)誤差得到糾正。第13頁(yè)13（2）合理地使用機(jī)床設(shè)備。粗、精加工分開(kāi)，粗加工使用大功率機(jī)床，可充分發(fā)揮機(jī)床效能；精加工使用精密機(jī)床，能夠確保零件精度要求，又有利于長(zhǎng)久保持機(jī)床精度，到達(dá)合理地使用機(jī)床設(shè)備。（3）粗、精加工分開(kāi)，便于及時(shí)發(fā)覺(jué)毛坯缺點(diǎn)（如氣孔、砂眼等），及時(shí)修補(bǔ)或報(bào)廢，防止工時(shí)浪費(fèi)。（4）表面粗精工安排在最終，可防止或降低在夾緊和運(yùn)輸過(guò)程中損傷已精加工過(guò)表面。第14頁(yè)147.4.3工序集中與分散1．工序集中特點(diǎn)（1）采取高效率專用設(shè)備和工藝裝備，可提升生產(chǎn)率、降低機(jī)床數(shù)量和生產(chǎn)面積。（2）降低了工件裝夾次數(shù)。工件在一次裝夾中可加工多個(gè)表面，有利于確保這些表面之間相互位置精度。降低裝夾次數(shù)，也可降低裝夾所造成誤差。（3）降低工序數(shù)目，縮短了工藝路線，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作。（4）專用設(shè)備和工藝裝備較復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，更換產(chǎn)品較困難。第15頁(yè)15（1）設(shè)備和工藝裝備比較簡(jiǎn)單，調(diào)整比較輕易。（2）工藝路線長(zhǎng)，設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)占地面積大。（3）可采取最合理切削用量，降低基本時(shí)間。（4）輕易變換產(chǎn)品。在確定工藝路線時(shí)，工序集中或分散程度，主要取決于生產(chǎn)類型、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求。生產(chǎn)批量小時(shí)，多采取工序集中。生產(chǎn)批量大時(shí)，可采取工序集中，也可用工序分散。因?yàn)楣ば蚣袃?yōu)點(diǎn)較多以及數(shù)控機(jī)床、柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)等發(fā)展，當(dāng)代生產(chǎn)多趨于工序集中。2．工序分散特點(diǎn)第16頁(yè)167.4.4工序次序安排1．機(jī)械加工工序安排一個(gè)零件有許多表面要加工，各表面機(jī)械加工次序安排應(yīng)遵照以下標(biāo)準(zhǔn)：（1）先基準(zhǔn)面，后其它面。首先應(yīng)加工用作精基準(zhǔn)表面，方便為其它表面加工提供可靠基準(zhǔn)表面，這是確定加工次序一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)。（2）先主要表面，后次要表面。零件主要表面是加工精度和表面質(zhì)量要求較高面，它工序較多，且加工質(zhì)量對(duì)零件質(zhì)量影響甚大，所以應(yīng)先進(jìn)行加工。一些次要表面如緊固用螺孔、鍵槽等，可穿插在主要表面加工中間或加工之后進(jìn)行。第17頁(yè)17（3）先主要平面，后主要孔。含有平面輪廓尺寸較大零件（如箱體），用平面定位比較穩(wěn)定可靠，慣用作主要精基準(zhǔn)。所以，應(yīng)先加工平面，后加工主要孔及其它表面，并易于確保孔與平面之間位置精度。（4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。技術(shù)要求較高零件，其主要表面應(yīng)按照粗加工、半精加工、精加工、光整加工次序安排，使零件逐步到達(dá)較高加工質(zhì)量。第18頁(yè)18熱處理目標(biāo)在于改變工件材料性能和消除內(nèi)應(yīng)力。熱處理目標(biāo)不一樣，熱處理工序內(nèi)容及其在工藝過(guò)程中所安排位置不一樣。（1）預(yù)備熱處理安排在機(jī)械加工之前進(jìn)行，其目標(biāo)是為了改進(jìn)工件材料切削性能，削除毛坯制造時(shí)內(nèi)應(yīng)力。慣用熱處理方法有退火與正火，通常安排在粗加工之前，調(diào)質(zhì)普通安排在粗加工以后進(jìn)行。2．熱處理工序安排第19頁(yè)19（2）最終熱處理通常安排在半精加工之后和磨削加工之前，目標(biāo)是提升材料強(qiáng)度、表面硬度和耐磨性，慣用熱處理方法有調(diào)質(zhì)、淬火、滲碳淬火等。有零件，為了取得更高表面硬度和耐磨性，更高疲勞強(qiáng)度，還經(jīng)常采取氮化處理。因?yàn)榈瘜虞^薄，所以氮化處理后磨削余量不能太大，故普通安排在粗磨之后、精磨之前進(jìn)行。為了消除內(nèi)應(yīng)力，降低氮化變形，改進(jìn)加工性能，氮化前應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和去內(nèi)應(yīng)力處理。第20頁(yè)20（3）時(shí)效處理時(shí)效處理有些人工時(shí)效和自然時(shí)效兩種，目標(biāo)都是為了消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。精度要求普通鑄件，只需進(jìn)行一次時(shí)效處理，安排在粗加工后很好，可同時(shí)消除鑄造和粗加工所產(chǎn)生應(yīng)力。有時(shí)為降低運(yùn)輸工作量，也可放在粗加工之前進(jìn)行。精度要求較高鑄件，則應(yīng)在半精加工之后安排第二次時(shí)效處理，使精度穩(wěn)定。精度要求很高精密絲桿、主軸等零件，則應(yīng)安排屢次時(shí)效處理。對(duì)于精密絲杠、精密軸承、精密量具及油泵油嘴配件等，為了消除殘余奧氏體，穩(wěn)定尺寸，還要采取冰涼處理（冷卻到－70～－80℃，保溫1～2h），普通在回火后進(jìn)行。

第21頁(yè)21（4）表面處理一些零件為了深入提升表面抗蝕能力，增加耐磨性，常采取表面處理工序，使零件表面覆蓋一層金屬鍍層、非金屬涂層和氧化膜等。金屬鍍層有鍍鉻、鍍鋅、鍍鎳、鍍銅及鍍金、銀等；非金屬涂層有涂油漆、磷化等；氧化膜層有鋼發(fā)藍(lán)、發(fā)黑、鈍化，鋁合金陽(yáng)極氧化處理等。零件表面處理工序普通都安排在工藝過(guò)程最終進(jìn)行。表面處理對(duì)工件表面本身尺寸改變普通能夠不考慮，但精度要求很高表面應(yīng)考慮尺寸增大量。當(dāng)零件一些配合表面不要求進(jìn)行表面處理時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行局部保護(hù)或采取機(jī)械加工方法給予切除。第22頁(yè)22檢驗(yàn)工序分加工質(zhì)量檢驗(yàn)和特種檢驗(yàn)，它們是確保產(chǎn)品質(zhì)量有效辦法之一，是工藝過(guò)程中不可缺乏內(nèi)容。除了各工序操作者自檢外，以下場(chǎng)所還應(yīng)考慮單獨(dú)安排檢驗(yàn)工序：①零件從一個(gè)車間送往另一個(gè)車間前后；②零件粗加工階段結(jié)束之后；③主要工序加工前后；④零件全部加工結(jié)束之后。特種檢驗(yàn)種類很多，如用于檢驗(yàn)工件內(nèi)部質(zhì)量X射線檢驗(yàn)、超聲波探傷檢驗(yàn)等，普通安排在工藝過(guò)程開(kāi)始時(shí)候進(jìn)行。熒光檢驗(yàn)和磁力探傷主要用來(lái)檢驗(yàn)工件表面質(zhì)量，通常安排在工藝過(guò)程精加工階段進(jìn)行。密封性檢驗(yàn)、工件平衡及主要檢驗(yàn)普通都安排在工藝過(guò)程最終進(jìn)行。3．檢驗(yàn)工序和輔助工序安排第23頁(yè)237.4.5加工余量確定1．加工余量概念

加工余量普通分為加工總余量和工序間加工余量。每個(gè)工序切掉表面金屬厚度稱為該表面工序加工余量。工序加工余量又分為最小余量、最大余量和公稱余量。①最小余量。是指該工序切除金屬層最小厚度。對(duì)外表面而言，相當(dāng)于上工序是最小工序尺寸，而本工序是最大尺寸加工余量。②最大余量相當(dāng)于上工序?yàn)樽畲蟪叽纾竟ば驗(yàn)樽钚〕叽缂庸び嗔?這是對(duì)外表面而言。而內(nèi)表面上工序和本工序尺寸大小正相反)。第24頁(yè)24③公稱余量。該工序最小余量加上上工序公差。如圖7-39所表示為外表面加工次序示意圖。從圖中可知：

Z=Zmin+δ1Zmax=Z+δ2=Zmin+δ1+δ2

式中Z——本工序公稱余量

Zmin——本工序最小余量

Zmax——本工序最大余量δ1——上工序工序尺寸公差δ2——本工序工序尺寸公差

第25頁(yè)252．加工余量確實(shí)定①查表法。確定工序間公稱余量是以大量生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以表格形式制訂出工序間公稱余量標(biāo)準(zhǔn)，列入機(jī)械制造工藝手冊(cè)。確定工序間公稱余量時(shí)能夠經(jīng)過(guò)查表得到，此法應(yīng)用較廣。②經(jīng)驗(yàn)法。此法是依據(jù)工藝人員經(jīng)驗(yàn)確定工序間公稱余量方法。經(jīng)驗(yàn)法較簡(jiǎn)單，但預(yù)計(jì)時(shí)為預(yù)防余量不足而產(chǎn)生廢品，所以預(yù)計(jì)余量偏大，此方法慣用于單件小批生產(chǎn)。第26頁(yè)26③計(jì)算法。依據(jù)影響加工余量原因基礎(chǔ)上，逐步計(jì)算出公稱余量。此方法計(jì)算出余量較準(zhǔn)確，但因?yàn)橛绊懺蜉^復(fù)雜，難以取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，所以極少使用。第27頁(yè)27圖7-44所表示零件材料為T10A，頭部需淬硬，小批生產(chǎn)。采取以下工藝路線：“車削——淬火——磨削”，試分析工藝路線有何不合理，并提出改進(jìn)方案。圖7-44復(fù)習(xí)思索題第28頁(yè)28

2.選擇加工圖7-45所表示（a）與（b）零件時(shí)粗基準(zhǔn)，并說(shuō)明理由。

圖7-45第29頁(yè)29確定圖7-46所表示小軸加工工藝路線。已知：毛坯為45鋼Ф38x156，大批量生產(chǎn)。 圖7-46第30頁(yè)307.5數(shù)控加工7.5.1概述

可編程由數(shù)字和符號(hào)實(shí)施控制自動(dòng)加工過(guò)程。利用數(shù)控機(jī)床加工零件一個(gè)工藝方法。數(shù)控機(jī)床仍采取刀具和磨具對(duì)材料進(jìn)行切削加工，這點(diǎn)在本質(zhì)上和普通機(jī)床并無(wú)區(qū)分，但在怎樣控制切削運(yùn)動(dòng)等方面則與傳統(tǒng)切削加工存在本質(zhì)上差異。第31頁(yè)31

數(shù)控機(jī)床加工主要特點(diǎn)以下：（1）加工零件精度高采取高精度滾珠絲杠副傳動(dòng)，機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度都很高，含有加工過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)和誤差賠償?shù)裙π?，因而能可靠地確保加工精度和尺寸穩(wěn)定性。(2)生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床在加工中零件裝夾次數(shù)少，一次裝夾可加工出很多表面，可省去劃線找正和檢測(cè)等許多中間工序。據(jù)統(tǒng)計(jì)，普通機(jī)床凈切削時(shí)間普通為15％~20％，而數(shù)控機(jī)床可達(dá)65％~70％，帶有刀庫(kù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床甚至可達(dá)75％~80％。加工復(fù)雜零件時(shí)，效率可提升5~10倍。第32頁(yè)32(3)尤其適合加工形狀復(fù)雜輪廓表面如利用數(shù)控車床加工復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)表面和利用數(shù)控銑床加工復(fù)雜空間曲面。(4)有利于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造當(dāng)前在機(jī)械制造業(yè)中，CAD／CAM應(yīng)用日趨廣泛，而數(shù)控機(jī)床及其加工技術(shù)正是計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)基礎(chǔ)。(5)初始投資大，加工成本高數(shù)控機(jī)床價(jià)格普通是同規(guī)格普通機(jī)床若干倍，機(jī)床備件價(jià)格也很高，加上首件加工進(jìn)行編程、調(diào)整和試加工等準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，因而使零件加工成本大大高于普通機(jī)床。第33頁(yè)337.5.2數(shù)控加工方法1．平面孔系零件加工這類零件若孔數(shù)較多，或孔位精度要求較高，均宜選取點(diǎn)位直線控制數(shù)控鉆床或數(shù)控鏜床進(jìn)行加工。這么不但能夠減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提升生產(chǎn)率，而且還易于確保精度。第34頁(yè)34圖7-48所表示手柄輪廓由三段圓弧組成，因?yàn)榧庸び嗔枯^大且不均勻，所以，比較合理方案是先用直線、斜線程序車削掉圖中所表示加工余量，再用圓弧程序精加工成形。圖7-49所表示零件表面形狀復(fù)雜，毛坯為棒料，加工余量不均勻，其粗加工路線按圖中1~4依次分段加工，然后再換精車刀一次成形。需要說(shuō)明是，圖中粗加工走刀次數(shù)應(yīng)依據(jù)每次切削深度決定。2．旋轉(zhuǎn)類零件加工圖7-48圖7-49第35頁(yè)35

這類零件輪廓多由直線和圓弧組成，普通在兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)銑床上加工。圖7-50所表示為銑削平面輪廓實(shí)例，工件輪廓由三段直線和兩段圓弧組成，若選取銑刀半徑為R，則點(diǎn)畫線為刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)含有刀具半徑賠償功效時(shí)可按其零件輪廓編程；若數(shù)控系統(tǒng)不含有刀具半徑賠償功效，則應(yīng)以刀具中心軌跡編程。為確保加工平滑，應(yīng)增加切入和切出程序段。若平面輪廓為非圓曲線，因?yàn)槠胀〝?shù)控系統(tǒng)都只有直線和圓弧插補(bǔ)功效，則都用用圓弧和直線去迫近。3．平面輪廓零件加工第36頁(yè)36圖7-50第37頁(yè)37用數(shù)控機(jī)床加工立體曲面時(shí)，應(yīng)依據(jù)曲面形狀、機(jī)床功效、刀具形狀以及零件精度要求采取不一樣加工方法。（1）在三坐標(biāo)控制兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床上用“行切法”進(jìn)行加工如圖7-51所表示，以X、Y、Z三軸中任意兩坐標(biāo)作插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，第三軸作周期性進(jìn)給，刀具采取球頭銑刀。在X向分為若干段，球頭銑刀沿OXY平面曲線進(jìn)行插補(bǔ)加工，當(dāng)一端加工完后進(jìn)給ΔX，再進(jìn)行加工相鄰曲線。如此依次用平面來(lái)迫近整個(gè)曲面。4．立體輪廓表面加工第38頁(yè)38圖7-51第39頁(yè)39（2）三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工圖7-52為內(nèi)循環(huán)滾珠螺母回珠器示意圖。其滾道母線SS’為一空間曲線，它可用空間直線去迫近，所以，可在有空間直線插補(bǔ)功效三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床上加工。但編程計(jì)算復(fù)雜，加工程序可采取自動(dòng)編程系統(tǒng)來(lái)編制。圖7-52第40頁(yè)40（3）四坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工如圖7-53所表示飛機(jī)大梁，它加工表面是直紋扭曲面，可采取圓柱銑刀周圍銑削方式，在四坐標(biāo)機(jī)床上加工。除了三個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)外，為確保刀具與工件型面在全長(zhǎng)上一直貼合，刀具還應(yīng)繞O1（或O2）作擺動(dòng)聯(lián)動(dòng)。圖7-53第41頁(yè)41（4）五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工船用螺旋槳是五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工經(jīng)典零件之一，其葉片形狀及加工原理如圖7-54所表示。半徑Ri圓柱面與葉面交線為螺旋線一部分，螺旋角為Ψi，葉片徑向葉形線（軸向剖面）EF傾角α稱為后傾角。因?yàn)槿~面曲率半徑較大,慣用端銑刀進(jìn)行加工,以提升生產(chǎn)率和表面質(zhì)量。葉面螺旋線可用空間直線進(jìn)行迫近,為了確保端銑刀端面與曲面切平面重合,銑刀還應(yīng)作螺旋角Ψi(坐標(biāo)A)與后傾角α(坐標(biāo)B)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闄C(jī)床結(jié)構(gòu)原因,擺角中心不在銑刀端平面中心,故在擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)同時(shí),還應(yīng)作對(duì)應(yīng)附加直線運(yùn)動(dòng),以確保銑刀端面位于切削位置。當(dāng)半徑為Ri上一條葉形線加工完成后,改變Ri，再加工相鄰一條葉形線,依次逐一加工，即可形成整個(gè)葉面。由此可知葉面加工需要五個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，即X、Y、Z、A、B。這種加工編程計(jì)算就更為復(fù)雜。第42頁(yè)42圖7-54第43頁(yè)437.5.3數(shù)控編程內(nèi)容和步驟（一）數(shù)控編程內(nèi)容數(shù)控編程內(nèi)容包含；分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程，計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)，編寫零件加工程序，制作控制介質(zhì)，校對(duì)程序及首件加工。（二）數(shù)控編程步驟：數(shù)控編程步驟如圖7-55所表示分析零件圖紙分析零件材料、形狀、尺寸、精度及毛坯形狀和熱處理要求等，方便確定該零件是否適宜在數(shù)控機(jī)床上加工，適宜在哪臺(tái)數(shù)控機(jī)床上加工。有時(shí)還需確定在某臺(tái)數(shù)控機(jī)床上加工該零件哪些工序或哪幾個(gè)表面。第44頁(yè)44圖7-55第45頁(yè)45工藝處理階段工藝處理階段主要任務(wù)是確定零件加工工藝過(guò)程。即確定零件加工方法（如采取工裝夾具，裝夾定位方法等）和加工路線（如對(duì)刀點(diǎn)、走刀路線），并確定加工用量等工藝參數(shù)（如走刀速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削寬度和深度）。數(shù)學(xué)處理階段依據(jù)零件圖紙和確定加工路線，計(jì)算出走刀軌跡和每個(gè)程序段所需數(shù)據(jù)。如零件輪廓相鄰幾何元素交點(diǎn)和切點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算，稱為基點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算，對(duì)非圓曲線（如漸開(kāi)線、雙曲線等）需要用小直線段或圓弧迫近，依據(jù)要求精度要計(jì)算迫近零件輪廓時(shí)相鄰集合元素交線或切點(diǎn)坐標(biāo)，稱為節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算；自由曲線幾組合曲面數(shù)學(xué)處理更為復(fù)雜，必須使用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算。第46頁(yè)46編寫程序單依據(jù)加工路線計(jì)算出數(shù)據(jù)和確定加工用量，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)加工指令和程序格式，逐段編寫零件加工清單。程序校驗(yàn)和首件試加工控制介質(zhì)上加工程序必須校驗(yàn)和試加工合格，才能認(rèn)為則個(gè)零件編程工作結(jié)束，然后進(jìn)入正式加工。第47頁(yè)477.5.4數(shù)控編程方法1.手工編程由分析零件圖紙，制訂工藝規(guī)程、計(jì)算刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、編寫零件加工程序單、制作控制介質(zhì)直到程序校核，整個(gè)過(guò)程主要由人來(lái)完成。這種人工制備零件加工程序方法稱為手工編程。如圖7-56所表示。第48頁(yè)48圖7-56第49頁(yè)492.自動(dòng)編程編制零件加工程序全部工作主要由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，此種編程方法稱為自動(dòng)編程。語(yǔ)言式自動(dòng)編程工作過(guò)程如圖7-57所表示。圖7-57第50頁(yè)50由圖7-57看出,編程人員只需依據(jù)零件圖樣和工藝過(guò)程，使用要求數(shù)控語(yǔ)言編寫一個(gè)較簡(jiǎn)短零件加工源程序、輸入到計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)由經(jīng)過(guò)處理程序自動(dòng)地進(jìn)行編譯、數(shù)學(xué)處理，計(jì)算出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，再由后置處理程序自動(dòng)編寫出零件加工程序單。簡(jiǎn)而言之，自動(dòng)編程就是利用計(jì)算機(jī)和對(duì)應(yīng)程序、后置處理對(duì)零件源程序進(jìn)行處理，以得到加工程序。第51頁(yè)513.手工編程與自動(dòng)編程比較手工編程和語(yǔ)言輔入方式自動(dòng)編程比較見(jiàn)表7-7表7-7手工編程和語(yǔ)言式自動(dòng)編程比較項(xiàng)目?jī)?nèi)容手工編程自動(dòng)編程數(shù)值計(jì)算復(fù)雜、煩瑣由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成犯錯(cuò)率輕易犯錯(cuò)計(jì)算機(jī)可靠性高、不易犯錯(cuò)表示零件程序方式用大量數(shù)字和代碼來(lái)編寫用輕易熟悉語(yǔ)言和符號(hào)來(lái)描述修改程序費(fèi)事、慢簡(jiǎn)單、快速?gòu)?fù)制檢驗(yàn)紙帶人工完成計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成所需設(shè)備簡(jiǎn)單或借助計(jì)算機(jī)計(jì)算一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)和對(duì)應(yīng)外部設(shè)備對(duì)編程人員要求必須掌握數(shù)學(xué)運(yùn)行能力只要掌握系統(tǒng)源程序?qū)懛ǖ?2頁(yè)527.5.5手工編程工藝處理數(shù)控編程人員首先應(yīng)該是一個(gè)很好工藝人員，再掌握數(shù)控加工工藝特點(diǎn)，才能處理好編程中所包括一些工藝問(wèn)題。（一）數(shù)控加工基本特點(diǎn)和主要內(nèi)容1．基本特點(diǎn)從編程角度看，加工程序編制比通用機(jī)床工藝規(guī)程編制復(fù)雜。因?yàn)樵谕ㄓ脵C(jī)床上不少內(nèi)容，如工序內(nèi)工步安排和走刀路線、刀具、切削用量等，由操作工人來(lái)考慮、選擇、決定。而數(shù)控加工時(shí)，這一切須由編程員選定和安排好，變成程序中不可缺乏內(nèi)容。正因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)促使對(duì)加工程序正確性和合理性要求很高。第53頁(yè)532．主要內(nèi)容編程中數(shù)控工藝主要內(nèi)容以下：選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工零件和確定工序內(nèi)容；零件圖紙數(shù)控工藝性分析；制訂數(shù)控工藝路線；加工程序設(shè)計(jì)與調(diào)整；數(shù)控加工中容差分配；確定工件安裝方法和選擇夾具，要盡可能選取已經(jīng)有通用夾具，而且注意降低裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次裝夾中能把零件上全部要加工表面加工出來(lái)。零件定位基準(zhǔn)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以降低定位誤差對(duì)尺寸精度影響。第54頁(yè)54數(shù)控加工對(duì)夾具主要要求：一是要確保夾具在機(jī)床上安裝準(zhǔn)確；二是輕易協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系尺寸關(guān)系。在選取或設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)；（1）盡可能選取可調(diào)式、組合式等標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和自動(dòng)化夾具，應(yīng)盡可能防止設(shè)計(jì)專用夾具。（2）裝卸零件要快速，以降低數(shù)控機(jī)床停機(jī)時(shí)間。（3）零件上加工部位要外露敞開(kāi)，不要因裝夾工件而影響走刀和切削加工。第55頁(yè)55對(duì)刀點(diǎn)是指在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，刀具相對(duì)零件運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)。因?yàn)槌绦蛞矎倪@一點(diǎn)開(kāi)始執(zhí)行，所以對(duì)刀點(diǎn)也稱作程序起點(diǎn)或起刀點(diǎn)。能夠選擇零件上某一點(diǎn)作為對(duì)刀點(diǎn)，也能夠選擇零件外（如夾具或機(jī)床上）某一點(diǎn)作為對(duì)刀點(diǎn)，但所選擇對(duì)刀點(diǎn)必須與零件定位基準(zhǔn)有一定坐標(biāo)尺寸關(guān)系，這么才能確定機(jī)床坐標(biāo)系與零件坐標(biāo)系之間關(guān)系。如圖7-58所表示。

若對(duì)刀精度要求不高時(shí)，可直接選取零件上或夾具上一些表面作為對(duì)刀面。若對(duì)刀精度要求較高時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡可能選在零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。對(duì)于以孔定位零件，則選取孔中心點(diǎn)作為對(duì)刀點(diǎn)。含有自動(dòng)換刀裝置數(shù)控機(jī)床，在加工中如需要自動(dòng)換刀，還需要設(shè)置換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)位置應(yīng)依據(jù)換刀時(shí)刀具不得碰傷工件、夾具和機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)而定。（二）對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)確定第56頁(yè)56圖7-58第57頁(yè)57零件加工路線是指數(shù)控機(jī)床切削過(guò)程中，加工零件次序，即刀具相對(duì)于被加工零件運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)方向。編程時(shí)確定加工路線標(biāo)準(zhǔn)主要有：

能確保零件加工精度和表面粗糙度要求。

應(yīng)盡可能縮短加工路線，降低刀具空程時(shí)間。應(yīng)使數(shù)據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段數(shù)量少，以降低編程工作量。如圖7-59所表示平面零件，為防止銑刀沿法向直接切人零件或切出零件輪廓處直接抬刀而留下刀痕；而采取外延法，即切入時(shí)刀具應(yīng)沿外廓曲線延長(zhǎng)線法向切入或者切出時(shí)刀具應(yīng)沿零件輪廓延伸線切線方向逐步切離工件。（三）工藝路線確定第58頁(yè)58圖7-59第59頁(yè)59

銑削封閉內(nèi)輪廓表面時(shí)，可采取內(nèi)延法，假如內(nèi)輪廓曲線不允許延伸，刀具只能沿著輪廓曲線法向切入和切出，此時(shí)刀具切入點(diǎn)和切出點(diǎn)應(yīng)盡可能選在內(nèi)輪廓曲線兩幾何元素交點(diǎn)處，如圖7-60所表示。圖7-60第60頁(yè)60（四）選擇刀具和確定切削用量刀具結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整尺寸。切削用量包含主軸轉(zhuǎn)速、切削深度和寬度、進(jìn)給速度等。切削用量選擇應(yīng)依據(jù)實(shí)際加工情況，結(jié)合說(shuō)明書、切削用量手冊(cè)，尤其是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。（五）編程允許誤差編制程序中誤差Δ程由三部分組成：Δ逼—采取近似計(jì)算方法迫近列表曲線、曲面輪廓時(shí)所產(chǎn)生迫近誤差；Δ插—采取直線段或圓弧段插補(bǔ)迫近零件輪廓曲線時(shí)產(chǎn)生誤差：Δ圓—數(shù)據(jù)處理中，為滿足分辨率要求，有個(gè)別數(shù)據(jù)圓整問(wèn)題，從而產(chǎn)生誤差。零件圖紙上給出公差，只有一小部分允許分配給Δ程，普通取Δ程為0.1~0.2倍零件公差。第61頁(yè)617.5.6自動(dòng)編程介紹自動(dòng)編程．就是用某種專用數(shù)控語(yǔ)言描述加工零件形狀、刀具加工路線、切削條件以及機(jī)床各種輔助功效，得出用該語(yǔ)言寫成加工程序單——“源程序”，然后輸入給配置有“編譯程序”計(jì)算機(jī)。當(dāng)然，這種編譯程序是由軟件工作者為數(shù)控語(yǔ)言專門設(shè)計(jì)而成一個(gè)軟件系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行該編譯程序，將輸入源程序翻譯解釋并自動(dòng)地進(jìn)行全部計(jì)算和編碼，制備出加工所需要程序單及紙帶。第62頁(yè)62數(shù)控機(jī)床剛誕生，美國(guó)就著手研究自動(dòng)編程語(yǔ)言及編譯系統(tǒng)，50年代初研制成第一個(gè)APT試驗(yàn)性系統(tǒng)，到60年代研制出APTⅢ，70年代又研制出APTⅣ，它已是一個(gè)可用于點(diǎn)位，連續(xù)及多坐標(biāo)數(shù)控加工，需要一臺(tái)大型電子計(jì)算機(jī)大系統(tǒng)，是當(dāng)前國(guó)際上所發(fā)展成—萬(wàn)各種數(shù)控語(yǔ)言中功效最全，規(guī)模最大系統(tǒng)。除了APT外，不少國(guó)家發(fā)展了這一適合用于小型及微型計(jì)算機(jī)最大編程語(yǔ)言和編譯系統(tǒng)，如ADAPT，EXAPT，IFAPT，F(xiàn)APT，MINIAPT等。第63頁(yè)637.6經(jīng)典零件加工工藝軸類零件加工工藝

(一)概述1．軸功效與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件主要用來(lái)支承傳動(dòng)零件和傳遞轉(zhuǎn)矩。軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，普通由內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵及鍵槽等組成。第64頁(yè)64(1)尺寸精度及表面粗糙度軸尺寸精度主要指外圓直徑尺寸精度，普通為IT6~IT9，表面粗糙Ra為6.3~0.4μm。(2)幾何形狀精度軸頸幾何形狀精度(圓度、圓柱度)應(yīng)限制在直徑公差范圍之內(nèi)。對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí)，應(yīng)在零件圖上要求其允許偏差值。(3)相互位置精度軸相互位置精度主要有軸頸之間同軸度，定位面與軸線垂直度，鍵槽對(duì)軸對(duì)稱度等。2．軸技術(shù)要求第65頁(yè)65

對(duì)于不主要軸，可采取普通碳素鋼Q235A、Q255A、Q275A等，不經(jīng)熱處理。

對(duì)于普通軸，可采取優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼35、40、45、50等，并依據(jù)不一樣工作條件進(jìn)行不一樣熱處理(如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等)以取得一定強(qiáng)度、韌性和耐磨性。對(duì)于主要軸，當(dāng)精度、轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可采取合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr軸承鋼GCrl5、彈簧鋼65Mn等，進(jìn)行調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，含有較高綜協(xié)力學(xué)性能和耐磨性能。3．軸材料及熱處理第66頁(yè)66對(duì)于光軸和直徑相差不大階梯軸，普通采取圓鋼作為毛坯。對(duì)于直徑相差較大階梯軸以及比較主要軸，應(yīng)采取鍛件作為毛坯。其中大批大量生產(chǎn)采取模鍛件，單件小批生產(chǎn)采取自由鍛件。對(duì)于一些大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜異形軸，可采取球墨鑄鐵作為毛坯。4．軸毛坯

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預(yù)備加工：包含校直、切斷、端面加工和鉆中心孔等。

粗車：粗車直徑不一樣外圓和端面。

熱處理：對(duì)質(zhì)量要求較高軸，在粗車后應(yīng)進(jìn)行正火、調(diào)質(zhì)等熱處理。

精車：修研中心孔后精車外圓、端面及螺紋等。

其它工序：如銑鍵槽、花鍵、鉆孔等。

熱處理：耐磨部位表面熱處理。

磨削工序：修研中心孔后磨外圓、端面。(二)軸加工過(guò)程第68頁(yè)68如圖7-61所表示某挖掘機(jī)減速器中間軸。在中批生產(chǎn)條件下，制訂該軸加工過(guò)程。1．零件各部分技術(shù)要求①在軸中有花鍵兩段外圓軸徑對(duì)軸線A—B徑向圓跳動(dòng)公差為0.016mm；φ50h5段軸徑對(duì)軸線A—B公差為0.016mm；端面對(duì)軸A—B徑向圓跳動(dòng)公差為0.03mm。②零件材料為20CrMnMo40，滲碳淬火處理，滲碳層深度為0.8~1.2mm，淬火硬度為58~62HRC。(三)軸類零件加工工藝過(guò)程舉例第69頁(yè)69圖7-61第70頁(yè)702．工藝分析此零件各配合表面除本身有一定精度和表面租糙度要求外，對(duì)軸線還有徑向圓跳動(dòng)要求。依據(jù)各表面詳細(xì)要求，可采取以下加工方案：

粗車一精車一銑花鍵一熱處理一磨削加工。3．基準(zhǔn)選擇在粗加工時(shí)，為提升生產(chǎn)率選取較大切削用量，選一外圓與一中心孔為定位基準(zhǔn)。在精加工時(shí)，為確保各配合表面位置精度，用軸兩端中心孔為粗、精加工定位基準(zhǔn)。這么符合基準(zhǔn)同一和基準(zhǔn)重合標(biāo)準(zhǔn)。為確保定位基準(zhǔn)精度和表面租糙度，在精加工之前，熱處理后應(yīng)修整中心孔。第71頁(yè)71該軸毛坯為20CrMnMo40