数控铣削加工工艺分析以及系统

1、数控铣削加工工艺分析以及系统第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹 第二节 数控铣削用刀具第三节 数控铣削用刀具系统第四节 数控铣削切削用量的确定第五节 典型轮廓的数控铣削加工第六节 典型零件的数控铣削工艺分析一、数控铣削通用夹具 1平口虎钳 具有较大的通用性和经济性，适用于尺寸较小的方形工件的装夹。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹d）液式压精密平口钳a）螺旋夹紧式通用平口钳b）液压式正弦规平口钳c）气动式精密平口钳 2压板 适用于中型和大型工件。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹 压板安装工件所用工具 压板在立式数控铣床应用 压板在卧式加工中心上的应用 3分度回转用夹具 适用于

2、加工有等分结构的零件。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹数控分度头 回转工作台 交换工作台 4角铁 适用于加工基准面比较宽而加工面比较窄的工件。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹角铁装夹宽而薄的垂直面 5V形架 常用来加工圆柱形工件。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹a)V形架装夹下立铣键槽b)V形架装夹下卧铣键槽c)T形架装夹下铣长轴 6轴用虎钳 因具有用虎钳装夹和V形架装夹的优点，所以装夹简便迅速。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹用轴用虎钳装夹轴类零件 7三爪自定心卡盘 常作为圆柱形毛坯的夹具。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹卡盘装夹工件 b）用两顶尖装夹

3、 a）用三爪自定心卡盘装夹定中心装夹 8自定心虎钳 装夹方便、迅速、也很稳固、键槽位置不受钳口和压板的影响，但精确度不高。 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹c)用自定心虎钳装夹 三爪自定心卡盘装夹找正 1孔系组合夹具 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹二、组合夹具 孔系组合夹具组装示意图 孔系组合夹具主要元件表面上具有光孔和螺纹孔。组装时，通过圆柱定位销（一面两孔）和螺栓实现元件的相互定位和紧固。2槽系组合夹具 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹l-紧固件 2-基础板 3-工件 4-活动V形架合件 5-支承板 6-垫铁 7-定位键及其紧定螺钉槽系组合夹具组装过程示意图三、成组夹具

4、（拼装夹具） 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹1-T形槽 2-定位销孔 3-紧固螺纹孔 4-连接孔 5-耳座 6-定位销孔 7、10-衬套 8、9-防尘罩 11-法兰盘矩形基础板第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹a）大工件基础板b）立方基础板第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹应用实例 成组夹具的应用第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹四、专用夹具 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹l一夹具体 2一压板 3、7一螺母 4、5一垫圈 6一螺栓 8一弹簧9一定位键 10一菱形销 11一圆柱销a)连杆加工专用夹具零件图b)实物图 c)应用图 第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹

5、专用夹具具有结构合理，刚度强，装夹稳定可靠，操作方便，提高安装精度及装夹速度等优点。连杆加工专用夹具第一节 数控铣床/加工中心上的零件装夹一、数控铣削通用夹具 1.平口虎钳 2.压板 3.分度回转用夹具 4.角铁形架 6.轴用虎钳 7.三爪自定心卡盘 8.自定心虎钳课后小结二、组合夹具 1.孔系组合夹具 2.槽系组合夹具三、成组夹具四、专用夹具一、铣刀的种类 第二节 数控铣削用刀具数控铣削用刀具圆柱铣刀面铣刀立铣刀键槽铣刀模具铣刀角度铣刀锯片铣刀镗孔刀具及其选择铣螺纹用刀具铣刀的种类第二节 数控铣削用刀具 第二节 数控铣削用刀具 1圆柱铣刀 圆柱铣刀主要用于卧式铣床加工平面，一般为整体式。 圆

6、柱铣刀的几何角度 2面铣刀 第二节 数控铣削用刀具 面铣刀主要用于立式铣床加工平面和台阶面等。面铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上或圆锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。 常见面铣刀a ） 45可转位面铣刀MXDb ） 75可转位面铣刀MXFc）90可转位面铣刀MXG 第二节 数控铣削用刀具 面铣刀按结构可以分为:（1）整体式面铣刀（2）硬质合金整体焊接式面铣刀第二节 数控铣削用刀具（3）硬质合金可转位式面铣刀硬质合金可转位式面铣刀1刀垫 2轴向支撑块 3可转位刀片第二节 数控铣削用刀具 第二节 数控铣削用刀具 3立铣刀 立铣刀是数控铣削加工中应用最广的一种铣刀示，其结构如图。高速钢立铣刀 硬

7、质合金可转位式立铣刀 a)可转位螺旋锥柄立铣刀b)可转位螺旋直柄立铣刀c)三齿直柄立铣刀d)锥柄三齿立铣刀常见立铣刀第二节 数控铣削用刀具 第二节 数控铣削用刀具 （1）硬质合金螺旋齿立铣刀 硬质合金螺旋齿立铣刀a）每齿单条刀片 b）每齿多个刀片 第二节 数控铣削用刀具（2）波形刃立铣刀 第二节 数控铣削用刀具4键槽铣刀 5模具铣刀 第二节 数控铣削用刀具圆锥形立铣刀 圆锥形球头铣刀 圆柱形球头铣刀 6角度铣刀 主要用于卧式铣床上加工各种角度槽、斜面等。 第二节 数控铣削用刀具 （1）单角铣刀 圆锥面上切削刃是主切削刃，端面上的切削刃是副切削刃。 第二节 数控铣削用刀具（2）不对称双角铣刀 两

8、圆锥面上切削刃是主切削刃，无副切削刃。 （3）对称双角铣刀 两圆锥面上切削刃是主切削刃，无副切削刃。角度铣刀的刀齿强度较小，铣削时，应选择恰当的切削用量，防止振动和崩刃。 对称双角铣刀 可转位锯片铣刀 第二节 数控铣削用刀具 第二节 数控铣削用刀具 7锯片铣刀 主要用于大多数材料的切槽、切断、内外槽铣削、组合铣削、缺口实验的槽加工和齿轮毛坯粗齿加工等。 分类范围 锯片铣刀外圆直径d /mm锯片铣刀厚度l /mm高速钢粗 50 3150.806.0中 32 3150.306.0细 20 3150.206.0整体硬质合金（GB/T143012008） 18 1250.205.0中小型规格的锯片铣刀

9、分类及适用范围 第二节 数控铣削用刀具 8镗孔刀具及其选择 （1）粗镗刀 粗镗刀结构简单，用螺钉将镗刀刀头装夹在镗杆上。刀杆顶部和侧部有两只锁紧螺钉，分别起调整尺寸和锁紧作用。镗孔时，所镗孔径的大小要靠调整刀头的悬伸长度来保证，调整麻烦，效率低，大多用于单件小批量生产。 倾斜型单刃粗镗刀 第二节 数控铣削用刀具 （2）精镗刀 精镗刀的径向尺寸可以在一定范围内进行微调，调节方便，且精度高。精镗可调镗刀 精镗微调镗刀 （3）双刃镗刀 双刃镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参加切削，与单刃镗刀相比，每转进给量可提高一倍左右，生产效率高，同时可以消除切削力对镗杆的影响。第二节 数控铣削用刀具 第二节 数

10、控铣削用刀具 （4）镗孔刀刀头 分为粗镗刀刀头和精镗刀刀头。 粗镗刀刀头 精镗刀刀头 第二节 数控铣削用刀具9铣螺纹用刀具 a)整体螺纹铣刀b)带组合倒角的整体螺纹铣刀c)带可换刀片的螺纹铣刀及可换刀片铣螺纹的加工工艺第二节 数控铣削用刀具 第二节 数控铣削用刀具二、铣刀的选择 1铣刀形式的选择45面铣刀 八角面铣刀 65面铣刀立铣刀 立铣刀 立铣刀 八角铣刀 加工内容选择刀具粗切削铣刀 平面铣削轮廓铣削 第二节 数控铣削用刀具台阶铣削 倒角铣削 粗切削铣刀 粗切削铣刀 粗切削铣刀 立铣刀圆刃端铣刀 圆刃端铣刀 圆刃端铣刀 立铣刀 45倒角铣刀 加工内容选择刀具 第二节 数控铣削用刀具粗切削铣

11、刀 粗切削铣刀 立铣刀立铣刀 粗切削铣刀 粗切削铣刀 圆刃端铣刀 球形端铣刀槽铣削 选择刀具加工内容 第二节 数控铣削用刀具 球形端铣刀 球形端铣刀 八角铣刀立铣刀 立铣刀 圆刃端铣刀 圆刃端铣刀 型腔铣削 加工内容选择刀具沉孔铣削锪孔铣刀改进后铣刀的特点与使用条件 表4-3 第二节 数控铣削用刀具加工内容选择刀具 第二节 数控铣削用刀具 2铣刀主要结构参数的合理选择 （1）铣刀直径的选择 第二节 数控铣削用刀具 （2）铣刀齿数的选择 高速钢圆柱铣刀、锯片铣刀和立铣刀按齿数的多少分为粗齿和细齿两种，适用于粗加工。加工塑性材料时，切屑呈带状，也可采用粗齿铣刀。细齿铣刀仅适用于半精加工和精加工。

12、第二节 数控铣削用刀具 3铣刀几何参数的合理选择 （1）前角的选择原则和数值 1）根据不同的工件材料，选择合理的前角数值。 2）不同的铣刀材料，加工相同材料的工件，铣刀的前角也不应相同。 3）粗铣时一般取较小前角，精铣时取较大前角。 4）工艺系统刚度较差和铣床功率较低时，宜采用较大的前角，以减小铣削力和铣削功率，并减少铣削振动。 5）对数控机床、自动机床和自动线用铣刀，应选用较小的前角。 第二节 数控铣削用刀具铣刀前角选择参考数值 第二节 数控铣削用刀具（2）后角选择原则和数值 1）工件材料的硬度、强度较高时，宜采用较小的后角；工件材料塑性大或弹性大及易产生加工硬化时，应增大后角；加工脆性材料

13、时，应选用较小的后角。 2）工艺系统刚度差、容易产生振动时，应采用较小的后角。 3）粗加工时，选取较大的后角；精加工时，可选取较大的后角。但当已采用负前角时，刃口的强度已得到加强，为提高表面质量，也可采用较大的后角。 4）高速钢铣刀的后角可比硬质合金铣刀的后角大23。 5）尺寸精度要求较高的铣刀，应选用较小的后角。 第二节 数控铣削用刀具铣刀后角选择参考数值 第二节 数控铣削用刀具（3）刃倾角的选择原则和数值 1）铣削硬度较高的工件时，可选取绝对值较大的负刃倾角。 2）粗加工时，可取正刃倾角。 3）工艺系统刚度不足时，不宜取负刃倾角。 4）为了使圆柱铣刀和立铣刀切削平稳轻快，切屑容易从铣刀容屑

14、槽中排出，提高铣刀寿命和生产率，减小已加工表面的粗糙度值，可选取较大的 正刃倾角。 第二节 数控铣削用刀具铣刀刃倾角或螺旋角选择参考数值 第二节 数控铣削用刀具（4）主偏角的选择原则和数值 1）当工艺系统刚度足够时，应尽可能采用较小的主偏角。当工艺系统刚度不足时，为避免铣削振动加大，应采用较小的主偏角。 2）加工高强度、高硬度的材料时，应取较小的主偏角。加工一般材料时，主偏角可取稍大些。 3）为增强刀尖强度，提高刀具寿命，面铣刀常磨出过渡刃。 第二节 数控铣削用刀具 第二节 数控铣削用刀具（5）副偏角的选择原则和数值 1）精铣时，副偏角应取小些，以使表面粗糙度值较小。 2）铣削高强度、高硬度的

15、材料时，应取较小的副偏角，以提高刀尖部分的强度。 3）对锯片铣刀和槽铣刀等，为了保证刀尖强度和重磨后铣刀宽度变化较小，只能取0.52的副偏角。 4）为避免铣削振动，可适当加大副偏角。 第二节 数控铣削用刀具一、铣刀的种类 1.圆柱铣刀 2.面铣刀 3.立铣刀 4.键槽铣刀 5.模具铣刀 6.角度铣刀 7.锯片铣刀 8.镗孔刀具及其选择 9.铣螺纹用刀具课后小结二、铣刀的选择 1.铣刀形式的选择 2.铣刀主要结构参数的合理选择 3.铣刀几何参数的合理选择 第三节 数控铣削用刀具系统一、典型刀具系统的种类 1整体式数控刀具系统整体式数控刀具系统 第三节 数控铣削用刀具系统模块式主柄模块中间模块工作

16、模块2模块式数控刀具系统 第三节 数控铣削用刀具系统二、常规刀柄简介 1常规低速刀柄 数控铣削常用刀具加工中心常用刀柄的类型及其使用场合 第三节 数控铣削用刀具系统 2拉钉 刀柄尾部的拉钉的尺寸也已标准化，ISO或GB规定了A型和B型两种形式的拉钉，其中A型拉钉用于不带钢球的拉紧装置，而B型拉钉用于带钢球的拉紧装置。 A型拉钉结构 B型拉钉结构 第三节 数控铣削用刀具系统3弹簧夹头及中间模块a） ER弹簧夹头 b）KM弹簧夹头a） 精镗刀中间模块 b） 攻螺纹夹套 c） 钻夹头接柄 第三节 数控铣削用刀具系统三、高速数控刀具刀柄 在高速加工中心主轴中，目前比较成功的主要有两大类型：替代型刀柄结

17、构、7:24锥度改进型刀柄结构。替代型刀柄(HSK刀柄) 7:24锥度改进型的刀柄 第三节 数控铣削用刀具系统 一、典型刀具系统的种类 1.整体式数控刀具系统 2.模块式数控刀具系统 二、常规刀柄简介 1.常规低速刀柄 2.拉钉 3.弹簧夹头及中间模块 三、高速数控刀具刀柄课后小结 第四节 数控铣削切削用量的确定 一、切削用量 在铣削过程中所选用的切削用量称为铣削用量。铣削用量的要素包括铣削速度vc、进给量f、背吃刀量ap和铣削宽度ae。圆周铣与端铣时的铣削用量a）圆周铣 b）端铣 第四节 数控铣削切削用量的确定 切削参数计算公式 第四节 数控铣削切削用量的确定 二、切削用量的选择 1背吃刀量

18、或铣削宽度的选取 （1）在工件表面粗糙度值要求较大时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，则粗铣一次进给就可以达到要求。但在加工余量较大，工艺系统刚度较差或机床动力不足时，可多分几次进给完成。 （2）在工件表面粗糙度值要求较小时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或铣削宽度选取同前。粗铣后留的余量，在半精铣时切除。 （3）在工件表面粗糙度值要求很小时，可分粗铣、半精铣和精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或铣削宽度取1.52mm；精铣时圆周铣铣削宽度取，端铣背吃刀量取0.51mm。 第四节 数控铣削切削用量的确定 2进给量与进给速度的选取 进给量与进给速度是衡量切削用量

19、的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考有关切削用量手册选取。铣削时的进给量轮廓拐角处的超程现象 第四节 数控铣削切削用量的确定 3切削速度的选择 常见工件材料铣削速度参考值 第四节 数控铣削切削用量的确定 一、切削用量二、铣削用量的选择 1.背吃刀量或铣削宽度的选取 2.进给量与进给素的的选取 课后小结 第五节 典型轮廓的数控铣削加工一、铣削方式 铣削有两种方式：顺铣和逆铣。同时，根据铣刀与工件之间的相对位置不同，又可分为对称铣削与非对称铣削。 圆周铣时的顺铣和逆铣a）顺铣 b）逆铣端铣时的对称铣削 端铣时非对称铣削a）非对称顺铣 b）非对称逆铣铣削方式：第

20、五节 典型轮廓的数控铣削加工 第五节 典型轮廓的数控铣削加工二、典型轮廓的数控铣削方法 1平面的铣削 有两种方法 ：圆周铣和端铣 。 水平面端铣加工 行切法铣削平面第五节 典型轮廓的数控铣削加工 第五节 典型轮廓的数控铣削加工 2沟槽的加工 （1）直角沟槽的铣削 直角通槽主要用三面刃铣刀来铣削，也可用立铣刀、槽铣刀和合成铣刀来铣削。对封闭的沟槽则都采用立铣刀或键槽铣刀铣削。 压板工件及其装夹（2）键槽的铣削方法1）铣通键槽。一般都采用盘形槽铣刀来铣削。铣通键槽第五节 典型轮廓的数控铣削加工a） 用虎钳装夹 b）铣刀未对准中心 2）铣封闭键槽。可采用一次铣准键槽深度的铣削法或用分层铣削法。铣封闭

21、键槽第五节 典型轮廓的数控铣削加工a）一次铣削 b）分层铣削 第五节 典型轮廓的数控铣削加工（3）T形槽的铣削T形槽工件 第五节 典型轮廓的数控铣削加工1）铣T形槽的步骤 铣直角槽 铣T形槽 槽口倒角 T形槽的铣削步骤a）铣直角槽 b）铣T形槽 c）槽口倒角 T形槽铣刀在切削时切屑排出非常困难，应经常清除切屑。 T形槽铣刀的颈部直径较小，要注意因受力过大和突然的冲击力而折断。 由于排屑不畅，切削时热量不易散失，应充分浇注切削液。 T形槽铣刀不能用得太钝。 要采用较小的进给量和较低的切削速度。但铣削速度不能太低，否则会降低铣刀的切削性能和增加每齿的进给量。 为了改善切屑的排出条件，以及减少铣刀与

22、槽底面的摩擦，在允许条件下，可把直角槽稍铣深些。 2）铣T形槽应注意的事项第五节 典型轮廓的数控铣削加工 第五节 典型轮廓的数控铣削加工3孔加工（1）保证加工精度 由于孔的位置精度要求较高，因此安排镗孔路线问题就显得比较重要，安排不当就有可能带入机床进给机构的反向间隙，直接影响孔的位置精度。 镗孔加工示意图a）方案A b）方案B镗孔加工路线示意图第五节 典型轮廓的数控铣削加工 （2）应使进给路线最短 在保证加工精度的前提下应减少刀具空行程时间，提高加工效率。 最短加工路线选择第五节 典型轮廓的数控铣削加工a）方案1 b）方案2最短加工路线方案（3）引入与超越量的确定数控机床钻孔的尺寸关系 第五

23、节 典型轮廓的数控铣削加工数控机床钻孔动作演示 第五节 典型轮廓的数控铣削加工 4铣削内外轮廓 （1）铣削内外轮廓的平面进给路线外轮廓加工刀具的切入和切出内轮廓加工刀具的切入和切出 当铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入切出。 铣削外轮廓进给路线无交点内轮廓加工刀具的切入和切出 a）错误 b）正确 当内部几何元素相切无交点时，为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口，刀具切入切出点应远离拐角。第五节 典型轮廓的数控铣削加工铣削外圆加工路线 当整圆加工完毕时，不要在切点处直接退刀，而应让刀具沿切线方向多运动一段距离，以免取消刀

24、补时，刀具与工件表面相碰，造成工件报废。 第五节 典型轮廓的数控铣削加工 铣削内圆弧时也要遵循从切向切入/切出的原则，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线，这样可以提高内孔表面的加工精度和加工质量。铣削内圆加工路线 第五节 典型轮廓的数控铣削加工 第五节 典型轮廓的数控铣削加工（2）加工内轮廓时的深度进刀方式1）垂直切深进刀 2）在工艺孔中进刀 3）三轴联动斜线进刀 4）三轴联动螺旋线进刀 c）斜线进刀 d）螺旋线进刀a）垂直切深进刀 b）在工艺孔中进刀 第五节 典型轮廓的数控铣削加工 5曲面轮廓加工 曲面轮廓的加工工艺比平面轮廓要复杂得多，加工时要根据曲面形状、刀具形状以及零件的精度要求，选择

25、合理的进给路线。 a）曲面弧线进给 b）直线进给方案 c）环切方案 第五节 典型轮廓的数控铣削加工 6型腔加工（1）矩形型腔加工 型腔的切削分两步，第一步切内腔，第二步切轮廓。切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步。 型腔轮廓粗加工图 a）行切法 b） 环切法 c）先行切，后环切图a方案最差，图c方案最好。 型腔区域加工进给路线 第五节 典型轮廓的数控铣削加工 第五节 典型轮廓的数控铣削加工（2）圆形型腔 加工圆形型腔时，在同一层上的进给路线一般有两种。 a）环切法 b）阿基米得螺旋线切削方法R型腔半径深度进给路线I-型腔深度 B-深度方向每次进给量 A-起刀平面 D-初始平面第五节 典型轮廓的数

26、控铣削加工一、铣削方式二、典型轮廓的数控铣削方法 1.平面的铣削 2.沟槽的加工 3.孔加工 4.铣削内外轮廓 5.曲面轮廓加工 6.型腔加工第五节 典型轮廓的数控铣削加工课后小结 第六节 典型零件的数控铣削工艺分析一、轮廓加工 1外轮廓加工 利用加工中心铣削如图所示平面凸轮外轮廓，材料为45钢，调质处理，工艺性较好。工件平面部分及两小孔已经加工到尺寸，曲面轮廓经粗铣，留加工余量为2mm，现要求用加工中心精铣曲面轮廓。 第六节 典型零件的数控铣削工艺分析（1）零件图分析（2）确定工件的装夹方式（3）确定数控加工刀具（4）选择切削用量 （5）确定加工工艺 1）选择加工中心。 2）工件坐标系原点。 3）确定铣削方案。 4）确定工件加工方式及进给路线。 5）数值处理。 第六节 典型零件的数控铣削工艺分析2内轮廓加工 利用加工中心铣削如图所示十字凹形板零件，材料为45钢，调质处理，四周外形和上下表面已加工合格。 第六节 典型零件的数控铣削工艺分析（1）零件图分析（2）确定工件的装夹方式（3）确定数控加工刀具（4）选择切削用量（5）确定加工工艺 1）选择加工中心。 2）确定铣削方案。 3）粗加工30孔 钻中心孔。 钻12mm的通孔。 钻28mm的通孔。 用16mm粗立铣刀。 4）粗铣圆槽轮廓。 5）粗铣十字形槽。6）半精铣30mm孔。 7）半精铣圆槽轮廓。 8）半