典型零件數(shù)控加工工藝-項目六 型腔類工件數(shù)控銑削工藝編制

典型零件數(shù)控加工工藝-項目式教學(xué)法項目六型腔類工件數(shù)控銑削工藝編制CONTENTS目錄01任務(wù)一

圖紙識別020304任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫05任務(wù)五

數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫任務(wù)二

機(jī)械加工工藝過程卡的編寫任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫06任務(wù)六

思考與練習(xí)題[課程思政]

具備良好的職業(yè)道德和社會責(zé)任感。

[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1、了解型腔類零件圖紙的工藝分析；2、了解平口鉗的找正與裝夾；3、掌握型腔的加工方法；4、掌握90°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇；5、掌握型腔加工路線的生成方法及其路線。[項目重點(diǎn)]1、型腔的加工方法；2、90°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇；3、型腔加工路線的生成方法及其路線。[項目難點(diǎn)]1、90°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇；2、型腔加工路線的生成方法及其路線。01任務(wù)一

圖紙識別1零件圖紙工藝分析圖6－1所示的型腔類工件材料為45號鋼，毛坯尺寸為198mm×128mm×50mm，批量500件。該工件由平面和型腔組成，型腔由直線和半徑為18mm的圓弧組成，幾何元素之間關(guān)系清楚并完整。工件4個側(cè)面的表面粗糙度為Ra6.3μm，加工要求一般；型腔底平面和側(cè)面的表面粗糙度為Ra3.2μm，上、下表面的表面粗糙度為Ra1.6μm，加工要求較高。型腔側(cè)面與下表面有垂直度要求。該工件為45號鋼材料，切削加工性能良好。根據(jù)上述分析，工件4個側(cè)面的加工采用粗銑－精銑兩個加工階段，上、下表面和型腔的加工采用粗銑－半精銑－精銑三個加工階段。同時以下表面A作為加工型腔的定位基準(zhǔn)，以滿足垂直度的要求。任務(wù)一

圖紙識別2數(shù)控機(jī)床的選擇由于該工件的加工批量為500件，根據(jù)表3－1所示的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可以確定即其生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)。本工件根據(jù)以機(jī)床來劃分工序的原則，采用選擇一臺普通銑床X5040和一臺數(shù)控銑床XH714來完成加工任務(wù)，其外形結(jié)構(gòu)如圖6－2（a）、6-2（b）所示。任務(wù)一

圖紙識別2數(shù)控機(jī)床的選擇X5040普通銑床的參數(shù)如表6－1所示。XH714數(shù)控銑床的參數(shù)如表6－2所示。任務(wù)一

圖紙識別項目技術(shù)參數(shù)工作臺尺寸1700×400mm銑床的T型槽數(shù)目3電機(jī)功率11KWT型槽寬度18MM最大負(fù)荷800KGX向（工作臺縱向（手動/機(jī)動））100/980mmY向（滑座橫向（手動/機(jī)動））315/300mm立式銑床的Z向（升降臺垂向（手動/機(jī)動））385/300快速移動速度X:2300mm/min；Y:1540mm/min；Z:770mm/min主軸轉(zhuǎn)速范圍30-1500r/min主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)18級主軸軸向移動距離85mm主軸端面至工作臺距離30/500mm主軸最大回轉(zhuǎn)角度±45度機(jī)床外形尺寸2556mm2159mm2298mm凈重4250KG項目技術(shù)參數(shù)X軸行程650mmY軸行程400mmZ軸行程500mm工作臺尺寸800mm×400mm工作臺最大承重320KGT型槽(槽數(shù)×寬度×間距)5×14×85mm主軸功率5.5KW主軸錐度BT40主軸最高轉(zhuǎn)速8000r/min快速移動(X/Y/Z)15000mm/min；15000mm/min；12000mm/min；切削進(jìn)給1-5000mm/min主軸端面至工作臺面距離100-600mm主軸中心至立柱導(dǎo)軌面距離510mm進(jìn)給電機(jī)X/Y/Z10NM定位精度0.025mm重復(fù)定位精度0.015mm機(jī)床重量(約)2100KG外形尺寸2120mm×2150mm×2290mm02任務(wù)二機(jī)械加工工藝過程卡的編寫1平口鉗的找正與裝夾該工件采用平口鉗裝夾，如圖6－3所示。平口鉗找正步驟如下：（1）將工作臺與平口鉗地面擦拭干凈；

（2）將平口鉗放到工作臺上；

（3）用百分表拉平口鉗固定鉗口與機(jī)床Y軸（或X軸）平行度，用木榔頭敲擊調(diào)整，平行度誤差為0.01mm內(nèi)合格；（4）擰緊螺栓使平口鉗緊固在工作臺上；

（5）再用百分表效驗一下平行度是否有變化。裝夾工件步驟：（1）根據(jù)所夾工件尺寸，調(diào)整鉗口夾緊范圍；（2）根據(jù)工件厚度選擇合適尺寸墊鐵，墊在工件下面；（3）工件被加工部分要高出鉗口，避免刀具與鉗口發(fā)生干涉；（4）圓形工件需用V型鐵裝夾；（5）旋緊手柄后，用木榔頭敲擊工件上表面，使之工件地面與墊鐵貼合。任務(wù)二機(jī)械加工工藝過程卡的編寫本工件的機(jī)械加工工藝過程卡如表6－3所示。任務(wù)二機(jī)械加工工藝過程卡的編寫機(jī)械加工工藝過程卡產(chǎn)品型號

零件圖號

產(chǎn)品名稱

零件名稱型腔板材料牌號45＃毛坯種類板材毛坯外形尺寸198mm×128mm×50mm備注

工序號工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時1備料板材：98mm×128mm×50mm

2銑六個表面的加工機(jī)加工

X5040平口鉗

3銑工藝孔φ33mm的加工機(jī)加工

X5040平口鉗

4銑型腔的加工數(shù)控加工

XH714平口鉗

5去毛刺

6尺寸檢驗

7檢查入庫

編制

審核

共頁第頁03任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫1型腔的加工方法（1）直接下刀法對于較淺的型腔，可用鍵槽銑刀插削到底面深度，先銑型腔的中間部分，然后再利用刀具半徑補(bǔ)償對垂直側(cè)壁輪廓進(jìn)行精銑加工。

（2）預(yù)鉆孔下刀法對于較深的內(nèi)部型腔，宜在深度方向分層切削，常用的方法是預(yù)先鉆削一個到所需深度孔，然后再使用比孔尺寸小的平底立銑刀從Z向進(jìn)入預(yù)定深度，隨后進(jìn)行側(cè)面銑削加工，將型腔擴(kuò)大到所需的尺寸、形狀（如圖6－4所示）。

任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫1型腔的加工方法（3）插銑法插銑法又稱為Z軸銑削法（如圖6－5所示），是實(shí)現(xiàn)高切除率金屬切削最有效的加工方法之一。對于難加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具懸伸長度較大的加工，插銑法的加工效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的端面銑削法。事實(shí)上，在需要快速切除大量金屬材料時，采用插銑法可使加工時間縮短一半以上。此外，插銑加工還具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可減小工件變形；②可降低作用于銑床的徑向切削力，這意味著軸系已磨損的主軸仍可用于插銑加工而不會影響工件加工質(zhì)量；③刀具懸伸長度較大，這對于工件凹槽或表面的銑削加工十分有利；④能實(shí)現(xiàn)對高溫合金材料(如Inconel)的切槽加工。插銑法非常適合型腔的粗加工，并被推薦用于航空零部件的高效加工。其中一個特殊用途就是在三軸或四軸銑床上插銑加工渦輪葉片，這種加工通常需要在專用機(jī)床上進(jìn)行。任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫1型腔的加工方法（4）坡走銑法坡走銑法加工示意圖如圖6－6所示，這種加工方法是銑削型腔（內(nèi)槽）的最佳方法之一，它采用X、Y、Z三軸聯(lián)動的加工方式。（5）螺旋插補(bǔ)法螺旋插補(bǔ)法加工示意圖如圖6－7所示，這種加工方法是銑削型腔（內(nèi)槽）的最佳方法之一，它采用X、Y、Z三軸聯(lián)動的加工方式。任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫根據(jù)表6－3所示的機(jī)械加工工藝過程卡，本工件的加工分為兩道機(jī)械加工工序、一道數(shù)控加工工序。機(jī)械加工工序填寫機(jī)械加工工序卡，其具體格式和填寫方法詳見相關(guān)資料。數(shù)控加工工序的具體內(nèi)容詳見表6－4。任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫數(shù)控加工工序卡產(chǎn)品型號

零件圖號

產(chǎn)品名稱

零件名稱型腔板材料牌號45＃毛坯種類板材毛坯外形尺寸198mm×128mm×50mm備注

工序號工序名稱設(shè)備名稱設(shè)備型號程序編號夾具代號夾具名稱冷卻液車間4銑數(shù)控銑床XH714

工步號工步內(nèi)容刀具號刀具量具及檢具主軸轉(zhuǎn)速（r/min）切削速度（m/min）進(jìn)給速度（mm/min）背吃刀量（mm）備注1粗銑型腔T01

800

100

2半精銑型腔T01

1200

150

3精銑型腔T01

1400

100

編制

審核

批準(zhǔn)

共頁第頁04任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫

190°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇本文選用的90°可轉(zhuǎn)位立銑刀外形結(jié)構(gòu)如圖6－8所示，刀柄分為直柄和側(cè)固柄兩種形式（詳見圖6－8）。該類型銑刀的型號和尺寸如表6－5所示。該類型銑刀的對應(yīng)刀片的型號和尺寸如表6－6所示。任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫

圖6－1所示工件的數(shù)控刀具卡片如表6－7所示。任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品型號

零件圖號

產(chǎn)品名稱

零件名稱型腔板材料牌號45＃毛坯種類板材毛坯外形尺寸198mm×128mm×50mm備注

工序號工序名稱設(shè)備名稱設(shè)備型號程序編號夾具代號夾具名稱冷卻液車間4銑數(shù)控銑床XH714

工步號刀具號刀具名稱刀具型號刀片刀尖半徑/mm刀柄型號刀具補(bǔ)償量/mm備注型號牌號直徑/mm刀長/mm1-3T013刃可轉(zhuǎn)位立銑刀EM90-32AP16MAPMT1604PDTREB12200.4

φ32110

編制

審核

批準(zhǔn)

共頁第頁05任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法型腔常見的數(shù)控加工軌跡分為行切法和環(huán)切法兩種切削加工方式。型腔加工路線生成步驟如下（如圖6－9所示）：①首先選擇最大輪廓邊界曲線，它決定區(qū)域加工的范圍；②選擇一個或多個孤島，它確定了非加工的保護(hù)區(qū)域；③選擇總加工深度或進(jìn)刀次數(shù)及每次進(jìn)刀深度；④選擇切削方式，有行切法和環(huán)切法可供選擇；⑤選擇切削方向，它可以用兩點(diǎn)或一個矢量來定義；⑥選擇跨步方向，對平頭刀而言，可指定重疊量或行距來控制刀具運(yùn)動軌跡的疏密，對球頭刀而言，可指定殘留高度或行距來控制刀具運(yùn)動軌跡的疏密。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法（1）行切法加工路線的生成方法行切法加工路線的生成方法如下：①生成封閉的邊界輪廓(含島嶼的邊界)。②生成邊界(含島嶼的邊界)輪廓等距線。該等距線距離邊界輪廓的距離為精加工余量與刀具半徑之和，如圖6—10a所示，其中實(shí)線為型腔及島嶼的邊界輪廓，虛線為其等距線。③計算各行刀具軌跡。從刀具路徑角度方向，用一組平行于刀具路徑角度的平行線分別與切削區(qū)域邊界求交，得到交點(diǎn)，生成各切削行的刀具軌跡線段，如圖6—10b所示。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法（1）行切法加工路線的生成方法④有序連接各刀具軌跡線段。從第一條刀具軌跡線段(所有線段均為直線，第一條可能只有一個切點(diǎn))開始，將前一行最后一條刀具軌跡線段的終點(diǎn)和下一行第一條刀具軌跡的起點(diǎn)沿邊界輪廓等距線連接起來，同一行中的不同刀具軌跡線段則要通過抬刀再下刀的方式將刀具軌跡連接起來，即在前一段刀具軌跡的終點(diǎn)處將刀具抬起至安全面高度，用直線連接到下一段刀具軌跡起點(diǎn)的安全面高度處，再下刀至這一段刀具軌跡的起點(diǎn)進(jìn)行加工，如圖6—11a所示；或沿島嶼的等距線運(yùn)動到下一行的下一條刀具軌跡線段的起點(diǎn)將刀具軌跡連接起來，如圖6—11b所示。采用圖6—11b所示的方法生成刀具軌跡將避免加工過程中的垂直進(jìn)刀。由于平底端銑刀不宜垂直進(jìn)刀，平面型腔的行切加工一般均采用雙向走刀，避免多次垂直進(jìn)刀；在不能避免垂直進(jìn)刀的情況下，需要預(yù)先在垂直進(jìn)刀位置鉆一個進(jìn)刀工藝孔。⑤最后沿型腔和島嶼的等距線運(yùn)動，生成最后一條刀具軌跡，如圖6—11c所示。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法（2）環(huán)切法加工路線的生成方法環(huán)切法加工分為順銑(圖6—12a所示)或逆銑(圖6—12b所示)，其刀具軌跡是沿型腔邊界走等距線，優(yōu)點(diǎn)是銑刀的切削方式不變。型腔的環(huán)切法加工刀具軌跡的計算可以歸結(jié)為平面封閉輪廓曲線的等距線計算。可以采用直接偏置法，如圖6—14所示，其算法步驟如下：①根據(jù)銑刀直徑及余量按一定的偏置距離對封閉輪廓曲線的每一條邊界曲線分別計算等距線；②對各條等距線進(jìn)行裁剪或延長，使之連接形成封閉曲線；③對自相交的等距線進(jìn)行處理，判斷是否和島嶼、邊界輪廓曲線干涉，去掉多余部分，得到基于上述偏置距離的封閉等距線；④重復(fù)上述過程，直到確定完所有待加工區(qū)域。在銑削帶有島嶼的型腔零件時，為了避免刀具多次嵌入式切入，一般應(yīng)選擇環(huán)切加工路線。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫2型腔的加工路線常見的型腔加工路線有：

(1)Z形走刀路線，如圖6－15（a），刀具循Z字形刀路行切，粗加工的效率高；相鄰兩行走刀路線的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下凹凸不平的殘留，殘留高度與行距有關(guān)。

(2)環(huán)切走刀路線。如圖6