数控铣削加工工艺.pptx

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1、2.数控铣床的分类 数控铣床按其主轴位置的不同分三类 （1）数控立式铣床 其主轴垂直于水平面。小型数控铣床一般都采用工作台移动、升降及主轴不动方式，与普通立式升降台铣床结构相似；中型数控铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型数控铣床因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动方式，其主轴可以在龙门架的纵向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向移动，这类结构又称之为龙门数控铣床。（2）卧式数控铣床 其主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4至5坐标，进行“四面加工”。（3）立、卧两

2、用数控铣床 它的主轴方向可以更换（有手动与自动两种），既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广，功能更全。当采用数控万能主轴头时，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工”。第1页/共85页图6-1各类数控铣床示意图a)卧式升降台铣床b)立式升降台铣床c)龙门式轮廓铣床d)卧式镗铣床第2页/共85页从机床数控系统控制的坐标轴数量分类 2.5坐标联动数控铣床（只能进行X、Y、Z三个坐标中的任意2个坐标轴联动加工）、3坐标联动数控铣床 4坐标联动数控铣床 5坐标联动数控铣床第3页/共85页1-底座 2-强电柜

3、 3-变压器箱 4-垂直升降进给伺服电动机 5-主轴变速手柄和按钮板 6-床身 7-数控柜 8-保护开关 9-挡铁 10-操纵台 11-保护开关 12-横向溜板 13-纵向进给伺服电动机14-横向进给伺服电动机15-升降台16-纵向工作台第4页/共85页6.1 数控铣削加工的主要对象1 1平面类零件 加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件。其特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面。一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动(即两轴半坐标联动)就可以把它们加工出来。a)带平面轮廓的平面零件b)带斜平面的平面零件c)带正圆台和斜筋的平面零件第5页/共85页2.变斜角类

4、零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条线。最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工，在没有上述机床时，可采用三坐标数控铣床，进行两轴半坐标近似加工。变斜角零件第6页/共85页3曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。曲面类零件的加工面不能展开为平面，加工时，加工面与铣刀始终为点接触。常用两轴半联动数控铣床来加工精度要求不高的曲面；精度要求高的曲面类零件一般采用三轴联动数控铣床加工；当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀具摆动时，要采用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。叶轮第7

5、页/共85页4.孔 孔和孔系的加工可以在数控铣床上进行。5.螺纹 内外螺纹，圆柱螺纹，圆锥螺纹等都可以在数控铣床上加工。第8页/共85页6.2 数控铣削加工工艺分析6.2.1 选择并确定数控铣削的加工部位及内容 一般情况下，某个零件并不是所有的表面都需要采用数控加工，应根据零件的加工要求和企业的生产条件进行具体的分析，确定具体的加工部位和内容及要求。具体而言，以下几方面适宜采用数控铣削加工：第9页/共85页 (1)工件上的曲线轮廓内、外形，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。(2)已给出数学模型的空间曲线。(3)形状复杂，尺寸繁多，划线与检测困难的部位。(4)用通用铣床加工时

6、难以观察、测量和控制进给的内、外凹槽。(5)以尺寸协调的高精度孔或面。(6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。第10页/共85页 不宜采用数控铣削加工内容 (1)需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容，如以毛坯粗基准定位划线找正的加工。(2)必须按专用工装协调的加工内容(如标准样件、协调平板、模胎等)。(3)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。(4)简单的粗加工面。(5)必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。第11页/共85页立式数控立式数控铣床铣床 卧式数控卧式数控铣床铣床 适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的

7、内、外型腔等。适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等。多多坐标坐标联联动的卧式动的卧式加工中心加工中心 用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。第12页/共85页6.2.2 数控铣削加工零件的工艺性分析 零件的工艺性分析是制定数控铣削加工工艺的前提，主要内容包括：（1）零件图及其结构工艺性分析 分析零件的形状、结构及尺寸特点 零件上是否有妨碍刀具运动的部位 是否有会产生加工干涉或加工不到的区域 零件外形尺寸是否超过机床行程范围 零件刚性在加工过程中是否太有大的变化第13页/共85页检查零件的加工要求现有加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。尺寸精度形位公差表面粗

8、糙度第14页/共85页分析零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。过渡圆角倒角槽宽第15页/共85页着重考虑零件加工中使用的工艺基准零件上是否有可以利用的工艺基准？专门在零件上加工出工艺基准？加工精度要求很高时，应采用统一基准定位装夹。第16页/共85页分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，合理选择刀具材料和切削参数。第17页/共85页 当零件上的一部分内容已经加工完成时，应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，以及这些内

9、容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。第18页/共85页构成零件轮廓的几何元素（点、线、面）的条件（如相切、相交、垂直和平行等），是数控编程的重要依据。因此，在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。第19页/共85页第20页/共85页（2）零件毛坯的工艺性分析分析毛坯的余量大小及均匀性毛坯应有充分、稳定的加工余量分析毛坯的装夹适应性第21页/共85页6.2.3 数控铣削加工工艺路线的拟数控铣削加工工艺路线的拟订订1.加工方法的选择第22页/共85页（1）平面加工方法的选择 在数控铣床上加工平面主要采

10、用端铣刀和立铣刀加工。第23页/共85页（2）平面轮廓加工方法的选择 这类零件的表面多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用3坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。平面轮廓铣削第24页/共85页（3）固定斜角平面加工方法的选择固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面，常用的加工方法如下：（1）当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，用不同的刀具来加工。当零件尺寸很大，斜面斜度又较小时，常用行切法加工，但加工后，会在加工面上留下残留面积，需要用钳修方法加以清除，用3坐标数控立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当然，加工斜面的最佳方法是采用5坐标数控铣床，主轴摆

11、角后加工，可以不留残留面积。（2）对于正圆台和斜筋表面，一般可用专用的角度成型铣刀加工。其效果比采用5坐标数控铣床摆角加工好。第25页/共85页（4）变斜角面加工方法的选择（1）对曲率变化较小的变斜角面，用4坐标联动的数控铣床，采用立铣刀(但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥补)以插补方式摆角加工。（2）对曲率变化较大的变斜角面，用4坐标联动加工难以满足加工要求，最好用5坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工。（3）采用3坐标数控铣床两坐标联动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修方法。第26页/共85页（5）曲面轮

12、廓加工方法的选择两轴半行切法加工曲面的切削点轨迹a.曲率变化不大和精度要求不高的曲面粗加工 第27页/共85页b.曲率变化较大和精度要求较高的曲面精加工 三轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹第28页/共85页C.对像叶轮、螺旋桨这样的零件曲面的5坐标联动加工第29页/共85页 顺铣和逆铣的选择a)顺铣b)逆铣1）顺铣和逆铣第30页/共85页 当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣，按照顺铣安排进给路线。因为采用顺铣加工后，零件已加工表面质量好，刀齿磨损小。精铣时，尤其是零件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金时，应尽量采用顺铣。当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣，按照逆

13、铣安排进给路线。因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刀；机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。2）顺铣和逆铣的选用第31页/共85页2 工序的划分当加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数，缩短辅助时间，可以将一把刀具所加工的内容安排在一个工序（或工步）中。第32页/共85页按照工件加工表面的性质和要求，将粗加工、精加工分为依次进行的不同工序（或工步）。先进行所有表面的粗加工，然后再进行所有表面的精加工。注意：为了减少工件加工中的周转时间，提高数控铣床的利用率，保证加工精度要求，在数控铣削工序划分的时候，尽量工序集中。第33页/共85页3加工顺序的安排数控铣削一般采用工序集中方式，通常按

14、照从简单到复杂的原则:先加工平面、沟槽、孔，再加工外形、内腔，最后加工曲面；先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。第34页/共85页应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求4 加工路线的确定内轮廓加工刀具的切入和切出外轮廓加工刀具的切入切出第35页/共85页外圆铣削第36页/共85页内圆铣削第37页/共85页对于孔位置精度要求较高的零件，在精镗孔系时，采用单向趋近定位点法，以避免传动系统反向间隙对定位精度的影响。第38页/共85页刀位点计算简单，程序少，可准确保证母线的直线度。叶形的准确度较高，但程序较多。边界敞开曲面加工两种走刀路线第39页/共85页 应使走刀路线最短，减少刀具空行

15、程时间，提高加工效率。第40页/共85页 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。第41页/共85页6.2.4 数控铣削加工工序的设计1.夹具的选择 （1）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。（2）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。（3）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，

16、当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。第42页/共85页常用夹具种类 （1 1）万能组合夹具 适合于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣削加工。（2 2）专用铣削夹具 这是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在年产量较大或研制时非要不可时采用。其结构固定，仅适用于一个具体零件的具体工序，这类夹具设计时应力求简化，使制造时间尽可能缩短。（3 3）多工位夹具 可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。（4 4）气动或液压夹具 适用于生产批量较大，

17、采用其他夹具又特别费工、费力的工件，能减轻工人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期较长。端齿盘为分度元件，靠气动转位分度，可完成5为基数的整倍垂直(或水平)回转坐标的分度。（5 5）通用铣削夹具第43页/共85页 槽系组合夹具组装过程示意图 分度工作台 通用可调夹具系统第44页/共85页a）b）c)d)数控回转台(座)第45页/共85页数控铣削夹具的选用原则 在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性，选用时可参照下列原则：（1）在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组合夹具无法解决工件装夹时才考虑采用其他夹具。（2）小批

18、量或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。（3）在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。第46页/共85页 2 2 刀具的选择 （1）铣刀刚性要好 目的有二：一是为提高生产率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。（2）铣刀的耐用度要高 尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损很快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工件表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳

19、的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态，切削性能及加工余量选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。第47页/共85页 常用铣刀的种类 （1 1）面铣刀 如图所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。面铣刀主要用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓的多坐标加工。高速钢面铣刀按国家标准规定，直径d=80250mm，螺旋角=10，刀齿数Z=1026。硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工效率高、加工表面质量也较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广

20、泛应用。合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体焊接式，机夹-焊接式和可转位式三种。面铣刀第48页/共85页硬质合金面铣刀a)整体焊接式 b)机夹焊接式 c)可转位式第49页/共85页 （2 2）立铣刀 立铣刀也可称为圆柱铣刀，广泛用于加工平面类零件。立铣刀圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。一种先进的结构为切削刃是波形的，其特点是排屑更流畅，切削厚度更大，利于刀具散热且提高了刀具寿命，刀具不易产生振动。立铣刀按端部切削刃的不同可分为过中

21、心刃和不过中心刃两种。过中心刃立铣刀可直接轴向进刀。由于不过中心刃立铣刀端面中心处无切削刃，所以它不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。第50页/共85页 立铣刀按齿数可分为粗齿、中齿、细齿三种。为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀齿数Z=34，细齿立铣刀齿数Z=58，套式结构Z=1020，容屑槽圆弧半径r=25mm。当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗振作用，使切削过程平稳。立铣刀按螺旋角大小可分为30、40、60等几种形式。标准立铣刀的螺旋角=4045（粗齿）和6065（细齿），套式结构立铣刀的

22、为1525。直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。271mm的立铣刀制成直柄；666mm的立铣刀制成莫氏锥柄；2580mm的立铣刀做成7：24锥柄，内有螺孔用来拉紧刀具。直径大于40160mm的立铣刀可做成套式结构。第51页/共85页c)d)立铣刀a)硬质合金立铣刀 b)高速钢立铣刀 c)d)波形立铣刀第52页/共85页（3 3）模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，它是加工金属模具型面的铣刀的通称。可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角3、5、7、10）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和

23、轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家标准规定直径d=466mm。小规格的硬质合金模具铣刀多制成整体结构，16mm以上直径的，制成焊接或机夹可转位刀片结构。第53页/共85页 硬质合金模具铣刀 高速钢模具铣刀a）圆锥形立铣刀 b）圆柱形球头立铣刀 c）圆锥形球头立铁刀第54页/共85页（4 4）键槽铣刀 它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立铣刀，又像钻头。用键槽铣刀铣削键槽时，先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。由于切削力引起刀具和工件的变形，一次走刀铣出的键槽形状误差较大，槽底一般不是直角。为此，通常采用两步法铣削键槽，即先用小号铣刀粗加工出键

24、槽，然后以逆铣方式精加工四周，可得到真正的直角。直柄键槽铣刀直径d=222mm，锥柄键槽铣刀直径 d=1450mm。键槽铣刀直径的偏差有e8和d8两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损，重磨时，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后铣刀直径不变。第55页/共85页 键槽铣刀 两步法铣削键槽第56页/共85页（5 5）球头铣刀 适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补加工，如图所示。球头铣刀第57页/共85页（6 6）鼓形铣刀 下图所示的是一种典型的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。加工时控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位，可

25、以在工件上切出从负到正的不同斜角。R越小，鼓形刀所能加工的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀具的缺点是刃磨困难，切削条件差，而且不适于加工有底的轮廓表面，主要用于对变斜角面的近似加工。鼓形铣刀第58页/共85页（7 7）成形铣刀 成形铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的，适用于加工平面类零件的特定形状(如角度面、凹槽面等)，也适用于特形孔或台，图241所示的是几种常用的成形铣刀。几种常用的成形铣刀第59页/共85页（8 8）锯片铣刀 锯片铣刀可分为中小型规格的锯片铣刀和大规格锯片铣刀数控铣和加工中心主要用中小型规格的锯片铣刀。目前国外有可转位锯片铣刀生产，如下图所示。锯

26、片铣刀主要用于大多数材料的切槽、切断、内外槽铣削、组合铣削、缺口实验的槽加工、齿轮毛坯粗齿加工等。可转位锯片铣刀第60页/共85页选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。加工较大的平面应选择面铣刀。加工平面零件周边轮廓、凹槽、较小的台阶面应选择立铣刀。加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选用键槽铣刀。加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀。加工立体型面和变斜角轮廓外形常采用球头铣刀、鼓形刀。加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。数控铣床上使用最多的是可转位面铣刀和立铣刀，因此，这里重点介绍面铣刀和立铣刀的参数选择。3铣

27、刀的选择第61页/共85页铣刀主要参数的选择面铣刀主要参数的选择 标准可转位面铣刀直径为16660mm。铣刀直径（一般比切宽大20%50%）尽量包容工件整个加工宽度。粗铣时，铣刀直径要小些。精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件整个加工宽度。为了获得最佳的切削效果，推荐采用如图646a所示的不对称铣削位置。另外，为提高刀具寿命宜采用顺铣。可转位面铣刀有粗齿、中齿和密齿三种。粗齿铣刀容屑空间较大，常用于粗铣钢件；粗铣带断续表面的铸件和在平稳条件下铣削钢件时，可选用中齿铣刀。密齿铣刀的每齿进给量较小，主要用于加工薄壁铸件。用于铣削的切削刃槽形和性能得到很大的提高，很多最新刀片都有轻型、中型和重型加工

28、的基本槽形，如图644所示。第62页/共85页 面铣刀几何角度的标注见图645。前角的选择原则与车刀基本相同，只是由于铣削时有冲击，故前角数值一般比车刀略小，尤其是硬质合金面铣刀，前角数值减小得更多些。铣削强度和硬度都高的材料可选用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择。铣刀的磨损主要发生在后刀面上，因此适当加大后角，可减少铣刀磨损。常取0=512，工件材料软取大值，工件材料硬取小值；粗齿铣刀取小值，细齿铣刀取大值。铣削时冲击力大，为了保护刀尖，硬质合金面铣刀的刃倾角常取s=-15-15。只有在铣削低强度材料时，取s=5。主偏角r 在4590范围内选取，铣削铸铁常用45，铣削一般钢

29、材常用75，铣削带凸肩的平面或薄壁零件时要用90。第63页/共85页图6 646 46 最佳铣削位置 图6 644 44 铣刀刀片的三种基本槽形 图6 645 45 面铣刀的标注角度第64页/共85页立铣刀主要参数的选择 立铣刀主切削刃的前角、后角的标注如图623b所示，前、后角都为正值，分别根据工件材料和铣刀直径选取。为使端面切削刃有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边，其宽度br1为0.41.2 mm，前角为6。立铣刀的有关尺寸参数（见图648），推荐按下述经验数据选取。a.刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取r=(0.80.9)。b.零件的加工高度H()R，以保证刀

30、具有足够的刚度。c.对不通孔(深槽)，选取lH+(510)mm(l为刀具切削部分长度，H为零件高度)。d.加工外型及通槽时，选取lH+r+(510)mm(r为刀尖角半径)。e.粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径D粗可按下式计算(见图647)：D粗=+D 式中：D轮廓的最小凹圆角直径；圆角邻边夹角等分线上的槽加工余量；1精加工余量；回角两邻边的夹角。f.加工筋时，刀具直径为D(510)b，其中b为筋的厚度。第65页/共85页图6 648 48 立铣刀尺寸选择 图6 647 47 粗加工立铣刀直径估算第66页/共85页 切削用量的选择 1 1背吃刀量(端铣)或侧吃刀量(圆周铣)背吃刀量ap为平行于铣刀

31、轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ap为切削层深度；而圆周铣削时，ap为被加工表面的宽度。侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，ae为切削层深度。图6 632 32 铣削切削用量 a)圆周铣 b)端铣 第67页/共85页背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定 （1)在工件表面粗糙度值要求为Ra12.525m时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。（2)在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2

32、12.5m时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.51.0mm余量，在半精铣时切除。（3)在工件表面粗糙度值要求为Ra0.83.2m时，可分粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.52mm；精铣时圆周铣侧吃刀量取0.30.5mm，面铣刀背吃刀量取0.5 1mm。第68页/共85页2 2进给速度 进给速度vf是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mmmin。它与铣刀转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量fz(单位为mmz)的关系为：vf=fzzn 每齿进给量fz的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料

33、的强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。每齿进给量的确定可参考表25选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取小值。第69页/共85页3 3切削速度 铣削的切削速度计算公式为：由式可知铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap 侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比，而与铣刀直径d成正比。其原因为fz、ap、ae和Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。刀具耐用度的提高使允许使用的切削速度降低。但是加大铣刀直径d则可改善散热条件，因而可提高切削速度。

34、式中的系数及指数是经过试验求出的，可参考有关切削用量手册选用。此外，铣削的切削速度也可简单地参考表6-7选取.第70页/共85页6.2.5 数控铣削加工中的装刀与对刀技术 1.对刀点的选择 在加工时，工件在机床加工尺寸范围内的安装位置是任意的，要正确执行加工程序，必须确定工件在机床坐标系中的确切位置。对刀点是工件在机床上定位装夹后，设置在工件坐标系中，用于确定工件坐标系与机床坐标系空间位置关系的参考点。对刀点可以设置在工件上，也可以设置在夹具上，但都必须在编程坐标系中有确定的位置。为了保证加工精度的要求，对刀点应尽可能选在零件的设计基准或工艺基准上。2.对刀方法 3.换刀点的选择第71页/共8

35、5页6.3 6.3 典型零件的数控铣削加工工艺分析 6 63 31 1平面槽形凸轮零件加工工艺分析 图6-37所示为平面槽形凸轮零件，其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工完，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。零件材料为HT200，其数控铣床加工工艺分析如下。图6-37 平面槽形凸轮零件图第72页/共85页1零件图工艺分析 凸轮槽形内、外轮廓由直线和圆弧组成，几何元素之间关系描述清楚完整，凸轮槽侧面与20、12两个内孔表面粗糙度要求较高，为Ra1.6。凸轮槽内外轮廓面和20孔与底面有垂直度要求。零件材料为HT200，切削加工性能较好。根据上述分析，凸轮槽内、外轮廓及20、12两个孔的加工应分粗、精加

36、工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。2确定装夹方案 根据零件的结构特点，加工20、12两个孔时，以底面A定位(必要时可设工艺孔)，采用螺旋压板机构夹紧。加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和20、12两个孔为定位基准。为此，设计一“一面两销”专用夹具，在一垫块上分别精镗20、12两个定位销安装孔，孔距为65mm，垫块平面度为0.04mm。装夹示意如图638所示。采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时振动。图6-38 凸轮槽加工装夹示意图l-开口垫圈 2-带螺纹圆柱销 6-压紧螺母 4-带螺纹削边销 5-垫圈 6-工件 7

37、-垫块第73页/共85页3确定加工顺序及进给路线 加工顺序的拟定按照基面先行、先粗后精的原则确定。因此应先加工用作定位基准的20、12两个孔，然后再加工凸轮槽内外轮廓表面。为保证加工精度，粗、精加工应分开，其中20、12两个孔的加工采用钻孔-粗铰-精铰方案。进给路线包括平面进给和深度进给两部分。平面进给时，外凸轮廓从切线方向切入，内凹轮廓从过渡圆弧切入。为使凸轮槽表面具有较好的表面质量，采用顺铣方式铣削，对外凸轮廓，按顺时针方向铣削，对内凹轮廓逆时针方向铣削，图所示即为铣刀在水平面内的切入进给路线。深度进给有两种方法：一种是在XOZ平面(或YOZ平面)来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种方法是先

38、打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。平面槽形凸轮的切入进给路线a）直线切入外凸轮廓 b）过度圆弧切入内凹轮廓第74页/共85页4刀具选择 根据零件的结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，取为6mm。粗加工选用6高速钢立铣刀，精加工选用6硬质合金立铣刀。所选刀具及其加工表面见表6-8平面槽形凸轮数控加工刀具卡片。表6-8 6-8 平面槽形凸轮数控加工刀具卡片产品名称或代号 零件名称平面槽形凸轮零件图号 序号刀具号刀 具加工表面备 注规格名称数量刀长mm1T015中心钻钻5mm中心孔2T0219.6钻头14520孔粗加工6T0611.6钻头16012孔粗加工4T0420铰刀1

39、4520孔精加工5T0512铰刀16012孔精加工6T0690倒角铣刀120孔倒角1.5457T076高速钢立铣刀120粗加工凸轮槽内外轮廓底圆角RO.58T086硬质合金立铣刀120精加工凸化槽内外轮廓编制 审核批 年月日共 页第 页 第75页/共85页5 5切削用量的选择 凸轮槽内、外轮廓精加工时留0.1mm铣削余量，精铰20、12两个孔时留0.lmm铰削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后按式vc=dn/1000，vf=nZfz计算主轴转速与进给速度(计算过程从略)。6 6填写数控加工工序卡片 将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入表6-9

40、平面槽形凸轮数控加工工序卡片。第76页/共85页表6-9 6-9 平面槽形凸轮数控加工工序卡片单位名称 产品名称或代号零件名称零件图号卡 子工序号程序编号夹具名称使用设备车 间螺旋压板XK50254数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格mm主轴转速 rmin-1进给速度mmmin1背吃刀量/mm备注1A面定位钻5中心孔 (2处)T015755 手动2钻19.6孔 T0219.640240自动6钻11.6孔 T0611.640240自动4铰20孔 T0420160200.2自动5铰12孔 T0512160200.2自动620孔倒角1.545 T069040220手动7一面两孔定位，粗铣凸轮槽内轮廓

41、 T076l100404自动8粗铣凸轮槽外轮廓T0761100404自动9精铣凸轮槽内轮廓T08614952014自动10精铣凸轮槽外轮廓T08614952014自动11翻面装夹，铣20孔另一侧倒角1.545T069040220手动编制审核批准年 月 日共 页第 页第77页/共85页6 63 32 2 箱盖类零件 图6-39所示的泵盖零件，材料为HT200，毛坯尺寸(长宽高)为170mm110mm60mm，小批量生产，试分析其数控铣床加工工艺过程。图6-39 泵盖零件图第78页/共85页1.零件工艺分析 该零件主要由平面、外轮廓以及孔系组成。其中32H7和2-6H8三个内孔的表面粗糙度要求较高

42、，为Ra1.6；而12H7内孔的表面粗糙度要求更高，为Ra0.8；32H7内孔表面对A面有垂直度要求，上表面对A面有平行度要求。该零件材料为铸铁，切削加工性能较好。根据上述分析，32H7孔、2-6H8孔与12H7孔的粗、精加工应分开进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足32H7内孔表面的垂直度要求。2 2选择加工方法 (1)上、下表面及台阶面的粗糙度要求为Ra3.2，可选择“粗铣-精铣”方案。(2)孔加工方法的选择 孔32H7，表面粗糙度为Ra1.6，选择“钻-粗镗-半精镗-精镗”方案。孔12H7，表面粗糙度为Ra0.8，选择“钻-粗铰-精铰”方案。孔6-7，表面粗糙

43、度为Ra3.2，无尺寸公差要求，选择“钻-铰”方案。孔2-6H8，表面粗糙度为Ral.6，选择“钻-铰”方案。孔18和6-10，表面粗糙度为Ra12.5，无尺寸公差要求，选择“钻孔-锪孔”方案。螺纹孔2-M16-H7，采用先钻底孔，后攻螺纹的加工方法。第79页/共85页3.3.确定装夹方案 该零件毛坯的外形比较规则，因此在加工上下表面、台阶面及孔系时，选用平口虎钳夹紧；在铣削外轮廓时，采用“一面两孔”定位方式，即以底面A、32H7孔和12H7孔定位。4.4.确定加工顺序及走刀路线 按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序，详见表611泵盖零件数控加工工序卡。外轮廓加工采用顺铣方式，刀

44、具沿切线方向切入与切出。5.5.刀具选择 （1）零件上、下表面采用端铣刀加工，根据侧吃刀量选择端铣刀直径，使铣刀工作时有合理的切入切出角；且铣刀直径应尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。（2）台阶面及其轮廓采用立铣刀加工，铣刀半径只受轮廓最小曲率半径限制，取R=6mm。（6）孔加工各工步的刀具直径根据加工余量和孔径确定。该零件加工所选刀具详见表610泵盖零件数控加工刀具卡片。第80页/共85页表6-106-10泵盖零件数控加工刀具卡片产品名称或代号 零 件 名 称泵 盖零件图号序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面备注lT01125硬质合金端面铣刀

45、1铣削上、下表面 2T0212硬质合金立铣刀 1铣削台阶面及其轮廓 6T066中心钻 1钻中心孔 4T0427钻头 1钻62H7底孔 5T05内孔镗刀 1粗镗半精镗和精镗62H7 6T0611.8钻头 1钻12H7底孔 7T07811锪钻 l锪18孔 8T0812铰刀 l铰12H7孔 9T0914钻头 1钻2-M16螺纹底孔 10T1090倒角铣刀 l2-M16螺孔倒角 11T11M16机用丝锥 1攻2-M16螺纹孔 12T126.8钻头 1钻6-7底孔 16T16105.5锪钻 1锪6-10孔 14T147铰刀1铰6-7孔 15T155.8钻头1钻2-6H8底孔 16T166铰刀 l铰2-6

46、H8孔 17T1765硬质合金立铣刀 l铣削外轮廓 编制 审核 批 准 年 月 日共 页第 页第81页/共85页6.6.切削用量选择 该零件材料切削性能较好，铣削平面、台阶面及轮廓时，留0.5mm精加工余量；孔加工精镗余量留0.2mm、精铰余量留0.1mm。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后式vc=dn/1000，vf=nZfz计算主轴转速与进给速度(计算过程从略)。7.7.拟定数控铣削加工工序卡片 为更好地指导编程和加工操作，把该零件的加工顺序、所用刀具和切削用量等参数编入表611所示的泵盖零件数控加工工序卡片中。第82页/共85页表6-11 6-11

47、 泵盖零件数控加工工序卡片 单 位 名 称 产品名称或代号零件名称零件图号泵盖工序号程序编号夹具名称使用设备车 间平口虎钳和一面两销自制夹具XK5025数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格mm主轴转速rmin-1进给速度mmmin-1背吃刀量mm备注1粗铣定位基准面A T01125180 402自动2精铣定位基淮面A T0l125180 250.5自动6粗铣上表面 T0l125180 402自动4精铣上表面 T01125180 25O.5自动5粗铣台阶面及其轮廓 T0212900 404自动6精铣台阶面及其轮廓T0212900 250.5自动7钻所有孔的中心孔 T066 lO00 自动8钻 6

48、2H7底 孔 至27 T0427200 40自动9粗 镗 62H7孔 至60 T05 500801.5自动10半精镗62H7孔至61.6 T05700 700.8自动11精镗62H7孔 T05 800 600.2自动12钻 12H7底 孔 至11.8 T0611.8 600 60自动第83页/共85页16锪18孔 T071811 150 60自动14粗铰12H7 T0812 100 40O.1自动15精铰12H7T0812100 40自动16钻2-M16底孔至14T0914450 60自动172-M16底孔倒角T1090倒角铣刀600 40手动18攻2-M16螺纹孔T11M16100 200自动19钻6-7底孔至68T126.8700 70自动20锪6-10孔T161O5.5150 60自动2l铰6-7孔 T147100 250.1自动22钻2-6H8底孔至45.8 T155.8900 80自动26铰2-6H8孔 T166100 250.1自动24一面两孔定位粗铣外轮廓T1765600 402自动25精铣外轮廓 T1765 600 250.5自动编制审核批淮 年 月 日共 页第 页第84页/共85页感谢您的观看。第85页/共85页