零件的數(shù)控銑削加工項目五-密封蓋加工

★知識目標(biāo)

⒈掌握切削加工參數(shù)的確定。

⒉了解數(shù)控銑削的工藝過程?！锛寄苣繕?biāo)

⒈熟悉數(shù)控銑床操作界面。

⒉了解數(shù)控銑床輪廓加工編程的基本格式。

⒊掌握加工內(nèi)、外輪廓的加工工藝及粗、精加工的走刀路線?！锶蝿?wù)描述密封蓋，如圖5-1所示。毛坯外形尺寸為60mm×60mm×20mm，材料：硬鋁。分析加工工藝，編寫加工程序。圖5-1密封蓋★任務(wù)分析本任務(wù)主要是訓(xùn)練學(xué)生掌握數(shù)控銑削加工中工件輪廓的基本加工方法?！镏R準(zhǔn)備一、走刀路線走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。確定走刀路線時應(yīng)注意以下幾點：

⒈最短加工路線如圖5-2（a）所示零件上的孔系。5-2（b）圖的走刀路線為先加工完外圈孔后，再加工內(nèi)圈孔。若改用5-2（c）圖的走刀路線，減少空刀時間，則可節(jié)省定位時間近一倍，提高了加工效率。

(a)(b)(c)圖5-2最短走刀路線的比較(a)零件上孔系分布圖(b)路線1(c)路線2⒉最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。如圖5-3（a）所示為用行切方式加工內(nèi)腔的走刀路線，這種走刀能切除內(nèi)腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點和終點間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度。所以如采用5-3（b）圖的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖5-3（c）也是一種較好的走刀路線方式。(a)(b)(c)圖5-3銑削內(nèi)腔的三種走刀路線(a)路線1(b)路線2(c)路線3⒊選擇切入切出方向考慮刀具的進(jìn)、退刀（切入、切出）路線時，刀具的切出或切入點應(yīng)在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應(yīng)避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕。⒋選擇使工件在加工后變形小的路線對橫截面積小的細(xì)長零件或薄板零件應(yīng)采用分幾次走刀加工到最后尺寸或?qū)ΨQ去除余量法安排走刀路線。安排工步時，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工步。

⒌內(nèi)外輪廓走刀路線

⑴銑削平面零件外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃切削。刀具切入工件時，應(yīng)避免沿零件外輪廓的法向切入，而應(yīng)沿切削起始點的延伸線逐漸切入工件，保證零件曲線的平滑過渡。同理，在切離工件時，也應(yīng)避免在切削終點處直接抬刀，要沿著切削終點延伸線逐漸切離工件，如圖5-4所示。圖5-4外輪廓銑削刀具切入和切出路線⑵銑削封閉的內(nèi)輪廓表面，若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，如圖5-5所示,，刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入、切出，此時刀具的切入、切出點應(yīng)盡量選在內(nèi)輪廓曲線兩幾何元素的交點處。圖5-5內(nèi)輪廓銑削刀具切入和切出路線走刀路線確定注意事項：輪廓加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓，否則會在輪廓表面留下刀痕。若在被加工表面范圍內(nèi)垂直下刀和抬刀，也會劃傷表面。為提高工件表面的精度和減小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以0.2～0.5mm為宜。加工時應(yīng)先粗精加工工件外輪廓再粗精加工工件內(nèi)輪廓。

二、確定對刀點、換刀點與刀位點

⒈對刀點是在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，刀具相對工件運動的起點。對刀點的選定原則：

⑴便于數(shù)學(xué)處理和程序編制；

⑵在機(jī)床上找正容易；

⑶加工過程中檢查方便、可靠；

⑷引起的加工誤差小。對刀點可以設(shè)在零件上、夾具上或機(jī)床上，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有已知的準(zhǔn)確關(guān)系。對刀點既可以與編程原點重合，也可以不重合，這主要取決于加工精度和對刀的方便性。當(dāng)對刀點與編程原點重合時，X1＝0，Y1＝0。對于以孔定位的零件，可以取孔的中心作為對刀點。如圖5-6所示：圖5-6對刀點與機(jī)床原點和工件原點的聯(lián)系⒉換刀點則是指加工過程中需要換刀時刀具的相對位置點。

⒊刀位點是指編制程序和加工時，用于表示刀具特征的點，也是對刀和加工的基準(zhǔn)點。

三、刀具下刀、進(jìn)退刀方式的確定在銑削輪廓表面時一般采用立銑刀側(cè)面刃口進(jìn)行切削。對于二維輪廓加工，通常采用的加工路線為：從起刀點下刀到下刀點→沿切向切入工件→輪廓切削→刀具向上抬刀，退離工件→返回起刀點。

⒈Z軸下刀方式，如圖5-7所示。圖5-7刀具Z向下刀方式⒉刀具的進(jìn)退刀方式進(jìn)退刀在銑削加工中是非常重要的，二維輪廓的銑削加工常見的進(jìn)退刀方式有垂直進(jìn)刀、側(cè)向進(jìn)刀和圓弧進(jìn)刀方式，如圖5-8所示。垂直進(jìn)刀路徑短，但工件表面有接痕，常用于粗加工；側(cè)向進(jìn)刀和圓弧進(jìn)刀，工件加工表面質(zhì)量高，多用于精加工。圖5-8刀具的進(jìn)、退刀方式(a)側(cè)向進(jìn)刀(b)圓弧進(jìn)刀⒊順銑和逆銑對加工影響在銑削加工中，采用順銑還是逆銑方式是影響加工表面粗糙度的重要因素之一。逆銑時切削力F的水平分力Fx的方向與進(jìn)給運動Vf方向相反，順銑時切削力F的水平分力FX的方向與進(jìn)給運動Vf的方向相同。為了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，盡量采用順銑加工。但如果零件毛坯為黑色金屬鍛件或鑄件，表皮硬而且余量一般較大，這時采用逆銑較為合理。通常，由于數(shù)控機(jī)床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進(jìn)給傳動間隙很小，順銑的工藝性就優(yōu)于逆銑。四、切削用量

1.數(shù)控銑削加工參數(shù)

⑴切削速度Vc

切削速度Vc是刀具切削刃上選定點相對于工件的主運動瞬時線速度。由于切削刃上各點的切削速度可能是不同，計算時常用最大切削速度代表刀具的切削速度。當(dāng)主運動為回轉(zhuǎn)運動時：Vc=πdn/1000式中

d—切削刃上選定點的回轉(zhuǎn)直徑，mm；

n—主運動的轉(zhuǎn)速，r/s或r/min。⑵進(jìn)給速度Vf

、進(jìn)給量f

進(jìn)給速度Vf—切削刃上選定點相對于工件的進(jìn)給運動瞬時速度，mm/s或mm/min.。進(jìn)給量f—刀具在進(jìn)給運動方向上相對于工件的位移量，用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表述，mm/r或mm/行程。Vf=nf

銑削時，進(jìn)給運動速度常用每齒進(jìn)給量f來表述，單位：mm/z進(jìn)給速度Vf、進(jìn)給量f、每齒進(jìn)給量fz

和刀具齒數(shù)Z之間的關(guān)系如下：Vf=nf

=nzfz⑶切削深度切削深度ap為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。

⑷側(cè)吃刀量ae為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ap為切削層深度；而圓周銑削時，ap為被加工表面的寬度。端銑時，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時，ae為切削層深度。

⒉數(shù)控銑削切削用量的選擇：

⑴切削深度(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)

切削深度或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定：⒉數(shù)控銑削切削用量的選擇：

⑴切削深度(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)切削深度或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定。

⑵進(jìn)給速度進(jìn)給速度vf是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位為mm／min。它與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量fz(單位為mm／z)的關(guān)系為：Vf=nf

=nzfz。

⑶切削速度一般指銑刀外圓的線速度v=πdn/1000，d—銑刀外徑，mm；n—主運動的轉(zhuǎn)速，r/min以上參數(shù)要根據(jù)工件材料、刀具材料及加工條件來選擇。

數(shù)控銑削速度及進(jìn)給速度，見表5-1。表5-1數(shù)控銑刀銑削速度（m/min）

各種數(shù)控銑刀進(jìn)給速度，見表5-2。表5-2各種數(shù)控銑刀進(jìn)給速度（mm/z）

⒊數(shù)控銑削切削用量的選擇原則

⑴粗加工時首先選擇一個盡可能大的切削深度；其次根據(jù)機(jī)床動力和剛性的限制條件選擇一個較大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具壽命確定最佳的切削速度。

⑵精加工時首先根據(jù)粗加工后的余量確定切削深度；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取一個較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具壽命的前提下，盡可能選擇較高的切削速度。五、數(shù)控銑削加工工藝過程

數(shù)控銑削加工藝設(shè)計過程，如圖5-9所示。過程總結(jié)如下：

⑴分析數(shù)控銑削加工要求：分析毛坯，了解加工條件，對適合數(shù)控加工的工件圖樣進(jìn)行分析，以明確數(shù)控銑削加工內(nèi)容和加工要求。

⑵確定加工方案：設(shè)計各結(jié)構(gòu)的加工方法；合理規(guī)劃數(shù)控銑削加工工序過程。

⑶確定加工設(shè)備：確定適合工件加工的數(shù)控銑床或加工中心類型、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)；確定裝夾設(shè)備、刀具、量具等加工用具；確定裝夾方案、對刀方案。

⑷設(shè)計各刀具路線，確定刀具路線數(shù)據(jù)，確定刀具切削用量等內(nèi)容。

⑸根據(jù)工藝設(shè)計內(nèi)容，填寫規(guī)定格式的加工程序；根據(jù)工藝設(shè)計調(diào)整機(jī)床，對編制好的程序必須經(jīng)過校驗和試切，并驗證工藝、改進(jìn)工藝。

⑹編寫數(shù)控加工專用技術(shù)文件，作為管理數(shù)控加工及產(chǎn)品驗收的依據(jù)。圖5-9數(shù)控銑削加工藝設(shè)計過程⒈數(shù)控銑削加工工序確定在確定了某個工序的加工內(nèi)容后，要進(jìn)行詳細(xì)的工步設(shè)計，即安排這些工序內(nèi)容的加工順序，同時考慮程序編制時刀具運動軌跡的設(shè)計。工步順序?qū)嶋H上也就是加工程序的執(zhí)行順序。

⒉數(shù)控銑削加工工序的劃分方法

⑴刀具集中分序法

⑵粗、精加工分序法這種分序法是根據(jù)零件的形狀、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分開的原則進(jìn)行分序。對單個零件或一批零件先進(jìn)行粗加工、半精加工，而后精加工。

⑶按加工部位分序法即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度比較低的部位，再加工精度要求較高的部位。

★任務(wù)實施一、確定加工工藝

⒈確定工藝路線

⑴銑削平面，可選用Φ55mm可轉(zhuǎn)位面銑刀

⑵粗精加工外輪廓，選用Φ10mm鍵槽銑刀

⑶粗精加工內(nèi)輪廓，選用Φ10mm鍵槽銑刀

⒉夾具選用與工件裝夾由于毛坯形狀比較規(guī)則零件復(fù)雜程度一般通常選用機(jī)用虎鉗裝夾，裝夾工件時用機(jī)用虎鉗裝夾毛坯的兩側(cè)面，在工件下表面與機(jī)用虎鉗之間放入精度較高的平行墊鐵，墊鐵的厚度與寬度要適當(dāng)，應(yīng)保證工件在本次定位裝夾中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，以方便加工，最后用塑膠榔頭敲擊工件，使墊鐵不能移動后夾緊工件。⒊工量刀具清單工量具清單，見表5-3。表5-3工量具清單

⒋切削用量的選擇切削用量的選擇，見表5-4。表5-4切削用量的選擇

二、設(shè)定工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系的原點設(shè)置在零件上表面的中心位置，將X、Y、Z向的零偏值輸入到工件坐標(biāo)系G54中。

三、編制數(shù)控加工程序華中HNC-21M系統(tǒng)參考程序

四、實體造型圖5-10繪制矩形草圖圖5-11拉伸增料生成底板

圖5-12繪制凸臺輪廓線草圖

圖5-13拉伸增料生成凸臺實體

圖5-14繪制內(nèi)型腔草圖

圖5-15拉伸除料生成型腔完成建模

五、仿真加工采用數(shù)控仿真軟件仿真加工，檢查加工程序，具體步驟，見表5-5。表5-5仿真加工操作步驟

六、加工加工操作步驟，見表5-6。表5-6