1 摘 要 制造業是我國入世后為數不多的有競爭優勢的行業之一。機械制造業的發展直接決定著我國經濟的發展。進入二十一世紀我國的機械制造加工等發生了翻天覆地的變化。在吸取西方發達國家先進技術的前提下，努力開拓創新，現在我們國家的機械加工已逐步向數控加工方面發展。我們作為新世紀的大學生很榮幸的選擇了這個專業，在大學的日子里得到輔導老師的親切指導，使我們逐成熟，在臨近畢業之時還不辭辛勞的輔導我們做畢業設計， 使我們在以后的工作崗位上更得心應手。 本次設計為平面槽形凸輪的加工與制造，分為七章。在設計中不僅介紹了凸輪的有 關知識及如何加工，還就數控加工，數控工藝方面做了深入的介紹，可謂把機械制造與數控加工有機的結合在一起。對自己來說， 這次畢業設計不僅使自己對以往知識的再次回顧，而且把所學內容整體的系統的結合，理論與實踐結合起來，從中得到不少收益。 2 目 錄 第一章 凸輪概述 3 第二章 數控加工概述 5 第三章 數控加工工藝 6 第四章 工件的定位與裝夾 8 第五章 加工工藝參數與切削用量 9 第六章 工件的工藝分析與加工工序 10 第七章 工件的加工程序 感 想 2 6 參考文獻 2 7 3 第一章 凸輪概述 1、 凸輪 是一個具有 曲線 輪廓或凹槽的構件一般可分為三類： 1）盤形凸輪：凸輪為繞固定軸線轉動且有忘化直徑的盤形構件； 2）移動凸輪：凸輪相對機架作真線移動； 3）圓柱凸輪：凸輪是圓柱體，忯以看房是將移動凸輪忷房 一圓柱體。 凸輪機構一般是由凸輪，從動件和機架三個構件組房的高副機構。凸輪通常作連續等速轉動，從動件根濮使用覿求設計使它獲得一定規律的運動。凸輪機構能實現夿濂的迿動覿求，廣泛用于忄秿自動化和忊自動化機械裝置中。 2、 在各種機械，特別是自動化機械中，廣泛地應用著各種類型的凸輪機構，原因是凸輪機構可以實現各種復雜的運動要求，而且結構簡單，緊湊。但凸輪機構中因凸輪輪廓與推桿之間為點接觸或線接觸，故易于磨損，所以所用于受力不大的場合。 1）按凸輪的形狀來分 盤形凸輪機構 移動凸輪機構 圓柱凸輪 機構 2）按從動輪的端部形式分 尖頂從動桿凸輪機構 滾子從動桿凸輪機構 平底從動桿凸輪機構 3）按鎖合方式分 力鎖合法 幾何鎖合法 選擇零件平面 A 及其 35G7， 12H7 兩孔作為定位基準。 組成凸輪槽幾何元素的關系清楚，條件充分，程序編制時所需基點和編程參 4 數轉換容易求得。 凸輪槽內外輪廓對 A 面的垂直度要求，利用提高平面凸輪的裝家精度，使零件 A 面與銑刀軸線保持垂直即可保證； 35G7 對 A 面的垂直度要求由前道車削工序予以保證。 確定零件的裝夾方案 對于大型的凸輪零件，可以采用等高墊塊 墊在銑床的工作臺上，然后利用壓板螺栓在凸輪的孔上壓緊， 并使得外輪廓平面盤形凸輪的墊塊應該小于凸輪零件的輪廓尺寸，在加工中所有裝夾部件均不能與銑刀發生干涉。對于小型凸輪零件，一般心軸定位和壓緊即可。 根據凸輪零件的結構特點，采用“一面兩孔”定位方式，設計“一面兩銷”的專用夾具。夾具設計與加工安裝如下：加工 320mm320mmmm 的墊塊，在墊塊上分別精鏜 35mm 和 12mm 兩定位銷安裝孔，孔距為 80 0.015mm,墊塊平面度為 0.05mm。安裝時先在銑床工作臺面上固定墊塊，并使得兩定位孔的中心 連線與數控銑床的 X 軸平行，墊塊的平面安裝后應該與銑床工作臺平行，使用百分表檢查。凸輪零件與夾具的安裝裝夾參見圖 6-27 所示，采用雙螺母夾緊，能夠提高零件的裝夾剛性，分子銑削加工時由于螺母松動而引起的振動。 N110 G01 G41 X#3 Y#4 D02 F50 ； （建立刀具半徑補償，切削橢圓輪廓） N120 #4 =#4+1； （極角增加 1） N130 #5=#1*#1*SIN#4*SIN#4； （計算中間數據 ） N140 #6=#2*#2*COS#4*COS#4； N150 #3=#1* #2*SQRT1/#5+#6； （根據極角計算相應極徑） N160 END 1； N170 G 00 G40 X0 YO ； （取消刀具半徑補償） N180 G15 ； （取消極坐標方式） N190 G00 Z100 M05 ； N200 X100 Y100 ； N210 M30 ； 5 第二章 數控加工概述 數控加工的概念 數控技術上 20 世紀 40年代后期發展起來的一種自動化加工技術，它綜合了計算機，自動控制，電機，電氣傳動，測量，監控和機械制造等學科的內容，目前在機械制造業中已得到廣泛的應用。 數控與數控機床 數控簡稱 NC是以數字化信號對機床運動及加工過程進行控制的一種方 法。 數控機床是指應用數控技術對加工過程進行控制的機床。 數控加工的內容 在數控機床加工前，先考慮操作內容和動作，如工步的劃分和順序，走刀路線，位移量和切削參數等等，按規定的代碼形式編排程序，再將程序輸入到數控機 床的數控系統中，使數控機床按所編程序運動，從而自動加工出所要求的零件輪廓。一般來說，數控加工主要包括以下幾方面內容。 確定零件上需要數控加工的表面 對零件圖紙進行數控加工的工藝分析 數控加工的工藝設計 編制加工程序 輸入加工程序 對加工程序進行校驗和修改 運行加工程序對零件進行加工 數控加工的特點 數控加工與普通加工相比具有以下特點； 6 工零件的精度高 數控機床在整體設計中考慮了整機剛度和零件的制造精度，又采用高精度的滾珠絲杠傳動副，機床的定位精度和重復定位精度都很高。特別 是有的數控機床具有加工過程自動檢測和誤差補償等功能，因此能可靠地保證加工精度和尺寸的穩定性。 生產效率高 數控機床在加工中零件的裝夾次數少，一次 裝夾可加工出很多表面，省去了劃線找正和檢測等許多中間環節。加工復雜工件時，效率可以提高 5 10 倍。 特別適合加工復雜的輪廓表面 如復雜的回轉表面和空間曲面 有利于實現計算機輔助制造 目前在機械制造行業中， CAD/CAM 已經廣泛應用，數控機床及其加工技術正是計算機輔助制造系統的基礎。 初始投資大，加工成本高 數控機床的價格一般是普通 機床的若干倍，機床備件的價格也高；另外，加工首件需要進行編程，調試程序和試加工，時間較長，因此使零件的加工成本高于普通機床。 第三章 數控加工工藝 1、工藝分析 制定制訂零件的數控銑削加工工藝時 ,首先要對零件圖進行工藝分析 ,其只要內容是數控銑削加工的選擇 .數控銑床的工藝范圍比普通銑床寬 ,但其價格交普通銑床高得多 ,因此 ,選擇數控銑床加工內容時 ,應從實際需要的經濟兩個方面考慮 .通常選擇下列加工部位為其加工內容 : (1) 零件上的曲線輪廓 ,特別是由數學表達式描繪的非圓曲線和列表曲線等曲線輪廓 . (2) 已給能安裝中順 帶銑出來的簡單表面 .在一次出數學模型的空間曲線 . (3) 形狀復雜 ,尺寸繁多 ,劃線與檢測困難的部位 . (4) 用通用銑床加工難以觀察 ,測量和控制進給的內外凹槽 . (5) 以尺寸協調的高精度空或面 . 7 (6) 采用數控銑削或能成倍提高生產率 ,大大減輕體力勞動強度的一般交工內容 . 2、零件結構工藝性 零件的結構工藝性是指根據加工工藝特點，對零件的設計所產生的要求，也就是說零件可能影響或決定工藝性的好壞。根據銑削加工特點，我們從以下幾方面來結構工藝性特點。 1） 零件圖樣尺寸的正確標注 2） 保證獲得要求的加工精度 3） 盡量統一零件輪廓內圓弧的有關尺寸 4） 保證基準 統一 5） 分析零件的變形情況 除了上面所說的有關零件 的結構工藝性外，有時尚要考慮毛坯的結構工藝性，因為在數控銑削加工零件時，加工過程是自動的，毛坯余量的大小，如何裝夾等問題在 選擇毛坯 時就要仔細考慮好，否則，一旦毛坯不適合數控銑削，加工將很難進行下去。根據經驗，確定毛坯的余量和裝夾應注意一下兩點； 毛坯加工余量應充足和盡量均勻 毛坯主要指鍛件，鑄件。因鍛模時的欠壓量與允許的錯模量會造成余量的不等；鑄造時也會因砂型誤差，收縮量及金屬液體的流動性差不能充滿型腔等造成余量的不等。此外，鍛造，鑄造后，毛坯的撓曲與撓曲變 形量的不同也會造成加工余量的不充分，不穩定。因此除板料外，不論是鍛件，鑄件還是型材，只要準備采用數控加工，其加工面均應有較充分的余量。 分析毛坯的裝夾適應性 主要考慮毛坯在加工時定位和夾緊的可靠性與方便性，以便在一次安裝中加工出盡量多的表面。對于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量和工作凸臺，工藝凸耳等輔助基準。 8 第四章 工件的定位與裝夾 1、定位基準分析 定位基準有粗基準和精基準兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準稱為粗基準。除第一道工序采用粗基準外，其余工序都使用精基準。 選擇定位基準要 遵循基準重合原則，即力求設計基準。工藝基準和編程基準統一，這樣做可以減少基準不重合產生的誤差和數控編程的計計算量，并且能有效的減少裝夾次數。 2、裝夾 在確定裝夾方案時，只需根據已選定的加工表面和定位基準確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具，此外，主要考慮一下幾點； 1） 夾緊機構或其它元件不得影響進給，加工部位要敞開。要求夾持工件后 夾具等一些組件不能與刀具運動軌跡發生干涉。 2） 必須保證最小的夾緊變形。工件在加工時，切削力大，需要的夾緊力也 大，但又不能把工件夾壓變形。因此，必須慎重選擇夾具的支撐點，定位點和 夾緊點。 3） 裝卸方便，輔助時間盡量短。由于加工中心技工效率高，裝夾工件的輔 助時間對加工效率影響較大，所以要求配套夾具在使用中也要快而方便。 4） 對小型零件或工序時間不長的零件，可以考慮在工作臺上同時裝夾幾件 進行加工，以提高效率。 5） 夾具結構應力求簡單。由于零件在加工中心上加工大都采用工序集中的 原則，加工的部位較多，同時批量較小，零件更換周期短，夾具的標準化，通用化和自動化對加工效率的提高及加工費用的降低有很大影響。因此，對批量小的零件因優先選用組合夾具。對形狀簡單的單件小批量生產的零件，可選用通用夾具，如三爪 卡盤，臺鉗等。只有對批量較大，且周期性投產，加工精度要求較高的關鍵工序才設計專用夾具，以保證加工精度和提高裝夾效率。 6） 夾具應便于與工作臺及工件定位表面間的定位元件連接。加工中心工作 臺面上一般都有基準 T 型槽，轉臺中心有定位圈，臺面側面有基準擋板等定位元件。固定方式一般用 T 型槽螺釘或工作臺面上的緊固螺孔用螺栓或壓板壓緊。夾具上用于緊固的孔和槽的位置想對應。 9 第五章 加工工藝參數及切削用量 數控編程時，編程人員必須 確定每道工序的切削用量，并用指令的性形式寫入程序。切削用量包括主軸轉速，背吃刀量及進給速度等。 對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是；保證零件加工精度和表面粗糙度充分發揮刀具的切削性能，保證合理的刀具耐用度并充分發揮機床的性能，最大限量的提高生產率，降低成本。 1、主軸轉速的確定 主軸轉速應根據允許的切削速度和工件（或刀具）的直徑來選擇。其計算公式為； n=1000V/（ D） 式中； V為切削速度，單位為 m/min，由刀具的耐用度決定； 為主軸轉速，單位為 r/min； 為工件直徑或刀具直徑，單位為 mm； 計算的主軸轉速 n最后要根 據機床說明書選取機床有的或較近的轉速 進給速度的確定 2、 確定進給速度的原則； 1） 當工件的質量要求能夠得到保證時，為了提高生產率，可選擇較高的 進給速度。一般在 100-200mm/min范圍內選取。 2） 在切斷，加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度， 一般在 20-50mm/min 范圍內選取。 3） 當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在 20-50mm/min 范圍內選取。 4） 刀具空行程時，特別是遠距離 “回零”時，可以選擇該機床數控系統 給定的最高進給速度 3、 背吃刀量確定 背吃刀量根 據機床，工件和刀具的 剛度來確定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高生產效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量，一般留 0.2-0.5mm。 10 總之，切削用量的具體數值應根據機床性能，相關的書冊并結合實際經驗用類比方法確定。總之，使主軸轉速，切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。切削用量的選擇可參考下表； 切削用量的選擇（高速鋼立銑刀，粗銑） 工件材料 鑄鐵 鋁 鋼 刀具 刀 轉速 進給速度 轉速 進給速度 轉速 進給速度 直徑 槽 （ mm）數 切削速度 每齒進給量切削速度 每齒進給量切削速度 每齒進給量 8 2 1100 115 5000 500 1000 100 28 0.05 126 0.05 25 0.05 900 110 4100 490 820 82 10 2 28 0.06 129 0.06 26 0.05 12 2 770 105 3450 470 690 84 29 0.07 130 0.07 26 0.06 14 2 660 100 3000 440 600 80 29 0.07 132 0.07 26 0.07 16 2 600 94 2650 420 530 76 30 0.08 133 0.08 27 0.07 第六章 工件的工藝分析及加工工序 1、工藝處理 成型凸輪為紡織機械上的易損件，其零件圖見圖 6-26，由于凸輪的軌跡曲線復雜，精度要求高，加工難度大，所以選擇在數空銑床上進行加工。 1） 工前的零件預加工 零件毛坯在熱處理前先進行粗加工，為數控銑削加工提供可靠的工藝基準，用三爪卡盤裝夾零件，粗車 35G7 的內孔， 65 的外圓， 280 的外圓以及兩端面均留 5mm-6mm的余量；經調質處理后再進行的精車加工工序中，先使 用三爪卡盤裝夾凸輪右端 280外圓少許及所在端面，精車加工到 280外圓及凸輪左端面；再掉頭，用三爪卡盤裝夾凸輪零件 11 左端，精車加工 280 外圓及倒角；然后用四爪卡盤裝夾 280 外圓及（已加工完的）凸輪零件左端面，精車加工另 一端面以及 35G7 內孔， 65 外圓及端面與倒角；然后在鉆床上完成 M6-7H 鉆孔攻螺紋加工。數據編程任務書見表 18-1 表 18-1數控編程任務書 年 月 日 工藝處 數控編程任務 書 產品零件圖號 02001-30 任務書編號 零件名稱 槽型凸輪 x-f-2001-3 使用控件設備 數控銑床 共一頁第一頁 主要工藝說明技術要求 : 1. 數控銑削加工零件上軌跡曲線槽的精度達到圖紙要求 ,詳見產品工藝卡片 . 2. 技術要求見零件圖 收到編程時間 月 日 經手人 編制 審核 編程 審核 批準 2、 數控銑削加工安裝方式 為了保證加工精度 ,凸輪零件在圓盤工作臺上采用專用定心心輪進行安裝 .凸輪以一端面及 35G7 的內孔定位 ,凸輪端面固定在圓盤工作臺的臺面上 ,凸輪內孔固定在定心心輪上 :定心心輪的下端錐面與圓盤工作臺的錐孔配合連接 ,利用凸輪 上端面面外沿 ,應用螺栓 ,壓板將凸輪零件安裝固定在圓盤工作臺的臺面上。數控加工工件安裝和零件設定卡見表 18-2 12 表 18-2 數控加工工件安裝和零點設定卡 年 月 零件圖號 02001-30 數控加工工件安裝和零件設定卡 工序號 零件名稱 槽型凸輪 裝夾次數 1 次 編制日期 批準（日期） 第 頁 序號 夾具名稱 夾具圖號 共 頁 定心心 軸 3、數控銑削加工工序 數控銑削加工分三次切削進行加工。使用 30mm 的圓柱銑刀，加工輪廓厚度為 36mm 的凸輪輪廓形狀。數控銑削加工分兩次進行，第一次使用 10mm的鍵槽銑刀，加工寬度為 10mm、深度為 13mm的軌跡曲線槽：第二次使用 28mm的圓柱銑刀，加工寬度為 30mm、深度為 13.9mm 的軌跡曲線槽；第三次使用 30mm的圓 柱 銑 刀 ， 加 工 寬 度 為 30mm 、 深 度 為 14mm 的 軌 跡 曲 線 槽 。 數控加工工藝卡見表 18-3： 13 數控加工工序卡 18-3 4、 銑削的加工工序 加工工序（又稱工序）通常包括切削加工工 序，熱處理工序和輔助工序等，工序安排的科學與否直接影響零件的加工質量，生產率和加工成本。切削加工工序通常按以下原則安排。 1）先粗后精 當加工零件精度要求較高時都要經過粗加工，半精加工，精加工階段，如果精度要求更高，還包括光整加工的幾個階段。 2） 基準面先行原則 用做精基準的表面應先加工，任何零件的加工過程總是先對定位基準進行粗加工和精加工，再以平面和定位孔為精基準加工孔系和其他平面。 3）先面后孔 對于箱體，支架等零件。平面尺寸輪廓比較穩定，而且孔的深度尺寸又是以平面為基準的，故應先加工平面，然 后加工孔。 4）先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。 在考慮以上原則的基礎上還應該考慮； *1 減少換刀次數，節省輔助時間。一般情況下，每換 1 新的刀具后，應通過移動坐標，回轉工作臺等方法將該刀具切削的所有表面全部完成。 機 械 廠 數控加工工序卡 產品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 齒輪 02001-30 工藝序號 程 序 編 號 夾具名稱 夾 具 編 號 使 用 設 備 車 間 %0210 定心心軸 數控銑床 機 5 工步號 工 步 內 容 加工面 刀具號 刀具 主軸 進給 背吃 備注 規格 轉速 速度 刀量 1 加工深度 a=13 凸輪軌跡曲線槽 TX10 10 600 a = 13 2 加工深度 a=13.5 凸輪軌跡曲線槽 TX10 28 300 a = 14 3 加工深度 a=14 凸輪軌跡曲線槽 TX10 30 375 a = 14 編 制 審 核 批準 共 頁 第 頁 14 *2 每道工序盡量減少刀具的空行程移動量，按最短路線安排加工表面的加工工序。 *3 安排加工順序時可參照采用粗銑大平面 -粗鏜孔，半精鏜孔 -立銑刀加工 加工中心孔 -鉆孔 -攻螺紋 -平面和孔精加工（精銑，鉸，鏜等）的加工工序。 5、加工路線的確定 在數控加工中，刀具（嚴格說是刀位點）相對 于工件的運動軌跡和方向成為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起，直至加工結束所經過的路徑，包括切削加工的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入，返回等非切削空行程。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質量，其次考慮數值計算簡單，走刀路線盡量短，效率較高等。下面分析數控機床較高零件時常用的較高路線。 1） 輪廓銑削加工路線的分析 對于連續銑削輪廓，特別是加工圓弧時，要注意安排好刀具的切入，切出，要盡量避免交接處重復加工，否則會出現明顯的界限痕跡。 2） 位置精度要求高的孔加工路線的分析 對于 位置要求精度較高的孔系加工，特別要注意注意孔的加工順序的安排，安排不當時，就有可能將沿坐標軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。 3） 銑削曲面的加工路線的分析 銑削曲面時，常用球頭刀采用行切法進行激光。對于邊界敞開的曲面可采用兩種加工路線。 以上通過分析了數控機床中常用的 加工路線，實際生產中，加工路線的確定要根據零件的具體結構特點，綜合考慮，靈活運用。而確定加工路線的總原則是；在保證零件加工精度和表面質量的條件下，盡量縮短加工路線，以提高生產率。 6、 數控銑削加工刀具 d1= 10mm 的鍵槽銑刀； d2= 28mm 的圓柱銑刀； d2= 30mm 的圓柱銑刀。數控刀具卡如下圖所示， 10mm 的鍵槽銑刀、 28mm 的圓柱銑刀的數控 刀具結構同此。 15 數控加工刀具卡 表 18-4 零件圖號 02001-30 數 控 加 工 刀 具 卡 使用設備 刀具名稱 圓柱銑刀 數控銑床 刀具編號 TX30 換刀方式 手動 程序編號 %0210 序號 編號 刀具名稱 規格 數量 備 注 刀 具 組 成 1 銑夾頭 1 北京機床附件廠產 2 刀柄 1 3 定位鎖緊套 1 4 導夾套 5 20 12 圓柱棒銑刀 30 1 編制 審核 批準 共 頁 第 頁 16 表 18-5 數控刀具明細表 零件圖號 零件名稱 材料 數控刀具明細表 程序編號 車間 使用設 備 02001-30 槽型凸輪 45 %0210 機 5 數控銑 床 刀具號 刀位號 刀具名稱 刀具圖號 刀具 刀補地址 換刀方 式 加工部位 直徑 長度 直徑 長度 自動 /手動 設定 補償 設定 TX10 鍵槽銑刀 10 165 手動 TX28 圓柱銑刀 28 235 手動 TX30 圓柱銑刀 30 265 手動 編制 審核 批準 年 月 日 共 頁第 頁 7、 刀具的選擇 數控機床上使用的刀具應滿足安裝調整方便，剛性好，精度高，耐用度好等要求。 1）對刀具的基本要求 銑刀剛性要好，銑刀剛性好的目的有二，一是為提高而采用大切削用量的需要，二是為適應數控銑床加工過程中難以調整切削用量的特點。例如當工件 各處的加工余量相差懸殊時，普通機床很容易采取分層 銑削的方法加以處理，而數控銑削必須按編程程序規定的路線前進，遇到余量大時，就無法像普通機床那樣隨機應變，除非在編程時能夠預先考慮到余量相差懸殊的問題，否則銑刀就必須返回原點，用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法 從頭開始加工，多進行幾次，造成余量少的地方經常空進給，降低了生產效率，如刀具剛性較好 就不必這樣處理。再者，在通用銑床上加工時，若遇到剛性不好的刀具就比較容易從振動，手感等方面及時發現并及時調整切削用量加以彌補，而數控銑削時很難辦到。在數控銑削中，因銑刀剛性較差而斷刀并造成零件損傷的事例是常有的，所以解決數控銑刀的剛性問題是至關重要的。 17 銑刀的耐用度要高 。 尤其是當一把銑刀加工的內容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會影響零件的表面質量與加工精度，而且會增加換刀引起的調刀與對刀次數，也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階，從而降低了零件的表面質量。 除了上述兩點之外，銑刀切削刃的幾何角度參數的選擇及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成積屑瘤在數控銑削中是十分忌諱的。總之，根據被加工工件材料的熱處理狀態，切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發揮數控銑床的生產效率和獲得 滿意加工質量的前提。 2）銑刀的種類 銑刀種類很多，這里只介紹幾種在數控銑床上常用的銑刀。 面銑刀 面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削為副切削刃。面銑刃多制成套式鑲齒結構，刀齒材料為高速鋼或硬質合金。 立銑刀 立銑刀是數控機床上用得最多的一種銑刀，立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，他們可以同時進行切削，也可單獨進行切削。 立銑刀圓柱表面和的立銑刀為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒。這樣可以增加切削平穩性，提高加工精度由于普通立銑刀端面中心處無切削刃，所以 立銑刀不能做軸向進給 ，端面刃主要用來加工與側面相垂直的底平面。 為了能加工較深的溝槽，并保證有足夠的備磨量，立銑刀的軸向長度一般比較長。 為了改善切削卷曲情況，增大容屑空間，防止切削堵塞，到齒數比較少，容屑槽圓弧半徑比較大。一般粗立銑刀齒數 Z=3 4，細齒立銑刀齒數 Z=5 8，套式結構 Z=10 20，容屑槽圓弧半徑 r=2-5mm。當立銑刀直徑較大時，還可以制成不等齒距結構以增強抗振作用，使切削過程平穩。 模具銑刀 模具銑刀由立銑刀發展而成，可分為圓錐形立銑刀，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，削平型直柄和莫式錐柄。它的結構特點是 18 球頭或端面上布滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以做徑向和軸向進給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質合金制造。國家標準規定直徑 d=4-63mm。數控工藝培訓教程（數控銑部分） P39 圖 3.13 所示為高速鋼制造的模具銑刀，圖 3.14所示為硬質合金制造的模具銑刀。小規格的硬質合金模具銑刀多制成整體結構，16mm以上直徑的，制成焊接或機夾可轉位刀片結構。 鍵槽銑刀 鍵槽銑刀有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，即像立銑刀，又像鉆頭。加 工時先軸向進給達到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。 按國標規定直柄鍵槽銑刀直徑 d=2 22mm ，錐柄鍵槽銑刀直徑d=14 50mm 。鍵槽銑刀直徑的偏差有 e8 和 d8 兩種。鍵槽銑刀的 圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內發生磨損，重磨時，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后銑刀直徑不變。 鼓形銑刀 內容在 “ 數控工藝培訓教程（數控銑部分） P40 成形銑刀 數控工藝培訓教程（數控銑部分 ） P40 除了上述幾種類型的銑刀外，數控銑床也可以使用通用銑刀。但因不少數控銑床的主軸內有特殊的拉刀位置，或因主軸內錐孔有別，須配制過渡套和拉釘。 3）銑刀的選擇 銑刀類型應與工件表面形狀與尺寸相適應。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 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。根據不同的加工材料和加工精度要求，應選用不同參數的銑刀進行加工。 4）刀具半徑 補償 在數控銑床上進行輪廓 的西學加工時，由于刀具半徑的存在，刀具中心（刀心）軌跡和工件輪廓不重合。如果數控系統不具備刀具半徑自動補償功能，則只能按刀心軌跡進行編程，即在編程時給出刀具的中心軌跡，其計算相當復雜，尤其當刀具磨損，重磨或換新刀而使刀具直徑發生變化時，必須重新計算刀心軌 19 跡，修改程序，這樣既繁瑣，又不易保證加工精度。當數控系統具備刀具半徑補償功能時，數控編程只需按工件輪廓進行，數控系統會自動計算刀心軌跡，使刀具偏離工件輪廓的一個半徑值，即進行刀具半徑補償。 刀具半徑補償的方法 數控系統的刀具半徑補償就是將計算刀具中心軌跡的過程交由 CNC 系統執行 ,編程員假設刀具的半徑為零 ,直接根據零件的輪廓形狀進行編程 ,因此這種編程方法也稱為對零件的編程 ,而實際的刀具半徑則存放在一個可編程刀具半徑偏置寄存器中 ,在加工過程中 ,CNC 系統根據零件程序和刀具半徑自動計算刀具中心軌跡 ,完成對零件的加工 .當刀具半徑發生變化時 ,不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半 徑偏置寄存器中的刀具半徑值或者選用存放在另一個刀具半徑偏置的寄存器中的刀具半徑所對應的刀具即可。 現代 CNC系統一般都設置有若干個可編程刀具半徑偏置寄存器，并對其進行編號，專供刀具補償之用。進行數控編程時，只需調用所有刀具半徑補償參數（刀具長度，刀具半徑等）所對應的寄存器即可，加工時， CNC系統將該編號對應的刀具半徑偏置寄存器中存放的刀具半徑中取出即可，對刀具中心軌跡進行補償計算，生成實際的刀具中心運動軌跡。 5）刀具半徑補償功能的應用 磨損，重磨或換新刀而引起刀具直徑改變后，不必修改程序，只需在刀具參 數設置中輸入變化后的刀具半徑。 同一程序中，對同一尺寸的刀具，利用刀具半徑補償，可進行粗精加工。 6） 在數控銑床上進行輪廓加工時，因為銑刀有一定的半徑，所以刀具中心（刀心）軌跡和工件輪廓不重合，如不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程是比較方便的，而加工出的零件尺寸比圖樣要求小了一圈（加工外輪廓時），或大了一圈（加工內輪廓時），為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個刀具半徑，這就是所謂的刀具半徑補償指令。應用刀具半徑補償功能時，只需按工件輪廓軌跡進行編程，然后將刀具半徑值輸入數控系統中，執行程序時，系統 會自動計算刀具中心軌跡，進行刀具半徑補償，從而加工出符合要求的工件形狀，當刀具半徑 20 發生變化時也無需更改加工程序，使編程工作大大簡化。實踐證明，靈活應用刀具半徑補償功能，合理設置刀具半徑補償值，在數控加工中有著重要的意義。 改變刀補值適應刀具的變化 在零件的自動加工過程中，刀具的磨損、重磨甚至更換經常發生，應用刀補值的變化可以完全避免在刀具磨損、重磨或更換時重新修改程序的工作。在零件加工過程中，刀具由于磨損而使其半徑變小，若造成工件誤差超出其工件公差，則不能滿足加工要求。假設原來設置的刀補值為 r，經過一段時間的加工后，刀具半徑的減小量為 ，此時，可僅修改該刀具的刀補值：由原來的 r 改為 ，而不必改變原有的程序即可滿足加工要 求。同樣，當刀具重磨后亦可照此處理。當需要更換刀具時可以用新刀具的半徑值作為刀補值代替原有程序中的刀補值進行加工。由此可見，正是由于刀補值的變化適應了刀具的變化，在不改變原有程序的情況下，可滿足其加工要求。由此，編程人員還可在未知實際使用刀具尺寸的情況下，先假設一定刀具尺寸來進行編程，實際加工時，對于半徑補償可用實際刀具半徑代替假設刀具半徑。 改變刀補值實現零件的粗、精加工 刀具半徑補償功能還有一個很重要的用途。如果人為地使刀具中心與工件輪廓偏置值不是一個刀具半徑，而是某一給定值，則可以用來處理 粗、精加工問題。在粗加工時，可將刀具實際半徑再加上精加工余量作為刀具半徑補償值輸入，而在精加工時只輸入刀具實際半徑值，這樣可使粗、精加工采用同一個程序，其補償方法為：設精加工余量為 ，刀具半徑為 r，如圖 1所示：首先，人工輸入刀具偏置值為 ，即可完成粗加工到圖示點劃線的位置；在精加工時，輸入刀具的半徑值 r，即可完成最終的輪廓精加工。 21 改變刀補值對零件進行加工修正 將刀具半徑補償與子程序結合應用，不但可簡化編程，進行粗、精加工，而且可以進行 加工的修正，以保證加工品質。下面用一個加工程序進行說明，零件圖如圖 2所示。 22 23 子程序： 在主程序中用 M01 使程序暫停，此時測量工件尺寸，計算出其與零件圖尺寸的差值，并將差值補償輸入 D05,精加工刀具補償中，這樣加工出的工件可滿足實際要求，確保加工品質。 使用刀具半徑補償注意事項 前面闡述了靈活應用刀具半徑補償功能、合理設置刀具半徑補償值在數控加工中的重要意義，然而在實際使用時必須注意以下幾個事項： a）使用刀具半徑補償時應避免過切削現象：使用 刀具半徑補償和去除刀具半徑補償時，刀具必須在所補償的平面內移動，且移動距離應大于刀具半徑補 24 償值。若加工半徑小于刀具半徑的內圓弧，進行半徑補償將產生過切削，只有過渡圓角 刀具半徑 r + 精加工余量的情況下才能正常切削；若被銑削槽底寬小于刀具直徑，此時也將