五數(shù)控銑削加工工藝

1、第五章 數(shù)控銑削加工工藝1 數(shù)控銑床是一種加工功能很強的數(shù)控機床，在數(shù)控加工中占據(jù)了重要地位。世界上首臺數(shù)控機床就是一部三坐標銑床，這主要因于銑床具有X、Y、Z三軸向可移動的特性，更加靈活，且可完成較多的加工工序?，F(xiàn)在數(shù)控銑床已全面向多軸化發(fā)展。目前迅速發(fā)展的加工中心和柔性制造單元也是在數(shù)控銑床和數(shù)控鏜床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。 2 配輪廓數(shù)控裝置平面輪廓（特別是由圓弧和直線形成的形狀）的加工及立體曲面形狀的銑削（凸輪、樣板、沖模、壓模、鑄模）。 數(shù)控銑床是用來加工工件的平面，內(nèi)外輪廓、孔、攻螺紋等工序，并可通過兩軸聯(lián)動加工零件的平面輪廓，通過兩軸半控制、三軸或多軸聯(lián)動來加工空間曲面零件。配點位、直線

2、數(shù)控裝置用同一刀具進行多道工序的直線切削而且需要進行大余量重切削的工件或用同一刀具又有定位精度要求的加工。3迪卡爾數(shù)控機床采用的是笛卡爾的直角三坐標系統(tǒng)，X、Y、Z三軸之間的關(guān)系遵循右手定則。如右圖所示，右手三指盡量互成直角，拇指指向X軸正方向，食指指向Y軸正方向，中指指向Z軸正方向。ZYX遵循右手笛卡爾直角坐標系原則4 數(shù)控裝置通電后通常要進行回參考點操作，以建立機床坐標系。參考點可以與機床零點重合，也可以不重合，通過參數(shù)來指定機床參考點到機床零點的距離。機床回到了參考點位置也就知道了該坐標軸的零點位置，找到所有坐標軸的參考點，CNC就建立起了機床坐標系。 5工件坐標系原點機床坐標系原點65

3、.1.1 平面類零件平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。 (a)輪廓面A (b)輪廓面B (c)輪廓面C 5.1 數(shù)控銑削的主要加工對象 75.1.2 曲面類零件1 2 3 4直紋曲面 1、直紋曲面類零件概念：直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。 零件也可在三坐標數(shù)控銑床上采用行切加工法實現(xiàn)近似加工，也可以四坐標或五坐標數(shù)控銑床加工82、立體曲面類零件（1）概念加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。 加工立體曲面類零件一般使用三坐標數(shù)控銑床 （2）加工方法 ：(1) 行切加工法(2) 三坐標聯(lián)動加工9

4、6.1.3 箱體類零件1、概念：箱體類零件一般是指具有一個以上孔系，內(nèi)部有一定型腔或空腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件 圖2、箱體類零件的加工方法 （1）當(dāng)既有面又有孔時，應(yīng)先銑面，后加工孔（2）所有孔系都先完成全部孔的粗加工，再進行精加工；（3）一般情況下，直徑30的孔都應(yīng)鑄造出毛坯孔。 10（4）直徑30的孔可以不鑄出毛坯孔，孔和孔的端面全部加工都在加工中心上完成。（5）在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特別是在大小孔相距很近的情況下，更要采取這一措施；（6）對于跨距較大的箱體的同軸孔加工，盡量采取調(diào)頭加工的方法，以縮短刀輔具的長徑比，增加刀具剛性，提高加工質(zhì)量； （7）螺紋加工，

5、一般情況下，M6以上，M20以下的螺紋孔可在加工中心上完成螺紋攻絲。 11立式數(shù)控銑床 臥式數(shù)控銑床 多坐標聯(lián)動的臥式加工中心 適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。 適于加工復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體、殼體等。用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。 125.2 銑削加工工藝的制訂5.2.1 零件圖工藝分析經(jīng)常遇到的工藝性問題 （1）圖紙尺寸的標注方法是否方便編程？構(gòu)成工件輪廓圖形的各種幾何元素的條件是否充要？各幾何元素的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明確？有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸？ （2）零件尺寸所要求

6、的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證？ （3）內(nèi)槽及緣板之間的內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧是否過小? 13（4）零件銑削面的槽底圓角或腹板與緣板相交處的圓角半徑r是否太大？ （5）零件圖中各加工面的凹圓弧(R與r)是否過于零亂，是否可以統(tǒng)一？ （6）零件上有無統(tǒng)一基準以保證兩次裝夾加工后其相對位置的正確性？ 圖（7）分析零件的形狀及原材料的熱處理狀態(tài)，會不會在加工過程中變形？145.2.2 工序和裝夾方法的確定1加工工序的劃分 立式和臥式數(shù)控銑床加工對象:立式數(shù)控銑床一般適用于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件、以及模具的內(nèi)、外型腔等。臥式數(shù)控銑床適用于加工箱體、泵體、殼體等零件工序劃分的方法 ：（

7、1）刀具集中分序法（2）粗、精加工分序法 （3）加工部位分序法152零件裝夾和夾具的選擇零件的定位基準應(yīng)盡量與設(shè)計基準及測量基準重合，以減少定位誤差。 選擇夾具時應(yīng)盡量做到在一次裝夾中將零件要求加工表面都加工出來。 為了不影響進給和切削加工，在裝夾工件時一定要將加工部位敞開。 165.2.3 加工順序和進給路線的確定1加工順序的安排一般數(shù)控銑削采用工序集中的方式，這時工步的順序就是工序分散時的工序順序 通常按照從簡單到復(fù)雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工內(nèi)腔、外形，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?？梢詤⒄涨懊?.2.2中的原則進行安排。 17安排數(shù)控銑削加工

8、工序的順序應(yīng)注意的問題： 、上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮；、一般先進行內(nèi)形內(nèi)腔加工工序，后進行外形加工工序； 、以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)進行，以減少重復(fù)定位次數(shù)與換刀次數(shù)；、在同一次安裝中進行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工序。182進給路線的確定、首先應(yīng)遵循4.2.2所要求的原則。、對于數(shù)控銑床還應(yīng)考慮的方面：A、能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；B、使走刀路線最短，既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時間，提高加工效率；C、應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。 19（1）銑削平面

9、類零件的進給路線 、銑削平面類零件外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃進行切削。 、銑削外表面輪廓時 、銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時A、若內(nèi)輪廓曲線不允許外延 B、當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時 、圓弧插補方式銑削外整圓時的走刀路線 、銑削內(nèi)圓弧時 20（2）銑削曲面類零件的加工路線 直紋面加工直紋曲面，加工時常采用球頭刀進行“行切法”加工曲面輪廓加工二軸半坐標聯(lián)動加工三坐標聯(lián)動加工四坐標加工五坐標加工215.2.4 數(shù)控銑削刀具 1數(shù)控銑削刃具的基本要求 （1）銑刀剛性要好 一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點。 （2）銑刀的耐用度要高 此外：銑刀切削刃

10、的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要 222數(shù)控銑刀的選擇數(shù)控銑削加工的刀具主要有平底立銑刀、面銑刀、球頭刀、環(huán)形刀、鼓形刀和錐形刀等。 （1）銑刀類型選擇選擇刀具類型的主要依據(jù)：被加工零件的幾何形狀 加工曲面類零件時 ：一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀銑較大平面時：一般采用刀片鑲嵌式盤形面銑刀 銑小平面或臺階面時：一般采用通用銑刀 銑鍵槽時：一般用兩刃鍵槽銑刀孔加工時，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工刀具23（2）銑刀結(jié)構(gòu)選擇銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。 刀片排列方式可分為平裝結(jié)構(gòu)和立裝結(jié)構(gòu)兩大類 平裝結(jié)構(gòu)（刀片徑向排列）一般用于輕型和中量型的銑削

11、加工 立裝結(jié)構(gòu)（刀片切向排列）一般需用五坐標加工中心進行加工 這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。 24（3）銑刀角度的選擇 各種角度中最主要的是主偏角和前角 主偏角 主偏角為切削刃與切削平面的夾角。銑刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等幾種。 90主偏角，在銑削帶凸肩的平面時選用，一般不用于單純的平面加工，在單件、小批量加工中選用 6075主偏角，適用于平面銑削的粗加工。 75主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣；60主偏角銑刀主要用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。 45主偏角，適用于鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合。 25前角銑刀的前角可分解為徑向前角f 和軸向前角p徑向

12、前角f主要影響切削功率軸向前角p則影響切屑的形成和軸向力的方向當(dāng)p為正值時切屑即飛離加工面前角組合形 ：A、雙負前角：特點：刀具切削刃多，且強度高、抗沖擊性好適用范圍：適用于鑄鋼、鑄鐵的粗加工。 26B、雙正前角特點：銑刀楔角小，具有鋒利的切削刃。由于切屑收縮比小，所耗切削功率較小，切屑成螺旋狀排出，不易形成積屑瘤。適用范圍：最宜用于軟材料和不銹鋼、耐熱鋼等材料的切削加工 C、正負前角（軸向正前角、徑向負前角）特點：軸向正前角有利于切屑的形成和排出；徑向負前角可提高刀刃強度，改善抗沖擊性能。切削平穩(wěn)，排屑順利，金屬切除率高 適用范圍：適用于大余量銑削加工。 27(4)銑刀的齒數(shù)（齒距）選擇 A

13、：粗齒銑刀 ：適用于普通機床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當(dāng)機床功率較小時，為使切削穩(wěn)定，也常選用粗齒銑刀 B：中齒銑刀：系通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性。 C：密齒銑刀：主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進給速度切削加工。 D：不等分齒距銑刀 ： 可防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn) ，在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。 28(5)銑刀直徑的選擇平面銑刀 選擇平面銑刀直徑時主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機床功率范圍之內(nèi)，也可將機床主軸直徑作為選取的依據(jù)。平面銑刀直徑可按D1.5d（d為主軸直徑）選取 立銑刀立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮

14、工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內(nèi)槽銑刀槽銑刀的直徑和寬度應(yīng)根據(jù)加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機床允許的功率范圍之內(nèi) 29（6）銑刀的最大背吃刀量 一般應(yīng)按加工的最大余量和刀具的最大背吃刀量選擇合適的規(guī)格。 （7）刀片牌號的選擇 可按刀具制造廠提供加工的材料及加工條件來配備相應(yīng)牌號的硬質(zhì)合金刀片 P類、M類和K類 三類305.2.5 切削用量的選擇 1、影響切削用量的因素有： 、機床 切削用量的選擇必須在機床主傳動功率、進給傳動功率以及主軸轉(zhuǎn)速范圍、進給速度范圍之內(nèi)。 、刀具 刀具材料是影響切削用量的重要因素。數(shù)控機床所用的刀具多采用可轉(zhuǎn)位刀片（機夾刀片）、工件

15、 不同的工件材料要采用與之適應(yīng)的刀具材料、刀片類型，要注意到可切削性 31、冷卻液 冷卻液同時具有冷卻和潤滑作用。冷卻液必須定期更換，以防因其老化而腐蝕機床導(dǎo)軌或其他零件，特別是水溶性冷卻液。2、銑削加工的切削用量包括：切削速度、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。 3、切削用量的選擇方法是：先選擇背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次選擇進給速度，最后確定切削速度。 321.背吃刀量ap或側(cè)吃刀量ae（1）背吃刀量概念：背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為。 A、端銑時，ap為切削層深度；B、圓周銑削時，為被加工表面的寬度。（2）側(cè)吃刀量概念：側(cè)吃刀量ae為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為

16、 A、端銑時，ae為被加工表面寬度；B、而圓周銑削時，ae為切削層深度 33分析背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定：、當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra=12.525m時，如果圓周銑削加工余量小于5，端面銑削加工余量小于6，粗銑一次進給就可以達到要求。但是在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可分為兩次進給完成。 、當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra=3.212.5m時 ，應(yīng)分為粗銑和半精銑兩步進行 、當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra=0.83.2m時 ，應(yīng)分為粗銑、半精銑、精銑三步進行 342.進給量f與進給速度Vf的選擇概念：銑削加工的進給量f（/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件

17、與刀具沿進給運動方向的相對位移量；進給速度Vf （/min）是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移量。進給速度與進給量的關(guān)系： Vf = nf（n為銑刀轉(zhuǎn)速，單位r /min）每齒進給量fz的選取的依據(jù)：工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素 353.切削速度銑削的切削速度Vc與刀具的耐用度、每齒進給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。 365.3 典型工件的工藝分析過程 1零件圖工藝分析 2選擇設(shè)備 3確定零件的定位基準和裝夾方式 4確定加工順序及走刀路線 5刀具的選擇 6切削用量的選擇 7填寫數(shù)控加工工序卡片375.3.4 模具的數(shù)控銑削工藝分析

18、1.模具加工的基本特點 （1）加工精度要求高 （2）形面復(fù)雜 （3）批量小 （4）工序多 （5）重復(fù)性投產(chǎn) （6）仿形加工 （7）模具材料優(yōu)異，硬度高 382建議采取的技術(shù)措施 （1）要精選材料，毛坯材質(zhì)要均勻 （2）合理安排工序，精化零件毛坯 （3）數(shù)控機床的剛性強、熱穩(wěn)定性好，功率大 ，在加工中盡可能選擇較大的切削用量 ，這樣既可滿足加工精度要求又提高了效率。 （4）有些零件由于切削內(nèi)應(yīng)力、熱變形、裝夾位置的合理性，夾具夾緊變形等原因，必須多次裝夾才能完成 。39加工工序的順序建議為： 重切削、粗加工、去除零件毛坯上大部分余量。 加工發(fā)熱量小，精度要求不高的內(nèi)容。 在模具加工中精銑曲面 打

19、中心孔、鉆小孔、攻螺紋。精鏜孔、精銑平面、鉸孔 值得注意的是：在重切削、精加工時要有充分的冷卻液，粗加工后至精加工之前要有充分的冷卻時間，在加工中盡量減少換刀次數(shù)，減少空行程移動量。 403刀具的選擇 數(shù)控機床在加工模具時所采用的刀具多數(shù)與通用刀具相同。經(jīng)常也使用機夾不重磨可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀。由于模具中有許多是由曲面構(gòu)成的型腔，所以經(jīng)常需要采用球頭刀以及環(huán)形刀（即立銑刀刀尖呈圓弧倒角狀）。4銑削曲面時應(yīng)注意的問題 （1）粗銑：粗銑時應(yīng)根據(jù)被加工曲面給出的余量 （2）半精銑 ：采用球頭銑刀一般為精加工工序留出0.5左右的加工余量。 （3）精加工 即最終加工出理論曲面。對開敞性不好的零件表面

20、，注意避免留下由停頓和振動產(chǎn)生的刀痕 41（4）如果用球刀垂直于被加工面銑削比較平緩的曲面時，應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣咧鬏S轉(zhuǎn)速，另外還應(yīng)避免用刀尖切削。 （5）避免垂直下刀。 （6）銑削曲面零件中，如果發(fā)現(xiàn)零件材料熱處理不好、有裂紋、組織不均勻等現(xiàn)象時，應(yīng)及時停止加工，以免浪費工時。（7）在每次開機銑削前應(yīng)對機床、夾具、刀具進行適當(dāng)?shù)臋z查，以免在中途發(fā)生故障，影響加工精度，甚至造成廢品。 （9）在模具型腔銑削時，應(yīng)根據(jù)加工表面的粗糙度適當(dāng)掌握修銼余量。 42A）行切加工法 A）三坐標聯(lián)動加工 43A）控制閥殼體 B）熱力機車主軸箱體 44必須兩次安裝加工的零件 45（1）刀具集中分序法這種方法就是按所用刀具來劃分工序，用同一把刀具加工完成所有可以加工的部位，然后再換刀。這種方法可以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，減少不必要的定位誤差。46（2）粗、精加工分序法根據(jù)零件的形狀、尺寸精度等因素，按粗、精加工分開的原則，先粗加工，再半精加工，最后精加工47（3）加工部位分序法即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形狀簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度比