数控铣床工艺

数控加工工艺作为一名数控加工技术人员，不但要了解数控机床、数控系统的功能，而且要掌握零件加工工艺的有关知识，否则，编制出来的程序就不一定能正确、合理地加工出我们需要的零件来。

第五单元数控铣削加工工艺了解数控铣削中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法。掌握数控铣削工艺拟定的过程、工序的划分方法、工序顺序的安排和进给路线的确定等工艺知识，对数控铣削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控铣削零件加工工艺进行分析及制定加工方案。教学目的：内容知识点学习要求建议学时概述数控铣床的主要加工对象了解4

数控铣床的结构及类型数控铣削加工工件的装夹与对刀

数控铣床的坐标系统掌握

数控铣削加工工件的安装

数控铣削加工的对刀与换刀重点掌握制定数控铣削加工工艺

选择并确定数控铣削加工的内容掌握2

零件结构的工艺性分析零件图形的数学处理

加工工序的划分重点掌握2

确定对刀点与换刀点

选择走刀路线

切入切出点

切入切出路径

避免引入反向间隙误差

刀具补偿的设置

顺铣和逆铣的加工

车螺纹的引入和超越距离

避免刀具干涉

数控铣削加工工艺参数的确定掌握

自动编程加工工艺掌握4典型零件的数控加工工艺掌握2第五单元数控铣削加工工艺

学习内容与知识点：数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床，这主要因于铣床具有X、Y、Z三轴向可移动的特性，更加灵活，且可完成较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。

数控铣床的主要加工对象数控铣床的主要加工对象配轮廓数控装置——平面轮廓（特别是由圆弧和直线形成的形状）的加工及立体曲面形状的铣削（凸轮、样板、冲模、压模、铸模）。

数控铣床是用来加工工件的平面、，内外轮廓、孔、攻螺纹等工序，并可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过两轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件。配点位、直线数控装置——用同一刀具进行多道工序的直线切削而且需要进行大余量重切削的工件或用同一刀具又有定位精度要求的加工。数控铣床的结构及类型数控立铣床的结构数控铣床的结构及类型中型大型卧式立卧两用式两轴半控制三轴控制多轴控制小型立式按体积分按主轴布局形式分按控制坐标的联动轴数分华中XKA71402数控立式铣床数控铣床的结构及类型华中XKA714数控立式铣床数控铣床的结构及类型华中ZJK7532-A铣钻床数控铣床床的结构构及类型型张俊雄定定梁龙门门铣数控铣床床的结构构及类型型数控铣床床的坐标标系统机床坐标标系是机床固固有的坐坐标系，，机床坐坐标系的的原点也也称为机机床原点点或机床床零点。。在机床床经过设设计制造造和调整整后这个个原点便便被确定定下来，，它是固固定的点点。迪卡尔数控机床床采用的的是笛卡卡尔的直直角三坐坐标系统统，X、Y、Z三轴之间间的关系系遵循右右手定则则。如右右图所示示，右手手三指尽尽量互成成直角，，拇指指指向X轴正方向向，食指指指向Y轴正方向向，中指指指向Z轴正方向向。ZYX数控铣床床的坐标标系统遵循右手手笛卡尔尔直角坐坐标系原原则由于数控控铣床有有立式和和卧式之之分，所所以机床床坐标轴轴的方向向也因其其布局的的不同而而不同。。数控铣床床的坐标标系统立式铣床床的坐标标系统数控铣床床的坐标标系统立式升降降台铣床床的坐标标方向为为：Z轴垂直（（与主轴轴轴线重重合），，向上为为正方向向；面对对机床立立柱的左左右移动动方向为为X轴，将刀刀具向右右移动（（工作台台向左移移动）定定义为正正方向；；根据右右手笛卡卡尔坐标标系的原原则，Y轴应同时时与Z轴和X轴垂直，，且正方方向指向向床身立立柱。卧式升降降台铣床床的坐标标方向为为：Z轴水平，，且向里里为正方方向（面面对工作作台的平平行移动动方向））；工作作台的平平行向左左移动方方向为X轴正方向向；Y轴垂直向向上。卧式铣床床的坐标标系统数控铣床床的坐标标系统数控装置置通电后后通常要要进行回回参考点点操作，，以建立立机床坐坐标系。。参考点点可以与与机床零零点重合合，也可可以不重重合，通通过参数数来指定定机床参参考点到到机床零零点的距距离。机机床回到到了参考考点位置置也就知知道了该该坐标轴轴的零点点位置，，找到所所有坐标标轴的参参考点，，CNC就建立起起了机床床坐标系系。数控铣床床的坐标标系统数控铣床床的坐标标系统工件坐标标系用来确定定工件几几何形体体上各要要素的位位置而设设置的坐坐标系，，工件坐坐标系的的原点即即为工件件零点。。工件零点点的位置置是任意意的，它它是由编编程人员员在编制制程序时时根据零零件的特特点选定定的。考虑到编编程的方方便性，，工件坐坐标系中中各轴的的方向应应该与所所使用的的数控机机床的坐坐标轴方方向一致致。工件坐标标系原点机床坐标标系原点数控铣床床的坐标标系统数控铣削削加工工工件的安安装数控铣削削加工选选择定位位基准应应遵循的的原则：尽量选择择零件上上的设计计基准作作为定位位基准定位基准准选择要要能完成成尽可能能多的加加工内容容定位基准准应尽量量与工件件坐标系系的对刀刀基准重重合必须多次次安装时时，应遵遵从基准准统一原原则数控铣削削加工工工件的安安装加工面的的安装数控铣削削加工工工件的安安装加工内轮轮廓时的的安装数控铣削削加工工工件的安安装加工外轮轮廓时的的安装数控铣削削加工工工件的安安装不影响进进给的装装夹示例例数控铣削削加工的的对刀对刀方式式标准芯轴轴和块规规对刀数控铣削削加工的的对刀寻边器对对刀对刀方式式数控铣削削加工工工艺分析析数控铣削削加工工工艺分析析数控铣削削加工的的工艺性性分析是是编程前前的重要要工艺准准备工作作之一，，关系到到机械加加工的效效果和成成败，不不容忽视视。由于于数控机机床是按按照程序序来工作作的，因因此对零零件加工工中所有有的要求求都要体体现在加加工中，，如加工工顺序、、加工路路线、切切削用量量、加工工余量、、刀具的的尺寸及及是否需需要切削削液等都都要预先先确定好好并编入入程序中中。选择并确确定进行行数控加加工的内内容数控加工工内容的的选择:工件上的的曲线轮轮廓已给出数数学模型型的空间间曲面形状复杂杂、尺寸寸繁多、、划线与与检测困困难的部部位通用机床床加工时时难以测测量和控控制进给给的内外外凹槽选择并确确定进行行数控加加工的内内容数控控加加工工内内容容的的选选择择:以尺尺寸寸协协调调的的高高精精度度孔孔或或面面能在在一一次次安安装装中中顺顺带带铣铣出出来来的的简简单单表表面面或或形形状状采用用数数控控铣铣削削后后能能成成倍倍提提高高生生产产率率，，大大大大减减轻轻体体力力劳劳动动强强度度的的一一般般加加工工内内容容选择择并并确确定定进进行行数数控控加加工工的的内内容容数控控加加工工内内容容的的选选择择:立式式数数控控铣铣床床卧式式数数控控铣铣床床适于于加加工工箱箱体体、、箱箱盖盖、、平平面面凸凸轮轮、、样样板板、、形形状状复复杂杂的的平平面面或或立立体体零零件件，，以以及及模模具具的的内内、、外外型型腔腔等等。适于于加加工工复复杂杂的的箱箱体体类类零零件件、、泵泵体体、、阀阀体体、、壳壳体体等等。多坐标标联动动的的卧卧式式加加工工中中心心用于于加加工工各各种种复复杂杂的的曲曲线线、、曲曲面面、、叶叶轮轮、、模模具具等等。零件件结结构构的的工工艺艺性性分分析析零件件结结构构工工艺艺性性分分析析的的主主要要内内容容：：审查查与与分分析析零零件件图图纸纸中中尺尺寸寸标标注注方方法法是是否否适适合合数数控控加加工工；；审查查与与分分析析图图纸纸中中几几何何元元素素的的条条件件是是否否充充分分、、正正确确；；审查查与与分分析析数数控控加加工工零零件件的的结结构构合合理理性性；；预防防零零件件变变形形措措施施：：对于于大大面面积积的的薄薄板板零零件件，，改改进进装装夹夹方方式式，，采采用用合合适适的的加加工工顺顺序序和和刀刀具具采用用适适当当的的热热处处理理方方法法粗、、精精加加工工分分开开及及对对称称去去除除余余量量等等措措施施来来减减小小或或消消除除变变形形的的影影响响零件件结结构构的的工工艺艺性性分分析析提高高工工艺艺性性的的措措施施：：减少少薄薄壁壁零零件件或或薄薄板板零零件件尽量量统统一一零零件件轮轮廓廓内内圆圆弧弧的的有有关关尺尺寸寸保证证基基准准统统一一原原则则零件件结结构构的的工工艺艺性性分分析析零件件图图形形的的数数学学处处理理编程程尺尺寸寸确确定定的的步步骤骤：：基本本尺尺寸寸换换算算成成平平均均尺尺寸寸保持持原原重重要要的的几几何何关关系系不不变变并并修修改改一一般般尺尺寸寸计算算未未知知结结点点坐坐标标尺尺寸寸编程程尺尺寸寸的的最最后后形形成成数控控加加工工的的数数值值计计算算是是程程序序编编制制中中一一个个关关键键的的环环节节。。工序序的的划划分分在数数控控机机床床上上特特别别是是在在加加工工中中心心上上加加工工零零件件，，工工序序十十分分集集中中，，许许多多零零件件只只需需在在一一次次装装卡卡中中就就能能完完成成全全部部工工序序。。但是是零零件件的的粗粗加加工工，，特特别别是是铸铸、、锻锻毛毛坯坯零零件件的的基基准准平平面面、、定定位位面面等等的的加加工工应应在在普普通通机机床床上上完完成成之之后后，，再再装装卡卡到到数数控控机机床床上上进进行行加加工工。。这这样样可可以以发发挥挥数数控控机机床床的的特特点点，，保保持持数数控控机机床床的的精精度度，，延延长长数数控控机机床床的的使使用用寿寿命命，，降降低低数数控控机机床床的的使使用用成成本本。。工序序的的划划分分导轨轨粗粗基基准准的的加加工工以加加工工后后的的床床脚脚为为基基准准加加工工导导轨轨面面以导导轨轨面面为为粗粗基基准准加工工床床脚脚工序序的的划划分分数控控铣铣削削加加工工工工序序的的划划分分刀具具集集中中分分序序法法粗、、精精加加工工分分序序法法按加加工工部部位位分分序序法法工序序的的划划分分刀具具集集中中分分序序法法即按按所所用用刀刀具具划划分分工工序序，，用用同同一一把把刀刀加加工工完完零零件件上上所所有有可可以以完完成成的的部部位位，，在在用用第第二二把把刀刀、、第第三三把把刀刀完完成成它它们们可可以以完完成成的的其其它它部部位位。。特点点：：这种种分分序序法法可可以以减减少少换换刀刀次次数数，，压压缩缩空空程程时时间间，，减减少少不不必必要要的的定定位位误误差差。。工序序的的划划分分粗精精加加工工分分序序法法这种种分分序序法法是是根根据据零零件件的的形形状状、、尺尺寸寸精精度度等等因因素素，，按按照照粗粗、、精精加加工工分分开开的的原原则则进进行行分分序序。。对对单单个个零零件件或或一一批批零零件件先先进进行行粗粗加加工工、、半半精精加加工工，，而而后后精精加加工工。。注意意：：粗精精加加工工之之间间，，最最好好隔隔一一段段时时间间，，以以使使粗粗加加工工后后零零件件的的变变形形得得到到充充分分恢恢复复，，再再进进行行精精加加工工，，以以提提高高零零件件的的加加工工精精度度。。工序序的的划划分分按加加工工部部位位分分序序法法即先先加加工工平平面面、、定定位位面面，，再再加加工工孔孔；；先加加工工简简单单的的几几何何形形状状，，再再加加工工复复杂杂的的几几何何形形状状；；先加加工工精精度度比比较较低低的的部部位位，，再再加加工工精精度度要要求求较较高高的的部部位位。工序序的的划划分分零件件材材料料变变形形小小，，加加工工余余量量均均匀匀，，可可以以采采用用刀刀具具集集中中分分序序法法，，以以减减少少换换刀刀时时间间和和定定位位误误差差；；例如：若零件材料变变形较大，加加工余量不均均匀，且精度度要求较高，，则应采用粗粗精加工分序序法。工序的划分总之，在数控控机床上加工工零件，其加加工工序的划划分要视加工工零件的具体体情况具体分分析,许多工工序的安排是是综合了上述述各分序方法法的。对于数控机床床来说，在加加工开始时，，确定刀具与与工件的相对对位置是很重重要的，它是是通过对刀点点来实现的。。对刀点指通过对刀确确定刀具与工工件相对位置置的基准点。。确定对刀点与与换刀点确定对刀点与与换刀点刀具与工件原原点Z轴方向之距离离刀具与工件原原点X轴方向之距离离刀具与工件原原点Y轴方向之距离离对刀点的选择择原则便于用数字处处理和简化程程序编制在机床上找正正容易，加工工中便于检查查引起的加工误误差小确定对刀点与与换刀点确定对刀点与与换刀点对刀点与加工工原点重合确定对刀点与与换刀点70铣削加工零件件确定对刀点与与换刀点对刀点与加工工原点重合确定对刀点与与换刀点对刀点在几何何对称中心确定对刀点与与换刀点对刀点在加工工过程中便于于检查对刀点×确定对刀点与与换刀点对刀点可以设设在零件上、、夹具上或机机床上，但必必须与零件的的定位基准有有已知的准确确关系。当对对刀精度要求求较高时，对对刀点应尽量量选在零件的的设计基准或或工艺基准上上。对于以孔定位位的零件，可可以取孔的中中心作为对刀刀点。确定对刀点与与换刀点对刀时应使对对刀点与刀位位点重合。刀位点是指确定刀具具位置的基准准点如：平头立铣刀的的刀位点一般般为端面中心心；球头铣刀刀的刀位点取取为球心；钻钻头为钻尖。。确定对刀点与与换刀点换刀点应根据工序内内容来作安排排，为了防止止换刀时刀具具碰伤工件，，换刀点往往往设在距离零零件较远的地地方。走刀路线是数数控加工过程程中刀具相对对于被加工件件的的运动轨轨迹和方向。。走刀路线的的确定非常重重要，因为它它与零件的加加工精度和表表面质量密切切相关。选择走刀路线线选择走刀路线线确定走刀路线线的一般原则则保证零件的加加工精度和表表面粗糙度方便数值计算算，减少编程程工作量缩短走刀路线线，减少进退退刀时间和其其他辅助时间间尽量减少程序序段数切入切出点切入点。切入切出点切入点选择原原则：粗加工选择曲曲面内的最高高角点作为切切入点。精加工选择曲曲面内某个曲曲率比较平缓缓的角点作为为切入点。总之避免铣刀刀当钻头使用用，否则因受受力大而损坏坏。切入切出点切出点选择原原则：能连续完整的的加工曲面。。非加工时间短短。切入切出点切入点的选择择。。。ABC应尽量避免在在连续几何图图素的中间切切入×虽然是两几何何图素的交点点，但在这里里刀具沿切线线方向切出后后将影响已加加工表面精度度可沿图形轮廓廓切向切入切切出，且保证证轮廓封闭×√切入切出路径径在铣削轮廓表表面时一般采采用立铣刀侧侧面刃口进行行切削，由于于主轴系统和和刀具的刚度度变化，当沿沿法向切入工工件时，会在在切入处产生生刀痕，所以以应尽量避免免沿法向切入入工件。切入切出路径径铣削外圆的切切入切出路径径切入切出路径径铣削外轮廓的的切入切出路路径当铣切内表面面轮廓形状时时，也应该尽尽量遵循从切切向切入的方方法，但此时时切入无法外外延，最好安安排从圆弧过过渡到圆弧的的加工路线。。当实在无法法沿零件曲线线的切向切入入、切出时，，铣刀只有沿沿法线方向切切入和切出，，在这种情况况下，切入切切出点应选在在零件轮廓两两几何要素的的交点上，而而且进给过程程中要避免停停顿。切入切出路径径铣削内圆的切切入切出路径径切入切出路径径铣削内轮廓的的切入切出路路径切入切出路径径从尖点切入铣铣削内轮廓铣削内轮廓的的切入切出路路径以角点作为切切入切出点铣削内轮廓的的切入切出路路径切入切出路径径容易产生过切切现象切入切出路径径铣削内轮廓的的切入切出路路径走圆弧线切入入从直线中间切切入切入切出路径径铣削内轮廓的的切入切出路路径切入切出路径径当实在无法沿沿零件曲线的的切向切入、、切出时，铣铣刀只有沿法法线方向切入入和切出，在在这种情况下下，切入切出出点应尽量选选在零件轮廓廓两几何要素素的交点上，，而且进给过过程中要避免免停顿。为了消除由于于系统刚度变变化引起进退退刀时的痕迹迹，可采用多多次走刀的方方法，减小最最后精铣时的的余量，以减减小切削力。。避免引入反向向误差数控机床在反反向运动时会会出现反向间间隙，如果在在走刀路线中中将反向间隙隙带入，就会会影响刀具的的定位精度，，增加工件的的定位误差。。避免引入反向向误差避免反向误差差的加工路线线存在反向误差差的加工路线线刀具补偿的设设置在切入工件前前应该已经完完成刀具半径径补偿，而不不能在切入工工件时同时进进行刀具补偿偿，这样会产产生过切现象象。为此，应应在切入工件件前的切向延延长线上另找找一点，作为为完成刀具半半径补偿点.刀具补偿的设设置切入工件同时时补偿切入工件前补补偿顺铣和逆铣加加工切削加工方式式顺铣逆铣在铣削加工中中，铣刀的走走刀方向与在在切削点的切切削分力方向向相同在铣削加工中中，铣刀的走走刀方向与在在切削点的切切削分力方向向相反顺铣和逆铣加加工顺铣和逆铣加加工铣削内沟槽侧侧面为保证螺距的的准确，应避避免在进给机机构的加速和和减速过程中中切削，所以以应有引入距距离和超越距距离。车螺纹的引入入和超越距离离车螺纹的引入入和超越距离离引入距离超越距离避免刀具干涉涉在连续切削的的数控机床上上，多数是使使用立铣刀且且几乎都是用用侧刃进行切切削，往往会会产生刀具的的干涉现象。。为了避免刀具具的干涉，一一般采用小直直径的铣刀来来加工，但在在加工时则受受力变形而产产生的刀具弯弯斜量直接影影响加工精度度避免刀具干涉涉虽然可把刀具具的倒锥磨好好以减轻刀具具的弯斜量，，但也不能最最好地解决问问题，特别在在加工三维曲曲面更明显出出现加工干涉涉区或加工盲盲区。就加工的可能能性而言，在在不出现加工工干涉区或加加工盲区时，，复杂曲面一一般可以采用用球头铣刀进进行三坐标联联动加工；如如果工件还存存在加工干涉涉区或加工盲盲区，就必须须考虑采用四四坐标或五坐坐标联动的机机床来加工了了。立铣刀工件弯斜量曲面工件立铣刀干涉区·立铣刀工件加工盲区··避免刀具干涉涉abc刀具干涉实例例数控铣削加工工工艺参数的的确定步长逼近误差行距切削速度主轴转速数控加工工艺艺参数自动编程加工工工艺两坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成外形轮廓封闭轮廓中的的区域和岛二维型腔孔二维字符两坐标加工的的对象两坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成二维型腔的加加工两坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成二维型腔的加加工二维型腔的切削方式行切法环切法以一定角度方方向进行平行行走刀加工走刀轨迹是沿沿型腔边界走走环形等距线线两坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成行切加工方式式两坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成环切加工方式式曲面区域加工工曲面型腔加工工多曲面连续加加工曲面间过渡区区域加工裁减曲面加工工主要加工对象象多坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成多坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成直纹面的加工工刀具轨迹多坐标数控铣铣削加工刀具具轨迹生成参数线法截平面法回转截面法投影法常用的刀具轨轨迹生成方法法参数线法加工工参数线法的基基本思想是：：任何一个曲曲面都可以写写成参数方程程[x,y,z]=[fx(u,v),fy(u,v),fz(u,v)]的形式。当u或v中某一个为常常数时，形成成空间的一条条曲线。参数线法计算算简单，速度度快，是曲面面数控加工编编程系统主要要采用的方法法，但当加工工曲面的参数数线不均匀时时会造成刀具具轨迹也不均均匀，加工效效率不高。截面法加工截面法加工的的基本思想是是：采用一组组截面（可以以是平面、也也可以是回转转柱面）去截截取加工表面面，截出一系系列交线，将将来刀具与加加工表面的切切触点就沿着着这些交线运运动，通过一一定方法将这这些交线连接接在一起，就就形成最终的的刀具轨迹。。截面法主要适适用于曲面参参数线分布不不太均匀及由由多个曲面形形成的组合曲曲面的加工。。截面法加工投影法加工投影法的基本本思路是将一一组事先定义义好的曲线（（也称导动曲曲线）或轨迹迹投影到曲面面上，然后将将投影曲线作作为刀触点轨轨迹，从而生生成曲面的加加工轨迹。投影法常用来来处理其它方方法难以获得得满意效果的的组合曲面和和曲面型腔的的加工。投影法加工投影法加工对于很多复杂杂曲面零件及及模具而言，，刀具轨迹计计算完成后，，都需要对刀刀具轨迹进行行编辑与修改改。这是因为为：在零件模模型的构造过过程中，往往往处于某种考考虑对待加工工表面及约束束面进行延伸伸并构造辅助助面，从而使使生成的刀具具轨迹超出加加工表面范围围需要进行裁裁剪和编辑；；由于生成的的曲面不光滑滑，使刀位点点出现异常，，需对刀位点点进行修改；；采用的走刀刀方式经检验验不合理，需需改变走刀方方式等等，都都需进行刀具具轨迹的编辑辑。刀具轨迹编辑辑刀位轨迹编辑辑一般包括刀刀位点、切削削段、切削行行、切削块的的删除、拷贝贝、粘贴、插插入、移动、、延伸、修剪剪、几何变换换，刀位点的的匀化，走刀刀方式变化时时刀具轨迹的的重新编排以以及刀具轨迹迹的加载与存存储等。刀具轨迹编辑辑刀具轨迹编辑辑刀具轨迹的平平移刀具轨迹编辑辑刀具轨迹的缩缩放刀具轨迹编辑辑刀具轨迹的旋旋