《{数控加工管理}数控铣床加工工艺讲义)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{数控加工管理}数控铣床加工工艺讲义)（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 数控铣床加工工艺,第一节 数控铣削加工的主要对象 第二节 数控铣削加工工艺的制订 第三节 数控铣床的编程基础 第四节 数控铣床的基本编程方法,化学工业出版社,第一节 数控铣削加工的主要对象,第四章 数控铣床加工工艺,数控铣床进行铣削加工主要是以零件的平面、曲面为主， 还能加工孔、内圆柱面和螺纹面。它可以使各个加工表 面的形状及位置获得很高的精度。,一、平面类零件,第四章 数控铣床加工工艺,如图4-1所示，零件的被加工表面平行、垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件，称为平面类零件。,对于平面垂直于坐标轴的面，其加工方法与普通铣床的加工方法一 样。对斜面的加工方法可采用：, 将斜
2、面垫平加工，这是在零件不大或夹具容易实现 零件的加工情况下进行。,第四章 数控铣床加工工艺, 用行切法加工，如图4-2所示，这样会留有行与行之间的残留余量，最后要由钳工修锉平整，飞机上的整体壁板零件经常用这个方法加工。, 用五坐标数控铣床的主轴摆角后加工，不留残留余量，效果最好，如图4-3所示。 对于斜面是正面台和斜肋板的表面，可采用成形铣刀加工；也可用五坐标数控铣床加工，但不经济。,二、变斜角类零件,第四章 数控铣床加工工艺,零件被加工表面与水平面夹角呈连续变化的零件，称为变斜角类零 件。这类零件一般为飞机上的零部件，如飞机的大梁、桁架框等。 以及与之相对应的检验夹具和装配支架上的零件。,如
3、图4-4所示为一种变斜角零件，该零件共分为三段，从第肋到第肋的斜角a由310均匀变到232，从第肋到第肋再均匀变为120，从第肋到第肋均匀变为0。,第四章 数控铣床加工工艺,变斜角零件不能展开成为平面，在加工中被加工面与铣刀的圆周 母线瞬间接触。用五坐标数控铣床进行主轴摆角加工，也可用三 坐标数控铣床进行行切法加工。, 对曲率变化较小的变斜角面，用x、y、z和A四坐标联动的数控铣床加工，如图4-5所示为用立铣刀直线插补方式加工的情况。, 对曲率变化较大的变斜角面，用x、y、z和A、B五坐标联动的数控铣床加工，如图4-6所示。也可以用鼓形铣刀采用三坐标方式铣削加工，所留刀痕用钳工修锉抛光去除，如
4、图4-7所示。,三、曲面类零件,第四章 数控铣床加工工艺,零件被加工表面为空间曲面的零件，称为曲 面类零件。曲面可以是公式曲面，如抛物面、 双曲面等，也可以是列表曲面，如图4-8所示。,曲面类零件的被加工表面不能展开为 平面；铣削加工时，被加工表面与铣 刀始终是点对点相接触。用三坐标数 控铣床加工时，一般采用行切法用球 头铣刀铣削加工，如图4-9所示。,四、孔类零件,第四章 数控铣床加工工艺,孔类零件上都有多组不同类型的孔，一般有通孔、盲孔、螺纹孔、 台阶孔、深孔等。在数控铣床上加工的孔类零件，一般是孔的位 置要求较高的零件，如圆周分布孔，行列均布孔等，如图4-10所示。 其加工方法一般为钻孔
5、、扩孔、铰孔、镗孔、锪孔、攻螺纹等。,第二节 数控铣削加工工艺的制订,一、零件的工艺分析,（1）要彻底读懂图样,第四章 数控铣床加工工艺,零件图样的尺寸是否标注全，有无漏、多尺寸的情况，有无封闭 尺寸，尺寸的标注法是否方便编程，零件结构是否表示清楚了， 视图是否完整，各几何元素间的相互关系（如相切、相交、垂直 和平行等）是否明确。,（2）要分析透零件的加工工艺性,研究零件的被加工表面是否适于数控铣床加工，被加工表面是否太厚，内转接圆弧R是否太小。如图4-11所示，当R0.2H（H为被加工内轮廓面的最大厚度）时，其加工工艺性不好。即刀具被迫采用小直径而使得其刚性太差，需采取多次分层切削加工。,第
6、四章 数控铣床加工工艺,一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性，影响加工能力、加工质量和换刀次数等 。,如图d= D-2r铣刀端刃铣削平面的面积越大，则加工平面的能力越强，因而，铣削工艺性越好。,图412零件槽底平面圆弧对加工工艺的影响,（3）要研究分析零件的精度,（4）要研究分析零件的刚性,（5）要研究分析零件的定位基准,（6）要研究分析零件的毛坯和材料,第四章 数控铣床加工工艺,零件的精度（尺寸、形状、位置）是否能够保证，表面质量能否保证。根 据精度、表面质量来决定是否采用粗铣，还是精铣，以及是否要多次进给。,零件的厚度如果太单薄会引起加工变形。当加工薄壁零件时，若面积较大 的零件，
7、其加工后也易产生变形，很难保证精度，尤其是铝合金板。,零件上如有统一的定位基准，便可保证在零件多次装夹后各加工表面之 间的位置精度。其定位基准能保证零件定位稳定可靠，便没有基准不重合 误差。,材料是否具有较好的加工工艺性能，硬度、热处理状态是怎样的？ 毛坯的余量是否足够，是否均匀，毛坯的安装定位平面是否方便可靠。,二、装夹方案的确定,1定位基准的选择,第四章 数控铣床加工工艺,选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能 把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要数 控铣削的平面或孔做定位基准。对薄板零件，选择的定位基准应有 利于提高工件的刚性，以减少切削变形。定位
8、基准应尽量与设计基 准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。,2夹具的选择,数控铣床可以加工形状复杂的零件，但在数控铣床上的工件装夹方 法与普通铣床的工件装夹方法一样，所使用的夹具往往并不复杂， 只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。但要将加工部位敞开， 不能因装夹工件而影响进给和切削加工。,3必须注意的问题,第四章 数控铣床加工工艺, 工件的被加工表面必须充分暴露在外，夹紧元件与被加工表面 间的距离要保持一定的安全距离。各夹紧元件应尽可能低，以防 铣夹头或主轴套筒与之在加工过程中相碰撞。, 夹具安装应保证工件的方位与工件坐标系一致，并且还要能协 调零件定位面与数控铣床之间保持一定的坐标联系。
9、, 夹具的刚性和稳定性要好，尽量不采用更换压板（夹紧点）的 设计。若必须更换时，要保证不破坏工件的定位。,4夹具选用原则,第四章 数控铣床加工工艺,（1）在生产类型为批量较小 或单件试制时，若零件复杂， 应采用组合夹具。如图所示， 它是由可重复使用的标准零 件组成。若零件结构简单时， 可采用通用夹具，如虎钳、 压板等，如图所示。,第四章 数控铣床加工工艺,（2）在生产类型为中批量或批量生产时，一般用专用夹具， 其定位效率较高，且稳定可靠。,（3）在生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具、机动夹具， 如液压、气压夹具。,三、刀具选择的基本要求,（1）刀具的刚性要好,第四章 数控铣床加工工艺,为提高
10、生产率而采用大切削用量时，需要刚性好的 刀具，刚性差的刀具在大切削用量时很容易断刀。,要保证被加工表面的形状精度，用刚性差的刀具在大切削力的作用下，会产生变形而形成“让刀”，使加工的型面会出现斜面，如图4-15所示。当被加工表面各处余量不一样时，用普通铣床可多次进给解决问题，而数控铣床则要改变程序，而用刚性强的刀具就可一次加工，不必改变程序。,（2）刀具的耐用度要高,因为数控铣床靠程序控制精度，刀具若磨损很快，则尺寸精度、 型面精度很难保证，故要用耐用度高的刀具。,此外，刀具参数、几何角度、排屑性能等因素也要综合考虑。,四、切削用量的选择,第四章 数控铣床加工工艺,合理的选择切削用量，对零件的
11、表面质量、精度、加工效率影响很 大，这在实际加工中往往是很难掌握的，必须要有丰富的实践经验 才能够掌握好切削用量的选择。因此，在编程时只能根据一般情况， 大致选择切削用量。在实际加工中，根据具体加工情况进行调整。,五、进给路线的确定,在确定进给路线时，要考虑零件的被加工表面的精度、表面质量、 表面形状。零件材料的刚度、切削余量。机床的类型、刚度、精度 以及刀具的刚度等等。要考虑被加工表面与夹具的空间关系，以防 碰撞。合理的进给路线应能保证零件的加工精度、表面质量的要求。 数值计算简单、程序段少、编程量小、进给路线短、空行程少的高 效率路线。,1钻孔加工的进给路线,第四章 数控铣床加工工艺,钻孔
12、加工的进给路线，包括钻、扩、铰、攻螺纹、镗孔等孔的加工方法。这种进给路线包括两个方面：x、y方向和z方向。如图4-16所示，该零件要钻孔，则进给路线是参照普通钻床钻孔的动作设计的，按G81固定循环动作。, 钻头（铰刀、镗刀、螺纹刀具）在 x、y方向快速移动至孔的中心位置。 钻头快速下刀至工件表面上方35 mm的距离。 钻头工作进给至指定深度。 钻头快速返回初始平面。 若加工多个孔则要考虑x、y方向的 最短加工路线，如图2-56c所示。,2铣削平面轮廓的进给路线,第四章 数控铣床加工工艺,（1）铣削外轮廓零件,铣削外轮廓零件的路线分为z方向和x、y方向，要一一确定。x、y方向的确定，如图4-17
13、所示。, 在开始切削段和结束切削段要有切入、切出的路线，以避免产生刀痕，保证 被加工表面的光滑。, 应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段，这一点非常重要。它的目的是 为了编程简单，可灵活使用不同直径的刀具，并利用刀具补偿值有效地控制尺寸 精度。, 在实际切削段，只要沿着实际轮廓编制程序段就行了。在进给方向上一般用顺 铣，这是因为数控铣床的丝杠是滚珠丝杠，间隙极小甚至为零，不存在普通铣床 上顺铣易损坏刀具的情况。顺铣加工的表面质量比逆铣要高，切削状态也好。,第四章 数控铣床加工工艺,（2）铣削内轮廓零件,铣削内轮廓零件的路线也同样分为z方向和x、y方向，但铣削内轮 廓零件与铣削外轮廓零件的情
14、况不同，不能从切线方向切入、切出。, 开始切削段可用圆弧切入，结束切削段可用圆弧切出，以保证不 留刀痕，如图18所示。若要求不高，也可用斜线切入、切出，如图 4-19所示。圆弧的大小和斜线的长短视内轮廓零件的尺寸大小而定。,第四章 数控铣床加工工艺, 应建立径向刀具补偿段和取消径向刀具补偿段。, 进给方向一般用顺铣，在确定路线时，要考虑刀具直径的大小， 每段轮廓的长度必须大于刀具半径和刀具半径补偿值之和，否则 机床将报警，防止过切，如图4-20所示。,第四章 数控铣床加工工艺,（3）内、外轮廓零件z方向的确定,如图4-21所示，铣刀快速进给至z，再工作进给至切削长度z。这个z值的确定很重要，设
15、定的太高效率低，设定的太低，则快速下刀距离工件太近，容易出危险，很容易碰刀。,铣削外轮廓零件时，落刀点要选在工件外，距离工件一定的 距离L（L r+k，r为刀具半径，k为余量），铣削内轮廓 零件时，落刀点选在有空间下刀的地方，一般在内轮廓零件 的中间，若没有空间的话，应先钻落刀孔。,第四章 数控铣床加工工艺,（4）型腔加工,这类零件是要去除中间的余量。如图2-58所示，在x、y方向从落 刀点下刀后有三种情况：平行切法（进给路线最短，表面质量差） 、环切法（进给路线最长，表面质量好。）、混合法（先平行切 削再环切，进给路线较短，表面质量好。）。在z方向路线的确定， 与加工内、外轮廓零件基本相同。
16、,环切法,行切法,行切+环切法,3曲面加工的进给路线,第四章 数控铣床加工工艺,曲面加工的进给路线对于三坐标数控铣床来说比较简单，用球头 铣刀采用行切法加工，如图2-72所示。行切法是指刀具与零件表 面的切点轨迹是一行一行的，且行距根据加工精度要求来确定。 若曲面比较复杂，则要用四坐标数控铣床、五坐标数控铣床加工。,六、平面凸轮零件的数控铣削工艺,第四章 数控铣床加工工艺,如图4-22所示，平面凸轮零件是平面轮廓零件加工的典型零件， 它的轮廓是由圆弧与直线组成。,1零件工艺分析,第四章 数控铣床加工工艺,零件图样的尺寸、视图都完整，表达清楚，几何关系明确；零件的 结构工艺性也很好，无难以加工的结构。侧面与底面垂直，零件的 厚度不厚，在垂直方向可一刀切削完成；零件的精度要求较高， R610.05，R640.05，R63.50.05，要采用粗铣 半精铣 精磨的工艺路线；用数控铣床只能完成半精加工，精加工需淬火后 磨削完成；可用零件的大平面和两孔作定位基准
