数控加工工艺策略课件

1、数控铣削加工的基本策略 广州番禺职业技术学院机电系 张 钟 (ZZ26668080163.COM) 2008-08-271学科教学学习模型（金字塔）哲学命题： 理论是实践的基础 ，实践建立在理论的平台上教 育： 先建立理论平台再进行实践 Leaning(Teaching) Before Doing 课 程： 学科系统化课程适应领域： 科学研究 工程设计实践专门理论基础理论2职业教学学习模型（同心圆） 哲学命题： 理论是实践的背景，实践中内化和提升理论教 育： 做中学，在学习中构建理论体系 Learning In(By) Doing Instead Of Teaching课 程： 任务驱动 行动

2、导向 产学研结合适应领域： 技术应用（以技术为核心的外延）技术理论知识技术实践知识工作任务3实施一体化课程应注意避免:1.将学科体系的理论课搬到实训室来上,换汤不换药.没有综合的项目训练,体现不到完整的工作过程.2.理论实践一体化就是把理论化掉,只有单纯的技能训练.缺乏工作领域理论知识的指点传授,没有策略性教育.学生只知道怎样做,却不知道怎样才能够做得又快又好.4用人单位招聘的启示只有理论知识,没有实践工作经验的毕业生,工作中不能综合权衡质量、效率、成本等因素,肯定不受欢迎.只有实践经验,缺乏理论素养支撑的老员工,墨守陈规、不能创新求变,同样也不受欢迎.因为十年的工作经验也可能只是十次一年的工

3、作经验而已.5基本工艺要求 加工尺寸准确 保证加工质量 提高加工效率 7 1. 加工尺寸准确1.1 无“过切”现象。例如：进、退刀时容易造成过切，加工高度设定出错，或者漏选、错选加工面、保护面造成过切。81. 加工尺寸准确1.3 工艺死角的圆角半径尽可能小（可参考长径比小于五选取刀具）。例如：铣矩形凹槽始终会存在加工圆角。102. 保证加工质量2.1 特别注意刀具刚性要好，以免加工中刀具变形，造成“弹刀” 、“抢刀” 、“包刀” 、“顶底”等现象，影响加工质量。2.1.1 一般刀具长径比要小于五，例如直径6mm的刀具装夹长度不要超过30mm。在保证安全的同时，应尽可能缩短刀具的装夹长度。112

4、.1 特别注意刀具刚性要好2.1.2 对于需要装夹较长的刀具进行粗加工时,应分段采用不同的切削用量,装夹不同长度的同一直径刀具进行加工，就能显著提高加工效率。例如长度160mm直径32mm的刀具，可以分别装夹70mm、120mm、160mm三次进行加工。同一直径的刀具应预备有几支不同长度供切削使用。2.1.3 一般不要用球刀开粗，要选用平底刀或圆角刀开粗，其刚性较好。无法用较小平底刀加工到底的曲面凹槽才能用球刀开粗。122. 保证加工质量2.2 开粗加工不得垂直下刀，以免刀具“顶底”而损坏。因为平底刀或圆角刀中心无切削刃，并且不易排屑。要在工件毛坯以外下刀或者采用螺旋下刀、斜向下刀方式，角度一

5、般小于3，参数设定要合理。142. 保证加工质量2.3 保持刀具在切削过程中负荷基本稳定，加工余量均匀，走刀方式合理。152.3 保持刀具在切削过程中负荷基本稳定2.3.2 对于多曲面连续加工，若有明显的凸台、凹坑出现，要先用较小刀具局部清角或做出辅助面进行保护，特别注意避免：加工过程中刀路“大起大落”不畅顺（例如参考图5），加工余量“时大时小”不均匀。因为如果刀具接触面突然变大，就容易产生“弹刀”过切。图5 有按键孔的鼠标电极精加工 172.3 保持刀具在切削过程中负荷基本稳定2.3.3 采用等高粗加工后，对工件平坦部位出现较大台阶（参考图14），要改变走刀方式进行半精加工，以保证精加工时余

6、量均匀。18192.3.4 对于侧壁与底面的组合加工，要先精加工底面（与侧壁保持安全距离）到位，然后精加工侧壁到底（参考图6）。以避免当侧壁加到底时，刀具的侧刃与底刃同时受力，产生振动而影响底面的表面质量（参考图7）。图6 “先底后侧”加工 图7 “先侧后底”加工（注意避免）202.3 保持刀具在切削过程中负荷基本稳定2.3.5 对于四周斜面与底面倒圆角造型的型腔，采用球刀等高环绕精加工，当加工到其圆角时，刀具切削接触面突然变大，易产生振动“弹刀”，出现“倒扣”现象（参考图8）。首先要半精加工，再用小于该圆角半径1.5mm左右的球刀精加工,或者采用平底刀往复走刀加工。212.3.6 为保持刀具

7、切削受力稳定，一般都要采用逐层环绕加工方式走刀（参考图14），要避免“上下坡”式走刀加工。特别是对于侧壁较陡又较高的工件，不要采用“上下坡”走刀方式来回加工。因为存在加工余量，“上坡”时刀具侧刃与工件接触长度过大会发生“撞刀”（参考图9）。可以采用从上到下单向（下坡）走刀加工（参考图8）或等高环绕加工方式（参考图14）。图8 “下坡”加工 （注意） 图9 “上坡”加工（注意避免）223.选手的加工工艺编排技术有很大提高，但水平差别较大，普遍反映在未按尺寸差异较大区域进行分区域进行加工、加工顺序安排、走刀方向等欠缺考虑例：某考生造型成绩34分、仿真100分、编程得分仅18分(来自大学生CADCA

8、M软件大赛技术总结的案例)242.5 精加工刀具轨迹相对被加工表面的空间切削间距应均匀一致，以避免刀路疏密不一，造成局部区域刀痕粗、表面质量差。2.5.1 注意加工方向的选择要与工件表面上关键的棱线成某一角度，否则不能加工出清晰的棱线。例如四方形工件的精加工要采用45平行走刀（参考图12），不要用0或90平行走刀（参考图10、11），才能保证四边都清晰。252.5.2 工件平坦部位可采用45平行往复走刀加工，工件四周斜面可采用等高环绕加工，还可根据工件形状进行组合加工（参考图14、15）。图14 只做等高环绕加工（注意） 图15 45平行走刀与等高环绕加工组合272.5.3 可采用“四分法”进

9、行精加工。用十字线将工件划分为四个区域，采用45或135平行走刀加工，以保证四个圆角位置的表面质量（参考图13）。282. 保证加工质量2.6 尽量采用高耐磨性、高精度的刀具进行精加工（例如硬质合金涂层、立方氮化硼、金属陶瓷等刀具），以免刀具磨损影响工件加工精度和表面质量。292. 保证加工质量2.7 为提高加工质量和加工效率，要合理设置数控加工艺参数。包括加工余量、切削容差、残留高度、切削进给速度（F），主轴转速（S），加工步距、吃刀深度等。302.7 合理设置数控加工艺参数2.7.1 主轴转速度与切削进给速度要基本符合公式算结果。主轴转速切削进给速度 F=S*N*fZ 312.7 合理设置

10、数控加工艺参数2.7.2 精加工切削容差（切削精度）一般控制在0.01mm，否则曲面会起棱线，影响表面质量。容差如果取太小，电脑计算刀路时间会太长。粗加工、半精加工精度可设定为加工余量的1/10。2.7.3 一般而言，精加工球刀步距取0.30.5mm，粗加工步距（切削宽度）平底刀大约取0.7*D（刀具直径），圆角刀大约取0.8*D - 2*R（刀具圆半径）；粗加工余量0.61.5mm，半精加工余量0.20.5 mm，精加工余量为0；粗加工吃刀深度0.82.5mm。322. 保证加工质量2.8 数控机床加工一般要采用顺铣，以获得较好的表面质量。仅在开粗有“黑皮”时（加工锻造毛坯）才用逆铣加工。2

11、.9 保证加工的安全性。例如根据工件形状，要预留安全高度，并选取适当的刀具长度，保证刀具及刀柄不会与工件发生碰撞或挤檫，以免造成刀具或工件的损坏；对压板螺栓装夹的工件，要在相应的位置做出保护面，以免铣伤压板并造成工件移位。333. 提高加工效率3.1 提高数控加工效率的首要原则是“大刀开粗，小刀清角”。粗加工要选择足够大并有足够的切削能力的刀具快速去除材料；精加工要使用较小的刀具，能加工到每一个角落，把工件结构形状完全加工出来。343.1 “大刀开粗，小刀清角”3.1.1 不能只用较小刀具就完成粗、精加工，因为较小刀具粗加工的效率太低。例如直径32 mm刀具半径是直径8 mm刀具的4倍，但加工

12、面积却相差16倍。而且较大刀具刚性好，吃刀深度和切削进给速度要明显高于较小刀具。353.1 “大刀开粗，小刀清角”3.1.2 但是对于较小的工件，如果选取刀具较大其切削受力也大，易发生加工变形，并且工艺死角的残留量也大，还需要二次开粗，影响加工效率。因此“大刀开粗”需要综合权衡，合理选取刀具直径，并非越大越好。较大刀具直径的近似计算公式，已被多家模具企业采用，得到了实际验证。例如100*60 mm的工件粗加工选用的刀具直径为20mm。363.1 “大刀开粗，小刀清角”3.1.3 较小刀具直径近似计算为D=L/5（L为工件安全高度），同时考虑工件形状的最小圆角半径与加工的安全性。例如：30 mm

13、高的工件可选用刀具直径为6mm进行清角加工。373. 提高加工效率3.2 对不同的工件表面形状要采用相对应的刀具进行加工，以保证加工质量与加工效率。3.2.1 一般采用球刀加工曲面；平底刀或圆角刀加工平面；平底刀清角加工直角或斜角位置。383.2.2 水平平面不要采用球刀加工（参考图16）。因为水平平面用平底刀加工，刀具轨迹的步距（切削宽度）可以超过刀具半径，加工效率高；用球刀只能以很小的步距往复加工，浪费时间。3.2.3 采用球刀加工曲面，以保证曲面的表面质量。球刀加工不到的死角，则用平底刀清除。图16 球刀加工平面（注意避免） 393. 提高加工效率3.3 工件的不同区域尺寸差异较大时，要

14、采用分区域进行加工。例如对于较为宽敞的部位，可采用较大的刀具进行加工，以提高加工效率；对于较小的型腔、狭窄的部位或转角区域，采用较大的刀具不能彻底加工，必须用较小的刀具以保证尺寸加工到位。3.4 不要出现“走空刀”。充分利用CAM软件提供的有关带毛坯切削、刀路修剪编辑、自动清除上工序残余量、自动清根等功能进行数控编程，要避免出现无切削的空行程走刀。403.5 一般不要重复走刀、交叉走刀、放射状走刀加工或者切削步距太小（可参考2.7，合理设置数控加工艺参数）。例如不要用0平行走刀后，再用90平行走刀用相同的余量加工多一次；一般不要采用放射状走刀加工（参考图17），因为放射状走刀加工中心处间距过密

15、，周边过疏，要保证表面质量必然减小角度间距，造成加工效率极低。放射状走刀仅适用于较大半径的圆环区域加工。图17 放射状走刀（注意避免） 413.6 采用硬质合金涂层刀粒式刀具取代高速钢、硬质合金整体刀具，以实现数控加工的高速度、高精度，及综合降低成本。3.6.1 无论粗精加工，尽量选用硬质合金涂层刀粒式刀具。例如硬质合金涂层刀具切削速度可高达150m/min，而同样条件下的高速钢刀具仅为25m/min，差距极大。3.6.2 高速钢刀具一般用于加工有色金属（刀刃锋利不易粘刀）或用于余量极不均匀的清角加工（高速钢刀具韧性较好，不易断刀）。3.6.3 一般采用R5或R6的圆角刀开粗，平底刀清角。因为

16、圆角刀受力较好，不易崩刃，圆环刀粒还可多次转位重复使用。而方刀粒只能用两次，经济性较差。423. 提高加工效率3.7 适当采用成形刀具加工工件的特定形状，可以提高加工效率。例如用锥度刀铣斜面，指状刀铣筋条槽，小圆角刀（R0.31）直接清小圆角,反R刀倒圆角，倒角刀倒45斜边等；直壁精加工也可以使用整体端铣刀的侧刃一次加工到尺寸。434. 相机模型的数控编程与加工441.1 -D12平底刀等高开粗1.2 -D12平底刀精加工底面451.3 -D12平底刀精加工侧壁1.4 -D12平底刀半精加工顶面462.2 - R3球刀精加工侧壁2.1 R3球刀精加工顶面473-D4平底刀清角485. 沐浴喷头的测绘与样件制作49用R规测量圆角50制作方法：使用圆规画任意直径的圆弧，用剪刀沿着圆剪出纸板,就可以做内外圆测量51测量主要的数据画出平面线框图52三维曲面造型53来自省教育厅中职数控方案研讨会上值得思考的提问南海职中的一位校长提出：如果学生初中毕业就参加工作，三年后的工资明显高于读了三年职高才参加工作的同学。那么职业教育的意义何在？广州的一位企业家尖锐指出：强调工学结合，创造真实的工厂环境，真刀真枪训练是好事。但物极必反，那学生直接来工厂不就行了，还要学校干什么？ 确实来工厂可以学到许多