典型铣削零件加工的工艺分析及编程(供毕业设计参考用)11337.docx

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1、典型铣削削零件加加工的工工艺分析析及编程程1工艺艺分析的的基本知知识 数控控加工工工艺性分分析涉及及内容很很多，从从数控加加工的可可能性和和方便性性分析，应应主要考考虑：11零零件图样样上尺寸寸数据的的标注原原则1）零件件图上尺尺寸标注注应符合合编程方方便的特特点在数控加加工图上上，宜采采用以同同一基准准引注尺尺寸或直直接给出出坐标尺尺寸。这这种标注注方法，既既便于编编程，也也便于协协调设计计基准、工工艺基准准、检测测基准与与编程零零点的设设置和计计算。2）构成成零件轮轮廓的几几何元素素的条件件应充分分自动编程程时要对对构成零零件轮廓廓的所有有几何元元素进行行定义。在在分析零零件图时时，要分分

2、析几何何元素的的给定条条件是否否充分，如如果不充充分，则则无法对对被加工工的零件件进行造造型，也也无法编编程。12零零件各加加工部位位的结构构工艺性性应符合合数控加加工的特特点1）零件件所要求求的加工工精度、尺尺寸公差差应能得得到保证证。2）零件件的内腔腔和外形形最好采采用统一一的几何何类型和和尺寸，尽尽可能减减少刀具具规格和和换刀次次数。3）零件件的工艺艺结构设设计应确确保能采采用较大大直径的的刀具进进行加工工。采用用大直径径铣刀加加工，能能减少加加工次数数，提高高表面加加工质量量。4）零件件铣削面面的槽底底回角半半径或腹腹板与缘缘板相交交处的圆圆角半径径r不宜宜太大。由由于铣刀刀与铣削削平

3、面接接触的最最大直径径d=DD-2rr，其中中D为铣铣刀直径径。因此此，当DD一定时时，圆角角半径rr越大，铣铣刀端刃刃铣削平平面的面面积就越越小，铣铣刀端刃刃铣削平平面的能能力就越越差；效效率越低低，工艺艺性也越越差。5）应采采用统一一的基准准定位。数数控加工工过程中中，若零零件需重重新定位位安装而而没有统统一的定定位基准准。会导导致加工工结束后后正反两两面上的的轮廓位位置及尺尺寸的不不协调。因因此，要要尽量利利用零件件本身具具有的合合适的孔孔或设置置专门的的工艺孔孔或以零零件轮廓廓的基准准边等作作为定位位基准，保保证两次次装夹加加工后相相对位置置的准确确性。13加加工方法法选择及及加工方方

4、案确定定1）加工工方法选选择 在数控控机床上上加工零零件，一一般有以以下两种种情况：一是有零零件图样样和毛坯坯，要选选择适合合加工该该零件的的数控机机床；二是己经经有了数数控机床床，要选选择适合合该机床床加工的的零件。无论哪种种情况，都都应根据据零件的的种类和和加工内内容选择择合适的的数控机机床和加加工方法法。平面轮廓廓零件的的轮廓多多由直线线、圆弧弧和曲线线组成，一一般在两两坐标联联动的数数控铣床床上加工工；具有三维维曲面轮轮廓的零零件，多多采用三三坐标或或三坐标标以上联联动的数数控铣床床或加工工中心加加工。经粗铣的的平面，尺尺寸精度度可达IIT122ITT14级级（指两两平面之之间的尺尺寸

5、），表表面粗糙糙度（或或值值）可达达12.5m550m。经经粗、精精铣的平平面，尺尺寸精度度可达IIT7IT99级，表表面粗糙糙度值可达达1.66m33.2m。孔加工的的方法比比较多，有有钻削、扩扩削、铰铰削和镗镗削等。大大直径孔孔还可采采用圆弧弧插补方方式进行行铣削加加工。 对于于直径大大于己铸铸出或锻锻出毛坯坯孔的孔孔加工，一一般采用用粗镗半精镗镗孔口倒倒角一精精镗加工工方案。 孔径径较大的的可采用用立铣刀刀粗铣一一精铣加加工方案案。有空空刀槽时时可用锯锯片铣刀刀在半精精镗之 后、精精镗之前前铣削完完成，也也可用镗镗刀进行行单刃螳螳削，但但单刃模模削效率率低。对于直径径小于mmm的无无毛坯

6、孔孔的孔加加工，通通常采用用饶平端端面打中心心孔钻扩孔口倒倒角铰加工工方案。有同轴度度要求的的小孔，须须采用饶饶平端面面打中心心孔钻半精螳螳孔口倒倒角精镗（或或 铰）加加工方案案。为提提高孔的的位置精精度，在在钻孔工工步前须须安排锪锪平端面面和打中中心孔工工步。孔孔口倒角角安排在在半精加加工之后后、精加加工之前前，以防防孔内产产生毛刺刺。螺纹的加加工根据据孔径大大小而定定，一般般情况下下，直径径在之之间的螺螺纹， 通常常采用攻攻螺纹的的方法加加工。直直径在mmm以下的的螺纹，在在加工中中心上完完成底孔孔加工后后， 通过其其他手段段攻螺纹纹。因为为在加工工中心上上攻螺纹纹不能随随机控制制加工状状

7、态，小小直径丝丝锥容易易拆断。直直径在mmm以上上的螺纹纹，可采采用镗刀刀片螳削削加工。加上方法法的选择择原则：是保证证加工表表面的精精度和表表面粗糙糙度的要要求。由由于获得得同一级级精度及及表面粗粗糙度的的加工方方法一般般有许多多，因而而在实际际选择时时，要结结合零件件的形状状、尺寸寸和热处处理要求求全面考考虑。例例如，对对于级精精度的孔孔采用镗镗削、铰铰削、磨磨削等方方法加工工可达到到精度要要求，但但箱体上上的孔一一般采用用镗削或或铰削；而不采采用磨削削。一般般小尺寸寸的箱体体孔选择择铰削，当当孔径较较大时则则应选择择镗削。此此外，还还应考虑虑生产率率和经济济性的要要求，以以及工厂厂的生产

8、产设备等等实际情情况。）加工工方案确确定 确定加加工方案案时，首首先应根根据主要要表面的的尺寸精精度和表表面粗糙糙度的要要求，初初步确定定为达到到这些要要求所需需要的加加工方法法，即精精加工的的方法，再再确定从从毛坯到到最终成成形的加加工方案案。在加工过过程中，工工件按表表面轮廓廓可分为为平面类类和曲面面类零件件，其中中平面类类零件中中的斜面面轮廓又又分为有有固定斜斜角和变变斜角的的外形轮轮廓面。外外形轮廓廓面的加加工，若若单纯从从技术上上考虑，最最好的加加工方案案是采用用多坐标标联动的的数控机机床，这这样不但但生产效效率高，而而且加工工质量好好。但由由于一般般中小企企业无力力购买这这种价格格

9、昂贵、生生产费用用高的机机床，因因此应考考虑采用用2.55轴控制制和轴轴控制机机床加工工。2.5轴轴控制和和3轴控控制机床床上加工工外形轮轮廓面，通通常采用用球头铣铣刀，轮轮廓面的的加工精精度主要要通过控控制走刀刀步长和和加工带带宽度来来保证。加加工精度度越高，走走刀步长长和加工工带宽度度越小，编编程效率率和加工工效率越越低。 如图图1所示示，球头头刀半径径为R，零零件曲面面上曲率率半径为为，行距距为，加加工后曲曲面表面面残留高高度为。则有有： 式中，当当被加工工零件的的曲面在在b段段内是凸凸的时候候取“”号，是是凹的时时候取“一”号。图1 行行距的计计算图14工工艺设计计1）工序序和工步步的

10、划分分在数控机机床上加加工零件件，工序序应尽量量集中，一一次装夹夹应尽可可能完成成大部分分工序。数数控加工工工序的的划分有有下列方方法：（1）按按加工内内容划分分工序 对于于加工内内容较多多的零件件，按零零件结构构特点将将加工内内容分成成若干部部分，每每一部分分可用典典型刀具具加工。例例如加工工内脏、外外型、干干面或曲曲面等、加加工内腔腔时，以以外形夹夹紧：加加工外腔腔时，以以内腔的的孔夹紧紧。（2）按按所用刀刀具划分分工序这样可以以减少换换刀次数数，压缩缩空行程程和减少少换刀时时间，减减少换刀刀误差。（3）按按粗、精精加工划划分工序序对于容易易发生加加工变形形的零件件，通常常粗加工工后需要要

11、进行矫矫形，这这时粗加加工、精精加工作作为两道道工序，即即先粗加加工再精精加工，可可用不同同的机床床或不同同的刀具具进行加加工。为了便于于分析和和描述较较复杂的的工序，在在工序内内又分为为工步，工工步的划划分主要要从加工工精度和和效率两两方面考考虑。如如零件在在加工中中心上加加工，对对于同一一表面按按粗加工工、半精精加工、精精加工依依次完成成，整个个加工表表面按先先粗后精精加工分分开进行行：对于于既有铣铣面又有有镗孔的的零件，可可先铣面面后镗孔孔，以减减少因铣铣削切削削力大，造造成零件件可能发发生变形形而对孔孔的精度度造成影影响：对对于具有有回转工工作台的的加工中中心，若若回转时时间比换换刀时

12、间间短，可可采用按按刀具划划分工步步，以减减少换刀刀次数，提提高加工工效率。但但数控加加工按工工步划分分后，三三检制度度（自检检、互检检、专检检） 不不好执行行，为了了避免零零件发生生批次性性质量问问题，应应采用分分工步交交检，而而不是加加工完整整个工序序之后再再交检。2）加工工余量的的选择加工余量量指毛坯坯实体尺尺寸与零零件（图图纸）尺尺寸之差差。加工工余量的的大小对对零件的的加工质质量和制制造的经经济性有有较大的的影响。余余量过大大会浪费费原材料料及机械械加工工工时，增增加机床床、刀具具及能源源的消耗耗；余量量过小则则不能消消除上道道工序留留下的各各种误差差、表面面缺陷和和本工序序的装夹夹

13、误差，容容易造成成废品。因因此，应应根据影影响余量量的因素素合理地地确定加加工余量量。零件件加工通通常要经经过粗加加工、半半精加工工、精加加工才能能达到最最终要求求。因此此，零件件总的加加工余量量等于中中间工序序加工余余量之和和。（1） 工序间间加工余余量的选选择原则则采用最小小加工余余量原则则，以求求缩短加加工时间间，降低低零件的的加工费费用。应有充分分的加工工余量，特特别是最最后的工工序。（2）在在选择加加工余量量时，还还应考虑虑的情况况 由于零零件的大大小不同同，切削削力、内内应力引引起的变变形也会会有差异异，工件件大，变变形增加加，加工工余量相相应地应应大一些些。 零件热热处理时时引起

14、变变形，应应适当增增大加工工余量。 加工方方法、装装夹方式式和工艺艺装备的的刚性可可能引起起的零件件变形，过过大的加加工余量量会由于于切削力力增大引引起零件件的变形形。（3）确确定加工工余量的的方法 查表法法： 这这种方法法是根据据各工厂厂的生产产实践和和实验研研究积累累的数据据，先制制成各种种表格，再再汇集成成手册。确确定加工工余量时时查阅这这些手册册，再结结合工厂厂的实际际情况进进行适当当修改后后确定。目目前我国国各工厂厂普遍采采用查表表法。经验估算算法： 这种方方法是根根据工艺艺编制人人员的实实际经验验确定加加工余量量。一般般情况下下，为了了防止因因余量过过小而产产生废品品，经验验估算法

15、法的数值值总是偏偏大。经经验估算算法常用用于单件件小批量量生产。分析计算算法： 这种方方法是根根据一定定的试验验资料数数据和加加工余量量计算公公式，分分析影响响加工余余量的各各项因素素，并计计算确定定加工余余量。这这种方法法比较合合理，但但必须有有比较全全面和可可靠的试试验资料料数据。目目前，只只在材料料十分贵贵重，以以及少数数大量生生产的工工厂采用用。3）加工工路线的的确定在数控加加工中，刀刀具刀位位点相对对于工件件运动的的轨迹称称为加工工路线，它它是编程程的依据据，直接接影响加加工质量量和效率率。在确确定加工工路线时时要考虑虑下面几几点：（1）保保证零件件的加工工精度和和表面质质量，且且效

16、率要要高。 (2)减少编编程时间间和程序序容量： (3)减少空空刀时间间和在轮轮廓面上上的停刀刀，以免免划伤零零件： (4)减少零零件的变变形； (5)位置精精度要求求高的孔孔系零件件的加工工应避免免机床反反向间隙隙的带入入而影响响孔的位位置精度度； (6）复复杂曲面面零件的的加工应应根据零零件的实实际形状状、精度度要求、加加工效率率等多种种因素来来确定是是行切还还是环切切，是等等距切削削还是等等高切削削的加工工路线等等。15刀刀具的选选择。数控加工工刀具从从结构上上可分为为：整体式式；镶嵌式式，它可可以分为为焊接式式和机夹夹式。机机夹式根根据刀体体结构不不同，又又分为可可转位和和不转位位两种

17、；减振式式，当刀刀具的工工作臂长长与直径径之比较较大时，为为了减少少刀具的的振动，提提高加工工精度，多多采用此此类刀具具；内冷式式，切削削液通过过刀体内内部由喷喷孔喷射射到刀具具的切削削刃部；特殊型型式，如如复合刀刀具、可可逆攻螺螺纹刀具具等。数控加工工刀具从从制造所所采用的的材料上上可分为为：高速钢钢刀具；硬质合合金刀具具：陶瓷刀刀具；立方氮氮化硼刀刀具；金刚石石刀具：涂层刀刀具。数控铣床床和加工工中心上上用到的的刀具有有：钻削刀刀具，分分小孔、短短孔、深深孔、攻攻螺纹、铰铰孔等；镗削刀刀具，分分粗镗、精精镗等刀刀具：铣削刀刀具，分分面铣、立立铣、三三面刃铣铣等刀具具。16切切削用量量的确定

18、定 切削用量量包括切切削速度度、进给给出速度度、背吃吃刀量和和侧吃刀刀量。背背吃刀量量和侧吃吃刀量在在数控加加工中通通常称为为切削深深度和切切削宽度度。如图图2所示示。图2 铣铣削切削削用量 选择切切削用量量的原则则是：粗粗加工时时，一般般以提高高生产率率为主，但但也应考考虑经济济性和加加工成本本；半精精加和精精加时，应应在保证证加工质质量的前前提下，兼兼顾切削削效率、经经济性和和加工成成本。具具体数值值应根据据机床说说明书、切切削用量量手册，并并结合经经验而定定。 从从刀具的的耐用度度出发，切切削用量量的选择择方法是是：先确确定切削削深度或或切削宽宽度，其其次确定定进给出出量，最最后确定定切

19、削速速度。1）切削削深度aaP在工件件表面粗粗糙度值值要求为为Ra112.55m225m时，如如果圆周周铣削的的加工余余量小于于5mmm，端铣铣的加工工余量小小于6mmm，粗粗铣一次次进给就就可以达达到要求求。但在在余量较较大，工工艺系统统刚性较较差或机机床动力力不足时时，可分分多次进进给完成成。在工件件表面粗粗糙度值值要求为为Ra33.2m112.55m时，可可分粗铣铣和半精精铣两步步进行。粗粗铣时切切削深度度或切削削宽度选选取同前前。粗铣铣后留00.5mmm11.0mmm余量量，在半半精铣时时切除。在工件件表面粗粗糙度值值要求为为Ra00.8m33.2m时，可可分粗铣铣、半精精铣、精精铣3

20、步步进行。半半精铣时时切削深深度或切切削宽度度取1.5mmm2mmm：精精铣时圆圆周铣侧侧吃刀量量取0.3mmm0.5mmm，面铣铣刀背吃吃刀量取取0.55mmlmmm。2)进给给量进给量有有进给速速度Vff、每转转进给量量f和每每齿进给给量fZZ3种表表示方法法。进给速度度Vf是单位位时间内内工件与与铣刀沿沿进给方方向的相相对位移移，单位位为mmmmiin，在在数控程程序中的的代码为为F。每转进给给量f是是铣刀每每转一转转，工件件与铣刀刀的相对对位移，单单位为mmmrr。每齿进给给量fZZ是铣刀刀每转过过一齿时时，工件件与铣刀刀的相对对位移，单单位为mmmzz。 3种进进给量的的关系为为：V

21、fffn=ffZzn 铣刀转转速为nn，铣刀刀齿数为为z。 每齿进进给量ffZ的选取取主要取取决于工工件材料料的力学学性能、刀刀具材料料、工件件表面粗粗糙度等等因素。工工件材料料的强度度和硬度度越高，ffZ越小；反之则则越大。硬硬质合金金铣刀的的每齿进进给量高高于同类类高速钢钢铣刀。工工件表面面粗糙度度要求越越高，ffZ就越小小。可查查取有关关表格选选取。攻丝时，送送给速度度的选择择取决于于螺孔的的螺距PP（单位位：mmm），由由于使用用了有浮浮动功能能的攻丝丝夹头。一一般攻丝丝时，进进给速度度小于计计算数值值：VfPPn表1： 刀具具材料与与许用最最高切削削速度表2： 铣刀切切削速度度（mm

22、m/miin）2曲型型零件的的工艺分分析与编编程21对对如图33所示纸纸垫落料料模凸模模轮廓进进行编程程与加工工。刀具具直径为为“10”，对号号为“01”，切削削深度为为“5”，工件件表面zz坐标为为“0”。(给给定毛坯坯为1660*1100*20，所所有表面面的粗糙糙度Raa为3.2) a）平平面轮廓廓图 b）加加工后的的立体图图图3 平面典典型零件件之一1工艺艺分析：1）几何何尺寸分分析。从从平面轮轮廓图中中知，所所有尺寸寸的公差差没有标标注，即即为一般般公差，选选用中等等级（GGB18804m），其其极限偏偏差为：0.33。数控控机床在在正常维维护和操操作情况况下是完完全可达达到的。2）

23、规划划刀具路路径。根据零件件表面粗粗糙度的的要求，应应有粗、精精加工。根据毛坯坯、刀具具的直径径，分二二次进刀刀进行粗粗加工。留留加工余余量0.2mmm。加工的起起刀点设设置在工工件的外外，距工工件边约约10mmm。并并设置刀刀补。为保证加加工平稳稳不振动动。手工工编程起起刀点与与切入点点是直线线，如图图4a）；自动编编程起刀刀点与切切入点是是圆弧，如如图4bb）。3）将典典型零件件的尺寸寸作如下下变化：（达到到IT77） 88080 40040 14001400当尺寸带带有公差差时，必必须对尺尺寸公差差进行处处理。a） b）图4 刀刀具路径径的规划划3)对尺尺寸公差差处理的的方法。一一是直接

24、接换算，将将公差换换算成几几何尺寸寸，供编编程和绘绘图用。二二是用刀刀补值来来完成对对公差的的处理。22如如图5所所示的槽槽形零件件，其毛毛坯为四四周已加加工（厚厚为200mm），槽槽宽6mm,槽深22mm。编编写该槽槽形零件件加工程程序。图5 槽槽形零件件工艺和操操作清单单。该槽槽形零件件除了槽槽的加工工外，还还有螺纹纹孔的加加工。其其工艺安安排为“钻孔扩孔攻螺纹纹铣槽” ，其其工艺和和操作清清单见表表3。表3 槽形零零件的工工艺清单单材料铝零件号001程序号00300操作序号内容主轴转速速（rmmin）进给速度度（mmmin）刀 具具号数类型直径（mmm）1中心钻1500080T014mm

25、钻钻头42扩钻20000100T025mm钻钻头53攻螺纹200200T03M6攻螺螺纹64铣斜槽23000100、1180T046mm铣铣刀6注意： 槽的表表面粗糙糙度为RRa3.2，其其余为RRa122.5。？23图图6为某某快餐盒盒凹模的的零件图图。图6 快餐盒盒的三视视图分析：快快餐盒的的主要结结构是由由多个曲曲面组成成的凹型型型腔，型型腔四周周的斜平平面之间间采用半半径为220mmm的圆弧弧过渡，斜斜平面与与底平面面之间采采用半径径为5mmm的圆圆弧过渡渡，在凹凹模的底底平面上上有一个个四周为为斜平面面的锥台台。凹模模上部型型腔为锥锥面，用用于压边边，模具具的外形形结构较较为简单单，

26、为标标准的长长方体。数控加工工工艺：粗加工工整个型型腔,去去除大部部分加工工余量；精加工工上凹槽槽；精加加工下凹凹槽；精精加工底底部锥台台四周表表面；精精加工底底部上表表面；精精加工上上、下凹凹槽过渡渡平面。工件的定定位与夹夹紧：工工件直接接安装在在机床工工作台面面上，用用两块压压板压紧紧。凹模模中心为为工件坐坐标系XX、Y的的原点，上上表面为为工件坐坐标系ZZ的零点点。刀具选择择：根据据工件的的加工工工艺，型型腔粗加加工选用用20mmm波刃刃立铣刀刀；上凹凹槽精加加工采用用20mmm平底底立铣刀刀；下凹凹槽精加加工为6R33mm球球头铣刀刀。底面面锥台四四周表面面的精加加工采用用直径为为4m

27、mm的平底底立铣刀刀（因锥锥台直角角边与底底平面交交线距离离仅为44.1113mmm）；用用20mmm的平平底立铣铣刀精加加工底部部锥台上上表面和和上、下下凹槽过过渡平面面。上下下凹槽粗粗加工一一起进行行，精加加工采用用6mmm的球头头铣刀。切削用量量加工工工序卡（表表5）。表5： 快餐盒盒凹模的的加工工工序卡工步序号号工步内容容刀具号刀具规格格（mmm）主轴转速速rminn-1进给速度度mmminn-1切削深度度mm1型腔挖槽槽粗加工工T0120波波刃立铣铣刀50020022上凹槽表表面精加加工T0420平平底立铣铣刀6003003下凹槽表表面精加加工T02R3球头头铣刀150003004底部锥台台四周表表面精加加工T034mmm的平底底立铣刀刀160002005底部锥台台上表右右精加工工T0420平平底立铣铣刀6003006上、下凹凹槽过渡渡平面T0420平平底立铣铣刀60030013