数控铣削加工工艺范围及铣削方式

1、数控铳削加工工艺范围及铳削方式铳削是铳刀旋转作主运动，工件或铳刀作进给运动的切削加工方法。铳削的主要工作及刀具与工件的运 动形式如图所示。a) «¥bb)在铳削过程中，根据铳床，铳刀及运动形式的不同可将铳削分为如下几种：（1）根据铳床分类根据铳床的结构将铳削方式分为立铳 和卧铳。由于数控铳削一个工序中一般要加 工多个表面，所以常见的数控铳床多为立式 铳床。（2）根据铳刀分类 根据铳刀切削刃的形式和方位将铳削fl)j)）切B）tt启轮h）空豊7徒乎賀1赞空搭面VcAW1LWJlifr>6-2 （a）所示；用方式分为周铳和端铳。用分布于铳刀圆柱面上的刀齿铳削工作表面，称为

2、周铳，如图 分布于铳刀端平面上的刀齿进行铳削称为端铳，如图6-2 （b）所示。图中平行于铳刀轴线测量的切 削层参数ap为背吃刀量。垂直于铳 刀轴线测量的切削层参数ac为切削宽度，fz是每齿进给量。单独的周铳 和端铳主要用于加工平面类零件，数 控铳削中常用周、端铳组合加工曲面 和型腔。（3）根据铳刀和工件的运动形 式公类根据铳刀和工作的相对运动将铳 削方式分为顺铳和逆铳。铳削时，铳 刀切出工件时的切削速度方向与工称为顺铳如图（6-3）a所示;件的进给方向相同， 铳削时，铳刀切入工件时的切削速度方向与工件进 给方向相反，称为逆铳，如图（6-3）b所示。顺铳与逆铳比较：顺铳加工可以提高铳刀耐用 度2

3、3倍，工件表面粗糙度值较小，尤其在铳削难 加工材料时，效果更加明显。铳床工作台的纵向进 给运动一般由丝杠和螺母来实现，采用顺铳法加工 时，对普通铳床首先要求铳床有消除进给丝杠螺母 副间隙的装置，避免工作台窜动；其次要求毛坯表 面没有破皮，工艺系统有足够的刚度。如果具备这<fl><b>样的条件，应当优先考虑采用顺铳，否则应采用逆铳。目前生产中采用逆铳加工方式的比较多。数控铳 床采用无间隙的滚球丝杠传动，因此数控铳床均可采用顺铳加工。数控铳削主要特点(1)(2)(3)(4)生产率高可选用不同的铳削方式断续切削半封闭切削数控铳削主要加工对象(1) 平面类零件加工面平行或垂直水

4、平面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件。控铳床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。(2) 变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为斜角类零件。的整体梁、框、橡条与肋等。(3)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、螺旋桨等。加工曲面类零件一般采用三坐标数控铳床。当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀具 摆动时，要采用四坐标或五坐标铳床。数控铳削的刀具与选用 对数控铳削刀具的基本要求(1) 铳刀刚性要好(2) 铳刀的耐用度要高 此外，铳刀切削刃的几何参数的选择及排屑性能也非常重要。铳刀的种类(1) 面(端)铳刀 面铳刀的圆周表面和端面上

5、都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。 为直径50500mm故常制成套式镶齿结构，即将刀齿和刀体分开， 用40cr制作，可长期使用。高速钢面铳刀按国家标准规定，直径 度，刀齿数Z= 10-26.硬质合金面铳刀与高速钢铳刀相比，铳削速度较高，加工效率高，加工表面质量也较好，并可 加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铳刀按刀片和刀齿的安装方式不同， 可分为整体焊接式、机夹一焊接式和可转位式三种(见图目前，在数这类零件多为飞机零件，如飞机上由于面铳刀的直径一般较大， 刀齿为高速或硬质合金，刀体采d=直径80250mm螺旋角B= 106-4 ）。*矗JJ面铳刀主要以端齿为主加工各种平面，

6、主偏角为90度的面铳刀还能用时加工出与平面垂直的直角面，但这个面的高度受到刀片长度的限制。面铳刀齿数对铳削生产率和加工质量有直接影响，齿数越多，同时工作齿数也多，生产率高。铳削 过程平稳，加工质量好。可转拉面铳刀的齿数根据直径不同可分为粗齿，细齿，密齿三种(参见下表) 粗齿铳刀主要用于粗加工；细齿铳刀用于平稳条件下的铳削加工；密齿铳刀的每齿进给量较小，主要用 于薄壁铸铁件加工。直轻./msoIOQ1251602002 SO31E4005Q0齿4631Q12162026a齿R1D12Jfi2034孫齿12243240525264(2) 立铳刀立铳刀是数控铳床上用 得最多的一种刀具，主要有高 速钢

7、立铳刀和硬质合金立铳 刀两种类型，其结构如图6-5 所示。立铳刀的圆柱表面和端 面上都有切削刃，它们可同时 进行切削，也可单独进行切 肖主要用于加工凸轮、台阶(W MACtQ面、凹槽和箱口面。为了能加工较深的沟槽，并保证有足够的备磨量，立铳刀的轴向长度一般较长。为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铳刀具数 Z= 34,细齿立铳刀齿数 Z= 58,套式结构Z= 1020。容屑槽圆弧半径r=2-5cm。 直径较小的立铳刀，一般制成带柄形式。(3) 模具铳刀模具铳刀由立铳刀发展而成，可分为圆锥形立铳刀、圆柱形球头立铳刀和圆锥形球头立铳刀三种

8、， 其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。(4) 键槽铳刀 键槽铳刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，可以短距离的 轴向进给，既像立铳刀，又类似钻头。加工 时先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铳出键槽全长，如图所示：按国家标准规定，直柄键槽铳刀直径d=222mm锥柄键槽铳刀直径 d=1450mm键槽铳刀直径偏差有 e8t和d8两种。(5 )鼓形铳刀 如图所示是一种典型的鼓形铳刀，它的切削刃分布在半径为R的圆弧上，端面无切削刃。加工时控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位，可以在工件 上切出从负到正的不同斜角。R越小，鼓形铳刀所能加工的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越差。这

9、种刀具的缺点是刃磨困难，切削条件差，而且不适于 加工有底的轮廓表面。JJ 71（6 ）成形铳刀图6-10是常 见的几种成形铳 刀，一般都是为特 定的工件结构或 加工内容专门设 计制造的，如角度 面、凹槽、特形孔 或特形台等。A Q W sJli-:"Iae-ti 半 IHfe刀除了上述几种典型的铳刀类型外，数控铳刀的结构还在不断发展和更新中，例如图6-11所示铳刀（俗称牛鼻铳刀）的刚度、刀具而用度和切削性能都较好。铳刀的选择（1）铳刀类型的选择铳刀类型应与工件表面形状与尺寸相适应，加工较大的平面应选择面铳刀；加工凹槽、较小的台阶 面及平面轮廓应选择立铳刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模

10、成形表面等多选用模具铳刀；加工封闭的 键槽选择键槽铳刀； 加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铳刀；加工各种直的或圆弧的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铳刀。（2）铳刀参数的选择1. 面铳刀主要参数的选择标准可转位面铳刀直径为 16630mm铳刀的直径应根据铳削宽度、深度选择，一般铳前深度、宽度 越大、越深，铳刀直径也应越大。精铳时，铳刀直径要大些，尽量包容工件整个加工面宽度，以提高加 工精度和生产效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕。铳刀齿数应根据工件材料和加工要求选择，一般铳削塑性材料或粗加工时，选用粗齿铳刀；铳削脆性材料或半精加工、精 加工时，选用中、细齿铳刀。面铳刀几何角度的标注见图。前

11、角的选择原则与车刀基 本相同，只是由于铳削时有冲击，故前角数值一般比车刀略 小，尤其是硬质合金面铳刀，前角数值一般减小得更多些。 铳削强度和硬度都高的材料时可选用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择。吻“占也E7铳刀的磨损主要发生在后刀面上，因此适当加大后角可减少铳刀磨损。常取a=5o120,工件材料较软时取大值，工件材料硬取小值，细齿铳刀取大值。铳削时冲击力大，为了保护刀尖，硬质合金面铳刀 的刃倾角常取入S= -5 0 -15 0。只有在铳削低强度材料时，取入S= 50。主偏角KY在450900范围内选取，铳削铸铁常用45°,铳削一般钢材常用 750，铳削带凸肩的平面

12、或 薄壁零件时要用90°。2. 立铳刀主要参数的选择立铳刀主切削刃的前角在法剖面内测量，后角在端剖面内测量，前、 后角的标注如图（6-5b ）所示。前、后角都为正值，根据工件材料和铳刀直 径选取，其具体数值可分别参考表和表。立铳刀的有关尺寸参数如图所示，推荐按下述经验数据选取。刀具半径R小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin,Rmi n.零件的加工高度 H小于等于1/41/6 R,以保证刀具有足够的刚度。对不通孔（深槽），选取1 = H+（ 510） m（ 1为刀具切削部分长度，般取R=H为零件高度）。加工外型及通槽时，选择1 = H+r+（510）mm （r为端刃圆角半径）。加工助

13、时，刀具直径为 D=（ 510） 粗加工内轮廓面时，立铳刀最大直径（见图 6-14 ）。DEI 1K1=怖內26-14粗加丄立统刀*大直径估算b （b为肋的厚）。D可按下式计算式中：D55轮廓的最小凹圆角半径；圆角邻边夹角等分线上的精加工余量； 1精加工余量；圆角两邻边的最小夹角。切削用量的选择切削用量的基本选择原则，在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，使生产率达到最大，从而获得最大的切削效益。切削用量的确定顺序，粗加工时，先选取尽可能大的背吃刀量或侧吃刀量，其次选定尽可能大的进给速度，最后根据刀具 耐用度确定最佳切削速度。精加工时，先根据粗加工后的余量 确定背吃刀量，其次根据零件表面粗糙度要

14、求，选取较小的进给速度，最后在保证刀具而用度的前提下尽可能选取大的切削 速度。背吃刀量（端铳）或侧吃刀量（圆周铳）如图所示，背吃刀量 ap为平行于铳刀轴线测量的切削层 尺寸。端铳时，ap为切削层深度；而圆周铳削时，ap为被加工表面的宽度。侧吃刀量 ap为垂直于铳刀轴线测量的切削层 尺寸。端铳时，ap为被加固工表面宽度；圆周铳削时，ap为切削层深度。背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量的多一少和对表面质量的要求决定。当侧吃刀量 ac小于d/2 （ d为铳刀直径）时，取 ap-（1/31/2）d当侧吃刀量当侧吃刀量ifd/2 小于等于 d 时，取 ap= （1/41/3 ） d; ac=d （即

15、满刀切削）时，取ap （1/51/4 ） d。ap可取得更大。精加工的铳削宽度由精加工余量确定。当机床的刚性较好，且刀具的直径较大时，粗加工的铳削宽度一般取 倍刀具的直径， 进给速度进给速度vf是单位时间内工件与铳刀沿进给方向的相对位移。每齿进给量fz的选取主要取决于工件材料和刀具材料的力学性能、 材料的强度、硬度较高， 硬质合金铳刀的 每齿进给量一般I高于同结构高速I 钢铳刀的每齿进I 给量。工件表面粗I对铳削一般采用每齿进给量fz工件表面粗糙度值等因素。fz越小；反之则取大值。刀具材料的硬度越高，fz可取大值；反之则fz表示。 工件 越小,哥齿进帯負工杵材料«廣仔金擁刀01质合金

16、铁1.02- Q.05GAO* 0.151k.15*30糙度值要求越小，fz就应越小。工件刚性差或刀具强底低时，应取小值。每齿进给量的确定可参考下表 选取。进给速度vf与铳刀每齿进给量fz、铳刀齿数Z及主轴转速nvf= （ mm/mir）切削速度铳削的切削速度计算公式为：(r/min ) 的关系为：fv= (min/ r )或由上式可知铳削的切削速度与刀具耐用度 齿数Z成反比，而与铳刀直径成正比。此外，铳削的切削速度也可参考下表选取。化=每齿进给量T,fz ,背吃刀量ap,侧吃力量ac以及铳刀钝削遊度对（n/iniiO铁削連度/ Cm/mfn）工件材科高请钢铁刀砸质伶金能刀工杵材斜硬展合金嶷刀

17、«CrUJ150iOTS M4S 15-25 14221呂0ISA 购型6CW70-100铝合金30输 112300 Ifi药120-200STlOfl）与铳削速度vc（m/min）及铳刀直径d（mm）的关系为：nd主轴转速n（ r/min零件图的工艺性分析（1）数控铳削加工内容的选择（2）零件结构工艺性分析零件图样尺寸的正确标注保证获得要求的加工精度尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸保证基准统一原则分析零件的变形情况（3 ）零件毛坯的工艺性分析毛坯应有充分，稳定的加工余量分析毛坯的装夹适应性分析毛坯的余量大小及均匀性装夹方案的确定（1 ）定位基准的选择选择定位基准时，应注意减少装夹次

18、数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加 工出来。尽量选用工件上不需数控铳削的平面和孔作定位基准。对薄板件，选择的定位基准应有利于提 高工件的刚性，以减小切削变形。定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。（2）夹具的选择数控铳床上工件装夹方法与普通铳床一样，所使用的夹具往往并不很复杂，只要求有简单的定位、 夹紧机构就可以了。但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。加工工序的划分（1 ）加工阶段粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段(2) 数控铳加工工序的划分原则按所用刀具划分 以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的 待加工表面较多，机床连续工件时间较长，加工程序的编制和检查难度较大等情况。加工中心 常用这种方法划