項目2基礎(chǔ)技能訓(xùn)練任務(wù)一平面銑削加工訓(xùn)練【任務(wù)書】【知識鏈接】一、平面銑削的概念

平面銑削通常指對工件上的各類平面進(jìn)行銑削并達(dá)到一定表面質(zhì)量要求的加工。分析平面銑削加工的工藝內(nèi)容應(yīng)考慮：加工平面區(qū)域大小，加工面相對基準(zhǔn)面的位置；分析平面銑削精度要求應(yīng)考慮：加工平面的表面粗糙度要求，加工面相對基準(zhǔn)面的定位尺寸精度，平行度，垂直度等要求。

對平面的銑削加工，可用立銑刀周銑和面銑刀端銑兩種方式。一般情況下，銑平面時，端銑的生產(chǎn)效率和銑削質(zhì)量都比周銑高，所以平面銑削應(yīng)盡量端銑方法。一般大面積的平面銑削使用面銑刀，在小面積平面銑削也可使用立銑刀端銑。二、面銑刀及選用

面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。由于面銑刀的直徑一般較大，為φ50mm～φ500mm，故常制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，即將刀齒和刀體分開，刀體采用40Cr制作，可長期使用。硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼面銑刀相比，銑削速度較高、加工效率高、加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，在數(shù)控面銑削時得到廣泛應(yīng)用。1.硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位式面銑刀如圖2-1.2所示為硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)為式面銑刀。這種銑刀結(jié)構(gòu)成本低，制作方便，刀刃用鈍后，可直接在機(jī)床上轉(zhuǎn)換刀刃和更換刀片。可轉(zhuǎn)位式面銑刀要求刀片定位精度高、夾緊可靠、排屑容易、更換刀片迅速等，同時各定位、夾緊元件通用性要好，制造要方便，降低成本，操作使用方便。硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼面銑刀相比，銑削速度較高、加工效率高、加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率等方面都具有明顯的優(yōu)越性。（a）可轉(zhuǎn)位面銑刀(b)硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位面銑刀圖2-1.2可轉(zhuǎn)位面銑刀(c)可轉(zhuǎn)位面銑刀結(jié)構(gòu)圖2．直徑的選擇

平面銑削時，面銑刀直徑尺寸的選擇是重點考慮問題之一。對于面積不太大的平面，宜用直徑比平面寬度大的面銑刀實現(xiàn)單次平面銑削，平面銑刀最理想的寬度應(yīng)為材料寬度的1.3～1.6倍。1.3～1.6倍的比例可以保證切屑較好的形成和排出。對于面積太大的平面，由于受到多種因素的限制，如，考慮到機(jī)床功率、刀具和可轉(zhuǎn)位刀片幾何尺寸、安裝剛度、每次切削的深度和寬度以及其他加工因素，面銑刀刀具直徑不可能比加工平面寬度更大時，宜選用直徑大小適當(dāng)?shù)拿驺姷斗侄啻巫叩躲娤髌矫妗?/p>

特別是平面粗加工時，切深大、余量不均勻，考慮到機(jī)床功率和工藝系統(tǒng)的受力，銑刀直徑D不宜過大。工件分散的、較小面積平面，可選用直徑較小的立銑刀銑削。面銑時，應(yīng)盡量避免面銑刀刀具的全部刀齒參與銑削，即應(yīng)該避免對寬度等于或稍微大于刀具直徑的工件進(jìn)行平面銑削。面銑刀整個寬度全部參與銑削（全齒銑削）會迅速磨損鑲刀片的切削刃，并容易使切屑粘結(jié)在刀齒上。此外工件表面質(zhì)量也會受到影響，嚴(yán)重時會造成鑲刀片過早報廢，從而增加加工的成本。3．面銑刀刀齒的選擇

面銑刀齒數(shù)對銑削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量有直接影響，齒數(shù)越多，同時參與切削的齒數(shù)也多，生產(chǎn)率高，銑削過程平穩(wěn)，加工質(zhì)量好，但要考慮到其負(fù)面的影響：刀齒越密，容屑空間小，排屑不暢，因此只有在精加工余量小和切屑少的場合用齒數(shù)相對多的銑刀。可轉(zhuǎn)位面銑刀的齒數(shù)根據(jù)直徑不同可分為粗齒、細(xì)齒、密齒三種。粗齒銑刀主要用于粗加工；細(xì)齒銑刀用于平穩(wěn)條件下的銑削加工；密齒銑刀的每齒進(jìn)給量較小，主要用于薄壁鑄鐵的加工。

面銑刀主要以端齒為主加工各種平面。刀齒主偏角一般為45°、60°、75°、90°，主偏角為90°的面銑刀還能同時加工出與平面垂直的直角面，這個面的高度受到刀片長度的限制。三、平面銑削時走刀路線的設(shè)計平面銑削中，刀具相對于工件的位置選擇是否適當(dāng)將影響到切削加工的狀態(tài)和加工質(zhì)量，以如圖2-1.3所示為例，分析面銑刀進(jìn)入工件材料時的位置對加工的影響。

圖2-1.3銑削中刀具相對于工件的位置（1）刀心軌跡與工件中心線重合如圖2-1.3（a）所示，刀具中心軌跡與工件中心線重合。單次平面銑削時，當(dāng)?shù)毒咧行奶幱诠ぜ虚g位置，將容易引起顫振，從而影響到表面加工質(zhì)量，因此，應(yīng)該避免刀具中心處于工件中間位置。（2）刀心軌跡與工件邊緣重合如圖2-1.3（b）所示，當(dāng)?shù)缎能壽E與工件邊緣線重合時，切削鑲刀片進(jìn)人工件材料時的沖擊力最大，是最不利刀具壽命和加工質(zhì)量的情況。因此應(yīng)該避免刀具中心線與工件邊緣線重合。（3）刀心軌跡在工件邊緣外如圖2-1.3（c）所示，刀心軌跡在工件邊緣外時，刀具剛剛切入工件時，刀片相對工件材料沖擊速度大，引起碰撞力也較大。容易使刀具破損或產(chǎn)生缺口，基于此，擬定刀心軌跡時，應(yīng)避免刀心在工件之外。（4）刀心軌跡在工件邊緣與中心線間

如圖2-1.3（d）所示，當(dāng)?shù)缎奶幱诠ぜ?nèi)時，已切入工件材料鑲刀片承受最大切削力，而剛切入（撞入）工件的刀片將受力較小，引起碰撞力也較小，從而可延長鑲刀片壽命，且引起的震動也小一些。因此盡量讓面銑刀中心在工件區(qū)域內(nèi)。但要注

意：當(dāng)工件表面只需一次切削時，應(yīng)避免刀心軌跡線與工件表面的中心線重合。由上分析可見：擬定面銑刀路線時，應(yīng)盡量避免刀心軌跡與工件中心線重合、刀心軌跡與工件邊緣重合、刀心軌跡在工件邊緣外的三種情況，設(shè)計刀心軌跡在工件邊緣與中心線間是理想的選擇。四、平面銑削用量銑削用量選擇的是否合理，將直接影響到銑削加工的質(zhì)量。平面銑削分粗銑、半精銑、精銑三種情況，粗銑時，銑削用量選擇側(cè)重考慮刀具性能、工藝系統(tǒng)剛性、機(jī)床功率、加工效率等因素。精銑時側(cè)重考慮表面加工精度的要求。1．平面粗銑切削用量的確定原則

粗銑加工時，余量多，要求低，銑削用量的選擇時主要考慮工藝系統(tǒng)剛性、刀具使用壽命、機(jī)床功率、工件余量大小等因素。首先決定較大的Z向切深和切削寬度。銑削無硬皮的鋼料，Z向切深一般選擇3～5mm，銑削鑄鋼或鑄鐵時，Z向切深一般選擇5～7mm。切削寬度可根據(jù)工件加工面的寬度盡量一次銑出，當(dāng)切削寬度較小時，Z向切深可相應(yīng)增大。選擇較大的每齒進(jìn)給量有利于提高粗銑效率，但應(yīng)考慮到：當(dāng)選擇了較大的Z向切深和切削寬度后，工藝系統(tǒng)剛性是否足夠？

當(dāng)Z向切深、切削寬度、每齒進(jìn)給量較大時，受機(jī)床功率和刀具耐用度的限制，一般選擇較低銑削速度。2．平面精銑切削用量的確定原則

當(dāng)表面粗糙度要求在Ra1.6～3.2μm范圍時，平面一般采用粗、精銑兩次加工。經(jīng)過粗銑加工，精銑加工的余量為0.5～2mm，考慮到表面質(zhì)量要求，選擇較小的每齒進(jìn)給量。此時加工余量比較少，因此可盡量選較大銑削速度。

表面質(zhì)量要求較高（Ra0.4～0.8μm），表面精銑時的深度的選擇為0.5mm左右。每齒進(jìn)給量一般選較小值，高速鋼銑刀為0.02～0.05mm，硬質(zhì)合金銑刀為0.10～0.15mm。銑削速度在推薦范圍內(nèi)選最大值。如，當(dāng)采用高速鋼銑刀銑削一般中碳鋼或灰口鑄鐵時，銑削速度在20～60m/min之間選大值，當(dāng)采用硬質(zhì)合金銑刀銑削上述材料時，銑削速度在90～200m/min之間選大值。【任務(wù)實施】

加工如圖2-1.1所示工件，設(shè)基準(zhǔn)A面及四個側(cè)面已經(jīng)完成加工，現(xiàn)要在數(shù)控銑床上加工上表面，保證最終厚度為50mm且滿足如圖標(biāo)注的形位公差和表面質(zhì)量要求。上表面有余量3mm。Step1工藝方案1．零件圖工藝分析該零件為平面類零件，外形為矩形，加工上表面，零件結(jié)構(gòu)合理；由零件圖紙上可以看出，該零件有尺寸精度要求，有平行度和平面度要求；所用材料均為45#鋼，材料硬度適中，便于加工；選擇普通數(shù)控銑床加工。2．確定零件的裝夾方式

由于該零件結(jié)構(gòu)及其所對應(yīng)的毛坯結(jié)構(gòu)均為方形，因此夾具用平口鉗較合理。

3．確定加工順序粗銑上平面→精銑上平面。4．確定走刀路線（1）粗銑上平面的走刀路線如圖2-1.5所示，刀具由右向左切削，分兩次走刀完成。第一次走刀：始點為（X160,Y-40）,終點為（X-180,Y-40）；第二次走刀：始點為（X160,Y40）,終點為（X-180,Y40）。圖2-1.5粗銑平面走刀路線

（2）精銑上平面的走刀路線如圖2-1.6所示，刀具由右向左一次走刀完成，始點為（X210,Y0）,終點為（X-210,Y0）。圖2-1.6精銑平面走刀路線5.刀具的選擇零件材料為45#鋼，選用以合金鋼為材料的面銑刀。（1）粗銑時，選用Φ100mm的面銑刀。（2）精銑時，選用Φ200mm的面銑刀。工件上表面寬150mm，面寬不太大，擬用直徑比平面寬度大的面銑刀單次銑削平面，平面銑刀最理想的寬度應(yīng)為材料寬度的1.3～1.6倍。如，選用φ200mm的面銑刀比較合適（200：150≈1.3），當(dāng)?shù)毒咧行脑诠ぜ闹行臅r，刀具與工件的兩邊都有一定的重疊，如圖2-1.7所示。（a）面銑刀

（b）面銑刀圖2-1.7面銑刀的選擇6．切削用量的選擇（1）粗銑時，進(jìn)給速度f=60mm/min，切削深度ap=2.5mm，n=400r/min。（2）精銑時，進(jìn)給速度f=80mm/min，切削深度ap=0.5mm，n=450r/min。7．填寫數(shù)控加工工序卡片表2-1.1數(shù)控加工工序卡片Step2編制程序選擇毛坯上表面為程序原點(Z0)，工件中心為（X0，Y0）單次平面銑削的程序如下。

程序

注釋O2101(平面粗銑)

程序名N10G54G21G90；

采用G54坐標(biāo)系N20M03S400；

主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為400r/minN30G00X160Y-40；

刀具快速接近工件N40G01Z-2.5F1000M08；Z方向進(jìn)給-2.5mm，留0.5mm的精加工余量，切削液打開N50X-180F60；

第一刀粗加工上表面N60G00Z20；

抬刀至Z20mm位置N70X160Y40;N80G01Z-2.5F1000;N90X-180F60;

第二刀粗加工上表面N100G00Z100M09;

抬刀，關(guān)切削液N110M30;

程序結(jié)束O0002

(平面精銑)程序名N10G55G21G90；

采用G55坐標(biāo)系N20M03S450；

主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為450r/minN30G00X210Y0；

刀具接近工件N40G01Z-3F1000M08；刀具移到Z-3位置N50G01X-210F80；

精加工上表面N60G00Z100；

抬刀至Z100mm位置N70M05M09；

主軸停轉(zhuǎn)，切削液關(guān)閉N80M30；

程序結(jié)束Step3加工操作1．加工準(zhǔn)備（1）開機(jī)回機(jī)床參考點。（2）裝夾工件，露出加工的部位，避免刀頭可能碰到夾具；拉表校檢工件基準(zhǔn)面的水平誤差和垂直度誤差，并確保夾緊好后的定位精度。（3）用光電式或機(jī)械式尋邊器對工件進(jìn)行找正，填寫G54、G55零點偏置表，認(rèn)真檢查零點偏置數(shù)據(jù)的正確性。（4）根據(jù)工序卡準(zhǔn)備刀具，裝刀，如圖2-1.8所示。（a）刀具T01（b）刀具T02圖2-1.8裝刀（5）輸入程序并校驗程序。2．工件加工（1）執(zhí)行每一個程序前檢查其所用的刀具，檢查切削參數(shù)是否合適，開始加工時宜把進(jìn)給速度調(diào)到最小，密切觀察加工狀態(tài)