銑削加工工藝基礎(chǔ)知識(shí)概述

第二章銑削加工工藝基礎(chǔ)第一節(jié)銑削加工的質(zhì)量分析

一、加工精度分析

所謂加工精度，就是零件在加工以后的幾何參數(shù)（尺寸、形狀和相互位置）的實(shí)際值與理想值相符合的程度。符合的程度越高，精度越高；反之，則精度低。加工精度高低常用加工誤差來表示，加工誤差越大，則精度越低；反之，則精度高。在機(jī)械加工過程中，機(jī)床、夾具、刀具和工件構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)中的各種誤差將會(huì)不同程度地反映到工件上，成為加工誤差。工藝系統(tǒng)的各種誤差即成為影響加工精度的因素，按其性質(zhì)不同，可歸納為四個(gè)方面：工藝系統(tǒng)的幾何誤差、工藝系統(tǒng)因受力變形引起的誤差、工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差和工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差。一)

工藝系統(tǒng)的幾何誤差工藝系統(tǒng)的幾何誤差是機(jī)床、夾具、刀具及工件本身存在的誤差，又稱為工藝系統(tǒng)的靜誤差。靜誤差主要包括加工原理誤差、機(jī)床的幾何誤差、夾具和刀具誤差及工件定位誤差和調(diào)整誤差等。1、加工原理誤差它是指采用了近似的加工工方法所引起的誤差。如加工列表曲線時(shí)用數(shù)學(xué)方程曲線逼近被加工曲線所產(chǎn)生的逼近誤差、用直線或圓弧插補(bǔ)方法加工非圓曲線時(shí)產(chǎn)生的插補(bǔ)誤差等，減小此類誤差的方法是提高逼近和插補(bǔ)精度。2、機(jī)床的幾何誤差它包括機(jī)床的制造誤差、安裝誤差、和使用后產(chǎn)生的磨損等。對(duì)加工精度影響較大的主要是機(jī)床主軸誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動(dòng)誤差。1)

機(jī)床主軸誤差

機(jī)床主軸是安裝工件或刀具的基準(zhǔn)，并將切削主運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工件或刀具。因此，主軸的回轉(zhuǎn)誤差直接影響工件的加工精度。機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差包括徑向回轉(zhuǎn)誤差和軸向回轉(zhuǎn)誤差兩個(gè)部分。徑向誤差主要影響工件的圓度，徑向誤差主要影響被加工面的平面度誤差和垂直度誤差。

2)機(jī)床導(dǎo)軌誤差機(jī)床床身導(dǎo)軌是確定各主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)。它的各項(xiàng)誤差直接影響工件的加工精度。它對(duì)較短工件的影響不很大，但當(dāng)工件較長(zhǎng)時(shí)，其影響就不可忽視。

3)傳動(dòng)誤差機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)是通過某些傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，這此機(jī)構(gòu)本身的制造、裝配誤差和工作中的磨損，將引起切削運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確。

3、刀具誤差、夾具誤差與工件定位誤差1)刀具誤差機(jī)械加工中的刀具分為普通刀具、定尺寸刀具和成形刀具三類。普通刀具，如車刀、銑刀等，車刀的刀尖圓弧半徑和銑刀的直徑值在通過半徑補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，如果因磨損發(fā)生變化就會(huì)影響加工尺寸的準(zhǔn)確性。定尺寸的刀具如鉆頭、鉸刀、拉刀等，它們的尺寸、形狀誤差以及使用后的磨損將會(huì)直接影響加工表面的尺寸與形狀；刀具的安裝誤差會(huì)使加工表面尺寸擴(kuò)大（如銑刀安裝時(shí)刀具軸線與主軸軸線不同軸，就相當(dāng)于加大了刀具半徑）。成形刀具的形狀誤差則直接影響加工表面的形裝精度。2)夾具誤差?yuàn)A具誤差主要是指定位元件、對(duì)定位裝置及夾具體等零件的制造、裝配誤差及工作表面磨損等。夾具確定工件與刀具（機(jī)床）間的相對(duì)位置，所以夾具誤差對(duì)加工精度，尤其是加工表面的相對(duì)位置精度，有很大影響。3)工件定位誤差工件的定位誤差是指由于定位不正確所引起的誤差，它對(duì)加工精度也有直接的影響。4、調(diào)整誤差在機(jī)械加工時(shí)，工件與刀具的相對(duì)位置需要進(jìn)行必要的調(diào)整（如對(duì)刀、試切）才能準(zhǔn)確。因此，除要求機(jī)床、刀具和夾具應(yīng)具有一定的精度外，調(diào)整誤差也是主要因素之一。影響調(diào)整誤差的主要因素有：測(cè)量誤差、進(jìn)給機(jī)構(gòu)微量位移誤差、重復(fù)定位誤差等。

二)

工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差在機(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)在切削力、夾緊力、傳動(dòng)力、重力、慣性力等外力作用下會(huì)引起相應(yīng)的變形和在連接處產(chǎn)生位移，致使工件和刀具的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而引起加工誤差。一般情況下，這種誤差往往占工件總加工誤差的較大比重。工藝系統(tǒng)的剛度：剛度是物體或系統(tǒng)抵抗外力使其發(fā)生變形的能力。用變形方向上的外力與變形量的比值K來表示。KF/Y

式中：F—靜載外力（N）Y—在外力作用方向上的靜變形量（mm）機(jī)械加工過程中，由吃刀抗力FY引起的工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度影響最大，所以常用吃刀抗力測(cè)定機(jī)床的靜剛度，即K

Fy/Y

變形量Y

Fy/K由上式可以看出，要減小因受力而引起的變形，就要提高工藝系統(tǒng)的剛度。圓柱銑刀在加工中相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，其長(zhǎng)徑比就決定了其剛度的大小，加工時(shí)就要注意根據(jù)切削用量選擇合適的銑刀長(zhǎng)徑比。

三)

工藝系統(tǒng)熱變形所引起的加工誤差工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下將產(chǎn)生復(fù)雜的熱變形，使工件和刀具的相對(duì)位置發(fā)生變化，或因加工后工件冷卻收縮，從而引起加工誤差。

數(shù)控機(jī)床大多進(jìn)行精密加工，由于工藝系統(tǒng)熱變形引起的加工誤差約占總誤差的40-70%。因此，許多數(shù)控機(jī)床要求工作環(huán)境保持恒溫，在加工過程中使用冷卻液等方法可以有效地減小工藝系統(tǒng)的熱變形。四)

工件內(nèi)應(yīng)力所引起的變形所謂內(nèi)應(yīng)力是指當(dāng)外部的載荷去除以后，仍然殘存在工件內(nèi)部的應(yīng)力。如果零件的毛坯或半成品有內(nèi)應(yīng)力，則在繼續(xù)加工時(shí)被切去一層金屬，破壞了原有表面上的平衡，內(nèi)應(yīng)力將重新分布，工件發(fā)生變形，這種情況在粗加工時(shí)最為明顯。引起內(nèi)應(yīng)力的主要原因是熱變形和力變形。在鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工過程中，由于毛坯各部分冷卻收縮不均勻而引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。在進(jìn)行冷軋、冷校直和切削時(shí)，由于毛坯或工件受力不均勻，產(chǎn)生局部變形所引起的內(nèi)應(yīng)力稱為塑變應(yīng)力。去除工件內(nèi)應(yīng)力的方法是進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種，自然時(shí)效是在大氣溫度變化的影響下使內(nèi)應(yīng)力逐漸消失的時(shí)效處理方法，一般需要二、三個(gè)月甚至半年以上的時(shí)間。人工時(shí)效是使毛坯或半成品加熱后隨加熱爐緩慢冷卻，達(dá)到加快內(nèi)應(yīng)力消失的時(shí)效處理方法，用時(shí)效短。大型零件、精度要求高的零件在粗加工后要經(jīng)過時(shí)效處理才能進(jìn)行精加工；精度要求特別高的工件要經(jīng)過幾次時(shí)效處理。二﹑表面質(zhì)量分析析零件的表面質(zhì)質(zhì)量包括表面面粗糙度、表表面波度和表表面層物理力力學(xué)性能等三三個(gè)方面的內(nèi)內(nèi)容。表面粗糙度是是指表面微觀觀幾何形狀誤誤差，表面波波度是指周期期性的幾何形形狀誤差，表表面層物理力學(xué)性能主要是指指表面冷作硬硬化和殘余應(yīng)應(yīng)力等。影響表面質(zhì)量量的因素1、影響表面粗糙糙度的的因素素1)刀具切削刃的的幾何形狀刀具相對(duì)工件件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，在加工工表面上留下下了切削層殘殘留面積，其其形狀完全是是刀具切削刃刃形狀在加工工過程中的復(fù)復(fù)映。殘留面面積越大，表表面粗糙度越越大。在減小小切削層殘留留面積可以采采取減小刀具具主、副偏角角和增大刀尖尖圓弧半徑等等措施。2)工件材料料的性質(zhì)切切削塑性材材料時(shí)，切削削變形大，切切屑與工件分分離產(chǎn)生的撕撕裂作用，加加大了表面粗粗糙度。所以以在切削中、、低碳鋼時(shí)，，為改善切削削性能可在加加工前進(jìn)行調(diào)調(diào)質(zhì)或正火處處理。一般情情況下，硬度度在HB170-230范圍內(nèi)的材料料切削性能較較好。切脆性性材料進(jìn)，切切屑呈碎粒狀狀，由于切屑屑崩碎時(shí)會(huì)在在表面留下麻麻點(diǎn)，使表面面粗糙。如果果降低切削用用量，使用煤煤油潤(rùn)滑冷卻卻，則可減輕輕切屑崩碎現(xiàn)現(xiàn)象，減小表表面粗糙度。。3)切削用量在一定的切切削速度范范圍內(nèi)，加加工塑性材材料容易產(chǎn)產(chǎn)生積屑瘤瘤或鱗刺，，應(yīng)避開這這個(gè)切削速速度范圍（（一般為小小于80m/min時(shí)）。適當(dāng)當(dāng)減小進(jìn)給給量可減小小殘留面積積，減小粗粗糙度值。。一般背吃吃刀量對(duì)表表面粗糙度度值影響不不大。4)工工藝系統(tǒng)的的振動(dòng)工工藝系統(tǒng)統(tǒng)的振動(dòng)分分為強(qiáng)迫振振動(dòng)和自激激振動(dòng)兩類類。強(qiáng)迫振振動(dòng)是由外外界周期性性干擾力的的作用而引引起的，如如斷續(xù)切削削，旋轉(zhuǎn)零零、部件不不平衡，以以及傳動(dòng)系系統(tǒng)的制造造和裝配誤誤差等引起起的振動(dòng)是是強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)。自激振振動(dòng)是在切切削過程中中，由工藝藝系統(tǒng)本身身激發(fā)的，，自激振動(dòng)動(dòng)伴隨整個(gè)個(gè)切削過程程。減小強(qiáng)迫振振動(dòng)的主要要途徑是消消除振源，，采取隔振振措施和提提高系統(tǒng)剛剛度等。抑抑制自激振振動(dòng)的主要要措施是合合理地確定定切削用量量和刀具的的幾何角度度，提高工工藝系統(tǒng)各各環(huán)節(jié)的抗抗振性（如如增加接觸觸剛度，加加工時(shí)增加加工件的輔輔助支承））以及采用用減振器等等措施。2、影響表面冷冷硬、殘余余應(yīng)力的因因素1)影響表表面冷硬的的因素影影響表面面冷硬的主主要因素是是刀具的幾幾何形狀和和切削用量量。刀具的的刃口圓弧弧半徑大，，對(duì)表面層層的擠壓作作用大，使使冷作硬化化現(xiàn)象嚴(yán)重重。增大刀刀具前角，，可減小切切削層塑性性變形程度度，冷硬現(xiàn)現(xiàn)象減小。。切削速度度適當(dāng)增大大，切削層層塑性變形形增大，冷冷硬嚴(yán)重，，此外，工工件材料塑塑性大，冷冷硬也嚴(yán)重重。2)影響表面殘殘余應(yīng)力的的因素如切削溫度度不高，表表面層以冷冷塑變形為為主，將產(chǎn)產(chǎn)生殘余壓壓應(yīng)力；如如切削溫度度高，表面面層產(chǎn)生熱熱塑變形，，將產(chǎn)生殘殘余拉應(yīng)力力，表面殘殘余應(yīng)力將將引起工件件變形，尤尤其是表面面拉應(yīng)力將將會(huì)降低其其疲勞強(qiáng)度度。表面殘余應(yīng)應(yīng)力可通過過光整加工工、表面強(qiáng)強(qiáng)化、表面面熱處理和和時(shí)效處理理等方法消消除。第二節(jié)工工件的的裝夾與定定位基準(zhǔn)的的選擇銑床和加工工中心加工工零件時(shí)一一般只要求求有簡(jiǎn)單的的定位、夾夾緊機(jī)構(gòu)，，其原理與與通用鏜、、銑床夾具具是相同的的，常用的的夾具有各各種壓板、、虎鉗、分分度頭和三三爪自定心心卡盤等，，小批量生生產(chǎn)可以使使用組合夾夾具、可調(diào)調(diào)夾具，大大批量生產(chǎn)產(chǎn)可以使用用專用夾具具。一、常用的工件件裝夾方法法銑削件在機(jī)機(jī)床上的安安裝大多采采用一面兩兩銷定位，，直接在工工件上找正正，有夾具具則在夾具上找找正。所謂找正，，是指把千千分表或百百分表固定定在機(jī)床床床身某個(gè)位位置，表針針壓在工件件或夾具的的定位基準(zhǔn)準(zhǔn)面上，然然后使機(jī)床床工作臺(tái)沿沿垂直于表表針的方向向移動(dòng)，調(diào)調(diào)整工件或或夾具的位位置使指針針基本保持持不動(dòng)，則則說明工件件的定位基基準(zhǔn)面與機(jī)機(jī)床該方向向的導(dǎo)軌平平行。如圖圖2-1所示。對(duì)加工內(nèi)容容多的零件件應(yīng)利用夾夾具采用一一面兩銷的的方式裝夾夾，對(duì)夾具具的基本要要求是：1)夾緊機(jī)機(jī)構(gòu)或其他他元件不能能影響進(jìn)給給，加工部部位要開敞敞。為保持持工件在本本工序中所所有需要完完成的待加加工面充分分暴露在外外，夾具要要盡可能開開敞，因此此要求夾持持工件后夾夾具上一些些組成件（（如定位塊塊、壓塊和和螺栓等））不能與刀刀具運(yùn)動(dòng)軌軌跡發(fā)生干涉。圖2-1在在工作臺(tái)上上找正工件件夾緊機(jī)構(gòu)元元件與加工工面之間應(yīng)應(yīng)保持一定定的安全距距離，同時(shí)時(shí)要求夾緊緊機(jī)構(gòu)元件件能低則低低，以防止止夾具與機(jī)機(jī)床主軸套套筒或刀套套、刀具在在加工過程程中發(fā)生碰碰撞。2)為保持零件件安裝方位位與機(jī)床坐坐標(biāo)系及編編程坐標(biāo)系系方向的一一致性，夾夾具應(yīng)能保保證在機(jī)床床上實(shí)現(xiàn)定定向安裝，，還要求能能使零件定定位面與機(jī)機(jī)床之間保保持一定的的坐標(biāo)聯(lián)系系。3)夾具的剛性性和穩(wěn)定性性要好。夾緊力應(yīng)盡盡量靠近主主要支撐點(diǎn)點(diǎn)，盡量不不采用在加加工過程中中更換夾緊緊點(diǎn)的設(shè)計(jì)計(jì)。二、定位基基準(zhǔn)的選擇擇1、選擇定位基基準(zhǔn)的基本本要求：遵循六點(diǎn)定定位原則，，在選擇定定位基準(zhǔn)時(shí)時(shí)要全面考考慮各個(gè)工工位的加工工情況，滿滿足三個(gè)要要求：1)

所選選基準(zhǔn)應(yīng)能能保證工件件定位準(zhǔn)確確，裝卸方方便、迅速速，夾緊可可靠，夾具具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單。2)

所選選基準(zhǔn)與各各加工部位位間的各個(gè)個(gè)尺寸計(jì)算算簡(jiǎn)單。3)

保證證各項(xiàng)加工工精度。2、選擇定位基基準(zhǔn)的原則則1)盡量選擇零零件上的設(shè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作作為定位基基準(zhǔn)。這樣樣不僅可以以避免因基基準(zhǔn)不重合合引起的定定位誤差，，保證加工工精度，而而且可以簡(jiǎn)簡(jiǎn)化程序編編制。2)當(dāng)零件的定定位基準(zhǔn)與與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)準(zhǔn)不能重合合且加工面面與基設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)又不不能在一次次安裝內(nèi)同同時(shí)加工時(shí)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真真分析裝配配圖紙，確確定該零件件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功功能，通過過尺寸鏈的的計(jì)算，嚴(yán)嚴(yán)格規(guī)定定定位基準(zhǔn)與與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)準(zhǔn)間的公差差范圍，確確保加工精精度。3)當(dāng)無法同時(shí)時(shí)完成包括括設(shè)計(jì)基準(zhǔn)準(zhǔn)在內(nèi)的全全部表面加加工時(shí)，要要考慮用所所選基準(zhǔn)定定位后，一一次裝夾能能夠完成全全部關(guān)鍵精精度部位的的加工。4)定位位基基準(zhǔn)準(zhǔn)的的選選擇擇要要保保證證完完成成盡盡可可能能多多的的加加工工內(nèi)內(nèi)容容，，為為此此，，要要考考慮慮便便于于各各個(gè)個(gè)表表面面都都能能被被加加工工的的定定位位方方式式。。5)批量量加加工工時(shí)時(shí)，，零零件件定定位位基基準(zhǔn)準(zhǔn)應(yīng)應(yīng)盡盡可可能能與與建建立立工工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系的的對(duì)對(duì)刀刀基基準(zhǔn)準(zhǔn)重重合合。?？煽芍敝苯咏影窗炊ǘㄎ晃换鶞?zhǔn)準(zhǔn)對(duì)對(duì)刀刀，，減減少少對(duì)對(duì)刀刀誤誤差差。。但但在在單單件件加加工工（（每每加加工工一一件件對(duì)對(duì)一一次次刀刀））時(shí)時(shí)，，工工件件坐坐標(biāo)標(biāo)系系原原點(diǎn)點(diǎn)和和對(duì)對(duì)刀刀基基準(zhǔn)準(zhǔn)的的選選擇擇主主要要考考慮慮便便于于編編程程和和測(cè)測(cè)量量，，可可不不與與定定位位基基準(zhǔn)準(zhǔn)重重合合。。6)必須須多多次次安安裝裝時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)遵遵從從基基準(zhǔn)準(zhǔn)統(tǒng)統(tǒng)一一原原則則。。第三三節(jié)節(jié)工工藝藝規(guī)規(guī)程程一、、走走刀刀路路線線和和加加工工順順序序的的確確定定走刀刀路路線線是是刀刀具具在在整整個(gè)個(gè)加加工工工工序序中中相相對(duì)對(duì)于于工工件件的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌軌跡跡，，它它不不但但包包括括了了工工步步的的內(nèi)內(nèi)容容，，而而且且也也反反映映出出工工步步加加工工的的順順序序。。工工步步順順序序是是指指同同一一道道工工序序中中，，各各個(gè)個(gè)表表面面加加工工的的先先后后順順序序。。它它對(duì)對(duì)零零件件的的加加工工質(zhì)質(zhì)量量、、加加工工效效率率和和數(shù)數(shù)控控加加工工中中的的走走刀刀路路線線有有直直接接影影響響，，應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)零零件件的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特特點(diǎn)點(diǎn)和和工工序序的的加加工工要要求求等等合合理理安安排排。。在在確確定定走走刀刀路路線線時(shí)時(shí)，，主主要要考考慮慮以以下下幾幾點(diǎn)點(diǎn)：：1、、對(duì)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)位位加加工工的的數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床，，如如鉆鉆、、鏜鏜床床要要考考慮慮盡盡可可能能縮縮短短走走刀刀路路線線，，以以減減少少空空程程時(shí)時(shí)間間，，提提高高加加工工效效率率。。2、、為為保保證證工工件件輪輪廓廓表表面面加加工工后后的的粗粗糙糙度度要要求求，，最最終終輪輪廓廓應(yīng)應(yīng)安安排排最最后后一一次次走走刀刀連連續(xù)續(xù)加加工工。。3、、刀刀具具的的進(jìn)進(jìn)退退刀刀路路線線必必須須認(rèn)認(rèn)真真考考慮慮，，要要盡盡量量避免免在在輪輪廓廓處處停停刀刀或或垂垂直直切切入入切切出出工工件件，，以以免免留留下下刀刀痕痕。。在在銑銑削削零零件件外外輪輪廓廓時(shí)時(shí)，，銑銑刀刀應(yīng)應(yīng)從從輪輪廓廓的的延延長(zhǎng)長(zhǎng)線線上上切切入入切切出出，，或或從從輪輪廓廓的的切切向向切切入入切切出出。。在在銑銑削削內(nèi)內(nèi)輪輪廓廓時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)從從輪輪廓廓的的切切向向切切入入切切出出，，如如圖圖2－－2。應(yīng)應(yīng)盡盡量量避避免免如如圖圖2－－3所示示的的徑徑向向直直進(jìn)進(jìn)刀刀，，以以避避免免在在工工件件表表面面上上留留下下刀刀痕痕。。4、銑銑削削輪輪廓廓的的加加工工路路線線要要合合理理，，一一般般采采用用雙雙向向切切削削、、單單向向切切削削和和環(huán)環(huán)形形的的走走刀刀方方式式如如圖圖2-4所示示。。在在銑銑削削封封閉閉的的內(nèi)內(nèi)輪輪廓廓時(shí)時(shí)，，刀刀具具的的切切入入或或切切出出不不允允許許外外延延，，最最好好選選在在兩兩面面的的交交界界處處，，否否則則，，會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生刀刀痕痕。。為為保保證證表表面面質(zhì)質(zhì)量量，，一一般般選選擇擇圖圖2-5所示示的的走走刀刀路路線線。。5、在在鏜鏜孔孔加加工工中中,若若孔孔的的位位置置精精度度要要求求高高時(shí)時(shí),加工工路路線線和和定定位位方方向向應(yīng)應(yīng)保保持持一一致致。。如圖圖2-6所所示示鏜鏜4個(gè)個(gè)孔孔。。若若按按路路線線最最短短，，加加工工順順序序?yàn)闉?-2-3-4。。若若按按加加工工路路線線與與定定位位方方向向一一致致，，加加工工順順序序?yàn)闉?-2-4-3。。(c)(b)(a)圖2-2常用的切入切出方式(a)直線延長(zhǎng)線切入切出(b)切線及切弧切入切出(c)內(nèi)輪廓切弧切入切出(a)(b)(c)圖2-4輪輪廓加工的常常用走刀方式式(a)雙向切削(b)單向切削(c)環(huán)形切削(a)(b)(c)圖2-5封閉內(nèi)輪廓常用走刀方式雙向切削(b)環(huán)形切削(c)雙向+環(huán)形切削圖2-6單向定位的加工路線圖二、刀具的選選擇1、常用的銑銑刀類型常用的有圓柱柱銑刀、立銑銑刀、硬質(zhì)合合金面銑刀、、鍵槽銑刀、、三面刃銑刀刀、半圓鍵槽槽銑刀、鋸片片銑刀、角度度銑刀和球頭頭銑刀等，如如圖2-7所示。2、銑刀主要要參數(shù)的選擇擇刀具的選擇應(yīng)應(yīng)考慮工件材材質(zhì)、加工輪輪廓類型、機(jī)機(jī)床允許的切切削用量和剛剛性以及刀具具耐用度等因因素。一般情情況下應(yīng)優(yōu)先先選用標(biāo)準(zhǔn)刀刀具（特別是是硬質(zhì)合金可可轉(zhuǎn)位刀具）），必要時(shí)可可采用各種高高生產(chǎn)率的復(fù)復(fù)合刀具及其其他一些專用用刀具。對(duì)于于硬度大的難難加工工件，，可選用整體體硬質(zhì)合金、、陶瓷刀具、、CBN刀具等。圖2-8面銑刀主要參數(shù)（1）面銑刀刀主要參數(shù)的的選擇（如圖2-8所示）標(biāo)準(zhǔn)可轉(zhuǎn)位面面銑刀直徑為為16～630mm，應(yīng)根據(jù)側(cè)吃刀刀量ae，選擇適當(dāng)?shù)你娿姷吨睆剑M盡量包容工件件整個(gè)加工寬寬度，以提高高加工精度和和效率，減小小相鄰兩次進(jìn)進(jìn)給之間的接接刀痕跡和保保證銑刀的耐耐用度。可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位面銑刀有有粗齒、細(xì)齒齒和密齒三種種。粗齒銑刀刀容屑空間大大，常用于粗粗銑鋼件；粗粗銑帶斷續(xù)表表面的鑄件和和在平穩(wěn)條件件下銑削鋼件件時(shí)，可選用用細(xì)齒銑刀。。密齒銑刀的的每齒進(jìn)給量量較小，主要要用于加工薄薄壁鑄件。銑刀的磨損主主要發(fā)生在后后刀面上，因因此適當(dāng)加大大后角，可減減少銑刀的磨磨損，常取o5～12，工件材料軟時(shí)時(shí)取大值，工工件材料硬時(shí)時(shí)取小值；粗粗齒銑刀取小值，，細(xì)齒銑刀取取大值。銑削削時(shí)沖擊力大大，為了保護(hù)護(hù)刀尖，硬質(zhì)質(zhì)合金面銑刀刀的刃傾角常常取s5～15。只有在銑削低低強(qiáng)度材料時(shí)時(shí)，取s5。主偏角r在45～90范圍內(nèi)選取，，銑削鑄鐵常常用，銑削一一般鋼材常用用75，銑削帶凸肩肩的平面或薄薄壁零件時(shí)要要用90。（2）立銑刀主要要參數(shù)的選擇擇立銑刀的尺寸寸參數(shù)，如圖圖2-9所示。推薦按按下述經(jīng)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)選取。1)刀具半徑徑R應(yīng)小于零件內(nèi)內(nèi)輪廓面的最最小曲率半徑徑，一般取R=(0.8～0.9)。2)零件的加工高高度H(1/4～1/6)R，以保證刀具具具有足夠的剛剛度。圖2-9立銑刀尺寸參數(shù)圖2-10粗加工立銑刀直徑計(jì)算3）對(duì)不通孔孔（深槽），，選取L=H+(5～10)mm（L為刀具切削部部分長(zhǎng)度，H為零件高度））。4）加工外形形及通槽時(shí)，，選取L=H+r+(5～10)mm（r為端刃圓角半半徑）。5）加工筋時(shí)時(shí)，刀具直徑徑為D=(5～10)b(b為筋的厚度)。6）粗加工內(nèi)內(nèi)輪廓面時(shí)（（如圖2-10），銑刀刀最大直徑D粗可按下面的公公式計(jì)算。D粗=2(sin/2-1)/1-sin/2+D式中D——輪廓的最小凹凹圓直徑（mm）；——圓角鄰邊夾角角等分線上的的精加工余余量（（mm）；1——精加工余量（（mm）；——圓角兩鄰邊的的夾角(°)。圖2-11吃吃刀量示意圖圖(a)圓周銑(b)端銑(a)(b)三、切削用量量和銑削方式式的選擇1、銑削用量量考慮的因素素銑削加工用量量包括主軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速(切削速速度)、進(jìn)給給速度、背吃吃刀量和側(cè)吃吃刀量。切削削用量的確定定應(yīng)根據(jù)加工工性質(zhì)、加工工要求、工件件材料及刀具具的材料和尺尺寸等查閱切切削用量手冊(cè)冊(cè)、刀具產(chǎn)品品目錄推薦的的參數(shù)并結(jié)合合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確確定。通常考考慮如下因素素：1）刀具差異異不同廠家家生產(chǎn)的刀具具質(zhì)量相差較較大，因此切切削用量須根根據(jù)實(shí)際所用用的刀具和現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)加以以調(diào)整。2）機(jī)床特性性切削用量量受機(jī)床電動(dòng)動(dòng)機(jī)的功率和和機(jī)床剛性的的限制，必須須在機(jī)床說明明書規(guī)定的范范圍內(nèi)選取。。避免因功率率不夠造成悶悶車、剛性不不足而產(chǎn)生大的機(jī)機(jī)床變形或振振動(dòng)，影響加加工精度和表表面粗糙度。。3）數(shù)控機(jī)床床生產(chǎn)率數(shù)數(shù)控機(jī)床的工工時(shí)費(fèi)用較高高，刀具損耗耗費(fèi)用所占比比重較低，應(yīng)應(yīng)盡量用高的的切削用量，，通過適當(dāng)降降低刀具壽命命來提高數(shù)控控機(jī)床的生產(chǎn)產(chǎn)率。2、銑削用量量的選擇方法法（如圖2-11所示）1）背吃刀量量aP(端銑)或側(cè)吃吃刀量ae（圓周銑）的選選擇背吃刀量aP為平行于于銑刀軸軸線測(cè)量量的切削削層尺寸寸。端銑時(shí)aP為切削層層深度；；而圓周銑削削時(shí)，aP為被加工工表面的的深度。。側(cè)吃刀刀量ae為垂直于于銑刀軸軸線測(cè)量量的切削削層尺寸寸。端銑銑時(shí)，ae為被加工工表面寬寬度；而而圓周銑銑削時(shí)，，ae為切削層層的深度度。背吃刀量量或側(cè)吃吃刀量的的選取主主要由加加工余量量和對(duì)表表面質(zhì)量量的要求求決定。。在工件表表面粗糙糙度值要要求為Ra=12.5~25μm時(shí)，如果果圓周銑銑削的加加工余量量小于5mm，端銑的加加工余量量小于6mm，則粗銑一一次進(jìn)給給就可以以達(dá)到要要求。但但在余量量較大，，工藝系系統(tǒng)剛性性較差或或機(jī)床動(dòng)動(dòng)力不足足時(shí)，可可分兩次次進(jìn)給完完成。在工件表表面粗糙糙度值要要求為Ra=3.2~12.5μμm時(shí)，可分分粗銑和和半精銑銑兩步進(jìn)進(jìn)行。粗粗銑時(shí)背背吃刀量量或側(cè)吃吃刀量選選取同前前述。粗粗銑后留留0.5~1.0余量量，在半半精銑時(shí)時(shí)切除。。在工件表表面粗糙糙度值要要求為Ra=0.8~3.2μm時(shí),可分分粗銑、、半粗銑銑、精銑銑三步進(jìn)進(jìn)行。半半精銑時(shí)時(shí)背吃刀刀量或側(cè)側(cè)吃刀量量取1.5~2.0mm；精銑時(shí)圓圓周銑側(cè)側(cè)吃量取取0.3~0.5mm，面銑刀背背吃刀量量取0.5~1.0mm。2）進(jìn)給量f(mm/r)與進(jìn)給速速度vf(mm/min)的選擇銑銑削削加工的的進(jìn)給量量是指刀刀具轉(zhuǎn)一一周，工工件與刀刀具沿進(jìn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向的的相對(duì)位位移量；；進(jìn)給速速度是單單位時(shí)間間內(nèi)工件件與銑刀刀沿進(jìn)給給方向的的相對(duì)位位移量。。進(jìn)給量量與進(jìn)給給速度是是根據(jù)零零件的表表面粗糙糙度、加加工精度度要求、、刀具及及工件材材料等因因素，參參考切削削用量手手冊(cè)選取取或參考考表2-3-2來選取取。工件件剛性差差或刀具具強(qiáng)度低低時(shí)，應(yīng)應(yīng)取小值值。銑刀為多多齒刀具具，其進(jìn)進(jìn)給速度度Vf、刀具轉(zhuǎn)速速n、刀具齒數(shù)數(shù)Z及進(jìn)給量量f的關(guān)系為為：Vf=nzfzf=zfzfz為每齒進(jìn)進(jìn)給量。。3）切削削速度Vc（m/min））的選擇根據(jù)已經(jīng)經(jīng)選定的的背吃刀刀量、進(jìn)進(jìn)給量及及刀具耐耐用度選選擇切削削速度。?？捎媒?jīng)經(jīng)驗(yàn)公式式計(jì)算，，也可根根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，在在機(jī)床說說明書允允許的切切削速度度范圍內(nèi)內(nèi)查閱有有關(guān)切削削用量手手冊(cè)或參參考表2-2選選取。實(shí)實(shí)際編程程中，切切削速度度Vc確定后，，還要計(jì)計(jì)算出銑銑床主軸軸轉(zhuǎn)速n(r/min)并填入程程序單中中。3、銑削方式式的選擇擇用銑刀圓圓周上的的切削刃刃來銑削削工件的的平面，，叫做周周銑法。。它有兩兩種銑削削方式：：圖2-12兩兩種銑削削方式（a）逆銑（（b）順銑(1)逆逆銑法：：銑刀的的旋轉(zhuǎn)切切入方向向和工件件的進(jìn)給給方向相相反(逆逆向),如圖2-12（a）。(2)順銑法：：銑刀的的旋轉(zhuǎn)切切入方向向和工件件的進(jìn)給給方向相相同(順順向)，，如圖2-12（b）。順銑法切切入時(shí)的的切削厚厚度最大大，然后后逐漸減減小到零零，避免免了在已已加工表表面的冷冷硬層上上滑走過過程。實(shí)實(shí)踐表明明，順銑銑法可以以提高銑銑刀耐用用度2～～3倍，，工件的的表面粗粗糙度值值可以降降低些，，尤其在在銑削難難加工材材料時(shí)，，效果更更為顯著著。逆銑時(shí)，，每齒所所產(chǎn)生的的水平分分力均與與進(jìn)給方方向相反反，使銑銑刀工作作臺(tái)的絲絲杠與螺螺母在左左側(cè)始終終接觸。。順銑時(shí)時(shí)，水平平分力與與進(jìn)給方方向相同同，銑削削過程中中切削面面積也是是變化的的，因此此，水平平分力也也是忽大大忽小的的，由于于進(jìn)給絲絲桿和螺螺母之間間不可避避免地有有一一定間隙隙，故當(dāng)當(dāng)水平分分力超過過銑床工工作臺(tái)摩摩擦力時(shí)時(shí)，使工工作臺(tái)帶帶動(dòng)絲桿桿向左竄竄動(dòng)，絲絲桿與螺螺母?jìng)鲃?dòng)動(dòng)右側(cè)出出現(xiàn)間隙隙，造成成工作臺(tái)臺(tái)顫動(dòng)和和進(jìn)給不不均勻，，嚴(yán)重時(shí)時(shí)會(huì)使銑銑刀崩刃刃。順銑時(shí)，，遇到加加工表面面有硬皮皮，也會(huì)會(huì)加速刀刀齒磨損損。逆銑銑時(shí)工作作臺(tái)不會(huì)會(huì)發(fā)生竄竄動(dòng)現(xiàn)象象，銑削削較平穩(wěn)穩(wěn)，但在在逆銑時(shí)時(shí)，刀齒齒在加工工表面上上擠壓、、滑行，，切不下下切屑，，使已加加工表面面產(chǎn)生嚴(yán)嚴(yán)重冷硬硬層。一般情況況下，尤尤其是粗粗加工或或是加工工有硬皮皮的毛坯坯時(shí)，多多采用逆逆銑。精精加工時(shí)時(shí)，加工工余量小小，銑削削力小，，不易引引起工作作臺(tái)竄動(dòng)動(dòng)，可采采用順銑銑。在逆逆銑中刀刀具壽命命比在順順銑中短短，在逆逆銑中刀刀具壽命比比在順銑銑中短，，這是因因?yàn)樵谀婺驺娭挟a(chǎn)產(chǎn)生的熱熱量比在在順銑中中明顯地地高。在在逆銑中中當(dāng)切屑屑厚度從從零增加加到最大大時(shí)，由由于切削削刃受到到的摩擦擦比在順順銑中強(qiáng)強(qiáng)，因此此會(huì)產(chǎn)生生更多的的熱量。。逆銑中中徑向力力也明顯顯高，這這對(duì)主軸軸軸承有有不利影影響。在在順銑中中，切削削刃主要要受到的的是壓縮縮應(yīng)力。。這與逆逆銑中產(chǎn)產(chǎn)生的拉拉力相比比，對(duì)硬硬質(zhì)合金金刀片或或整體硬硬質(zhì)合金金刀具的的影響有有利得多多。當(dāng)然然也有例例外。當(dāng)當(dāng)使用整整體硬質(zhì)質(zhì)合金立立銑刀進(jìn)進(jìn)行側(cè)銑銑（精加加工）時(shí)時(shí)，特別別是在淬淬硬材料料中，應(yīng)應(yīng)首選逆逆銑，這這更容易易獲得更更小公差差的壁直直線度和和更好的的90度度角。不不同軸向向走刀之之間如果果有不重重合的話話，接刀刀痕也非非常小。。這主要要是因?yàn)闉榍邢髁αΦ姆较蛳?。如果果在切削削中使用用非常鋒鋒利的切切削刃，，切削力力便趨向向?qū)⒌丁啊袄毕蛳虿牧稀?。四、換刀刀點(diǎn)與對(duì)對(duì)刀點(diǎn)的的確定1、換刀點(diǎn)對(duì)對(duì)加加工中心心，不管管是有機(jī)機(jī)械手換換刀，還還是無機(jī)機(jī)械手換換刀，其其換刀點(diǎn)點(diǎn)的Z向坐標(biāo)是是固定的的。在自自動(dòng)換刀刀時(shí)，要要考慮換換刀時(shí)刀刀具的交交換空間間，不應(yīng)應(yīng)使與工工件或夾夾具相撞撞。為防防止掉刀刀等意外外情況，，應(yīng)使工工件不在在刀具交交換空間間之下，，以防止止萬一掉掉刀時(shí)砸砸傷工件件。對(duì)于于銑床，，需要操操作者手手動(dòng)換刀刀，要使使刀具處處在有利利于手動(dòng)動(dòng)操作的的位置。。2、對(duì)刀點(diǎn)通通過過對(duì)刀點(diǎn)點(diǎn)可以確確定工件件坐標(biāo)原原點(diǎn)與機(jī)機(jī)床坐標(biāo)標(biāo)原點(diǎn)的的尺寸關(guān)關(guān)系。在在選擇時(shí)時(shí)，應(yīng)盡盡量將對(duì)對(duì)刀點(diǎn)選選在零件件的設(shè)計(jì)計(jì)基準(zhǔn)和和工藝基基準(zhǔn)上，，以孔定定位零件件，應(yīng)將將孔的中中心作為為對(duì)刀點(diǎn)點(diǎn)，對(duì)刀刀時(shí)，還還應(yīng)考慮慮便于觀觀察、方方便測(cè)量量。對(duì)刀刀時(shí)，應(yīng)應(yīng)使對(duì)刀刀點(diǎn)與基基準(zhǔn)點(diǎn)一一致。五、加工工工藝文文件的編編寫當(dāng)前數(shù)控控加工工工序卡片片、數(shù)控控加工刀刀具卡片片及數(shù)控控加工走走刀路線線圖還沒沒有統(tǒng)一一的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)格式，，都是由由各個(gè)單單位結(jié)合合具體的的情況自自行確定定。1、數(shù)控加工工工序卡卡片這這種卡卡片是編編制數(shù)控控加工程程序的主主要依據(jù)據(jù)和操作作人員配配合數(shù)控控程序進(jìn)進(jìn)行數(shù)控控加工的的主要指指導(dǎo)性文文件。主主要包括括：工步步順序、、工步內(nèi)內(nèi)容、各各工步所所用刀具具及切削削用量等等。當(dāng)工工序加工工內(nèi)容十十分復(fù)雜雜時(shí)，也也可把工工序簡(jiǎn)圖圖畫在工工序卡片片上，參參考表2-4。。2、數(shù)控加工工刀具卡卡片刀刀具卡卡片是組組裝刀具具和調(diào)整整刀具的的依據(jù)。。內(nèi)容包包括刀具具號(hào)、刀刀具名稱稱、刀柄柄型號(hào)、、刀具直直徑和長(zhǎng)長(zhǎng)度等參參考表2-5。。表2-4數(shù)控控加工工工藝卡片片單位名稱

產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱零件圖號(hào)

工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間001

數(shù)控中心工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格mm主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度mm/min背吃刀量mm

備注1

編制

審核

批準(zhǔn)

年月日共頁第頁產(chǎn)品名稱或代號(hào)

零件名稱

零件圖號(hào)

序號(hào)刀具號(hào)刀具加工表面?zhèn)渥?/p>

規(guī)格名稱數(shù)量刀長(zhǎng)mm

1T01

2T02

3T03

編制

審核

批準(zhǔn)年月日共頁第頁數(shù)控加工工刀具卡卡片表表2-53、數(shù)控控加工走走刀路線線圖主要反映映加工過過程中刀刀具的運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡跡，其作作用一方方面是方方便編程程人員編編程；另另一方面面是幫助助操作人人員了解解刀具的的走刀路路線（軌軌跡），，以便確確定夾緊緊位置和和夾緊元元件的高高度。六、加工工工藝分析實(shí)實(shí)例平面槽形凸凸輪，如圖圖2-13所示。其外外部輪廓尺尺寸已經(jīng)由由前道工序序加工完，，本工序的的任務(wù)是在在銑床上加加工槽與孔孔。零件材材料為HT200，其數(shù)控銑床床加工工藝藝分析如下下。1、零件圖工藝藝分析凸輪槽形內(nèi)內(nèi)、外輪廓廓由直線和和圓弧組成成，凸輪槽槽側(cè)面與兩兩個(gè)內(nèi)孔表表面粗糙度度值要求較較小，凸圖2-13平面槽形凸輪輪槽內(nèi)外輪輪廓面和孔孔與底面有有垂直度要要求。零件件材料為HT200，切削加工性性能較好。。根據(jù)上述分分析，凸輪輪槽內(nèi)、外外輪廓及兩兩個(gè)孔的加加工應(yīng)分粗粗、精加工工兩個(gè)階段段進(jìn)行，以以保證表面面粗糙度要要求。同時(shí)時(shí)以底面A定位，提高高裝夾剛度度以滿足垂垂直度要求求。2、確定裝夾方方案根據(jù)零件的的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)，加工兩兩個(gè)孔時(shí)，，以底面A定位（必要要時(shí)可設(shè)工工藝孔），，采用螺旋旋壓板機(jī)構(gòu)構(gòu)夾緊。加加工凸輪槽槽內(nèi)外輪廓廓時(shí)，采用用“一面兩兩孔”方式式定位，即即以底面A和兩個(gè)孔為為定位基準(zhǔn)準(zhǔn)，裝夾示示意如圖2-14所所示。圖2-14凸輪槽加工裝夾示意1-開口墊圈2-帶螺紋圓柱銷3-壓緊螺母4-帶螺紋削邊銷5-墊圈6-工件7-墊塊3、確定加加工順序及及走刀路線線加工順序的的擬定按照照基面先行行、先粗后后精的原則則確定。因因此應(yīng)先加加工用作定位位基準(zhǔn)的兩個(gè)孔，，然后加工工凸輪槽內(nèi)內(nèi)外輪廓表表面。為保保證加工精精度，粗、、精加工應(yīng)應(yīng)分開，其其中兩個(gè)孔孔的加工采采用鉆-粗鉸-精鉸方案。。走刀路線線包括平面面進(jìn)給和深深度進(jìn)給兩兩部分。平面進(jìn)給時(shí)時(shí)，外凸輪廓從從切線方向向切入，內(nèi)內(nèi)凹輪廓從從過渡圓弧弧切入。為為使凸輪槽槽表面具有有較好的表表面質(zhì)量，，采用順銑銑方式銑削削。深度進(jìn)進(jìn)給有兩種種方法：一一種是在xOz平面（或yOz平面）來回回銑削逐漸漸進(jìn)刀到既既定深度；；另一種方方法是先打打一個(gè)工藝藝孔，然后后從工藝孔孔進(jìn)刀到即即定深度。。4、刀具的的選擇銑削凸輪槽槽內(nèi)、外輪輪廓時(shí)，銑銑刀直徑受受到槽寬（（8m