花瓣型零件的数控铣削加工工艺的研究.doc

典型零件的数控铣削加工工艺研究摘 要随着现代技术的迅猛发展，数控技术在机械制造业已被广泛应用。目前，在经济发达的珠三角地区各类企业中，已普遍使用了数控设备进行生产。因此，数控技术的应用在很大程度上决定了地区的发展速度和企业的竞争力，可以说，21世纪机械制造行业的竞争主要就是数控技术应用能力的竞争。针对这种背景于是设计了了这篇论文，该论文主要介绍了典型零件的数控铣削加工工艺的方法。论文首先介绍了数控技术的发展趋势及本论文研究的意义、背景并对课题的内容与要求进行了综合的阐述；然后确定本论文应该完成的内容及技术难点，和本论文完成的步骤和资料搜集等情况，接下来开始阐述了复杂零件的加工工艺，其中不仅介绍了数控铣削加工的相关内容还囊括了零件图的分析、工件的定位、工序的确定、刀具的设计与选择以及工艺路线的制定等；然后是在对本课题的零件进行工艺分析，编写加工程序,数控加工和对加工结果的检验；最后是本毕业设计的结论部分，归纳和总结了该毕业设计的内容和过程。关键词数控技术 铣削加工 加工工艺 程序编制 加工零件AbstractWith the rapid development of modern technology, numerical control technology in mechanical manufacturing has been widely used. At present, in the economic developed in the pearl river delta, of all kinds enterprise already widespread use in the numerical control equipment for the production. Therefore, the numerical control technology application in largely determines the regions development speed and enterprise competitiveness in the 21st century, can say, machinery industry competition is mainly numerical control technology application ability of competition. Aiming at the background and design work this paper, this paper mainly introduced the nc milling of typical parts processing method. It firstly introduces the numerical control technology development trend and the significance of this research to subject, background and a comprehensive content and requirement is expatiated; Then, to determine the content of these papers should be completed and technical difficulties, and this paper completed steps and data collection, etc., then start expounds complex parts processing technology, which not only introduces the nc milling related content also include parts graph analysis, also the positioning, process determination, the tool design and selection process route and drawing; Then this subject in process analysis and writing parts processing procedure, nc machining and inspection of processing results; The last is the conclusion of graduation design, the article summarized the graduation design content and process. KeywordsNumerical control technology；milling processing；processing craft；production目录摘 要1Abstract2目录3第一章 绪论4第一节 数控铣床的发展背景4第二节 数控铣床的发展所带来的意义6一、带来了铣床的高速化：6二、带来了铣床的高精度化：6三、数控铣床的应用范围6第三节 毕业设计（论文）的内容7一、了解并掌握数控加工工艺分析7二、掌握零件数控编程7 三、零件的质量检验与分析.7第二章 典型零件的数控铣削加工工艺分析8第一节 工艺性分析8 一、零件介绍.8 二、零件加工工艺性分析.9 （一）零件的结构分析.9 （二）图样尺寸的标注检查.9 （三）加工精度与表面质量分析.9第二节 毛胚与工艺装配的选择10一、毛胚的选择10 （一）分析毛坯的加工余量.10 （二）分析毛坯的装夹.10 二、零件加工定位基准的选择10 （一）选择定位基准的原则.10 （二）方型腔件定位基准的选择.11 三、工序的划分和加工工艺路线的确定11 （一）加工方案.11 （二）工序的划分.11 （三）加工顺序的安排.12 四、选择并确定工艺装备.12 五、数控机床的选择.12 六、夹具的选择13七、刀具材料的选择13八、量具的使用表14九、冷却液的选择14第三节 工艺参数选择.15 一、切削用量的选择原则.15 二、主轴转速的确定15 三、进给速度的确定16 四、切削用刀具材料应具备的性能16 五、背吃刀量ap的确定.18第四节 加工工艺文件制定19 一、制定工艺文件.19二、工序卡.20三、刀具卡.23四、走刀路线图23第五节 程序编写与零件加工26 一、加工程序编写.26 二、零件加工.26 三、数控编程的定义.26 四、数控编程的内容与步骤26 五、零件加工步骤27 六、数控编程的分类28 七、花瓣凸台与方型腔的加工程序编制29第三章 加工质量分析35第一节 尺寸精度分析35第二节 表面质量分析35第二节 零件检测结果35总 结37参考文献38致 谢39第一章 绪论第一节 数控铣床的发展背景最早的铣床创制于1818年，为了铣削麻花钻头的螺旋槽。1962年，世界上第一台万能铣床创始于美国，这是升降台铣床的雏形，1884年前后出现了龙门铣床，二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-绝速”或者“绝速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展的很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度，尤其是70年以后，微处理数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用 ，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。数控铣床具有广泛的顺应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般铣床高，可以精确加工复杂型面，故而适合于加工中小批量、改换型号频繁、精密度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得杰出的经济效果。 随着数字控制技能的发展，接纳数字控制系统的机床品种一天比一天增多，有车床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心。当前，国内外在数控装置、铣床结构等的研究与开发方面不断取得成果，其水平和功能也在提高和完善，出现了新的发展特点。从数控系统方面看，主要有：（1） 主控机向着多位的微处理机化发展。（2） 数控装置向着集成化和智能化的方向发展。（3） 数控系统采用模块化结构。（4） 数控编程更加图形化和自动化。（5） 数控系统更加可靠和宜人化。由于数控铣削的工艺最为复杂，需要解决的技术问题也最多，因此，人们在研究和开发数控系统及其自动变成语言软件的同事，一直把铣削加工作为重点。 20世纪中叶数控技术出现以来，数控铣床给机械制造业带来了革命性的变化。数控铣削加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控铣床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控铣床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控铣床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控铣床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本设计简要分析了数控铣床在加工复杂零件的加工时及复杂零件的配合加工时的一些具体的加工方法及加工的注意事项，重点从一个具体的配合零件的铣削加工工艺来分析，具体的分析情况及方法在以后章节会具体叙述。第二节 数控铣床的发展所带来的意义一、带来了铣床的高速化：1、主轴转速：铣床采用电主轴（内装式主轴电机）。2、进给率：在分辨率为0.01m时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工；3、运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1m、0.01m时仍能获得高达24240m/min的进给速度；4、换刀速度二、带来了铣床的高精度化： 1、提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到0.01m/脉冲），位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法； 2、采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术，对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%80%；3、带来了铣床的高智能化： 随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控铣床的智能化程度在不断提高。加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态，并根据这些状态实时调整加工参数（主轴转速、进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性。3三、数控铣床的应用范围数控铣床与普通铣床相比具有许多优点，但目前并不能完全替代普通铣床，数控铣床最适合加工具有以下特点的零件：1、形状复杂，加工精度要求高，用通用铣床无法加工或虽然能加工但很难保证产品质量的零件。2、用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。3、有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的壳体或盒型零件。4、必须在依次装夹中合并完成铣、镗、铰或螺纹等多工序的零件。5、在通用铣床加工时极易受人为因素干扰，零件价值又高，一旦质量失控会造成重大经济损失的零件。6、在通用铣床上加工时必须制造复杂的专用工装的零件。7、需要多次更改设计后才能定型的零件。8、在通用铣床上加工需要作长时间调整的零件。9、用通用铣床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件。由于数控铣床的自动化程度、生产效率都很高，可最大限度地减少操作工人。因此，大批量生产的零件采用数控铣床加工，在经济上是可行的。广泛推广和使用数控铣床的最大障碍是设备的初始投资费用大。由于系统本身的复杂性，又增加了维修的技术难度和维修费用。因此，在决定选用数控铣床加工零件时，需要进行科学的技术经济分析，使数控铣床能发挥它的最好经济效益，做到物有所用、用有所值。第三节 毕业设计（论文）的内容一、了解并掌握数控加工工艺分析包括：分析零件图、重要尺寸与精度的分析、工件的定位、定位基准的选择、工件的夹紧、夹具设计、加工余量的确定、切削用量的选择、冷却液的选择、工序尺寸与公差的确定、机械加工精度与表面精度、加工所用的刀具的设计与选择（刀具的材质、几何角度与形状、各种参数的设计）、制定工艺工序卡。二、掌握零件数控编程根据工艺工序卡进行数控编程，在程序中进行必要的加工过程的说明。三、零件的质量检验与分析熟悉评价零件的标准与要求，了解质量检验的方法，并用一种典型的方法对所加工零件进行检验，并分析其误差与加工不足。第二章 典型零件的数控铣削加工工艺分析第一节 工艺性分析一、零件介绍要选择对某个零件进行数控加工，一般情况下，不是所有加工内容都适合在数控机床上完成，往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工，这需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。如图2-1可知，该零件由平面、凸台、型腔及螺纹孔组成，形状较为典型，且为轴对称零件，便于装夹和定位。该零件在数控铣削加工中具有一定的代表。图2-1花瓣凸台方型腔零件图二、零件加工工艺性分析制订工艺规程时，首先要分析零件图的结构。通过分析零件图来明确加工零件的尺寸，找出该零件上有多少主要加工表面；找出该零件主要的技术要求和加工中的关键的技术问题；在编制工艺过程中，都需要有针对性地解决这些问题。（一）零件的结构分析零件图如图2-1所示，该零件的材料为铝，材料特点：塑性好、强度和硬度低。毛坯为铸件尺寸大小为110mm110mm30mm，为两面加工的零件。通过零件图可知该零件由平面、凸台、型腔、螺纹孔组成。零件的加工精度要求不高，但加工过程中需要多次换刀，适合使用数控加工中心进行加工。（二）图样尺寸的标注检查对数控加工来说，零件图上应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。保持设计基准、工艺基准、测量基准与编程原点设置一致。对于该零件，所有标注如图2-1所示。（三）加工精度与表面质量分析查参考文献3P216表17-14确定公差等级为IT8，外轮廓四周及表面粗糙Ra3.2,其余的粗糙度为Ra6.3，要求都不高，比较容易加工。但其毛坯材料为铝件，加工时容易产生变形,如果定位不好可能会导致表面粗糙度难以达到要求。根据以上分析可知：该零件的结构比较典型，加工精度和表面质量要求不高，比较容易完成加工。第二节 毛胚与工艺装配的选择一、毛胚的选择所谓毛坯的加工余量，就是指使加工表面达到所需的精度和表面的质量而应切除的多余金属层的厚度。零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使用余量的大小，如何安装、装夹等问题在选用毛坯时就要仔细考虑好，否则，如果毛坯不适合数控铣削加工，加工时将很难进行下去，根据经验，列举以下几点：（一）分析毛坯的加工余量该图的毛坯采用铝合金，因为我考虑到其材料特性轻、容易加工、成本低以及在可耐强度方面有一个最大受力范围，且具有高度的散热性。所以决定采用铝合金，所选毛坯尺寸110mm110mm30mm进行加工，由于该件是铸造件，毛坯的扭曲变形量的不同地方造成余量不充分，不稳定，因此，要采用数控铣削加工，其加工面都要具有充分的加工余量。（二）分析毛坯的装夹主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中完成所以的加工表面。二、零件加工定位基准的选择正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度，确定各表面加工顺序和夹具结构的设计都有很大影响。因此，定位基准的选择是一个很重要的问题。（一）选择定位基准的原则（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准；（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析装配图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度；（3）当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工；（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容；（5）若批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合；（6）必须多次安装时应遵循从基准统一原则。（二）方型腔件定位基准的选择在加工零件时，先以毛坯的两个侧面为粗基准来夹持工件，铣削一个3mm的夹持面；再以夹持面为精基准铣削加工零件，零件加工完成后，再调头装夹以60mm60mm方型腔体凸台为精基准铣削加工零件。 图2-2 定位基准图三、工序的划分和加工工艺路线的确定（一）加工方案拟定加工工艺路线是制定加工工艺过程中的关键环节。其主要工作是选择各加工表面的加工方法，确定工序数目和内容，选择加工方案、定位和夹紧方法等。根据零件图综合分析，采取如下工艺措施：铣削1个夹持面，以夹持面和两个侧面定位选用虎钳装夹安排粗、精加工。采用直径铣刀加工减小切削变形，再以适合直径铣刀精加工表面。先铣削夹持面，再翻面装夹以夹持面作为定位基准，先铣上平面，然后再铣下平面，然后加工内型腔和孔，最后钻螺纹孔。由于零件比较薄，在夹紧时不宜过紧，以免发生变形。根据零件图样，具体制定以下工艺方案：方案：在上方（有凸台的一面）铣3mm的夹持面铣底平面粗铣方型腔轮廓精铣方型腔轮廓（翻转装夹）铣上平面粗铣三角凸台精铣三角凸台粗铣圆形凸台精铣圆形凸台粗铣花瓣凸台精铣花瓣凸台钻16的孔攻8的螺纹。在具有良好冷却系统的加工中心上，对于毛坯质量高、加工余量较小、加工精度要求不高或新产品试制等单件的零件，也可把粗、精加工合并进行，可在加工中心上一次或两次装夹完成全部粗、精加工工序。经综合比较，在同以台加工中心上完成某些表面的粗、精加工，并不会明显发生上述各种变形时，粗、精加工也可在同以台加工中心上完成，但粗、精加工应划分成两道工序分别完成，可用一把刀一次性完成粗精加工，由于刀具较集中，程序短。（二）工序的划分工序的划分有很多种常见的划分方法有：（1）刀具集中分序法；（2）以粗、精加工划分工序；（3）按加工部位划分工序；按照一般的加工工序，我制定先面后孔，先简单再复杂的加工工序。（三）加工顺序的安排加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，结合定位和夹紧的需要一起考虑，重点应保证工件的刚性不被破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循一些原则：（1）基准先行。上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。（2）先面后孔，先简单后复杂。（3）先粗后精，粗、精分开。（4）减少装夹次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数、换刀和夹紧次数。综上所述，先加工作用定位基准的外部轮廓尺寸，及四周相邻的边作为定位基准。四、选择并确定工艺装备机械加工中的工艺装备是指零件制造过程中所用的各种工具的总称，包括夹具、刀具、量具和辅具。五、数控机床的选择我们单位数控加工室现有二种数控铣床，即FANUC0i、华中。现有的FANUC0i数控铣床，立式数控铣床(XK5032A)，数控铣削加工中心(KVC650)，结合零件图的分析，又根据我院的实际，采用加工中心(KVC650/1)进行加工，加工中心KVC650/1主要参数见表2-1。表2-1机床主要参数表工作台面尺寸（长宽）4051307(mm)主轴锥孔/刀柄形式24ISO40 / BT40（MAS403）工作台最大纵向行程650(mm)主配控制系统FANUC 0iMate-MC工作台最大横向行程450(mm)换刀时间6.5(s)主轴箱垂向行程500(mm)主轴转速范围606000( r/min)工作台T型槽（槽数-宽度间距）5-1660(mm)快速移动速度10000（mm/min）主电动机功率5.5/7.5(kw)进给速度5800（mm/min）脉冲当量0.001 (mm/脉冲)工作台最大承载700(kg)机床外形尺寸(长宽高)2540mm2520mm2710mm机床重量4000(kg)六、夹具的选择加工中心夹具的确定因素有以下几点：（1）夹紧机构或其它元件不得影响进给加工部位要敞开；（2）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系各方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装；（3）夹具的刚性和稳定性要好；（4）装夹方便,辅助时应尽量短；（5）夹具结构应力求简单；（6）见效更换夹具的准备、结束时间；（7）减小夹具在机床上的使用误差。经综合分析：该零件作为典型铣床零件结构简单，形状规则，四个侧面较光整，加工面与加工面之间的位置精度要求不高。所以，以底面和两个侧面作为定位基准，一般可用平口虎钳和一些辅助装夹的垫块垫片从工件侧面夹紧,便可加工。这里我使用的是平口虎钳。七、刀具的材料对于数控加工，刀具材料也是很重要的一个方面，刀具材料可以决定一个零件加工的质量、精度和加工效率，加工工序相对集中及零件装夹次数少等要求数控机床对所用的刀具有许多性能上的要求。只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在数控机床所使用的刀具就具有以下特点:（1）刀具有很高的切削性能；（2）数控刀具有很高的精度盒重复定位精度；（3）要求刀具有很高的可靠性和耐用度；（4）实现刀具尺寸的预调和快速换刀；（5）具有一个比较完善的工艺系统；（6）建立刀具管理系统；（7）应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。对于铣削加工来说数控机床的一次性投资是很高的，而这些先进设备的效率能否发挥出来，在一定程度上取决于刀具及其性能的好坏。随着制造技术的发展，开发大量新的工刀具材料对提高切削加工的效率起着决定性的作用。 而该零件结构简单，所以可以选用硬质合金材料的刀具。八、量具的使用表表2-2量具表名称规格用途量程(mm)分度值（mm）游标卡尺0-1500.02主要用于测量内、外尺寸和深度等千分尺0-2575-1000.01用于长工具度测量直尺0-1001用于测量工具的长度九、冷却液的选择切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可以有效地减小摩擦，改善散热条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产率和加工表面质量。切削液具有冷却、润滑、清洁和防锈的作用，常用的切削液分为水溶液、乳化液和切削油三种。（1）水溶液。它的导热性好，冷却效果好。但单纯的水容易使金属生锈，润滑性能也差。所以常在水溶液中加入一定量的添加剂，如活性物质和油性添加剂等，使其既具有良好的防腐性能和润滑性能。（2）乳化液。乳化液是将乳化油（由矿物油和表面活性剂配成）用95%98%水稀释而成，呈乳白色或半透明状的液体，它具有良好的冷却作用，但润滑、防腐性能较差。常再加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成极压乳化液或防锈乳化液。（3）切削油。切削油的主要成分是矿物油（如机械油、轻柴油、煤油等）和动植物油。纯矿物油不能在摩擦界面形成坚固的润滑膜，润滑效果较差。实际使用中，常加入油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂，以提高其润滑和防锈的作用，对于提高零件表面的加工质量有重要作用。切削有色金属和铜、铝合金时，为了得到较高的表面质量和精度，可采用10%20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考虑该零件的加工选用切削油。第三节 工艺参数选择编程时我们必须首先确定每道工序的切削用量，然后根据公式计算出各个参数，并把这些数值以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速背吃刀量及进给速度等，对于不同的加工方法需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度； 充分发挥刀具切削性能；保证合理的刀具耐用度，并充分了、发挥机床的性能最大限度地提高生产率降低成本。一、切削用量的选择原则 粗加工时应选取尽可能大的背吃刀量；要更根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能的进给量；最后根据刀具的耐用度确定最佳的切削速度。 精加工时应根据加工后的余量确定背吃刀量；根据已加工表面粗造度要求，选取最小的进给量；最后保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度所以本设计的切削用量等设计全部都根据公式计算，选用最佳的参数进行加工。二、主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件的（或刀具的）直径来选择其计算公式为： (式4-1)式中:Vc为切削速度，单位为m/min由刀具的耐用度决定n为主轴的转速，单位为r/minD为刀具的直径或工件的直径，单位为mm由于每把到计算方式相同，现选取粗、精铣外轮廓16的立铣刀为例说明其计算过程。根据切削原理可知，切削速度的高低如表2-3所示主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具的耐用度等因素。表2-3铣削切削速度工件材料硬度/HBS切削速度Vc /(m/min)高速钢铣刀硬质合金刀钢225184266150225325123654120续表2-33254256213675铸铁19021366615019026091845901603204.5102130铝70120100200200400黄铜53562050100180从理论上讲，切削速度V的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗造度值。但实际上用于机床、刀具的限制，综合考虑： 取粗铣时Vc =150m/min 精铣时Vc =200m/min 代入式4-1中 n= n= =2985.7r/min =3816.8r/min三、进给速度的确定进给速度（F）是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在接近拐角处应适当降低进给量以克服由于惯性造成工艺系统的变形，在轮廓拐角处造成超程或是负程的现象。确定进给速度的原则：（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高（2000mm/min以下）的进给速度；（2）在切削、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度；（3）切削时的进速度应与主轴转速和背吃刀量相适应；（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。 切削进给F是切削时单位时间内工件与铣刀沿进给的方向的相对位移，单位为mm/min它与铣刀转速n铣刀齿数z及每齿进给量f(mm/z)的关系为：F=fz n （式4-2）式中：z铣刀齿数 F铣刀每转工作台移动距离，即每转进给量（mm/r） f铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量（mm/z）每齿进给量f如表2-4所示的选取主要取决与工具材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗造度等因素。工具材料的强度和硬度越高，f越小，反之越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。表2-4 铣刀每齿进给量f工件材料每齿进给量f/（mm/z）粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金刀高速钢铣刀硬质合金刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30铝0.060.200.100.250.050.100.020.05综合选取：粗铣f=0.07mm/z 精铣f=0.05mm/z 铣刀齿数z=3上面计算：n=2985.7 n=3816.8将它们代入式4-2中计算粗铣:F=0.0722985.7 精铣：F=0.053816.82 =418mm/min =382mm/min切削速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，来获得最佳切削状态。四、切削用刀具材料应具备的性能切削用刀具材料应具备的性能见下表（表2-5）所示：表2-5 切削用刀具材料应具备的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能高硬度（常温及高温状态）耐磨损性化学稳定性良好耐氧化性、耐扩散性高韧性（抗弯强度）耐崩刃性、耐破损性低亲和性耐溶着、凝着（粘刀）性高耐热性耐塑性变形性磨削成形性良好刀具制造的高生产率热传导能力良好耐热冲击性耐热裂纹性锋刃性良好刃口锋利表面质量好微小切削可能经综合分析：一般来说粗铣刀具直径应选小一些，以减小切削接刀力矩，但也不能太小以免影响加工效率。精铣刀直径应选大一些，以减小接刀走痕迹，考虑到两次走刀间的重叠量及减少刀具种类。结合工艺分析本零件加工所需刀具有16的立铣刀粗、精铣上平面和外轮廓，16、8立铣刀、球头铣刀粗、精铣三角凸台、花瓣凸台，其规格根据加工尺寸选择。五、背吃刀量ap的确定背吃刀量的选取主要由工件的加工余量、精度要求及工艺系统的刚度决定。若工件的精度要求不高，工艺系统的刚度又足够，则最好一次切净加工余量，即ap等于加工余量；若加工的精度和表面粗糙度要求较高，或系统的刚度较差，则只能按先多后少的原则，采用多次走刀加工。（1）当工件表面粗糙度要求为Ra12.525m时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm,端铣的加工余量小于6mm，则粗铣一次进给就可以达到要求。但在余量较大、工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次走刀完成。（2）当工件表面粗糙度要求为Ra3.212.5m时，铣削可分粗、半精铣两个阶段进行。粗铣时背吃刀量选取同前，粗铣留0.51.0mm余量。在半精铣时切除。（3）当工件表面粗糙度要求为Ra0.83.2m时，铣削可分粗铣、半精铣、精铣三个阶段进行。半精铣时背吃刀量取1.52.0mm，精铣时侧吃到量取0.30.5mm,面铣刀的背吃刀量取0.51.0mm。综上所述：该零件的表面粗糙度要求为Ra3.212.5m，则粗铣时应留余量为0.51.0mm。第四节 加工工艺文件制定一制定工艺文件根据前述的工艺方案制定花瓣凸台与方型腔的主要工艺过程如下表（表2-6）所示：表2-6花瓣凸台与方型腔加工工艺过程卡序号工序名称工序内容设备夹具1备料准备110mm110mm30mm毛坯2铣铣3mm的夹持面XK5032A平口虎钳翻面装夹粗精铣底平面KVC650/1平口虎钳粗、精铣方型腔轮廓KVC650/1平口虎钳翻面装夹粗精铣上平面KVC650/1平口虎钳粗、精铣三角凸台KVC650/1平口虎钳粗、精铣圆形凸台KVC650/1平口虎钳粗、精铣花斑凸台KVC650/1平口虎钳钻孔16KVC650/1平口虎钳攻M8螺纹KVC650/1平口虎钳3钳去毛刺平口虎钳4检验测量各部分尺寸大小、精度检验编制审 核年 月 日 二、工序卡查表确定切削速度和进给量然后计算出机床主轴转速和机床进给速度详见（表2-7、2-8、2-9）：表2-7零件加工工序卡一单位数控加工工序卡产品名称或代号零件图号L数控基地零件名称花斑凸台与方型腔工序2工序简图材料铸铝使用设备加工中心KVC650工序号2程序编号夹具名称平口虎钳夹具编号冷却液选择乳化液工步号工步内容量具及检具刀具号夹具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1粗铣上平面T01平口虎钳12744591.52精铣上平面T01平口虎钳15925730.53粗铣下平面T01平口虎钳12744591.54精铣下平面T01平口虎钳15925730.5编制审核批准共1页第1页表2-8 零件加工工序卡二单位数控加工工序卡产品名称或代号零件图号L数控基地零件名称花斑凸台与方型腔工序2工序简图材料铸铝使用设备加工中心KVC650工序号2程序编号夹具名称平口虎钳夹具编号冷却液选择乳化液工步号工步内容量具及检具刀具号夹具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1粗铣外轮廓T04平口虎钳18206551.52精铣外轮廓保证尺寸 T04平口 虎钳22758190.53粗铣6060mm凸台T04平口虎钳 18206551.54精铣6060mm凸台T04平口虎钳22758190.5续表2-8工步号工步内容量具及检具刀具号夹具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注5粗铣4040mm凸台T04平口 虎钳18206551.56精铣4040mm凸台T04平口虎钳22758190.5编制审核批准共1页第1页表2-9 零件加工工序卡三单位数控加工工序卡产品名称或代号零件图号L数控基地零件名称花斑凸台与方型腔工序2工序简图材料铸铝使用设备加工中心KVC650工序号2程序编号夹具名称平口虎钳夹具编号冷却液选择乳化液工步号工步内容量具及检具刀具号夹具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1粗铣花瓣T03平口虎钳29869171.52精铣花瓣T03平口虎钳381711470.53粗铣圆台T03平口虎钳29869171.54精铣圆台T03平口虎钳381711470.55粗铣星型T03平口虎钳29869171.56精铣星型T03平口虎钳381711470.57钻孔T05平口虎钳8钻螺纹底孔T06平口虎钳编制审核批准共1页第1页三、刀具卡根据上述材料中刀具材料及零件工艺的分析具体刀具选择如下。表2-10零件加工刀具卡编号刀具号刀具名称刀具规格(mm)加工内容备注1T01面铣刀30铣上、下平面2T02立铣刀10铣星型凸台3T03立铣刀16铣圆台、花瓣凸台4T04立铣刀8方型腔5T05中心钻16钻中心孔6T06麻花钻6.5钻螺纹底孔编制审核年 月 日共 1页四、走刀路线图图2-3铣平面走刀路线图图2-4铣外轮廓走刀路线图图2-5方型腔的加工 图2-6花斑凸台的加工路线图 图2-7钻孔及攻螺纹加工路线图第五节 程序编写与零件加工根据零件图、工艺设计与工艺文件及走刀线路等编写出零件加工程序，详细的加工程序见加工程序编制。一、零件加工在数控机床上对所编写的程序进行轨迹演示，校正程序。再根据所需的加工精度以及表面粗糙度要求，在加工中心KVC650 (FAUNC0i-MB系统)上按给定的加工工序对零件进行加工。二、数控编程的定义为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程度，制作程序的过程称为数控编程。 三、数控编程的内容与步骤控编程步骤如图6-1所示，主要有以下几个方面的内容。图2 -8 数控编程步骤（1）分析图样 包括零件轮廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技术要求的分析，零件材料、热处理等要求的分析；（2）确定加工工艺 包括选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方式，选择刀具，选择各项切削参数，选择对刀点、换刀点；（3）数值计算 选择编程原点，对零件