数控加工工艺第一章工艺基础11554.pptx

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1、数控加工工艺数控加工工艺聊城工业学校 深呼吸平静而坚强第一章第一章 工艺基础工艺基础第一节 数控加工概述数控加工的应用范围数控加工的特点数控加工的选择原则先选择普通机床无法加工的内容重点选择普通机床难以加工质量也难以保证的内容选择普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容最适合数控加工的内容形状复杂，加工精度要求高，普通机床无法加工或虽能加工但质量难以保证的零件。用数学 模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。具有难测量，难控制进给，难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒形零件必须在一次装夹中合并完成多道工序的零件数控加工工艺的特点数控加工工艺的内容十分具体数控加工的工艺处理相当严密第二节第二节 几

2、个重要的基本概念几个重要的基本概念生产过程和工艺过程生产过程：原材料变成成品的全过程。原材料运输仓库保管生产技术准备毛坯制造机械加工（含热处理）装配检验喷涂包装工艺过程 是生产过程的主体。指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。工序工序：工人 在一个工作地点在一个工作地点连续完成的工艺过程。工步工步：在加工表面和加工工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序过程。进给进给：一个工步内，如果被加工表面的需切除余量过大，需几次才能切削完成。则每次切削叫一次进给。安装安装：工件经一次装夹后完成的那一部分工序。工位工位：工件经一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相

3、对固定部分所占有的每一个位置。和工序有关的几个概念关系分析：工序由一个或几个工步组成，工步又由一个或几个进给组成。工序由一个或几个安装组成，安装又由一个或几个工位组成。这就像我们班级（地点固定）是由一个或几个小组（劳动时每个小组负责一项工作，就像每个工步加工一个表面一样）组成，而每一个小组又是由一个个同学组成一样。阶梯轴零件小批量工艺过程大批量工艺过程阶梯轴外圆加工的工步和进给生产纲领和生产类型生产纲领生产纲领生产类型生产类型也叫年产量。是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划指生产单位生产专业化程度的分类。第三节 机械加工工艺规程的制订工艺规程：规定零件制造工艺过程工艺过程和操操作方法作

4、方法等的工艺文件。内容如下：零件加工的工艺路线；（思路）各工序的具体加工内容；（步骤）各工序所用的机床及工艺设备；切削用量及工时定额。制订工艺规程所需原始资料产品的装配图和零件图产品的生产纲领产品验收的质量标准现有的生产条件和资料有关的工艺资料毛坯的生产条件和协作关系工艺装备和专用设备的制造能力加工设备和工艺设备的规格及性能工人的技术水平各种工艺资料和标准制订工艺规程的步骤及方法零件的工艺分析 （P7P8）毛坯的确定 （P8）工艺路线设计 （P8P14）工序设计 （P14P17）填写工艺文件 （P17P18）本章的核心内容 全书的基本思想精彩内容继续零件的工艺分析产品的零件图和装配图分析熟悉整

5、台产品的用途、性能和工作条件，了解文件在品中的作用、位置和装配关系零件技术要求分析分析各项技术要求（尺寸精度、形位精度，表面粗糙度、热处理）对产品装配质量和使用性能的影响，分清主次零件的结构工艺性分析零件结构便于加工，节省工时，节省材料。总体思路是在满足使用要求的前提下，尽量节约成本，总体思路是在满足使用要求的前提下，尽量节约成本，降低费用，提高经济性能。多降低费用，提高经济性能。多 快快 好好 省省包括确定毛坯的种类（当设计人员设计零件并选好材料时，就大致确定了毛坯的种类。常见的毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等）和制造方法（越先进，毛坯精度越高，劳动量、材耗越少，但先进的设备成本昂贵）两

6、个方面。1 1、零件的材料及力学性能、零件的材料及力学性能（材料决定了毛坯种类，力学性能的要求也对其有影响。如力学性能要求高时用锻件毛坯）2 2、生产类型、生产类型（大批量生产中应采用先进的制坯方法，如金属模机器造型，模锻等，以及先进工艺等。单件小批量生产则用木模手工造型或自由锻等。）3 3、零件的结构形状和外形尺寸、零件的结构形状和外形尺寸（如钢质阶梯轴，各台阶直径差别大时宜用锻件；差别不大时可用型材。成批生产时，中小型零件可选用锻模，大尺寸的钢轴一般用自由锻。）毛坯的确定工艺路线设计选择各加工表面的加工方法划分加工阶段划分工序安排工序的先后顺序加工方法的选择由表面的形状、加工精度、表面粗糙

7、度、材料、结构形状、尺寸及生产类型来确定加工方法和加工方案。外圆表面的加工方法主要是车、磨。表面粗糙度要求较小时。还要光整加工。车削车削加工适用于硬金属以外的材料。磨削磨削加工适用于硬材料，不适用有色金属。精细车（金刚车）精细车（金刚车）适用于要求高的有色金属精加工。光整加工光整加工前要先精磨。滚压滚压或抛光抛光用于表面质量要求高而尺寸精度不高的外圆。外圆表面的加工方法内孔表面的加工方法根据被加工孔的加工要求、尺寸、生产纲领、根据被加工孔的加工要求、尺寸、生产纲领、具体的生产条件及毛坯上有无预留孔等来确具体的生产条件及毛坯上有无预留孔等来确定。定。IT9IT9级孔级孔 D10 钻铰D30钻镗I

8、T8IT8级孔级孔D20 钻扩铰IT7IT7级孔级孔D12 钻粗铰精铰12D60钻扩粗精铰或钻扩磨（有预留孔可粗镗半精镗精镗或粗镗半精镗磨）IT6IT6级孔级孔最终工序可用手铰精细镗研磨珩磨。内孔加工备注：铰镗铰镗不适用于淬火钢。硬材料应用磨削磨削加工。有色金属铰铰孔表面粗糙，应用精细镗精细镗代替。镗孔车孔镗孔车孔用来加工大孔。拉孔拉孔适用于未淬火钢、铸铁及有色金属的大批量大批量生产生产。磨孔磨孔适用于有色金属外的淬火钢，未淬火钢和铸铁等。内孔表面的加工方法平面加工方案主要加工方法有铣刨车铣刨车（加工轴端面，保证其与轴线的同轴度）磨拉磨拉。精度要求特别高的平面要研磨刮削研磨刮削。单件小批生产中

9、配合表面要求高但不淬硬最终方案用刮研刮研。大批量时用宽刀细刨宽刀细刨。磨拉磨拉基本上和上面孔加工类似。研磨研磨适用于高精度表面光滑的小型零件的精密表面，如量规等精密量具的表面。平面的加工方法平面轮廓加工常用方法有数铣数铣（适用于非淬火钢材料，曲率半径不宜太小），线切割线切割（适用于一切材料）和磨磨削削（适用于非有色金属材料）。平面轮廓类零件平面轮廓类零件立体曲面轮廓加工主要方法是数铣数铣（用球头铣刀，行切法，精度和表面粗糙度要求高时用模具铣刀，多轴联动）曲面的行切法加工加工阶段的划分粗加工阶段粗加工阶段 切除余量，提高生产率。半精加工阶段半精加工阶段 使主要表面达到一定精度，留有一定的精加工余

10、量，为精加工做准备。并完成一些次要表面的加工。精加工阶段精加工阶段 保证各主要表面达到尺寸和表面要求，全面保证加工质量。光整加工阶段光整加工阶段 用于表面和尺寸要求很高的表面（IT6,Ra0.2mm以上）。划分加工阶段的目的保证加工质量保证加工质量 粗加工的误差可以用（半）精加工来纠正。合理使用设备合理使用设备 粗加工用功率大效率高清度低的来完成，精加工用高精度机床完成。便于及时发现毛坯缺陷便于及时发现毛坯缺陷 粗加工后即可发现，及时修补或报废可以减少工作损失。便于安排热处理工序便于安排热处理工序 粗加工后去应力热处理，精加工前最终热处理。加工工序的安排设计工艺路线时，要合理地安排好切削加工、

11、热处理和辅助工序的顺序，并处理好其衔接问题。这些都直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。切削加工工序的安排基面先行原则基面先行原则 基准面越精确，装夹误差就越小。任何零件的加工，总是先对定位基准面进行粗、半精，甚至精加工。例：轴总是先加工两中心孔。箱体总是先加工定位平面。先粗后精原则先粗后精原则 这样才能逐步提高各表面精度并减少表面粗糙度。先主后次原则先主后次原则 零件的工作面和装配面精度要求最高，为主要平面，应先加工。自由表面、键槽、螺孔等表面精度要求低，为次要表面，可穿插进行，一般在主要表面精加工前完成。先面后孔原则先面后孔原则 箱体类零件先加工平面，后加工其上的孔。热处理工序的安排

12、预备热处理预备热处理 安排在粗加工前后，目的是改善材料的切削性能，消除毛坯内应力，改善组织。主要有正火，退火，调质等。消除残余应力热处理消除残余应力热处理 主要有人工时效、退火等。一般要安排两次，精密零件应安排多次。最终热处理最终热处理 目的是提高零件的力学性能（强度、硬度和耐磨性等）。常安排在精加工前，以便精加工能纠正热处理变形。常用的有表面淬火，渗碳，渗氮等。辅助工序安排最重要的是检验。它是保证产品质量的重要措施。主要安排在：粗加工全部结束后，精加工之前。重要工序前后 工件从一个车间转向另一个车间之后 全部加工结束之后另外还有清洗、去毛刺、去磁、防锈、平衡等。主要注意数控工序与非数控工序间

13、的衔接问题。如对毛坯热处理的要求，定位基准的精度以及加工余量的选择等等工序间的衔接工序设计普通机床工序设计时，由操作者在加工过程中自行处理细节问题。数控机床工序设计时，由于其高度自动化，自适应性差，要充分考虑到加工过程中的每一个细节，工序设计必须十分严密。工序设计的主要任务（内容）为每一道工序选择机床、夹具、刀具及量具。确定定位夹紧方案、刀具的进给路线、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量等。机床的选择机床的类型应与工序的划分原则相适应。若工序按集中原则划分的，单件小批量生产时应选择通用机床或数控机床；大批量生产时应选择高效自动化机床和多刀、多轴机床。若工序按分散原则划分的，则应选择结构简单的

14、专用机床。机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应。即小工件选小规格的机床加工，大工件选大规格的机床加工。机床的精度与工序要求的加工精度相适应。粗加工选精度低的机床，精加工选精度高的机床。数控机床上定位基准与夹紧方案的确定力求设计基准、工序基准与编程原点统一。这样可以减少基准不重合误差和数控编程中的计算量。尽量减少装夹次数。以减少装夹误差，提高各加工表面的相对位置精度，提高加工效益。避免采用占机人工调整式方案。以免占机时间多，影响加工效率。夹具的选择单件小批量生产时，应优先选用组合夹具、通用夹具或可调夹具，以节省费用并缩短生产准备时间。成批生产时，可选用专用夹具（并应力求

15、结构简单）。装卸工件要方便可靠。大批量生产时可采用液动、气动或多工位夹具，以提高生产效率。夹具在数控机床上安装应准确并能协调工件和机床坐标系的尺寸关系。刀具的选择应优先选用标准刀具，必要时可采用生产率高的复合刀具或专用刀具。并应结合实际情况考虑选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等等。数控加工刀具性能应高于普通机床加工刀具：切削性能好切削性能好 粗加工时应具有高速切削或强力切削性能；同批刀具性能和寿命要稳定。精度高精度高 要适应数控加工的高精度和自动换刀功能。耐用度高耐用度高 以尽量减少换刀磨刀对刀的次数。断屑及排屑性能好断屑及排屑性能好量具的选择单件小批量生产时应采用通

16、用量具。如游标卡尺、百分表等。大批大量生产时应采用各种量规和一些高生产率的专用检具与量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应。进给路线和工步顺序进给路线进给路线是指刀具相对于工件的运动轨迹。普通机床加工时由操作者直接控制，无须进行工序设计；数控机床加工时由数控系统控制，必须在工序设计时拟定好，并绘制进给路线图，以便写入程序。工步顺序工步顺序是指同一道工序中各个表面加工的先后次序。它对工件的加工质量、加工效率和数控加工中的进给路线有直接影响，应根据零件的结构特点及工序的加工要求等合理安排。进给路线的确定和工步顺序的安排使工作表面获得所要求的加工精度和表面质量。例如，避免刀具从工件轮廓法线方向切入、

17、切出及在工件轮廓处停刀，以防留下刀痕，先完成对刚性破环小的工步，后完成对刚性破环大的工步，以免工件刚性不足影响加工精度等。尽量使进给路线最短，减少空进给时间，以提高加工效率。使数值计算容易，以减少数控编程中的计算工作量。工序加工余量、尺寸及偏差的确定采用最小加工余量原则。余量要充分。余量中应包含热处理引起的变形。大零件应取大余量。切削用量的确定切削用量应根据加工性质、加工精度要求、工件材料及刀具来确定。还应考虑：刀具的差异。刀具的种类、材料、厂家等机床的特性 功率和刚性条件数控机床的生产率 数控机床占时多，刀耗低。应尽可能采用高的切削用量。填写工艺文件机械加工工艺过程卡片机械加工工艺卡片机械加

18、工工序卡片数控加工工序卡片数控加工刀具卡片数控加工进给路线图第四节 加工余量概念：加工余量是指在加工过程中所切去的金属层厚度。种类：工序余量工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差。加工总余量加工总余量：毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，即各工序余量之和。Z总=Z1+Z2+Z3+Zi+ZN基本工序余量的计算单边余量单边余量：同一加工表面相邻两工序的尺寸之差。外表面：Zb=a-b 内表面：Zb=b-a双边工序双边工序：回转表面（外圆和内孔）的加工余量。轴：Z=2Zb=da-db 孔：Z=2Zb=db-da基本工序余量的计算图示实际工序余量的确定（选学）为了便于加工，工序尺寸的公差按“入体原则”标注。轴类

19、：取上偏差为零，即只取单向负偏差。工序的基本尺寸为最大极限尺寸。孔类：取下偏差为零，即只取单向正偏差。工序的基本尺寸为最小极限尺寸。毛坯尺寸：一般取双向对称公差。实际工序余量计算图示（选学）实际工序余量计算公式（选学）被包容面（轴类零件）：Zmax=Lamax-Lbmin=Z+TbZmin=Lamin-Lbmax=Z-Ta包容面（孔类零件）：Zmax=Lbmax-Lamin=Z+TbZmin=Lbmin-Lamax=Z-Ta（T 为公差。L为尺寸。a 表示上道工序。b 表示本道工序）加工余量对零件质量和经济性的影响余量过大会浪费材料及工时，增加机床、刀具和能源的消耗。余量过小不能消除上道工序留

20、下的各种误差、表面缺陷和本道工序的装夹误差，容易造成废品。影响加工余量大小的因素上道工序的各种表面缺陷和误差上道工序表面粗糙度和缺陷层上道工序的尺寸公差Ta上道工序的形位公差a本道工序的装夹误差形位误差对加工余量的影响装夹误差对加工余量的影响确定加工余量的方法经验估算法经验估算法 由操作人员的实践经验估算，一般偏大些，用于单件小批量生产。查表修正法查表修正法 先从机械制造手册中查找，再结合实际修正。此法应用最为广泛。分析计算法分析计算法 根据计算公式和实验资料，对各种因素进行综合分析和计算。此法经济合理，但实验资料要求全面可靠。一般用于军工、原材料贵重等少数情况。第五节第五节 机械加工精度及表

21、面质量机械加工精度及表面质量加工精度指零件加工后的几何参数（尺寸、形状和位置）与理想零件的几何参数相符合的程度。它们之间的偏离程度则为加工误差。尺寸精度 几何形状精度 相互位置精度表面质量表面层的几何形状偏差表面层的物理、力学性能表面粗糙度表面波纹度 冷作硬化 残余应力 表面层金相组织变化表面质量对零件使用性能的影响对零件耐磨性的影响对零件疲劳强度的影响对零件配合性质的影响表面粗糙度太大，磨损越严重。表面粗糙度太小，润滑油易被挤出形成干磨擦，磨损加快。表面硬化可提高耐磨性。残余拉应力会扩大表面裂纹，降低零件的疲劳极限，缩短零件的使用寿命。残余压应力效果相反。影响加工精度的因素加工过程中，刀具与

22、工件的相对位置就决定了零件加工的尺寸、形状和位置。加工精度问题涉及到整个工艺系统（由机床、夹具、工件和刀具组成的完整的系统）的精度问题。工艺系统的种种误差，在加工过程中会在不同的情况下，以不同的方式和程度反映为加工误差。工艺系统的几何误差加工方法的原理误差机床的几何误差调整误差刀具和夹具的制造误差工件的装夹误差工艺系统的磨损误差主轴误差导轨误差二者一个连刀具，一个连工件。主轴误差对加工精度影响主轴是装夹刀具或工件的位置基准，其误差直接影响加工质量。主轴的回转精度是机床的主要精度指标，其很大程度上决定着工件加工表面的形状精度。径向圆跳动 造成工件的形状误差轴向窜动 造成端面与轴线的垂直度误差主轴

23、摆动 造成形状和尺寸的误差机床导轨误差对加工精度的影响误差敏感方向与非敏感方向上页中，数车导轨在水平面内和垂直面内的几何误差对加工精度的影响程度是不一样的。影响最大的是导轨在水平面内的误差，而垂直面内的误差则可忽略不计。因此，将水平方向称为数车导轨的误差敏感方向，垂直方向为误差非敏感方向。一般来说，原始误差引起的刀具与工件的位移在加工表面的法线方向就是误差敏感方向，切向都是非敏感方向。工艺系统的受力变形工艺系统在切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及动力等作用下，会产生相应的变形，从而破坏已调好的刀具与工件之间的正确位置，使工件产生几何形状误差和尺寸误差改进措施：工艺系统抵抗（弹性）变形的能力越强

24、，加工误差就越小。提高工艺系统各组成部分的刚度可以提高工艺系统的整体刚度。如：车削细长轴时，采用中心架或跟刀架以提高工件刚度；加工薄壁套件时，为减少夹紧变形，采用开口过渡环或专用卡爪。工艺系统的热变形切削过程中，整个工艺系统由于受到切削热、摩擦热及外界辐射热的影响，常会发生复杂的变形，导致工件与刀刃之间原先调整好的相对位置、运动及传动的准确性都发生变化，从而产生加工误差。这种现象叫做工艺系统的热变形。（1）机床的热变形改进措施：通常在机床大件的结构设计上采用对称结构或采用主动控制方式均衡关键件的温度，以减少其因受热而出现的弯曲或扭曲变形。在结构联接设计上，其布局应使关键部件的热变形方向对加工精

25、度影响较小，对发热量较大的部件，应采取足够的冷却措施或采取隔离热源的方法。在工艺措施方面，可让机床空运转一段时间之后，当其达到或接近热平衡时，再调整机床加工。精密机床在恒温室中使用。（2）工件的热变形切削热的作用使工件发生热胀冷缩现象。改改 进进 措措 施：施：用切削液冷却切削区。选择合适的刀具或改变切削参数（刀具角度）。大型或长型工件，夹紧后应使其未端自由伸缩。工件的内应力内应力就是去除外力后，仍残留在工件内部的应力。这是由于加工过程中工件内部发生了不均匀的体积变化。具有内应力的工件组织状态不稳定，有着通过变形消除内应力的倾向。（就像民愤由贪官引起来的，削除民愤，必杀贪官一样。）改进措施：改

26、进措施：尽量简化工件结构，壁厚尽量均匀，以减少铸锻时的内应力。毛坯制造后、精加工前时效处理。粗、精加工分开安排在不同的工序进行，使工件有一定的间隔时间让内应力重新分布。四、影响表面质量的因素及改善措施表面粗糙度形成的原因刀具几何形状和切削运动引起的残留面积。粘结在刀刃上的积屑瘤划出的沟痕。工件和刀具之间的振动引起的振动波纹刀具后刀面磨损造成的刮擦。影响表面粗糙度的工艺因素工件材料切削用量刀具几何参数切削液韧性大的材料加工后粗糙度大；韧性小的材料加工后易获得较小的粗糙度。同种材料，晶粒组织越大，加工表面的粗糙度就越大。改进措施：切削前进行调质或正火，以细化晶粒并适当提高硬度。减少进量给量，可以降

27、低残留面积的高度，从而降低粗糙度。尽量避开中等切削速度可以有效地避免产生积屑瘤，从而提高表面质量。减少主副偏角，增大刀尖弧度，增大前后角都有助于减少刀面与工件的摩擦，减少切削变形，从而减少表面粗糙度。其冷却和润滑作用可以降低切削温度，减少塑性变形，抑制积屑瘤的产生，从而大大减少表面粗糙度。第六节 轴类零件的工艺性分析轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，是机器中常见的，也是重要的零件。主要功能：加工表面：内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、沟槽等等支撑传动零部件（齿轮、带轮等等）传递动力（扭矩）轴的种类形式轴类零件的技术要求直径精度和几何形状精度轴上的轴颈（支承轴颈和配合轴颈装配传动件用）是

28、轴上的重要表面，精度通常为IT5-IT9形状精度（圆度、圆柱度）通常控制在直径公差内。当要求较高时，应另行标注相对位置精度如配合轴颈相对支承轴颈的同轴度要求、内外圆柱面间的同轴度、轴向定位端面现轴心线的同轴度要求等等。表面粗糙度（一般轴颈处要求高，另外也是抵抗疲劳破坏的需要）轴类零件的材料和热处理轴的分的分类常用材料常用材料热处理工理工艺一般轴45钢正火、调质、淬火，获得一定的强度、韧性和耐磨性。中等精度转速快的轴40Cr调质或表面淬火，获得较好 的综合性能。精度较高的轴GCr15 65Mn调质或表面淬火，获得更好的耐磨性和耐疲劳性。高速、重载工作的轴20CrMnTi 20Cr38CrMoAl

29、 淬火或渗氮处理获得高的表面硬度、耐磨性和心部强度。轴类零件的毛坯毛坯种毛坯种类说 明明棒料棒料用于加工光轴和直径相差不大的阶梯轴。锻件锻件用于加工外圆直径相差大的轴或重要的轴（如主轴）。既省料省力，力学性能又好。铸件铸件用于加工结构复杂的大型轴件。（如曲轴）箱体类零件的工艺性分析箱体是机器及其部件的基础零件。它将各种零件按一定的相互关系装配成一个整体，并按预定的传动关系协调其运动。箱体的加工质量，直接影响着机器的性能、精度和寿命。几种常见的箱体零件几种常见的箱体零件结构特点空腔结构复杂壁厚不均加工部位多，难度大车床主轴箱简图箱体类零件的技术要求孔径精度（尺寸和形状）孔与孔以及孔与平面的位置精

30、度共轴的各孔同轴度要求以及孔与端面的垂直度要求将决定轴的装配与运行情况。孔系间的平行度误差会影响齿轮的啮合质量。主要孔与安装基面的平行度决定了主轴与床身导轨的相互位置关系主要平面的精度装配基面的平面度误差影响其与床身连接的接触刚度和轴孔的加工精度。顶面的平面度要求保证箱盖的密封性，防止工作时润滑油的溅出。表面粗糙度箱体类零件的材料箱体种箱体种类所用材料所用材料原因原因加工余量加工余量选择一般箱体灰铸铁HT200成本低。并具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性、阻尼特性（减震性）。单件小批量生产木模手工造型，加工余量大；大批量生产时金属模机器造型，毛坯精度高，加工余量小；较大孔一般直接铸出预孔，以减少加工量。精度要求高（如坐标镗床）耐磨铸铁负荷大铸钢简易机床箱体钢材焊接缩短生产周期，降低成本。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH