數(shù)控加工工藝策略課件

1、數(shù)控銑削加工的基本策略 廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系 張 鐘 (ZZ26668080163.COM) 2008-08-271學(xué)科教學(xué)學(xué)習(xí)模型（金字塔）哲學(xué)命題： 理論是實踐的基礎(chǔ) ，實踐建立在理論的平臺上教 育： 先建立理論平臺再進行實踐 Leaning(Teaching) Before Doing 課 程： 學(xué)科系統(tǒng)化課程適應(yīng)領(lǐng)域： 科學(xué)研究 工程設(shè)計實踐專門理論基礎(chǔ)理論2職業(yè)教學(xué)學(xué)習(xí)模型（同心圓） 哲學(xué)命題： 理論是實踐的背景，實踐中內(nèi)化和提升理論教 育： 做中學(xué)，在學(xué)習(xí)中構(gòu)建理論體系 Learning In(By) Doing Instead Of Teaching課 程： 任務(wù)驅(qū)動 行動

2、導(dǎo)向 產(chǎn)學(xué)研結(jié)合適應(yīng)領(lǐng)域： 技術(shù)應(yīng)用（以技術(shù)為核心的外延）技術(shù)理論知識技術(shù)實踐知識工作任務(wù)3實施一體化課程應(yīng)注意避免:1.將學(xué)科體系的理論課搬到實訓(xùn)室來上,換湯不換藥.沒有綜合的項目訓(xùn)練,體現(xiàn)不到完整的工作過程.2.理論實踐一體化就是把理論化掉,只有單純的技能訓(xùn)練.缺乏工作領(lǐng)域理論知識的指點傳授,沒有策略性教育.學(xué)生只知道怎樣做,卻不知道怎樣才能夠做得又快又好.4用人單位招聘的啟示只有理論知識,沒有實踐工作經(jīng)驗的畢業(yè)生,工作中不能綜合權(quán)衡質(zhì)量、效率、成本等因素,肯定不受歡迎.只有實踐經(jīng)驗,缺乏理論素養(yǎng)支撐的老員工,墨守陳規(guī)、不能創(chuàng)新求變,同樣也不受歡迎.因為十年的工作經(jīng)驗也可能只是十次一年的工

3、作經(jīng)驗而已.5基本工藝要求 加工尺寸準(zhǔn)確 保證加工質(zhì)量 提高加工效率 7 1. 加工尺寸準(zhǔn)確1.1 無“過切”現(xiàn)象。例如：進、退刀時容易造成過切，加工高度設(shè)定出錯，或者漏選、錯選加工面、保護面造成過切。81. 加工尺寸準(zhǔn)確1.3 工藝死角的圓角半徑盡可能?。蓞⒖奸L徑比小于五選取刀具）。例如：銑矩形凹槽始終會存在加工圓角。102. 保證加工質(zhì)量2.1 特別注意刀具剛性要好，以免加工中刀具變形，造成“彈刀” 、“搶刀” 、“包刀” 、“頂?shù)住钡痊F(xiàn)象，影響加工質(zhì)量。2.1.1 一般刀具長徑比要小于五，例如直徑6mm的刀具裝夾長度不要超過30mm。在保證安全的同時，應(yīng)盡可能縮短刀具的裝夾長度。112

4、.1 特別注意刀具剛性要好2.1.2 對于需要裝夾較長的刀具進行粗加工時,應(yīng)分段采用不同的切削用量,裝夾不同長度的同一直徑刀具進行加工，就能顯著提高加工效率。例如長度160mm直徑32mm的刀具，可以分別裝夾70mm、120mm、160mm三次進行加工。同一直徑的刀具應(yīng)預(yù)備有幾支不同長度供切削使用。2.1.3 一般不要用球刀開粗，要選用平底刀或圓角刀開粗，其剛性較好。無法用較小平底刀加工到底的曲面凹槽才能用球刀開粗。122. 保證加工質(zhì)量2.2 開粗加工不得垂直下刀，以免刀具“頂?shù)住倍鴵p壞。因為平底刀或圓角刀中心無切削刃，并且不易排屑。要在工件毛坯以外下刀或者采用螺旋下刀、斜向下刀方式，角度一

5、般小于3，參數(shù)設(shè)定要合理。142. 保證加工質(zhì)量2.3 保持刀具在切削過程中負荷基本穩(wěn)定，加工余量均勻，走刀方式合理。152.3 保持刀具在切削過程中負荷基本穩(wěn)定2.3.2 對于多曲面連續(xù)加工，若有明顯的凸臺、凹坑出現(xiàn)，要先用較小刀具局部清角或做出輔助面進行保護，特別注意避免：加工過程中刀路“大起大落”不暢順（例如參考圖5），加工余量“時大時小”不均勻。因為如果刀具接觸面突然變大，就容易產(chǎn)生“彈刀”過切。圖5 有按鍵孔的鼠標(biāo)電極精加工 172.3 保持刀具在切削過程中負荷基本穩(wěn)定2.3.3 采用等高粗加工后，對工件平坦部位出現(xiàn)較大臺階（參考圖14），要改變走刀方式進行半精加工，以保證精加工時余

6、量均勻。18192.3.4 對于側(cè)壁與底面的組合加工，要先精加工底面（與側(cè)壁保持安全距離）到位，然后精加工側(cè)壁到底（參考圖6）。以避免當(dāng)側(cè)壁加到底時，刀具的側(cè)刃與底刃同時受力，產(chǎn)生振動而影響底面的表面質(zhì)量（參考圖7）。圖6 “先底后側(cè)”加工 圖7 “先側(cè)后底”加工（注意避免）202.3 保持刀具在切削過程中負荷基本穩(wěn)定2.3.5 對于四周斜面與底面倒圓角造型的型腔，采用球刀等高環(huán)繞精加工，當(dāng)加工到其圓角時，刀具切削接觸面突然變大，易產(chǎn)生振動“彈刀”，出現(xiàn)“倒扣”現(xiàn)象（參考圖8）。首先要半精加工，再用小于該圓角半徑1.5mm左右的球刀精加工,或者采用平底刀往復(fù)走刀加工。212.3.6 為保持刀具

7、切削受力穩(wěn)定，一般都要采用逐層環(huán)繞加工方式走刀（參考圖14），要避免“上下坡”式走刀加工。特別是對于側(cè)壁較陡又較高的工件，不要采用“上下坡”走刀方式來回加工。因為存在加工余量，“上坡”時刀具側(cè)刃與工件接觸長度過大會發(fā)生“撞刀”（參考圖9）?？梢圆捎脧纳系较聠蜗颍ㄏ缕拢┳叩都庸ぃ▍⒖紙D8）或等高環(huán)繞加工方式（參考圖14）。圖8 “下坡”加工 （注意） 圖9 “上坡”加工（注意避免）223.選手的加工工藝編排技術(shù)有很大提高，但水平差別較大，普遍反映在未按尺寸差異較大區(qū)域進行分區(qū)域進行加工、加工順序安排、走刀方向等欠缺考慮例：某考生造型成績34分、仿真100分、編程得分僅18分(來自大學(xué)生CADCA

8、M軟件大賽技術(shù)總結(jié)的案例)242.5 精加工刀具軌跡相對被加工表面的空間切削間距應(yīng)均勻一致，以避免刀路疏密不一，造成局部區(qū)域刀痕粗、表面質(zhì)量差。2.5.1 注意加工方向的選擇要與工件表面上關(guān)鍵的棱線成某一角度，否則不能加工出清晰的棱線。例如四方形工件的精加工要采用45平行走刀（參考圖12），不要用0或90平行走刀（參考圖10、11），才能保證四邊都清晰。252.5.2 工件平坦部位可采用45平行往復(fù)走刀加工，工件四周斜面可采用等高環(huán)繞加工，還可根據(jù)工件形狀進行組合加工（參考圖14、15）。圖14 只做等高環(huán)繞加工（注意） 圖15 45平行走刀與等高環(huán)繞加工組合272.5.3 可采用“四分法”進

9、行精加工。用十字線將工件劃分為四個區(qū)域，采用45或135平行走刀加工，以保證四個圓角位置的表面質(zhì)量（參考圖13）。282. 保證加工質(zhì)量2.6 盡量采用高耐磨性、高精度的刀具進行精加工（例如硬質(zhì)合金涂層、立方氮化硼、金屬陶瓷等刀具），以免刀具磨損影響工件加工精度和表面質(zhì)量。292. 保證加工質(zhì)量2.7 為提高加工質(zhì)量和加工效率，要合理設(shè)置數(shù)控加工藝參數(shù)。包括加工余量、切削容差、殘留高度、切削進給速度（F），主軸轉(zhuǎn)速（S），加工步距、吃刀深度等。302.7 合理設(shè)置數(shù)控加工藝參數(shù)2.7.1 主軸轉(zhuǎn)速度與切削進給速度要基本符合公式算結(jié)果。主軸轉(zhuǎn)速切削進給速度 F=S*N*fZ 312.7 合理設(shè)置

10、數(shù)控加工藝參數(shù)2.7.2 精加工切削容差（切削精度）一般控制在0.01mm，否則曲面會起棱線，影響表面質(zhì)量。容差如果取太小，電腦計算刀路時間會太長。粗加工、半精加工精度可設(shè)定為加工余量的1/10。2.7.3 一般而言，精加工球刀步距取0.30.5mm，粗加工步距（切削寬度）平底刀大約取0.7*D（刀具直徑），圓角刀大約取0.8*D - 2*R（刀具圓半徑）；粗加工余量0.61.5mm，半精加工余量0.20.5 mm，精加工余量為0；粗加工吃刀深度0.82.5mm。322. 保證加工質(zhì)量2.8 數(shù)控機床加工一般要采用順銑，以獲得較好的表面質(zhì)量。僅在開粗有“黑皮”時（加工鍛造毛坯）才用逆銑加工。2

11、.9 保證加工的安全性。例如根據(jù)工件形狀，要預(yù)留安全高度，并選取適當(dāng)?shù)牡毒唛L度，保證刀具及刀柄不會與工件發(fā)生碰撞或擠檫，以免造成刀具或工件的損壞；對壓板螺栓裝夾的工件，要在相應(yīng)的位置做出保護面，以免銑傷壓板并造成工件移位。333. 提高加工效率3.1 提高數(shù)控加工效率的首要原則是“大刀開粗，小刀清角”。粗加工要選擇足夠大并有足夠的切削能力的刀具快速去除材料；精加工要使用較小的刀具，能加工到每一個角落，把工件結(jié)構(gòu)形狀完全加工出來。343.1 “大刀開粗，小刀清角”3.1.1 不能只用較小刀具就完成粗、精加工，因為較小刀具粗加工的效率太低。例如直徑32 mm刀具半徑是直徑8 mm刀具的4倍，但加工

12、面積卻相差16倍。而且較大刀具剛性好，吃刀深度和切削進給速度要明顯高于較小刀具。353.1 “大刀開粗，小刀清角”3.1.2 但是對于較小的工件，如果選取刀具較大其切削受力也大，易發(fā)生加工變形，并且工藝死角的殘留量也大，還需要二次開粗，影響加工效率。因此“大刀開粗”需要綜合權(quán)衡，合理選取刀具直徑，并非越大越好。較大刀具直徑的近似計算公式，已被多家模具企業(yè)采用，得到了實際驗證。例如100*60 mm的工件粗加工選用的刀具直徑為20mm。363.1 “大刀開粗，小刀清角”3.1.3 較小刀具直徑近似計算為D=L/5（L為工件安全高度），同時考慮工件形狀的最小圓角半徑與加工的安全性。例如：30 mm

13、高的工件可選用刀具直徑為6mm進行清角加工。373. 提高加工效率3.2 對不同的工件表面形狀要采用相對應(yīng)的刀具進行加工，以保證加工質(zhì)量與加工效率。3.2.1 一般采用球刀加工曲面；平底刀或圓角刀加工平面；平底刀清角加工直角或斜角位置。383.2.2 水平平面不要采用球刀加工（參考圖16）。因為水平平面用平底刀加工，刀具軌跡的步距（切削寬度）可以超過刀具半徑，加工效率高；用球刀只能以很小的步距往復(fù)加工，浪費時間。3.2.3 采用球刀加工曲面，以保證曲面的表面質(zhì)量。球刀加工不到的死角，則用平底刀清除。圖16 球刀加工平面（注意避免） 393. 提高加工效率3.3 工件的不同區(qū)域尺寸差異較大時，要

14、采用分區(qū)域進行加工。例如對于較為寬敞的部位，可采用較大的刀具進行加工，以提高加工效率；對于較小的型腔、狹窄的部位或轉(zhuǎn)角區(qū)域，采用較大的刀具不能徹底加工，必須用較小的刀具以保證尺寸加工到位。3.4 不要出現(xiàn)“走空刀”。充分利用CAM軟件提供的有關(guān)帶毛坯切削、刀路修剪編輯、自動清除上工序殘余量、自動清根等功能進行數(shù)控編程，要避免出現(xiàn)無切削的空行程走刀。403.5 一般不要重復(fù)走刀、交叉走刀、放射狀走刀加工或者切削步距太?。蓞⒖?.7，合理設(shè)置數(shù)控加工藝參數(shù)）。例如不要用0平行走刀后，再用90平行走刀用相同的余量加工多一次；一般不要采用放射狀走刀加工（參考圖17），因為放射狀走刀加工中心處間距過密

15、，周邊過疏，要保證表面質(zhì)量必然減小角度間距，造成加工效率極低。放射狀走刀僅適用于較大半徑的圓環(huán)區(qū)域加工。圖17 放射狀走刀（注意避免） 413.6 采用硬質(zhì)合金涂層刀粒式刀具取代高速鋼、硬質(zhì)合金整體刀具，以實現(xiàn)數(shù)控加工的高速度、高精度，及綜合降低成本。3.6.1 無論粗精加工，盡量選用硬質(zhì)合金涂層刀粒式刀具。例如硬質(zhì)合金涂層刀具切削速度可高達150m/min，而同樣條件下的高速鋼刀具僅為25m/min，差距極大。3.6.2 高速鋼刀具一般用于加工有色金屬（刀刃鋒利不易粘刀）或用于余量極不均勻的清角加工（高速鋼刀具韌性較好，不易斷刀）。3.6.3 一般采用R5或R6的圓角刀開粗，平底刀清角。因為

16、圓角刀受力較好，不易崩刃，圓環(huán)刀粒還可多次轉(zhuǎn)位重復(fù)使用。而方刀粒只能用兩次，經(jīng)濟性較差。423. 提高加工效率3.7 適當(dāng)采用成形刀具加工工件的特定形狀，可以提高加工效率。例如用錐度刀銑斜面，指狀刀銑筋條槽，小圓角刀（R0.31）直接清小圓角,反R刀倒圓角，倒角刀倒45斜邊等；直壁精加工也可以使用整體端銑刀的側(cè)刃一次加工到尺寸。434. 相機模型的數(shù)控編程與加工441.1 -D12平底刀等高開粗1.2 -D12平底刀精加工底面451.3 -D12平底刀精加工側(cè)壁1.4 -D12平底刀半精加工頂面462.2 - R3球刀精加工側(cè)壁2.1 R3球刀精加工頂面473-D4平底刀清角485. 沐浴噴頭的測繪與樣件制作49用R規(guī)測量圓角50制作方法：使用圓規(guī)畫任意直徑的圓弧，用剪刀沿著圓剪出紙板,就可以做內(nèi)外圓測量51測量主要的數(shù)據(jù)畫出平面線框圖52三維曲面造型53來自省教育廳中職數(shù)控方案研討會上值得思考的提問南海職中的一位校長提出：如果學(xué)生初中畢業(yè)就參加工作，三年后的工資明顯高于讀了三年職高才參加工作的同學(xué)。那么職業(yè)教育的意義何在？廣州的一位企業(yè)家尖銳指出：強調(diào)工學(xué)結(jié)合，創(chuàng)造真實的工廠環(huán)境，真刀真槍訓(xùn)練是好事。但物極必反，那學(xué)生直接來工廠不就行了，還要學(xué)校干什么？ 確實來工廠可以學(xué)到許多