4数控铣削工艺

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1、课题4 数控镗铣削加工工艺分析实训,4.1 实训目的,掌握数控镗铣削加工工艺分析过程及各种工艺资料的填写。,4.2 相关知识,零件数控镗铣削加工方案的拟定 刀具的类型及选用 确定切削用量,4.2.1 零件数控镗铣削加工方案的拟定,1数控加工内容的确定 当选择并决定对某个零件进行数控加工后，一般情况下，并非其全部加工内容都采用数控加工，而经常只是其中的部分进行数控加工。因此，在选择并作出决定时，一定要结合实际情况，注意充分发挥数控的优势，选择那些最需要进行数控加工的内容和工序，一般可以按以下顺序考虑：,（1）普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。 （2）普通机床难加工，质量也难以保证的内容应

2、作为重点选择内容。 （3）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。,（1）需要用较长时间占机调整的加工内容。 （2）加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。 （3）不能在次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。,相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工：,（1）既有平面又有孔系的零件 （2）结构形状复杂、普通机床难加工的零件 （3）外形不规则的异型零件 （4）加工精度较高的中小批量零件,针对加工中心的工艺特点，主要加工对象有下列,几种:,数控加工的工艺路线设计

3、与普通机床加工的常规工艺路线拟定的区别主要在于它仅是几道数控加工工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，由于数控加工工序一般穿插于零件加工的整个工艺过程中间，因此在工艺路线设计中一定要兼顾常规工序的安排，使之与整个工艺过程协调吻合。,2数控加工工艺路线的拟定,（1）按定位方式划分工序 （2）刀具集中分序法（3）粗、精加工分序法（4）按加工部位分序法,3工序的划分,（1）同一加工表面按粗加工、半精加工、 精加工依次完成，或全部加工表面按 先粗后精加工分开进行。 （2）对于既有面又有孔的零件，可以采用 “先面后孔”的原则划分工步。 （3）按所用刀具划分工步。 （4）在一次安装中，尽可能

4、完成所有能够 加工的表面。,4工步的划分,（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与 夹紧。（2）先内后外原则，即先进行内型内腔加工工 序，后进行外形加工工序。（3）以相同安装方式或用同一刀具加工的工序， 最好连续进行，以减少重复定位数及换刀次 数。（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排 对工件刚性破坏较小的工序。,5加工顺序的安排,数控加工工序前后一般都穿插其它普通工序，如衔接不好就容易产生矛盾。较好的解决办法是建立工序间的相互状态要求。如要不要预留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理要求等等，都需要前后兼顾，统筹衔接。,6数控加工工

5、序与普通工序的衔接,7数控加工工序的设计,（1）轮廓铣削进给路线的分析,图4.1 铣削外圆进给路线 图4.2 铣削内孔进给路线,（2）位置精度要求高的孔进给路线的分析,孔位确定及其坐标值的计算,一般在零件图上孔位尺寸都已给出，但有时孔距尺寸的公差或对基准尺寸距离的公差是非对称性尺寸公差，应将其转换为对称性公差。如某零件图上两孔间距尺寸mm，应转换成L90.04l 士0.014mm，编程时按基本尺寸90.04lmm进行，其实这就是工艺学中讲的中间公差的尺寸。,孔加工轴向有关距离尺寸的确定,孔加工编程时还需要知道如下两种尺寸数据：刀具快速趋近距离（如图4.3所示）和刀具工作进给距离（如图4.4所示

6、）。,式中， 为工件及夹具高度尺寸； 为刀具轴向切入长度； 为刀具主轴端面到工作台面的距离； 为刀具长度。,式中， 为钻头尖端锥度部分长度，一般 =0.3D（D为刀具直径），对于平端刀具， 0； 为工件中被加工孔的深度； 为刀具轴向切出长度，若是盲孔则为0。 与 推荐值参见表4.1。,图4.3 轴向距离的计算不通 图4.4 刀具工作进给距离的计算,表4.1 刀具切入、切出距离,注：D为刀具直径；为钻头刀尖角度；L为切削刃导向部长度。,切入距离,切出距离（通孔）,加工位置精度要求较高的孔系时，应特别注意安排孔的加工顺序。若安排不当，将坐标轴的反向间隙带人，直接影响位置精度。如图4.5所示，镗削图

7、中零件上六个尺寸相同的孔，有两种进给路线。按123456路线加工时，由于5、6孔与l、2、3、4孔定位方向相反，Y向反向间隙会使定位误差增加，而影响5、6孔与其它孔的位置精度。按1234P65路线加工时，加工完4孔后往上多移动一段距离至p点，然后折回来在6、5孔处进行定位加工，这样加工进给方向一致，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其它孔的位置精度。,图4.5 孔系加工,走刀路线包括在XY平面上的走刀路线和Z向的走刀路线。欲使刀具在XY平面上的走刀路线最短，必须保证各定位点间的路线的总长最短。图4.6（a）所示为点群零件图，经计算发现图4.6（c）所示走刀路线总长较图4.6（b）短。,图4.

8、6 最短走刀路线设计,（3）铣削曲面的进给路线的分析,铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法”进行加工。对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。如图5.7所示，对于发动机大叶片，当采用图4.7（a）的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用图4.7（b）的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其它表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工。,图4.7 曲面的加工路线,铣削方式有逆铣和顺铣两种方式。如图4.8所示，铣刀旋转切入工件的方向与

9、工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。,图4.8 顺铣与逆铣,铣削刀具,立铣刀 的主切削刃是圆拄面上,端面上的的切削刃是副刀刃。工作时不能沿着铣刀的轴向作进给运动。立铣刀主要用来加工内外轮廓。按照国家标准规定：立铣刀直径为2-50毫米，可分为粗齿与细齿两种。直径2-20为直柄范围，直径14-50为锥柄范围。,P26,立铣刀,立铣刀进刀方式: 1、铣外轮廓。从轮廓外面做周向进给，沿切向切向工件。 2、铣内轮廓。先用钻头加工一个工艺孔，给立铣刀做轴向进给。,其他铣刀,圆柱形铣刀：主切削刃在圆柱面上，一般用于加工较窄的平面。面铣刀：圆柱面与端面上都有切削刃，适合加工宽的平面。键槽铣刀：用于加

10、工封闭键槽。外形类似立铣刀，有两个刀齿，端面切削刃为主切削刃，圆周的切削刃是副切削刃。,球头铣刀：适合铣削空间曲面。,铣削循环去处方式 P121,1、行切法2、环切法3、行切加环切,P148铣削例题,1、加工内容2、加工先后3、孔加工定位夹紧方式及顺序4、槽加工定位夹紧方式及顺序,4.2.2 刀具的类型及选用,当前使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）、聚晶金刚石。 根据数控加工对刀具的要求，选择刀具材料的一般原则是尽可能选用硬质合金刀具，但不同国家和生产厂家有不同的标准和系列。,1刀具材料的选择,2刀具的选择,（1）铣刀的选择,选择铣刀时，要使刀具的尺

11、寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。粗铣平面时，因切削力大，故宜选较小直径的铣刀，以减少切削扭矩；精铣时，可选大直径铣刀，并尽量包容工件加工面的宽度，以提高效率和加工表面质量。,（2）孔加工刀具的选择,数控钻孔一般无钻模，钻孔刚度差，应使钻头直径D满足LD5(L为钻孔深度)。钻大孔时，可采用刚度较大的硬质合金扁钻；钻浅孔时(LD2)宜采用硬质合金的浅孔钻，以提高效率和加工质量。 钻孔时，应选用大直径钻头或中心钻先锪一个内堆坑，作为钻头切入时的定心锥面，再用钻头钻孔，所锪的内锥面也是孔口的倒角，有硬皮时，可用硬质合金铣刀先铣去孔口表皮，再锪锥孔和钻孔。 精铰孔可采用浮动铰刀，但铰前孔口要倒角。

12、,镗孔一般是悬臂加工，应尽量采用对称的两刃或两刃以上的镗刀头进行切削，以平衡径向力，减轻镗削振动。对阶梯孔的镗削加工采用组合镗刀，以提高镗削效率。精镗宜采用微调镗刀。选择镗刀主偏角接近90，大于75。 镗孔加工除选择刀片与刀具外，还要考虑镗杆的刚度，尽可能选择较粗（接近镗孔直径）的刀杆，及选较短的刀杆臂，以防止或消除振动。当刀杆臂小于4倍刀杆直径时可用钢制刀杆，加工要求较高的孔时最好选用硬质合金制刀杆。当刀杆臂为47倍刀杆直径时，小孔用硬质合金制刀杆，大孔用减振刀杆。当刀杆臂为710倍的刀杆直径时，需采用减振刀杆。此外，在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀工作。,

13、（3）平面铣刀的种类和选择,常用铣刀的种类圆柱形铣刀：一般用于加工较窄的平面。立铣刀：应用范围广，用于加工各种凹槽、台阶面以及成形表面。其主切削刃位于圆周面上，端面上的切削刃是副切削刃，故切削时一般不宜沿轴线方向进给。键槽铣刀：用于加工封闭键槽。外形类似立铣刀，有两个刀齿，端面切削刃为主切削刃，圆周的切削刃是副切削刃。模具铣刀：属于立铣刀类，主要用于加工模具型腔或凸模成形表面。,铣削刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。

14、不仅要求精度高、刚度好、耐用，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。绝大部分铣刀由专业工具厂制造，我们只需选好铣刀的参数就可。铣刀的主要结构参数有：直径d0、宽度（或长度）L及齿数Z。,刀具半径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取r=(0.80.9) 。 零件的加工高度H(1416)r，以保证刀具有足够的刚度。

15、对不通孔(深槽)，选取L=H+(510)mm(L为刀具切削部分长度，H为零件高度)。 加工通孔及通槽时，选取L=Hrc+(510)mm(rc为刀尖角半径)。 粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径Dt可按下式计算： 式中：D是轮廓的最小凹圆角直径，是圆角邻边夹角等分线上的精加工余量，1是精加工余量，是圆角两邻边的夹角。,加工肋时，刀具直径为D=（510）b，其中b为肋的厚度。 铣刀直径D是铣刀的基本结构参数，其大小对铣削过程和铣刀的制造成本有直接影响。选择较大铣刀直径，可以采用较粗的心轴，提高加工系统刚性，切削平稳，加工表面质量好，还可增大容屑空间，提高刀齿强度，改善排屑条件。另外，刀齿不切削时间长，散热好，可采用较高的铣削速度。但选择大直径铣刀也有一些不利因素，如刀具成本高，切削扭矩大，动力消耗大，切入时间长等。综合以上考虑，在保证足够的容屑空间及刀杆刚度的前提下，宜选择较小的铣刀直径。某些情况下则由工件加工表面尺寸确定铣刀直径。例如，铣键槽时，铣刀直径应等于槽宽。,