《数控加工技术》课件-项目7：数控铣削加工技术

1.数控铣削简介SHUKONGJISHU

数控铣削简介

数控铣削简介数控铣削简介数控铣床上可加工复杂的曲线轮廓、复杂的空间曲面，铣削后平面的尺寸公差等级可达IT9～IT6，表面粗糙度可达Ra3.2～Ra1.6。

数控铣削简介

1、数控铣床的机床坐标系2、数控铣床的机床原点与参考点3、数控铣床的主要功能4、数控铣削刀具切入切出的路径设置5、数控顺铣加工方式目录6、数控铣削立体轮廓的走刀路线

数控铣削简介

1、数控铣床的机床坐标系2、数控铣床的机床原点与参考点

数控铣削简介

3、数控铣床的主要功能4、数控铣削刀具切入切出路径设置5、数控顺铣加工方式6、数控铣削立体轮廓走刀路线

数控铣削简介

2.数控铣床的夹具和刀具介绍SHUKONGJISHU

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具1.夹具的基本要求①为了保证零件安装位置与机床坐标系及坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，同时还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸关系。②在加工过程中，为了保证夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具不发生干涉，夹具在设计和制造时应尽可能使待加工面充分暴露，同时夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离。③夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。数控铣床工艺装备--夹具2.常用夹具①万能组合夹具适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣加工。②专用铣切夹具

是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。③多工位夹具

这类夹具可以同时装夹多个零件，减少换刀次数，可以一边加工，一边装卸零件。从而缩短生产准备时间、提高生产效率。主要适用于中批量生产。④气动或液压夹具

这类夹具能自动控制定位和夹紧，能减少工人劳动强度和提高生产效率，其应用范围较广，特别适合大批量生产。⑤真空夹具对于具有较大定位平面或较大可密封面积的零件，特别适合使用这类夹具。有的数控铣床自身带有通用真空平台，在安装零件时，可直接用特别制作的橡胶条嵌入夹具的密封槽内，再将坯件放上，开动真空泵，就可以将坯件吸紧。因此，这类夹具使用比较方便，且定位和吸紧可靠。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具

数控铣床的夹具和刀具介绍

常见的数控铣削刀具有面铣刀、立铣刀、球头铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀、键槽铣刀和模具铣刀等。1.面铣刀如图所示，面铣刀圆周方向切削刃为主切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀刃为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。高速钢面铣刀直径d=80～250mm，螺旋角β=10°，刀齿数Z=10～26。数控铣床工艺装备--夹具硬质合金面铣刀的铣削速度、加工效率和零件表面质量均高于高速钢铣刀，并可加工带有硬皮和淬硬层的零件，因而在数控加工中得到了广泛应用。如图所示，常用的硬质合金面铣刀，其中使用最广泛的是转位式面铣刀。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具硬质合金面铣刀的铣削速度、加工效率和零件表面质量均高于高速钢铣刀，并可加工带有硬皮和淬硬层的零件，因而在数控加工中得到了广泛应用。如图所示，常用的硬质合金面铣刀，其中使用最广泛的是转位式面铣刀。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具可转位面铣刀有粗齿、细齿和密齿三种。粗齿铣刀容屑空间大，常用于粗铣钢件；粗铣带断续表面的铸件和在平稳条件下铣削钢件时，可选用细齿铣刀；密齿铣刀的每齿进给量较小，主要用于加工薄壁铸件。面铣刀主要参数的选择：标准可转位面铣刀直径为φ（16～630mm），应根据侧吃刀量α选择适当的铣刀直径，铣刀尽量包容零件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，减少相邻两次进给之间的接刀痕迹，保证铣刀的耐用度。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具加工较大的平面时，为了提高生产效率和提高加工表面质量，一般采用刀片镶嵌式盘形面铣刀，采用粗铣和精铣两次走刀。粗铣刀的直径要小些，以减小切削扭矩；精铣刀的直径大些，以减少接刀刀痕，提高表面加工质量。粗加工内轮廓时，铣刀最大直径Dmax可按下式计算，如图所示。式中：D——轮廓的最小凹圆角直径；δ——圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；δ1——精加工余量；

——圆角两邻边的最小夹角。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具2.立铣刀立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀，其结构如图所示。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，可同时进行切削，也可单独进行切削。圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。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。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能作轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具立铣刀的直径范围是2～80mm，柄部有直柄、莫氏锥柄、7∶24锥柄等多种形式。高速钢立铣刀应用较广，但切削效率较低。固尽量不用高速钢立铣刀加工毛坯面。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具硬质合金可转位式立铣刀基本结构与高速钢立铣刀相似，但切削效率是高速钢立铣刀的2～4倍，且适合于数控铣床、加工中心上的切削加工，如图所示。数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具加工凹槽轮廓的立铣刀的参数选择，推荐按下述经验数据选取。（1）刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径ρ，一般取R=（0.8～0.9）ρ；（2）零件的加工高度H≤（1/4～1/6）R，以保证刀具具有足够的刚度；（3）对不通孔（深槽），选取l=H+（5～10）mm；（4）加工外形及通槽时，选取l=H+r+（5～10）mm（r为端刃圆角半径）。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具3.模具铣刀模具铣刀由立铣刀发展而来，可分为圆锥形立铣刀（圆锥半角取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，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。一般，d=4～6mm。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具图所示为高速钢制造的模具铣刀

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具如图所示为用硬质合金制造的模具铣刀。小规格的硬质合金模具铣刀多制成整体结构，直径φ16mm以上的模具铣刀制成焊接或机夹可转位刀片结构。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具4.键槽铣刀如图所示，键槽铣刀有两个刀齿，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。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具直柄键槽铣刀直径一般取2～22mm，锥柄键精铣刀直径一般取14～50mm。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。键槽铣刀主要用于立式铣床上加工圆头封闭键槽等。键槽铣刀圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延伸至轴心，螺旋角较小，使端面刀齿强度得到了增强，外形既像立铣刀，又像钻头。端面刀齿上的切削刃为主切削刃，圆柱面上的切削刃为副切削刃。加工键槽时，每次先沿铣刀轴向进给较小的量，然后再沿径向进给，这样反复多次，可完成键槽的加工。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具5.鼓形铣刀如图左所示，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。鼓形铣刀多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的零件表面进行三坐标加工，如图右所示。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具6.成形铣刀如图所示，成形铣刀一般是为特定形状的零件或加工内容专门设计制造的，如渐开线齿面、燕尾槽和T形槽等。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具7.锯片铣刀锯片铣刀可分为中小规格的锯片铣刀和大规格锯片铣刀。数控镗铣床及加工中心主要用中小规格的锯片铣刀，如图所示。目前国外有可转位锯片铣刀。锯片铣刀主要用于大多数材料的切断、内外槽铣削、组合铣削、齿轮的粗加工等。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具（四）

数控铣床上的编程坐标系建立少)

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具1.将编程坐标系零点建在中心的对刀方法1)回参考点：+Z,+X,+Y.2)手动，主轴正转3）手轮慢速靠近工件4）碰工件左侧面，取机床的X坐标--X1.

碰工件右侧面，取机床的X坐标--X2.

碰工件前侧面，取机床的Y坐标--Y1.

碰工件后侧面，取机床的Y坐标—Y2.

碰工件上表面，取机床的Z坐标—Z05）(X1+X2)/2,(Y1+Y2)/2,Z0即为编程坐标系零点的机床坐标。

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床的夹具和刀具介绍

数控铣床工艺装备--夹具2.将编程坐标系零点建在左下角的对刀方法：1)回参考点：+Z,+X,+Y.2)手动，主轴正转3）手轮慢速靠近工件4）碰工件左侧面，取机床的X坐标+刀具半径的值作为—X0

碰工件前侧面，取机床的Y坐标+刀具半径的值作为—Y0

碰工件上表面，取机床的Z坐标—Z05）X0,Y0,Z0即为编程坐标系零点的机床坐标。3.铣削刀具的选择SHUKONGJISHU项目七

任务三铣削刀具的选择

数控铣削刀具的选择数控铣床工艺装备---刀具的选择原则选择铣削刀具？1.铣削刀具选择总的原则安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

数控铣削刀具的选择数控铣床工艺装备---刀具2.数控铣削对刀具的要求：①铣刀刚性要好铣刀刚性好在加工时，可以采用大切削用量，以减少刀具走刀路径和空走刀，缩短加工时间、提高生效率。②铣刀的耐用度要高铣刀的耐用度要高，尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。

除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。项目七

任务三铣削刀具的选择

数控铣削刀具的选择数控铣床工艺装备---刀具①铣刀类型选择

加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀。

铣大的平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。

铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。项目七

任务三铣削刀具的选择

数控铣削刀具的选择数控铣床工艺装备---刀具②铣刀角度的选择

铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角。

主偏角为切削刃与切削平面的夹角。铣刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等几种。主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。项目七

任务三铣削刀具的选择

数控铣削刀具的选择数控铣床工艺装备---刀具③铣刀的齿数(齿距)选择

直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。

粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工，当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。

密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。

为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣刀。项目七

任务三铣削刀具的选择

数控铣削刀具的选择数控铣床工艺装备---刀具总之，选择铣刀时，首先要注意根据加工零件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、寿命长的铣刀，同时铣刀类型应与零件表面形状和尺寸相适应。加工较大的平面应选择面铣刀；加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓应选择立铣刀；加工空间曲面、模具形腔或凸模成形表面等多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直径或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。项目七

任务三铣削刀具的选择

4.数控铣床常用的基础编程指令SHUKONGJISHU

数控铣床常用的基础编程指令

数控铣床常用的编程指令1、快速定位指令G002、直线插补指令G013、顺时针圆弧插补指令G024、逆时针圆弧插补指令G035、加工平面设定指令G17、G18、G196、自动返回参考点指令G28

数控铣床常用的编程指令1、快速定位指令G002、直线插补指令G013、顺时针圆弧插补指令G02

数控铣床常用的基础编程指令

数控铣床常用的编程指令4、逆时针圆弧插补指令G035、加工平面设定指令G17、G18、G196、自动返回参考点指令G28

数控铣床常用的基础编程指令

5.品字槽的编程实例SHUKONGJISHU品字槽的编程实例品字槽的编程实例1、坐标尺寸指令G90、G912、子程序指令M98、M993、品字槽的数控编程

目录品字槽的编程实例1、坐标尺寸指令G90、G91格式：绝对值编程：G90X_Y_Z_;增量值编程：G91X_Y_Z_;

说明：（1）G90指令规定在编程时按绝对值方式输入坐标，即移动指令终点的坐标值X、Y、Z都是以零件坐标系坐标原点（程序零点为基准来计算）。（2）G91指令规定在编程时按增量值方式输入坐标，即程序中的坐标值X、Y、Z都是相对坐标值，即相对于前一点的坐标的增量值。若终点相对于始点的方向判断正负，与坐标轴同向取正，反向取负。品字槽的编程实例品字槽的编程实例1、坐标尺寸指令G90、G91如图所示，从起点到终点，绝对值指令编程和增量值指令编程的对比如下：绝对值指令编程：G90X20Y120.;增量值指令编程：G91X-70Y80.;品字槽的编程实例品字槽的编程实例子程序指令（M98、M99）当程序中含有某些固定顺序或重复出现的区域时，可以将其作为“子程序”存入存储器内，反复调用以简化程序。子程序以外的加工程序称为“主程序”。指令功能

M98是调用子程序

M99是子程序结束。品字槽的编程实例品字槽的编程实例子程序指令（M98、M99）编程格式

①主程序中调用子程序编程格式：M98P×××××××

注意：

P后的前3位数字为子程序被重复调用的次数，当不指定重复次数时，子程序只调用一次，后4位数字为子程序号。

M98程序段中，不得有其他指令出现。②子程序编程格式：O××××（子程序号）…M99

注意：

M99表示子程序结束，并返回主程序。品字槽的编程实例品字槽的编程实例子程序指令（M98、M99）编程格式①主程序中调用子程序编程格式：M98P×××××××

注意：

P后的前3位数字为子程序被重复调用的次数，当不指定重复次数时，子程序只调用一次，后4位数字为子程序号。

M98程序段中，不得有其他指令出现。②子程序编程格式：O××××（子程序号）…M99

注意：

M99表示子程序结束，并返回主程序。品字槽的编程实例品字槽的编程实例子程序指令（M98、M99）如图所示，加工3个形状大小相同的槽，进给速度F=100mm/min，主轴转速S=1500r/min，编程原点为O点，选用

6的立铣刀。就可以将1个槽的加工编写成子程序，再在主程序中调用3次子程序，即可完成加工。品字槽的编程实例品字槽的编程实例子程序指令（M98、M99）主程序品字槽的编程实例品字槽的编程实例子程序指令（M98、M99）子程序品字槽的编程实例

6.数控铣削半径补偿和长度补偿指令SHUKONGJISHU数控铣削半径补偿和长度补偿指令1、刀具半径补偿指令G40、G41、G422、刀具长度补偿指令G43、G44、G49

凸模板数控编程刀具半径补偿指令(G41、G42、G40)（1）刀具半径补偿功能的作用。

在用铣刀进行轮廓加工时，因为铣刀具有一定的半径，所以刀具中心（刀心）轨迹和工件轮廓不重合。使用刀具半径补偿功能编制零件加工程序时，只需按零件轮廓编程，并在控制面板上用键盘(CRT/MDI)方式，人工输入刀具半径补偿值，CNC系统便能自动计算出刀具中心的偏移量，进而得到偏移后的中心轨迹，并使系统按刀具中心轨迹运动。

凸模板数控编程刀具半径补偿指令(G41、G42、G40)（2）刀具补偿判定：

假定工件不动，顺着刀具前进方向看：

①刀具位于工件轮廓的左边：G41---刀具半径左补偿指令（简称左刀补）。

②刀具位于工件轮廓的右边：G42---刀具半径左补偿指令（简称右刀补）。

③G40是取消刀具半径补偿指令。使用该指令后，G41、G42指令无效。

凸模板数控编程刀具半径补偿指令(G41、G42、G40)（2）刀具补偿判定：

假定工件不动，顺着刀具前进方向看：

①刀具位于工件轮廓的左边：G41---刀具半径左补偿指令（简称左刀补）。

②刀具位于工件轮廓的右边：G42---刀具半径左补偿指令（简称右刀补）。

③G40是取消刀具半径补偿指令。使用该指令后，G41、G42指令无效。

凸模板数控编程（3）编程格式：G41/G42G00X

Y

D01G41/G42G01X

Y

D01注意事项：①建立和取消刀具半径补偿必须在指定平面中进行。②建立和取消刀具半径补偿必须与G01或G00指令组合完成。③以G17为例，X、Y是G01、G00运动的目标点坐标值。④D为刀具补偿号（或称刀具偏置代号地址字），后面常用两位数字表示，如D01,D02，地址01，02中存放的为刀具中心与零件轮廓线之间的偏移距离

，如图所示。

凸模板数控编程（4）编程注意事项:①建立补偿的程序段，必须是在补偿平面内不为零的直线移动。②建立补偿的程序段，一般应在切入工件之前完成。刀补生效是在刀补指令下一行不为零的平面内移动程序段。③撤销补偿的程序段，一般应在切出工件之后完成，否则会发生碰撞。④当建立起正确的偏移向量后，系统就将按程序要求实现刀具中心的运动。在补偿状态中不得变换补偿平面，否则将出现系统报警。⑤G41或G42必须与G40成对使用。⑥G41、G42、G40为模态指令，机床初始状态为G40。

凸模板数控编程（5）刀具半径补偿功能的应用：

①因磨损、重磨或换新刀而引起刀具直径改变后，不必修改程序，只需在刀具参数设置中输入变化后的刀具直径即可。

②同一程序中，对同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿功能，可进行粗精加工。

凸模板数控编程

7.凸模板数控编程SHUKONGJISHU一、零件工艺性分析1.结构分析2．尺寸分析一、零件工艺性分析

3．形位公差分析一、零件工艺性分析

4．表面粗糙度分析一、零件工艺性分析1．拟订工艺路线（1）确定工件的定位基准。以工件底面和两侧面为定位基准。（2）选择加工方法。该零件的加工表面为平面、内外轮廓，加工表面的最高加工精度等级为IT8，表面粗糙度为3.2。采用加工方法为粗铣、半精铣、精铣。（3）拟订工艺路线。

①按85×85×35下料。

②在普通铣床上铣削6个面，保证80×80×30。

③去毛刺。

④在加工中心或数控铣床上铣正方形凸台和圆槽。

⑤去毛刺。

⑥检验。二、制订机械加工工艺方案

2．设计数控铣加工工序（1）选择工艺装备。

①该零件采用平口钳定位夹紧。

②刀具选择如下。

20高速钢立铣刀：粗铣、半精铣正方形凸台。

20硬质合金立铣刀：精铣正方形凸台。

12硬质合金立铣刀：粗铣、半精铣、精铣圆槽。二、制订机械加工工艺方案

2．设计数控铣加工工序

（2）确定工步和走刀路线。

确定工步如下：粗铣、半精铣、精铣凸台→粗铣、半精铣、精铣槽。

确定走刀路线时，刀具先沿Z方向进刀到既定深度，为了使内外轮廓具有较好的表面质量，采用顺铣方式铣削。

二、制订机械加工工艺方案1、编制机械加工工艺过程卡2、编制数控加工工序卡3、编制刀具调整卡4、编制数控加工程序三、编制数控技术文档凸模板的机械加工工艺过程卡三、编制数控技术文档凸模板的数控加工工序卡三、编制数控技术文档凸模板的数控加工工序卡三、编制数