《數(shù)控加工工藝學（第二版）》 課件 第四章　數(shù)控銑削加工工藝

第四章數(shù)控銑削加工工藝第一節(jié)工件在數(shù)控銑床、加工中心上的裝夾第二節(jié)數(shù)控銑削用刀具數(shù)控銑削用刀具系統(tǒng)第三節(jié)393高速切削技術(shù)第四節(jié)第三章數(shù)控車削加工工藝第五節(jié)數(shù)控銑削切削用量的確定第六節(jié)典型零件的數(shù)控銑削加工典型零件的數(shù)控銑削工藝分析第七節(jié)394第一節(jié)工件在數(shù)控銑床、加工中心上的裝夾395一、工件的夾緊夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。工件定位后必須通過一定的機構(gòu)產(chǎn)生夾緊力，把工件壓緊在定位元件上，使其保持準確的定位位置，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而產(chǎn)生位置變化和振動，以保證加工精度和安全操作。這種產(chǎn)生夾緊力的機構(gòu)稱為夾緊裝置。3961．夾緊裝置應(yīng)具備的基本要求（1）夾緊過程可靠，不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。（2）夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中其位置穩(wěn)定不變，振動小，又要使工件不會產(chǎn)生過大的夾緊變形。（3）操作簡單、方便、省力、安全。（4）結(jié)構(gòu)性好，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)力求簡單、緊湊，以便于制造和維修。3972．夾緊力方向和作用點的選擇（1）夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準如圖a所示欲在工件上加工一個孔，孔與A面有垂直度要求，因此，加工時以A面為主要定位基面，夾緊力FJ的方向應(yīng)朝向A面。398夾緊力的方向（2）夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，并靠近支承元件的幾何中心如圖所示，夾緊力作用在支承面之外，導致工件傾斜和移動，破壞工件的定位。正確位置應(yīng)如圖中虛線所示。399夾緊力的作用點1—夾具2—工件（3）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力的大小如圖所示，鉆削A孔時，夾緊力FJ與軸向切削力FH、工件重力G的方向相同，加工過程所需的夾緊力最小。400夾緊力與切削力、重力的關(guān)系4）夾緊力的方向和作用點應(yīng)施加于工件剛度較高的方向和部位如圖a所示，薄壁套筒工件的軸向剛度比徑向剛度高，應(yīng)沿軸向施加夾緊力；夾緊圖b所示的薄壁箱體時，應(yīng)作用于剛度較高的凸邊上；箱體沒有凸邊時，可以將單點夾緊改為三點夾緊，如圖c所示。401夾緊力與工件剛度的關(guān)系（5）夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近工件加工表面為提高工件加工部位的剛度，防止或減少工件產(chǎn)生振動，應(yīng)將夾緊力的作用點盡量靠近加工表面。402夾緊力作用點靠近加工表面3．夾緊機構(gòu)銑床夾具中使用最普遍的是機械夾緊機構(gòu)，這類機構(gòu)大多數(shù)是利用機械摩擦的原理來夾緊工件的。斜楔夾緊機構(gòu)是其中最基本的形式，螺旋夾緊機構(gòu)、偏心夾緊機構(gòu)等是斜楔夾緊機構(gòu)的演變形式。（1）斜楔夾緊機構(gòu)采用斜楔作為傳力元件或夾緊元件的夾緊機構(gòu)稱為斜楔夾緊機構(gòu)。如圖a所示為斜楔夾緊機構(gòu)的應(yīng)用示例，敲斜楔1的大頭，使滑柱2下降，裝在滑柱上的浮動壓板3可同時夾緊兩個工件4。403404斜楔夾緊機構(gòu)的應(yīng)用示例a）單獨使用b）組合形式1—斜楔2—滑柱3—浮動壓板4—工件（2）螺旋夾緊機構(gòu)采用螺栓直接夾緊或采用螺栓與其他元件組合實現(xiàn)夾緊的機構(gòu)稱為螺旋夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、夾緊力大、自鎖性好和制造方便等優(yōu)點，較適用于手動夾緊，因而在機床夾具中得到廣泛的應(yīng)用。缺點是夾緊動作較慢，因此在機動夾緊機構(gòu)中應(yīng)用較少。螺旋夾緊機構(gòu)分為簡單螺旋夾緊機構(gòu)和螺旋壓板夾緊機構(gòu)。如圖所示為最簡單的螺旋夾緊機構(gòu)。405簡單螺旋夾緊機構(gòu)a）螺栓頭部壓緊b）添加擺動壓塊實際生產(chǎn)中使用較多的是如圖所示的螺旋壓板夾緊機構(gòu)，利用杠桿原理實現(xiàn)對工件的夾緊，杠桿比不同，夾緊力也不同。其結(jié)構(gòu)形式變化很多，如圖a、b所示為移動壓板，圖c、d所示為轉(zhuǎn)動壓板。其中圖d所示結(jié)構(gòu)的增力倍數(shù)最大。406螺旋壓板夾緊機構(gòu)a）、b）移動壓板c）、d）轉(zhuǎn)動壓板（3）偏心夾緊機構(gòu)用偏心件直接或間接夾緊工件的機構(gòu)稱為偏心夾緊機構(gòu)。常用的偏心件有圓偏心輪、偏心軸和偏心叉。偏心夾緊機構(gòu)操作簡單，夾緊動作快，但夾緊行程和夾緊力較小，一般用于沒有振動或振動較小、夾緊力要求不大的場合。407偏心夾緊機構(gòu)a）、b）圓偏心輪c）偏心軸d）偏心叉二、數(shù)控銑削用夾具1．通用夾具（1）機床用平口虎鉗在銑床與加工中心上加工中、小型工件時，一般都采用機床用平口虎鉗來裝夾。平口虎鉗具有較大的通用性和經(jīng)濟性，適用于尺寸較小的方形工件的裝夾。數(shù)控銑床用平口虎鉗如圖所示。408數(shù)控銑床用平口虎鉗a）螺旋夾緊式通用平口虎鉗b）液壓式正弦規(guī)平口虎鉗c）氣動式精密平口虎鉗d）液壓式精密平口虎鉗（2）壓板中型和大型工件多采用壓板來裝夾。在銑床上用壓板裝夾工件時，所用工具比較簡單，主要有壓板、墊鐵、T形螺栓（或T形螺母）及螺母等，如圖所示。409用壓板裝夾工件時所用工具（3）分度回轉(zhuǎn)用夾具有等分結(jié)構(gòu)的零件在立式數(shù)控銑床或加工中心上可利用分度頭來裝夾，如圖所示為數(shù)控分度頭及其應(yīng)用。410數(shù)控分度頭及其應(yīng)用分度工作臺411回轉(zhuǎn)工作臺及其應(yīng)用交換工作臺（4）角鐵對基準面較寬而加工面較窄的工件，在銑削垂直面時可利用角鐵來裝夾，如圖所示為用角鐵裝夾寬而薄的工件。412用角鐵裝夾寬而薄的工件（5）V形架如圖所示，把圓柱形工件放在V形架內(nèi)，并用壓板緊固的方法來銑削鍵槽，是銑床上常用的方法之一。413用V形架裝夾工件銑削鍵槽（6）軸用虎鉗如圖所示，用軸用虎鉗裝夾軸類零件時，因軸用虎鉗帶有V形槽，故這種裝夾方式兼具虎鉗裝夾和V形架裝夾的優(yōu)點，裝夾簡便、迅速。軸用虎鉗的V形槽能兩面使用，其夾角大小不同，以適應(yīng)直徑的變化。414軸用虎鉗（7）三爪自定心卡盤在加工中心上，通常用三爪自定心卡盤作為圓柱形毛坯的夾具，用壓板將三爪自定心卡盤壓緊在工作臺面上，使卡盤軸線與機床主軸平行。415用三爪自定心卡盤裝夾工件用三爪自定心卡盤裝夾圓柱形工件的找正方（8）自定心虎鉗用自定心虎鉗裝夾時，軸線的位置不受軸徑變化的影響。但由于兩個鉗口都是活動的，故精確度不太高。用自定心虎鉗裝夾軸類零件方便、迅速，也很穩(wěn)固，鍵槽位置不受鉗口和壓板的影響，但工件中心位置的準確度略差些。416定中心裝夾a）用三爪自定心卡盤裝夾b）用兩頂尖裝夾c）用自定心虎鉗裝夾2．組合夾具組合夾具的基本特點是滿足標準化、系列化、通用化的要求，具有組合性、可調(diào)性、柔性、應(yīng)急性和經(jīng)濟性，使用壽命長，能適應(yīng)產(chǎn)品加工中的周期短、成本低等要求，比較適合在加工中心上應(yīng)用。（1）組合夾具的元件及作用一套組合夾具主要由基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導向件、壓緊件、緊固件、其他元件及組合件八大類元件所組成。（2）組合夾具的種類1）孔系組合夾具?？紫到M合夾具主要元件表面上具有光孔和螺孔。組裝時，通過圓柱定位銷（一面兩孔）和螺栓實現(xiàn)元件的相互定位及緊固。2）槽系組合夾具。4173．成組夾具（拼裝夾具）一套成組夾具元件系統(tǒng)包括若干組合件和元件，按其用途不同可分為基礎(chǔ)件、定位—支承件、夾壓件及緊固件四類。這里主要介紹基礎(chǔ)件，其他元件與組合夾具的類似，故不再贅述?；A(chǔ)件包括矩形基礎(chǔ)板、圓基礎(chǔ)板、基礎(chǔ)角鐵、分度支架等，這些都可作為成組夾具的主體元件。418419矩形基礎(chǔ)板1—T形槽2、6—定位銷孔3—緊固螺孔4—連接孔5—耳座7、10—襯套8、9—防塵罩11—法蘭盤如圖a所示為大工件的基礎(chǔ)板，也可作為多個小工件的公共基礎(chǔ)板。如圖b所示為安裝在臥式加工中心分度工作臺上、四周可裝夾一件或多件工件的立方基礎(chǔ)板，可依次加工裝夾在各面上的工件。當一面在加工位置上進行加工時，另一面可同時裝卸工件，因此，能顯著減少換刀次數(shù)和停機時間。為了提高夾緊效率并減輕勞動強度，在拼裝夾具中普遍采用了機動—液壓傳動元件，如在基礎(chǔ)板上可安裝小型高壓液壓缸以及各種液壓夾緊壓板。如圖所示為液壓矩形基礎(chǔ)板，板內(nèi)可根據(jù)不同規(guī)格尺寸放置不同數(shù)量的液壓缸。420421基礎(chǔ)板a）大工件的基礎(chǔ)板b）立方基礎(chǔ)板422液壓矩形基礎(chǔ)板1—液壓缸2—通油孔3—活塞如圖所示為拼裝夾具中常用的定位—支承合件及元件?？烧{(diào)支承的高度及支承的安裝位置均可根據(jù)需要在基礎(chǔ)板上調(diào)節(jié)。423定位—支承合件及元件a）支承板b）移入式可調(diào)長支承c）安裝在T形槽中的可調(diào)支承d）側(cè)面可調(diào)支承如圖所示為可調(diào)V形架合件。424可調(diào)V形架合件如圖所示為常用的可調(diào)夾壓合件，圖所示為液壓可調(diào)夾壓鉗口合件，液壓缸供油壓力一般為10MPa。兩種鉗口均可通過一面兩銷與基礎(chǔ)板定位，并用螺釘緊固在基礎(chǔ)板上?；顒鱼Q口內(nèi)部裝有動力杠桿1，經(jīng)杠桿推動活動鉗口2，兩個鉗口上表面和前表面都有定位槽3和定位銷4，可根據(jù)工件形狀安裝不同形式的夾壓元件和合件，活動鉗口的調(diào)節(jié)量為0～40mm。425可調(diào)夾壓合件a）鉸鏈式b）杠桿式和鉤形式c）帶液壓缸的夾壓合件426液壓可調(diào)夾壓鉗口合件a）固定鉗口b）活動鉗口總成1—動力杠桿2—活動鉗口3—定位槽4—定位銷實際上，一套成組夾具的組合件和元件總數(shù)一般在1000件左右。成組夾具的應(yīng)用實例如圖所示。427成組夾具的應(yīng)用實例4．數(shù)控夾具數(shù)控夾具是指夾具本身具有按數(shù)控程序使工件進行定位和夾緊功能的一種夾具。在數(shù)控夾具上，工件一般采用一面兩銷定位，夾具上兩個定位銷之間的距離以及定位銷插入和退出定位孔均可按程序?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)節(jié)。距離的調(diào)節(jié)方式有三種，即按直角坐標的平移式、按極坐標的回轉(zhuǎn)式及復合式，如圖所示為數(shù)控夾具的調(diào)整。428429數(shù)控夾具的調(diào)整a）平移式b）回轉(zhuǎn)式c）復合式1、4、9—定位或夾緊元件2—縱向移動元件3—橫向移動元件5—回轉(zhuǎn)軸6、7—回轉(zhuǎn)臺8—徑向移動元件如圖所示為平移式自調(diào)數(shù)控夾具，夾具上有四個固定支承，各支承的內(nèi)部設(shè)有活動定位銷9，工件以一面兩孔定位。430平移式自調(diào)數(shù)控夾具1—定位支承2—鉤形壓板3、7—滾珠絲杠副4—電動機5、6—齒輪8—滑座9—活動定位銷5．專用夾具對于企業(yè)的主導產(chǎn)品，批量較大，且輪換加工，精度要求較高的關(guān)鍵性零件，在加工中心上加工時，選用專用夾具是非常必要的。專用夾具是根據(jù)某一零件的結(jié)構(gòu)特點專門設(shè)計的夾具，具有結(jié)構(gòu)合理，剛度高，裝夾穩(wěn)定、可靠，操作方便，安裝精度高及裝夾速度快等優(yōu)點。如圖所示為連桿加工專用夾具。選用這種夾具，成批工件加工后尺寸比較穩(wěn)定，互換性也較好，可大大提高生產(chǎn)效率。但是，專用夾具只能用于加工一種零件，不能適應(yīng)產(chǎn)品品種不斷變型更新的形勢，特別是專用夾具的設(shè)計和制造周期長，花費的勞動量較大，加工簡單零件顯然不太經(jīng)濟。431432連桿加工專用夾具a）夾具圖b）實物圖c）應(yīng)用圖1—夾具體2—壓板3、7—螺母4、5—墊圈6—螺栓8—彈簧9—定位鍵10—菱形銷11—圓柱銷第二節(jié)數(shù)控銑削用刀具433一、銑刀的種類銑刀的種類很多，如圖所示為常見的幾種數(shù)控銑削用刀具，這里只介紹在數(shù)控銑床上經(jīng)常用到的幾種刀具。434數(shù)控銑削用刀具1．圓柱銑刀圓柱銑刀主要用于在臥式銑床上加工平面。圓柱銑刀一般為整體式，其幾何角度如圖所示。435圓柱銑刀的幾何角度2．面銑刀面銑刀主要用于在立式銑床上加工平面和臺階面等。面銑刀的主切削刃分布在銑刀的圓柱面或圓錐面上，副切削刃分布在銑刀的端面上。面銑刀按結(jié)構(gòu)不同可以分為整體式面銑刀、硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀、硬質(zhì)合金機夾焊接式面銑刀、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀等形式。如圖所示為常見的面銑刀。436常見的面銑刀a）45°可轉(zhuǎn)位面銑刀MXDb）75°可轉(zhuǎn)位面銑刀MXFc）90°可轉(zhuǎn)位面銑刀MXG（1）整體式面銑刀整體式面銑刀如圖所示，由于該銑刀的材料為高速鋼，因此，其切削速度和進給量都受到一定的限制，生產(chǎn)效率較低。由于該銑刀的刀齒損壞后很難修復，因此，整體式面銑刀的應(yīng)用較少。437整體式面銑刀（2）硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀如圖所示，該面銑刀由硬質(zhì)合金刀片與合金鋼刀體焊接而成。其結(jié)構(gòu)緊湊，切削效率高。由于它的刀齒損壞后也很難修復，因此，這種銑刀的應(yīng)用也不多。438硬質(zhì)合金整體焊接式面銑刀（3）硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀如圖所示，這種面銑刀將硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片直接裝夾在刀體槽中，切削刃磨鈍后，只需將刀片轉(zhuǎn)位或更換新的刀片即可繼續(xù)使用。439硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀1—刀體2—壓板3—可轉(zhuǎn)位刀片3．立銑刀立銑刀是數(shù)控銑削加工中應(yīng)用最廣泛的一種銑刀，其中高速鋼立銑刀如圖所示，硬質(zhì)合金立銑刀如圖所示。440高速鋼立銑刀硬質(zhì)合金立銑刀常見的立銑刀a）可轉(zhuǎn)位螺旋錐柄立銑刀b）可轉(zhuǎn)位螺旋直柄立銑刀c）三齒直柄立銑刀d）三齒錐柄立銑刀（1）硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀如圖所示，硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀的切削刃有焊接、機夾及可轉(zhuǎn)位三種形式，具有較高的剛度和良好的排屑性能，可對工件的平面、臺階面、內(nèi)側(cè)面及溝槽進行粗、精銑削，生產(chǎn)效率比同類型高速鋼立銑刀提高2～5倍。441硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀a）每齒單個刀片b）每齒多個刀片（2）波形刃立銑刀波形刃立銑刀與普通立銑刀的最大區(qū)別是其切削刃為波形，如圖所示。442波形刃立銑刀4．鍵槽銑刀鍵槽銑刀主要用于在立式銑床上加工圓頭封閉鍵槽等，如圖所示。443鍵槽銑刀5．模具銑刀模具銑刀主要用于在立式銑床上加工模具型腔、三維成形表面等。模具銑刀按工作部分的形狀不同，可分為圓柱形球頭銑刀、圓錐形球頭銑刀和圓錐形立銑刀三種形式。444圓柱形球頭銑刀6．角度銑刀角度銑刀主要用于在臥式銑床上加工各種角度槽、斜面等。角度銑刀的材料一般是高速鋼。根據(jù)銑刀外形的不同，可分為單角銑刀、不對稱雙角銑刀和對稱雙角銑刀三種。445單角銑刀446不對稱雙角銑刀對稱雙角銑刀7．鋸片銑刀鋸片銑刀可分為中、小規(guī)格的鋸片銑刀和大規(guī)格鋸片銑刀，數(shù)控銑床和加工中心主要用中、小規(guī)格的鋸片銑刀，其分類及主要尺寸參數(shù)范圍見表。447中、小規(guī)格鋸片銑刀的分類及主要尺寸參數(shù)范圍

mm8．鏜孔刀具（1）分類1）按加工精度分類①粗鏜刀。粗鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，用螺釘將鏜刀刀頭裝夾在鏜桿上，傾斜型單刃粗鏜刀如圖所示。②精鏜刀。精鏜孔目前較多地選用精鏜可調(diào)鏜刀和精鏜微調(diào)鏜刀。448精鏜可調(diào)鏜刀傾斜型單刃粗鏜刀精鏜微調(diào)鏜刀2）按切削刃數(shù)量分類①單刃鏜刀。是指只有一個切削刃的鏜刀，如上圖都是單刃鏜刀。449幾種微調(diào)鏜刀的典型結(jié)構(gòu)及特點②雙刃鏜刀。如圖所示，雙刃鏜刀的兩端有一對對稱的切削刃同時參加切削，與單刃鏜刀相比，每轉(zhuǎn)進給量可提高一倍左右，生產(chǎn)效率高，同時可以消除切削力對鏜桿的影響。450雙刃鏜刀451幾種微調(diào)鏜刀的典型結(jié)構(gòu)及特點452幾種微調(diào)鏜刀的典型結(jié)構(gòu)及特點（2）鏜刀刀頭鏜刀刀頭有粗鏜刀刀頭和精鏜刀刀頭之分，粗鏜刀刀頭與普通焊接車刀類似；精鏜刀刀頭上帶有刻度盤，每格刻線表示刀頭的調(diào)整距離為0.01mm（半徑值）。453粗鏜刀刀頭精鏜刀刀頭9．銑螺紋用刀具銑螺紋的加工工藝如圖所示。螺紋銑刀及可換刀片如圖所示。454銑螺紋的加工工藝455螺紋銑刀及可換刀片a）整體螺紋銑刀b）帶組合倒角的整體螺紋銑刀c）帶可換刀片的螺紋銑刀及可換刀片10．鼓形銑刀如圖所示為一種典型的鼓形銑刀，它的切削刃分布在半徑為R的圓弧面上，端面無切削刃。加工時控制刀具上下位置，相應(yīng)改變切削刃的切削部位，可以在工件上切出從負到正的不同斜角。R越小，鼓形銑刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質(zhì)量也越差。這種刀具的缺點是刃磨困難，切削條件差，而且不適用于加工有底的輪廓表面。456鼓形銑刀11．成形銑刀如圖所示為幾種常見的成形銑刀，一般都是為特定的工件或加工內(nèi)容專門設(shè)計及制造的，如角度面、凹槽、特形孔或臺階等。457幾種常見的成形銑刀二、銑刀的選擇1．銑刀形式的選擇選擇銑刀時必須符合銑刀的使用規(guī)范，超規(guī)范使用會損壞銑刀，并造成廢品。數(shù)控銑削刀具的選用見表。458數(shù)控銑削刀具的選用459數(shù)控銑削刀具的選用460數(shù)控銑削刀具的選用461數(shù)控銑削刀具的選用2．銑刀主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理選擇（1）銑刀直徑的選擇一般情況下，應(yīng)盡可能選用直徑較小的銑刀，因為銑刀的直徑大，銑削力矩增大，銑削時易產(chǎn)生振動，而且銑刀的切入長度增加，使銑削效率下降。對于剛度較低的小直徑立銑刀，則應(yīng)按加工情況盡可能選用較大的直徑，以提高銑刀的剛度。面銑刀直徑的選擇見表，盤形槽銑刀和鋸片銑刀直徑的選擇見表。462463面銑刀直徑的選擇

mm盤形槽銑刀和鋸片銑刀直徑的選擇

mm（2）銑刀齒數(shù)的選擇高速鋼圓柱銑刀、鋸片銑刀和立銑刀按齒數(shù)的多少分為粗齒和細齒兩種。粗齒銑刀同時工作的齒數(shù)少，工作平穩(wěn)性差，但刀齒強度高，刀齒的容屑槽大，銑削深度和進給量可以大一些，故適用于粗加工。加工塑性材料時，切屑呈帶狀，需要較大的容屑空間，也可采用粗齒銑刀。細齒銑刀的特點與粗齒銑刀相反，僅適用于半精加工和精加工。464硬質(zhì)合金面銑刀按粗齒、中齒和細齒的不同，其齒數(shù)的選擇見表。粗齒面銑刀適用于鋼件的粗銑；中齒面銑刀適用于銑削帶有斷續(xù)表面的鑄鐵件或?qū)︿摷倪B續(xù)表面進行粗銑和精銑；細齒面銑刀適用于在機床功率足夠的情況下對鑄鐵件進行粗銑或精銑。465硬質(zhì)合金面銑刀齒數(shù)的選擇3．銑刀幾何參數(shù)的合理選擇在保證銑削質(zhì)量和銑刀經(jīng)濟壽命的前提下，能夠滿足提高生產(chǎn)效率、降低成本的銑刀幾何角度稱為銑刀合理角度。若銑刀的幾何角度選擇得合理，則能充分發(fā)揮銑刀的切削性能。（1）前角的選擇原則和數(shù)值1）根據(jù)不同的工件材料，選擇合理的前角。2）用不同的銑刀材料加工相同材料的工件時，銑刀的前角也不應(yīng)相同。高速鋼銑刀可取較大的前角，硬質(zhì)合金銑刀應(yīng)取較小的前角。3）粗銑時一般取較小的前角，精銑時取較大的前角。4）工藝系統(tǒng)剛度和銑床功率較低時，宜采用較大的前角，以減小銑削力和銑削功率，并減少銑削振動。4665）對數(shù)控機床、自動機床和自動線用銑刀，為保證銑刀工作的穩(wěn)定性（不發(fā)生崩刃及主切削刃破損現(xiàn)象），應(yīng)選用較小的前角。銑刀前角的選擇參見表。467銑刀前角的選擇（2）后角αo的選擇原則和數(shù)值1）工件材料的硬度、強度較高時，為了保證切削刃的強度，宜采用較小的后角；工件材料的塑性、彈性大以及易產(chǎn)生加工硬化時，應(yīng)增大后角。加工脆性材料時，銑削力集中在主切削刃附近，為提高主切削刃強度，應(yīng)選用較小的后角。2）工藝系統(tǒng)剛度低、容易產(chǎn)生振動時，應(yīng)采用較小的后角。3）粗加工時，銑刀承受的銑削力比較大，為了保證刃口的強度，可選取較小的后角；精加工時，切削力較小，為了減小摩擦，提高工件表面質(zhì)量，可選取較大的后角。當已采用負前角時，刃口的強度已得到提高，為提高表面質(zhì)量，也可采用較大的后角。4684）高速鋼銑刀的后角可比硬質(zhì)合金銑刀的后角大2°～3°。5）尺寸精度要求較高的銑刀應(yīng)選用較小的后角。銑刀后角的選擇可參考表。469銑刀后角的選擇（3）刃傾角的選擇原則和數(shù)值1）銑削硬度較高的工件時，對刀尖強度和散熱條件要求較高，可選取絕對值較大的負刃傾角。2）粗加工時，為增強刀尖的抗沖擊能力，宜取負刃傾角；精加工時，切屑較薄，可取正刃傾角。3）工藝系統(tǒng)剛度不足時，不宜取負刃傾角，以免增大縱向銑削力而產(chǎn)生振動。4704）為了使圓柱銑刀和立銑刀切削平穩(wěn)、輕快，切屑容易從銑刀容屑槽中排出，延長刀具壽命，提高生產(chǎn)效率，減小已加工表面的表面粗糙度值，可選取較大的正刃傾角。銑刀刃傾角或螺旋角的選擇參見表。471銑刀刃傾角或螺旋角的選擇（4）主偏角的選擇原則和數(shù)值1）當工藝系統(tǒng)剛度足夠時，為延長銑刀的刀具壽命，應(yīng)盡可能采用較小的主偏角；若工藝系統(tǒng)剛度不足時，為避免銑削時振動加大，也應(yīng)采用較小的主偏角。2）加工高強度、高硬度的材料時，應(yīng)取較小的主偏角，以提高刀尖部分的強度和散熱條件。加工一般材料時，主偏角可取稍大些。3）為提高刀尖強度，延長刀具壽命，面銑刀常磨出過渡刃，如圖所示。面銑刀的主偏角和過渡刃偏角的選擇可參考表。472473面銑刀的過渡刃474面銑刀的主偏角和過渡刃偏角的選擇（5）副偏角的選擇原則和數(shù)值1）精銑時，副偏角應(yīng)取小些，以使表面粗糙度值較小。2）銑削高強度、高硬度的材料時應(yīng)取較小的副偏角，以提高刀尖部分的強度。3）對于鋸片銑刀和鍵槽銑刀等，為了保證刀尖強度和重磨后銑刀寬度變化較小，只能取0.5°～2°的副偏角。4）為避免銑削時產(chǎn)生振動，可適當加大副偏角。副偏角的選擇可參考上表。475第三節(jié)數(shù)控銑削用刀具系統(tǒng)476一、可轉(zhuǎn)位銑刀刀片的安裝方式、夾緊方式及其典型結(jié)構(gòu)1．安裝方式可轉(zhuǎn)位銑刀刀片在刀體上的安裝有兩種方式，即平裝和立裝。平裝是指刀片沿刀體的徑向排列安裝；立裝是指刀片沿刀體的切向排列安裝。刀片在刀體上的安裝方式不同，可轉(zhuǎn)位銑刀刀片的夾緊機構(gòu)、刀片的受力情況、使用剛度、適用場合也不同。表所列為銑刀刀片平裝和立裝的比較。477478銑刀刀片平裝和立裝的比較2．夾緊方式及典型結(jié)構(gòu)選擇銑刀刀片的夾緊方式時，除了要滿足刀片夾緊的基本要求，還應(yīng)結(jié)合銑削的實際加工條件和加工要求，綜合考慮刀體的尺寸和剛度、刀片的形狀和尺寸、銑刀的幾何參數(shù)和切削情況、容屑空間和齒距等問題。銑刀刀片的夾緊方式很多，并有相應(yīng)的典型結(jié)構(gòu)，各種典型結(jié)構(gòu)又有其各自的特點。表所列為銑刀刀片夾緊方式的典型結(jié)構(gòu)及其特點。479480銑刀刀片夾緊方式的典型結(jié)構(gòu)及其特點481銑刀刀片夾緊方式的典型結(jié)構(gòu)及其特點482銑刀刀片夾緊方式的典型結(jié)構(gòu)及其特點483銑刀刀片夾緊方式的典型結(jié)構(gòu)及其特點二、典型刀具系統(tǒng)的種類1．整體式數(shù)控刀具系統(tǒng)整體式數(shù)控刀具系統(tǒng)如圖所示，其種類繁多，基本能滿足各種加工需求。其應(yīng)用與含義可查閱相關(guān)數(shù)控加工技術(shù)手冊。整體式數(shù)控刀具系統(tǒng)（TSG工具系統(tǒng)中的刀柄）的代號由四部分組成，各部分的含義如下：484485整體式數(shù)控刀具系統(tǒng)2．模塊式數(shù)控刀具系統(tǒng)所謂“模塊式”，是指將整體式刀柄分解成主柄模塊（柄部）、中間模塊（連接桿）、工作模塊（工作頭）三個主要部分（即模塊），然后通過各種連接結(jié)構(gòu)，在保證刀柄連接精度、剛度的前提下，將這三部分連接成一個整體，如圖所示為模塊式數(shù)控刀具系統(tǒng)。鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)的型號及表示方式說明如下：486487模塊式數(shù)控刀具系統(tǒng)主柄模塊：488三、常規(guī)刀柄簡介加工中心刀具一般由刀具和刀柄兩部分組成，由于要完成自動換刀功能，要求刀柄能滿足主軸的自動松開和夾緊的功能，能滿足自動換刀機構(gòu)的機械抓取、移動定位等功能。常用數(shù)控銑削刀具如圖所示。489常用數(shù)控銑削刀具1．常規(guī)低速刀柄切削刀具通過刀柄與數(shù)控銑床的主軸相連接，其強度、剛度、耐磨性、制造精度以及夾緊力等對加工均有直接的影響。數(shù)控銑床刀柄一般采用7∶24的錐面與主軸錐孔配合定位，刀柄及刀柄尾部供主軸內(nèi)拉緊機構(gòu)用的拉釘已實現(xiàn)標準化，其使用的標準有國際標準（ISO）和中國、美國、德國、日本等各國國家標準。因此，數(shù)控銑床刀柄系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所選用的數(shù)控銑床要求進行配備。加工中心刀柄可分為整體式與模塊式兩類。4902．拉釘?shù)侗膊坷數(shù)某叽缫褬藴驶?，國際標準化組織或國家標準規(guī)定了A型和B型兩種形式的拉釘，其中A型拉釘用于不帶鋼球的拉緊裝置，而B型拉釘用于帶鋼球的拉緊裝置。刀柄及拉釘?shù)木唧w尺寸可查閱有關(guān)標準規(guī)定。刀柄拉釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖所示。491刀柄拉釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)a）A型b）B型3．彈簧夾頭及中間模塊彈簧夾頭有兩種，即ER彈簧夾頭和KM彈簧夾頭。其中，ER彈簧夾頭的夾緊力較小，適用于切削力較小的場合；KM彈簧夾頭的夾緊力較大，適用于強力切削。492彈簧夾頭a）ER彈簧夾頭b）KM彈簧夾頭如圖所示的中間模塊是刀柄和刀具之間的中間連接裝置，通過使用中間模塊，提高了刀柄的通用性能。例如，鏜刀、絲錐和莫氏鉆頭與刀柄的連接就經(jīng)常使用中間模塊。493中間模塊a）精鏜刀中間模塊b）攻螺紋夾套c）鉆夾頭接柄第四節(jié)高速切削技術(shù)494高速切削（highspeedcutting）和高速加工（highspeedmachining）分別簡稱HSC和HSM。德國物理學家Carl.J.Salomon的高速切削理論指出：在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削溫度不升反降，且該切削速度值與工件材料有關(guān)，如圖所示為高速切削的示意圖。495高速切削的示意圖一、高速刀具夾頭1．三棱變形靜壓夾頭如圖所示為德國雄克公司生產(chǎn)的一種無夾緊元件的三棱變形靜壓夾頭的工作過程。496三棱變形靜壓夾頭的工作過程a）原始狀態(tài)b）施加外力c）插入刀柄d）去除外力2．高精度彈簧夾頭如圖所示的高精度彈簧夾頭的工作原理是：旋緊螺母→壓入套筒→套筒內(nèi)徑縮小→夾緊刀具，影響其夾持精度的因素除了夾頭本體的內(nèi)孔精度、螺紋精度、套筒外錐面精度以及夾持孔精度及螺紋精度外，螺母與套筒接觸面的精度以及套筒的壓入方式也很重要。497高精度彈簧夾頭1—螺釘2—套筒3—減振材料二、常規(guī)7∶24錐度刀柄存在的問題高速加工要求確保高速下主軸與刀具的連接狀態(tài)不發(fā)生變化。但是，由于離心力的作用，傳統(tǒng)主軸前端7∶24的錐孔在高速運轉(zhuǎn)的條件下會發(fā)生膨脹，膨脹量的大小隨著旋轉(zhuǎn)半徑與轉(zhuǎn)速的增大而增大；但是與之配合的7∶24錐度的實心刀柄則膨脹量較小，因此，總的錐度連接剛度會降低，在拉桿拉力的作用下，刀具的軸向位置也會發(fā)生改變。如圖所示為在高速運轉(zhuǎn)中離心力使主軸錐孔擴張。498499在高速運轉(zhuǎn)中離心力使主軸錐孔擴張三、常用的高速切削用刀柄高速加工中心主軸中，研究和應(yīng)用比較成功的刀柄主要有兩大類型，一類是替代型刀柄，即刀柄結(jié)構(gòu)摒棄傳統(tǒng)的7∶24標準錐度而采用新設(shè)計思路，如德國的HSK系列刀柄、美國的KM系列刀柄、瑞典的CAPTO刀柄、日本的NC5刀柄；另一類是改進型刀柄，即刀柄結(jié)構(gòu)在保持傳統(tǒng)的7∶24錐度的基礎(chǔ)上進行了改進，目的是降低成本。5001．HSK刀柄（1）HSK刀柄的工作原理HSK刀柄由錐面（徑向）和法蘭端面（軸向）共同保證與主軸的連接剛度，由錐面保證刀具與主軸之間的同軸度，錐柄的錐度為1∶10。如圖所示為HSK刀柄與主軸連接結(jié)構(gòu)與工作原理。501HSK刀柄與主軸連接結(jié)構(gòu)與工作原理（2）HSK刀柄的主要類型、規(guī)格與形式按德國標準的規(guī)定，HSK刀柄分為六種形式，A型和B型為自動換刀刀柄，C型和D型為手動換刀刀柄，E型和F型為無鍵連接、對稱結(jié)構(gòu)，適用于超高速的刀柄。502HSK刀柄的規(guī)格與形式2．KM刀柄KM刀柄采用1∶10的短錐配合，錐柄的長度僅為標準7∶24錐柄長度的1/3，刀柄為中空的結(jié)構(gòu)，在拉桿的軸向拉力作用下，短錐可徑向收縮，實現(xiàn)端面與錐面同時接觸定位，如圖所示為KM刀柄的形狀。KM刀柄在高速旋轉(zhuǎn)時的高速性能較好。KM刀柄分為手動換刀刀柄和自動換刀刀柄兩種。如圖所示為KM刀柄的一種夾緊機構(gòu)。該夾緊機構(gòu)利用了鋼球分別在拉桿上的圓弧凹槽中和刀柄夾緊面中的不同位置來鎖緊和松開刀柄，其夾緊和松開的動作如圖所示。503504KM刀柄的形狀a）標準壓力用b）高壓用KM刀柄的一種夾緊機構(gòu)3．CAPTO刀柄CAPTO刀柄呈錐形三角體結(jié)構(gòu)，其棱邊為圓弧形，采用錐度為1∶20的空心短錐結(jié)構(gòu)，如圖所示。505CAPTO刀柄的結(jié)構(gòu)1—工具端2—主軸端3—卡爪（6個均布）4—拉桿4．NC5刀柄NC5系列刀具系統(tǒng)也是針對7∶24錐度刀柄的弊端而開發(fā)的。它也采用了1∶10錐度的雙面定位型結(jié)構(gòu)，與HSK不同的是NC5采用了實心結(jié)構(gòu)，其抗高頻顫振能力優(yōu)于空心結(jié)構(gòu)。506NC5刀柄與HSK刀柄結(jié)構(gòu)的比較1—拉桿牽引機構(gòu)2—拉桿3—預壓調(diào)整墊4—錐套

5—碟形彈簧6—驅(qū)動鍵

7—內(nèi)脹式彈性套筒機構(gòu)5．BIG—PLUS刀柄BIG—PLUS刀柄的錐度也是7∶24，BIG—PLUS刀柄與BT刀柄結(jié)構(gòu)的比較如圖所示。507BIG—PLUS刀柄與BT刀柄結(jié)構(gòu)的比較1—拉釘2—主軸錐孔6．H.F.C刀柄H.F.C端面限位刀柄是針對高速化加工中心開發(fā)的雙面約束型刀柄，其結(jié)構(gòu)如圖所示。508H.F.C刀柄的結(jié)構(gòu)1—刀具2—碳素纖維7．SHOWAD—F—C刀柄SHOWAD—F—C刀柄是針對標準7∶24錐度刀柄的弊端而開發(fā)的，主要目的是提高其高速性能。它與BIG—PLUS刀柄一樣，屬于7∶24錐度的雙面定位型結(jié)構(gòu)，SHOWAD—F—C刀柄與BT刀柄結(jié)構(gòu)的比較如圖所示。509SHOWAD—F—C刀柄與BT刀柄結(jié)構(gòu)的比較1—拉釘2—主軸錐孔3—碟形彈簧8．3LOCK刀柄3LOCK刀柄也屬于7∶24錐度的雙面定位型結(jié)構(gòu)，它與BT刀柄結(jié)構(gòu)的比較如圖所示。5103LOCK刀柄與BT刀柄結(jié)構(gòu)的比較1—拉釘2—螺母3—主軸錐孔4—錐套（有縫）5—碟形彈簧9．WSU刀柄WSU—1刀柄的錐面與端面同時接觸定位，就是以離散的點或線形成一個錐面（即虛擬接觸錐度）與主軸內(nèi)錐孔接觸，其結(jié)構(gòu)如圖所示。511WSU—1刀柄與主軸連接結(jié)構(gòu)1—刀柄2—主軸四、高速機床刀具系統(tǒng)的動平衡調(diào)整方法常用的可調(diào)平衡刀柄是在標準刀柄上增加可調(diào)平衡的部件。一種是在刀柄的外端面上鉆出一系列平行于軸線的螺孔，用固定螺釘進行調(diào)節(jié)，根據(jù)所需要的平衡量旋入或退出螺釘，也就是調(diào)整刀柄的徑向重心位置。在刀具和刀柄裝在一起后在動平衡機上檢測不平衡量，然后手動調(diào)整。另一種是采用帶有平衡環(huán)的刀柄。美國肯納金屬公司采用這種可調(diào)平衡刀柄，如圖所示，圖所示為平衡環(huán)調(diào)整示意圖。512513帶有平衡環(huán)的可調(diào)平衡刀柄1—上平衡環(huán)2—鎖緊螺釘3—下平衡環(huán)平衡環(huán)調(diào)整示意圖第五節(jié)數(shù)控銑削切削用量的確定514一、切削用量在銑削過程中所選用的切削用量稱為銑削用量。515圓周銑與端銑時的銑削用量a）圓周銑b）端銑與切削用量有關(guān)的常用切削參數(shù)的計算公式見表。銑削用量的選擇與銑削的加工精度、加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率有著密切的關(guān)系。516常用切削參數(shù)的計算公式517常用切削參數(shù)的計算公式二、銑削用量的選擇1．背吃刀量或銑削寬度的選取背吃刀量或銑削寬度的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定。（1）在工件表面粗糙度值要求較大時，如果圓周銑削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于6mm，則粗銑一次進給就可以達到要求。（2）在工件表面粗糙度值要求較小時，可分粗銑和精銑兩步進行。（3）在工件表面粗糙度值要求很小時，可分粗銑、半精銑和精銑三步進行。5182．進給量與進給速度的選取進給量與進給速度是衡量切削用量的重要參數(shù)，根據(jù)零件的表面粗糙度和加工精度要求、刀具及工件材料等因素，參考有關(guān)切削用量手冊選取。切削時的進給速度還應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速和背吃刀量等切削用量相適應(yīng)，不能顧此失彼。工件剛度或刀具強度低時應(yīng)取小值。加工精度和表面質(zhì)量要求較高時，進給量應(yīng)選得小些，但不能選得過小，過小的進給量反而會使表面粗糙度值增大。在輪廓加工中，選擇進給量時還應(yīng)注意輪廓拐角處的“超程”和“欠程”問題。519如圖所示為用圓柱銑刀銑削圖示輪廓表面時銑刀由A向B運動，進給速度較高時，由于慣性在拐角B處可能出現(xiàn)超程現(xiàn)象，拐角處的金屬會被多切一些。520銑削輪廓拐角處的超程現(xiàn)象1—刀具2—工件第六節(jié)典型零件的數(shù)控銑削加工521進給路線是指數(shù)控加工過程中刀具相對于被加工零件的運動軌跡和方向。加工路線的合理選擇是非常重要的，因為它與零件的加工精度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。進給路線不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出各工步的順序。進給路線是編寫程序的依據(jù)之一，因此，在確定進給路線時最好畫一張工序簡圖，將已經(jīng)擬定的進給路線畫上去（包括進刀、退刀路線），這樣可為編程帶來不少方便。522一、銑削平面在銑床上銑削平面的方法有兩種，即圓周銑和端銑。523水平面的端銑524大平面采用行切法銑削的進給路線二、銑削孔1．保證加工精度如圖所示為精鏜4個?30H7的孔。由于孔的位置精度要求較高，因此，安排鏜孔路線問題就顯得比較重要，安排不當就有可能帶入機床進給機構(gòu)的反向間隙，直接影響孔的位置精度。525精鏜4個?30H7的孔526精鏜孔的加工路線a）方案Ab）方案B2．應(yīng)使進給路線最短在保證加工精度的前提下應(yīng)減少刀具空行程時間，提高加工效率。如圖所示為鉆孔時最短加工路線的選擇方案。527鉆孔時最短加工路線的選擇方案a）方案1b）方案23．引入距離和超越量的確定加工中心特別適用于加工多孔類零件，尤其是孔數(shù)比較多而且每個孔需經(jīng)幾道工序方可加工完成的零件，如多孔板零件、分度頭孔盤零件等。在數(shù)控機床上加工孔時，只要求定位精度盡可能高，定位過程盡可能快，而刀具相對于工件的運動路線是無關(guān)緊要的，因此，應(yīng)按空行程最短來安排進給路線。除此之外還要確定刀具軸向的運動尺寸，其大小主要由被加工零件的孔深來決定，但也應(yīng)考慮一些輔助尺寸，如刀具的引入距離和超越量。在數(shù)控機床上鉆孔的尺寸關(guān)系如圖所示。528529在數(shù)控機床上鉆孔的尺寸關(guān)系三、銑削內(nèi)輪廓和外輪廓1．銑削內(nèi)、外輪廓的平面進給路線如圖所示，當銑削平面零件的外輪廓時，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)沿外輪廓曲線延長線的切向切入，以避免在切入處產(chǎn)生刀具的刻痕而影響表面質(zhì)量，保證零件外輪廓曲線平滑過渡。同理，在切離工件時，也應(yīng)避免在工件的輪廓處直接退刀，而應(yīng)該沿零件輪廓延長線的切向逐漸切離工件。銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入、切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，如圖所示，刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入和切出，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。530531外輪廓加工刀具的切入和切出內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出當內(nèi)部幾何元素相切無交點時，為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口，刀具切入、切出點應(yīng)遠離拐角。532無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出a）錯誤b）正確如圖所示為圓弧插補方式銑削外圓時的加工路線。當整圓加工完畢時，不要在切點處直接退刀，而應(yīng)讓刀具沿切線方向多運動一段距離，以免取消刀補時刀具與工件表面相碰，使工件報廢。銑削內(nèi)孔時也要遵循從切向切入、切出的原則，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線，如圖所示，這樣可以提高內(nèi)孔表面的加工精度和加工質(zhì)量。533銑削外圓的加工路線銑削外圓的加工路線2．加工內(nèi)輪廓時的深度進刀方式與加工外輪廓相比，內(nèi)輪廓加工過程中的主要問題是如何進行Z向切深進刀。通常，選擇的刀具種類不同，其進刀方式也各不相同。在數(shù)控加工中，常用的內(nèi)輪廓加工Z向進刀方式如圖所示。534內(nèi)輪廓加工Z向進刀方式a）垂直切深進刀b）在工藝孔中進刀c）斜線進刀d）螺旋線進刀（1）垂直切深進刀如上圖a所示，采用垂直切深進刀時，須選擇切削刃過中心的鍵槽銑刀或鉆銑刀進行加工，而不能采用立銑刀（中心處沒有切削刃）進行加工。（2）在工藝孔中進刀在內(nèi)輪廓加工過程中，有時需用立銑刀來加工內(nèi)型腔，以保證刀具的強度。（3）三軸聯(lián)動斜線進刀采用立銑刀加工內(nèi)輪廓時，也可直接用立銑刀采用三軸聯(lián)動斜線方式進刀，從而避免刀具中心部分參加切削。（4）三軸聯(lián)動螺旋線進刀采用三軸聯(lián)動的另一種進刀方式是螺旋線進刀，如上圖d所示。535四、變斜角面的加工1．曲率變化較小的變斜角面的加工對于曲率變化較小的變斜角面，選用X、Y、Z和A四坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床，采用立銑刀以插補方式擺角加工，如圖a所示。2．曲率變化較大的變斜角面的加工對于曲率變化較大的變斜角面，用四坐標聯(lián)動加工難以滿足加工要求，最好用X、Y、Z、A和B五坐標聯(lián)動數(shù)控銑床，以圓弧插補方式擺角加工，如圖b所示。536537用四、五坐標數(shù)控銑床加工零件變斜角面a）四坐標聯(lián)動加工變斜角面b）五坐標聯(lián)動加工變斜角面3．利用球頭銑刀和鼓形銑刀加工采用三坐標數(shù)控銑床兩坐標聯(lián)動，利用球頭銑刀和鼓形銑刀，以直線或圓弧插補方式進行分層銑削加工，加工后的殘留面積由鉗工修整清除，如圖所示為用鼓形銑刀分層銑削變斜角面。由于鼓形銑刀的鼓徑可以做得比球頭銑刀的球徑大，所以加工后的殘留面積高度小，加工效果比球頭銑刀好。538用鼓形銑刀分層銑削變斜角面五、曲面輪廓的加工立體曲面的加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削加工方法，如兩軸半、三軸、四軸及五軸等聯(lián)動加工。1．曲率變化不大和精度要求不高的曲面的粗加工對于曲率變化不大和精度要求不高的曲面，常用兩坐標半聯(lián)動行切法進行粗加工，即X、Y、Z三軸中任意兩軸做聯(lián)動插補，第三軸做單獨的周期進給。539兩坐標半聯(lián)動行切法加工曲面2．曲率變化較大和精度要求較高的曲面的精加工對于曲率變化較大和精度要求較高的曲面，常用X、Y、Z三坐標聯(lián)動插補的行切法進行精加工。540三軸聯(lián)動行切法加工曲面的切削點軌跡3．復雜曲面的加工對于像葉輪、螺旋槳這樣的零件，因其葉片形狀復雜，刀具易與相鄰表面干涉，常用五坐標聯(lián)動加工，其加工原理如圖所示。541曲面的五坐標聯(lián)動加工的加工原理六、型腔的加工1．矩形型腔的加工型腔是指以封閉曲線為邊界的平底或曲底凹坑。加工平底型腔時一律用平底銑刀，且刀具邊緣部分的圓角半徑應(yīng)符合型腔的圖樣要求。542型腔輪廓粗加工的進給路線如圖所示為型腔區(qū)域加工進給路線。543加工型腔的進給路線a）行切法b）環(huán)切法c）先行切，最后環(huán)切2．圓形型腔的加工加工圓形型腔時，在同一平面上的進給路線一般有兩種，如圖所示。深度進給路線如圖所示。544加工圓形型腔平面的進給路線a）環(huán)切法b）阿基米德螺旋線切削方法R—型腔半徑545深度進給路線I—型腔深度B—深度方向每次進給量A—起刀平面D—初始平面第七節(jié)典型零件的數(shù)控銑削工藝分析546一、輪廓的加工1．外輪廓的加工（曲面加工）加工如圖所示的曲面零件，材料為45鋼，毛坯尺寸（長×寬×高）為120mm×120mm×30mm，單件生產(chǎn)，本工序的任務(wù)是加工曲面和凹槽。其數(shù)控銑床加工工藝分析如下：（1）零件圖分析該零件主要由平面、曲面及平面凹槽組成，其中曲面的表面質(zhì)量要求最高，Ra≤0.8μm，其余表面要求較高，Ra≤1.6μm。整體尺寸精度要求不高，毛坯余量較大，零件材料為45鋼，切削加工性能較好。547（2）確定工件的裝夾方式該零件外形規(guī)則，又是單件生產(chǎn)，因此選用機床用平口虎鉗夾緊，以底面和側(cè)面定位，用等高墊鐵墊起，注意工件露出平口虎鉗鉗口要有足夠的高度。（3）確定加工順序及進給路線按照先粗后精的原則確定加工順序。（4）確定數(shù)控加工刀具根據(jù)零件的材料和結(jié)構(gòu)特點，在銑削圓柱臺階、粗加工曲面及銑削凹槽輪廓時，采用硬質(zhì)合金立銑刀，半精銑、精銑曲面時采用硬質(zhì)合金球頭銑刀。（5）選擇切削用量銑削圓柱臺階時，粗加工每層的側(cè)吃刀量選為5mm，背吃刀量選為3mm，給精加工留0.5mm的余量。548（6）填寫數(shù)控加工工序卡將各工步的加工內(nèi)容、所用刀具和切削用量填入表所列的曲面零件數(shù)控加工工序卡中。549曲面零件數(shù)控加工工序卡2．內(nèi)輪廓的加工利用加工中心銑削如圖所示的十字凹形板零件，材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，四周外形和上、下表面已加工合格。550內(nèi)輪廓加工實例（十字凹形板零件）二、槽的加工平面凸輪槽零件是數(shù)控銑削加工中常見的零件之一，其輪廓曲線的組成不外乎直線和圓弧、圓弧和圓弧、圓弧和非圓曲線以及非圓曲線和非圓曲線等幾種。所用數(shù)控銑床多為兩軸以上聯(lián)動的數(shù)控銑床，加工工藝過程也大同小異。下面以圖所示的平面槽形凸輪為例分析其數(shù)控銑削加工工藝，其外部輪廓尺寸已經(jīng)由前道工序加工完畢，本工序的主要任務(wù)是加工槽與孔。該零件材料為HT200，其數(shù)控銑削加工工藝分析如下：551552平面槽形凸輪1．零件圖分析零件材料為鑄鐵，其切削加工工藝性能較好。2．確定工件的裝夾方式一般大型凸輪可用等高墊塊墊在工作臺上，然后用壓板、螺栓在凸輪的孔上壓緊。3．確定加工順序及進給路線加工順序的擬定按照基面先行和先粗后精的原則確定。5534．確定數(shù)控加工刀具銑刀材料和幾何參數(shù)主要根據(jù)零件材料的切削加工性、工件表面幾何形狀和尺寸大小選擇；切削用量則根據(jù)零件材料的特點、刀具性能及加工精度要求確定。5．選擇切削用量凸輪槽內(nèi)、外輪廓精加工時留0.1mm銑削余量，精鉸?200

+0.021mm和?+120+0.018mm兩個孔時留0.1mm鉸削余量。選擇主軸轉(zhuǎn)速與進給速度時，先查切削用量手冊，確定切削速度與每齒進給量，然后計算出進給速度與主軸轉(zhuǎn)速（計算過程從略）。5546．填寫數(shù)控加工工序卡將各工步的加工內(nèi)容、所用刀具和切削用量填入表所列的平面槽形凸輪數(shù)控加工工序卡中。555平面槽形凸輪數(shù)控加工工序卡三、蓋板零件的加工蓋板是機械加工中常見的零件，加工表面有平面和孔，通常需經(jīng)銑削平面、鉆孔、擴孔、鏜孔、鉸孔及攻螺紋等工步才能完成。下面以圖所示的蓋板為例介紹其在加工中心上的加工工藝。556蓋板1．零件圖分析該蓋板的材料為鑄鐵，故毛坯為鑄件。由上圖可知，蓋板的四個側(cè)面為不加工表面，全部加工表面都集中在A面和B面上。最高精度為IT7級。從工序集中和便于定位兩個方面考慮，選擇在加工中心上加工B面及位于B面上的全部孔，將A面作為主要定位基準，并在前道工序中先完成加工。2．確定工件的裝夾方式該蓋板形狀簡單，四個側(cè)面較光整，加工表面與不加工表面之間的位置精度要求不高，故可選用機床用平口虎鉗，以蓋板底面A和兩個側(cè)面定位，用平口虎鉗鉗口從側(cè)面夾緊。5573．確定加工工藝（1）選擇加工中心由于B面及位于B面上的全部孔只需單工位加工即可完成，故選擇立式加工中心。（2）選擇加工方法平面B用銑削方法加工，因其表面粗糙度Ra≤6.3μm，故采用粗銑→精銑方案；圖樣上?60H7的孔為已鑄出毛坯孔，為達到精度IT7級和表面粗糙度Ra≤0.8μm的要求，需經(jīng)三次鏜削，即采用粗鏜→半精鏜→精鏜方案；對圖樣上?12H8的孔，為防止鉆偏和達到IT8級精度，采用鉆中心孔→鉆孔→擴孔→鉸孔方案；?16mm孔在?12H8孔的基礎(chǔ)上锪至尺寸即可；M16—7H的螺孔采用先鉆底孔后攻螺紋的加工方法，即按鉆中心孔→鉆底孔→倒角→攻螺紋方案加工。558（3）確定加工順序按照先面后孔、先粗后精的原則確定加工順序。（4）確定進給路線B面的粗銑、精銑進給路線根據(jù)銑刀直徑確定，因所選銑刀直徑為100mm，故安排沿X方向兩次進給，如圖所示。559銑削B面的進給路線4．確定數(shù)控加工刀具所需刀具有面銑刀、鏜刀、中心鉆、麻花鉆、鉸刀、立銑刀（锪?16mm的孔）及絲錐等，其規(guī)格根據(jù)加工尺寸選擇。粗銑B面的銑刀直徑應(yīng)選小一些，以減小切削力矩，但也不能太小，以免影響加工效率；精銑B面的銑刀直徑應(yīng)選大一些，以減少接刀痕，但要考慮到刀庫允許裝刀直徑（XH714型加工中心的允許裝刀直徑：無相鄰刀具為?150mm，有相鄰刀具為?80mm），銑刀直徑也不能太大。刀柄柄部根據(jù)主軸錐孔和拉緊機構(gòu)選擇。XH714型加工中心主軸錐孔為ISO40，適用刀柄為BT40（日本標準JISB6339），故刀柄柄部應(yīng)選擇BT40形式。數(shù)控加工刀具卡見表。560561數(shù)控加工刀具卡5．選擇切削用量查表確定切削速度和進給量，然后計算出機床主軸轉(zhuǎn)速和進給速度，填入表所列的數(shù)控加工工序卡。562數(shù)控加工工序卡563數(shù)控加工工序卡四、支架零件的加工如圖所示為薄板狀支架，其結(jié)構(gòu)及形狀較復雜，是適合數(shù)控銑削加工的一種典型零件。下面簡要介紹該零件的工藝分析過程。1．零件圖分析由圖可知，該零件的加工輪廓由列表曲線、圓弧及直線構(gòu)成，形狀復雜，加工、檢驗都較困難，除底平面宜在普通銑床上銑削外，其余各加工部位均需采用數(shù)控機床銑削加工。564565薄板狀支架該零件的列表曲線尺寸公差為0.2mm，其余尺寸公差為IT14級，表面粗糙度Ra≤6.3μm，一般不難保證。但其腹板厚度只有2mm，且面積較大，加工時極易產(chǎn)生振動，可能會導致其壁厚公差及表面粗糙度的要求難以達到。支架的毛坯與零件相似，各處均有單邊加工余量5mm（毛坯圖略）。零件在加工后各處厚薄尺寸相差懸殊，除扇形框外，其他各處剛度較低，尤其是腹板兩面切削余量相對值較大，故該零件在銑削過程中及銑削后都將產(chǎn)生較大的變形。566該零件被加工輪廓表面的最大高度H=41-2=39mm，轉(zhuǎn)接圓弧為R10mm，R/H略大于0.2，故該處的銑削工藝性尚可。零件尺寸的標注基準［對稱軸線、底平面、?（70±0.1）mm的孔中心線］較統(tǒng)一，且無封閉尺寸；構(gòu)成該零件輪廓形狀的各幾何元素條件充分，無相互矛盾之處，有利于編程。分析其定位基準，只有底面及?70mm的孔（可先制成?20H7的工藝孔）可作為定位基準，還缺一個孔，需要在毛坯上制作一輔助工藝基準。567根據(jù)上述分析，針對提出的主要問題，采取以下工藝措施：（1）采用真空夾具，提高薄板件的裝夾剛度。（2）安排粗、精加工及鉗工矯形工序。（3）采用小直徑銑刀加工，減小切削力。（4）先銑加強肋，后銑腹板，最后銑外形及?（70±0.1）mm的孔，有利于提高剛度，防止產(chǎn)生振動。（5）在毛坯右側(cè)對稱軸線處增加一工藝凸耳，并在該凸耳上加工一工藝孔，解決缺少的定位基準問題。（6）腹板與扇形框周緣相接處的底圓角半徑為10mm，采用底圓為R10mm的球頭成形銑刀（帶7°斜角）加工完成。5682．確定工件的裝夾方式在數(shù)控銑削加工工序中，選擇底面、?（70±0.1）mm孔位置上預制的?20H7工藝孔以及工藝凸耳上的工藝孔作為定位基準，即“一面兩孔”定位。相應(yīng)的夾具定位組件為“一面兩銷”。如圖所示為銑削支架的專用過渡真空平臺，利用真空吸緊工件，夾緊面積大，剛度高，銑削時不易產(chǎn)生振動，尤其適用于裝夾薄板件。為防止抽真空裝置發(fā)生故障或漏氣，使夾緊力消失或下降，可另加輔助夾緊裝置，避免工件松動。如圖所示為數(shù)控銑削支架時工件裝夾圖。569570銑削支架的專用過渡真空平臺數(shù)控銑削支架時工件裝夾圖1—支架2—工藝凸耳及定位孔3—真空夾具平臺4—機床真空平臺3．確定數(shù)控加工刀具和切削用量銑刀種類及幾何尺寸根據(jù)被加工表面的形狀和尺寸選擇。本例數(shù)控精銑工序選用的銑刀為立銑刀和成形銑刀，刀具材料為高速鋼，所選銑刀及其幾何尺寸見表所列的數(shù)控加工刀具卡。571數(shù)控加工刀具卡4．確定加工工藝（1）制定工藝過程根據(jù)前述的工藝措施，制定支架的加工工藝過程如下：1）鉗工：劃兩側(cè)寬度線。2）普通銑床：銑削兩側(cè)寬度方向的余量。3）鉗工：劃底面加工線。4）普通銑床：銑削底平面。5725）鉗工：矯平底平面，劃對稱軸線，加工定位孔。6）數(shù)控銑床：粗銑腹板厚度方向的余量及型面輪廓。7）鉗工：矯平底平面。8）數(shù)控銑床：精銑腹板厚度達到圖樣要求，精銑型面輪廓及內(nèi)形、外形。9）普通銑床：銑掉工藝凸耳。10）鉗工：矯平底平面，拋光，倒鈍銳邊。11）表面處理。573（2）劃分數(shù)控銑削加工工步并安排加工順序支架在數(shù)控機床上進行銑削加工的工序共兩道，按同一把銑刀的加工內(nèi)容來劃分工步，其中數(shù)控精銑工序可劃分為三個工步，具體的工步內(nèi)容及工步順序參見表所列的數(shù)控加工工序卡（粗銑工序省略）。574數(shù)控加工工序卡（3）確定進給路線為直觀起見和便于編程，繪制進給路線圖。575銑削支架型面輪廓周邊圓角R5mm的進給路線576銑削支架扇形框