項(xiàng)目一數(shù)控銑削加工工藝分析課件

1、項(xiàng)目一 數(shù)控銑削加工工藝分析項(xiàng)目導(dǎo)入一相關(guān)知識(shí) 二項(xiàng)目實(shí)施三拓展知識(shí)四知識(shí)目標(biāo)1了解有關(guān)數(shù)控銑削的主要加工對(duì)象、掌握數(shù)控銑削的加工方法與選用2掌握數(shù)控銑削加工工藝分析的內(nèi)容與方法3掌握數(shù)控銑削加工刀具知識(shí)4掌握數(shù)控銑削加工中切削加工進(jìn)給路線的確定5掌握數(shù)控銑削加工中粗、精加工時(shí)的切削用 量選用能力目標(biāo)1能選擇并確定數(shù)控銑削加工的內(nèi)容2能綜合應(yīng)用數(shù)控銑削加工工藝知識(shí)，分析典型零件的數(shù)控銑削加工工藝，編制工藝文件一、項(xiàng)目導(dǎo)入圖1-1所示為平面槽形凸輪零件圖，零件材料為HT200，其外部輪廓尺寸已經(jīng)由前道工序加工，本工序的任務(wù)是在銑床上加工槽與孔。要求分析其數(shù)控銑床加工工藝，設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝方案，編

2、制數(shù)控加工工序卡、數(shù)控銑削加工刀具卡。圖1-1 平面槽形凸輪二、相關(guān)知識(shí) 程序編制人員在進(jìn)行工藝分析時(shí)，應(yīng)該具備機(jī)床說(shuō)明書(shū)、編程手冊(cè)、切削用量表、標(biāo)準(zhǔn)工具夾具手冊(cè)等資料，并根據(jù)被加工零件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的數(shù)控機(jī)床，制定加工方案，確定零件的加工順序，以及各工序所用刀具、夾具、切削用量等，力求高效率地加工出合格的零件。（一）數(shù)控銑削加工的工藝特點(diǎn)1數(shù)控銑削加工工藝特點(diǎn)（1）工序集中原則一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比普通機(jī)床加工的內(nèi)容復(fù)雜，這是因?yàn)榱慵臄?shù)控加工過(guò)程是由程序控制的，且數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，若只加工簡(jiǎn)單工序內(nèi)容，則不能充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能，在經(jīng)濟(jì)上對(duì)生產(chǎn)效率的提高有

3、限，所以在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)應(yīng)盡可能多地安排較復(fù)雜的工序內(nèi)容，盡量減少零件的裝夾次數(shù)。（2）工序內(nèi)容合理、正確在通用機(jī)械加工設(shè)備上加工零件時(shí)，工藝規(guī)程制定的許多內(nèi)容，如工步的安排、走刀路線、切削刀具的幾何形狀、切削用量等，都是由操作工人來(lái)考慮、選擇和確定的。而進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，零件的加工過(guò)程完全由數(shù)控系統(tǒng)按給定的零件數(shù)控加工程序執(zhí)行，即加工中所需的所有工藝參數(shù)必須在零件的數(shù)控加工程序中準(zhǔn)確地體現(xiàn)出來(lái)，所以，零件的數(shù)控加工程序要有極高的正確性和合理性，不能有絲毫的差錯(cuò)，否則就不能加工出合理的零件。 選擇使工件在加工后變形小的路線。（2）尋求最短加工路線圖1-19 最短走刀路線的設(shè)計(jì)同時(shí)，在對(duì)圖形

4、進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和編程時(shí)，要力求準(zhǔn)確無(wú)誤，以使數(shù)控加工順利進(jìn)行。在實(shí)際工作中，由于一個(gè)小數(shù)點(diǎn)或一個(gè)逗號(hào)的差錯(cuò)，就可能釀成重大機(jī)床事故和質(zhì)量事故。針對(duì)這一特點(diǎn)，在編制數(shù)控加工程序時(shí)必須細(xì)心，同時(shí)在程序編制過(guò)程中應(yīng)同操作工人配合好，以提高程序編制的質(zhì)量。 2數(shù)控銑削加工工藝內(nèi)容的選擇在選擇數(shù)控銑削加工內(nèi)容時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)和關(guān)鍵作用。主要選擇的加工內(nèi)容如下： 工件上的曲線輪廓，特別是由數(shù)學(xué)表達(dá)式給出的非圓曲線、列表曲線等曲線輪廓，如正弦曲線；圖1-2 球面 已給出數(shù)學(xué)模型的空間曲面，如圖1-2所示的球面； 形狀復(fù)雜、尺寸繁多、劃線與檢測(cè)困難的部位； 用通用銑床加工時(shí)難以觀察、測(cè)量和控制進(jìn)給的

5、內(nèi)外凹槽； 以尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔和面； 能在一次安裝中順帶銑出來(lái)的簡(jiǎn)單表面或形狀； 用數(shù)控銑削方式加工后，能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的一般加工內(nèi)容。不宜采用數(shù)控銑削加工的內(nèi)容如下： 需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間占機(jī)和進(jìn)行人工調(diào)整的粗加工內(nèi)容，如以毛坯粗基準(zhǔn)定位劃線找正的加工； 必須按專用工裝協(xié)調(diào)的加工內(nèi)容（如標(biāo)準(zhǔn)樣件、協(xié)調(diào)平板、模胎等）； 毛坯上的加工余量不太充分或不太穩(wěn)定的部位； 簡(jiǎn)單的粗加工面； 必須用細(xì)長(zhǎng)銑刀加工的部位，一般指狹長(zhǎng)深槽或高筋板小轉(zhuǎn)接圓弧部位。 零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注。（二）數(shù)控銑削加工零件的工藝性分析 分析零件的形狀、結(jié)構(gòu)及尺寸的特點(diǎn) 檢查零件的加工要求 統(tǒng)一內(nèi)壁圓弧的尺寸。圖

6、1-3 零件尺寸公差帶的調(diào)整a內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑R不能太小。如圖1-4（a）所示，當(dāng)工件的被加工輪廓高度H較小，內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑R較大時(shí)，則可采用刀具切削刃長(zhǎng)度L較小，直徑D較大的銑刀加工。這樣，底面A的走刀次數(shù)較少，表面質(zhì)量較好，因此，工藝性較好。反之，銑削工藝性則較差，如圖1-4（b）所示。通常，當(dāng)R0.2H時(shí)，零件結(jié)構(gòu)工藝性較好。 圖1-4 內(nèi)壁轉(zhuǎn)接圓弧半徑b內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r不要過(guò)大。如圖1-5（a）所示，銑刀直徑D一定時(shí)，銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D2r，工件的內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑r越小，則d越大，即銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工能力越強(qiáng)，銑削工藝性越好。反之，工藝性越

7、差，如圖1-5（b）所示。當(dāng)?shù)酌驺娤髅娣e大，轉(zhuǎn)接圓弧半徑r也較大時(shí)，只能先用一把r較小的銑刀加工，再用符合要求r的刀具加工，分兩次完成切削。圖1-5 內(nèi)壁與底面轉(zhuǎn)接圓弧半徑 分析零件材料的種類、牌號(hào)及熱處理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理選擇刀具材料和切削參數(shù)。同時(shí)要考慮熱處理對(duì)零件的影響，如熱處理變形，并在工藝路線中安排相應(yīng)的工序消除這種影響，而零件最終熱處理狀態(tài)也將影響工序的前后順序。 當(dāng)零件上的一部分內(nèi)容已經(jīng)加工完成，這時(shí)應(yīng)充分了解零件的已加工狀態(tài)，數(shù)控銑削加工的內(nèi)容之間與已加工內(nèi)容之間的關(guān)系，尤其是位置尺寸關(guān)系，這些內(nèi)容之間在加工時(shí)如何協(xié)調(diào)，采用什么方式或基準(zhǔn)保證加工要求，如

8、對(duì)其他企業(yè)的外協(xié)零件的加工。 2定位基準(zhǔn)要統(tǒng)一3分析零件的變形情況4零件毛坯的工藝性分析（1）毛坯應(yīng)有充分穩(wěn)定的加工余量（2）分析毛坯的裝夾適應(yīng)性 （3）分析毛坯的余量大小及均勻性1加工方案的選擇（1）平面輪廓的加工方法（三）數(shù)控銑削加工的工藝路線的擬定平面輪廓銑削 （2）固定斜角平面的加工方法 主軸擺角加工固定斜角平面（3）變斜角面的加工方法 對(duì)曲率變化較小的變斜角面，用4坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，采用立銑刀（但當(dāng)零件斜角過(guò)大，超過(guò)機(jī)床主軸擺角范圍時(shí)，可用角度成形銑刀加以彌補(bǔ)）以插補(bǔ)方式擺角加工，如圖1-9（a）所示。 對(duì)曲率變化較大的變斜角面，用4坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工難以滿足加工要求，最好用5坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)

9、控銑床，以圓弧插補(bǔ)方式擺角加工，如圖1-9（b）所示。圖1-9 4、5坐標(biāo)數(shù)控銑床加工零件變斜角面 采用3坐標(biāo)數(shù)控銑床2坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，利用球頭銑刀或鼓形銑刀，以直線或圓弧插補(bǔ)方式進(jìn)行分層銑削加工，加工后的殘留面積用鉗修方法清除。圖1-10所示為用鼓形銑刀銑削斜角面。（4）曲面輪廓的加工方法 對(duì)曲率變化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用兩軸半坐標(biāo)的行切法加工，即X、Y、Z3軸中任意兩軸作聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)，第3軸作單獨(dú)的周期進(jìn)給，如圖1-11所示。圖1-10 用鼓形銑刀分層銑變削斜角 圖1-11 兩軸半坐標(biāo)行切法加工曲面 兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工曲面的刀心軌跡O1O2和切削點(diǎn)軌跡ab，如圖1-12所示。 對(duì)曲率

10、變化較大和精度要求較高的曲面的精加工，常用Z、Y、Z 3坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)的行切法加工，如圖1-13所示。 對(duì)像葉輪、螺旋槳這樣的零件，因其葉片形狀復(fù)雜，刀具容易與相鄰表面干涉，常用5坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，其加工原理如圖1-14所示。圖1-12 兩軸半坐標(biāo)行切法加工曲面的切削點(diǎn)軌跡 圖1-13 3軸聯(lián)動(dòng)行切法加工曲面的切削點(diǎn)軌跡 圖1-14 曲面的5坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工 工序集中原則 工序分散原則2工序的劃分 （2）工序劃分方法 按零件裝夾定位方式劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。 按所用刀具劃分。以同一把刀具加工的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。 按粗、精加工劃分。粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道

11、工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。 按加工部位劃分。以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的零件（如內(nèi)腔、外形、曲面或平面），可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位劃分成多道工序，并將每一部分的加工作為一道工序。3加工順序的安排 基面先行原則。 先粗后精原則 先主后次原則。 先面后孔原則。4確定走刀路線和工步順序數(shù)控銑削加工走刀路線的設(shè)計(jì)主要遵循以下原則： 保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求； 提高加工效率。在確定走刀路線時(shí)，針對(duì)數(shù)控銑床的特點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面。（1）保證零件的加工精度和表面粗糙度 最終輪廓一次走刀完成。為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，

12、最終輪廓應(yīng)安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來(lái)。圖1-15（a）所示為用行切法加工內(nèi)腔的走刀路線，這種走刀能切除內(nèi)腔中的全部余量，不留死角，不傷輪廓。但行切法將在兩次走刀的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下殘留高度，而達(dá)不到要求的表面粗糙度，所以采用圖1-15（b）所示的走刀路線，先用行切法，最后沿周向環(huán)切一刀，光整輪廓表面，能獲得較好的效果。圖1-15（c）所示也是一種較好的走刀路線方式。圖1-15 銑削內(nèi)腔的3種走刀路線 選擇切入切出方向銑削平面零件外輪廓時(shí)，一般采用立銑刀側(cè)刃切削。刀具切入工件時(shí)，應(yīng)避免沿零件輪廓的法線切入，而應(yīng)沿外廓曲線延長(zhǎng)線切入，如圖1-16（a）所示。銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時(shí)，若內(nèi)輪廓曲線

13、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，刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入、切出，此時(shí)刀具的切入、切出點(diǎn)應(yīng)盡量選在內(nèi)輪廓曲線兩幾何元素的交點(diǎn)處，如圖1-16（b）所示。圖1-16 刀具切入和切出時(shí)的外延如圖1-17（a）所示，切削外圓凸臺(tái)時(shí)，使用與圓相切的切入切出直線段，切入路線為12345；如圖1-17（b）所示，銑削內(nèi)圓輪廓的進(jìn)給路線為12345，R1為零件圓弧輪廓半徑，R2為過(guò)渡圓弧半徑。圖1-17 銑削圓的切入和切出路線 避免機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)反向間隙對(duì)加工精度的影響。 圖1-18 鏜孔加工路線（3）銑削曲面的加工路線圖1-20 曲面加工的加工路線（4）順銑和逆銑對(duì)加工影響圖1

14、-21 順銑和逆銑切削方式5對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定（1）對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則如下。 所選的對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)使程序編制簡(jiǎn)單。 對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點(diǎn)的位置。 對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在加工時(shí)檢驗(yàn)方便、可靠的位置。 對(duì)刀點(diǎn)的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。圖1-22 對(duì)刀點(diǎn)（2）刀位點(diǎn)圖1-23 刀位點(diǎn)（3）換刀點(diǎn)換刀點(diǎn)是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置。換刀點(diǎn)可以是某一固定點(diǎn)（如加工中心，其換刀機(jī)械手的位置是固定的），也可以是任意的一點(diǎn)（如數(shù)控車床）。為防止換刀時(shí)碰傷零件及其他部件，換刀點(diǎn)常常設(shè)置在被加工零件或夾具的輪廓之外，并留有一定的安全量。（四）數(shù)值計(jì)算 根據(jù)零件圖樣給出的形狀、尺寸、公差等，直接通過(guò)數(shù)學(xué)

15、方法，計(jì)算出編程時(shí)所需要的有關(guān)各點(diǎn)的坐標(biāo)值； 當(dāng)按照零件圖樣給出的條件不能直接計(jì)算出編程所需的坐標(biāo)，也不能按零件給出的條件直接進(jìn)行工件輪廓幾何要素的定義時(shí)，就必須根據(jù)所采用的具體工藝方法、工藝裝備等加工條件，對(duì)零件原圖形及有關(guān)尺寸進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理或改動(dòng)，才可以進(jìn)行各點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算和編程工作。1基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算圖1-24 零件輪廓的基點(diǎn)圖1-25 零件輪廓的節(jié)點(diǎn)2刀位點(diǎn)軌跡的計(jì)算刀位點(diǎn)是標(biāo)志刀具所處不同位置的坐標(biāo)點(diǎn)，不同類型的刀具其刀位點(diǎn)不同，數(shù)控系統(tǒng)從對(duì)刀點(diǎn)開(kāi)始控制刀位點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并由刀具的切削刃加工出所要求的零件輪廓，零件的輪廓形狀是通過(guò)刀具切削刃進(jìn)行切削形成的。 （五）零件的定位與裝夾方式

16、的選擇 盡可能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)統(tǒng)一，以減小基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。 減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部或大部分的待加工表面，以提高加工效率和保證加工精度。 避免采用占機(jī)人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案。 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。 裝夾如圖1-26所示的薄壁箱體時(shí)，夾緊力不應(yīng)作用在箱體的頂面，而應(yīng)作用在剛性較好的凸邊上，如圖1-26（a）所示，或改為在頂面上3點(diǎn)夾緊，改變著力點(diǎn)位置，以減小夾緊變形，如圖1-26（b）所示。圖1-26 夾緊力作用點(diǎn)與夾緊變形的關(guān)系2選擇夾具的基本原則 盡量采用組合夾具、通用夾具，避免采用專用夾具。 零件的裝卸要快

17、速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間，減少輔助時(shí)間。 夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開(kāi)，避免加工路徑中刀具與夾具元件發(fā)生干涉。 為提高數(shù)控加工效率，批量較大的零件加工可采用氣動(dòng)或液壓夾具、多工位夾具。 為滿足數(shù)控加工精度，要求夾具定位、夾具精度高。（六）數(shù)控銑削加工常用刀具及選用1數(shù)控銑削對(duì)刀具的要求 高剛度、高強(qiáng)度。為提高生產(chǎn)效率，往往采用高速、大切削用量的加工，因此數(shù)控銑削采用的刀具應(yīng)具有能承受高速切削和強(qiáng)力切削所必需的高剛度、高強(qiáng)度。 切削性能好。 精度高。 可靠性高。 耐用度高。 數(shù)控刀具應(yīng)能快速更換。 斷屑及排屑性能好。2銑削刀具材料（1）硬質(zhì)合金 鎢鈷類（WC+Co）

18、。 鎢鈦鈷類（WC+TiC+Co）。 碳化鈦基類（WC+TiC+Ni+Mo）。 鎢鈦鉭（鈮）鈷類（WC+ TiC + TaC(NbC)+Co）。（2）特殊刀具材料 陶瓷刀具。 金剛石刀具。 立方氮化硼刀具。（3）涂層刀具3數(shù)控銑削刀具的選用圖1-27 面（盤）銑刀（2）立銑刀立銑刀是數(shù)控加工中用的最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽較小的臺(tái)階面以及平面輪廓。如圖1-28所示 （3）球頭銑刀球頭銑刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是球部布滿切削刃，圓周刃與球部刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進(jìn)給。 圖1-28 立銑刀 圖1-29 機(jī)夾式球頭銑刀（4）鍵槽銑刀鍵槽銑刀主要用于加工封閉的鍵槽，鍵槽銑刀結(jié)構(gòu)與立銑刀相近，圓柱表面和

19、端面上都有切削刃，鍵槽銑刀只有兩個(gè)齒，端面刃延至中心，既像立銑刀，又像鉆頭。 圖1-30 鍵槽銑刀（5）鼓形銑刀圖1-31 鼓形銑刀 圖1-32 用鼓形銑刀分層銑削變斜角面（6）成形刀具成形銑刀一般是為特定形狀的工件或加工內(nèi)容專門設(shè)計(jì)制造的，如漸開(kāi)線齒面、燕尾槽和T形槽等。常用成形銑刀如圖1-33所示。 圖1-33 幾種常用的成形銑刀（七）數(shù)控銑削加工切削用量選用 粗加工時(shí)切削用量的選擇原則：首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 精加工時(shí)切削用量的選擇原則：首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加

20、工表面的粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。2切削用量的選擇（1）背吃刀量和側(cè)吃刀量的確定背吃刀量ap是指平行于銑刀軸線的切削層尺寸，端銑時(shí)為切削層的深度，周銑時(shí)為切削層的寬度，如圖1-35（a）所示。側(cè)吃刀量ae是指垂直于銑刀軸線的切削層尺寸，端銑時(shí)為被加工表面的寬度，周銑時(shí)為切削層的深度，如圖1-35（b）所示。圖1-35 銑削加工的切削用量（2）進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度F是刀具切削時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)工件與刀具沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移，單位為mm/min。對(duì)于多齒刀具，其進(jìn)給速度F、刀具轉(zhuǎn)速n、刀具齒數(shù)z和每齒進(jìn)給量fz的關(guān)系為 F=nzfz 銑刀每

21、齒進(jìn)給量fz參考值工 件 材 料fz粗 銑精 銑高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼0.100.15mm0.100.25mm0.020.05mm0.100.15mm鑄鐵0.120.20mm0.150.30mm（3）過(guò)切與欠切（a）欠切削 （b）過(guò)切削圖1-36 過(guò)切與欠切（4）切削速度的確定在選擇切削速度時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 應(yīng)盡量避開(kāi)積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域； 斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊和熱應(yīng)力，要適當(dāng)降低切削速度； 在易發(fā)生振動(dòng)的情況下，切削速度應(yīng)避開(kāi)自激振動(dòng)的臨界速度； 加工大件、細(xì)長(zhǎng)件和薄壁工件時(shí)，應(yīng)選用較低的切削速度； 加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。各種常用工件材料的銑削速

22、度參考值工作材料硬度（HB）銑削速度vc（m/min）工件材料硬度(HB)銑削速度vc（m/min）高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀低、中碳鋼220214080150工具鋼20025012243684225290153660114灰鑄鐵10014024361101153004259204075150225152160110高碳鋼220183660132230290918459022532514245310530032051021303253759123648可鍛鑄鐵11016042501002003754256103645160200243683120合金鋼220153655120

23、200240152472110225325102440802402809214060325425693060鋁鎂合金95100180600360600三、項(xiàng)目實(shí)施 圖1-1所示為平面槽形凸輪零件，其外部輪廓尺寸已經(jīng)由前道工序加工完，本工序的任務(wù)是在銑床上加工槽與孔。零件材料為HT200，其數(shù)控銑床加工工藝分析如下。1零件圖工藝分析凸輪槽內(nèi)、外輪廓及20、12兩個(gè)孔的加工應(yīng)分粗、精加工兩個(gè)階段進(jìn)行，以保證表面粗糙度要求。同時(shí)以底面A定位，提高裝夾剛度以滿足垂直度要求。 2選擇加工設(shè)備對(duì)平面槽形凸輪的數(shù)控銑削加工，一般采用2軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，因此，首先要考慮的是零件的外形尺寸和重量，使其在銑床

24、的允許范圍以內(nèi)；其次，考慮數(shù)控銑床的精度是否能滿足凸輪的設(shè)計(jì)要求；最后，看凸輪的最大圓弧半徑是否在數(shù)控系統(tǒng)允許的范圍之內(nèi)。根據(jù)以上3條即可確定所要使用2軸以上聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床。3確定裝夾方案裝夾示意如圖1-37所示，采用雙螺母夾緊，提高裝夾剛性，防止銑削時(shí)振動(dòng)。圖1-37 凸輪加工裝夾示意圖1開(kāi)口墊圈 2帶螺紋圓柱銷 3壓緊螺母 4帶螺紋削邊銷 5墊圈 6工作 7墊塊4確定加工順序及進(jìn)給路線，確定加工順序及走刀路線圖1-38所示即為銑刀在水平面內(nèi)的切入進(jìn)給路線。深度進(jìn)給有兩種方法：一種是在XOZ平面（或YOZ平面）來(lái)回銑削逐漸進(jìn)刀到既定深度；另一種是先打一個(gè)工藝孔，然后從工藝孔進(jìn)刀到既定深度。（

25、a）直線切入外凸輪廓 （b）過(guò)渡圓弧切入內(nèi)凹輪廓圖1-38 平面槽形凸輪的切入進(jìn)給路線5刀具選擇根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，銑削凸輪槽內(nèi)、外輪廓（即凸輪槽兩側(cè)面）時(shí)，銑刀直徑受槽寬限制，同時(shí)考慮鑄鐵屬于一般材料，加工性能較好，取為6mm。粗加工選用6高速鋼立銑刀，精加工選用6硬質(zhì)合金立銑刀。所選刀具及其加工表面見(jiàn)表1-4平面槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片。平面槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號(hào)產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱平面槽形凸輪零件圖號(hào)X01序號(hào)刀具刀具卡 子規(guī)格名稱數(shù)量刀長(zhǎng)（mm）加工表面?zhèn)渥?T015中心鉆鉆5mm中心孔20孔粗加工2T0219.6鉆頭1453T0311.6鉆頭16012孔粗加工4T0

26、420鉸刀14520孔精加工5T0512鉸刀16012孔精加工6T0690倒角銑刀120孔倒角1.5457T076高速鋼立銑刀120粗加工凸輪槽內(nèi)外輪廓底圓角R0.58T086硬質(zhì)合金立銑刀120精加工凸輪槽內(nèi)外輪廓編制審核批準(zhǔn)年月日共頁(yè)第頁(yè)6切削用量的選擇凸輪槽內(nèi)、外輪廓加工時(shí)留0.1mm精銑余量，精銑20、12兩個(gè)孔時(shí)留0.1mm銑削余量。選擇主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度時(shí)，先查切削用量手冊(cè)，確定切削速度與每齒進(jìn)給量，然后按式（1-1）和式（1-）計(jì)算進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速。7填寫(xiě)數(shù)控加工工序卡片將各工步的加工內(nèi)容、所用刀具和切削用量填入平面槽形凸輪數(shù)控加工工序卡 單位名稱產(chǎn)品名稱或代號(hào)零件名稱零件圖號(hào)

27、平面槽形凸輪X01工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱使用設(shè)備車間001O001螺旋壓板025/4數(shù)控中心工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)給速度（mm/min）被吃刀量（mm）備 注1A面定位鉆5中心孔T01575540手動(dòng)2鉆19.6孔T0219.640240自動(dòng)3鉆11.6孔T0611.640220自動(dòng)4鉸20孔T0420160200.2自動(dòng)5鉸12孔T0520160200.2自動(dòng)620孔倒角1.545T069040240手動(dòng)7一面兩孔定位，粗銑凸輪槽內(nèi)輪廓T0761100404自動(dòng)8粗銑凸輪槽外輪廓T0761100204自動(dòng)9精銑凸輪槽內(nèi)輪廓T08614952014自動(dòng)10精銑凸輪

28、槽外輪廓T08614952014自動(dòng)11翻面裝夾，銑20孔口倒角T069040220手動(dòng)編制審核批準(zhǔn)年 月 日共 頁(yè)第頁(yè)四、拓展知識(shí)鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng) 鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng)是鏜銑床主軸到刀具之間的各種連接刀柄的總稱。其主要作用是連接主軸與刀具，使刀具達(dá)到所要求的位置與精度，傳遞切削所需扭矩及保證刀具的快速更換。不僅如此，有時(shí)工具系統(tǒng)中某些工具還要適應(yīng)刀具切削中的特殊要求（如絲錐的扭矩保護(hù)及前后浮動(dòng)等）。工作時(shí)，刀柄按工藝順序先后裝在主軸上，隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，工件固定在工作臺(tái)上作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鏜銑類數(shù)控工具系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)可分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)兩大類。 （一）整體式結(jié)構(gòu)（TSG工具系統(tǒng)）1TSG工具系統(tǒng)

29、TSG工具系統(tǒng)屬于整體式結(jié)構(gòu)的工具系統(tǒng)。是專門為加工中心與數(shù)控鏜銑類機(jī)床配套的工具系統(tǒng)，也可用于普通鏜銑床。它的特點(diǎn)是將錐柄和接桿連成一體，不同品種和規(guī)格的工作部分都必須帶有與機(jī)床相連的柄部。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、可靠，更換迅速等，缺點(diǎn)是錐柄的品種和數(shù)量較多。我國(guó)的TSG工具系統(tǒng)如圖1-39所示，選用時(shí)一定要按圖示進(jìn)行配置。圖1-39 TSG82工具系統(tǒng)2工具系統(tǒng)型號(hào)的表示方法工具系統(tǒng)的型號(hào)由5個(gè)部分組成，其表達(dá)方法如圖1-40所示。 圖1-40 工具系統(tǒng)型號(hào)表示方法示意圖 工具柄部形式：工具柄部一般采用724圓錐柄。刀具生產(chǎn)廠家主要提供5種標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)換刀刀柄：GB109441989、I

30、SO7388/1A、DIN69871/1、MAS403BT、ANST B5.50和ANSI B5.50 CAT。其中，GB109441989、ISO7388/1A和DIN69871A是等效的，而ISO7388/1B為中心通孔內(nèi)冷卻型。另外，GB3837、ISO2583和DIN 2080標(biāo)準(zhǔn)為手動(dòng)換刀刀柄，用于數(shù)控機(jī)床手動(dòng)換刀。TSG82工具系統(tǒng)的代碼和意義代 號(hào)工具柄部形式類 別標(biāo) 準(zhǔn)柄 部 尺 寸JT加工中心用錐柄，帶機(jī)械手夾持槽刀柄GB1094489ISO錐度號(hào)XT普通鏜床用標(biāo)準(zhǔn)錐柄刀柄GB3837ISO錐度號(hào)ST一般數(shù)控機(jī)床用錐柄柄部，無(wú)機(jī)械手夾執(zhí)持槽刀柄GB144385ISO錐度號(hào)MT

31、帶扁尾莫氏圓錐工具柄接桿GB144385莫氏錐度號(hào)MTW無(wú)扁尾莫氏圓錐工具柄接桿GB1094489莫氏錐度號(hào)KH724錐度的錐柄接桿接桿JB/QB501083莫氏錐度號(hào)ZB直柄工具柄接桿GB613185直徑尺寸 柄部尺寸：柄部形式代號(hào)后面的數(shù)字為柄部尺寸。對(duì)錐柄表示相應(yīng)的ISO錐度號(hào)，對(duì)圓柱柄表示直徑。724錐柄的錐度號(hào)有25、30、40、45、50和60等。例如，50和40分別代表大端直徑為69.85mm和44.45mm的724錐度。大規(guī)格50、60號(hào)錐柄適用于重型切削機(jī)床，小規(guī)格25、30號(hào)錐柄適用于高速輕切削機(jī)床。 工具用途代碼：用途代碼表示工具的用途，如XP表示裝削平型銑刀刀柄。TSG

32、82工具系統(tǒng)用途的代碼和意義見(jiàn)表1-7。 TSG82工具系統(tǒng)的代碼和意義代 碼代碼的意義代 碼代碼的意義代 碼代碼的意義J裝接長(zhǎng)刀桿用錐柄KJ裝擴(kuò)孔鉆、鉸刀C切內(nèi)槽工具Q彈簧夾頭BS倍速夾頭TF浮動(dòng)鏜刀KH724錐柄快換夾頭H倒锪端面刀TK可調(diào)鏜刀Z裝莫氏短錐鉆夾頭T鏜孔刀具X用于裝銑削刀具ZJ裝莫氏錐度鉆夾頭TZ直角鏜刀XS裝三面刃銑刀MW裝無(wú)扁尾莫氏錐柄工具TQW傾斜式微調(diào)鏜刀XM裝面銑刀M裝有扁尾莫氏錐柄工具TQC傾斜式粗鏜刀XDZ裝直角端銑刀G攻螺紋夾頭TZC直角形粗鏜刀XD裝端銑刀規(guī)格用數(shù)字表示工具的規(guī)格，其含義隨工具不同而異。有些工具該數(shù)字為輪廓尺寸D、L；有些工具該數(shù)字表示應(yīng)用范

33、圍。還有表示其他參數(shù)值的，如錐度號(hào)等。 工具規(guī)格：用途代碼后的數(shù)字表示工具的工作特性，其含義隨工具不同而異，有些工具該數(shù)字為其輪廓尺寸D或L，有些工具該數(shù)字表示應(yīng)用范圍。 工作長(zhǎng)度：表示工具的設(shè)計(jì)工作長(zhǎng)度（錐柄大端直徑處到端面的距離）。（二）模塊式結(jié)構(gòu)（TMG工具系統(tǒng)）1鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)的組成模塊式工具系統(tǒng)都是由以下3個(gè)部分組成。 主柄模塊模塊式工具系統(tǒng)中直接與機(jī)床主軸連接的工具模塊。 中間模塊模塊式工具系統(tǒng)中為加長(zhǎng)工具軸向尺寸和變換連接直徑的工具模塊。 工作模塊模塊式工具系統(tǒng)中為了裝夾各種切削刀具的模塊。國(guó)產(chǎn)鏜銑類模塊式TMG工具系統(tǒng)圖譜，如圖1-41所示。1鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)的組成模

34、塊式工具系統(tǒng)都是由以下3個(gè)部分組成。 主柄模塊模塊式工具系統(tǒng)中直接與機(jī)床主軸連接的工具模塊。 中間模塊模塊式工具系統(tǒng)中為加長(zhǎng)工具軸向尺寸和變換連接直徑的工具模塊。 工作模塊模塊式工具系統(tǒng)中為了裝夾各種切削刀具的模塊。國(guó)產(chǎn)鏜銑類模塊式TMG工具系統(tǒng)圖譜，如圖1-41所示。圖1-41 TMG工具系統(tǒng)2國(guó)內(nèi)鏜銑類模塊式數(shù)控工具系統(tǒng)（1）標(biāo)記國(guó)內(nèi)鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)標(biāo)記為“鏜銑類”、“模塊式”、“工具系統(tǒng)”3個(gè)詞組的漢語(yǔ)拼音字頭大寫(xiě)字母TMG來(lái)表示，為了區(qū)別各種結(jié)構(gòu)不同的模塊式工具系統(tǒng)，在TMG之后加上兩位數(shù)字，以表示結(jié)構(gòu)的特征。前面的一位數(shù)字（即十位數(shù)字）表示模塊連接的定心方式：1短圓錐定心；2單圓柱面定心；3雙鍵定心；4端齒嚙合定心；5雙圓柱面定心。后面的一位數(shù)字（即個(gè)位數(shù)字）