项目四数控铣削加工基础

1、项目四任务 数控铣削加工基础任务描述：1. 掌握数控铣削加工工艺特点2. 理解数控铣削加工工艺主要内容3. 了解常见数控铣床的加工范围4. 能够根据毛坯材料、工件轮廓形状的复杂程度制定加工工艺5. 理解加工工序安排、工件加工路线的确定。6. 掌握加工用量确定的因素。任务分析： 了解常见数控铣床的加工范围，掌握数控铣削零件工艺分析包括（数控铣削加 工工艺特点、 数控铣削加工工艺主要内容、 零件图与工艺卡位基准的确定、 加工方 案的确定、对刀点与换刀点、走刀路线的确定）及数控铣削刀具与切削用量；数控 铣削刀具与工件的夹持。一、 数控铣削零件工艺分析1.1 数控铣削加工的零件类型1. 平面类零件2.

2、 直纹曲面类零件3. 立体曲面类零件1.2 数控铣削加工工艺特点1. 对零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂，或难以控制 尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件。2. 能加工用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的零件，如用数学表达式 描绘的复杂曲线类零件以及三维空间曲面类零件。3. 加工精度高，加工质量稳定可靠。4. 采用数控铣削或能成倍提高生产率， 大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。5. 生产效率高。 一般可省去划线、 中间检验等工作， 通常也可省去复杂的工装， 减少对零件的安装、调整等工作，能过选用最佳工艺线路和切削用量，有效的减少 加工中的辅助时间，从而提高生产效率。6

3、. 从切削原理上讲，无论是端铣还是周铣都属于断续切削方式，因此对刀具要 求较高，要求刀具具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。1.3 数控铣削加工工艺主要内容 概括起来数控铣削加工工艺主要包括如下内容：1. 选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容。2. 制订零件的数控铣削加工工艺时，应该考虑，数控铣床的工艺范围比普通铣 床宽，但其价格较普通铣床高得多，因此，选择数控铣削加工内容时，应从实际需 要和经济性两个方面考虑。3. 分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，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，处理与非数控加工工 序的衔接等。4. 计数控铣削加

4、工工序。如选取零件的定位基准，夹具方案的确定、划分工步、 选取刀具、确定切削用量等。5. 调整数控铣削加工工序的程序。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定 加工路线。6. 处理数控铣床上的部分工艺指令。1.4 零件图与工艺卡1、零件图样的工艺性分析 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 加以分析与考虑。（ 1）图纸尺寸的标注方法是否方便编程？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（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？等等。（ 2）零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保

5、证？（ 3）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r 是否太大？（ 5）零件图中各加工面的凹圆弧 （R与 r）是否过于零乱，是否可以统一？（ 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性？（ 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变形？哪些部 位最容易变形？2、填写数控加工技术文件（1）数控编程任务书（2）数控加工工序卡片（3）数控刀具卡片（4）数控加工程序单3、典型零件数控铣削工艺分析（1）零件图工艺分析（2）选择设备（3）确定零件的定位基准和装夹方式（4）确定加工顺序及走刀路线（5）刀具的选择（如表

6、 4-1 ）（6）切削用量的选择表 4-1 加工刀具卡片产品名称和代号×××零件名称 槽形凸轮零件图序号刀号刀具规格名称数量加工表面1T0118 硬质合金立铣刀1粗铣凸轮槽内外轮廓2T0220 硬质合金立铣刀1精铣凸轮槽内外轮廓编制×××审核 ×××批准7）填写数控加工工序卡片单位名称扶沟职教中心产品名称或代号零件名称零件图号×××槽形凸轮×××序号程序编号夹具名称使用设备场地×××××螺旋压板加

7、工中心数控实训室步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r m·in进给速度/mm·min背吃刀量/mm1来回铣削，逐渐加深铣削深度T0118800802粗铣凸轮槽内轮廓T0118700803粗铣凸轮槽外轮廓T0118700804精铣凸轮槽内轮廓T022012001205精铣凸轮槽外轮廓T02201200120编制×× 审核批准年月 日共页第页1 5 对刀点与换刀点1、对刀点的选择对刀点的选择原则是：? 便于数学处理和简化程序编制；? 在机床上找正容易，加工中便于检查；? 引起的加工误差小；2、换刀点的选择16 走刀路线的确定确定走刀路线时应注意以下几

8、点：1、求最短加工路线2、最终轮廓一次走刀完成3、选择合理的切入切出方向4、选择使工件在加工后变形小的路线 确定加工路线的总原则是：在保证零件加工精度和表面质量的条件下，尽量缩短加工 路线，以提高生产率。二、 数控铣削刀具与切削用量1.1 数控铣削常用刀具数控加工刀具必须适应数控机床高速、 高效和自动化程度高的特点， 一般包括通用刀具、 通用连接刀柄及少量专用刀柄。数控刀具的分类有多种方法。一、根据刀具结构可分为：1. 整体式；2. 镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；3. 减震式刀具；4. 内冷式刀具；5. 特殊型式，如复合式刀具，可逆攻螺纹刀具等。二、根据制造刀

9、具所用的材料可分为：1. 高速钢刀具；2. 硬质合金刀具；3. 金刚石刀具；4. 立方氮化硼刀具；5. 陶瓷刀具等；6. 涂层刀具等。三、按切削工艺可分为：1. 车削刀具（详看数控车床）2. 铣削刀具（ 1）面铣刀 如图 4-1 所示，面铣刀圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切 削刃。 因面铣刀尺寸一般较大， 很少做成整体式， 多制成套式镶齿结构，刀齿材料为高速钢 或硬质合金，刀体为 40Cr。硬质合金面铣刀与高速钢面铣刀相比，铣削速度较高、加工效率高、加工表面质量好， 并可加工带有硬皮和淬硬层的工件， 所以得到广泛的应用， 多用来加工零件上较大的平面结 构。图 4-1 各种类型面铣刀

10、（ 2）立铣刀 立铣刀是数控加工中用的最多的一种铣刀， 分整体式和机夹可转位刀片式， 结构如图 4-2 所示。 立铣刀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， 可增加切削过程中的平稳性， 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。a）整体式立铣刀通常，小规格（ 4 16mm）立铣刀制成整体式，而 16mm以上的立铣刀制成焊接式或机 夹可转位式。整体立铣刀的结构如图 4-3 所示。b）机夹式立铣刀图 4-2 立铣刀图 4-3 整体式立铣刀的结构（ 3）模具铣刀 模具铣刀是由立铣刀演变而来的，分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头

11、立铣 刀和圆锥形球头立铣刀等几种。刀柄有直柄、削平型直柄和莫式锥柄三种。如图 4-4 所示， 该种刀具大多用来加工各种模具型腔及曲面， 一般圆周及球面部分都有切削刃， 可作径向和 轴向进给。图 4-4 模具铣刀（ 4）键槽铣刀 键槽铣刀结构上类似于立铣刀，通常有两个刀齿，圆柱面和端面都有切 削刃， 端面切削刃延伸至中心， 加工过程中既像立铣刀， 又像钻头如图 4-5 所示。 加工时先 轴向进给至槽深，然后沿长度方向铣出键槽全长。国家标准规定，直柄键槽铣刀的直径 d=2 22mm，锥柄键槽铣刀的直径 d=14 50mm。图 4-5 键槽立铣刀3. 钻、绞削刀具包括钻头、铰刀。(一) 麻花钻 麻花

12、钻主要由柄部、颈部和工作部分组成如图46 所示。工作部分又可分为切削部分和导向部分。 切削部分有两个主切削刃和副切削刃， 两个前面和后面， 两个刃带和一个横刃 组成，担负全部切削工作。 工作部的导向部起导向和备磨作用， 容屑槽做成螺旋形以利导屑。 柄部是钻头的夹持部分， 用于传递扭矩。 颈部是柄部和工作部分的连接部分， 并作为磨外径 时砂轮退刀和打印标记处，小直径的钻头不做颈部。麻花钻修磨要求：a. 顶角为 118°± 2。b. 孔缘处的后角为 10° -14 °。c. 横刃斜角为 50°-55 °。d. 两主切削刃长度以及和钻头轴心

13、线组成的两个角要相等。e. 两个主后刀面要刃磨光滑。提示： 标准麻花钻虽然只刃磨二个主后刀面和修磨横刃， 但在刃磨以后要保证顶角、 横刃斜角 以及两主切削长短相等，左右等高。图- 麻花钻的结构图(二)铰刀(1) 铰刀的结构： 铰刀由工作部分、 颈部和柄部组成， 它的工作部分由切削部分、 校准部分、 圆柱部分、倒锥部分组成如图 4所示(2) 分类：按使用方式分为，手用铰刀、机用铰刀，机用铰刀用于成批生产时在机床上铰削 普通材料，难加工材料的孔。(3) 铰刀的切削过程： 铰削的过程是把切削、挤压和磨擦相结合的过程。a. 切削过程：余量较小，一般为 0.050.2mm 。b. 起切削作用的前角为负，

14、因而产生挤刮作用。c. 经受挤刮作用的已加工表面强性恢复， 又受到校准部分后角为 0o 的刃带挤压与磨擦。图 4-6 铰刀结构图4. 镗削刀具 数控铣床上用的镗孔刀具与数控车床上用的内孔刀具在结构上是相似的， 只是 刀柄结构有所差异，通常数控铣床上用的镗刀大部分为圆柱直柄镗刀，如图 4-8 所示。 数控加工过程中除用到以上刀具外，有时还用到一些成型刀具。为了适应数控机床对刀具耐用、 稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到 广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%40%，金属切除量占总数的 80% 90%。图 4-8 镗孔刀具5. 铣削刀具的选择：1）铣刀类型的选择 铣刀类型应

15、与被加工工件的尺寸与表面形状相适应， 加工较大的平面应选择面铣刀； 加 工凸台、 凹槽及平面轮廓应选择立铣刀； 加工毛坯表面或粗加工孔可选择镶硬质合金的玉米 铣刀；加工曲面可采用球头铣刀；加工曲面较平坦的部位可采用环形铣刀；加工空间曲面、 模具型腔或凸模成形表面多采用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀。2）铣刀参数的确定面铣刀粗铣时刀具直径应小些， 精铣时， 铣刀直径应大些，尽量包容整个加工宽度。立铣刀应根据工件的材料、 刀具的加工性质选择合适的刀具参数 （直径、 前角、后角、长度等）。1.2 铣削刀具选用原则 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据 . ：1、加工曲面类零件时，为了保

16、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。2、铣较大平面时，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。3、铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。4、铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。5、孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。1.3 切削用量计算1、切削速度( vc) 切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。单位为 m/min Vc = D n /1000D 为刀具直径Vc 一般需要查切削手册得到2、进给量( f)单位： mm/r 或 mm/ 行 进给速

17、度 F(单位为 mm/min)F=fzZnFz 为每齿进给量 Z 为刀具齿数3、背吃刀量( ap) 背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为 mm ap=(dw dm)/21.4 铣削切削用量的确定 以下为加工时的选择切削用量的参考条件： 切削用量的选择粗加工时 ap,f,尽量大，然后选择最佳的切削速度 ,vc 精加工时：合适的 ap ，较小的 f ，较高的 vc 背吃刀量的选择粗加工( Ra1080) 一次进给尽量多地切除余量 半精加工( Ra1.2510) 选取 0.52mm 精加工( Ra0.321.25 ) 选取 0.10.4mm 进给量的选择粗加工 根据实际情况，如振动，噪音精加工 根据表面粗糙度三 、 数控铣削刀具与工件的夹持1.1 铣削立铣刀数控铣床的刀具由三部分组成刀柄、刃具和颈部如图4-9 所示。图 4-9 立铣刀的组成立铣刀的形状如上图所示， 由刀刃部、 安装在机床上的刀柄以及连接刀刃与刀柄的颈部 三部分