平面及復雜曲面加工

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯平面及復雜曲面加工 一、概述 平面是箱體類零件、盤類零件的主要表面之一，平面加工的技術(shù)要求包括：平面本身的精度（例如直線度、平面度），表面粗糙度，平面相對于其它表面的尺寸精度、位置精度（例如平行度、垂直度等）。 加工平面的方法許多，常用的有銑、刨、車、拉、磨削等方法。銑平面是平面加工最常用的方法。 刨平面所用機床、工具結(jié)構(gòu)簡潔，調(diào)整便利，通用性好。經(jīng)粗刨精刨后，兩平面間的尺寸精度可達IT9IT7級，表面粗糙度Ra可達 ，直線度可達0.040.08mm/m ；假如再經(jīng)過寬刃細刨，刨削質(zhì)量還可相應提高；但刨削為斷續(xù)切削，往復運動換向時有較大的慣性沖擊，刨削速度比

2、其它切削方式低得多(一般都小于60m/min )，再加上刨平面還有空行程損失，故刨平面的生產(chǎn)效率較低；刨平面只適于在單件小批量生產(chǎn)中應用，尤其適于加工狹長平面，例如床身導軌等。 平面加工中的車、拉、磨削等加工方法，其工藝特點與前面在外圓表面及孔加工中的論述基本相同。車平面主要用于加工軸、套、盤等回轉(zhuǎn)體零件的端面，端面較大時，一般都在立式車床上加工；在車床上加工端面簡單保證端面與軸線的垂直度要求。拉平面是一種加工精度高、生產(chǎn)效率高的先進加工方法，適于在大批大量生產(chǎn)中加工質(zhì)量要求較高，但面積不大的平面。磨平面更適合于做精加工工作，它能加工淬硬工件。 二、銑平面 銑削時，銑刀的旋轉(zhuǎn)運動是主運動。 為

3、背吃刀量（銑削深度），是指平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸； 是側(cè)吃刀量（銑削寬度），是指垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸； 為進給速度，是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移量。 1. 銑削方式 銑平面有端銑和周銑兩種方式，端銑是指用分布在銑刀端面上的刀齒進行銑削的方法；周銑是指用分布在銑刀圓柱面上的刀齒進行銑削的方法。由于端銑的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率比周銑高，在大批量生產(chǎn)中端銑比周銑用得多。周銑可使用多種形式的銑刀，能銑槽、銑成形表面，并可在同一刀桿上安裝幾把刀具同時加工幾個表面，適用性好，在生產(chǎn)中用得也比較多。 根據(jù)銑平面時主運動方向與進給運動方向的相對關(guān)系，周銑有順銑和逆銑之分。工

4、件進給方向與銑刀的旋轉(zhuǎn)方向相反稱為逆銑，工件進給方向與銑刀的旋轉(zhuǎn)方向相同稱為順銑。 順銑和逆銑各有特點，應依據(jù)加工的詳細條件合理選擇。 從切屑截面外形分析逆銑時，刀齒的切削厚度由零漸漸增加，刀齒切入工件時切削厚度為零，由于切削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在已加工表面上滑擦一段距離后才能真正切入工件，因而刀齒磨損快，加工表面質(zhì)量較差；順銑時則無此現(xiàn)象。實踐證明，順銑時銑刀壽命比逆銑高23倍 ，加工表面也比較好，但順銑不宜銑帶硬皮的工件。 從工件裝夾牢靠性分析逆銑時，刀齒對工件的垂直作用力Fv向上，簡單使工件的裝夾松動；順銑時，刀齒對工件的垂直作用力Fv向下，使工件壓緊在工作臺上，加工比較平穩(wěn)。 從工作

5、臺絲杠、螺母間隙分析螺母固定不動，絲杠回轉(zhuǎn)帶動工作臺(與工件)作進給運動。逆銑 時，工件受到的水平銑削力FH與進給速度vf的方向相反，銑床工作臺絲杠始終與螺母接觸。順銑時，工件受到的水平銑削力FH與進給速度vf相同，由于絲杠螺母間有間隙，銑刀會帶動工件和工作臺連同絲杠一起竄動，使銑削進給量突然增大，簡單打刀。采納順銑法加工時必需實行措施消退絲杠與螺母之間的間隙。 端銑時，銑刀刀齒切入切出工件階段會受到很大的沖擊。在刀齒切入階段，刀齒完全切入工件的過渡時間越短，刀齒受到的沖擊越大。刀齒完全切入工件時間的長短與刀具的切入角有關(guān)，切入角越小，刀齒全部切入工件的過渡時間越短，刀齒受到的沖擊就越大，趨于

6、0時是最不利的狀況。從減小刀齒切入工件時受到的沖擊考慮，不對稱銑比對稱銑較為有利。 2. 銑刀及其幾何角度 銑刀的種類許多，按用途可分為圓柱形銑刀、面銑刀、三面刃銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、角度銑刀、成形銑刀等。 銑刀的幾何角度如下： 1）前角 及 銑刀前角 在正交平面 中測量。為了便于銑刀制造和測量，圓柱 柱形銑刀還要標注法平面 內(nèi)的法前角 。 2）后角 銑刀后角在正交剖面 中測量。 3）刃傾角 銑刀的刃傾角是主切削刃和基面之間的夾角，在切削平面 中測量。圓柱形銑刀的刃傾角就是刀齒的螺旋角 。 3. 銑削的工藝特點及應用范圍 由于銑刀是多刃刀具，刀齒能連續(xù)地依次進行切削，沒有空程損失，且主運動為

7、回轉(zhuǎn)運動，可實現(xiàn)高速切削，故銑平面的生產(chǎn)效率一般都比刨平面高。其加工質(zhì)量與刨平面相當， 經(jīng)粗銑-精銑后，尺寸精度可達IT9IT7級，表面粗糙度Ra可達6.31.6 。 由于銑平面的生產(chǎn)率高，在大批大量生產(chǎn)中銑平面已漸漸取代了刨平面。在成批生產(chǎn)中，中小件加工大多采納銑削，大件加工則銑刨兼用，一般都是粗銑、精刨。而在單件小批生產(chǎn)中，特殊是在一些重型機器制造廠中，刨平面仍被廣泛采納。由于刨平面不能獲得足夠的切削速度，有色金屬材料的平面加工幾乎全部都用銑削。 三、簡單曲面加工 除前面爭論過的外圓、內(nèi)孔表面（同屬旋轉(zhuǎn)表面）的加工及平面加工外，在機械制造中簡單曲面加工也占肯定比例。表面不能通過一條固定外形

8、的母線沿另一條導線運動形成，通常稱為簡單曲面。 簡單曲面由刀具相對于工件在三維空間內(nèi)作坐標運動形成，其切削加工方法主要有仿形銑和數(shù)控銑兩種，使用的刀具一般為頭部為圓形的球頭銑刀。仿形銑必需預先制造出具有與被加工曲面相同外形的樣件作為靠模。加工中與球頭銑刀直徑相同的球形仿形頭始終以肯定的壓力緊靠樣件表面，仿形頭相對樣件的運動被轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后用來掌握仿形銑床各相應坐標軸的伺服進給機構(gòu)，球頭銑刀便在工件上加工出與樣件具有相同外形的曲面。 隨著數(shù)控加工技術(shù)的進展及數(shù)控加工設備的普及，特殊是隨著CAD/CAM和計算機幫助編程技術(shù)的進展，數(shù)控銑削現(xiàn)已成為簡單曲面切削加工最主要的方法。在數(shù)控銑床

9、或加工中心上加工曲面時，由加工程序掌握機床運動，使球頭銑刀逐點按曲面三維坐標加工，被加工曲面是球頭銑刀刃形在各點切削時形成的包絡面。 在數(shù)控編程中處理的簡單曲面有兩類，一類是用方程式描述的解析曲面；另一類是以簡單方式自由變化的曲面，稱為自由曲面，這類曲面通常是用三維離散坐標點表示的。對于解析曲面，只要給出任意兩個坐標值就可以求出第三個坐標值，曲面上的每個點都可由曲面方程嚴格定義。對于自由曲面，首先應采納適當?shù)臄?shù)學方法對曲面進行描述，建立曲面數(shù)學模型，然后將數(shù)學模型轉(zhuǎn)換成計算機能夠接受的形式輸入計算機，編程時再由計算機根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)對曲面進行計算和處理，形成數(shù)控加工程序。簡單曲面的數(shù)控加工程序一

10、般狀況下要由計算機幫助完成。一些大型的商業(yè)化CAD/CAM集成軟件包（如pro/E、UG、CATIA、Mastercam等）可利用零件設計時供應的信息，自動生成簡單曲面的數(shù)控加工程序，并可進行加工過程的動態(tài)模擬。 大型的簡單曲面需要在多軸聯(lián)動加工中心上加工，加工中心上設有刀庫，一般都配備十幾把、幾十把甚至上百把刀具用來完成不同曲率半徑曲面的粗、精加工。 數(shù)控加工與仿形法加工相結(jié)合，產(chǎn)生了數(shù)控仿形技術(shù)。對于要依據(jù)實物模型來進行加工的零件，數(shù)控仿形加工系統(tǒng)可在利用數(shù)控機床本身的數(shù)控坐標測量系統(tǒng)對實物模型進行仿形測量的同時，完成物體幾何外形的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，直接進行仿形加工。 數(shù)控仿形加工的另一種加工方式是利用機床本身的測量系統(tǒng)或三坐標測量機先進行型面測量，對測量結(jié)果進行數(shù)字化建模處理后，