數(shù)控加工工藝教案：曲面的加工

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..四 川 工 程 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 課 時 授 課 教 案/ 學(xué)年第 期課程名稱： 數(shù)控加工工藝 授課班級： （三專）數(shù)控 01-1、2 授課時間： 第 周星期 第 節(jié) 課 題： 曲面的加工 教學(xué)目的： 理解曲面特點(diǎn)掌握曲面加工方法重點(diǎn)、難點(diǎn)：曲面加工特點(diǎn)、方法 使用教具： 課件 課后作業(yè)： 1 課后記錄：年 月 日..授課主要內(nèi)容一、變斜角面的加工方案1． 對曲率變化較小的變斜角面選用 x、y、z 和 A 四坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控銑床，采用立銑刀（但當(dāng)零件斜角過大，超過機(jī)床主軸擺角范圍時，可用角度成型銑刀加以彌補(bǔ)）以插補(bǔ)方式擺角加工，如圖所示。加工時，為保證刀具與零件型面在全長上始終貼合，刀具繞 A 軸擺動角度 α。2． 對曲率變化較大的變斜角面用四坐標(biāo)聯(lián)動加工難以滿足加工要求，最好用 x、y、z、A 和 B（或C 轉(zhuǎn)軸）的五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床，以圓弧插補(bǔ)方式擺角加工，如圖所示。圖中夾角 A 和 B 分別是零件斜面母線與 z 坐標(biāo)軸夾角 α 在 zOy 平面上和xOz 平面上的分夾角。四、五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工零件變斜角面a）四坐標(biāo)數(shù)控銑床加工變斜角面 b）五坐標(biāo)數(shù)控銑床加工變斜角面 3． 采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行 2.5 軸加工其刀具常球頭銑刀和鼓形銑刀，以直線或圓弧插補(bǔ)方式進(jìn)行分層銑削加工，加工后的殘留面積用鉗修法清除，因?yàn)橐话闱蝾^銑刀的球徑較小，所以只能加工大于 90°的開斜角面；而鼓形銑刀的鼓徑較大（比球頭銑刀的球徑大） ，能加工小于 90°的閉斜角（指工件斜角 α＞90°）面，且加工后的疊刀刀峰較小，因此鼓形銑刀的加工效果比球頭刀好，圖所示是用鼓形銑刀銑削變斜角面的情形。由于鼓形銑刀的鼓徑可以做得比球頭銑刀的球徑大，所以加工后的殘留面積高度小，加工效果比球頭銑刀好。..二、曲面輪廓的加工方案 立體曲面的加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削加工方法，如兩軸半、三軸、四軸及五軸等聯(lián)動加工。1． 對曲率變化不大和精度要求不高的曲面的粗加工常用兩軸半坐標(biāo)的行切法加工，即x、y、z 三軸中任意兩軸作聯(lián)動插補(bǔ)，第三軸作單獨(dú)的周期進(jìn)給。如圖所示，將x 向分成若干段，球頭銑刀沿 yz 面所截進(jìn)行銑削，每一段加工完后進(jìn)給 Δx，再加工另一相鄰曲線，如此依次切削即可加工出整個曲面。在行切法中，要根據(jù)輪廓表面粗糙度的要求及刀頭不干涉相鄰表面的原則選取 Δx。球頭銑刀的刀頭半徑應(yīng)選得大一些， 。有利于散熱，但刀頭半徑應(yīng)小于內(nèi)凹曲面的最小曲率半徑。兩軸半坐標(biāo)加工曲面的刀心軌跡 O O 和切削點(diǎn)軌跡 ab 如圖所示。圖12中 ABCD 為被加工曲面，P 平面為平行于 yz 坐標(biāo)平面的一個行切面，刀yz心軌跡 O O 為曲面 ABCD 的等距面 IJKL 與行切面 P 的交線，顯然12 yzO O 是一條平面曲線。由于曲面的曲率變化，改變了球頭刀與曲面切削點(diǎn)的位置，使切削點(diǎn)的連線成為一條空間曲線，從而在曲面上形成扭曲的殘留溝紋。用鼓形銑刀分層銑削變斜角面兩軸半坐標(biāo)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的精加工常用 x、y、z 三坐標(biāo)聯(lián)動插補(bǔ)的行切法加工。如圖所示，P 平面為平y(tǒng)z行于坐標(biāo)平面的一個行切面，它與曲面的交線為 ab。由于是三坐標(biāo)聯(lián)動，球頭刀與曲面的切削點(diǎn)始終處在平面曲線 ab 上，可獲得較規(guī)則的殘留溝紋。但這時的刀心軌跡 O O 不在 P 平面上，而是一條空間曲線。12yz3． 對象葉輪、螺旋槳這樣的零件因其葉片形狀復(fù)雜，刀具易于相鄰表面干涉，常用五坐標(biāo)聯(lián)動加工。其加工原理如圖所示。半徑為 R 的圓柱面與葉面的交線 AB 為螺旋線的一i部分，螺旋角為 ，葉片的徑向葉型線（軸向割線）EF 的傾角 α 為后傾i?角，螺旋線 AB 用極坐標(biāo)加工方法，并且以折線段逼近。逼近段 mn 是由C 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn) Δθ 與 z 坐標(biāo)位移 Δz 的合成。當(dāng) AB 加工完后，刀具徑向位移 Δx。 （改變 R ） ，再加工相鄰的另一條葉型線，依次加工即可形成整個i葉面。由于葉面的曲率半徑較大，所以常采用立銑刀加工，以提高生產(chǎn)率并簡化程序。因此為保證銑刀端面始終與曲面貼合，銑刀還應(yīng)作由坐標(biāo) A和坐標(biāo) B 形成的 的 的擺角運(yùn)動。在擺角的同時，還應(yīng)作直角坐標(biāo)的附1??加運(yùn)動，以保證銑刀端面中心始終位于編程值所規(guī)定的位置上，所以需要五坐標(biāo)加工。這種加工的編程計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，一般采用自動編程。兩軸半坐標(biāo)行切法加工 兩軸半坐標(biāo)行切法加工曲面的切削點(diǎn)軌跡 曲面的切削點(diǎn)軌跡..曲面的五坐標(biāo)聯(lián)動加工