数控加工工艺第六章

1、第第6章章 数控铣床加工工艺数控铣床加工工艺 数控铣床加工工艺以普通铣床的加工工艺为基础，结数控铣床加工工艺以普通铣床的加工工艺为基础，结 合数控铣床的特点，综合运用多方面的知识解决数控铣床合数控铣床的特点，综合运用多方面的知识解决数控铣床 加工过程中面临的工艺问题，其内容包括金属切削原理与加工过程中面临的工艺问题，其内容包括金属切削原理与 刀具、加工工艺、典型零件加工及工艺性分析等方面的基刀具、加工工艺、典型零件加工及工艺性分析等方面的基 础知识和基本理论。础知识和基本理论。 本章的宗旨在于从工程实际操作应用的角度，介绍数本章的宗旨在于从工程实际操作应用的角度，介绍数 控铣床加工工艺所涉及的

2、基础知识和基本原则，以便于读控铣床加工工艺所涉及的基础知识和基本原则，以便于读 者在操作实训过程中科学、合理地设计加工工艺。充分发者在操作实训过程中科学、合理地设计加工工艺。充分发 挥数控铣床的特点，实现数控加工中的优质、高产、低耗。挥数控铣床的特点，实现数控加工中的优质、高产、低耗。 6 . 1 数控铣床加工工艺概述数控铣床加工工艺概述 6 . 1 . 1 数控铣床简介数控铣床简介 数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数 控机床。它能够进行外形轮廓铣削、平面或曲面控机床。它能够进行外形轮廓铣削、平面或曲面 型铣削及三维复杂型面的铣削，如凸轮、模具、型铣削

3、及三维复杂型面的铣削，如凸轮、模具、 叶片、螺旋桨等。另外，数控铣床还具有孔加工叶片、螺旋桨等。另外，数控铣床还具有孔加工 的功能，通过特定的功能指令可进行一系列孔的的功能，通过特定的功能指令可进行一系列孔的 加工，如钻孔、扩孔、铰孔、锉孔和攻螺纹等。加工，如钻孔、扩孔、铰孔、锉孔和攻螺纹等。 1 数控铣床的分类数控铣床的分类 数控铣床种类很多，按其体积大小可分为小型、中型数控铣床种类很多，按其体积大小可分为小型、中型 和大型数控铣床。和大型数控铣床。 一般数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，其一般数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，其 工作台宽度多在工作台宽度多在400mm 以下，规

4、格较大的数控铣床，其以下，规格较大的数控铣床，其 功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性加工单元。功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性加工单元。 按其控制坐标的联动轴数可分为二轴半联动、三轴联按其控制坐标的联动轴数可分为二轴半联动、三轴联 动和多轴联动数控铣床等。动和多轴联动数控铣床等。 如对于有特殊要求的数控铣床，可以加进一个回转的如对于有特殊要求的数控铣床，可以加进一个回转的 A 坐标或坐标或C 坐标，即增加一个数控分度头或数控回转工作坐标，即增加一个数控分度头或数控回转工作 台，这时机床数控系统为四轴联动控制的数控系统，可用台，这时机床数控系统为四轴联动控制的数控系统，可用 来加工螺旋槽、

5、叶片等空间曲面零件。来加工螺旋槽、叶片等空间曲面零件。 常用的分类方法是按其主轴的布局形式分为立式数控常用的分类方法是按其主轴的布局形式分为立式数控 铣床，卧式数控铣床和立卧两用数控铣床。铣床，卧式数控铣床和立卧两用数控铣床。 ( l ) 按主轴布置形式分类按主轴布置形式分类 l ）立式数控铣床立式数控铣床的主轴轴线垂直）立式数控铣床立式数控铣床的主轴轴线垂直 于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式，于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式， 应用范围也最广泛。立式数控铣床中又以三坐标应用范围也最广泛。立式数控铣床中又以三坐标 （x、y 、z）联动铣床居多，其各坐标的控制方式）联动铣床居

6、多，其各坐标的控制方式 主要有以下几种：主要有以下几种： 工作台纵、横向工作台纵、横向 移动并升降，主轴不动方移动并升降，主轴不动方 式。目前小型数控铣床一式。目前小型数控铣床一 般采用这种方式。般采用这种方式。 工作台纵、横向工作台纵、横向 移动，主轴升降方式。这移动，主轴升降方式。这 种方式一般运用在中型数种方式一般运用在中型数 控铣床中，如图控铣床中，如图6-1 所示。所示。 龙门架移动式，龙门架移动式， 即主轴可在龙门架的横即主轴可在龙门架的横 向与垂直导轨上移动，向与垂直导轨上移动， 而龙门架则沿床身做纵而龙门架则沿床身做纵 向移动。许多大型数控向移动。许多大型数控 铣床都采用这种结

7、构，铣床都采用这种结构， 又称之为数控龙门铣床，又称之为数控龙门铣床， 如图如图6-2 所示。所示。 2 ）卧式数控铣床卧式数控铣床的主轴轴线平行）卧式数控铣床卧式数控铣床的主轴轴线平行 于水平面，主要用来加工箱体类零件，如图于水平面，主要用来加工箱体类零件，如图6-3 所示。所示。 为了扩大功能和加工范围，通常采用增加数控转盘来为了扩大功能和加工范围，通常采用增加数控转盘来 实现四轴或五轴加工。这样，工件在一次加工中可以实现四轴或五轴加工。这样，工件在一次加工中可以 通过转盘改变工位，进行多方位加工，使配有数控转通过转盘改变工位，进行多方位加工，使配有数控转 盘的卧式数控铣床在加工箱体类零件

8、和需要在一次安盘的卧式数控铣床在加工箱体类零件和需要在一次安 装中改变工位的零件时具有明显的优势。装中改变工位的零件时具有明显的优势。 3 ）立卧两用数控铣床立卧两用数控铣床的主轴轴线方）立卧两用数控铣床立卧两用数控铣床的主轴轴线方 向可以变换，使一台铣床具备立式数控铣床和卧式数控铣向可以变换，使一台铣床具备立式数控铣床和卧式数控铣 床的功能，这类铣床适应性更强，使用范围更广，生产成床的功能，这类铣床适应性更强，使用范围更广，生产成 本也低。所以，目前两用数控铣床的数量正在逐渐增多。本也低。所以，目前两用数控铣床的数量正在逐渐增多。 立卧两用数控铣床靠手动和自动两种方式更换主轴方立卧两用数控铣

9、床靠手动和自动两种方式更换主轴方 向。有些立卧两用数控铣床采用主轴头可以任意方向转换向。有些立卧两用数控铣床采用主轴头可以任意方向转换 的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面呈不同角度的万能数控主轴头，使其可以加工出与水平面呈不同角度 的工件表面。这可以在这类铣床的工作台上增设数控转盘，的工件表面。这可以在这类铣床的工作台上增设数控转盘， 以实现对零件的以实现对零件的“五面加工五面加工”。 ( 2 ) 按数控系统的功能分类按数控系统的功能分类 l ）经济型数控铣床经济）经济型数控铣床经济 型数控铣床一般是在普通立型数控铣床一般是在普通立 式铣床或卧式铣床的基础上式铣床或卧式铣床的基础上 改造

10、而来的，采用经济型数改造而来的，采用经济型数 控系统，成本低，机床功能控系统，成本低，机床功能 较少，主轴转速和进给速度较少，主轴转速和进给速度 不高，主要用于精度要求不不高，主要用于精度要求不 高的简单平面或曲面零件加高的简单平面或曲面零件加 工，如图工，如图6-4 所示。所示。 2 ）全功能数控铣床）全功能数控铣床 全全 功能数控铣床一般采用半功能数控铣床一般采用半 闭环或闭环控制，控制系闭环或闭环控制，控制系 统功能较强数控系统功统功能较强数控系统功 能丰富，一般可实现四坐能丰富，一般可实现四坐 标或以上的联动，加工适标或以上的联动，加工适 应性强，应用最为广泛。应性强，应用最为广泛。

11、如图如图6-5图。图。 3 ）高速铣削数控铣床）高速铣削数控铣床 我们一般把主轴转速在我们一般把主轴转速在800040000r / min 的数控铣床称为的数控铣床称为 高速铣削数控铣床，其进给速度可达高速铣削数控铣床，其进给速度可达1030m/min ，如图，如图6-6 所所 示。这种数控铣床采用全新的机床结构（主体结构及材料变示。这种数控铣床采用全新的机床结构（主体结构及材料变 化）、功能部件（电主轴、直线电机驱动进给）和功能强大的化）、功能部件（电主轴、直线电机驱动进给）和功能强大的 数控系统，并配以加工性能优越的刀具系统，可对大面积的曲数控系统，并配以加工性能优越的刀具系统，可对大面积

12、的曲 面进行高效率、高质量的加工。面进行高效率、高质量的加工。 高速铣削是数控加工的一个高速铣削是数控加工的一个 发展方向，目前，其技术正日趋发展方向，目前，其技术正日趋 成熟，并逐渐得到广泛应用，但成熟，并逐渐得到广泛应用，但 机床价格昂贵，使用成本较高。机床价格昂贵，使用成本较高。 2 ）进给伺服系统由进给）进给伺服系统由进给 电动机和进给执行机构组电动机和进给执行机构组 成，按照程序设定的进给成，按照程序设定的进给 速度实现刀具和工件之间速度实现刀具和工件之间 的相对运动，包括直线进的相对运动，包括直线进 给运动和旋转运动。给运动和旋转运动。 2 数控铣床的结构数控铣床的结构 如图如图6

13、-7 所示，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进所示，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进 给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。 l ）主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并）主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并 带动刀具旋转，主轴转速范围和输出转矩对加工有直接的影响。带动刀具旋转，主轴转速范围和输出转矩对加工有直接的影响。 3 ）控制系统数控铣床运动）控制系统数控铣床运动 控制的中心，执行数控加工程控制的中心，执行数控加工程 序控制机床进行加工。序控制机床进行加工。 4 ）辅助装置如液压、气动、）辅助装置如液压、气动、 润

14、滑、冷却系统和排屑、防护润滑、冷却系统和排屑、防护 等装置。等装置。 5 ）机床基础件通常是指底）机床基础件通常是指底 座、立柱、横梁等，它是整个座、立柱、横梁等，它是整个 机床的基础和框架。机床的基础和框架。 6 ）工作台。）工作台。 6.1.2 数控铣床加工的主要对象数控铣床加工的主要对象 数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之 一，它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还一，它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还 能铣削普通铣床不能铣削的需要二能铣削普通铣床不能铣削的需要二五坐标联动的各种平面轮五坐标联动的各

15、种平面轮 廓和立体轮廓。根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，廓和立体轮廓。根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑， 适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。 1.平面类零件平面类零件 加工面平行或垂直于定位面，或加工面与水平面的夹角为加工面平行或垂直于定位面，或加工面与水平面的夹角为 定角的零件为平面类零件（如图定角的零件为平面类零件（如图6-8 所示）。目前在数控铣床所示）。目前在数控铣床 上加工的大多数零件属于平面类零件，其特点是各个加工面是上加工的大多数零件属于平面类零件，其特点是各个加工面是 平面，或可以展开成平面。如图平面，或可以展开成平面。如

16、图6-8 所示零件均为平面类零件。所示零件均为平面类零件。 平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只 需用三坐标数控铣床的两坐标联动（即两轴半坐标联动）就可需用三坐标数控铣床的两坐标联动（即两轴半坐标联动）就可 以把它们加工出来。以把它们加工出来。 2、变斜角类零件、变斜角类零件 加工面与水平面的平角呈连续变化的零件称为变斜加工面与水平面的平角呈连续变化的零件称为变斜 角零件，如图角零件，如图6-9所示的飞机变斜角梁缘条。所示的飞机变斜角梁缘条。 变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但

17、 在加工中，加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线。最在加工中，加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线。最 好采用四坐标、五坐标数控铣床摆角加工，若没有上述好采用四坐标、五坐标数控铣床摆角加工，若没有上述 机床，也可采用三坐标数控铣床进行两轴半近似加工。机床，也可采用三坐标数控铣床进行两轴半近似加工。 3 曲面类零件曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件，如模具、叶片、加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件，如模具、叶片、 螺旋桨等。曲面类零件不能展开为平面。加工时，铣刀与加工螺旋桨等。曲面类零件不能展开为平面。加工时，铣刀与加工 面始终为点接触，一般采用球头刀在三轴数控铣床上加工。面始终为点

18、接触，一般采用球头刀在三轴数控铣床上加工。 当曲面较复杂、当曲面较复杂、 通道较狭窄、会伤通道较狭窄、会伤 及相邻表面及需要及相邻表面及需要 刀具摆动时，要采刀具摆动时，要采 用四坐标或五坐标用四坐标或五坐标 铣床加工。铣床加工。 4 箱体类零件箱体类零件 箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有一定箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有一定 型腔或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。型腔或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。 箱体类零件一般都需要进行多工位孔系、轮廓及平面箱体类零件一般都需要进行多工位孔系、轮廓及平面 加工，公差严求较高，特别是形位公差要求较为严格，通加工，公差

19、严求较高，特别是形位公差要求较为严格，通 常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻螺纹等工序，需要常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻螺纹等工序，需要 刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用 高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多，高，加工周期长，需多次装夹、找正，手工测量次数多， 加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是 精度难以保证。精度难以保证。 这类零件在加工中心上加工，一次装夹可完成普通机这类零件在加工中心上加工，一次装夹可完成普通机 床床60 % 95 的工序

20、内容，零件各项精度一致性好，质量的工序内容，零件各项精度一致性好，质量 稳定，同时节省费用，缩短生产周期。稳定，同时节省费用，缩短生产周期。 加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工 作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式惶铣类加作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式惶铣类加 工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加 工中心，从一端进行加工。工中心，从一端进行加工。 箱体类零件的加工方法，主要有以下几种。箱体类零件的加工方法，主要有以下几种。 l ）当既有面又有孔时，应先铣面

21、，后加工孔。）当既有面又有孔时，应先铣面，后加工孔。 ( 3 ) 确定零件的加工方案，制定数控铣削加工工确定零件的加工方案，制定数控铣削加工工 艺路线。如划分工序、安排加工顺序，处理与非数控艺路线。如划分工序、安排加工顺序，处理与非数控 加工工序的衔接等。加工工序的衔接等。 ( 4 ) 加工工序的设计。如选取零件的定位基准、加工工序的设计。如选取零件的定位基准、 夹具方案的确定、工步划分、刀具选择和确定切削用夹具方案的确定、工步划分、刀具选择和确定切削用 量等。量等。 ( 5 ) 数控铣削加工程序的调整。如选取对刀点和换数控铣削加工程序的调整。如选取对刀点和换 刀点、确定刀具补偿及确定加工路线

22、等。刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。 6 . 2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分析 6 . 2 . 1 数控铣床加工零件的工艺性分析数控铣床加工零件的工艺性分析 在选择并决定数控铣床加工零件及其加工内容后，在选择并决定数控铣床加工零件及其加工内容后， 应对零件的数控铣床加工工艺性进行全面、认真、仔细应对零件的数控铣床加工工艺性进行全面、认真、仔细 的分析。主要内容包括产品的零件图样分析、零件结构的分析。主要内容包括产品的零件图样分析、零件结构 工艺性分析与零件毛坯的工艺性分析等内容。工艺性分析与零件毛坯的工艺性分析等内容。 1零件图工艺分析零件图工艺分析 首先应熟悉零件在产品中的作

23、用、位置、装配关系和工作首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作 条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响， 找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。 针对数控铣削加工的特点，下面列举出一些经常遇到的工针对数控铣削加工的特点，下面列举出一些经常遇到的工 艺性问题作为对零件图进行工艺性分析的要点来加以分析与考艺性问题作为对零件图进行工艺性分析的要点来加以分析与考 虑。虑。 ( l ) 图样尺寸的标注方法是否方便编程？构成工件轮廓图图样尺寸的标注方法是否方

24、便编程？构成工件轮廓图 形的各种几何元素的条件是否充要？各几何元素的相互关系形的各种几何元素的条件是否充要？各几何元素的相互关系 （如相切、相交、垂直和平行等）是否明确？有无引起矛盾的（如相切、相交、垂直和平行等）是否明确？有无引起矛盾的 多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸？多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸？ ( 2 ) 零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得 到保证？不要以为数控机床加工精度高而放弃这种分析。到保证？不要以为数控机床加工精度高而放弃这种分析。 特别要注意过薄的腹板与缘板的厚度公差，特别要注意过薄的腹板与缘板的厚度公差，“铣工

25、怕铣铣工怕铣 薄薄”，数控铣削也是一样，因为加工时产生的切削拉力及薄，数控铣削也是一样，因为加工时产生的切削拉力及薄 板的弹性退让，极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公板的弹性退让，极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公 差难以保证，其表面粗糙度也将恶化或变坏。根据实践经验，差难以保证，其表面粗糙度也将恶化或变坏。根据实践经验， 当面积较大的薄板厚度小于当面积较大的薄板厚度小于3mm 时就应充分重视这一问题。时就应充分重视这一问题。 ( 3 )内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小？内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小？ ( 4 )零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径零件铣削面的槽底圆

26、角或腹板与缘板相交处的圆角半径 r 是否太大？是否太大？ ( 5 )零件图中各加工面的凹圆弧（零件图中各加工面的凹圆弧（R与与r）是否过于零乱，）是否过于零乱， 是否可以统一？是否可以统一？ 因为在数控铣床上多换一次刀要增加不少新问题，如增因为在数控铣床上多换一次刀要增加不少新问题，如增 加铣刀规格、计划停车次数和对刀次数等，不但给编程带来加铣刀规格、计划停车次数和对刀次数等，不但给编程带来 许多麻烦，增加生产准备时间而降低生产效率，而且也会因许多麻烦，增加生产准备时间而降低生产效率，而且也会因 频繁换刀增加了工件加工面上的接刀阶差而降低了表面质量。频繁换刀增加了工件加工面上的接刀阶差而降低了

27、表面质量。 在一个零件上的这种凹圆弧半径在数值上的一致性问题对在一个零件上的这种凹圆弧半径在数值上的一致性问题对 数控铣削的工艺性显得相当重要。数控铣削的工艺性显得相当重要。 一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近 的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格 与换刀次数。与换刀次数。 ( 6 ) 零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确 性？有些工件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一面。性？有些工件需要在

28、铣完一面后再重新安装铣削另一面。 由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试削方法来接刀，由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试削方法来接刀， 往往会因为工件的重新安装而接不好刀（即与上道工序加工的面接不往往会因为工件的重新安装而接不好刀（即与上道工序加工的面接不 齐或造成本来要求一致的两对应面上的轮廓错位）。齐或造成本来要求一致的两对应面上的轮廓错位）。 为了避免上述问题的产生，减小两次装夹误差，最好采用统一基准为了避免上述问题的产生，减小两次装夹误差，最好采用统一基准 定位，因此零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。如果零件上没有定位，因此零件上最好有合适的孔作为定位基准孔。如果零件

29、上没有 基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准（如在毛坯上增加工艺基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准（如在毛坯上增加工艺 凸耳或在后续工序要铣去的余量上设基准孔）。凸耳或在后续工序要铣去的余量上设基准孔）。 如实在无法制出基准孔，起码也要用经过精加工的面作为统一基准。如实在无法制出基准孔，起码也要用经过精加工的面作为统一基准。 如果连这也办不到，则最好只加工其中一个最复杂的面，另一面放弃如果连这也办不到，则最好只加工其中一个最复杂的面，另一面放弃 数控铣削而改由通用铣床加工。数控铣削而改由通用铣床加工。 ( 7 ) 分析零件的形状及原材料的热处理状态，会不会在加工过程中分析零件的形状及

30、原材料的热处理状态，会不会在加工过程中 变形？哪些部位最容易变形？变形？哪些部位最容易变形？ 因为数控铣削最忌讳工件在加工时变形，这种变形不但无法保证因为数控铣削最忌讳工件在加工时变形，这种变形不但无法保证 加工的质量，而且经常造成加工不能继续进行下去，加工的质量，而且经常造成加工不能继续进行下去，“中途而废中途而废”， 这时就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防，如对钢件进行调这时就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防，如对钢件进行调 质处理，对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，也可质处理，对铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，也可 考虑粗、精加工及对称去余量等常规

31、方法。此外，还要分析加工后的考虑粗、精加工及对称去余量等常规方法。此外，还要分析加工后的 变形问题，采取什么工艺措施来解决。变形问题，采取什么工艺措施来解决。 量避免的。量避免的。 (4) 应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一 的定位基准，则会因工件的二次装夹而造成加工后两个面的定位基准，则会因工件的二次装夹而造成加工后两个面 上的轮廓位置及尺寸不协调现象。上的轮廓位置及尺寸不协调现象。 另外，零件件上最好有合适的孔作为定位基准孔。若另外，零件件上最好有合适的孔作为定位基准孔。若 无法制出工艺孔，最起码也要用精加工表面作为统一基准，无法制出工

32、艺孔，最起码也要用精加工表面作为统一基准， 以减少二次装夹产生的误差。以减少二次装夹产生的误差。 此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等 是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加 工安排的封闭尺寸等。有关的铣削件的结构工艺性实例见工安排的封闭尺寸等。有关的铣削件的结构工艺性实例见 表表6-1。 的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便天的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便天 装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺装夹的毛坯，可

33、考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺 凸耳等辅助基准。如图凸耳等辅助基准。如图6 - 13 所示，该工件缺少合适的定位基准，在所示，该工件缺少合适的定位基准，在 毛坯上铸出两个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。毛坯上铸出两个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。 （ 3 ）分析毛坯的变形、余量大小及均匀性分析毛坯加工中与加）分析毛坯的变形、余量大小及均匀性分析毛坯加工中与加 工后的变形程度，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切工后的变形程度，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切 削。也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性削。也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑

34、是否应采取预防性 措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在 加工中与加工后变形，这时最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。加工中与加工后变形，这时最好采用经预拉伸处理的淬火板坯。 6 . 2 . 2 数控铣床加工工艺路线的拟定数控铣床加工工艺路线的拟定 铣削加工工艺路线的拟订是制定铣削工艺规程的重要内容铣削加工工艺路线的拟订是制定铣削工艺规程的重要内容 之一，其主要内容包括：选择各加工表面的加工方法、划分和之一，其主要内容包括：选择各加工表面的加工方法、划分和 加工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序等。设计者应根加工阶段、

35、划分工序以及安排工序的先后顺序等。设计者应根 据从生产实践中总结出来的一些综合性工艺原则，结合本厂的据从生产实践中总结出来的一些综合性工艺原则，结合本厂的 实际生产条件，提出几种方案，通过对比分析，从中选择最佳实际生产条件，提出几种方案，通过对比分析，从中选择最佳 方案。方案。 1 加工方法的选择加工方法的选择 对于数控铣床，应重点考虑几个方面：能保证零件的加工对于数控铣床，应重点考虑几个方面：能保证零件的加工 精度和表面粗糙度的要求；使走刀路线最短，既可简化程序段，精度和表面粗糙度的要求；使走刀路线最短，既可简化程序段， 又可减少刀具空行程时间，提高加工效率；应使数值计算简单，又可减少刀具空

36、行程时间，提高加工效率；应使数值计算简单， 程序段数量少，以减少编程工作量。程序段数量少，以减少编程工作量。 （ l ）内孔表面加工方法的选择在数控铣床上加工内孔表）内孔表面加工方法的选择在数控铣床上加工内孔表 面加工方法主要有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和攻螺纹等，应面加工方法主要有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和攻螺纹等，应 根据被加工孔的加工要求、尺寸、具体生产条件、批量的大根据被加工孔的加工要求、尺寸、具体生产条件、批量的大 小及毛坯上有无预制孔等情况合理选用。小及毛坯上有无预制孔等情况合理选用。 l ）加工精度为）加工精度为IT9 级的孔，当孔径小于级的孔，当孔径小于10mm 时，可采时，可采 用

37、钻用钻-铰方案；当孔径小于铰方案；当孔径小于30mm 时，可采用钻时，可采用钻-扩方案；当孔扩方案；当孔 径大于径大于30mm 时，可采用钻时，可采用钻-镗方案。工件材料为淬火钢以外镗方案。工件材料为淬火钢以外 的各种金属。的各种金属。 2 ）加工精度为）加工精度为IT8级的孔，当孔径小于级的孔，当孔径小于20mm 时，可采用时，可采用 钻钻-铰方案；当孔径大于铰方案；当孔径大于20mm 时，可采用钻时，可采用钻-扩扩-铰方案，此铰方案，此 方案适用于加式淬火钢以外的各种金属，但孔径应在方案适用于加式淬火钢以外的各种金属，但孔径应在20 80mm ，此外，也可采用最终工序为精镗的方案。，此外，

38、也可采用最终工序为精镗的方案。 3 ）加工精度为）加工精度为IT7 级的孔，当孔径小于级的孔，当孔径小于12mm 时，可采时，可采 用钻用钻-粗铰粗铰-精铰方案；当孔径在精铰方案；当孔径在12 60mm 范围时，可采用钻范围时，可采用钻 -扩扩-粗铰粗铰-精铰方案。当毛坯上已铸出或锻出孔，可采用粗镗精铰方案。当毛坯上已铸出或锻出孔，可采用粗镗- 半精镗半精镗-精镗方案。最终工序为铰孔适用于未淬火钢、铸铁和精镗方案。最终工序为铰孔适用于未淬火钢、铸铁和 有色金属。有色金属。 4 ）加工精度为）加工精度为IT6 级的孔，最终工序可采用精细镗，工级的孔，最终工序可采用精细镗，工 件材料为非淬火钢。件

39、材料为非淬火钢。 （ 2 ）平面加工方法的选择）平面加工方法的选择 在数控铣床上加工平面主要采用端铣刀和立铣刀加在数控铣床上加工平面主要采用端铣刀和立铣刀加 工。粗铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达工。粗铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达ITll-IT13 , Ra6.3-25 ；精铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达；精铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达IT8- IT10 , Ra1.6-6.3 。需要注意的是：当零件表面粗糙度要。需要注意的是：当零件表面粗糙度要 求较高时，应采用顺铣方式。求较高时，应采用顺铣方式。 （ 3 ）平面轮廓加工方法的选择）平面轮廓加工方法的选择 平面轮廓多由直线和圆弧或各

40、种曲线构成，通常采用平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用3 坐标数坐标数 控铣床进行两轴半坐标加工。图控铣床进行两轴半坐标加工。图6-14 为由直线和圆弧构成的零件为由直线和圆弧构成的零件 平面轮廓平面轮廓ABCDEA ，采用半径为，采用半径为R 的立铣刀沿周向加工，虚线的立铣刀沿周向加工，虚线 ABCDEA为刀具中心的运动轨迹。为保证加工面光滑，刀具为刀具中心的运动轨迹。为保证加工面光滑，刀具 沿沿PA切入，沿切入，沿AK切出。切出。 （ 4 ）固定斜角平面加工方法的选择）固定斜角平面加工方法的选择 固定斜角平面是与水平成一固定夹角的斜面，常用的加工固定斜角平面是与水平成一固定夹角

41、的斜面，常用的加工 方法如下：方法如下： l ）当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机）当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机 床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，用不同的刀具来加床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，用不同的刀具来加 工（如图工（如图6-15 ）。）。 当零件尺寸很大，斜面斜度又较当零件尺寸很大，斜面斜度又较 小时，常用行切法加工，但加工后，小时，常用行切法加工，但加工后， 会在加工面上留下残留面积，需要用会在加工面上留下残留面积，需要用 钳修方法加以清除，用三坐标数控立钳修方法加以清除，用三坐标数控立 铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。铣加工飞机整体壁板零

42、件时常用此法。 当然，加工斜面的最佳方法是采用五当然，加工斜面的最佳方法是采用五 坐标数控铣床，主轴摆角后加工，可坐标数控铣床，主轴摆角后加工，可 以不留残留面积。以不留残留面积。 2 ）对于图）对于图6-15所示的正圆台和斜盘表面，一般可用专用的所示的正圆台和斜盘表面，一般可用专用的 角度成形铣刀加工。其效果比采用五坐标数控铣床摆角加工好。角度成形铣刀加工。其效果比采用五坐标数控铣床摆角加工好。 2 对刀工具对刀工具 （ l ）寻边器寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的）寻边器寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的x 、 y 值，也可以测量工件的简单尺寸。值，也可以测量

43、工件的简单尺寸。 寻边器有偏心式（图寻边器有偏心式（图6-32 ）和光电式（图）和光电式（图6-33 ）等类型，其中以光）等类型，其中以光 电式较为常用。光电式寻边器的测头一般为电式较为常用。光电式寻边器的测头一般为10mm的钢球，用弹簧拉紧的钢球，用弹簧拉紧 在光电式寻边器的测杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出在光电式寻边器的测杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出 光信号，通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置即可得到被测表面的光信号，通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置即可得到被测表面的 坐标位置，具体使用方法见下述对刀实例。坐标位置，具体使用方法见下述对刀实例。 ( 2

44、) Z 轴设定器轴设定器 z 轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标 系的系的z 轴坐标，即确定刀具在机床坐标系中的高度。轴坐标，即确定刀具在机床坐标系中的高度。z 轴设轴设 定器有光电式和指针式等类型，通过光电指示或指针判断定器有光电式和指针式等类型，通过光电指示或指针判断 刀具与对刀器是否接触，对刀精度一般可达刀具与对刀器是否接触，对刀精度一般可达0.005mm 。Z 轴设定器带有磁性表座，可以牢固地附着在工件或夹具上，轴设定器带有磁性表座，可以牢固地附着在工件或夹具上， 其高度一般为其高度一般为50mm或或100mm,如图如图6-31示。

45、示。 无论采用哪种刀具，都是无论采用哪种刀具，都是 使数控机床主轴中心与对刀点使数控机床主轴中心与对刀点 重合，利用机床的坐标显示确重合，利用机床的坐标显示确 定对刀点在机床坐标系中的位定对刀点在机床坐标系中的位 置，从而确定工件坐标系在机置，从而确定工件坐标系在机 床坐标系中的位置。简单的说，床坐标系中的位置。简单的说， 对刀就是告诉机床工件装夹在对刀就是告诉机床工件装夹在 机床工作台的什么地方。机床工作台的什么地方。 7.3 加工中心加工艺制定加工中心加工艺制定 7.3.1 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件的工艺分析是制定加工中心加工工艺的首要工作。零件的工艺分析是制定加工中心加工工艺的

46、首要工作。 其任务是分析零件技能要求，检查零件图的完整性和正确其任务是分析零件技能要求，检查零件图的完整性和正确 性；分析零件的结构工艺性；选择加工中心加工内容等。性；分析零件的结构工艺性；选择加工中心加工内容等。 1、分析零件技术要求、分析零件技术要求 与常规的零件工艺分析一样，分析零件技术要求时主与常规的零件工艺分析一样，分析零件技术要求时主 要考虑要考虑 l）各加工表面的尺寸精度要求。）各加工表面的尺寸精度要求。 2）各加工表面的几何形状精度要求。）各加工表面的几何形状精度要求。 3）各加工表面之间的相互位置精度要求。）各加工表面之间的相互位置精度要求。 4）各加工表面粗糙度要求以及表面

47、质量方面的其他要求。）各加工表面粗糙度要求以及表面质量方面的其他要求。 5）热处理要求以及其他要求。）热处理要求以及其他要求。 首先，要根据零件在产品中的功能，研究分析零件与首先，要根据零件在产品中的功能，研究分析零件与 部件或产品的关系，从而认识零件的加工质量对整个产品部件或产品的关系，从而认识零件的加工质量对整个产品 质量的影响，并确定零件的关键加工部位和精度要求较高质量的影响，并确定零件的关键加工部位和精度要求较高 的加工表面等。认真分析上述各精度和技术要求是否合理，的加工表面等。认真分析上述各精度和技术要求是否合理， 其次要考虑在加上中心上加工能否保证零件的各项精度和其次要考虑在加上中

48、心上加工能否保证零件的各项精度和 技术要求，进而具体考虑在哪一种加工中心加工最为合理。技术要求，进而具体考虑在哪一种加工中心加工最为合理。 2. 检查零件图的完整性和正确性检查零件图的完整性和正确性 一方面要检查零件图是否正确。尺寸、公差和技术要求一方面要检查零件图是否正确。尺寸、公差和技术要求 是否标注齐全；另一方面要特别注意准备在加工中心上加工是否标注齐全；另一方面要特别注意准备在加工中心上加工 的零件，其各个方向上的尺寸是否有一个统一的设计基准，的零件，其各个方向上的尺寸是否有一个统一的设计基准， 从而简化编程，保证零件图的设计精度要求。当工件已确定从而简化编程，保证零件图的设计精度要求

49、。当工件已确定 在加工中心上加工后，如发现零件图中没有统一的设计基准，在加工中心上加工后，如发现零件图中没有统一的设计基准， 则应向设计部门提出，要求修改图样或考虑选择统一的工艺则应向设计部门提出，要求修改图样或考虑选择统一的工艺 基准，计算转化各尺寸，并标注在工艺附图上。基准，计算转化各尺寸，并标注在工艺附图上。 3. 分析零件结构的工艺性分析零件结构的工艺性 在加工中心上加工的零件，其结构工艺性应具备以下几在加工中心上加工的零件，其结构工艺性应具备以下几 点要求。点要求。 l）零件的切削加工余量要小，以便减少加工中心的切削）零件的切削加工余量要小，以便减少加工中心的切削 加工时间，降低零件

50、的加工成本。加工时间，降低零件的加工成本。 2）零件上光孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少加工时）零件上光孔和螺纹的尺寸规格尽可能少，减少加工时 钻头、绞刀及丝锥等刀具的数量，以防刀库容量不够。钻头、绞刀及丝锥等刀具的数量，以防刀库容量不够。 3）零件尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。）零件尺寸规格尽量标准化，以便采用标准刀具。 4）零件加工表面应具有加工的可能性和方便性。）零件加工表面应具有加工的可能性和方便性。 5）零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和切削）零件结构应具有足够的刚性，以减少夹紧变形和切削 变形。零件的孔加工工艺性对比实例可参考铣削加工。变形。零件的孔加工工艺性对比实

51、例可参考铣削加工。 4 加工中心加工内容的选择加工中心加工内容的选择 这里的加工内容选择是指在选定零件在加工中心上加工之这里的加工内容选择是指在选定零件在加工中心上加工之 后，选择零件上适合加工中心加工的表面。后，选择零件上适合加工中心加工的表面。 l ）用数学模型描述的复杂曲线或曲面。）用数学模型描述的复杂曲线或曲面。 2 ）难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的表面。）难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敞内腔的表面。 3 ）尺寸精度要求较高的表面。）尺寸精度要求较高的表面。 4 ）零件上不同类型表面之间有较高的位置精度要求，更换）零件上不同类型表面之间有较高的位置精度要求，更换 机

52、床加工时很难保证位置精度要求，必须在一次装夹中集中机床加工时很难保证位置精度要求，必须在一次装夹中集中 完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的表面。完成铣、镗、锪、铰或攻螺纹等多工序的表面。 5 ）镜像对称加工的表面等。对于上述表面，我们可以先）镜像对称加工的表面等。对于上述表面，我们可以先 不要过多地去考虑生产率与经济上是否合理，而首先应考虑不要过多地去考虑生产率与经济上是否合理，而首先应考虑 能不能把它们加工出来，要着重考虑可能性问题。只要有可能不能把它们加工出来，要着重考虑可能性问题。只要有可 能，都应把加工中心加工作为优选方案。能，都应把加工中心加工作为优选方案。 由于加工中心的台时费用

53、高，在考虑工序负荷时，不仅由于加工中心的台时费用高，在考虑工序负荷时，不仅 要考虑机床加工的可能性，还要考虑加工的经济性。例如：要考虑机床加工的可能性，还要考虑加工的经济性。例如： 用加工中心可以进行复杂的曲面加工，但如果企业数控机床用加工中心可以进行复杂的曲面加工，但如果企业数控机床 类型较多，有多坐标联动的数控铣床，则在加工复杂的成形类型较多，有多坐标联动的数控铣床，则在加工复杂的成形 表面时，应优先选择数控铣床。表面时，应优先选择数控铣床。 因有些成形表面加工时间很长，刀具单一，在加工中心因有些成形表面加工时间很长，刀具单一，在加工中心 上加工并不是最佳选择，这要视企业拥有的数控设备类型

54、、上加工并不是最佳选择，这要视企业拥有的数控设备类型、 功能及加工能力，具体分析决定。功能及加工能力，具体分析决定。 7.3.2 加工中心的选用加工中心的选用 一般来说，规格相近的加工中心，卧式加工中心的价一般来说，规格相近的加工中心，卧式加工中心的价 格要比立式加工中心贵格要比立式加工中心贵50 100 。因此，从经济性角度。因此，从经济性角度 考虑，完成同样工艺内容，宜选用立式加工中心；当立式考虑，完成同样工艺内容，宜选用立式加工中心；当立式 加工中心不能满足加工要求时才选卧式加工中心。加工中心不能满足加工要求时才选卧式加工中心。 1. 加工中心类型的选用加工中心类型的选用 l ）立式加工中心）立式加工中心 适用于只需单工位加工的零件，如各种平面凸轮、端适用于只需单工位加工的零件，如各种平面凸轮、端 盖、箱盖等板类零件和跨距较小的箱体等。盖、箱盖等板类零件和跨距较小的箱体等。 2 ）卧式加工中心适用于加工两工位以上的工件或在四）卧式加工中心适用于加工两工位以上的工件或