第5章 數(shù)控銑削加工工藝

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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,第,5,章 數(shù)控銑削加工工藝,案例引入,典型平面輪廓零件如圖,5-1,所示，材料為,45,鋼，單件生產(chǎn)，在前面的工序中已完成零件底面和側(cè)面的加工（尺寸為,80mm80mm19mm,），試對該零件的頂面和內(nèi)外輪廓進行數(shù)控銑削加工工藝分析。,任務,制訂該零件的頂面和內(nèi)外輪廓的數(shù)控銑削加工工藝,本章知識（或技能）要點,1.,數(shù)控銑削加工的主要對象；,2.,數(shù)控銑削加工工藝的主要內(nèi)容；,3.,數(shù)控銑削加工工藝文件編制；,4.,制訂數(shù)控銑削加工,工序。,圖,5-1,帶型腔的凸臺零件,5.1,數(shù)控銑削簡介,5

2、.1.1,數(shù)控銑床的分類,數(shù)控銑床的種類很多，常用的分類方法有以下三種方式：,1.,按其主軸的布置形式分類,（,1,）立式數(shù)控銑床,立式數(shù)控銑床的主軸軸線垂直于水平面，如圖,5-2,所示，它是數(shù)控銑床中數(shù)量最多的一種，應用范圍也最廣。其各坐標的控制方式有以下幾種。,工作臺縱向、橫向及上下向移動，主軸不動。,工作臺縱向、橫向移動，主軸上下移動。,龍門式數(shù)控銑床。,圖,5-2,立式數(shù)控銑床,圖,5-3,龍門式數(shù)控銑床,為了擴大立式數(shù)控銑床的使用功能和加工范圍，可增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)四、五軸聯(lián)動加工，如圖,5-4,所示。,圖,5-4,立式數(shù)控銑床配備數(shù)控轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)四軸聯(lián)動加工,（,2,）臥式數(shù)控銑床,臥

3、式數(shù)控銑床的主軸軸線平行于水平面，如圖,5-5,所示。,圖,5-5,臥式數(shù)銑床,（,3,）立臥兩用數(shù)控銑床,如圖,5-6,所示，也稱萬能式數(shù)控銑床，主軸可以旋轉(zhuǎn),90,或工作臺帶著工件旋轉(zhuǎn),90,。,圖,5-6,配萬能數(shù)控主軸頭可任意方向轉(zhuǎn)換的立臥兩用數(shù)控銑床,2.,按數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標軸數(shù)量分類,（,1,）兩軸半坐標聯(lián)動數(shù)控銑床,（,2,）三坐標聯(lián)動數(shù)控銑床,（,3,）四坐標聯(lián)動數(shù)控銑床,（,4,）五坐標聯(lián)動數(shù)控銑床,3.,按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類,按數(shù)控系統(tǒng)的功能分為,經(jīng)濟型,、,全功能型,和,高速銑削數(shù)控銑床,。,5.1.2,數(shù)控銑削的主要加工對象,數(shù)控銑床加工內(nèi)容與加工中心加工內(nèi)容有許多相

4、似之處，都可以對工件進行銑削、鉆削、擴削、鉸削、锪削、鏜削以及攻螺紋等加工，但從實際應用效果看，數(shù)控銑床更多地用于復雜曲面的加工，而加工中心更多地用于有多工序內(nèi)容零件的加工。適合數(shù)控銑床加工的零件主要有以下幾種。,（,1,）平面曲線輪廓類零件,平面曲線輪廓類零件是指有內(nèi)、外復雜曲線輪廓的零件，特別是由數(shù)學表達式等給出其輪廓為非圓曲線或列表曲線的零件。平面曲線輪廓零件的加工面平行或垂直于水平面，或加工面與水平面的夾角為一定值，各個加工面是平面，或可以展開為平面，如圖,5-7,所示。,平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡單的一類零件，一般只需用三坐標數(shù)控銑床的兩坐標聯(lián)動（兩軸半坐標聯(lián)動）就可以把它們加工

5、出來。,a,）,b,）,c,）,圖,5-7,平面類零件,a,）帶平面輪廓的平面零件,b,）帶斜平面的平面零件,c,）帶正圓臺和斜筋的平面零件,（,2,）曲面類（立體類）零件,曲面類零件一般指具有三維空間曲面的零件，曲面通常由數(shù)學模型設計出，因此往往要借助于計算機來編程，其加工面不能展開為平面。加工時，銑刀與加工面始終為點接觸，一般用球頭銑刀采用兩軸半或三軸聯(lián)動的三坐標數(shù)控銑床加工。當曲面較復雜、通道較狹窄、會傷及毗鄰表面及需刀具擺動時，要采用四坐標或五坐標數(shù)控銑床加工，如模具類零件、葉片類零件、螺旋槳類零件等。,（,3,）變斜角類零件,加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件。這類

6、零件特點是加工面不能展開為平面，但在加工中，銑刀圓周與加工面接觸的瞬間為一條直線。圖,5-8,所示是飛機上的一種變斜角梁椽條，該零件在第,2,肋至第,5,肋的斜角從,310,均勻變化為,232,，從第,5,肋至第,9,肋再均勻變化為,120,，從第,9,肋至第,12,肋又均勻變化至,0,。變斜角類零件一般采用,4,軸或,5,軸聯(lián)動的數(shù)控銑床加工，也可以在第,3,軸數(shù)控銑床上通過兩軸聯(lián)動用鼓形銑刀分層近似加工，但精度稍差。,圖,5-8,變斜角類零件,（,4,）其他在普通銑床上難加工的零件,形狀復雜，尺寸繁多，劃線與檢測均較困難，在普通銑床上加工又難以觀察和控制的零件。,高精度零件,一致性要求好的

7、零件,雖然數(shù)控銑床加工范圍廣泛，但是因受數(shù)控銑床自身特點的制約，某些零件仍不適合在數(shù)控銑床上加工。如簡單的粗加工面，加工余量不太充分或很不均勻的毛坯零件，以及生產(chǎn)批量特別大，而精度要求又不高的零件等。,5.1.3,數(shù)控銑削加工內(nèi)容的選擇,一般情況下，一個零件并非全部的銑削表面都要采用數(shù)控銑床加工，應根據(jù)零件的加工要求和企業(yè)的生產(chǎn)條件來確定適合于數(shù)控銑床加工的表面和內(nèi)容。通常選用以下內(nèi)容進行數(shù)控銑削加工：,由直線、圓弧、非圓曲線及列表曲線構(gòu)成的平面輪廓；,空間的曲線和曲面；,形狀雖然簡單，但尺寸繁多，劃線與檢測均較困難得部位；,用普通銑床加工時難以觀察、控制及檢測的內(nèi)腔、箱體內(nèi)部等；,有嚴格位置

8、尺寸要求的孔或平面；,能夠在一次裝夾中順帶加工出來的簡單表面或形狀；,采用數(shù)控銑削加工能有效提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度的一般加工內(nèi)容。,而像一些加工余量大且又不均勻的表面，在機床上占機調(diào)整和準備時間較長的加工內(nèi)容，簡單粗加工表面，毛坯余量不充分或不太穩(wěn)定的部位等則不宜采用數(shù)控銑削加工。,5.2,數(shù)控銑削加工工藝的主要內(nèi)容,4.2.1,零件圖的工藝性分析,關(guān)于數(shù)控加工的零件圖和結(jié)構(gòu)工藝性分析，在前面,3.2.2,中已作介紹，下面結(jié)合數(shù)控銑削加工的特點作進一步說明。,1.,零件圖分析,零件的形狀與結(jié)構(gòu)。檢查零件的形狀、結(jié)構(gòu)在加工中是否會產(chǎn)生干涉或無法加工，是否妨礙刀具的運動。,零件的尺寸標注。檢查零

9、件的尺寸標注是否正確且完整，零件各幾何要素的關(guān)系是否明確且充分，是否有利于編程，尺寸標注是否有矛盾，各項公差是否符合加工條件等。,零件的技術(shù)要求。分析零件的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度等，確保在現(xiàn)有的加工條件下能達到零件的加工要求。,零件的材料。了解零件材料的牌號、切削性能及熱處理要求，以便合理地選擇刀具和切削參數(shù)，并合理地制定出加工工藝和加工順序等。,2.,零件結(jié)構(gòu)工藝性分析,零件的內(nèi)型和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀、對刀次數(shù)，提高生產(chǎn)率。,內(nèi)槽圓角和內(nèi)輪廓圓弧不應太小,a,）,b,）,圖,5-9,內(nèi)槽圓角對加工工藝的影響,a,）工藝性不好 （,b,）工藝性

10、好,銑槽底平面時，槽底圓角半徑,r,不要過大,圖,5-10,槽底圓角對加工工藝的影響,有關(guān)數(shù)控銑削工件的結(jié)構(gòu)工藝性圖例見表,5-1.,5.2.2,加工方法的選擇,數(shù)控銑削加工對象的主要加工表面一般可采用表,5-2,所列的加工方案。,表,5-2,加工表面的加工方案,序號,加工表面,加工方案,所使用的刀具,1,平面內(nèi)外輪廓,X,、,Y,、,Z,方向粗銑內(nèi)外輪廓方向分層半精銑輪廓高度方向分層半精銑內(nèi)外輪廓精銑,整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀；機夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀,2,空間曲面,X,、,Y,、,Z,方向粗銑曲面,Z,方向分層粗銑曲面半精銑曲面精銑,整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀、球頭銑刀；機夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合

11、金立銑刀、球頭銑刀,3,孔,定尺寸刀具加工,銑削,麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、鏜刀,整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀；機夾可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀,4,外螺紋,螺紋銑刀銑削,螺紋銑刀,5,內(nèi)螺紋,攻絲,螺紋銑刀銑削,絲錐,螺紋銑刀,1.,平面加工方法的選擇,在數(shù)控銑床上加工平面主要采用面銑刀和立銑刀。經(jīng)粗銑的平面，尺寸精度可達,IT10,IT12,級，表面粗糙度,Ra,值可達,6.3,25m,；經(jīng)粗銑,精銑或粗銑,半精銑,精銑的平面，尺寸精度可達,IT7,IT9,級，表面粗糙度,Ra,值可達,1.6,6.3m,；需要注意的是，當零件表面粗糙度要求較高時，應采用順銑方式。,2.,平面輪廓加工方法的選擇,平面輪廓

12、多由直線和圓弧或各種曲線構(gòu)成，通常采用三坐標數(shù)控銑床進行兩軸半坐標加工。圖,5-11,所示為由直線和圓弧構(gòu)成的零件平面輪廓,ABCDEA,，采用半徑為,R,的立銑刀沿周向加工，虛線,ABCDEA,為刀具中心的運動軌跡。為保證加工面光滑，刀具沿,PA,切入，沿,AK,切出。,圖,5-11,平面輪廓銑削,3.,固定斜角平面的加工方法,固定斜角平面是指與水平面成一固定夾角的斜面。當零件尺寸不大時，可用斜墊板墊平后加工；如果機床主軸可以擺角，則可以擺成適當?shù)亩ń?，用不同的刀具來加工（如圖,5-12,）。,圖,5-12,主軸擺角加工固定斜角平面,a,）主軸垂直端刃加工,b,）主軸擺角后側(cè)刃加工,c,）主

13、軸擺角后端刃加工,d,）主軸水平側(cè)刃加工,4.,變斜角面的加工,（,1,）對曲率變化較小的變斜角面，用,4,坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床，采用立銑刀,(,但當零件斜角過大，超過機床主軸擺角范圍時，可用角度成型銑刀加以彌補,),以插補方式擺角加工，如圖,5-13a,）所示。,（,2,）對曲率變化較大的變斜角面，用,4,坐標聯(lián)動加工難以滿足加工要求，最好用,5,坐標聯(lián)動數(shù)控銑床，以圓弧插補方式擺角加工，如下圖,5-13b,）所示。,a,）,b,）,圖,5-13,數(shù)控銑床加工變斜角面,a,）四坐標聯(lián)動,b,）五坐標聯(lián)動,（,3,）采用,3,坐標數(shù)控銑床兩坐標聯(lián)動，利用球頭銑刀和鼓形銑刀，以直線或圓弧插補方式進

14、行分層銑削加工，加工后的殘留面積用鉗修方法清除，如圖,5-14,所示是用鼓形銑刀分層銑削變斜角面。,圖,5-14,用鼓形銑刀分層銑削變斜角面,5.,曲面輪廓的加工方法,（,1,）對曲率變化不大和精度要求不高的曲面粗加工，常采用兩軸半坐標行切法加工。,圖,5-15,行切法加工曲面,圖,5-16,兩軸半坐標行切法加工曲面,（,2,）對曲率變化較大和精度要求較高的曲面精加工，常用,X,、,Y,、,Z,三坐標聯(lián)動插補的行切法加工，如圖,5-17,所示。,圖,5-17,三軸聯(lián)動行切法加工曲面的切削點軌跡,（,3,）對于葉輪、螺旋槳這樣的零件，因其葉片形狀復雜，刀具容易與相鄰表面發(fā)生干涉，常用五坐標聯(lián)動加

15、工，其加工原理如圖,5-18,所示。,圖,5-18,曲面的五坐標聯(lián)動加工,5.2.3,刀具的選擇,1.,數(shù)控銑削刀具的基本要求,銑刀剛性要好,銑刀的耐用度要高,2.,典型數(shù)控銑削加工刀具,數(shù)控銑削常用的刀具有面銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、模具銑刀、鼓形銑刀和成形銑刀等，在第一章中已對面銑刀、普通立銑刀、鍵槽銑刀和成形銑刀進行了介紹，下面僅對幾種典型數(shù)控銑削刀具進行說明。,（,1,）硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀,如圖,5-19,所示，通常這種刀具的硬質(zhì)合金刀刃可做成焊接、機夾及可轉(zhuǎn)位三種形式，它具有良好的剛性及排屑性能，可對工件的平面、階梯面、內(nèi)側(cè)面及溝槽進行粗、精銑削加工，生產(chǎn)效率可比同類型高速鋼銑刀提高

16、,2,5,倍。,a,）,b,）,圖,5-19,硬質(zhì)合金螺旋齒立銑刀,a,）每齒單條刀片,b,）每齒多個刀片,當銑刀的長度足夠時，可以在一個刀槽中焊上兩個或更多的硬質(zhì)合金刀片，并使相鄰刀齒間的接縫相互錯開，利用同一刀槽中刀片之間的接縫作為分屑槽，如圖,5-19b,）所示。這種銑刀俗稱“玉米銑刀”，通常在粗加工時選用。,（,2,）波形刃立銑刀,波形刃立銑刀與普通立銑刀的最大區(qū)別是其刀刃為波形，如圖,5-20,所示。采用這種立銑刀能有效降低銑削力，防止銑削時產(chǎn)生振動，并顯著地提高銑削效率，適合于切削余量大的粗加工。,a,）,b,）,圖,5-20,波形刃立銑刀,a,）齒形,b,）波形,（,3,）模具銑

17、刀,模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，它是加工金屬模具型面的銑刀的通稱。模具銑刀分為圓錐形立銑刀（圓錐半角,、,2=3,、,5 ,、,7 ,、,10 ,）、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。主要用于空間曲面、模具型腔等曲面的加工。,圖,5-21,高速鋼模具銑刀,a,）圓錐形立銑刀,b,）圓柱形球頭立銑刀,c,）圓錐形球頭立銑刀,圖,5-22,硬質(zhì)合金模具銑刀,模具銑刀的結(jié)構(gòu)特點是球頭或端面上布滿了切削刃、圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給。它的的工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造，國家標準規(guī)定直徑,d=4,63mm,。圖,5-21,為高速鋼制造的模具銑刀

18、，圖,5-22,為硬質(zhì)合金制造的模具銑刀。直徑較小的硬質(zhì)合金銑刀多制成整體式結(jié)構(gòu)，直徑在,16mm,上的制成焊接式或機夾式刀片結(jié)構(gòu)。,（,4,）鼓形銑刀,如圖,5-23,所示，它的切削刃分布在半徑為,R,的圓弧面上，端面無切削刃，加工時控制刀具上下位置，相應改變刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負到正的不同斜角。,R,越小，鼓形銑刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質(zhì)量也越差。這種刀具的缺點是刃磨困難，切削條件差，而且不適于加工有底的輪廓表面。,圖,5-23,鼓形銑刀,3.,銑刀的選擇,銑刀類型應與工件的表面形狀和尺寸相適應。加工較大的平面應選擇面銑刀；加工凹槽、較小的臺階面及平面輪廓應選

19、擇立銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應選用鼓形銑刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應選用成形銑刀。數(shù)控銑床上使用最多的是可轉(zhuǎn)位面銑刀和立銑刀，下面介紹這兩種銑刀參數(shù)的選擇。,（,1,）面銑刀主要參數(shù)的選擇,面銑刀主要參數(shù)的選擇包括面銑刀的直徑、齒數(shù)和刀刃的幾何角度等。,面銑刀直徑的選擇,對于單次平面銑削，面銑刀的直徑可參照下式選擇：,D=(1.3,1.6)B,式中：,D,面銑刀直徑，,mm,；,B,銑削寬度，,mm,。,對于面積太大的平面，由于受到多種因素的限制，如機床的功率等級、刀具和可轉(zhuǎn)位刀片幾何

20、尺寸、安裝剛度、每次切削的深度和寬帶以及其他加工因素等，面銑刀的直徑不可能比平面寬帶更大，這時可選擇直徑教小的面銑刀，采用多次銑削平面。,面銑刀齒數(shù)的選擇,可轉(zhuǎn)位面銑刀有粗齒、中齒和細齒三種（如表,5-3,）。粗齒面銑刀容屑空間較大，適用于鋼件的粗銑，中齒面銑刀適用于銑削帶有斷續(xù)表面的鑄件或?qū)︿摷倪B續(xù)表面進行粗銑及精銑，細齒面銑刀適宜于在機床功率足夠的情況下對鑄件進行粗銑或精銑。,面銑刀刀刃幾何角度的選擇,面銑刀幾何角度的標注如圖,1-36,所示。前角的選擇原則與車刀基本相同，只是由于銑削時有沖擊，故前角數(shù)值一般比車刀略小，尤其是硬質(zhì)合金面銑刀，前角數(shù)值減小得更多些。銑削強度和硬度都高的材料

21、可選用負前角。前角的數(shù)值主要根據(jù)工件材料和刀具材料來選擇，其具體數(shù)值可參見表,5-4,。,銑刀的磨損主要發(fā)生在后力面上，因此適當加大后角，可減少銑刀磨損。常取,0,5,12,，工件材料軟時取大值，工件材料硬時取小值；粗齒銑刀取小值，細齒銑刀取大值。,銑削時沖擊力大，為了保護刀尖，硬質(zhì)合金面銑刀的刃傾角常取,s,-5,15,。只有在銑削低強度材料時，取,s,5,。,主偏角,r,對徑向切削力和切削深度影響較大。其值在,45,90,范圍內(nèi)選取，銑削鑄鐵常用,45,銑削一般鋼材常用,75,銑削帶凸肩的平面或薄壁零件時要用,90,。,（,2,）立銑刀主要參數(shù)的選擇,立銑刀參數(shù)的選擇主要是刀刃幾何角度和刀

22、具尺寸的選擇。,立銑刀刀刃幾何角度的選擇,立銑刀的前、后角都為正值，分別根據(jù)工件材料和銑刀直徑選取，其具體數(shù)值分別參見表,5-5,和表,5-6,。,立銑刀尺寸的選擇,立銑刀的尺寸參數(shù)，如圖,5-24,所示，可按下述經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取。,刀具半徑,R,應小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑,，一般取,R,(0.8,0.9),。,零件的加工高度,H(1/4,1/6)R,，以保證刀具具有足夠的剛度。,對不通孔,(,深槽,),，選取,L,H+(5,10)mm(L,為刀具切削部分長度，,H,為零件高度,),。,加工外形及通槽時，選取,L=,H+r,+,（,5,10)mm(r,為端刃圓角半徑,),。,粗加工內(nèi)輪廓面時

23、,(,見圖,5-25),，銑刀最大直徑,D,粗可按下式計算：,式中,D,輪廓的最小凹圓角直徑；,圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量；,1,精加工余量；,圓角兩鄰邊的夾角。,加工筋時，刀具直徑為,D,(5,10)b (b,為筋的厚度,),。,圖,5-24,立銑刀的尺寸參數(shù) 圖,5-25,粗加工立銑刀直徑計算,5.2.4,工序的劃分和加工順序的安排,1.,工序的劃分,在確定完加工內(nèi)容和加工方法之后，就要根據(jù)被加工面的特征和要求、使用的刀具和現(xiàn)有的加工設備、條件進行工序的劃分，把加工內(nèi)容劃分為一個或幾個工序。工序的劃分原則有工序集中和工序分散兩種原則。在數(shù)控機床加工中，一般按工序集中的原則劃分工序，劃

24、分方法如下：,（,1,）刀具集中分序法,（,2,）粗、精加工分序法,（,3,）加工部位分序法,（,4,）安裝次數(shù)分序法,2.,加工順序的安排,加工順序的安排應遵循下列原則：,基面先行原則,先粗后精原則,先主后次原則,先面后孔原則,先內(nèi)后外原則,5.2.5,夾具的選擇,數(shù)控銑床上的工件裝夾方法與普通銑床一樣，所使用的夾具往往并不很復雜，只要求簡單的定位、夾緊機構(gòu)就可以了。但要將加工部位敞開，不能因裝夾工件而影響進給和切削加工。一般選擇順序是：單件生產(chǎn)中盡量選用機床用平口虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn)時優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后考慮選用成組夾具和專用夾具。,1.,平口鉗,圖,5-

25、26,虎鉗,1-,底座,2-,固定鉗口,3-,活動鉗口,4-,螺桿,2.,組合夾具,組合夾具是由一套結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化、尺寸已經(jīng)規(guī)范化的通用元件、組合元件所構(gòu)成?？梢园垂ぜ募庸ば枰M成各種功用的夾具。,組合夾具分槽系組合夾具和孔系組合夾具兩大類，我國以槽系為主。,（,1,）槽系組合夾具的規(guī)格,如圖,5-27,為一槽系組合夾具及其組裝過程。為了適應不同工廠、不同產(chǎn)品的需要，槽系組合夾具分大、中、小型三種規(guī)格，其主要參數(shù)如表,5-7,所示。,圖,5-27,槽系組合夾具組裝過程過程示意圖,1-,緊固件,2-,基準板,3-,工件,4-,活動,V,形塊合件,5-,支承板,6-,墊塊,7-,定位鍵及其緊定螺

26、釘,（,2,）孔系組合夾具,目前許多發(fā)達國家都有自己的孔系組合夾具。圖,5-28,為德國,BIUCO,公司的孔系組合夾具組裝示意圖。元件與元件間用兩個銷釘定位，一個螺釘緊固。定位孔孔徑有,10mm,、,12mm,、,16mm,、,24mm,四個規(guī)格；相應的孔距為,30mm,、,40mm,、,50mm,、,80mm,；孔徑公差為,H7,，孔距公差為,0.01mm,。,圖,5-28 BIUCO,孔系組合夾具組裝示意圖,孔系組合夾具的元件用一面兩圓柱銷定位，屬允許使用的過定位；其定位精度高，剛性比槽系組合夾具好，組裝可靠，體積小，元件的工藝性好，成本低，可用作數(shù)控機床夾具。但組裝時元件的位置不能隨意

27、調(diào)節(jié)，常用偏心銷釘或部分開槽元件進行彌補。,5.2.6,加工路線的確定,1.,銑削方式的確定,銑削過程是斷續(xù)切削，會引起沖擊振動，切削層總面積是變化的，銑削均勻性差，銑削力的波動較大。采用合適的銑削方式對提高銑刀耐用度、工件質(zhì)量、加工生產(chǎn)率關(guān)系很大。,銑削方式有逆銑和順銑兩種方式，當銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和工件的進給方向相同時稱為順銑，相反時稱為逆銑，如圖,5-29,所示。,a,）,b,）,圖,5-29,銑削方式,a,）逆銑,b,）順銑,逆銑,時，刀具從已加工表面切入，切削厚度從零逐漸增大，不會造成從毛坯面切入而打刀；其水平切削分力與工件進給方向相反，使銑床工作臺進給的絲杠與螺母傳動面始終是抵緊，不會

28、受絲杠螺母副間隙的影響，銑削較平穩(wěn)。但刀齒在剛切入已加工表面時，會有一小段滑行、擠壓，使這段表面產(chǎn)生嚴重的冷硬層，下一個刀齒切入時， 又在冷硬層表面滑行、擠壓，不僅使刀齒容易磨損，而且使工件的表面粗糙度增大；同時，刀齒垂直方向的切削分力向上，不僅會使工作臺與導軌間形成間隙，引起振動，而且有把工件從工作臺上挑起的傾向，因此需較大的夾緊力。,順銑,時，刀具從待加工表面切入，切削厚度從最大逐漸減小為零，切入時沖擊力較大， 刀齒無滑行、 擠壓現(xiàn)象，對刀具耐用度有利；其垂直方向的切削分力向下壓向工作臺，減小了工件上下的振動，對提高銑刀加工表面質(zhì)量和工件的夾緊有利。但順銑的水平切削分力與工件進給方向一致，

29、當水平切削分力大于工作臺摩擦力（例如遇到加工表面有硬皮或硬質(zhì)點）時，使工作臺帶動絲杠向左竄動，絲杠與螺母傳動副右側(cè)面出現(xiàn)間隙，硬點過后絲杠螺母副的間隙恢復正常，這種現(xiàn)象對加工極為不利， 會引起“啃刀”或“打刀”， 甚至損壞夾具或機床。,順銑與逆銑的確定,，當工件表面有硬皮、機床的進給機構(gòu)有間隙時，應選用逆銑。因逆銑時，刀齒從已加工表面切入的，不會崩刃，機床進給機構(gòu)的間隙不會引起振動和爬行，因此粗銑時盡量采用逆銑。當工件表面無硬皮、機床進給機構(gòu)無間隙時，應選用順銑。因為順銑加工后，零件表面質(zhì)量好，刀齒磨損小，刀具耐用度高（試驗表明，順銑時刀具的耐用度比逆銑時提高,2,3,倍），因此精銑時，應盡量

30、采用順銑。另外，對于鋁鎂合金、鈦合金和耐熱合金等材料，為了降低表面粗糙度值，提高刀具耐用度，盡量采用順銑加工。,2.,走刀路線的確定,（,1,）平面銑削路線,1,）單次平面銑削的刀具路線,單次平面銑削的刀具路線中，可用面銑刀進入材料時的銑刀切入角來討論。,面銑刀的切入角由刀心位置相對于工件邊緣的位置決定。如圖,5-30a,）所示刀心位置在工件內(nèi)（但不跟工件中心重合），切入角為負；如圖,5-30b,）所示刀具中心在工件外，切入角為正。刀心位置與工件邊緣重合時，切入角為零。,a,）,b,）,圖,5-30,切削切入角（,W,為切削寬度）,a,） 負切入角,b,） 正切入角, 如果工件只需一次切削，應

31、該避免刀心軌跡與工件中心線重合。刀具中心處于工件中間位置時將容易引起顫振，從而加工質(zhì)量較差，因此，刀具軌跡應偏離工件中心線。, 當?shù)缎能壽E與工件邊緣線重合時，切削鑲刀片進人工件材料時的沖擊力最大，是最不利刀具加工的情況。因此應該避免刀具中心線與工件邊緣線重合。, 如果切入角為正，剛剛切人工件時，刀片相對于工件材料的沖擊速度大，引起碰撞力也較大。所以正切入角容易使刀具破損或產(chǎn)生缺口，基于此，擬定刀心軌跡時，應避免正切入角。, 使用負切入角時，已切入工件材料鑲刀片承受最大切削力，而剛切入,(,撞入,),工件的刀片受力較小，引起碰撞力也較小，從而可延長鑲刀片壽命，且引起的振動也小一些。,因此使用負切

32、入角是首選的方法。通常盡量應該讓面銑刀中心在工件區(qū)域內(nèi)，這樣就可確保切入角為負，且工件只需一次切削時避免刀具中心線與工件中心線重合。,比較如圖,5-35,所示兩個刀路，雖然都使用負切入角，但圖,5-35(a),面銑刀整個寬度全部參與銑削，刀具容易磨損；圖,5-35 (b),所示的刀削路線是正確的。,圖,5-31,負切入角的兩種刀路的比較,2,）多次平面銑削的刀具路線,銑削大面積工件平面時，銑刀不能一次切除所有材料，因此在同一深度需要多次走刀。分多次銑削的刀路有多種，每一種方法在特定環(huán)境下具有各自的優(yōu)點。最為常見的方法為同一深度上的單向多次切削和雙向多次切削（圖,5-36,所示）。,a,）,b,

33、）,c,）,d,）,圖,5-32,平面銑削的多次刀路,a),粗加工,b),精加工,c),粗加工,d),精加工,單向多次切削時，切削起點在工件的同一側(cè)，另一側(cè)為終點的位置，每完成一次切削 后，刀具從工件上方回到切削起點的一側(cè)，如圖,5-32a,）、,b,）所示，這是平面銑削中常見的方法，頻繁的快速返回運動導致效率很低，但它能保證面銑刀的切削總是順銑。,雙向多次切削也稱為,Z,形切削，如圖,5-32 c),、,d,）所示，它的應用也很頻繁。它的效率比單向多次切削要高，但銑削中順銑、逆銑交替，從而在精銑平面時影響加工質(zhì)量，因此平面質(zhì)量要求高的平面精銑通常并不使用這種刀路。,不管使用哪種切削方法，起點

34、,S,和終點,E,與工件都有安全間隙，確保刀具安全和加工質(zhì)量。,（,2,）輪廓銑削路線,對于外輪廓銑削，一般按工件輪廓進行走刀。若不能去除全部余量，可以先安排去除輪廓邊角料的走刀路線。在安排去除輪廓邊角料的走刀路線時，以保證輪廓的精加工余量為準。,在確定輪廓走刀路線時，應使刀具切向切入和切向切出，如圖,5-33,所示。同時，切入點的選擇應盡量選在幾何元素相交的位置。,a,）,b,）,圖,5-33,輪廓加工走刀路線,a,）刀具以走直線的方式切向切入和切向切出,b,）刀具以走圓弧的方式切向切入和切向切出,（,3,）型腔銑削路線,1,）下刀方法的確定,在型腔銑削中，由于是把坯件中間的材料去掉，刀具不

35、可能象銑外輪廓一樣從外面下刀切入，而要從坯件的實體部位下刀切入，因此在型腔銑削中下刀方式的選擇很重要，常用以下三種方法：,使用鍵槽銑刀沿,Z,向直接下刀，切入工件。,先用鉆頭鉆下刀工藝孔，立銑刀通過下刀工藝孔垂向進入再用圓周銑削。,使用立銑刀螺旋下刀或者斜插式下刀。,螺旋下刀,即在兩個切削層之間,刀具從上一層的高度沿螺旋線以漸近的方式切入工件,直到下一層的高度,然后開始正式切削。,2,）型腔銑削路線的確定,對于型腔加工的走刀路線常有行切、環(huán)切和綜合切削三種方法，如圖,5-34,所示。三種加工方法的特點是：,共同點是都能切凈內(nèi)腔中的全部面積，不留死角，不傷輪廓，同時盡量減少重復進給的搭接量。,不

36、同點是行切法（圖,5-34a,）,),的進給路線比環(huán)切法短，但行切法將在每兩次進給的起點與終點間留下殘留面積，而達不到所要求的表面粗糙度；用環(huán)切法（圖,8-34b,）,),獲得的表面粗糙度要好于行切法，但環(huán)切法需要逐次向外擴展輪廓線，刀位點計算稍微復雜一些。,采用圖,8-34c,）所示的進給路線，即先用行切法切去中間部分余量，最后用環(huán)切法光整輪廓表面，既能使總的進給路線較短，又能獲得較好的表面粗糙度。,a,）,b,）,c,）,圖,5-34,型腔加工走刀路線,a,）行切法,b,）環(huán)切法,c,）綜合法,（,4,）曲面銑削路線,銑削曲面時，常用球頭銑刀采用“行切法”進行加工。對于邊界敞開的曲面加工，

37、可采用兩種加工路線。如圖,5-39,所示發(fā)動機大葉片，當采用圖,5-35a,）所示的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準確保證母線的直線度。當采用圖,5-35b,）所示的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準確度較高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭銑刀應由邊界外開始加工。,a,）,b,）,圖,5-35,直紋曲面的進給路線,a,）沿直線進給,b,）沿曲線進給,如圖,4-36,所示，銑削加工的切削參數(shù)包括切削速度、進給速度、背吃刀量、和側(cè)吃刀量。切削用量的選擇標準是：保證零

38、件加工精度和表面粗糙度的前提下，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度的提高生產(chǎn)率，降低成本。,5.2.7,切削用量的選擇,a) b),圖,4-36,銑削用量,a),圓周銑；,b),端銑,從保證刀具耐用度的角度出發(fā)，銑削切削用量的選擇方法是先選擇背吃刀量（或側(cè)吃刀量），其次確定進給速度，最后確定切削速度。,（,1,）背吃刀量,ap,（端銑）或側(cè)吃刀量,ae,（圓周銑）的選擇,背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定。,粗銑時一般一次進給應盡可能切除全部余量，在中等功率機床上，背吃刀量可達,8,10mm,。在工件表面粗糙度值要求為,Ra12.

39、5,25m,時，如果圓周銑削的加工余量小于,5mm,，端銑的加工余量小于,6mm,，粗銑一次進給就可以達到要求。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，應分兩次進給完成。,半精銑時，端銑的背吃刀量或周銑的側(cè)吃刀量一般在,0.5,2mm,內(nèi)選取，加工工件的表面粗糙度值可達,Ra3.2,12.5m,。,精銑時，端銑的背吃刀量一般取,0.3,1 mm,，周銑的側(cè)吃刀量一般取,0.2,0.5 mm,，加工工件的表面粗糙度可達,Ra0.8,3.2m,。,（,2,）進給速度,F,（,mm/min,）與進給量,f,（,mm/r,）的選擇,銑削加工的進給速度,F,是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對

40、位移量，單位為,mm,min,；進給量是銑刀轉(zhuǎn)一周，工件與銑刀沿進給方向的相對位移量，單位為,mm,r,。對于多齒刀具，其進給速度,F,、刀具轉(zhuǎn)速,n,、刀具齒數(shù),z,、進給量,f,及每齒進給量,fz,的關(guān)系為：,F=fn=,fzZn,進給速度,F,與進給量,f,主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取，可參考常用切削用量手冊或表,5-8,。,（,3,）選擇切削速度,vc,銑削的切削速度,Vc,與刀具的耐用度、每齒進給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。其原因是當,fz,、,ap,、,ae,和,Z,增大時，刀刃負荷增加，而且同時工作的齒數(shù)也增

41、多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。為提高刀具耐用度允許使用較低的切削速度。但是加大銑刀直徑則可改善散熱條件，可以提高切削速度。,銑削加工的切削速度,Vc,可參考表,5-9,選取，也可參考有關(guān)切削用量手冊中的經(jīng)驗公式通過計算選取。,（,4,）主軸轉(zhuǎn)速,n,數(shù)控銑床一般是以刀具旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)主運動，因此，按上述方法確定切削速度后，應把切削速度轉(zhuǎn)換為主軸轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)換公式為：,n=1000vc/,（,D,）,式中,: D,銑刀直徑，單位為,mm,。,Vc,切削速度，單位為,m/min,。,計算出來的,n,值要進行圓整處理，當數(shù)控機床的主軸速度是分級變速的，要選取最接近,n,值的速度檔

42、位。,5.3,典型零件的加工工藝分析,1.,零件圖工藝分析,（,1,）審查圖紙：該案例零件圖尺寸標注完整、正確，符合數(shù)控加工要求，加工部位清楚明確。,（,2,）零件結(jié)構(gòu)工藝性分析：該零件材料為,45,號鋼，結(jié)構(gòu)對稱的實心材料，部分工序已加工好，只要求數(shù)控銑削上表面、外輪廓、型腔和,20H8,的孔，工藝性好。,（,3,）零件圖紙技術(shù)要求分析：該零件外輪廓的尺寸分別為,720.04,和,71.50.04,，孔的尺寸精度為,IT8,，表面粗糙度全部為,Ra3.2,，精度要求一般。,5.3.1,帶型腔的凸臺零件的數(shù)控銑削加工工藝分析,2.,加工工藝路線設計,（,1,）加工方法選擇,根據(jù)零件的要求，上表

43、面采用端銑刀粗銑精銑完成；其余表面采用立銑刀粗銑精銑完成。,（,2,）加工順序確定,由于該零件有內(nèi)外輪廓的加工，因此，在安排加工順序時應內(nèi)外輪廓交替進行加工，并且先型腔后外輪廓，故加工順序為銑上表面、粗銑型腔和孔、粗銑外外輪廓、精銑型腔和孔、精銑外輪廓，具體見表,5-10,。,（,3,）機床選擇,用于該工序的加工內(nèi)容集中在水平面內(nèi)，故選用立式數(shù)控銑床。,（,4,） 確定裝夾方案,由于該零件為單件生產(chǎn)，外形為正方形，形狀規(guī)則，寬度方向的尺寸為,80mm,，在平口鉗的夾持范圍內(nèi)，故采用平口鉗裝夾。在裝夾時，工件上表面高出鉗口,11mm,左右。,（,5,）刀具選擇,加工上表面時，由于平面的尺寸有,8

44、0mm80mm,，故選用,125mm,的面銑刀，齒數(shù)為,8,；加工外輪廓時，由于外輪廓沒有內(nèi)凹的輪廓，因此，可以選用較大的立銑刀來加工；加工型腔和孔時，最小的內(nèi)凹圓弧為,R10,，因此，選用的刀具半徑應小于,10mm,，同時，為了能夠直接下刀，粗加工型腔和孔時選用,16mm,的鍵槽銑刀。為了減少換刀次數(shù)，在粗精加工外輪廓和精加工型腔和孔時選用,16mm,的,3,齒高速鋼立銑刀。,（,6,）確定加工路線,上表面加工路線。采用一次走刀把整個平面銑削一次，走刀路線略。,型腔粗、精加工走刀路線。如圖,5-37,所示。,圖,5-37,型腔粗、精加工走刀路線,圖,5-38,外輪廓粗、精加工走刀路線 圖,5

45、-39,孔精加工走刀路線,孔精加工走刀路線。如圖,5-39,所示。,（,7,）選擇切削參數(shù)。見表,5-10,（,8,）填寫數(shù)控加工工藝文件。,數(shù)控加工工序卡如表,5-10,所示；數(shù)控加工刀具卡如表,5-,所示；數(shù)控加工走刀路線圖略；數(shù)控加工程序單略。,圖,5-40,數(shù)控加工工序簡圖,5.3.2,平面槽形凸輪零件的數(shù)控銑削加工工藝分析,平面槽形凸輪如圖,5-41,所示，材料為,HT200,，試按小批生產(chǎn)安排其加工工藝。,圖,5-41,平面槽形凸輪零件圖,1.,零件圖分析,該平面槽形凸輪零件由平面、孔和凸輪槽等構(gòu)成，凸輪槽的內(nèi)外輪廓由直線和圓弧組，各幾何元素之間關(guān)系明確，尺寸標注完整、正確。其中軸

46、孔和銷孔的尺寸精度為,IT7,級，表面粗糙度為,Ra1.6m,，要求較高；凸輪槽的尺寸精度為,IT8,級，表面粗糙度為,Ra1.6m,，要求也較高；軸孔軸線和凸輪槽內(nèi)外輪廓面對底面（基準,A,）有垂直度要求。因此，軸孔、銷孔和凸輪槽的加工應分粗、精加工兩個階段進行，以保證其尺寸精度和表面粗糙度要求，同時在加工這些內(nèi)容時應以底面,A,定位，以保證其垂直度要求和裝夾剛度。零件材料為鑄鐵,HT200,，切削加工性能較好。,2.,毛坯的選擇,該平面槽形凸輪零件的材料為鑄鐵，小批量生產(chǎn)，故選用鑄件毛坯。,3.,定位基準的選擇,（,1,）粗基準：以凸輪的上平面為粗基準加工底面,A,。,（,2,）精基準：以

47、凸輪的底面,A,為精基準，,32,圓柱面和凸輪外輪廓左側(cè)素線為粗基準定位加工軸孔和銷孔，再以底面,A,、軸孔和銷孔定位加工凸輪的外輪廓、上平面、,32,圓柱面及凸輪槽。,4.,工藝方案擬定,底面,A,、上平面和,32,圓柱端面：表面粗糙度要求為,Ra3.2m,，選擇粗銑,精銑方案。,軸孔,20H7,和銷孔,12H7,：尺寸精度為,IT7,級，表面粗糙度為,Ra1.6m,，選擇鉆,鉸方案。,凸輪槽（,8F8,）：尺寸精度為,IT8,級，側(cè)面表面粗糙度為,Ra1.6m,，選擇粗銑,精銑方案。,5.,平面槽形凸輪的工藝過程設計,平面槽形凸輪的工藝過程如表,5-12,所示。,6.,刀具選擇,根據(jù)零件的

48、結(jié)構(gòu)特點，銑削凸輪槽內(nèi)外輪廓時，銑刀直徑受槽寬限制，取為,6mm,，粗加工選用,6,高速鋼鍵槽銑刀，精加工時選用,6,硬質(zhì)合金立銑刀；加工底面,A,時，為了能一次走刀完成一次加工，選用直徑為,125mm,的面銑刀；加工凸輪上平面和,32,圓柱面時，由于這兩面之間有,R2,的過渡圓弧，選用刀尖圓角為,R2,、直徑為,20mm,的圓鼻刀。加工平面槽形凸輪的刀具具體見各工序卡和刀具卡。,7.,切削參數(shù)選擇 見各工序卡,8.,填寫平面槽形凸輪的機械加工工藝文件,（,1,）工序,30,a,）,b,）,圖,5-42,工序,30,工序簡圖,a,）裝夾,1,的工序簡圖,b,）裝夾,2,的工序簡圖,（,2,）工序,40,a,）,b,）,圖,5-43,工序,40,工序簡圖,a,）裝夾,1,的工序簡圖,b,）裝夾,2,的工序簡圖,（,3,）工序,50,圖,5-44,工序,50,工序簡圖,