第6章数控铣削加工工艺

第6章 数控铣削加工工艺 6.1数控铣削加工工艺概述

学习要点：

1、数控铣削加工的主要对象

（1）平面轮廓零件：加工面是平面，或可以展开成平面。一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动（即两轴半坐标联动）就可以把它们加工出来。 （2）变斜角类零件：加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件。 （3）空间曲面轮廓零件。 （4）孔 （5）螺纹

2、数控铣床加工工艺主要内容

⑴选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容； ⑵分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求； ⑶确定零件的加工方案，制定数控铣削加工工艺路线。 ⑷数控铣削加工工序的设计。

⑸数控铣削加工程序的调整。如选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。

6.2数控铣削加工工艺分析

本章是学习重点。

6.2.1选择并确定数控铣削的加工部位及内容 以下方面适宜采用数控铣削加工：

① 由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓； ② 空间曲线或曲面；

③ 形状虽然简单，但尺寸繁多，检测困难的部位；

④ 用普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体内部等；

⑤ 有严格位置尺寸要求的孔或平面；

⑥ 能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状；

⑦ 采用数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度的一般加工内容。 6.2.2数控铣削加工零件的工艺性分析 （1）零件图及其结构工艺性分析

①确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件尺寸是否超过机床的最大行程…。

② 检查零件的尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度等在现有加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。

③过渡圆角、倒角、槽宽等尽量统一，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。

④分析零件上是否有可以利用的工艺基准，对于一般加工精度要求，可以利用零件上现有的一些基准面或基准孔，或者专门在零件上加工出工艺基准。当零件的加工精度要求很高时，必须采用先进的统一基准定位装夹系统才能保证加工要求。

⑤ 分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。

⑥了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系 ⑦ 分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。 （2）零件毛坯的工艺性分析 ①毛坯应有充分、稳定的加工余量

②分析毛坯的装夹适应性，是否需要设置工艺辅助基准。 ③分析毛坯的余量大小及均匀性，要不要分层切削？分几层？ 6.2.3数控铣削加工工艺路线的拟订 （1）加工方法的选择

①平面加工方法的选择：主要采用端铣刀和立铣刀加工；当零件表面粗糙度要求较高时，采用顺铣；当零件表层有硬化皮时，采用逆铣。

②平面轮廓加工方法的选择：通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工，切向进刀、切向退刀。

③固定斜角平面加工方法的选择：斜垫板垫平后加工或机床主轴摆角加工。

④变斜角面加工方法的选择：对曲率变化较小的变斜角面，选用x、y、z和A四轴联动加工；对曲率变化较大的变斜角面，最好用x、y、z、A和B（或C转轴）五轴联动加工；采用三坐标数控铣床两坐标联动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修方法清除

⑤ 曲面轮廓加工方法的选择：立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状以及精度要求采用不同的铣削加工方法。 （2）工序的划分

① 当加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数，缩短辅助时间，可以将一把刀具所加工的内容安排在一个工序（或工步）中。

② 按照工件加工表面的性质和要求，将粗加工、精加工分为依次进行的不同工序（或工步）。先进行所有表面的粗加工，然后再进行所有表面的精加工。 （3）加工顺序的安排

通常按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工外形、内腔，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… （4）加工路线的确定

① 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。

② 应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。 ③ 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。 6.2.4数控铣削加工工序的设计 1、夹具的选择

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。选择夹具时，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表面都加工出来。 2、刀具的选择 （1）对刀具的基本要求 ① 铣刀刚性要好

② 铣刀的耐用度要高

另外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择与排屑性能等也非常重要。 （2）常用铣刀的种类

① 面铣刀：可转位面铣刀的直径已经标准化，采用公比1.25的标准直径系列：16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630mm，参见GB5342—85。 ② 立铣刀：普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给。 ③ 模具铣刀：分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种。 ④ 键槽铣刀：可以轴向进给。

⑤ 鼓形铣刀：加工固定角度斜面。R越小，鼓形刀所能加工的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越查差。这种刀具的特点是刃磨困难，切削条件差，而且不适于加工有底的轮廓表面。

⑥ 成形铣刀：渐开线齿面、燕尾槽和T形槽等。 （3）铣刀的选择

① 面铣刀主要参数的选择：应根据侧吃刀量ae选择适当的铣刀直径。粗齿铣刀用于粗铣钢件；粗铣铸件断续表面和平稳铣削钢件时，选用细齿铣刀。密齿铣刀用于加工薄壁铸件。 前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择；ao=5°~12°；硬质合金面铣刀的刃倾角常取lS=－5°~15°。主偏角kr在45°~90°范围内选取。 ② 立铣刀主要参数的选择

刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径ρ，一般取R=(0.8~0.9) ρ。 3、切削用量的选择

包括主轴转速（切削速度）、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。 （1）背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）的选择

主要由加工余量和对表面质量的要求决定：①Ra12.5~25mm时，粗铣一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。② Ra3.2~12.5mm时，分粗铣和半精铣两步进行。③ Ra0.8~3.2mm时，分粗铣、半精铣、精铣三步进行。

（2）进给量f（mm/r）与进给速度vf（mm/min）的选择

根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，查切削用量手册选取。 （3）切削速度vC（m/min）的选择

根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度计算切削速度。也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查阅有关切削用量手册选取。根据刀具直径和切削速度，计算刀具转速。

6.2.5数控铣削加工中的装刀与对刀技术 教学难点之一。

根据加工操作的实际情况，考虑如何在保证加工精度的同时，使操作简便。

6.3典型零件的数控铣削加工工艺分析

教学难点之一。

本节是前面所学知识的综合运用，结合典型零件的数控铣削加工工艺分析，掌握分析方法。