1、第六章數控銑削和銑削中心的加工工藝 6.1 數控銑削的主要加工對象平面類零件曲面類零件箱體類零件6.2 銑削加工工藝的制訂零件圖工藝分析工序和裝夾方法的確定 第1頁/共61頁加工順序和進給路線的確定數控銑削刀具切削用量的選擇6.3 典型工件的工藝分析 平面凸輪的數控銑削工藝分析異形件的數控銑削工藝分析箱體的數控銑削工藝分析模具的數控銑削工藝分析第2頁/共61頁銑削零件加工實例第3頁/共61頁平面類零件 平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。 (a)輪廓面A (b)輪廓面B (c)輪廓面C 6.1 數控銑削的主要加工對象 第4頁/

2、共61頁曲面類零件1 2 3 4直紋曲面 1、直紋曲面類零件 概念：直紋曲面類零件是指由直線依某種規律移動所產生的曲面類零件。 零件也可在三坐標數控銑床上采用行切加工法實現近似加工，也可以四坐標或五坐標數控銑床加工第5頁/共61頁 2、立體曲面類零件 （1）概念 加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。 加工立體曲面類零件一般使用三坐標數控銑床 （2）加工方法 ： (1) 行切加工法 (2) 三坐標聯動加工第6頁/共61頁箱體類零件 1、概念： 箱體類零件一般是指具有一個以上孔系，內部有一定型腔或空腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件 圖 2、箱體類零件的加工方法 （1）當既有面又有孔時，應

3、先銑面，后加工孔 （2）所有孔系都先完成全部孔的粗加工，再進行精加工； （3）一般情況下，直徑30的孔都應鑄造出毛坯孔。 第7頁/共61頁 （4）直徑30的孔可以不鑄出毛坯孔，孔和孔的端面全部加工都在加工中心上完成。 （5）在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特別是在大小孔相距很近的情況下，更要采取這一措施； （6）對于跨距較大的箱體的同軸孔加工，盡量采取調頭加工的方法，以縮短刀輔具的長徑比，增加刀具剛性，提高加工質量； （7）螺紋加工，一般情況下，M6以上，M20以下的螺紋孔可在加工中心上完成螺紋攻絲。 第8頁/共61頁6.2 銑削加工工藝的制訂零件圖工藝分析 經常遇到的工藝性問題 （1）

4、圖紙尺寸的標注方法是否方便編程？構成工件輪廓圖形的各種幾何元素的條件是否充要？各幾何元素的相互關系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明確？有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸？ （2）零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證？ （3）內槽及緣板之間的內轉接圓弧是否過小? 第9頁/共61頁 （4）零件銑削面的槽底圓角或腹板與緣板相交處的圓角半徑r是否太大？ （5）零件圖中各加工面的凹圓弧(R與r)是否過于零亂，是否可以統一？ （6）零件上有無統一基準以保證兩次裝夾加工后其相對位置的正確性？ 圖 （7）分析零件的形狀及原材料的熱處理狀態，會不會在加工過程中變形？第10頁/共6

5、1頁工序和裝夾方法的確定 1加工工序的劃分 立式和臥式數控銑床加工對象: 立式數控銑床一般適用于加工平面凸輪、樣板、形狀復雜的平面或立體零件、以及模具的內、外型腔等。 臥式數控銑床適用于加工箱體、泵體、殼體等零件 工序劃分的方法 ： （1）刀具集中分序法 （2）粗、精加工分序法 （3）加工部位分序法第11頁/共61頁 2零件裝夾和夾具的選擇 零件的定位基準應盡量與設計基準及測量基準重合，以減少定位誤差。 選擇夾具時應盡量做到在一次裝夾中將零件要求加工表面都加工出來。 為了不影響進給和切削加工，在裝夾工件時一定要將加工部位敞開。 零件的定位、夾緊方式及夾具的選擇參照，常用銑床夾具見。 工件安裝舉

6、例 第12頁/共61頁加工順序和進給路線的確定1加工順序的安排一般數控銑削采用工序集中的方式，這時工步的順序就是工序分散時的工序順序 通常按照從簡單到復雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工內腔、外形，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等?？梢詤⒄涨懊嬷械脑瓌t進行安排。 第13頁/共61頁 安排數控銑削加工工序的順序應注意的問題： 、上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮； 、一般先進行內形內腔加工工序，后進行外形加工工序； 、以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連續進行，以減少重復定位次數與換刀次數； 、在同

7、一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工序。第14頁/共61頁 2進給路線的確定 、首先應遵循所要求的原則。 、對于數控銑床還應考慮的方面： A、能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求； B、使走刀路線最短，既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時間，提高加工效率； C、應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量。 第15頁/共61頁 （1）銑削平面類零件的進給路線 、銑削平面類零件外輪廓時，一般采用立銑刀側刃進行切削。 、銑削外表面輪廓時 、銑削封閉的內輪廓表面時 A、若內輪廓曲線不允許外延 B、當內部幾何元素相切無交點時 、圓弧插補方式銑削外整圓時的走刀路線 、銑削內圓弧

8、時 第16頁/共61頁 （2）銑削曲面類零件的加工路線 直紋面加工 直紋曲面，加工時常采用球頭刀進行“行切法”加工 圖 曲面輪廓加工兩坐標聯動的三坐標行切法加工X、Y、Z三軸中任意二軸作聯動插補，第三軸做單獨的周期進刀v二軸半坐標聯動加工二軸半坐標聯動加工 圖圖a、bv三坐標聯動加工三坐標聯動加工 圖圖v四坐標加工四坐標加工 圖圖v五坐標加工五坐標加工 圖圖 視頻視頻第17頁/共61頁數控銑削刀具 1數控銑削刃具的基本要求 （1）銑刀剛性要好 一是為提高生產效率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。 （2）銑刀的耐用度要高 此外：銑刀切削刃的幾何角度參數

9、的選擇及排屑性能等也非常重要 第18頁/共61頁 2數控銑刀的選擇 數控銑削加工的刀具主要有平底立銑刀、面銑刀、球頭刀、環形刀、鼓形刀和錐形刀等。 （1）銑刀類型選擇 選擇刀具類型的主要依據：被加工零件的幾何形狀 加工曲面類零件時 ：一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀 銑較大平面時：一般采用刀片鑲嵌式盤形面銑刀 銑小平面或臺階面時：一般采用通用銑刀 銑鍵槽時：一般用兩刃鍵槽銑刀 孔加工時，可采用鉆頭、鏜刀等孔加工刀具第19頁/共61頁 （2）銑刀結構選擇 銑刀一般由刀片、定位元件、夾緊元件和刀體組成。 刀片排列方式可分為平裝結構和立裝結構兩大類 平裝結構（刀片徑向排列

10、） 一般用于輕型和中量型的銑削加工 立裝結構（刀片切向排列） 一般需用五坐標加工中心進行加工 這種銑刀適用于重型和中量型的銑削加工。 第20頁/共61頁 （3）銑刀角度的選擇 各種角度中最主要的是主偏角和前角 主偏角 主偏角為切削刃與切削平面的夾角，如圖所示。銑刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等幾種。 90主偏角，在銑削帶凸肩的平面時選用，一般不用于單純的平面加工，在單件、小批量加工中選用 6075主偏角，適用于平面銑削的粗加工。 75主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣；60主偏角銑刀主要用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。 45主偏角，適用于鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合

11、。 第21頁/共61頁 前角銑刀的前角可分解為徑向前角f 和軸向前角p徑向前角f主要影響切削功率軸向前角p則影響切屑的形成和軸向力的方向當p為正值時切屑即飛離加工面前角組合形 ： A、雙負前角： 特點：刀具切削刃多，且強度高、抗沖擊性好 適用范圍：適用于鑄鋼、鑄鐵的粗加工。 第22頁/共61頁 B、雙正前角 特點：銑刀楔角小，具有鋒利的切削刃。由于切屑收縮比小，所耗切削功率較小，切屑成螺旋狀排出，不易形成積屑瘤。 適用范圍：最宜用于軟材料和不銹鋼、耐熱鋼等材料的切削加工 C、正負前角（軸向正前角、徑向負前角） 特點：軸向正前角有利于切屑的形成和排出；徑向負前角可提高刀刃強度，改善抗沖擊性能。切

12、削平穩，排屑順利，金屬切除率高 適用范圍：適用于大余量銑削加工。 第23頁/共61頁 (4)銑刀的齒數（齒距）選擇 A：粗齒銑刀 ：適用于普通機床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當機床功率較小時，為使切削穩定，也常選用粗齒銑刀 B：中齒銑刀：系通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩定性。 C：密齒銑刀：主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進給速度切削加工。 D：不等分齒距銑刀 ： 可防止工藝系統出現共振，使切削平穩 ，在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中優先選用不等分齒距的銑刀。 第24頁/共61頁 (5)銑刀直徑的選擇 平面銑刀 選擇平面銑刀直徑時主要需考慮刀具所需功率

13、應在機床功率范圍之內，也可將機床主軸直徑作為選取的依據。平面銑刀直徑可按D1.5d（d為主軸直徑）選取 立銑刀 立銑刀直徑的選擇主要應考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內 槽銑刀 槽銑刀的直徑和寬度應根據加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機床允許的功率范圍之內 第25頁/共61頁 （6）銑刀的最大背吃刀量 一般應按加工的最大余量和刀具的最大背吃刀量選擇合適的規格。 （7）刀片牌號的選擇 可按刀具制造廠提供加工的材料及加工條件來配備相應牌號的硬質合金刀片 P類、M類和K類 三類第26頁/共61頁切削用量的選擇 1、影響切削用量的因素有： 、機床 切削用量的選擇必須在

14、機床主傳動功率、進給傳動功率以及主軸轉速范圍、進給速度范圍之內。 、刀具 刀具材料是影響切削用量的重要因素。數控機床所用的刀具多采用可轉位刀片（機夾刀片） 、工件 不同的工件材料要采用與之適應的刀具材料、刀片類型，要注意到可切削性 第27頁/共61頁 、冷卻液 冷卻液同時具有冷卻和潤滑作用。 冷卻液必須定期更換，以防因其老化而腐蝕機床導軌或其他零件，特別是水溶性冷卻液。 2、銑削加工的切削用量包括： 切削速度、進給速度、背吃刀量和側吃刀量。 3、切削用量的選擇方法是： 先選擇背吃刀量或側吃刀量，其次選擇進給速度，最后確定切削速度。 第28頁/共61頁 1.背吃刀量ap或側吃刀量ae 圖 （1）

15、背吃刀量概念：背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為。 A、端銑時，ap為切削層深度； B、圓周銑削時，為被加工表面的寬度。 （2）側吃刀量概念：側吃刀量ae為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為 A、端銑時，ae為被加工表面寬度； B、而圓周銑削時，ae為切削層深度 第29頁/共61頁 分析背吃刀量或側吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質量的要求決定： 、當工件表面粗糙度值要求為Ra=12.525m時，如果圓周銑削加工余量小于5，端面銑削加工余量小于6，粗銑一次進給就可以達到要求。 但是在余量較大，工藝系統剛性較差或機床動力不足時，可分為兩次進給完成。 、當工件表面粗糙度值要

16、求為Ra=3.212.5m時 ，應分為粗銑和半精銑兩步進行 、當工件表面粗糙度值要求為Ra=0.83.2m時 ，應分為粗銑、半精銑、精銑三步進行 第30頁/共61頁 2.進給量f與進給速度Vf的選擇 概念： 銑削加工的進給量f（/r）是指刀具轉一周，工件與刀具沿進給運動方向的相對位移量； 進給速度Vf （/min）是單位時間內工件與銑刀沿進給方向的相對位移量。 進給速度與進給量的關系： Vf = nf（n為銑刀轉速，單位r /min） 每齒進給量fz的選取的依據：工件材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素 第31頁/共61頁 3.切削速度 銑削的切削速度Vc與刀具的耐用度、每齒進給量、

17、背吃刀量、側吃刀量以及銑刀齒數成反比，而與銑刀直徑成正比。 第32頁/共61頁6.3 典型工件的工藝分析 平面凸輪的數控銑削工藝分析 圖所示為槽形凸輪零件，在銑削加工前，該零件是一個經過加工的圓盤，圓盤直徑為280，帶有兩個基準孔35及12。35及12兩個定位孔，X面已在前面加工完畢，本工序是在銑床上加工槽。該零件的材料為HT200，試分析其數控銑削加工工藝。第33頁/共61頁 1零件圖工藝分析 2選擇設備 3確定零件的定位基準和裝夾方式 4確定加工順序及走刀路線 5刀具的選擇 6切削用量的選擇 7填寫數控加工工序卡片 第34頁/共61頁 1零件圖工藝分析 組成：該零件凸輪輪廓由HA、BC、D

18、E、FG和直線AB、HG以及過渡圓弧CD、EF所組成。 公差要求：凸輪內外輪廓面對X面有垂直度要求。 材料：為鑄鐵，切削工藝性較好。 采取工藝措施： 凸輪內外輪廓面對X面有垂直度要求，只要提高裝夾精度，使X面與銑刀軸線垂直，即可保證。 第35頁/共61頁 2選擇設備 加工平面凸輪的數控銑削，一般采用兩軸以上聯動的數控銑床 首先要考慮的是零件的外形尺寸和重量，使其在機床的允許范圍以內。 其次考慮數控機床的精度是否能滿足凸輪的設計要求。 第三，看凸輪的最大圓弧半徑是否在數控系統允許的范圍之內。 根據以上三條即可確定所要使用的數控機床為兩軸以上聯動的數控銑床。 第36頁/共61頁 3確定零件的定位基

19、準和裝夾方式 （1）定位基準 采用“一面兩孔”定位，即用圓盤X面和兩個基準孔作為定位基準。 （2）根據工件特點，用一塊32032040的墊塊，在墊塊上分別精鏜35及12兩個定位孔（當然要配定位銷），孔距離800.015，墊板平面度為0.05，該零件在加工前，先固定夾具的平面，使兩定位銷孔的中心連線與機床x軸平行，夾具平面要保證與工作臺面平行，并用百分表檢查 圖 第37頁/共61頁 4確定加工順序及走刀路線 整個零件的加工順序的擬訂按照基面先行、先粗后精的原則確定。 即應先加工用作定位基準的35及12兩個定位孔、X面，然后再加工凸輪槽內外輪廓表面。 走刀路線包括平面內進給走刀和深度進給走刀兩部分

20、路線。 平面內的進給走刀，對外輪廓是從切線方向切入；對內輪廓是從過渡圓弧切入。第38頁/共61頁 在數控銑床上加工時，對銑削平面槽形凸輪，深度進給有兩種方法： 一種是在xz（或yz）平面內來回銑削逐漸進刀到既定深度； 另一種是先打一個工藝孔，然后從工藝孔進刀到既定深度。 進刀點選在P(150，0)點，刀具來回銑削，逐漸加深到銑削深度，當達到既定深度后，刀具在xy平面內運動，銑削凸輪輪廓。 為了保證凸輪的輪廓表面有較高的表面質量，采用順銑方式，即從P點開始，對外輪廓按順時針方向銑削，對內輪廓按逆時針方向銑削。第39頁/共61頁 5刀具的選擇 根據零件結構特點，銑削凸輪槽內、外輪廓（即凸輪槽兩側面

21、）時，銑刀直徑受槽寬限制，同時考慮鑄鐵屬于一般材料，加工性能較好，選用18硬質合金立銑刀。見表6-5（教材203頁）。 6切削用量的選擇 凸輪槽內、外輪廓精加工時留0.2銑削用量，確定主軸轉速與進給速度時，先查切削用量手冊，確定切削速度與每齒進給量，然后利用公式vc=dn/1000計算主軸轉速n，利用vf = nZfz計算進給速度。 7填寫數控加工工序卡片 見表6-6（教材203頁）第40頁/共61頁異形件的數控銑削工藝分析 圖為是某機床變速箱體中操縱機構上的撥動桿，用作把轉動變為撥動，實現操縱機構的變速功能。材料為HT200，該零件的生產類型為中批量生產。分析其數控加工工藝。 1零件圖工藝分

22、析 2設備的選擇 3確定零件的定位基準 4工藝路線的擬定 5刀具選擇 6確定切削用量 7數控加工工藝卡片擬訂第41頁/共61頁 1零件圖工藝分析 先對撥動桿零件進行精度分析。 再分別分析每組表面的結構及其尺寸、精度要求 最后再分析這幾組表面之間的位置關系。 具體分析如下： （1）三組加工表面中每組的技術要求是： 、以尺寸16H7為主的加工表面，包括25h8外圓、端面以及與之相距740.3的孔10H7。其中16H7孔中心與10 H7孔中心的連線，是確定其它各表面方位的設計基準 第42頁/共61頁 、表面粗糙度Ra6.3m平面M，以及平面M上的角度為1300槽。 、P、Q兩平面，及相應的2M8螺紋

23、孔。 （2）對這三組加工表面之間的相互位置要求是： 第組和第組為零件上的主要表面。第組加工表面垂直于第組加工表面，平面M是設計基準。第組面上槽的位置公差0.5槽的方向與兩孔中心連線的夾角為22047，15 第組及其他螺孔為次要表面。第組上的P、Q兩平面與第組的M面垂直，P面上螺孔M8的軸線與兩孔中心線連線的夾角450。Q面上的螺孔M8的軸線與兩孔中心線連線平行。而平面P、Q位置分別與M8的軸線垂直，P、Q位置也就確定了。 第43頁/共61頁 2設備的選擇 該零件加工表面較多，用普通機床加工，工序分散，工序數目多。采用加工中心可以將普通機床加工的多個工序在一個工序完成，提高生產率，降低生產成本。

24、因此選用加工中心。 3確定零件的定位基準 、精基準的選擇 選擇精基準思路的順序是，首先考慮以什么表面為精基準定位加工工件的主要表面，然后考慮以什么面為粗基準定位加工出精基準表面，即先確定精基準，然后選出粗基準。根據基準重合原則，應選設計基準為精基準，即以M平面和兩孔為精基準 第44頁/共61頁 、粗基準的選擇 根據粗基準選擇應合理分配加工余量的原則，應選25外圓的毛坯面為粗基準（限制四個自由度），以保證其加工余量均勻； 選平面N為粗基準（限制一個自由度），以保證其有足夠的余量； 根據要保證零件上加工表面與不加工表面相互位置的原則，應選R14圓弧面為粗基準（限制一個自由度），以保證10孔軸線在R

25、14圓心上，使R14處壁厚均勻。 第45頁/共61頁 4工藝路線的擬定 加工工藝路線安排如下： （1）工序1：以25外圓（四個自由度）、N面（一個自由度）、R14（一個自由度）為粗基準定位，采用立式加工中心加工 工步內容為： 、銑M面； 、“粗銑精銑”尺寸為130o的槽； 、銑P、Q面到尺寸； 、“鉆擴鉸”加工16H7、10H7兩孔。第46頁/共61頁 （2）工序2：以M面、16H7和10H7（一面兩孔）定位，車25外圓到尺寸，車N面到尺寸 （3）工序3：以M面、16H7和10H7（一面兩孔）定位，“鉆攻螺紋”加工2M8螺孔。 5刀具選擇 見表6-7 6確定切削用量（略） 7數控加工工藝卡片擬

26、訂 見表6-8第47頁/共61頁箱體的數控加工工藝分析 圖所示為銑床變速箱體圖。零件材料為HT200，中批量生產，分析其加工工藝分析 1零件圖工藝分析 2設備的選擇 3確定零件的定位基準和裝夾方式 4加工階段的劃分 5工藝設計說明 6刀具選擇 7確定切削用量 8數控加工工藝卡片擬訂 第48頁/共61頁 1零件圖工藝分析 該零件由平面、型腔以及孔系組成。 零件結構較復雜，尺寸精度較高 ，孔系內各孔之間的相互位置精度要求較高 2設備的選擇 選用臥式加工中心加工，機床配有MAZATAL CAM2數控系統，具有3坐標聯動，雙工作臺自動交換，由機械手自動換刀，傳感器自動測量工件坐標系和自動測量刀具長度等

27、功能。刀庫容量為60把。工作臺面積630603，工作臺橫向(X軸)行程910，縱向行程(Z向)行程635，主軸垂向行程710，編程可用人機會話式，一次裝夾可完成不同工位的鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻絲等工序。 第49頁/共61頁 3確定零件的定位基準和裝夾方式 (1) 定位基準的選擇 選擇零件上的M、N和S面作為精定位基準 （2）確定裝夾方案 裝組合夾具，將夾具各定位面找正在0.01以內，將夾具擦凈，夾好。 將工件980.1，Ra6.3m面向下放在夾具水平定位面上，S面靠在豎直定位面上，320.2，Ra6.3m面靠在X向定位面上夾緊，保證工件與夾具定位面之間0.01塞尺不入 4加工階段的劃分 全部配

28、合孔均經過粗半精精三個加工階段 第50頁/共61頁 5工藝設計說明 （1）對同軸孔系采用“調頭鏜”的加工方法 （2）為了保證孔的正確位置，在加工中心上對實心材料鉆孔前，均先锪孔口平面、鉆中心孔，然后再鉆孔擴孔鏜孔或鉸孔。 （3）因125H8孔為半圓孔，為了保證125H8孔與52J7孔同軸度0.02的要求，在加工過程中，先用立銑刀以圓弧插補方式粗銑至124.85，然后再精鏜。 （4）為保證62J7孔的精度，在加工該孔時，先加工2-65H12卡簧槽，再精鏜62J7孔成 第51頁/共61頁 6刀具選擇 見表6-9 7確定切削用量（略） 8數控加工工藝卡片擬訂 見表6-10第52頁/共61頁模具的數控

29、銑削工藝分析 1.模具加工的基本特點 （1）加工精度要求高 （2）形面復雜 （3）批量小 （4）工序多 （5）重復性投產 （6）仿形加工 （7）模具材料優異，硬度高 第53頁/共61頁 2建議采取的技術措施 （1）要精選材料，毛坯材質要均勻 （2）合理安排工序，精化零件毛坯 （3）數控機床的剛性強、熱穩定性好，功率大 ，在加工中盡可能選擇較大的切削用量 ，這樣既可滿足加工精度要求又提高了效率。 （4）有些零件由于切削內應力、熱變形、裝夾位置的合理性，夾具夾緊變形等原因，必須多次裝夾才能完成 。第54頁/共61頁 加工工序的順序建議為： 重切削、粗加工、去除零件毛坯上大部分余量。 加工發熱量小，精度要求不高的內容。 在模具加工中精銑曲面 打中心孔、鉆小孔、攻螺紋。 精鏜孔、精銑平面、鉸孔 值得注意的是：在重切削、精加工時要有充分的冷卻液，粗加工后至精加工之前要有充分的冷卻時間，在加工中盡量減少換刀次數，減少空行程移動量。 第55頁/共61頁 3刀具的選擇 數控機床在加工模具時所采用的刀具多數與通用刀具