数控机床加工工艺及设备

1、电机与电气控制电机与电气控制数控机床加工工艺及设备数控机床加工工艺及设备（第（第2版）版）电子工业出版社电子工业出版社电机与电气控制电机与电气控制第第6章章 数控铣床与铣削加工工艺数控铣床与铣削加工工艺 内容提要及学习要求：内容提要及学习要求：v 数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床。数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床。数控铣削加工内容与加工中心加工内容有许多相似数控铣削加工内容与加工中心加工内容有许多相似之处，但从实际应用效果看，数控铣削加工更多地之处，但从实际应用效果看，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用于复杂曲面的加工，而加工中心更多地用于

2、有多工序内容零件的加工。数控铣削的工艺问题是数控工序内容零件的加工。数控铣削的工艺问题是数控加工中最复杂的，数控铣削加工也是应用最广泛的加工中最复杂的，数控铣削加工也是应用最广泛的加工方法。工艺设计应从普通加工出发，结合数控加工方法。工艺设计应从普通加工出发，结合数控加工的特点进行学习。加工的特点进行学习。v 本章主要了解数控铣床的功能、分类和主要加工对本章主要了解数控铣床的功能、分类和主要加工对象、机械结构、工艺装备；能制订典型零件的数控象、机械结构、工艺装备；能制订典型零件的数控铣削加工工艺。铣削加工工艺。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电

3、气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.1 数控铣床的用途数控铣床的用途 数控铣床是一种用途广泛的机床。一般的数控铣床是指规格数控铣床是一种用途广泛的机床。一般的数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400mm400mm以下，规格较以下，规格较大的数控铣床（如工作台宽度在大的数控铣床（如工作台宽度在500mm500mm以上的），其功能已向加工以上的），其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性加工单元。数控铣床多为三坐标、两中心靠近，进而演变成柔性加工单元。数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床，也称两轴半控制，即在轴联动的机床，也称两

4、轴半控制，即在X X、Y Y、Z Z三个坐标轴中，任三个坐标轴中，任意两轴都可以联动。意两轴都可以联动。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.2 数控铣床的分类数控铣床的分类6.1.2.1 6.1.2.1 数控铣床按其主轴位置的不同分类数控铣床按其主轴位置的不同分类1 1数控立式铣床数控立式铣床2 2卧式数控铣床卧式数控铣床3 3立、卧两用数控铣床立、卧两用数控铣床6.1.2.2 6.1.2.2 从机床数控系统控制的坐标轴数量分类从机床数控系统控制的坐标轴数量分类1 12.52.5坐标联动数控铣床坐标

5、联动数控铣床2 23 3坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床3 34 4坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床4 45 5坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床 数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.2 数控铣床的分类数控铣床的分类6.1.2.1 6.1.2.1 数控铣床按其主轴位置的不同分类数控铣床按其主轴位置的不同分类1 1数控立式铣床数控立式铣床2 2卧式数控铣床卧式数控铣床3 3立、卧两用数控铣床立、卧两用数控铣床6.1.2.2 6.1.2.2 从机床数控系统控制的坐标轴数量分类从机床数控系统控制的坐标轴数量

6、分类1 12.52.5坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床2 23 3坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床3 34 4坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床4 45 5坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床 数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.2 数控铣床的分类数控铣床的分类数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.3 数控铣床的传动系统与主轴部件数控铣床的传动系统与主轴部件6.1.3.1 6.1.3.1 数控铣床主传动系统数控铣

7、床主传动系统1 1主传动主传动数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.3 数控铣床的传动系统与主轴部件数控铣床的传动系统与主轴部件6.1.3.1 6.1.3.1 数控铣床主传动系统数控铣床主传动系统1 1主传动主传动数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.3 数控铣床的传动系统与主轴部件数控铣床的传动系统与主轴部件6.1.3.1 6.1.3.1 数控铣床主传动系统数控铣床主传动系统2 2进给运动进给运动数控机床加

8、工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.1 数控铣床简介数控铣床简介 6.1.3.2 升降台自动平衡装置升降台自动平衡装置XK5040AXK5040A型数控铣床升降台自动平衡装置如图型数控铣床升降台自动平衡装置如图6.56.5所示。伺服电动所示。伺服电动机机1 1经过锥环连接带动十字联轴节以及圆锥齿轮经过锥环连接带动十字联轴节以及圆锥齿轮2 2、3 3，使升降丝杠，使升降丝杠转动，工作台上升或下降。同时圆锥齿轮转动，工作台上升或下降。同时圆锥齿轮3 3带动圆锥齿轮带动圆锥齿轮4 4，经超，经超越离合器和摩擦离合器相连，这一部分称为升降台自动平衡装置。

9、越离合器和摩擦离合器相连，这一部分称为升降台自动平衡装置。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分析6.2.1 数控铣削的主要加工对象数控铣削的主要加工对象1 1平面类零件平面类零件2 2变斜角类零件变斜角类零件3 3曲面类零件曲面类零件数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分析6.2.2 数控铣床铣削加工内容的选择数控铣床铣削加工内容的选择1 1采用数控铣削加工的内容采用数控铣削加工的内容（1 1）工件

10、上的曲线轮廓内、外形，特别是由数学表达式给出的非）工件上的曲线轮廓内、外形，特别是由数学表达式给出的非 圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。（2 2）已给出数学模型的空间曲线。）已给出数学模型的空间曲线。（3 3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位。）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位。（4 4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内、外凹槽。）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内、外凹槽。（5 5）以尺寸协调的高精度孔或面。）以尺寸协调的高精度孔或面。（6 6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。

11、（7 7）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般 加工内容。加工内容。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分析6.2.2 数控铣床铣削加工内容的选择数控铣床铣削加工内容的选择2 2不宜采用数控铣削加工的内容不宜采用数控铣削加工的内容（1 1）需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容，如以毛）需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容，如以毛坯粗基准定位划线找正的加工。坯粗基准定位划线找正的加工。（2 2）必须按专用工装协调的

12、加工内容（如标准样件、协调平板、）必须按专用工装协调的加工内容（如标准样件、协调平板、模胎等）。模胎等）。（3 3）毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。）毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。（4 4）简单的粗加工面。）简单的粗加工面。（5 5）必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转）必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。接圆弧部位。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分析6.2.3 数控铣床加工零件的结构工艺性分析数控铣床加工零件的结构工艺性分析

13、1 1零件图样尺寸的正确标注零件图样尺寸的正确标注2 2保证获得要求的加工精度保证获得要求的加工精度3 3零件内腔外形的尺寸统一零件内腔外形的尺寸统一4 4尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸（1 1）内槽圆弧半径）内槽圆弧半径R R的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆弧半径弧半径R R不应太小。不应太小。（2 2）零件铣削槽底平面时，槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆）零件铣削槽底平面时，槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径角半径r r不要过大，如图不要过大，如图6.106.10所示。所示。数控机床加工工艺及设备（第数控机床

14、加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分析6.2.3 数控铣床加工零件的结构工艺性分析数控铣床加工零件的结构工艺性分析5 5保证基准统一保证基准统一6 6分析零件的变形情况分析零件的变形情况数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.2 数控铣床加工工艺分析数控铣床加工工艺分析6.2.4 数控铣削零件毛坯的工艺性分析数控铣削零件毛坯的工艺性分析1 1毛坯应有充分的加工余量，稳定的加工质量毛坯应有充分的加工余量，稳定的加工质量2 2分析毛坯的装夹适应性分析毛坯的装夹适应性3 3分析毛坯

15、的余量大小及均匀性分析毛坯的余量大小及均匀性数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.1 数控铣削加工方案的选择数控铣削加工方案的选择1 1平面轮廓的加工方法平面轮廓的加工方法2 2固定斜角平面的加工方法固定斜角平面的加工方法3 3变斜角面的加工变斜角面的加工数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.1 数控铣削加工方案的选择数控铣削加工方案的选择4 4曲面轮廓的加

16、工方法曲面轮廓的加工方法数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.1 数控铣削加工方案的选择数控铣削加工方案的选择4 4曲面轮廓的加工方法曲面轮廓的加工方法数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.2 加工顺序的安排加工顺序的安排 在数控铣床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽在数控铣床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽可能完成大部分工序。在安排加

17、工顺序时同样要遵循可能完成大部分工序。在安排加工顺序时同样要遵循“基面先行，基面先行，先粗后精，先主后次，先面后孔，先内后外。先粗后精，先主后次，先面后孔，先内后外。”的一般工艺原则。的一般工艺原则。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.3 进给路线的确定进给路线的确定1顺铣和逆铣的选择顺铣和逆铣的选择2铣削外轮廓的进给路线铣削外轮廓的进给路线数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加

18、工工艺路线的拟订6.3.3 进给路线的确定进给路线的确定3铣削内轮廓的进给路线铣削内轮廓的进给路线数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.3 进给路线的确定进给路线的确定4 4铣削内槽的进给路线铣削内槽的进给路线5 5铣削曲面轮廓的进给路线铣削曲面轮廓的进给路线数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.4 夹具的选择夹具的选择6.3.4.1 6.3.4.1 对夹具

19、的基本要求对夹具的基本要求（1 1）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。（2 2）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保

20、证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。位面与机床之间保持一定的坐标联系。（3 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）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。意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线

21、的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.4.2 6.3.4.2 常用夹具种类常用夹具种类1 1万能组合夹具万能组合夹具2 2专用铣削夹具专用铣削夹具3 3多工位夹具多工位夹具4 4气动或液压夹具气动或液压夹具数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.4.2 6.3.4.2 常用夹具种类常用夹具种类5 5通用铣削夹具通用铣削夹具数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3

22、.4.3 6.3.4.3 数控铣削夹具的选用原则数控铣削夹具的选用原则在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性，选用时可参照下列原则：证及经济性，选用时可参照下列原则：（1 1）在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组）在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组 合夹具无法解决工件装夹时才考虑采用其他夹具。合夹具无法解决工件装夹时才考虑采用其他夹具。（2 2）小批量或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。）小批量或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。（3 3）在生产批量较大

23、时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。）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。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5 刀具的选择刀具的选择6.3.5.1 6.3.5.1 数控铣削刀具的基本要求数控铣削刀具的基本要求1 1铣刀刚性要好铣刀刚性要好目的有二：一是为提高生产率而采用大切削用量的需要；二是为适目的有二：一是为提高生产率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。2 2铣刀的

24、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很快，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很快，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，也会使工件表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，与对刀次数，也会使工件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。降低了工件的表面质量。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2 6.3.5.2

25、常用铣刀的种类常用铣刀的种类1 1面铣刀面铣刀数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2 6.3.5.2 常用铣刀的种类常用铣刀的种类2 2立铣刀立铣刀3 3模具铣刀模具铣刀数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2 6.3.5.2 常用铣刀的种类常用铣刀的种类2 2立铣刀立铣刀3 3模具铣刀模具铣刀数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2

26、版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2 6.3.5.2 常用铣刀的种类常用铣刀的种类4 4键槽铣刀键槽铣刀 数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2 6.3.5.2 常用铣刀的种类常用铣刀的种类4 4键槽铣刀键槽铣刀5 5鼓形铣刀鼓形铣刀6 6成形铣刀成形铣刀数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线

27、的拟订6.3.5.2 6.3.5.2 常用铣刀的种类常用铣刀的种类7 7锯片铣刀锯片铣刀数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.3 6.3.5.3 铣削刀具的选择铣削刀具的选择1 1铣刀类型的选择铣刀类型的选择2 2铣刀主要参数的选择铣刀主要参数的选择数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.3 6.3.5.3 铣削刀具的选择铣削刀具的选择2 2铣刀主要参

28、数的选择铣刀主要参数的选择 D D粗粗= += +D D数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）2/sin1)2/sin(21电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.6 切削用量的选择切削用量的选择切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量，如图切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量，如图6.476.47所示。所示。数控机床加工工艺及设备（第数控机床加工工艺及设备（第2版）版）电机与电气控制电机与电气控制6.3 数控铣床加工工艺路线的拟订数控铣床加工工艺路线的拟订1 1背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）（1 1）在工件表