加工中心机床切削零件的工艺方案确定文档格式.docx

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5,了解顾客所在工厂的技术能力,如使用厂是否有相当的工具制造能力,若使用厂制造刃磨复杂的复合刀具或特殊的加工刀具有困难,则在制定加工工艺方案时,应当避免采用这类刀具,尤其是个体户开设的小工厂.更避免采用这类刀具.因为我们在初验收试切时.切削的零件少,用少量的刀具反映的问题较少,如果在用户厂大批量时刀具不可避免的将损坏,如果采用过多的专用刀具,用户要没有制造能力,完全靠外购外协来制造,将带来用户加工费用的增加.

通过以上了解和调查,对加工零件的加工内容及其相关的问题有了规律性的了解并掌握丰富合乎实际的材料,这对制定工艺方案有了有利的基础.下一步则要对工艺的基础进行分析.

二,工艺基面的分析

选择工艺基面和夹压部位是制定工艺方案及其重要的问题,是夹具设计的主要部位,工艺基面选择的正确,将能实现最大限度的工序集中,从而减少机床台份数,也是保证加工精度的重要条件.下面谈谈选择工艺基面及夹压部位的原则及注意的问题.

1,箱体零件工艺基面的选择:

箱体零件是机械制造业加工工序多,劳动量大,精度要求高的关键零

件,如汽车,拖拉机,柴油机.摩托车行业中的气缸体,气缸盖,后桥,,变速

箱,离合器本体等等.这类工件一般都有精度高的孔要加工,也会出现

常常要在几次安装下进行.’’一面两孔”是这类箱体零件在机床常

用的典型定位方式（尤其在卧式加工中心或组合机床上进行）.也就是

我们常说的一面两销,一个圆柱销,一个菱形销.

下图所示为一面两孔的定位示意图.

一面两孔定位有如下特点:

a、一面两孔的定位方法很简单消除工件的六个自由度,使工件获得稳定的定位精度,六个自由度也就是位于任意空间的刚体相对于三个互

想垂直的坐标面共有六个自由度,即OX,OY,OZ的移动和绕OX,OY,OZ转动的刚体自由度

b,’’一面两孔’’的定位方法有加工五个面的可能,尤其是箱体类零件放在卧式加工中心可加工四个面,放在立卧组合机床上可同时加工五个面的工序,这样加工既能提高各面上孔的位置精度又能高度的集中加工工序.基准面和孔（一面两孔）的加工可在一台立式加工中心上加工.

c.”一面两孔”的定位方法使夹紧方便,夹具夹紧机构简单容易使夹紧力对准支承,消除夹紧力引起工件变形对加工精度的影响.

d.”一面两孔”的定位方法可以作为从粗加工到精加工的全部工序加工的基准,使整个工艺过程实现基准统一,减少多次装夹,提高精度,提高生产率.

e.”一面两孔”的定位方法易于实现自动化定位,手动伸缩,液压伸缩式定位销机构均容易实现布置.并有利于防止切屑落入定位基面.

2,为了保证箱体零件的加工精度及技术要求必须做到以下几点:

a,规定相应的公差,定位销孔直径不宜太小,太小时定位销很细（圆柱销,菱形销）加工中易受力产生较大的变形,甚至在装卸工件时亦宜碰环

根据箱体零件的大小定位销孔直径一般应在φ12-φ25毫米的范围,

按工件重量的大小参考下列数值选用:

工件重量（kg）<

2020-5050-100>

100

定位销孔直径（mm）12162025

销孔的精度一般为H7级,两销孔中心（L）远一些较好,其公差一般为

±

0.03-±

0.05mm.最大不能超过±

0.10,定位平面力求大一些,理想是

使切削力均能落在定位平面之内,个别小孔加工在外不会太影响精度,

定位平面的粗糙度最好在Ra6.3-Ra3.2左右.平面度公差应在0.08以内

上述公差你觉得还不够理想在和客户洽谈中提出相应要求.

顾客图纸提供的定位基准公差我们应在上机床之前进行被加工零检测.并提出检验报告以供参考.如果超差可向顾客提出加修要求,有的顾客不想将零件返回本厂加修委托我们给予加修,我们可根据加修量的大小收取适当的加修费用,这种情况双方协商解决,或者是将不合格零件挑出来,选择合格零件进行切削.

b.有些箱体不具备”一面两孔”定位基准,这时可采用平面定位法:

就是以三个平面进行定位,其中主要的定位面最好采用箱体的设计

基面,所谓设计基面就是箱体件在机器中的主要安装面,下图2-2就是采用平面定位法的典型示例,图中以定位符号2所表示的平面是设计基面之一,虽然这个平面较侧面（定位符号1所示的）为小,但必须以此平面来限制工件两个自由度才能保证所加工孔对此基面的要求.

C.还有一些箱体件没有良好的定位基准,尽管事先工件上有些加工的平面,但由于这些平面存在不便于安装,不便于按集中工序方法进行加工等原因,而不能作为定位基准面.这时可以人为的创造稳定的工艺定位基面,其解决方法可以在被加工工件上增加工艺凸台,加工完成将凸台去掉,或者将工件先固定在定位托板上,然后在机床上定位加工.加工完后将托盘卸下再重新装上零件再进行加工,托盘最少预备两件以上,在立式加工中心加工这种零件可在机床工作台上固定一个滑动托架,在防护罩外面也亦应在底座前面上架一滑动托架,两个托架上平面要保持等高.这种方式得须顾客认可.

3,非箱体类零件的工艺基面选择:

加工中心机床或者其它专用机床及普通机床,还经常加工非箱体类零件:

如曲轴,半轴,凸轮轴,压缩机机壳,轴承座,机油泵壳,万向接头,转向器壳,后桥壳,各类阀体,轮壳,左右转向节,气缸套筒,电机座等畸形零件,但归纳起来大致有以下几种定位方法:

a,对于曲轴,半轴,凸轮轴等轴类零件（立式加工中心加工径向部位及其它部位,卧式加工中心加工加工轴向部位）的定位,宜采用V形铁为主要的定位元件的定位方式.

当采用V形铁定位时,要对工件的定位圆的公差应有要求,同时V形铁角度应该做的大一些,一般情况下为90°

-120°

以提高定位精度.

下图3-1为立式加工中心加工后桥壳琵琶孔中周边螺孔的定位方式.

以V形铁为主的定位方式有很多这里就不一一介绍了.

b.对类似发兰的工件应采用一孔（或外圆）和一个平面为主要定位基准的定位方法:

当需要时可以用一个孔,一个筋或一个凸台来限制圆周方向的转动（通常所说的角向定位来限制方向）

这类零件有:

前后轮轮壳,齿轮壳,减速器壳,机油泵壳等.

下图3-2为这种方式的类型.

c,对一些要求壁厚均匀的套筒形零件则采用以外圆自动定心的定位方法,如以毛坯外圆定位的气缸套,阀门及管件等工件的定位.

如图3-3

d,对一些薄壁易变形的零件常以端面及外圆做定位基准,图3-4是这种定位方法的示例.

上面我们介绍了不同工件应该选择的工艺基面,但由于工业的发展被加工零件的形状是千变万化的,所以我们应当根据工件的具体情况选择恰当的工艺基面.

4,选择工艺基面的原则及注意问题:

a,应当尽量选用设计基面作为机床上加工的定位基面,这样能减少累计误差,有利于保证加工精度,但在某些情况下都必须改用其它面做为定位基面,例如各种发动机缸体（因为我们公司主要生产立式加工中心,所以缸体件加工较少,卧式加工中心加工较多）.其顶面为主要安装面,但为了比较方便地加工气缸体的缸孔（缸孔必须从顶面上加工）,必须使顶面在机床夹具中敞开.必须以底面做基准.加工曲轴轴承孔和凸轮轴孔,用顶面定位也不合适宜.故都改底面做定位方式.

b.选择的定位基面应确保工件的稳定定位.定位的支承面应该大一些,力求采用已加工的面为定位基面,在加工精度要求高时尤为必要,只有在不得已时才采用毛面做定位基面.并且必须选取那些与加工面有一定关系的毛面作定位基面,同时应对定位面处进行仔细清理平整,切记不能选择在铸造或锻件的分型面上,也不能选择在有铸孔的地方.因为铸孔上往往有毛刺,会破坏定位精度.

c.选择基面要尽力能保证在一次安装下（立式加工中心配备数控分度头,或卧式加工中心加工）,尽可能对多面进行加工,这样便于有效地集中加工工序.提高生产率,保证加工部位相互间的精度要求.

d.统一基面原则.即在各台机床上采用共同的基面来加工工件的孔或对同一面上的孔完成不同的工序,这一原则对加工工序长的箱体件尤为重要,因为箱体（气缸体等）类加工,用一台是完成不了全部工序加工的,如加工缸体我们用多台加工中心组成或其它机床组成流水线时,各台机床上应以统一的’’一面两孔”定位.这样减少了安装误差,有利于达到高的加工精度.也易于使机床夹具通用化,缩短设计制造周期降低机床成本.但是在某些情况下不采取统一的基面却是合理的,如加工一些精度不高的螺孔.及与其它各面没有什么严格的精度要求的孔和面,更换基面对加工精度影响不大.

e.选择定位基面时应考虑夹紧方便,夹具结构简单.

f.当被加工零件不具备理想工艺基面时,可在机床夹具上增加辅助支承机构,这些机构通常在下述情况下采用:

1）.当工件刚性不足,为防止在大的切削力和夹压力作用下,工件产生过大的变形而影响加工精度.

2）.工件定位基面较小,切削力和夹压力的合力作用线超出定位平面时,采用辅助支承以增加定位的稳定性.

3）工件虽有较大的定位平面,但根据其零件作用,其平面度直线度较差,采用三点定位又不稳定时,增加一个活动辅助支承作为第四点定位,确保四个定位点都与定位基面良好接触.

4）确保夹压位置应注意的问题:

a）保证夹压后工件定位要稳定.尤其加工中心在铣削时,铣削力很大产生大的切削力,为了使工件在加工过程中不产生位移和振动,必须将工件牢固的夹住,并且有足够的夹压刚度,例如夹压点的布置应使夹压合力落在定位平面之内,力求接近定位平面的中心,对一些比较高的或刚性较差的箱体件应将夹压点放在箱体上面.

b）对刚性较差的工件力求使夹压点对着定位支承点,有时对刚性较差.精度要求高的工件可用多点夹压.

三加工工艺的分析

分析被加工零件的工艺,亦是制定工艺方案的及其重要问题,我们要认真分析被加工零件加工工艺的需要和我们机床完成工艺的可能,正确确定加工中心交钥匙工程的加工方案.

1,加工中心机床的工艺范围:

随着数控机床的发展,加工中心机床在机械行业,或其它行业的广泛使用,加工中心的工艺范围也日益扩大.现在的加工中心机床主要用于钻孔,铰孔,鏜孔,铣面,铣孔,攻丝铣螺纹孔等工序.

平面铣削:

主要刀具.面铣刀.立铣刀等:

铣削是加工中心机床常用的加工方式,其加工加工的平面度可达0.02-0.05/500-1000,粗糙度可达Ra3.2-Ra1.6.采用精铣时,根据加工零件的材料,要选择合理的切削参数,切削速度要高,每齿走刀量要小.铣削还可以铣大孔（在鏜孔直径超过加工中心鏜孔最大直径时）.

b.钻孔:

加工中心用来钻孔也是常见的,广泛的加工方法.钻孔有一般的钻孔和钻深孔两种情况:

从钻深角度来看,钻孔深度为3-4倍直径占绝大多数,钻深孔时为了防止切屑堵塞而引起钻头折断,要采取分级进给方式加工,这在加工中心机床上很容易实现,钻孔多数采用标准麻花钻,标准麻花钻大多数采用高速钢或硬质合金两种材料.钻深孔可用枪钻,必要时采用U钻,直槽钻,U钻价格较贵,直槽钻钻铝件比较适合,可达到较高的精度.用立式加工中心钻孔比卧式加工中心钻孔排屑相比要差些.

采用枪钻钻孔,一般都加工深孔,孔径比较大的工件.枪钻钻头中间为空的,冷却易通过中间切屑容易顺利排除.

c.扩孔:

在加工中心机床上可以扩圆柱孔,锥孔,锪孔,倒角,锪平面等,

扩孔多半是精铰或精镗前的粗加工工序,由于扩孔钻有较多的导向刃带,因此其加工精度比钻头高,对一些精度要求不高的孔也可以用扩孔作为最后完成工序,在铸铁件上扩孔的精度能达到H8级,表面粗糙度能达到Ra12.5-6.3左右,孔的位置度能达到±

0.05左右比较容易.目前由于刀具的发展,扩孔这道工序已用铣铰刀替代,钻孔后铣铰一次可完成H7孔.

d.铰孔:

在加工中心上铰孔可以铰圆柱孔,阶梯孔,锥孔等,铰孔直径多在φ25毫米以下,根据具体工艺条件,润滑良好,精铰孔的精度可达到H7级,铰铸铁粗糙度能达到Ra3.2-1.6左右,铰钢件时孔的精度亦能达到H7级,粗糙度可达Ra3.2左右.现在加工中心大多工艺铰孔都用铣铰刀来完成,铰前不用扩孔可达H7级,位置度可达到±

0.02-±

0.04左右.

e.鏜孔:

当被加工零件孔径在φ35毫米以上时,在加工中心机床上多采用鏜削方法加工,但当被加工孔较短直径虽在φ35毫米以下,亦可采用鏜削的方法加工,加工中心上鏜孔一般孔的精度可达H6-H7级,粗糙度可达到Ra3.2-1.6左右,在加工有色金属时（铝,青铜）镗刀选择合理时可达到Ra1.6-0.8左右,孔的位置精度可达到±

0.04左右,如果用一根镗杆鏜削几层同心孔系时,孔的同轴度可保证在φ0.01-0.02范围内.如果所鏜的孔分布在两个相反的方向,可用分度头回转带动零件旋转,180°

鏜削另一方向孔,孔的位置度取决于分度头回转精度,但孔的同轴度可达到±

0.02-0.04左右.如果鏜削直径超过机床最大鏜削规格时可用铣削来完成,但存在节拍较长,加工精度比鏜削精度差些.

f.止口加工:

止口加工亦可用铣削和鏜削来完成.鏜削止口的关键是保证其深度的精度要求,尤其像气缸体孔止口,及气缸盖燃烧室止口深度,进排气孔止口深度精度要求都比较高,用加工中心加工止口深度,精度很容易保证.

g.沟槽及孔内端面及台阶孔,模具型腔的加工.

用加工中心加工加工沟槽及孔内端面比其它机床加工起来比较容易实现,可以用镗削或铣削来完成,尤其模具的加工比其它机床加工更有优势.

h.螺纹加工:

加工中心可以加工普通粗牙及细牙紧固螺纹孔,锥螺纹孔,外螺纹及大直径螺纹孔.加工大直径螺纹孔可用螺纹梳刀螺旋铣削来完成.

i.外圆加工:

在加工中心上用鏜削及铣削均可以进行.

以上介绍的是加工中心加工的工艺范围.

下面介绍常用的加工方法.

2,常用的加工方法.

a.常用的工艺过程:

在加工中心上所完成的工艺由于其精度要求和加工部位的特点,工件材料的不同必须采用各种不同的工艺过程来完成.

对于铸铁件的一般孔加工,常见的工艺方法如下:

只介绍H7孔加工,

在实体上加工孔大于φ16毫米以上时:

应钻,扩,铰或钻铰（铣铰）完成

有铸造孔或锻造孔时:

1）鏜,粗铰,精铰.2）粗镗,半精镗,精铰（直径小于φ20可取消半精镗,可用铣铰）.

b.一般孔加工工艺过程实例:

精镗:

加工直径φ94.98（气缸孔）,加工材料为铸铁.

加工过程:

精镗前经过粗镗,半精镗.孔的精度可达到H7或H6,粗糙度Ra3.2以上.锥度可达到0.005,

同轴度0.01-0.015.

铰孔:

加工直径φ16-φ25,材料,铸铁.

钻,扩,铰或钻铣铰,孔的精度可达到H7级.

铣削:

加工大平面:

如果平面粗糙度要求Ra6.3-3.2,平面度要求较高应粗铣,精铣,生产率要求较高时应增大每齿走刀量,则应粗铣或精铣,如果生产率要求不高时,应减小每齿走刀量,可以光用精铣来达到粗造度的要求.

螺纹加工:

一般紧固螺纹孔:

钻底孔,倒角,攻丝.

较高精度螺纹孔:

钻孔,扩至螺纹底孔尺寸,倒角,攻丝.

在攻丝前最好孔口倒角使使丝锥容易进入孔中,有利于准确地保证孔的深度.

c.被加工零件材料对孔加工所需的工步数有一定的影响.

如加工铝合金工件,孔直径小于φ25毫米用钻鏜两序就可达到H7级精度,Ra3.2.加工小直径铝合金件所需工步数可比同等精度铸铁件少,采用同样工步数所达粗糙度可以高一级.但加工直径较大的铝合金件所需工步数则和同等精度的铸铁件相仿.

加工钢件或铸钢件时就必须采取比铸铁件较多的工步数来完成.

3:

工序间余量的确定:

为了使加工过程能正常进行,可靠地保证加工精度,还必须合理的确定工序间的余量.在制定工艺方案划分工序间余量时.可根据经验和推荐表中查出,但一般要注意下列问题:

a,粗镗时,考虑工件的冷硬层,铸造孔的铸造黑皮和铸造偏心,粗镗余量不得小于5-6毫米,压铸件将较小.

b.在工件经过从新安装,定位误差较大时,余量应适当增大.当工件不经过从新安装,而在一次安装下进行半精加工和精加工,,则最后精加工余量就可以减小,但精鏜孔时（H6-H7级）直径上余量不应超过0.25-0.35毫米.

c.在确定鏜孔余量时还要注意加工余量对镗杆直径的影响,尤其加工多层孔时要注意考虑让刀问题,往往要减小鏜孔直径.

下面为常见孔加工工序间余量

加工直径工序特点工序间余量（直径上）

钻孔后扩孔,1.5-2

φ10-φ２０

粗扩后精扩0.5-1

扩孔

钻孔后扩孔2-2.5

φ20-φ50

粗扩后精扩1-1.5

φ10-φ200.1-0.20（0.10-0.15）

铰孔

φ20-φ300,15-0.25（0.15-0.20）

φ20-φ800.7-1.20

半精镗

φ80-φ1101-1.30

-φ300.15-0.25

精镗

φ30-φ1100.20-0.35

以上数据仅供参考,在实际加工过程中由于刀具,机床精度等原因随时可以进行调整修改.

4,刀具结构的选择:

众所周知为了使一个加工过程能顺利进行,正确的选择刀具.设计制造刀具是极其重要的环节,在加工中心上大多是多刀具加工,这一点就显得更为重要.根据工艺要求与加工精度的不同,加工中心经常采用的刀具有:

一般为标准刀具,复合刀具,特种刀具,专用刀具等.下面对刀具结构选择应注意的问题作一简述.

a.在制定工艺方案时,只要条件允许,应首先选取标准刀具（高速钢,硬质合金）

b.为了提高工序集中程度或达到较高精度,提高生产率,可以采用复合刀具时,但在确定复合刀具时,如有可能尽可能采用组装式复合刀具,如装几把镗刀的鏜杆,可同时加工孔及端面的镗刀头等.

整体的复合刀具,如复合钻头,钻铰复合及扩铰复合刀具等制造时刃磨比较困难,造价贵,有些用户刃磨刀具困难,所以不宜采用.

除非你采用后可节省机床台数,或者必须采用才能保证加工零件精度时才应选用.

c.镗刀和铰刀的选用原则:

在加工中心上完成大孔和小孔的精加工工序,鏜和铰的工艺方法均有采用.但铰刀直径不宜过大.铰刀一般用于加工φ30以下的孔.

在加工同心孔系而直径小于φ30毫米时,采用鏜削方法,镗杆太细影响加工精度,这时宜采用铰削工艺.但只要所选工艺方案,可以采用刚性较好的镗杆和对刀方便,以及加工中不至于有振动现象时,还是鏜削方法为好,因为镗刀片制造简单刃磨方便.

d.选择刀具结构时,必须认真考虑被加工零件材料的特点.比如加工淬火铸铁时由于其硬度较高,宜采用多刃铰刀或镗刀头加工,以提高刀具的使用寿命.对于钢件也宜采用镗刀头或铰刀加工.这样可避免切屑缠绕镗杆,对于硬度较高,又为了提高生产率在加工中心上宜采用硬质合金刀具为最佳,但你在选择刀具和签定单时必须和用户说明这一点,因为硬质合金刀具价格高,尤其象铣铰刀这类整体式硬质合金比较贵.有的客户接受不了.

四,确定工艺方案时应注意的问题

粗精加工工序的安排:

加工中心是高精度机床,粗加工尤其铸钢件,铸造,锻造飞边大的零件应在其它机床上进行粗加工工序,合理的处理粗精工序安排是很重要的,在大批量生产中粗精加工应该分开,这样做有以下优点:

a,有利于精加工机床,特别是加工中心这类机床精度的持久保持,因为粗精加工时用一个夹具,由于粗加工振动,发热的影响,易于失去精度,此外对于某些刚性不很好,而加工精度要求较高的零件,粗精加工时要求要有不同的夹压力,在一次安装下加工完成,由于夹压力较大工件可能由于夹压变形而影响加工精度,粗精加工分开时,精加工工序可以采用较小的夹压力,减小夹压变形,有利于保证加工精度.

b.可以避免粗加工产生振动的不利影响,粗加工切削力很大,并会产生较大振动,会影响精加工孔的粗造度和精度.

五,切削用量的选择

机床的正常工作与合理的选用切削用量,即确定合理的切削速度和工作进给量有很大关系.切削用量选用恰当,能提高生产