数控铣削加工工艺-部分

1、第6章数控铣削加工工艺1高速加工实例3毛坯材料使用刀具主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)NAK 80 (HRC40) R2X50（CBN）200006000加工零件示意图高速加工切削条件数控镗铣削的工艺特点 第6章数控铣削加工工艺2 平面类零件平面类零件 ：直纹曲面类零件：直纹曲面类零件：第6章数控铣削加工工艺3 立体曲面类零件立体曲面类零件:箱体类零件：箱体类零件： 异型件：异型件： 第6章数控铣削加工工艺4 在数控镗铣及加工中心机床上，要想合理应用好夹具，首先要对机床的加工特点有比较深刻的理解和掌握，同时还要考虑加工零件的精度、批量大小、制造周期和制造成本。 根据数控镗铣及加工

2、中心特点和加工需要，目前常用的夹具类型有专用夹具、组合夹具、可调夹具和成组夹具。一般的选择顺序是单件生产中尽量用虎钳、压板螺钉等通用夹具，批量生产时优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，最后选用专用夹具和成组夹具。在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。在选择时要综合考虑各种因素，选择最经济的、最合理的夹具形式。 数控夹具选择的一般规律第6章数控铣削加工工艺5l 为了简化定位与夹紧，夹具的每个定位面相对加工中心的加工原点，都应有精确的坐标尺寸；l 为保证零件装夹方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系方向一致性，及定向装夹；l 能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具；l 夹具应具

3、有尽可能少的元件和较高的刚度；l 夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉；l 保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成；l 对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉；l 尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。当非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时在工艺文件中说明；l 夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必须保证在0.010.02mm以内，表面粗糙度不大于Ra3.2um 。 数控夹具设计及组装时应注意的问题第6章数控铣削加工工艺6 三维效果图零件图样工件的装

4、夹实例1第6章数控铣削加工工艺7 工作台工作台定位销低于加工面定位销（3个）装夹方案1：找正法装夹方案2：用夹具装夹工件的装夹实例1第6章数控铣削加工工艺8 工件装夹时必须使工件在机床上占有正确位置工件装夹时找正过程工作台工作台工件的装夹实例1第6章数控铣削加工工艺9 工件装夹时必须使工件在机床上占有正确位置工件装夹时找正过程工作台工作台工件的装夹实例1第6章数控铣削加工工艺10工件的装夹实例2组合夹具装夹应用工步1装夹示意图工步2装夹示意图工步3装夹示意图工步1加工完成工步2加工完成工步3加工完成表面1表面1表面2表面2表面1表面1 加工中心加工工序的工步内容：工步1：粗铣表面1及槽、钻扩铰

5、孔工步2：粗精铣表面2型面工步3：精铣表面1型面 第6章数控铣削加工工艺11 常用对刀方式对刀对刀 光电式寻边器对刀心轴块规对刀偏心式寻边器对刀工件原点块规 X Y第6章数控铣削加工工艺12 常用对刀方式偏心式寻边器对刀偏心式寻边器对刀主要特点：l对刀时寻边器不需回转；l可快速对工件边缘定位；l对刀精度可达0.005mm；l应用范围包括表面边缘、内孔及外圆的高效对刀 第6章数控铣削加工工艺13 常用对刀方式偏心式寻边器对刀偏心式寻边器对刀对刀过程：对刀过程：l10mm的直柄可安装于弹簧夹头刀柄或钻夹头刀柄上；l请以手指轻压测测头的侧边，使其偏心0.5mm；l使其以400-600rpm的速度转动

6、；l如图2所示使测头与工件的端面相接触，慢慢地碰触移动，就会变成如图3所示，测头不再振动，宛如静止的状态接触，以更细微的进给来碰触移动的话，测头就会如图4所示，开始朝一定的方向滑动。 这个滑动起点就是所要寻求的基准位置；l工件端面所在的位置，就是加上测头半径5mm的坐标位置 图1图2图3图4第6章数控铣削加工工艺14 Z轴设定器自动对刀器 刀具长度方向的对刀：lZ轴设定器：是用以对刀具长度补偿的一种测量装置。对刀准确、效率高等特点； 缩短了加工准备时间。采用手动方式工作，即：对刀时，机床的运动由操作者手动控制，特别适合单件、小批量生产；l自动对刀器：能在对刀时将对刀器产生的信号通过电缆输出至机

7、床的数控系统，以便结合专用的控制程序实现自动对刀、自动设定或更新刀具的半径和长度补偿值；l对刀仪：用于机外对刀，在使用前就可测量出刀具的准确尺寸数据 对刀仪刀具长度测量刀具直径测量第6章数控铣削加工工艺15 加工工艺分析数控镗铣或加工中心数控镗铣或加工中心加工零件的表面不外乎平面、轮廓、曲面、孔和螺纹等，主要要考虑到所选加工方法要与零件的表面特征、所要求达到的精度及表面粗糙度相适应。l在数控镗铣床及加工中心上可铣削平面、平面轮廓及曲面。l孔加工的方法有钻削、扩削、铰削、铣削和镗削等；l螺纹的加工可采用攻螺纹、铣螺纹等方法 第6章数控铣削加工工艺16 平面轮廓加工铣削平面类零件周边轮廓一般采用立

8、铣刀。刀具的尺寸应满足：l刀具半径R小于朝轮廓内侧弯曲的最小曲率半径min， 一般可取R=(0.80.9) min； l如果min过小，为提高加工效率，可先采用大直径刀具进行粗加工，然后按上述要求选择刀具对轮廓上残留余量过大的局部区域处理后再对整个轮廓进行精加工 刀具的选择第6章数控铣削加工工艺17 平面轮廓加工确定走刀路线的一般原则是： l保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。l缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。l方便数值计算，减少编程工作量。l尽量减少程序段数。注意：对于平面轮廓的铣削，无论是外轮廓或内轮廓，要安排刀具从切向进入轮廓进行加工，当轮廓加工完毕之后，要安排一段沿切线方向

9、继续运动的距离退刀，这样可以避免刀具在工件上的切人点和退出点处留下接刀痕 走刀路线的确定第6章数控铣削加工工艺18原点刀具运动轨迹取消刀具补偿点圆弧切入点原点切入点切出点刀具运动轨迹(a)铣削外圆加工路径(b)铣削内圆加工路径铣削圆的切入切出路径切入切出路径 平面轮廓加工第6章数控铣削加工工艺19课堂讨论3 请仔细观察如下视频，说明刀具走刀路径是否合理？为什么？第6章数控铣削加工工艺20 平面轮廓加工走刀路线对切削加工影响实例铣削夹紧不良的工件时刀具的路径：对于长刀具长度（大于3倍直径），在由于振动不可能侧铣的情况下推荐使用插铣（轴向铣削） 插铣加工刀具悬伸长时将产生振动和变形此时插铣可能是唯

10、一可行的方案侧铣加工侧铣加工第6章数控铣削加工工艺21 型腔加工型腔三种走刀路线环切法行切法行切+环切法型腔加工第6章数控铣削加工工艺22 型腔加工开始切削型腔的方法主要有以下三种方法：l预钻削起始孔。不推荐这种方法： 这需要增加一种刀具，从切削的观点看，刀具通过预钻削孔时因切削力而产生不利的振动。当使用预钻削孔时，常常会导致刀具损坏；l最佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的线性坡走切削，以达到全部轴向深度的切削； l可以以螺旋形式进行圆插补铣。这是一种非常好的方法，因为它可产生光滑的切削作用，而只要求很小的开始空间 坡走铣螺旋插补铣第6章数控铣削加工工艺23 传统切削型腔角方法的不足：传统切削

11、型腔角方法的不足：传统的切削角的方法是使用直线插补（G01）,在角的过渡不连续。这就是说，当刀具到达角落时，由于线性轴的动力特性限制，刀具必须减速。在电机改变进给方向前，有一短暂的停顿，这会产生大量的热量和摩擦。很长的接触长度会导致切削力的不稳定，并常常使角落切削不足。典型的结果是振动刀具越大和越长，或刀具总悬伸越大，振动越强 课堂讨论课堂讨论4 ：加工型腔角落的方法加工型腔角落的方法解决方案?第6章数控铣削加工工艺24 问题的最佳解决方案：问题的最佳解决方案： l使用圆角半径比角圆角半径小的刀具。用圆插补加工角落。这种加工方法通过刀具的运动产生了光滑和连续的过渡，产生振动的可能性大大地降低了

12、。l另一种解决方案是通过圆插补产生比图样上的规定稍大些的圆角半径。这是很有利的，这样，有时就可在粗加工中使用较大的刀具，以保持高生产率。在角落处余下的加工余量可以采用较小的刀具进行固定铣削或圆插补切削 课堂讨论课堂讨论5 ：加工型腔角落的方法加工型腔角落的方法第6章数控铣削加工工艺25 曲面加工走刀路线的选择2轴半联动加工3轴联动加工5轴联动加工刀具轴线补偿平面实际刀具轨迹编程轨迹加工工件适用于曲率半径变化不大和精度要求不高的曲面的粗加工 各种曲面类零件最理想的加工方法 适用于曲率半径变化较大和精度要求较高的曲面的精加工 第6章数控铣削加工工艺26 顺铣与逆铣顺 铣逆 铣第6章数控铣削加工工艺

13、27 顺铣与逆铣顺铣与逆铣比较：顺铣与逆铣比较：l一般来说，在逆铣中刀具寿命比在顺铣中短，这是因为在逆铣中产生的热量比在顺铣中明显的高。在逆铣中当切屑厚度从零增加到最大时，由于切削刃受到的摩擦比在顺铣中强，因此会产生更多的热量。l逆铣中径向力也明显高，这对主轴轴承有不利影响。在顺铣中，切削刃主要受到的是压缩应力，这与逆铣中产生的拉力相比，对硬质合金刀具或整体硬质合金刀具的影响有利得多 顺铣与逆铣的选择：顺铣与逆铣的选择：l通常，由于数控机床传动采用滚珠丝杠结构，其进给传动间隙很小，顺铣的工艺性就优于逆铣。l如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而余量一般较大，这时采用逆铣较为合理 第6章数控

14、铣削加工工艺28 请仔细观察如下视频，说明铣削轮廓采用的是顺铣还是逆铣？课堂讨论课堂讨论6 ：顺铣与逆铣顺铣与逆铣第6章数控铣削加工工艺29 孔加工孔加工方法的选择孔加工的常用方法选择：l对于直径大于30mm的已铸出或锻出的毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗半精镗孔口倒角精镗的加工方案；l孔径较大的可采用立铣刀粗铣精铣加工方案；l孔中空刀槽可用锯片铣刀在孔半精镗之后、精镗之前铣削完成，也可用镗刀进行单刀镗削，但单刀镗削效率较低；l对于直径小于30mm无底孔的孔加工，通常采用锪平端面打中心孔钻扩孔口倒角铰加工方案，对有同轴度要求的小孔，需采用锪平端面打中心孔钻半精镗孔口倒角精镗(或铰)加工方案 孔加工

15、主要方法：钻削、扩削、铰削、铣削和镗削 第6章数控铣削加工工艺30 请仔细观察如下视频，说明零件中各孔加工采用的是什么方法？为什么？课堂讨论课堂讨论7 ：孔加工方法的选择孔加工方法的选择第6章数控铣削加工工艺31 螺纹加工螺纹加工方法的选择螺纹加工主要方法：攻螺纹、铣螺纹 内螺纹的加工根据孔径的大小，一般情况下，M6M20之间的螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工。因为加工中心上攻小直径螺纹丝锥容易折断，M6以下的螺纹，可在加工中心上完成底孔加工再通过其他手段攻螺纹。对于外螺纹或M20以上的内螺纹，一般采用铣削加工方法。第6章数控铣削加工工艺32 切削用量的确定 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也

16、应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质；进给速度的选择主要取决于被加工工件的材质及刀具的直径。刀具生产厂家的刀具样本附有刀具切削参数选用表，可供参考。但切削参数的选用同时又受机床、刀具系统、被加工工件形状以及装夹方式等多方面因素的影响，应根据实际情况适当调整切削速度和进给速度。当以刀具寿命为优先考虑因素时，可适当降低切削速度和进给速度；当切屑的离刃状况不好时，则可适当增大切削速度 。合理选择切削用量的原则第6章数控铣削加工工艺33 切削

17、用量的确定切削速度(vc) D1(mm);铣刀直径铣刀直径(3.14):圆周率圆周率n(min-1):主轴转速主轴转速vc(m/min):切削速度切削速度 (例题)主轴转速350min-1、铣刀直径125，求此时的切削速度。(答）=3.14、D1=125、n=350代入公式vcvc=(=(D1D1n)n)1000=(3.141000=(3350)1001000 0=137.4(m/min)=137.4(m/min)切削速度为137.4m/min平面铣削加工的计算式平面铣削加工的计算式 第6章数控铣削加工工艺34(例题)每刃进给量0.1mm/齿，铣刀刃数10齿、主轴转速

18、500min-1,求工作台进给速度?(答）由公式、vfvf= =fzfzz zn=0.1n=0.11010500=500mm/500=500mm/minmin，求出工作台进给速度为500mm/min。 切削用量的确定每齿进给量(fz)、工作台进给速度(Vf) vf(mm/min):每分钟工作台进给速度每分钟工作台进给速度z:刃数刃数n(min-1):主轴转速主轴转速(每转进给量每转进给量 fzfz)fz(mm/tooth):每齿进给量每齿进给量 (例题)主轴转速500min-1、铣刀刃数10刃，工作台进给速度500mm/min，求此时每齿进给量。(答）由公式、 fzfz= =V Vf f(z(

19、zn)=500n)=500(10(10500)=0.1500)=0.1mm/toothmm/tooth求出每齿进给量为0.1mm/齿平面铣削加工的计算式平面铣削加工的计算式 第6章数控铣削加工工艺35 切削用量的确定1.用 计算P点切削速度。(倾斜面加工时，切深边界部的切削速度) n（min-1）刀具转速 2.用ap 计算Q点切削速度。(切深边界部的切削速度) n（min-1）刀具转速 实际切削速度的计算方法实际切削速度的计算方法 第6章数控铣削加工工艺36(例题)主轴转速1350min-1、钻头直径12，求切削速度。(答)将=3.14 D1=12 n=1350代入公式v vc c=D1D1n

20、 n1000=3.141000=3.1412121350=50.9m/min1350=50.9m/min据此，得出切削速度为50.9m/min。 切削用量的确定孔加工的计算式孔加工的计算式 vc(m/min)：切削速度：切削速度(3.14)：圆周率：圆周率D1 (mm)：钻头直径：钻头直径n(min-1) ：主軸转速：主軸转速 用1000去除，为将mm换算成m vf(mm/min)：主轴（：主轴（Z轴）轴）进给速度进给速度fr(mm/rev)：每转进给量：每转进给量n(min-1) ：主轴转速：主轴转速 (例题)主轴转速1350min-1、钻头直径12，求切削速度。(答)代入公式v vf f=

21、 =frfrn=0.2n=0.21350=270mm1350=270mm/min/min由此得出主轴每分钟进给量为270mm/min。主轴每分钟进给量主轴每分钟进给量(vf) 切削速度切削速度(vc) 第6章数控铣削加工工艺37 切削用量选用综合实例1切削条件：切削条件：立铣刀直径: 12mmvc: 200m/min (5,300min-1)vf: 1,060mm/min工件材料: SKD11(180HB)切削液: 干切削第6章数控铣削加工工艺38 切削用量选用综合实例2切削条件：切削条件：立铣刀直径: 1mmvc: 00m/minvf: 10000mm/min工件材料: NAK80 (40HRC)切削液: 干切削第6章数控铣削加工工艺39 典型零件加工工艺分析已知该零件的毛坯为100mm80mm27mm的方形坯料，材料为45钢，且底面和四个轮廓面均已加工好，要求在立式加工中心上加工顶面、孔及沟槽。 零件图样第6章数控铣削加工工艺40零件号101零件名称编制日期2003/10/5程序号O1011编 制陈洪涛工步号程序段号 工步内容刀具切 削 用 量S功能F功能切深/mm1N11粗铣顶面端面铣刀（125）v=90m/minf=0.2mm/齿2.5S240F3002N12钻32，12孔中心孔中心钻（2）2.5S1000F1003N13钻32，12孔至11.5麻花钻（11