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1、任务任务12 12 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析 任务导入1知识准备2任务实施3 3实训内容4 4学习目标学习目标掌掌握握数数控控镗镗铣铣削削加加工工工工艺艺分分析析过过程，能够正确填写各种工艺文件。程，能够正确填写各种工艺文件。12.1 12.1 任务导入任务导入分析图12.1所示零件的数控加工工艺，并编制工艺文件。12.2 12.2 知识准备知识准备零件数控镗铣削加工方案的拟定零件数控镗铣削加工方案的拟定 刀具的类型及选用刀具的类型及选用 确定切削用量确定切削用量 工件的安装与夹具的选择工件的安装与夹具的选择12.2.1 零件数控镗铣削加工方案的拟定零件数控镗铣削加工方案的拟定
2、 1数控加工内容的确定数控加工内容的确定 （1）普通机床无法加工的内容应作为优先选择）普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。内容。 （2）普通机床难加工，质量也难以保证的内容）普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。应作为重点选择内容。 （3）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动）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。础上进行选择。 （1）需要用较长时间占机调整的加工内容。）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）加工余量极不稳定，且数控机
3、床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。自动调整零件坐标位置的加工内容。 （3）不能在）不能在次安装中加工完成的零星分散部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。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：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）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）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）外形不规则的异型零件 （4）加工精度较高的中小批量零件）加工精度较
4、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针对加工中心的工艺特点，主要加工对象有下列几种几种: 数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的数控加工的工艺路线设计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，由于数控加工工序一般控加工工艺过程的概括，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。与整个工艺过程协调吻合。 2数控加工工艺路线的拟定数
5、控加工工艺路线的拟定 （1）按定位方式划分工序）按定位方式划分工序 （2）刀具集中分序法）刀具集中分序法（3）粗、精加工分序法）粗、精加工分序法（4）按加工部位分序法）按加工部位分序法 3工序的划分工序的划分 （1）同一加工表面按粗加工、半精加工、）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。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）对于既有面又有孔的零件，可以采用 “先面后孔先面后孔”的原则划分工步。的原则划分工步。 （3）按所用刀具划分工步。）按所用刀具划分工步。 （4）在一次安装中，尽可能
6、完成所有能够）在一次安装中，尽可能完成所有能够 加工的表面。加工的表面。4工步的划分工步的划分 （1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与 夹紧。夹紧。（2）先内后外原则，即先进行内型内腔加工工）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。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，）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最好连续进行，以减少重复定位数及换刀次 数。数。（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排）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
7、的工序。对工件刚性破坏较小的工序。5加工顺序的安排加工顺序的安排 数控加工工序前后一般都穿插其它普通工序，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，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。需要前后兼顾，统筹衔接。 6数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序与普通
8、工序的衔接 7数控加工工序的设计数控加工工序的设计 （1）轮廓铣削进给路线的分析）轮廓铣削进给路线的分析 铣削外圆进给路线铣削外圆进给路线铣削外圆进给路线铣削外圆进给路线 铣削内孔进给路线铣削内孔进给路线铣削内孔进给路线铣削内孔进给路线（2）位置精度要求高的孔进给路线的分析）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。如某零件图上两孔公差，应将其转换为对
9、称性公差。如某零件图上两孔间距尺寸间距尺寸mm，应转换成，应转换成L90.04l 士士0.014mm，编程，编程时按基本尺寸时按基本尺寸90.04lmm进行，其实这就是工艺学中讲进行，其实这就是工艺学中讲的中间公差的尺寸。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（如图12.3所示）和刀具工作进给距离（如图所示）和刀具工作进给距离（如图12.4所示）。所示）。式中，式中， 为工件及夹具高度尺寸；为工件及夹具高度尺寸； 为刀具轴向切入长度；为刀具轴
10、向切入长度； 为为刀具主轴端面到工作台面的距离；刀具主轴端面到工作台面的距离； 为刀具长度。为刀具长度。式中，式中， 为钻头尖端锥度部分长度，一般为钻头尖端锥度部分长度，一般 =0.3D（D为刀具直径），为刀具直径），对于平端刀具，对于平端刀具， 0； 为工件中被加工孔的深度；为工件中被加工孔的深度； 为刀具轴向切为刀具轴向切出长度，若是盲孔则为出长度，若是盲孔则为0。 与与 推荐值参见表推荐值参见表12.1。 图图图图12.3 12.3 轴向距离的计算不通轴向距离的计算不通轴向距离的计算不通轴向距离的计算不通 图图图图12.4 12.4 刀具工作进给距离的计算刀具工作进给距离的计算刀具工作进
11、给距离的计算刀具工作进给距离的计算表表表表12.1 12.1 刀具切入、切出距离刀具切入、切出距离刀具切入、切出距离刀具切入、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）加工方法已加工表面毛坯表面已加工表面毛坯表面钻1358mm在已加工表面切出的基础上加510mm扩13L+（13）铰13L+（1020）镗1324攻丝510L+（13）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。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。孔系加工孔系加工孔系加工孔系加工走刀路线包括在走刀路线包括在XY平面上的走刀路线和平面上的走刀路线和Z向
12、的走刀路线。欲使刀具在向的走刀路线。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。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。图图12.6（a）所示为点群零件图，经计算发现图）所示为点群零件图，经计算发现图12.6（c）所示走刀路）所示走刀路线总长较图线总长较图12.6（b）短。）短。 图图图图12.6 12.6 最短走刀路线设计最短走刀路线设计最短走刀路线设计最短走刀路线设计（3）铣削曲面的进给路线的分析）铣削曲面的进给路线的分析 曲面的加工路线曲面的加工路线曲面的加工路线曲面的加工路线铣削方式有逆铣和顺铣两种方式。铣削方式有逆铣和顺铣两种方式。 顺铣
13、与逆铣顺铣与逆铣顺铣与逆铣顺铣与逆铣12.2.2 刀具的类型及选用刀具的类型及选用 当当前前使使用用的的金金属属切切削削刀刀具具材材料料主主要要有有五五类类：高高速速钢钢、硬硬质质合合金金、陶陶瓷瓷、立立方方氮氮化化硼硼（CBN）、聚晶金刚石。聚晶金刚石。 根根据据数数控控加加工工对对刀刀具具的的要要求求，选选择择刀刀具具材材料料的的一一般般原原则则是是尽尽可可能能选选用用硬硬质质合合金金刀刀具具，但但不不同同国家和生产厂家有不同的标准和系列。国家和生产厂家有不同的标准和系列。 1刀具材料的选择刀具材料的选择 2刀具的选择刀具的选择 （1）铣刀的选择）铣刀的选择选择铣刀时，要使刀具的尺寸与被加
14、工工件的表面尺寸选择铣刀时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。粗铣平面时，因切削力大，故宜选较小和形状相适应。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。表面质量。（2）孔加工刀具的选择）孔加工刀具的选择 数控钻孔一般无钻模，钻孔刚度差，应使钻头直径数控钻孔一般无钻模，钻孔刚度差，应使钻头直径D满足满足LD5(L为钻孔深度为钻孔深度)。钻大孔时，可采用刚度较。钻大孔时，可采用刚度较大的硬质
15、合金扁钻；钻浅孔时大的硬质合金扁钻；钻浅孔时(LD2)宜采用硬质合金宜采用硬质合金的浅孔钻，以提高效率和加工质量。的浅孔钻，以提高效率和加工质量。 （3）平面铣刀的种类和选择）平面铣刀的种类和选择常用铣刀的种类常用铣刀的种类圆柱形铣刀：圆柱形铣刀：一般用于加工较窄的平面。一般用于加工较窄的平面。立铣刀：立铣刀：应用范围广，用于加工各种凹槽、台阶面以及应用范围广，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。是副切削刃，故切削时一般不宜沿轴线方向进给。键槽铣刀：键槽铣刀：用于
16、加工封闭键槽。有两个刀齿，端面切削用于加工封闭键槽。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。刃为主切削刃，圆周的切削刃是副切削刃。模具铣刀：模具铣刀：主要用于加工模具型腔或凸模成形表面。主要用于加工模具型腔或凸模成形表面。平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。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；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。加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。铣削刀具的选择铣削刀具的选择 刀具半径刀具半
17、径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取，一般取r=(0.80.9) 。 零件的加工高度零件的加工高度H(1416)r，以保证刀具有足够的刚度。，以保证刀具有足够的刚度。 对不通孔对不通孔(深槽深槽)，选取，选取L=H+(510)mm(L为刀具切削部分长度，为刀具切削部分长度，H为零件高度为零件高度)。 加工通孔及通槽时，选取加工通孔及通槽时，选取L=Hrc+(510)mm(rc为刀尖角半径为刀尖角半径)。 粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径Dt可按下式计算：可按下式计算： 式中：式中：D是轮廓的最小凹圆角直径，是轮廓的最小凹圆角直
18、径，是圆角邻边夹角等分线上的是圆角邻边夹角等分线上的精加工余量，精加工余量，1是精加工余量，是精加工余量，是圆角两邻边的夹角。是圆角两邻边的夹角。 加工肋时，刀具直径为加工肋时，刀具直径为D=（510）b，其中，其中b为肋的厚度。为肋的厚度。 铣键槽时，铣刀直径应等于槽宽。铣键槽时，铣刀直径应等于槽宽。铣刀齿数铣刀齿数Z对生产效率和加工表面质量有直接影响。粗铣钢件时，对生产效率和加工表面质量有直接影响。粗铣钢件时，首先须保证容屑空间及刀齿强度，应采用粗齿铣刀；半精铣或精铣首先须保证容屑空间及刀齿强度，应采用粗齿铣刀；半精铣或精铣钢件、粗铣铸铁件时，可采用中齿铣刀；精铣铸铁件或铣削薄壁铸钢件、粗
19、铣铸铁件时，可采用中齿铣刀；精铣铸铁件或铣削薄壁铸铁件时，宜采用细齿铣刀。铁件时，宜采用细齿铣刀。 曲面加工常采用球头铣刀。曲面加工常采用球头铣刀。加工曲面较平坦部位时，应采用环形刀（圆鼻刀）。加工曲面较平坦部位时，应采用环形刀（圆鼻刀）。在单件或小批量生产中，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件精度。在单件或小批量生产中，常采用鼓形刀或锥形刀来加工一些变斜角零件精度。球头刀一般在曲面曲率变化较大，易发生干涉或精加工中采用。对于一些立体球头刀一般在曲面曲率变化较大，易发生干涉或精加工中采用。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用的刀具有球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、型面和变斜角轮廓外
20、形的加工，常用的刀具有球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀，如图所示。锥形铣刀和盘铣刀，如图所示。曲面加工常用的刀具曲面加工常用的刀具曲面加工常用的刀具曲面加工常用的刀具12.2.3 确定切削用量确定切削用量 1铣削用量的选择铣削用量的选择 确定铣削深度时，如果机床功率和工艺系统刚性允许而加工质确定铣削深度时，如果机床功率和工艺系统刚性允许而加工质量要求不高（量要求不高（Ra值不小于值不小于5m），且加工余量又不大（一般不超过），且加工余量又不大（一般不超过6mm），可以一次铣去全部余量。若加工质量要求较高或加工余量），可以一次铣去全部余量。若加工质量要求较高或加工余量太大，铣削则应
21、分两次进行。在工件宽度方向上，一般应将余量一太大，铣削则应分两次进行。在工件宽度方向上，一般应将余量一次切除。次切除。 加工条件不同，选择的切削速度加工条件不同，选择的切削速度c和每齿进给量和每齿进给量fz也应不同。也应不同。工件材料较硬时，工件材料较硬时，fz及及c值应取得小些；刀具材料韧性较大时，值应取得小些；刀具材料韧性较大时，fz值值可取得大些。刀具材料硬度较高时，可取得大些。刀具材料硬度较高时，c的值可取得大些；铣削深度的值可取得大些；铣削深度较大时，较大时，fz及及c值应取得小些。值应取得小些。2钻削用量的选择钻削用量的选择 钻头直径钻头直径 孔径不大时，可将孔一次钻出。工件孔径大
22、于孔径不大时，可将孔一次钻出。工件孔径大于35mm时，若仍一次钻出时，若仍一次钻出孔径，必须大大减小进给量。若两次钻出，可取大的进给量。先钻后扩时，孔径，必须大大减小进给量。若两次钻出，可取大的进给量。先钻后扩时，钻孔的钻头直径可取孔径的钻孔的钻头直径可取孔径的5070。进给量进给量 普通麻花钻钻削进给量可按以下经验公式估算选取普通麻花钻钻削进给量可按以下经验公式估算选取钻削速度钻削速度 一般情况下，钻削速度可参考下表选取。一般情况下，钻削速度可参考下表选取。 普通高速钢钻头钻削速度参考值普通高速钢钻头钻削速度参考值普通高速钢钻头钻削速度参考值普通高速钢钻头钻削速度参考值 m/minm/min
23、工件材料低碳钢中、高碳钢合金钢铸铁铝合金铜合金钻削速度25302025152020254070204012.2.4 工件的安装与夹具的选择工件的安装与夹具的选择1工件安装的基本原则工件安装的基本原则（1）力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一。）力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一。（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后就能）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后就能 加工出全部待加工表面。加工出全部待加工表面。（3）避免采用占机人工调整式方案，以充分发挥数控机）避免采用占机人工调整式方案，以充分发挥数控机 床的效能。床的效能。2夹具的选择夹具的选择（1）当零件加工批量不大
24、时，应尽量采用组合夹具、可）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可 调夹具和其它通用夹具，以缩短准备时间，节省生调夹具和其它通用夹具，以缩短准备时间，节省生 产费用。产费用。（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简 单单。（3）夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机）夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机 构元件不能影响加工中的进给（如产生碰撞等）。构元件不能影响加工中的进给（如产生碰撞等）。（4）装卸零件要快速、方便、可靠，以缩短准备时间，）装卸零件要快速、方便、可靠，以缩短准备时间， 批量较大时应考虑采用气动或液压夹具、多工位夹具。批量较大时应考虑采用气动或液压夹具、多工位夹具。12.3 12.3 任务实施任务实施12.4 12.4 实训内容实训内容分分析析如如图图所所示示零零件件的的数数控控加加工工工工艺艺，并并制制作作工工艺艺资资料料及表格。及表格。 实训题实训题实训题实训题
