《數(shù)控銑削編程與加工技術》圖文課件第2章

第2章數(shù)控銑削加工工藝

第2章數(shù)控銑削加工工藝

2.1數(shù)控銑削加工內容的選擇

2.2數(shù)控銑削加工工藝分析

2.3數(shù)控銑削加工工藝路線的設計

2.4夾具、銑刀與切削用量的選擇

2.5數(shù)控銑削加工的工藝文件

本章小結第2章數(shù)控銑削加工工藝

應根據數(shù)控銑床的特點，從銑削加工的角度考慮。適合數(shù)控銑削加工的情況主要有以下幾點：

（1）如圖2-1所示的平面類零件和如圖2-2所示的空間曲面類零件，及由數(shù)學表達式給出的非圓曲線和列表曲線構建的內外輪廓等。

2.1數(shù)控銑削加工內容的選擇圖2-1平面類零件

圖2-2空間曲面類零件第2章數(shù)控銑削加工工藝

（2）給出數(shù)學模型的空間曲面或通過測量數(shù)據建立起來的空間曲面。（3）形狀復雜，尺寸繁多，零件劃線和檢測都比較困難的零件加工部位。（4）能夠在一次裝夾中順帶銑削出來的簡單表面或形狀。（5）用普通銑床加工時難以觀察、控制及檢測的內腔、箱體內部等。（6）有嚴格位置尺寸要求的孔或平面。

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不適合數(shù)控銑削加工的內容如下：（1）簡單的粗加工面和需要專用工裝協(xié)調的加工內容。（2）需要用較長時間占用機床調整的加工內容。（3）不能在一次安裝中加工完成的零星分散部位，采用數(shù)控銑削很不方便，效果不明顯。（4）零件毛坯上加工余量不大或者不太穩(wěn)定的加工部位。

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加工工藝分析是數(shù)控加工前期的準備工作。工藝分析將直接影響到工藝制定是否合理，而工藝制定是否合理，對程序編制、銑床加工效率和零件的加工精度都有重要的影響。

2.2.1零件的工藝分析

1.零件圖的工藝分析

零件圖上的尺寸標注應以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。構成零件輪廓的幾何元素的條件應充分。2.2數(shù)控銑削加工工藝分析

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2.2.1零件的工藝分析

2.零件的結構工藝性分析

零件的內腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格數(shù)量和換刀次數(shù)，方便編程，提高生產效率。

3.定位基準分析

在數(shù)控加工工藝中，因工件的重新安裝而導致加工后的兩個面輪廓位置及尺寸不協(xié)調。因此，要避免兩次裝夾加工后其相對位置的準確性，應采用統(tǒng)一的基準定位。第2章數(shù)控銑削加工工藝

2.2.2加工方法與加工方案的確定

1.加工方法的選擇加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度符合要求。銑削加工的零件主要有平面類零件和曲面類零件。其中，平面類零件的斜面輪廓一般又分

為以下兩種：（1)固定斜角的外輪廓面。如

圖2-5所示。

圖2-5固定斜角的斜面加工第2章數(shù)控銑削加工工藝

（2)變斜角的外輪廓面。如圖2-6所示為變斜角外輪廓面的加工。

2.加工方案的確定

確定加工方案時，應根據主要表面的經濟加工精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。

圖2-6變斜角的斜面加工第2章數(shù)控銑削加工工藝

2.2.3工序與工步的劃分

1.工序的劃分工序是指一個或一組工人，在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。數(shù)控銑削加工工序一般可按以下幾種方法進行劃分。

1）加工部位分序法2）刀具集中分序法3）零件定位方式分序法4）粗、精加工分序法

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2.工步的劃分

工步是指在加工表面不變、加工工具不變、切削用量不變的條件下所連續(xù)完成的那一部分工序。工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。工步劃分的原則如下：

(1)同一表面按粗加工、半精加工和精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。

(2)對于既有面又有孔的零件，可“先面后孔”。按此方法劃分工步，可以提高孔的加工精度。(3)按刀具劃分工步。

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在數(shù)控加工中，刀具的刀位點相對于工件運動的軌跡稱為加工路線。所謂刀位點是指刀具對刀時的理論刀尖點。

2.3.1確定加工路線的原則編程時，確定加工路線的原則主要有以下幾點：(1)加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度，并保證較高的效率。(2)應使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量。(3)應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空刀時間。2.3數(shù)控銑削加工工藝路線的設計

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(4)進、退刀位置應選在不太重要的位置，并且盡量使刀具沿切線方向進、退刀，避免法向進、退刀和進給中途停頓而產生刀痕。

此外，確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和銑床、刀具的剛度等情況，確定是采用一次走刀，還是多次走刀來完成加工，以及在銑削加工中是采用順銑還是逆銑等。

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2.3.2銑削加工路線的確定

1.順銑和逆銑的確定銑削有順銑和逆銑兩種方式。順銑是指銑刀的切削速度方向與工件進給運動方向相同時的銑削，逆銑是指銑刀的切削速度方向與工件進給運動方向相反時的銑削。當工件表面無硬皮，銑床進給機構無間隙時，應選用順銑。當工件表面有硬皮，機床的進給機構有間隙時，應采用逆銑。

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2.銑削外輪廓的加工路線

刀具切入零件時，應沿切削起始點延伸線或切線方向逐漸切入零件，同樣，在切離零件時，也要沿著切削終點延伸線或切線方向逐漸切離工件，避免在切削終點處直接抬刀，如圖2-8（a）所示。銑削封閉的內輪廓表面同銑削外輪廓一樣，刀具同樣不能沿輪廓曲線的法向切入和切出，此時刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出，工件輪廓如圖2-8（b）所示。

圖2-8銑削內外輪廓的加工路線第2章數(shù)控銑削加工工藝

4.銑削內槽的加工路線內槽是指以封閉曲線為邊界的平底凹槽。如圖2-9所示為加工內槽的三種加工路線。圖(a)是行切法加工內槽的加工路線；圖(b)為采用環(huán)切法加工內槽的加工路線。綜合行切法、環(huán)切法的優(yōu)點即形成圖(c)所示的加工路線，即先用行切法切去中間部分余量，最后用環(huán)切法切一刀，既能使總的加工路線較短，又能獲得較好的表面粗糙度。因此，這三種加工方案中(a)方案最差，(c)方案最好。

圖2-9銑削內槽的三種加工路線第2章數(shù)控銑削加工工藝

5.銑削曲面的加工路線

對于邊界敞開的曲面銑削，常用球頭刀加工。如圖2-10所示的葉片類零件可采用兩種加工路線，即沿曲面的Y向行切或X向行切。

圖2-10銑削曲面的兩種加工路線第2章數(shù)控銑削加工工藝

2.4.1工件的安裝與夾具選擇

1.定位安裝的基本原則在數(shù)控銑床上加工零件時，定位安裝的基本原則與普通銑床相同，也要合理選擇定位基準和夾緊方案。為了提高數(shù)控銑床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點：

(1)力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一。(2)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后加工出全部待加工面。(3)避免采用占用機床人工調試加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控銑床的效能。

2.4夾具、銑刀與切削用量的選擇

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2.夾具的選擇

數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與銑床的坐標方向相對固定；二是要協(xié)調零件和銑床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮以下幾點：

(1)快速裝夾工件。(2)當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調式夾具及其他通用夾具。在成批生產時才考慮專用夾具，并力求結構簡單。(3)夾具要具有良好的敞開性。

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2.4.2銑刀及切削用量的選擇

無論是普通銑床還是數(shù)控銑床，都必須依靠銑刀才能完成零件的加工，因此，銑刀的質量是數(shù)控加工工藝中重要的內容之一。它不僅影響銑床的加工效率，而且直接影響加工質量。

1.銑刀的材料

1）高速鋼高速鋼是在合金工具鋼中加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。常用的普通高速鋼有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。

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2）硬質合金硬質合金刀具材料是由硬度和熔點都很高的碳化物（WC、TiC、TaC、NbC等）粉末和黏結劑（Co、Mo、Ni等）經高壓成形，再經過高溫燒結而成的粉末冶金制品。3）涂層硬質合金涂層硬質合金刀具材料就是在硬質合金基體上或其他刀具材料基體上，涂覆一層耐磨性極高的難熔金屬（或非金屬）化合物而得到的刀具材料。

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4）陶瓷陶瓷刀具材料是以Al2O3或Si3N4為基體材料在高溫下燒結而成的。

5）立方氮化硼立方氮化硼(CBN)是人工合成的高硬度材料，其硬度（可達7300～9000HV）和耐磨性僅次于金剛石，且有極高的高溫硬度。6）聚晶金剛石

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2.銑刀及切削用量的選擇

銑削加工刀具種類很多，在數(shù)控銑床上常用的銑刀有以下四種。

1)面銑刀2)立銑刀

圖2-12面銑刀圖2-13立銑刀第2章數(shù)控銑削加工工藝

3)模具銑刀4)鍵槽銑刀

圖2-14硬質合金模具銑刀圖2-15鍵槽銑刀第2章數(shù)控銑削加工工藝

3.銑刀的選擇

在生產中，加工較大平面應選擇面銑刀；加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓應選擇立銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽應選擇鍵槽銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀等，如圖2-16所示。

(a)球頭銑刀

(b)環(huán)形銑刀

(c)鼓形銑刀

(d)錐形銑刀

(e)盤形銑刀圖2-16其他常用銑刀第2章數(shù)控銑削加工工藝

在數(shù)控銑床上，使用最多的是立銑刀。選擇立銑刀加工時，刀具的有關參數(shù)建議按下述經驗數(shù)據選取，如圖2-17所示。(1)立銑刀半徑r應小于零件內輪廓面的最小曲率半徑ρ，一般取r=(0.8～0.9)ρ。(2)零件的加工高度H≤(1/6～1/4)r，以保證立銑刀有足夠的剛度。(3)對深槽孔，立銑刀切削部分長度可按下式計算l=H+(5～10)

式中，l為立銑刀切削部分長度（mm），H為零件的加工高度（mm）。

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(4)加工外形及通槽時，立銑刀切削部分長度l的計算公式為l=H+re+(5～10)式中，re為立銑刀刀尖圓角半徑（mm）。(5)如圖2-18所示，粗加工內輪廓面時，立銑刀最大直徑D粗可按下式計算

式中，δ為圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量（mm）；δ1為單邊精加工余量（mm）；φ為圓角兩鄰邊的最小夾角（°）；D1為輪廓的最小凹圓角半徑（mm）。

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(6)加工肋時，立銑刀直徑D可按下式計算D=(5～10)b式中，b為肋的厚度（mm）。

圖2-17立銑刀的尺寸選擇圖2-18粗加工立銑刀直徑估算法第2章數(shù)控銑削加工工藝

4.切削用量的確定

1)背吃刀量在剛度允許的情況下，應以最少的進給次數(shù)切除加工余量，最好一次切凈余量，以便提高生產效率。在數(shù)控銑床上，精加工余量可小于普通銑床，一般應取0.2～0.5mm。2)主軸轉速主軸轉速主要根據允許的切削速度選取，即

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3)進給量進給量（進給速度）f是數(shù)控銑床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取，單位為mm/min或mm/r。粗加工時，為縮短切削時間，進給量就取得大些；工件材料較軟時，可選用較大的進給量；精加工時，進給量數(shù)值應小些，一般在20～50mm/min范圍內選取。

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數(shù)控銑削加工工藝文件主要包括數(shù)控銑削加工工序卡、數(shù)控銑削加工刀具調整單等。2.5.1數(shù)控銑削加工工序卡

數(shù)控銑削加工工序卡是用來編制數(shù)控銑削程序的依據，由編程員根據圖紙和加工任務書編制數(shù)控銑削加工工藝和作業(yè)的內容，包括工序及各工步的加工內容，本工序完成后工件的形狀、尺寸和公差，各工步切削參數(shù)，本工序所使用的銑床、刀具和工藝工裝等見下表。2.5數(shù)控銑削加工的工藝文件

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2.5.1數(shù)控銑削加工工序卡

工廠名數(shù)控銑削加工工序卡產品名稱代號零件名稱零件圖號工藝序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設備車

間工步號工步作業(yè)內容加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉速進給量背吃刀量備

注12345編制審核批準年

月

日共

頁第

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2.5.2數(shù)控銑削加工刀具調整單

數(shù)控銑削加工刀具調整單主要包括數(shù)控刀具卡和數(shù)控刀具明細表(簡稱為刀具表)兩部分。刀