《机械加工工艺》-模块五

项目一分析端盖类零件

任务引入如图５－１所示的端盖零件。试分析该零件的数控铣削加工。【任务说明】会分析盖类零件数控铣削结构特点。【知识点、技能点】１.数控铣削的工艺特点和方式。２.数控铣削加工的主要对象。任务分析对该端盖零件进行分析报告。下一页返回项目一分析端盖类零件

相关知识一、数控铣削加工数控铣床。也称作数控铣削机床。如同传统的通用铣床一样。分立式和卧式两种。和镗铣加工中心不同的是。它没有刀库及自动换刀装置。小型数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床。额定功率通常不是很高。其工作台宽度多在４００ｍｍ以下。规格较大的数控铣床。例如工作台宽度在５００ｍｍ以上的。其功能已向加工中心靠近。进而演变成柔性加工单元。数控铣床能被ＣＮＣ控制的坐标进给运动多为三坐标。其中能两轴联动的机床。也称两轴半机床。即在Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴中。任意两轴可以联动。一般情况下上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

两轴半控制的数控铣床上只能用来加工平面曲线的轮廓。三坐标联动的数控铣床能进行Ｘ、Ｙ、Ｚ三个坐标轴联动加工。可以加工空间曲面。目前以三坐标数控立式铣床为主要发展方向。对于有特殊要求的数控铣床。还可以加一个数控分度头或数控回转工作台。即回转的Ａ坐标或Ｃ坐标。这种四坐标的数控铣床可用来加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。二、数控铣削的工艺特点和方式１.数控铣削工艺特点概述铣削是铣刀旋转做主运动、工件或铣刀做进给运动的切削加工方法。数控铣削是一种应用非常广泛的数控切削加工方法。能完成数控铣削加工的设备主要是数控铣床和加工中心。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

２.周铣与端铣铣刀对平面的加工。存在周铣与端铣两种方式。如图５－２所示。周铣平面时。平面度的好坏主要取决于铣刀圆柱素线的直线度。因此。在精铣平面时。铣刀的圆柱度一定要好。用端铣的方法铣出的平面。其平面度的好坏主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度。同样是平面加工。其方法不同对质量影响的因素也不同。因此要对周铣与端铣进行比较。(１)端铣用的面铣刀其装夹刚性较好。切削时振动较小。而周铣用的圆柱铣刀刀杆较长、直径较小、刚性较差。容易产生弯曲变形和引起振动。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

(２)端铣时同时工作的齿数比周铣时多。工作较平稳。这是因为端铣时刀齿在铣削层宽度的范围内工作。而周铣时刀齿仅在铣削层侧向深度的范围内工作。一般情况下。铣削层宽度比铣削层深度要大得多。所以端铣的面铣刀和工件的接触面较大。同时工作的刀齿数也多。铣削力波动小。而在周铣时。为了减小振动。可选用大螺旋角铣刀来弥补这一缺点。(３)端铣用面铣刀切削。其刀齿的主、副切削刃同时工作。由主切削刃切去大部分余量。副切削刃则可起到修光作用。铣刀齿刃负荷分配也较合理。铣刀使用寿命较长。且加工表面的表面粗糙度值也比较小。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

而周铣时。只有圆周上的主切削刃在工作。不但无法消除加工表面的残留面积。而且铣刀装夹后的径向圆跳动也会反映到加工工件的表面上。(４)端铣的面铣刀。便于镶装硬质合金刀片进行高速铣削和阶梯铣削。生产效率高。铣削表面质量也比较好。而周铣用的圆柱铣刀镶装硬质合金刀片则比较困难。(５)精铣削宽度较大的工件时。周铣用的圆柱铣刀一般都要接刀铣削。故会残留有接刀痕迹。而端铣时。则可用较大的盘形铣刀一次铣出工件的全宽度。无接刀痕迹。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

(６)周铣用的圆柱铣刀可采大刃倾角。以充分发挥刃倾角在铣削过程中的作用。对铣削难加工材料(如不锈钢、耐热合金等)有一定的效果。综上所述。一般情况下。铣平面时。端铣的生产效率和铣削质量都比周铣高。所以应尽量采用端铣铣平面。而铣削韧性很大的不锈钢等材料时。可以考虑采用大螺旋角铣刀进行周铣。总之。在选择周铣与端铣这两种铣削方式时。一定要以当时的铣床和铣刀条件、被铣削加工工件结构特征和质量要求等因素为出发点。进行综合考虑。３.顺铣与逆铣１)周铣时的顺铣与逆铣上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

在周铣时。因为工件与铣刀的相对运动不同。所以就会有顺铣和逆铣。周铣时的顺铣与逆铣如图５－３所示。两者之间有所差异。顺铣与逆铣的比较如下:顺铣———切削处刀具的旋向与工件的送进方向一致。打个比方。你用锄头挖地。而地面同时向你脚后移动。顺铣就是这样的状况。通俗地说。就是刀齿追着材料“咬”。刀齿刚切入材料时切得深。而脱离工件时则切得少。顺铣时。作用在工件上的垂直铣削力始终是向下的。而且垂直铣削力的变化较小。故产生的振动小。机床受冲击也小。有利于减小工件加工表面的表面粗糙度值。从而得到较好的表面质量。同时顺铣也有利于排屑。数控铣削加工一般尽量用顺铣法加工。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

逆铣———切削处刀具的旋向与工件的送进方向相反。打个比方。你用铲子铲地上的土。而地面同时迎着你铲土的方向移动。逆铣就是这样的状况。２)端面铣削的形式端面铣削中传统上有三种铣削方式:对称方式、不对称逆铣方式和不对称顺铣方式。对称铣削方式中。刀具沿槽或表面的中心线运动。进给加工中。同时存在顺铣和逆铣。刀具在中心线的一侧顺铣。而在中心线的另一侧逆铣。对于大多数端面铣削。保证顺铣是最好的选择(顺铣和逆铣在圆周铣削中的应用要比端面铣削中的应用更为常见)。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

三、数控铣削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一。数控铣床与普通铣床相比。具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点。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２~５坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。数控铣床加工内容与加工中心加工内容有许多相似之处。但从实际应用效果来看。数控铣削加工更多地用于复杂曲面的加工。而加工中心更多地用于有多工序内容零件的加工。采用数控铣削加工。正确择适合数控铣床加工的零件就显得很有必要。适合数控铣削加工的零件主要有以下几类。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

１.平面曲线轮廓类零件平面曲线轮廓类零件是指有内、外复杂曲线轮廓的零件。特别是由数学表达式等给出其非圆曲线或列表曲线轮廓的零件。平面曲线轮廓类零件的加工面平行或垂直于水平面。或加工面与水平面的夹角为定角。各个加工面是平面。或可以展开成平面。如图５－４所示。目前在数控铣床上加工的大多数零件属于平面轮廓类零件。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２.曲面类(立体类)零件上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

曲面类零件一般指具有三维空间曲面的零件。曲面通常由数学模型设计出来。因此往往要借助于计算机来编程。曲面的特点是加工面不能展开为平面。加工时。铣刀与加工面始终为点接触。一般采用三坐标数控铣床加工曲面零件。３.其他在普通铣床难加工的零件(１)形状复杂。尺寸繁多。划线与检测均较困难。在普通铣床上加工又难以观察和控的零件。(２)高精度零件:尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求较高的零件。如发动机缸体上的多组尺寸精度要求高。且有较高的相对尺寸、位置要求的孔或型面。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

(３)一致性要求好的零件:在批量生产中。由于数控铣床本身的定位精度和重复定位精度都较高。能够避免在普通铣床加工中因人为因素而造成的多种误差。故数控铣床容易保证成批零件的一致性。使其加工精度得到提高。质量更加稳定。任务实施端盖的数控铣削加工工艺分析训练。１.分析零件形状与尺寸材料ＨＴ２００。毛坯尺寸为１７０ｍｍ×１１０ｍｍ×５０ｍｍ。该零件主要由平面、孔系及外轮廓组成。因为毛坯是长方块件。尺寸为１７０ｍｍ×１１０ｍｍ×５０ｍｍ。上一页下一页返回项目一分析端盖类零件

加工内容包括:ϕ４０Ｈ７ｍｍ的内孔。阶梯孔ϕ１３ｍｍ和ϕ２２ｍｍ。Ａ、Ｂ、Ｃ三个平面。ϕ６０ｍｍ外圆轮廓。安装底板的菱形并用圆角过渡的外轮廓。实际生产应用中。一般不会选用长方块件作为这种零件的毛坯。而是用余量已经较少的铸件。２.分析零件技术要求零件的主要加工要求为:ϕ４０Ｈ７ｍｍ内孔的尺寸公差为Ｈ７。表面粗糙度要求较高。为Ｒａ１.６μｍ。其他的一般加工要求为:阶梯孔ϕ１３ｍｍ和ϕ２２ｍｍ只标注了基本尺寸。可按自由尺寸精度等级ＩＴ１１~ＩＴ１２处理。表面粗糙度要求不高。为Ｒａ１２.５μｍ。平面与外轮廓表面粗糙度要求Ｒａ６.３μｍ。上一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案任务引入确定图５－１所示的端盖零件数控铣削加工工艺方案。【任务说明】能够制定盖类零件数控铣削加工工艺。【知识点、技能点】１.适合数控铣削零件的工艺分析。２.数控铣削工序与装夹方式的确定方法。３.数控铣削工艺与进给路线的确定方法。下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案４.数控铣削切削用量的选择方法。５.数控铣床的种类与选择方法。６.数控铣刀的种类与选择方法。任务分析按照数控铣削加工工艺规程确定端盖的工艺方案。相关知识一、数控铣削加工工艺装备选用数控铣床和加工中心加工工艺过程一般是:先通过分析零件图样。明确工件适合在数控铣削的加工内容和加工要求。然后以此为出发点确定零件进行数控铣削的加工工艺和过程顺序。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案接着选择确定数控加工的工艺装备。如:确定何种类型、规格、技术参数的机床。考虑工件如何装夹及装夹方案的拟订。选择适合加工的表面、结构特征和技术要求的刀具并进行调试。明确和细化工步的具体内容。包括对走刀路线、位移量和切削参数等的确定。二、数控铣削加工的工件装夹１.夹具选用的一般方法数控铣床、加工中心的工件装夹一般都是以平面工作台为安装基础。定位夹具或工件。并通过夹具最终定位夹紧工件。使工件在整个加工过程中始终与工作台保持正确的相对位置。数控铣床与加工中心的工件装夹方法基本相同。装夹原理是相通的。根据数控铣床、加工中心的特点和加工需要。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案目前常用的夹具类型有通用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具和专用夹具。一般的选择顺序是单件生产时尽量选用机床用平口虎钳、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。最后考虑选用成组夹具和专用夹具。选择时。要综合考虑各种因素。选择经济、合理的夹具形式。由图５－８可以看出数控铣床、加工中心夹具的基本组成部分。根据其功用一般可分为以下几部分:１)定位元件或装置它用以确定工件在夹具中的位置。如图５－８中夹具底板４、圆柱销５和菱形销１。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案２)刀具导向元件或装置它用以引导刀具或用以调整刀具相对于夹具的位置。如图５－９中的对刀块２。３)夹紧元件或装置它用以夹紧工件。如图５－８中的压板１０、螺母９和螺栓８等４)连接元件它用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。如图５－８中的定位键３和夹具底板４等。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案５)夹具体它用以连接夹具各元件及装置。使之成为一个整体。并通过它将夹具安装在机床上。如图５－８中的夹具底板４。６)其他元件或装置它是指除上述各部分以外的元件或装置。如某些夹具上的分度装置、防错装置和安全保护装置等。图５－８中的止动销１１也属此类元件。三、数控铣削加工的刀具与选用根据被加工工件的加工结构、工件材料的热处理状态、切削性能以及加工余量。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案选择刚性好、耐用度高、刀具类型和几何参数适当的铣刀。是充分发挥数控铣床的生产率和获得满意加工质量的前提。铣刀的种类很多。下面只介绍几种在数控机床上常用的铣刀。１.面铣刀面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃。端部切削刃为副切削刃。由于面铣刀的直径一般较大。为ϕ５０~ϕ５００ｍｍ。故常制成套式镶齿结构。即将刀齿和刀体分开。刀体采用４０Ｃｒ制作。可长期使用。２.立铣刀１)立铣刀的一般结构上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀。其结构如图５－１０所示。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃。它们可同时进行切削。也可单独进行切削。立铣刀主要用于加工凸轮、台阶面、凹槽和箱口面。立铣刀一般由３~６个刀齿组成。圆柱表面的切削刃为主切削刃。主切削刃一般为螺旋齿。这样可以增加切削平稳性。提高加工精度。其螺旋角在３０°~４５°之间。这样可以增加切削平稳性。提高加工精度。端面上的切削刃为副切削刃。主要用来加工与侧面相垂直的底平面。立铣刀的主切削刃和副切削刃可同时进行铣削。也可以单独进行铣削。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃。所以立铣刀不能做轴向进给。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案２)特种立铣刀为提高生产效率。除采用普通高速钢立铣刀外。数控铣床或加工中心普遍采用硬质合金螺旋齿立铣刀与波形刃立铣刀。为加工成形表面。还经常采用球头铣刀。３.模具铣刀铣削加工中还常用到一种由立铣刀变化发展而来的模具铣刀。主要用于加工模具型腔或凸凹模成形表面。模具铣刀由立铣刀发展而成。可分为圆锥形立铣刀(圆锥半角α:３°、５°、７°、１０°)、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种。其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满了切削刃。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案圆周刃与球头刃圆弧连接。可以做径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家标准规定直径ｄ＝ϕ４~ϕ６３ｍｍ。图５－１３所示为高速钢制造的模具铣刀。图５－１４所示为硬质合金制造的模具铣刀及其对型面的加工。小规格的硬质合金模具铣刀多制成整体结构。直径ϕ６ｍｍ以上的制成焊接或机夹可转位刀片。４.键槽铣刀键槽铣刀如图５－１５所示。它有两个刀齿。圆柱面和端面都有切削刃。端面刃延至中心。既像立铣刀。又像钻头。加工时先轴向进给达到槽深。然后沿键槽方向铣出键槽全长。按国家标准规定。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案直柄键槽铣刀直径ｄ＝ϕ２~ϕ２２ｍｍ。锥柄键槽铣刀直径ｄ＝ϕ１４~ϕ５０ｍｍ。键槽铣刀直径的偏差有ｅ８和ｄ８两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损。重磨时。只需刃磨端面切削刃。因此重磨后铣刀直径不变。５.鼓形铣刀图５－１６所示为一种典型的鼓形铣刀。它的切削刃分布在半径为Ｒ的圆弧面上。端面无切削刃。加工时控制刀具的上下位置。相应地改变刀刃的切削部位。可以在工件上进行切削。Ｒ越小。鼓形铣刀所能加工的斜角范围越广。但所获得的表面质量越差。这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。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案四、切削用量的选择在铣削过程中。如果能在一定的时间内切除较多的金属。就会有较高的生产效率。显然提高背吃刀量、铣削速度和进给量均能增加金属的切除量。但是。影响铣刀使用寿命最显著的因素是铣削速度。其次是进给量。而背吃刀量的影响最小。所以。为了保证铣刀合理的使用寿命。应当优先采用较大的吃刀量。其次是选择较大的进给量。最后才是根据铣刀的使用寿命要求选择适宜的铣削速度。２.每齿进给量的选择粗铣时。限制进给量提高的主要因素是切削力。进给量主要是根据铣床进给机构的强度、刀杆的刚度、刀齿的强度及铣床、夹具、工件的工艺系统刚度来确定的。在强度和刚度许可的条件下。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案进给量可以尽量选取得大一些。精加工时。限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。为了减少工艺系统的振动。减小已加工表面的残留面积高度。一般选取较小的进给量。每齿进给量的选择的方法如下:。每齿进给量的选择的方法如下:(１)一般情况下。粗铣取大值。精铣取小值。(２)对刚性较差的工件。或所用的铣刀强度较低时。铣刀每齿进给量应适当减小。(３)在铣削加工不锈钢等冷硬倾向较大的材料时。应适当增大铣刀每齿进给量。以免刀刃在冷硬层上切削。以致加速刀刃的磨损。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案(４)精铣时。铣刀安装后的径向及轴向圆跳动量越大。则铣刀每齿进给量应相应适当地减小。(５)用带修光刃的硬质合金铣刀进行精铣时。只要工艺系统的刚性好。铣刀每齿进给量可适当增大。但修光刃必须平直。并与进给方向保持较高的平行度。这就是所谓的大进给量强力铣削。可以充分发挥铣床和铣刀的加工潜力。提高铣削加工效率。确定铣刀每齿进给量ｆｚ后。进给速度Ｆ＝ｆｚｚｎ(ｍｍ/ｓ)。ｚ为铣刀的齿数。ｎ为转速。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案３.切削线速度ｖｃ在铣削加工时。切削线速度ｖｃ也称为单齿切削量。单位为ｍ/ｍｉｎ。提高ｖｃ值也是提高生产率的一个有效措施。但ｖｃ与刀具耐用度的关系比较密切。随着ｖｃ的增大。刀具耐用度急剧下降。故ｖｃ的选择主要取决于刀具耐用度。另外。切削速度ｖｃ值还要根据工件的材料硬度来做适当的调整。数控加工的多样性、复杂性以及日益丰富的数控刀具决定了选择刀具时不能再主要依靠经验。刀具制造厂在开发每一种刀具时。已经做了大量的试验。在向用户提供刀具的同时。也提供了详细的使用说明。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案操作者应该能够熟熟悉自己常用刀具产品厂商提供的技术手册。即可通过手册选择合适的刀具。并根据手册提供的参数合理使用数控刀具。任务实施端盖数控铣削加工工艺的制定。１.确定工序通过零件图工艺分析。确定零件的加工内容、加工要求。初步确定各个加工结构的加工方法。２.确定装夹方案根据零件的结构特点。第一次装夹:加工Ｃ面。选用平口虎钳夹紧上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案第二次装夹加工Ａ面、Ｂ面及ϕ６０ｍｍ外圆轮廓与加工ϕ４０Ｈ７ｍｍ的内孔、阶梯孔ϕ１３ｍｍ和ϕ２２ｍｍ亦选用平口虎钳夹紧。但注意的是工件宜高出钳口２５ｍｍ以上。下面用垫块。垫块的位置要适当。应避开钻通孔加工时钻头伸出的位置。如图５－１８所示。铣削底板的菱形外轮廓时。采用典型的一面两孔定位方式。即以底面ϕ４０Ｈ７ｍｍ和一个ϕ１３ｍｍ孔定位。用螺纹压紧的方法夹紧工件。测量工件零点偏置值时。应以ϕ４０Ｈ７ｍｍ已加工孔面为测量面。用主轴上装百分表找ϕ４０Ｈ７ｍｍ的孔心的机床Ｘ、Ｙ机械坐标值作为工件Ｘ、Ｙ向的零点偏置值。装夹方式如图５－１９所示。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案３.确定进给路线按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。由零件图可见.零件的高度Ｚ向基准是Ｃ面，长、宽方向的基准是。４０Ｈ７ｍｍ内孔的中心轴线.从工艺的角度看Ｃ面也是加工零件各结构的基准定位面.因此.在对各个加工内容加工的先后顺序的排列中.。无疑.第一个要加工的面是Ｃ面，且Ｃ面的加工与其他结构的加工不可以放在同一个工序。４０Ｈ７ｍｍ内孔的中心轴线是底板菱形及圆角过渡的外轮廓的基准.因此它的加工应在底板菱形外轮廓的加工前.加工中考虑到装夹的问题.。４０Ｈ７ｍｍ的内孔和底板的菱形外轮廓也不便在同一次装夹中加工。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案按数控加工应尽量集中工序加工的原则。可把ϕ４０Ｈ７ｍｍ的内孔、阶梯孔ϕ１３ｍｍ和ϕ２２ｍｍ、Ａ和Ｂ两个平面、ϕ６０ｍｍ外圆轮廓在一次装夹中加工出来。这样按装夹次数为划分工序的依据。则该零件的加工主要分三个工序。次序为:加工Ｃ面。加工Ａ、Ｂ两个平面ϕ４０Ｈ７ｍｍ的内孔及阶梯孔ϕ１３ｍｍ和ϕ２２ｍｍ。加工底板的菱形外轮廓。在加工ϕ４０Ｈ７ｍｍ的内孔、阶梯孔ϕ１３据先面后孔的原则。又宜将Ａ、Ｂ两个平面及ϕ６０ｍｍ外圆轮廓的加工放在孔加工之前。且Ａ面加工在前。至此零件的加工顺序基本确定。总结如下:上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案(１)第一次装夹:加工Ｃ面。(２)第二次装夹:加工Ａ面→加工Ｂ面及ϕ６０ｍｍ外圆轮廓→加工ϕ４０Ｈ７ｍｍ的内孔及阶梯孔ϕ１３ｍｍ和ϕ２２ｍｍ。(３)第三次装夹:加工底板的菱形外轮廓。４.确定切削用量平面铣削上下表面时。表面宽度为１１０ｍｍ。拟用面铣刀单次平面铣削。为使铣刀工作时有合理的切入切出角。面铣刀直径尺寸的选择最理想的宽度应为材料宽度的１.３~１.６倍。因此用ϕ１６０ｍｍ的硬合金面铣刀。齿数为１０。一次走刀完成粗铣。设定粗铣后留精加工余量０.５ｍｍ。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案加工ϕ６０ｍｍ外圆及其台阶面和外轮廓面时。考虑ϕ６０ｍｍ外圆及其台阶面同时加工完成。且加工的总余量较大。拟选用ϕ６３ｍｍ、四个齿采用７∶２４的锥柄螺旋齿硬质合金立铣刀加工。它具有高效切削性能。因为表面粗糙度要求是Ｒａ６.３μｍ。因此粗精加工用一把刀完成。设定粗铣后留精加工余量０.５ｍｍ。粗加工时选ｖｆ＝７５ｍ/ｍｉｎ。ｆｚ＝０.１ｍｍ。则Ｓ＝３１８×７５÷６３≈３６０(ｍｍ)。ｖｆ＝０.１×４×３６０≈１４０(ｍｍ/ｍｉｎ)。精加工时ｖｆ取８０ｍｍ/ｍｉｎ底板的菱形外轮廓加工时。铣刀直径不受轮廓最小曲率半径限制。考虑到减少刀具数。还选用ϕ６３ｍｍ硬质合金立铣刀加工(毛坯长方形底板上菱形外轮廓之外四个角可预先在普通机床上去除)。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案５.确定机床零件加工的机床选择ＸＫ５０３４型数控立式升降台铣床。机床的数控系统为ＦＡＮＵＣ０－ＭＤ。主轴电动机容量为４.０ｋＷ。主轴变频调速变速范围为１００~４０００ｒ/ｍｉｎ。工作台面积(长×宽)为１１２０ｍｍ×２５０ｍｍ。工作台纵向行程为７６０ｍｍ。主轴套筒行程为１２０ｍｍ。升降台垂向行程(手动)为４００ｍｍ。定位移动速度为２.５ｍ/ｍｉｎ。铣削进给速度范围为０~０.５０ｍ/ｍｉｎ。脉冲当量为０.００１ｍｍ。定位精度为±０.０３ｍｍ/３００ｍｍ。上一页下一页返回项目二确定端盖数控铣削加工工艺方案重复定位精度为±０.０１５ｍｍ。工作台允许最大承载为２５６ｋｇ。选用的机床能够满足本零件的加工。６.确定刀具把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表５－３所示的数控加工工序卡片中。以指导编程和加工操作。上一页返回项目三编制端盖数控铣削程序任务引入编制如图５－１所示的端盖数控铣削程序。【任务说明】能够根据拟订工艺编制相应数控铣削程序。【知识点、技能点】数控铣削编程知识。任务分析按照工艺方案编写端盖数控铣削程序。下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

相关知识一、平面铣削工艺１.平面铣削加工需要考虑的几个问题平面铣削是控制加工工件高度的加工。平面铣削相对复杂的轮廓运动显得比较简单。通常使用的切削刀具是面铣刀。为多齿刀具。但在小面积范围内有时也使用立铣刀进行平面铣削。面铣刀加工垂直于它的轴线的工件上表面。在ＣＮＣ编程中。它需要考虑以下几个问题:上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

(１)刀具直径的选择。(２)铣削中刀具相对于工件的位置。(３)刀具的刀齿。１)铣刀直径的选择平面铣削最重要的一点是对面铣刀直径尺寸的选择。对于单次平面铣削。平面铣刀最理想的宽度应为材料宽度的１.３~１.６倍。如果需要切削的宽度为８０ｍｍ。那么选用直径１２０ｍｍ的面铣刀比较合适。１.３~１.６倍的比例可以保证切屑较好地形成和排出。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

对于面积太大的平面。由于受到多种因素的限制。如机床功率等级、刀具和可转位刀片几何尺寸、安装刚度、每次切削的深度和宽度以及其他加工因素。面铣刀的刀具直径不可能比平面宽度更大时。宜多次铣削平面。应尽量避免面铣刀刀具的全部刀齿参与铣削。即应该避免对宽度等于或稍微大于刀具直径的工件进行平面铣削。面铣刀整个宽度全部参与铣削(全齿铣削)会迅速磨损镶刀片的切削刃。并容易使切屑黏结在刀齿上。此外工件表面质量也会受到影响。严重时会造成镶刀片过早报废。从而增加加工成本。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

２)铣削中刀具相对于工件的位置ＣＮＣ编程中。铣削中刀具相对于工件的位置可用面铣刀进入工件材料时的铣刀切入角来讨论。平面铣刀的切入角由刀心位置相对于工件边缘的位置决定。如图５－２０(ａ)所示刀心位置在工件内(但不跟工件中心重合)。切入角为负。如图５－２０(ｂ)刀具中心在工件外。切入角为正。刀心位置与工件边缘线重合时。切入角为零。３)刀具的刀齿ＣＮＣ加工中。典型的面铣刀为具有可互换的硬质合金可转位刀片的多齿刀具。平面铣削操作中并不是所有的镶刀片都同时参与加工。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

每一可转位刀片只在主轴旋转一周内的部分时间中参与工作。这种断续切削的特点与刀具寿命有着重要的关联。可转位刀片的几何角度、切削刀片的数量都会对面铣加工产生重要的影响。平面铣刀为多齿切刀。刀具可转位刀片数量与刀具有效直径之间的关系通常称为刀具密度或刀具节距。根据刀具刀齿密度。可将常见的平面铣刀分为以下三类:(１)小密度———可转位刀片之间距离较大。(２)中密度———可转位刀片之间距离一般。(３)大密度———可转位刀片之间距离较小。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

２.多次平面铣削的刀具路线单次平面铣削的一般规则同样也适用于多次铣削。由于平面铣刀的直径通常太小而不能一次切除较大材料区域内的所有材料。因此在同一深度需要多次走刀。铣削大面积工件平面时。分多次铣削的刀路有好几种。如图５－２２所示。每一种方法在特定环境下具有各自的优点。最为常见的方法为同一深度上的单向多次切削和双向多次切削。单向多次切削时。切削起点在工件的同一侧。另一侧为终点的位置。每次完成一次切削后。刀具从工件上方回到切削起点。如图５－２２(ａ)和图５－２２(ｂ)所示。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

这是平面铣削中常见的方法。虽然频繁的快速返回运动导致效率很低。但它能保证面铣刀的切削总是顺铣。双向多次切削也称为Ｚ形切削。如图５－２２(ｃ)和图５－２２(ｄ)所示。它的应用也很频繁。效率比单向多次切削要高。但刀具要从顺铣方式改为逆铣方式。从而在精铣平面时影响加工质量。因此平面质量要求高的平面精铣通常并不使用这种刀路。图５－２２(ａ)和图５－２２(ｂ)所示为粗加工和精加工的单向多次平面切削。图５－２２(ｃ)和图５－２２(ｄ)所示为粗加工和精加工的双向多次平面切削。比较这两种方法的Ｘ、Ｙ运动以及粗加工与精加工刀具路径的差异。注意两图中的起点位置(Ｓ)和终点位置(Ｅ)。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

这里用刀具中心的粗圆点来表示它们。为了安全起见。不管使用哪种切削方法。起点和终点都在间隙位置。切削方向可以沿Ｘ轴或Ｙ轴方向。它们的原理完全一样。二、立铣刀的周铣削工艺１.立铣刀的周铣削考虑的问题圆周铣削中最常用的刀具为立铣刀。立铣刀的应用范围很广。它应用在铣削加工大多数的结构加工中。在铣削加工使用中。应对立铣刀的直径、刀具形式、切削刃、Ｒ角、刀柄以及刀具材料等予以考虑。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

１)立铣刀的加工内容立铣刀能够完成的加工内容包括:圆周铣削和轮廓加工。槽和键槽铣削。开放式和封闭式型腔。小面积的表面加工。薄壁的表面加工。镗平底沉头孔。孔面加工。倒角。修边等。２)立铣刀的形状立铣刀常见的形状是平底铣刀(机械加工厂中最常用的形状)、球头铣刀(端部为球面)以及Ｒ形铣刀(端部有圆角)。每种类型的立铣刀适用于特定类型的加工。标准平底铣刀适用于需要平底或工件侧壁与底面成９０°角的面铣加工。球头铣刀用于各种表面上的三维加工。Ｒ刀与球头铣刀类似。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

它可以用于三维加工。也可以用于工件侧面与底面有圆角的加工。对于一些特殊的加工还需要用到其他形状的刀具。例如键槽立铣刀(也称开槽钻头)或锥形球头铣刀。图５－２３所示为三类最常见的立铣刀以及其刀具Ｒ角半径与刀具直径之间的关系。３)立铣刀的尺寸在ＣＮＣ加工中。必须考虑的立铣刀尺寸因素包括立铣刀直径、立铣刀长度和螺旋槽长度。４)刀齿数量选择立铣刀。尤其是加工中等硬度工件材料时。刀齿数量的考虑应引起重视。小直径或中等直径的立铣刀。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

这些立铣刀通常有两个、三个或四个刀齿(或更多的刀齿)。被加工工件材料类型和加工的性质往往是选择刀齿数量的决定性因素。在加工塑性大的工件材料如铝、镁等时。为避免产生积屑瘤。常用刀齿少的立铣刀。如两齿(两个螺旋槽)的立铣刀。立铣刀刀齿越少。一方面可避免在切削量较大时产生积屑瘤(这是因为螺旋槽之间的容屑空间较大)。另一方面。刀齿数越少。编程的进给率越小(Ｆ＝ｆｚ×ｚ×ｎ)。５)转速和进给率关于转速和进给率的选用。本书的其余部分已有论述。这里主要针对立铣刀的应用进行补充。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

立铣刀主轴转速:硬质合金可转位立铣刀相对标准的ＨＳＳ刀具而言。在加工钢材时。主轴转速应相对高一些。硬质合金刀具在加工中。随着主轴转速的提高。与刀具切削刃接触的钢材的温度也升高。从而降低材料的硬度。这时加工条件较好。硬质合金刀具使用的主轴转速通常为标准ＨＳＳ刀具的３~５倍。硬质合金可转位立铣刀加工时。若使用较低主轴转速。容易使硬质合金刀具崩裂甚至损坏。但对于高速钢刀具。使用较高主轴转速会加速刀具的磨损。对于一般立铣刀。主轴转速ｎ的单位是ｒ/ｍｉｎ。一般根据切削速度ｖｃ来选定。计算公式为上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

式中。Ｄ———刀具直径(ｍｍ)。但在使用球头刀时要做一些调整。球头铣刀的计算直径ＤＱ要小于球头铣刀名义直径Ｄ。实际转速不应按铣刀名义直径Ｄ计算。而应按计算直径ＤＱ计算。式中。Ｄ———铣刀直径。ａｐ———切削深度。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

立铣刀应用中的进给速度:在数控编程中。立铣刀加工应考虑在不同的形势下选择不同的进给速度。如在初始切削进刀时。特别是键槽铣刀Ｚ轴向下进行深度Ｚ方向铣削。受力较大。所以应以相对较慢的速度进给。立铣刀在铣槽加工中。若从平面侧进刀。则可能产生全刀齿切削时。刀具底面和周边都要参与切削。切削条件相对较恶劣。可以设置较低的进给速度。在加工过程中。进给速度也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整。但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等限制。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

６)冷却液和润滑剂用高速钢(ＨＳＳ)刀具加工时一般都需要使用冷却液。正确地使用冷却液可以延长刀具寿命及提高表面加工质量。另一方面。使用硬质合金刀片刀具时。并不总是需要冷却液的。尤其是在粗加工钢材毛坯时。另外注意不要将冷却液用在已经进入材料的切削刃上。７)刀具颤振圆周铣削中发生颤振有很多原因。主要包括刀具安装不牢固、刀具长度过大(从刀架中伸出的部分)、加工薄壁材料时切削深度过大或过大的进给率等。刀具偏斜也会产生振动。发生颤振可同时改变主轴转速和切削进给率进行试验。如果仍然存在颤振。则需要检查加工方法和安装刚度。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

８)余量的去除圆周铣削主要是半精加工和精加工。有时也可用于粗加工。９)立铣刀切削的进/退刀控制方法在数控铣削中由于其控制方式的加强。与普通铣床只能手工控制相比有很大的差别。在进刀时可以采取更加合理的方式以达到最佳的切削状态。切削前的进刀方式有两种:一是垂直方向进刀(常称为下刀)和退刀。另一种是水平方向进刀和退刀。对于数控加工来说。这两个方向的进刀都与普通铣削加工不同。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

(１)深度方向切入工件的进/退刀方式。当在普通铣床上加工一个封闭的型腔零件时。一般都会分成两个工序:先预钻一个孔。再用直径比孔径小的立铣刀切削。而在数控加工中。数控编程软件通常有三种深度方向切入工件进刀的方式:一是直接垂直向下进刀。二是斜线轨迹进刀方式。如图５－２６所示。三是螺旋式轨迹进刀方式。(２)水平方向进/退刀方式。为了改善铣刀开始接触工件和离开工件表面时的状况。数控编程时一般要设置刀具接近工件和离开工件表面时的特殊运行轨迹。以避免刀具直接与工件表面相撞及保护已加工表面。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

水平方向进/退刀方式分为“直线”与“圆弧”两种方式。需要分别设定进刀线长度和进刀圆弧半径。精加工轮廓时。比较常用的方式是。以被加工表面相切的圆弧方式接触和退出工件表面。如图５－２７所示。图中的切入轨迹是以圆弧方式与被加工表面相切。退出时也是以一个圆弧轨迹离开工件。另一种方式是。以被加工表面法线方向进入接触和退出工件表面。进入和退出轨迹是与被加工表面相垂直(法向)的一段直线。此方式相对轨迹较短。适用于表面要求不高的情况。常在粗加工或半精加工中使用。１０)刀具Ｚ向高度设置(１)起止高度。起止高度是指进/退刀的初始高度。在程序开始时。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

刀具将先到达这一高度。同时在程序结束后。刀具也将退回到这一高度。起止高度大于或等于安全高度。安全高度也称为提刀高度。是为了避免刀具碰撞工件而设定的高度(Ｚ值)。安全高度是指在铣削过程中。刀具需要转移位置时将退到这一高度再进行Ｇ００插补到下一进刀位置。此值一般情况下应大于零件的最大高度(即高于零件的最高表面)。图５－２８所示为各种高度及进给的示意图。(２)慢速下刀或进刀相对距离(安全间隙)。该值通常为相对值。刀具以Ｇ００快速下刀到指定位置。然后以切削进给速度下刀到加工位置。如果不设定该值。刀具以Ｇ００的速度直接下刀到加工位置。若该位置又在工件内或工件上。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

且采用垂直工件面下刀或垂直工件轮廓进刀方式。则极不安全。即使是在空隙位置下刀。使用该值也可以使机床有缓冲过程。确保下刀所到位置的准确性。但是该值也不宜取得太大。因为下刀插入速度往往比较慢。太长的慢速下刀距离将影响加工效率。但也不能太小。应充分考虑到毛坯余量的不稳定性和可能的刀具尺寸误差。Ｚ向距离可称为Ｚ向安全间隙。侧向距离可称为侧向安全间隙。编程中应注意安全间隙的设置。这是非常重要的一个细节。(３)抬刀控制。在加工过程中。当刀具需要在两点间移动而不切削时。是否提刀到安全平面?当设定为提刀时。刀具将先提高到安全平面。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

再在安全平面上移动。否则将直接在两点间移动而不提刀。直接移动可以节省抬刀时间。但前提是在移动路径中不能有障碍的结构。编程中。当分区域选择加工面并分区加工时。应特别注意的是中间没有选择的部分是否有高于刀具移动路线的部分。有则抬刀到安全高度。没有则可直接移动。在粗加工时。对较大面积的加工通常建议使用抬刀。以便加工时可以暂停。对刀具进行检查。１１)切削方向切削方向有两种模式:顺铣。也称为向内铣削(从工件的实体外向实体内)。逆铣。也称为向外铣削(从工件的实体内向实体外)。图５－２９所示为主轴正转时的顺铣和逆铣的指令应用。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

当使用指令Ｍ０３功能时。主轴为顺时针旋转。使用Ｇ４１指令。刀具半径将偏置到工件左侧。则刀具为顺铣模式。相反。如果使用Ｇ４２指令。偏置到工件右侧。则刀具为逆铣模式。大多数情况下。顺铣模式是圆周铣削中较好的模式。尤其是在具有精加工的操作中。２.型腔铣削１)型腔铣削加工的方法型腔铣削也是ＣＮＣ铣床、加工中心中常见的一种加工。型腔铣削需要在边界线确定的一个封闭区域内去除材料。该区域由侧壁和底面围成。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

其侧壁和底面可以是斜面、凸台、球面以及其他形状。型腔内部可以全空或有孤岛。对于形状比较复杂或内部有孤岛的型腔则需要使用计算机辅助(ＣＡＭ)编程。型腔铣削编程时有两个重要问题:刀具切入方法及粗加工方法刀路设计。把刀具引入到型腔进行铣削有两种方法:一是使用键槽铣刀沿Ｚ轴切入工件。立铣刀不能直接沿Ｚ轴切入工件。必须先预钻孔。然后通过孔垂向切入。二是可以选择斜向切入方法。但注意斜向切入的位置和角度的选择应适当。型腔的加工分粗、精加工。先用粗加工从内部切除大部分材料。粗加工不可能都在顺铣模式下完成。也不可能保证所有地方留作精加工的余量完全均匀。所以在精加工之前通常要进行半精加工。这种情况下可能使用一把或多把刀具。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

２)矩形型腔的加工工艺分析下面以图５－３１所示矩形型腔为例进行讨论.(１)刀具选择。零件图中矩形型腔的四个角都是圆角。圆角的半径限制刀具的半径选择。圆角的半径大于或等于所用精加工刀具的半径。本例中圆角为Ｒ４ｍｍ。使用ϕ８ｍｍ键槽铣刀(中心切削立铣刀)。对于粗加工。该刀具较为适宜。但精加工中刀具半径应略小于圆角半径。以使刀具真正地切削而不是摩擦圆角。选用ϕ６ｍｍ立铣刀比较合理。因此确定粗加工刀具直径ϕ８ｍｍ。精加工刀具直径ϕ６ｍｍ。(２)切入方法及切入点和粗加工路线。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

由于必须切除封闭区域内的所有材料(包括底部)。所以一定要考虑刀具可以垂直切入或斜向切入到所需深度的切入点位置。斜向切入必须在空隙位置进行。但垂直切入几乎可以在任何地方进行。切入点有两个位置比较实用:型腔中心、型腔拐角圆心。本例中选择从型腔拐角开始的方法。选择左下角的型腔拐角圆心作为开始点。粗加工时。刀具运动采用Ｚ字形行切路线。即在一次切削中使用顺铣模式。而另一次切削中则使用逆铣。计算比较简单。然后在不抬刀的情况下环绕一周进行半精加工。(３)工件零点。工件轮廓Ｘ、Ｙ向对称。程序中选用型腔中心作为Ｘ、Ｙ向的工件零点。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

假设上表面已经过精加工。选工件上表面为Ｚ向零点。(４)加工方法及余量分析。如前所述。让刀具沿Ｚ字形路线在封闭区域内来回运动是一种高效的粗加工方法。Ｚ字形路线粗加工通常选择型腔的拐角圆心为刀具起点位置。粗加工刀具沿Ｚ字形路线来回运动在加工表面上。留下扇形残留量。那些凸起的点是随后加工的最大障碍。这种Ｚ字形刀具路径加工的表面不适合用作精加工。因为切削不均匀余量时很难保证公差和表面质量。为了避免后面可能出现的加工问题。需进行半精加工操作。其目的是消除扇形残留量。如图５－３２所示。从粗加工最后的位置接着开始半精加工。刀具路径环绕一周。得到均匀精加工余量。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

型腔粗加工留下的加工余量包括精加工余量和半精加工余量。对于高硬度材料或使用较小直径的刀具时。通常精加工余量是一个较小的值。本例取精加工余量为０.５ｍｍ。半精加工余量(图５－３２中的Ｃ值)主要解决粗加工的扇形残留量。即使余量为零也是适当的。本例取半精加工余量等于０.５ｍｍ。(５)刀路设计及计算。①Ｚ形刀路间距值。型腔在型腔粗加工后的实际形状与两次切削之间的间距有关。型腔粗加工中的间距也就是刀具切入材料的宽度。与所需切削次数和刀具直径有关。刀路间距通常为刀具直径的７０％~９０％。相邻两刀应有一定的重叠部分。最好先对刀路间距值进行估算。选择与期望的刀具直径百分数相近的值。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

切削的次数又与型腔的切削宽度(Ｗ)有关。间距要选择合理。最好能保证每次切削的间距相等。可以根据估算的刀路间距值和型腔的切削宽度(Ｗ)估算切削次数。然后再精确地计算出间距。如果间距计算值过大或过小。还可以调整切削次数Ｎ。重新计算精确的间距值。计算公式如下:式中。Ｎ———选择次数。Ｑ———Ｚ形刀路间距。其他各字母含义如图５－３３所示。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

本例设５个等距的间距。又因为型腔宽度Ｗ＝４０ｍｍ。粗加工刀具直径为ϕ８ｍｍ(ϕ刀＝４ｍｍ)。精加工余量Ｓ＝０.５ｍｍ。半精加工余量Ｃ＝０.５ｍｍ。因此间距尺寸为间距６ｍｍ为ϕ８ｍｍ立铣刀直径的７５％。对于ϕ８ｍｍ的立铣刀来说比较合适。②Ｚ形刀路切削长度。在进行半精加工前。必须计算每次切削的长度。即增量上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

本例中Ｄ值为这就是各间距之间的切削增量长度(不使用刀具半径偏置)。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

③半精加工切削的长度和宽度。半精加工运动的唯一目的就是消除不平均的加工余量。由于半精加工与粗加工往往使用同一把刀具。因此通常从粗加工的最后刀具位置开始进行半精加工。本例中即型腔的左上角。图５－３３所示为半精加工起点和终点之间的运动。④半精加工切削的长度Ｌ１和宽度Ｗ１值。即它的实际切削距离。可通过下面公式计算:上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

⑤精加工刀具路径。粗加工和半精加工完成后。可以使用另一把刀具ϕ６ｍｍ进行精加工并得到最终尺寸。编程时必须使用刀具补偿来保证尺寸公差。并用适当的主轴转速和进给率保证所需的表面质量。选择轮廓中心点作为加工起点位置。精加工切削中。应该使用刀具半径偏置功能。这主要是为了在加工过程中保证尺寸公差。由于刀具半径补偿不能在圆弧插补运动中启动。因此必须添加直线导入和导出运动。引导圆弧半径的计算。一般采用与窄槽计算完全相同的方法。图５－３４所示为矩形型腔的典型精加工刀具路径(起点在型腔中心)。上一页下一页返回项目三编制端盖数控铣削程序

本例中矩形型腔宽度相对刀具直径较大。可以用下面的方法计算:⑥矩形型腔编程。完成以上工艺分析和计算后。便可对型腔进行编程了(程序Ｏ２００８)。程序选用一把ϕ８ｍｍ的键槽铣刀作为粗加工刀具且能进行垂向切削。选用一把ϕ６ｍｍ立铣刀用于精加工上一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计任务引入图５－３９所示为薄板状的支架。结构形状较复杂。是数控铣削加工的一种典型平面类零件。下面简要介绍该零件的工艺分析过程。【任务说明】１.会进行零件功能、精度和工艺性分析。２.会为盖架类零件选择合理的定位基准。３.具备拟订中等复杂盖架类零件数控车削加工工艺规程的能力。４.能够独立选择合理的加工余量、工序尺寸和切削用量。５.会填写机械加工工艺过程卡。６.会编制数控铣削加工程序。下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计【知识点、技能点】１.零件分析方法。２.定位基准选择方法。３.数控铣削加工工艺过程拟订程序。４.加工余量、工序尺寸和切削用量的确定方法。５.机械加工工艺过程卡的内容。６.数控铣削编程知识。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计任务分析输出如图５－３９所示支架数控铣削加工工艺文件。相关知识适合数控铣削零件的工艺分析。１.对适合数控铣削零件图样的工艺分析１)分析零件的尺寸标注在分析零件图时。除了考虑尺寸数据是否有遗漏或重复、尺寸标注是否模糊不清和尺寸是否封闭等因素外。还应该分析零件图的尺寸标注方法是否便于编程。无论是用绝对、增量还是混合方式编程。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计都希望零件结构的形位尺寸从同一基准出发标注或直接给出坐标尺寸这种标注方法不仅便于编程。而且便于尺寸之间的相互协调。且便于保持设计、制造及检测基准与编程原点设置的一致性。不从同一基准出发标注的分散类尺寸。可以考虑通过编程时坐标系变换的方法。或通过工艺尺寸链解算的方法变换为统一基准的工艺尺寸。此外。还有一些封闭尺寸。如图５－４０所示。为了同时保证这三个孔间距的公差。直接按名义尺寸编程是不行的。在编程时必须通过尺寸链的计算。对原孔位尺寸进行适当的调整。以保证加工后的孔距尺寸符合公差要求。实际生产中有许多与此相类似的情况。编程时一定要引起注意。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计２)分析加工的质量要求检查零件加工结构的质量要求。如尺寸加工精度、几何公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可以得到保证。是否还有更经济的加工方法或方案。虽然数控铣床的加工精度高。但对一些过薄的腹板和缘板零件应认真分析其结构特点。这类零件在实际加工中因较大切削力的作用容易使薄板产生弹性退让变形。从而影响到薄板的加工精度。同时也会影响到薄板的表面粗糙度。当薄板的面积较大而厚度又小于３ｍｍ时。应充分重视这一问题。并采取相应措施来保证其加工的精度。如在工艺上。通过减小每次进刀的切削深度或切削速度。从而减小切削力等方法来控制零件在加工过程中的变形。并利用ＣＮＣ机床的循环编程功能减少编程工作量。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计在用同一把铣刀、同一个刀具补偿值编程加工时。由于零件轮廓各处尺寸公差带不同(见图５－４１)。故很难同时保证各处尺寸在尺寸公差范围内。这时一般采取的方法是:兼顾各处尺寸公差。在编程计算时。改变轮廓尺寸并移动公差带。改为对称公差。采用同一把铣刀和同一个刀具半径补偿值加工。图５－４１中括号内的尺寸。其公差带均做了相应的改变。计算与编程时选用括号内的尺寸。３)零件的内转接凹圆弧零件的内槽及缘板之间的内孔转接圆弧半径Ｒ往往限制了刀具直径Ｄ的增大(见图５－４２)。一般来说。当Ｒ<０.２Ｈ时。可以判定零件上该部位的工艺性不好(Ｈ为被加工轮廓面的最大高度)。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计这种情况下。除非设计人员同意改动。否则虽然加工工艺性较差。但仍应选用不同直径的铣刀分别进行粗、精加工。以最终保证零件上内转接圆弧半径的要求。在一个零件上。多个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。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与换刀次数。并避免因频繁换刀而增加零件加工面上的接刀痕。降低表面质量。若多个凹圆弧想只用一把刀集中连续加工。则刀具的半径受最小的凹圆弧半径的限制。即Ｄ/２≤圆弧半径Ｒ。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计４)零件的槽底圆角半径零件的槽底圆角半径或腹板与缘板相交处的圆角半径对平面的铣削影响较大。当半径ｒ越大时。铣刀端刃铣削平面的能力越差。效率也越低。如图５－４３所示。因为铣刀与铣削平面接触的最大直径ｄ＝Ｄ－２ｒ(Ｄ为铣刀直径)。当Ｄ越大而ｒ越小时。铣刀端刃铣削平面的面积越大。加工平面的能力越强。铣削工艺性越好。当ｒ过大时。可先用ｒ较小的铣刀粗加工(注意防止ｒ被“过切”)。再用ｒ符合零件要求的铣刀进行精加工。综上所述。在分析零件图时。应综合考虑多方面因素的影响。权衡利弊。选择最佳的加工工艺方案。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计例如。对选择不同规格的铣刀进行粗、精加工以及减少换刀次数的问题。应根据生产批量的大小、加工精度要求的高低和编程是否方便等因素。进行综合分析。以获得最佳的工艺方案。２.数控铣削加工零件的工序顺序在数控铣床及键铣加工中心上加工零件。工序比较集中。在一次装夹中。应尽可能完成全部工序。根据数控机床的特点。为了保持数控铣床及键铣加工中心的精度、降低生产成本、延长使用寿命。通常把零件的粗加工。特别是基准面、定位面的加工放在普通机床上进行。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序(包括表面处理、清洗和检验等)。这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。因此。在设计工艺路线时。应合理安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。并解决好工序间的衔接问题。一般适合数控铣削加工零件的大致的加工顺序如下:(１)加工精基准。(２)粗加工主要表面。(３)加工次要表面。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计(４)安排热处理工序。(５)精加工主要表面。(６)最终检查。３.数控铣削工序的各工步顺序由于数控机床具有集中工序加工的特点。在数控铣床或加工中心上的一个加工工序。一般为多工步。使用多把刀具。因此在一个加工工序中应合理安排工步顺序。它将直接影响到数控铣床或加工中心的加工精度、加工效率、刀具数量和经济性。安排工步时除考虑通常的工艺要求之外。还应考虑下列因素:上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计(１)以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的内容。最好接连进行。以减少刀具更换次数。节省辅助时间。如图５－４５所示可以用同一把钻头把不在同一高度的中心孔一次加工完成。(２)在一次安装的工序中进行的多个工步。应先安排对工件刚性破坏较小的工步。(３)工步顺序安排和工序顺序安排等考虑的问题是类似的。如都遵循由粗到精的原则。即先进行重切削、粗加工。去除毛坯大部分加工余量。然后安排一些发热小、加工要求不高的加工内容(如钻小孔、攻螺纹等)。最后再进行精加工。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计(４)考虑走刀路线。减少空行程。如决定某一结构的加工顺序时。还应兼顾到邻近加工结构的加工顺序。考虑相邻加工结构的一些相似的加工工步能否统一起来。用一把刀接连加工。以减少换刀次数和空行程移动量。任务实施支架数控铣削加工工艺设计训练。１.零件图样工艺分析１)结构分析由图５－３９可知。该零件的加工轮廓由列表曲线、圆弧及直线构成。形状复杂。上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计加工、检验都较困难。除粗铣底平面宜在普通铣床上完成外。其余各加工部位均需采用数控铣床加工。２)精度分析该零件的列表曲线尺寸公差为０.２ｍｍ。其余尺寸精度等级都为ＩＴｌ４级。表面粗糙度均为Ｒａ６.３μｍ。比较容易加工。但其腹板厚度只有２ｍｍ。且面积较大。加工时极易产生振动。处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。３)毛坯、余量分析上一页下一页返回项目四支架数控铣削加工工艺设计支架的材料为锻铝ＬＤ５。毛坯为铸件。形状与零件相似。各处均有单边加工余量５ｍｍ(毛坯图略)。零件在加工后各处厚薄尺寸相差非常大。