典型零件數(shù)控加工工藝-項(xiàng)目六 型腔類工件數(shù)控銑削工藝編制

典型零件數(shù)控加工工藝-項(xiàng)目式教學(xué)法項(xiàng)目六型腔類工件數(shù)控銑削工藝編制CONTENTS目錄01任務(wù)一

圖紙識(shí)別020304任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫05任務(wù)五

數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫任務(wù)二

機(jī)械加工工藝過(guò)程卡的編寫任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫06任務(wù)六

思考與練習(xí)題[課程思政]

具備良好的職業(yè)道德和社會(huì)責(zé)任感。

[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1、了解型腔類零件圖紙的工藝分析；2、了解平口鉗的找正與裝夾；3、掌握型腔的加工方法；4、掌握90°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇；5、掌握型腔加工路線的生成方法及其路線。[項(xiàng)目重點(diǎn)]1、型腔的加工方法；2、90°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇；3、型腔加工路線的生成方法及其路線。[項(xiàng)目難點(diǎn)]1、90°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇；2、型腔加工路線的生成方法及其路線。01任務(wù)一

圖紙識(shí)別1零件圖紙工藝分析圖6－1所示的型腔類工件材料為45號(hào)鋼，毛坯尺寸為198mm×128mm×50mm，批量500件。該工件由平面和型腔組成，型腔由直線和半徑為18mm的圓弧組成，幾何元素之間關(guān)系清楚并完整。工件4個(gè)側(cè)面的表面粗糙度為Ra6.3μm，加工要求一般；型腔底平面和側(cè)面的表面粗糙度為Ra3.2μm，上、下表面的表面粗糙度為Ra1.6μm，加工要求較高。型腔側(cè)面與下表面有垂直度要求。該工件為45號(hào)鋼材料，切削加工性能良好。根據(jù)上述分析，工件4個(gè)側(cè)面的加工采用粗銑－精銑兩個(gè)加工階段，上、下表面和型腔的加工采用粗銑－半精銑－精銑三個(gè)加工階段。同時(shí)以下表面A作為加工型腔的定位基準(zhǔn)，以滿足垂直度的要求。任務(wù)一

圖紙識(shí)別2數(shù)控機(jī)床的選擇由于該工件的加工批量為500件，根據(jù)表3－1所示的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可以確定即其生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)。本工件根據(jù)以機(jī)床來(lái)劃分工序的原則，采用選擇一臺(tái)普通銑床X5040和一臺(tái)數(shù)控銑床XH714來(lái)完成加工任務(wù)，其外形結(jié)構(gòu)如圖6－2（a）、6-2（b）所示。任務(wù)一

圖紙識(shí)別2數(shù)控機(jī)床的選擇X5040普通銑床的參數(shù)如表6－1所示。XH714數(shù)控銑床的參數(shù)如表6－2所示。任務(wù)一

圖紙識(shí)別項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)工作臺(tái)尺寸1700×400mm銑床的T型槽數(shù)目3電機(jī)功率11KWT型槽寬度18MM最大負(fù)荷800KGX向（工作臺(tái)縱向（手動(dòng)/機(jī)動(dòng)））100/980mmY向（滑座橫向（手動(dòng)/機(jī)動(dòng)））315/300mm立式銑床的Z向（升降臺(tái)垂向（手動(dòng)/機(jī)動(dòng)））385/300快速移動(dòng)速度X:2300mm/min；Y:1540mm/min；Z:770mm/min主軸轉(zhuǎn)速范圍30-1500r/min主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)18級(jí)主軸軸向移動(dòng)距離85mm主軸端面至工作臺(tái)距離30/500mm主軸最大回轉(zhuǎn)角度±45度機(jī)床外形尺寸2556mm2159mm2298mm凈重4250KG項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)X軸行程650mmY軸行程400mmZ軸行程500mm工作臺(tái)尺寸800mm×400mm工作臺(tái)最大承重320KGT型槽(槽數(shù)×寬度×間距)5×14×85mm主軸功率5.5KW主軸錐度BT40主軸最高轉(zhuǎn)速8000r/min快速移動(dòng)(X/Y/Z)15000mm/min；15000mm/min；12000mm/min；切削進(jìn)給1-5000mm/min主軸端面至工作臺(tái)面距離100-600mm主軸中心至立柱導(dǎo)軌面距離510mm進(jìn)給電機(jī)X/Y/Z10NM定位精度0.025mm重復(fù)定位精度0.015mm機(jī)床重量(約)2100KG外形尺寸2120mm×2150mm×2290mm02任務(wù)二機(jī)械加工工藝過(guò)程卡的編寫1平口鉗的找正與裝夾該工件采用平口鉗裝夾，如圖6－3所示。平口鉗找正步驟如下：（1）將工作臺(tái)與平口鉗地面擦拭干凈；

（2）將平口鉗放到工作臺(tái)上；

（3）用百分表拉平口鉗固定鉗口與機(jī)床Y軸（或X軸）平行度，用木榔頭敲擊調(diào)整，平行度誤差為0.01mm內(nèi)合格；（4）擰緊螺栓使平口鉗緊固在工作臺(tái)上；

（5）再用百分表效驗(yàn)一下平行度是否有變化。裝夾工件步驟：（1）根據(jù)所夾工件尺寸，調(diào)整鉗口夾緊范圍；（2）根據(jù)工件厚度選擇合適尺寸墊鐵，墊在工件下面；（3）工件被加工部分要高出鉗口，避免刀具與鉗口發(fā)生干涉；（4）圓形工件需用V型鐵裝夾；（5）旋緊手柄后，用木榔頭敲擊工件上表面，使之工件地面與墊鐵貼合。任務(wù)二機(jī)械加工工藝過(guò)程卡的編寫本工件的機(jī)械加工工藝過(guò)程卡如表6－3所示。任務(wù)二機(jī)械加工工藝過(guò)程卡的編寫機(jī)械加工工藝過(guò)程卡產(chǎn)品型號(hào)

零件圖號(hào)

產(chǎn)品名稱

零件名稱型腔板材料牌號(hào)45＃毛坯種類板材毛坯外形尺寸198mm×128mm×50mm備注

工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容車間工段設(shè)備工藝裝備工時(shí)1備料板材：98mm×128mm×50mm

2銑六個(gè)表面的加工機(jī)加工

X5040平口鉗

3銑工藝孔φ33mm的加工機(jī)加工

X5040平口鉗

4銑型腔的加工數(shù)控加工

XH714平口鉗

5去毛刺

6尺寸檢驗(yàn)

7檢查入庫(kù)

編制

審核

共頁(yè)第頁(yè)03任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫1型腔的加工方法（1）直接下刀法對(duì)于較淺的型腔，可用鍵槽銑刀插削到底面深度，先銑型腔的中間部分，然后再利用刀具半徑補(bǔ)償對(duì)垂直側(cè)壁輪廓進(jìn)行精銑加工。

（2）預(yù)鉆孔下刀法對(duì)于較深的內(nèi)部型腔，宜在深度方向分層切削，常用的方法是預(yù)先鉆削一個(gè)到所需深度孔，然后再使用比孔尺寸小的平底立銑刀從Z向進(jìn)入預(yù)定深度，隨后進(jìn)行側(cè)面銑削加工，將型腔擴(kuò)大到所需的尺寸、形狀（如圖6－4所示）。

任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫1型腔的加工方法（3）插銑法插銑法又稱為Z軸銑削法（如圖6－5所示），是實(shí)現(xiàn)高切除率金屬切削最有效的加工方法之一。對(duì)于難加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具懸伸長(zhǎng)度較大的加工，插銑法的加工效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的端面銑削法。事實(shí)上，在需要快速切除大量金屬材料時(shí)，采用插銑法可使加工時(shí)間縮短一半以上。此外，插銑加工還具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可減小工件變形；②可降低作用于銑床的徑向切削力，這意味著軸系已磨損的主軸仍可用于插銑加工而不會(huì)影響工件加工質(zhì)量；③刀具懸伸長(zhǎng)度較大，這對(duì)于工件凹槽或表面的銑削加工十分有利；④能實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫合金材料(如Inconel)的切槽加工。插銑法非常適合型腔的粗加工，并被推薦用于航空零部件的高效加工。其中一個(gè)特殊用途就是在三軸或四軸銑床上插銑加工渦輪葉片，這種加工通常需要在專用機(jī)床上進(jìn)行。任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫1型腔的加工方法（4）坡走銑法坡走銑法加工示意圖如圖6－6所示，這種加工方法是銑削型腔（內(nèi)槽）的最佳方法之一，它采用X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)的加工方式。（5）螺旋插補(bǔ)法螺旋插補(bǔ)法加工示意圖如圖6－7所示，這種加工方法是銑削型腔（內(nèi)槽）的最佳方法之一，它采用X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)的加工方式。任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫根據(jù)表6－3所示的機(jī)械加工工藝過(guò)程卡，本工件的加工分為兩道機(jī)械加工工序、一道數(shù)控加工工序。機(jī)械加工工序填寫機(jī)械加工工序卡，其具體格式和填寫方法詳見(jiàn)相關(guān)資料。數(shù)控加工工序的具體內(nèi)容詳見(jiàn)表6－4。任務(wù)三數(shù)控加工工藝卡的編寫數(shù)控加工工序卡產(chǎn)品型號(hào)

零件圖號(hào)

產(chǎn)品名稱

零件名稱型腔板材料牌號(hào)45＃毛坯種類板材毛坯外形尺寸198mm×128mm×50mm備注

工序號(hào)工序名稱設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)程序編號(hào)夾具代號(hào)夾具名稱冷卻液車間4銑數(shù)控銑床XH714

工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具量具及檢具主軸轉(zhuǎn)速（r/min）切削速度（m/min）進(jìn)給速度（mm/min）背吃刀量（mm）備注1粗銑型腔T01

800

100

2半精銑型腔T01

1200

150

3精銑型腔T01

1400

100

編制

審核

批準(zhǔn)

共頁(yè)第頁(yè)04任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫

190°可轉(zhuǎn)位立銑刀的選擇本文選用的90°可轉(zhuǎn)位立銑刀外形結(jié)構(gòu)如圖6－8所示，刀柄分為直柄和側(cè)固柄兩種形式（詳見(jiàn)圖6－8）。該類型銑刀的型號(hào)和尺寸如表6－5所示。該類型銑刀的對(duì)應(yīng)刀片的型號(hào)和尺寸如表6－6所示。任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫

圖6－1所示工件的數(shù)控刀具卡片如表6－7所示。任務(wù)四數(shù)控加工刀具卡的編寫數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品型號(hào)

零件圖號(hào)

產(chǎn)品名稱

零件名稱型腔板材料牌號(hào)45＃毛坯種類板材毛坯外形尺寸198mm×128mm×50mm備注

工序號(hào)工序名稱設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)程序編號(hào)夾具代號(hào)夾具名稱冷卻液車間4銑數(shù)控銑床XH714

工步號(hào)刀具號(hào)刀具名稱刀具型號(hào)刀片刀尖半徑/mm刀柄型號(hào)刀具補(bǔ)償量/mm備注型號(hào)牌號(hào)直徑/mm刀長(zhǎng)/mm1-3T013刃可轉(zhuǎn)位立銑刀EM90-32AP16MAPMT1604PDTREB12200.4

φ32110

編制

審核

批準(zhǔn)

共頁(yè)第頁(yè)05任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法型腔常見(jiàn)的數(shù)控加工軌跡分為行切法和環(huán)切法兩種切削加工方式。型腔加工路線生成步驟如下（如圖6－9所示）：①首先選擇最大輪廓邊界曲線，它決定區(qū)域加工的范圍；②選擇一個(gè)或多個(gè)孤島，它確定了非加工的保護(hù)區(qū)域；③選擇總加工深度或進(jìn)刀次數(shù)及每次進(jìn)刀深度；④選擇切削方式，有行切法和環(huán)切法可供選擇；⑤選擇切削方向，它可以用兩點(diǎn)或一個(gè)矢量來(lái)定義；⑥選擇跨步方向，對(duì)平頭刀而言，可指定重疊量或行距來(lái)控制刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的疏密，對(duì)球頭刀而言，可指定殘留高度或行距來(lái)控制刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的疏密。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法（1）行切法加工路線的生成方法行切法加工路線的生成方法如下：①生成封閉的邊界輪廓(含島嶼的邊界)。②生成邊界(含島嶼的邊界)輪廓等距線。該等距線距離邊界輪廓的距離為精加工余量與刀具半徑之和，如圖6—10a所示，其中實(shí)線為型腔及島嶼的邊界輪廓，虛線為其等距線。③計(jì)算各行刀具軌跡。從刀具路徑角度方向，用一組平行于刀具路徑角度的平行線分別與切削區(qū)域邊界求交，得到交點(diǎn)，生成各切削行的刀具軌跡線段，如圖6—10b所示。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法（1）行切法加工路線的生成方法④有序連接各刀具軌跡線段。從第一條刀具軌跡線段(所有線段均為直線，第一條可能只有一個(gè)切點(diǎn))開(kāi)始，將前一行最后一條刀具軌跡線段的終點(diǎn)和下一行第一條刀具軌跡的起點(diǎn)沿邊界輪廓等距線連接起來(lái)，同一行中的不同刀具軌跡線段則要通過(guò)抬刀再下刀的方式將刀具軌跡連接起來(lái)，即在前一段刀具軌跡的終點(diǎn)處將刀具抬起至安全面高度，用直線連接到下一段刀具軌跡起點(diǎn)的安全面高度處，再下刀至這一段刀具軌跡的起點(diǎn)進(jìn)行加工，如圖6—11a所示；或沿島嶼的等距線運(yùn)動(dòng)到下一行的下一條刀具軌跡線段的起點(diǎn)將刀具軌跡連接起來(lái)，如圖6—11b所示。采用圖6—11b所示的方法生成刀具軌跡將避免加工過(guò)程中的垂直進(jìn)刀。由于平底端銑刀不宜垂直進(jìn)刀，平面型腔的行切加工一般均采用雙向走刀，避免多次垂直進(jìn)刀；在不能避免垂直進(jìn)刀的情況下，需要預(yù)先在垂直進(jìn)刀位置鉆一個(gè)進(jìn)刀工藝孔。⑤最后沿型腔和島嶼的等距線運(yùn)動(dòng)，生成最后一條刀具軌跡，如圖6—11c所示。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫1型腔加工路線的生成方法（2）環(huán)切法加工路線的生成方法環(huán)切法加工分為順銑(圖6—12a所示)或逆銑(圖6—12b所示)，其刀具軌跡是沿型腔邊界走等距線，優(yōu)點(diǎn)是銑刀的切削方式不變。型腔的環(huán)切法加工刀具軌跡的計(jì)算可以歸結(jié)為平面封閉輪廓曲線的等距線計(jì)算?？梢圆捎弥苯悠梅ǎ鐖D6—14所示，其算法步驟如下：①根據(jù)銑刀直徑及余量按一定的偏置距離對(duì)封閉輪廓曲線的每一條邊界曲線分別計(jì)算等距線；②對(duì)各條等距線進(jìn)行裁剪或延長(zhǎng)，使之連接形成封閉曲線；③對(duì)自相交的等距線進(jìn)行處理，判斷是否和島嶼、邊界輪廓曲線干涉，去掉多余部分，得到基于上述偏置距離的封閉等距線；④重復(fù)上述過(guò)程，直到確定完所有待加工區(qū)域。在銑削帶有島嶼的型腔零件時(shí)，為了避免刀具多次嵌入式切入，一般應(yīng)選擇環(huán)切加工路線。任務(wù)五數(shù)控加工進(jìn)給路線圖的編寫2型腔的加工路線常見(jiàn)的型腔加工路線有：

(1)Z形走刀路線，如圖6－15（a），刀具循Z字形刀路行切，粗加工的效率高；相鄰兩行走刀路線的起點(diǎn)和終點(diǎn)間留下凹凸不平的殘留，殘留高度與行距有關(guān)。

(2)環(huán)切走刀路線。如圖6