项目一-数控铣削加工工艺分析课件

项目一数控铣削加工工艺分析

项目导入一相关知识

二项目实施三拓展知识四项目一数控铣削加工工艺分析

项目导入一相关知识二项目实施1知识目标1．了解有关数控铣削的主要加工对象、掌握数控铣削的加工方法与选用2．掌握数控铣削加工工艺分析的内容与方法3．掌握数控铣削加工刀具知识4．掌握数控铣削加工中切削加工进给路线的确定5．掌握数控铣削加工中粗、精加工时的切削用量选用知识目标1．了解有关数控铣削的主要加工对象、掌握数控铣削的加2能力目标1．能选择并确定数控铣削加工的内容2．能综合应用数控铣削加工工艺知识，分析典型零件的数控铣削加工工艺，编制工艺文件能力目标1．能选择并确定数控铣削加工的内容3一、项目导入图1-1所示为平面槽形凸轮零件图，零件材料为HT200，其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。要求分析其数控铣床加工工艺，设计数控加工工艺方案，编制数控加工工序卡、数控铣削加工刀具卡。图1-1平面槽形凸轮一、项目导入图1-1所示为平面槽形凸轮零件图，零件材料为HT4二、相关知识

程序编制人员在进行工艺分析时，应该具备机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具夹具手册等资料，并根据被加工零件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的数控机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，以及各工序所用刀具、夹具、切削用量等，力求高效率地加工出合格的零件。二、相关知识程序编制人员在进行工艺分析时，应5（一）数控铣削加工的工艺特点

1．数控铣削加工工艺特点（1）工序集中原则一般来说，数控加工的工序内容要比普通机床加工的内容复杂，这是因为零件的数控加工过程是由程序控制的，且数控机床价格昂贵，若只加工简单工序内容，则不能充分发挥数控机床的功能，在经济上对生产效率的提高有限，所以在数控机床上加工零件时应尽可能多地安排较复杂的工序内容，尽量减少零件的装夹次数。（一）数控铣削加工的工艺特点

1．数控铣削加工工艺特点6（2）工序内容合理、正确在通用机械加工设备上加工零件时，工艺规程制定的许多内容，如工步的安排、走刀路线、切削刀具的几何形状、切削用量等，都是由操作工人来考虑、选择和确定的。而进行数控加工时，零件的加工过程完全由数控系统按给定的零件数控加工程序执行，即加工中所需的所有工艺参数必须在零件的数控加工程序中准确地体现出来，所以，零件的数控加工程序要有极高的正确性和合理性，不能有丝毫的差错，否则就不能加工出合理的零件。（2）工序内容合理、正确7④选择使工件在加工后变形小的路线。（2）寻求最短加工路线图1-19最短走刀路线的设计④选择使工件在加工后变形小的路线。图1-19最短走刀路8同时，在对图形进行数学处理和编程时，要力求准确无误，以使数控加工顺利进行。在实际工作中，由于一个小数点或一个逗号的差错，就可能酿成重大机床事故和质量事故。针对这一特点，在编制数控加工程序时必须细心，同时在程序编制过程中应同操作工人配合好，以提高程序编制的质量。

同时，在对图形进行数学处理和编程时，要力求准确无误，以使数控92．数控铣削加工工艺内容的选择

在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。主要选择的加工内容如下：①工件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式给出的非圆曲线、列表曲线等曲线轮廓，如正弦曲线；图1-2球面②已给出数学模型的空间曲面，如图1-2所示的球面；③形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；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；2．数控铣削加工工艺内容的选择

在选择数控铣削加工内容时，应10⑤以尺寸协调的高精度孔和面；⑥能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；⑦用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工内容。⑤以尺寸协调的高精度孔和面；11不宜采用数控铣削加工的内容如下：①需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容，如以毛坯粗基准定位划线找正的加工；②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）；③毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位；④简单的粗加工面；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接圆弧部位。不宜采用数控铣削加工的内容如下：12①零件图样尺寸的正确标注。（二）数控铣削加工零件的工艺性分析②分析零件的形状、结构及尺寸的特点③检查零件的加工要求④统一内壁圆弧的尺寸。①零件图样尺寸的正确标注。（二）数控铣削加工零件的工艺性分13图1-3零件尺寸公差带的调整图1-3零件尺寸公差带的调整14a．内壁转接圆弧半径R不能太小。如图1-4（a）所示，当工件的被加工轮廓高度H较小，内壁转接圆弧半径R较大时，则可采用刀具切削刃长度L较小，直径D较大的铣刀加工。这样，底面A的走刀次数较少，表面质量较好，因此，工艺性较好。反之，铣削工艺性则较差，如图1-4（b）所示。通常，当R＞0.2H时，零件结构工艺性较好。a．内壁转接圆弧半径R不能太小。如图1-4（a）所示，当工件15

图1-4内壁转接圆弧半径图1-4内壁转接圆弧半径16b．内壁与底面转接圆弧半径r不要过大。如图1-5（a）所示，铣刀直径D一定时，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D−2r，工件的内壁与底面转接圆弧半径r越小，则d越大，即铣刀端刃铣削平面的面积越大，加工能力越强，铣削工艺性越好。反之，工艺性越差，如图1-5（b）所示。当底面铣削面积大，转接圆弧半径r也较大时，只能先用一把r较小的铣刀加工，再用符合要求r的刀具加工，分两次完成切削。b．内壁与底面转接圆弧半径r不要过大。如图1-5（a）所示，17图1-5内壁与底面转接圆弧半径图1-5内壁与底面转接圆弧半径18⑤分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响，而零件最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。⑥当零件上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容之间与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。⑤分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削19

2．定位基准要统一3．分析零件的变形情况4．零件毛坯的工艺性分析（1）毛坯应有充分稳定的加工余量（2）分析毛坯的装夹适应性（3）分析毛坯的余量大小及均匀性2．定位基准要统一3．分析零件的变形情况4．零件毛坯201．加工方案的选择（1）平面轮廓的加工方法（三）数控铣削加工的工艺路线的拟定平面轮廓铣削1．加工方案的选择（三）数控铣削加工的工艺路线的拟定平面轮廓21

……（2）固定斜角平面的加工方法主轴摆角加工固定斜角平面……（2）固定斜角平面的加工方法主轴摆角加工固22（3）变斜角面的加工方法①对曲率变化较小的变斜角面，用4坐标联动的数控铣床，采用立铣刀（但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成形铣刀加以弥补）以插补方式摆角加工，如图1-9（a）所示。②对曲率变化较大的变斜角面，用4坐标联动加工难以满足加工要求，最好用5坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工，如图1-9（b）所示。（3）变斜角面的加工方法23图1-94、5坐标数控铣床加工零件变斜角面图1-94、5坐标数控铣床加工零件变斜角面24③采用3坐标数控铣床2坐标联动，利用球头铣刀或鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修方法清除。图1-10所示为用鼓形铣刀铣削斜角面。（4）曲面轮廓的加工方法①对曲率变化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用两轴半坐标的行切法加工，即X、Y、Z

3轴中任意两轴作联动插补，第3轴作单独的周期进给，如图1-11所示。③采用3坐标数控铣床2坐标联动，利用球头铣刀或鼓形铣刀，以25图1-10用鼓形铣刀分层铣变削斜角

图1-11两轴半坐标行切法加工曲面

图1-10用鼓形铣刀分层铣变削斜角图1-11两轴半26两轴半坐标联动加工曲面的刀心轨迹O1O2和切削点轨迹ab，如图1-12所示。②对曲率变化较大和精度要求较高的曲面的精加工，常用Z、Y、Z3坐标联动插补的行切法加工，如图1-13所示。③对像叶轮、螺旋桨这样的零件，因其叶片形状复杂，刀具容易与相邻表面干涉，常用5坐标联动加工，其加工原理如图1-14所示。两轴半坐标联动加工曲面的刀心轨迹O1O2和切削点轨迹ab，如27图1-12两轴半坐标行切法加工曲面的切削点轨迹

图1-133轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹图1-12两轴半坐标行切法加工曲面的切削点轨迹图1-128———

图1-14曲面的5坐标联动加工———图1-14曲面的5坐标联动加工29①工序集中原则②工序分散原则2．工序的划分

（2）工序划分方法①按零件装夹定位方式划分。以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。②按所用刀具划分。以同一把刀具加工的那一部分工艺过程为一道工序。③按粗、精加工划分。粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。①工序集中原则2．工序的划分

（2）工序划分方法①按30④按加工部位划分。以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件（如内腔、外形、曲面或平面），可按其结构特点将加工部位划分成多道工序，并将每一部分的加工作为一道工序。④按加工部位划分。以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工313．加工顺序的安排

①基面先行原则。②先粗后精原则③先主后次原则。④先面后孔原则。3．加工顺序的安排

①基面先行原则。324．确定走刀路线和工步顺序

数控铣削加工走刀路线的设计主要遵循以下原则：①保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求；②提高加工效率。在确定走刀路线时，针对数控铣床的特点，应重点考虑以下几个方面。（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度①最终轮廓一次走刀完成。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。4．确定走刀路线和工步顺序

数控铣削加工走刀路线的设计主要遵33图1-15（a）所示为用行切法加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度，所以采用图1-15（b）所示的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图1-15（c）所示也是一种较好的走刀路线方式。图1-15（a）所示为用行切法加工内腔的走刀路线，这种走刀能34图1-15铣削内腔的3种走刀路线图1-15铣削内腔的3种走刀路线35②选择切入切出方向铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。刀具切入工件时，应避免沿零件轮廓的法线切入，而应沿外廓曲线延长线切入，如图1-16（a）所示。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。若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入、切出，此时刀具的切入、切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处，如图1-16（b）所示。②选择切入切出方向36图1-16刀具切入和切出时的外延图1-16刀具切入和切出时的外延37如图1-17（a）所示，切削外圆凸台时，使用与圆相切的切入切出直线段，切入路线为1—2—3—4—5；如图1-17（b）所示，铣削内圆轮廓的进给路线为1—2—3—4—5，R1为零件圆弧轮廓半径，R2为过渡圆弧半径。如图1-17（a）所示，切削外圆凸台时，使用与圆相切的切入切38图1-17铣削圆的切入和切出路线图1-17铣削圆的切入和切出路线39③避免机械进给系统反向间隙对加工精度的影响。

图1-18镗孔加工路线③避免机械进给系统反向间隙对加工精度的影响。图1-1840（3）铣削曲面的加工路线图1-20曲面加工的加工路线（3）铣削曲面的加工路线图1-20曲面加工的加工路线41（4）顺铣和逆铣对加工影响图1-21顺铣和逆铣切削方式（4）顺铣和逆铣对加工影响图1-21顺铣和逆铣切削方式425．对刀点与换刀点的确定（1）对刀点对刀点的选择原则如下。①所选的对刀点应使程序编制简单。②对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置。③对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置。④对刀点的选择应有利于提高加工精度。5．对刀点与换刀点的确定43图1-22对刀点图1-22对刀点44（2）刀位点图1-23刀位点（2）刀位点图1-23刀位点45（3）换刀点换刀点是指刀架转位换刀时的位置。换刀点可以是某一固定点（如加工中心，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如数控车床）。为防止换刀时碰伤零件及其他部件，换刀点常常设置在被加工零件或夹具的轮廓之外，并留有一定的安全量。（3）换刀点46（四）数值计算

①根据零件图样给出的形状、尺寸、公差等，直接通过数学方法，计算出编程时所需要的有关各点的坐标值；②当按照零件图样给出的条件不能直接计算出编程所需的坐标，也不能按零件给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义时，就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件，对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动，才可以进行各点的坐标计算和编程工作。（四）数值计算

①根据零件图样给出的形状、尺寸、公差等，直471．基点和节点的坐标计算

图1-24零件轮廓的基点图1-25零件轮廓的节点1．基点和节点的坐标计算

图1-24零件轮廓的基点图1-482．刀位点轨迹的计算刀位点是标志刀具所处不同位置的坐标点，不同类型的刀具其刀位点不同，数控系统从对刀点开始控制刀位点运动，并由刀具的切削刃加工出所要求的零件轮廓，零件的轮廓形状是通过刀具切削刃进行切削形成的。2．刀位点轨迹的计算49（五）零件的定位与装夹方式的选择

①尽可能使设计基准、工艺基准与编程计算基准统一，以减小基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。②减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部或大部分的待加工表面，以提高加工效率和保证加工精度。③避免采用占机人工调整时间长的装夹方案。④夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。（五）零件的定位与装夹方式的选择

①尽可能使设计基准、工艺50装夹如图1-26所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，如图1-26（a）所示，或改为在顶面上3点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形，如图1-26（b）所示。装夹如图1-26所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面51图1-26夹紧力作用点与夹紧变形的关系图1-26夹紧力作用点与夹紧变形的关系522．选择夹具的基本原则

①尽量采用组合夹具、通用夹具，避免采用专用夹具。②零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，减少辅助时间。③夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开，避免加工路径中刀具与夹具元件发生干涉。④为提高数控加工效率，批量较大的零件加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。⑤为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹具精度高。2．选择夹具的基本原则

①尽量采用组合夹具、通用夹具，避免53（六）数控铣削加工常用刀具及选用

1．数控铣削对刀具的要求①高刚度、高强度。为提高生产效率，往往采用高速、大切削用量的加工，因此数控铣削采用的刀具应具有能承受高速切削和强力切削所必需的高刚度、高强度。②切削性能好。③精度高。④可靠性高。⑤耐用度高。⑥数控刀具应能快速更换。⑦断屑及排屑性能好。（六）数控铣削加工常用刀具及选用

1．数控铣削对刀具的要求542．铣削刀具材料

（1）硬质合金①钨钴类（WC+Co）。②钨钛钴类（WC+TiC+Co）。④碳化钛基类（WC+TiC+Ni+Mo）。③钨钛钽（铌）钴类（WC+TiC+TaC(NbC)+Co）。2．铣削刀具材料

（1）硬质合金55（2）特殊刀具材料①陶瓷刀具。②金刚石刀具。③立方氮化硼刀具。（3）涂层刀具（2）特殊刀具材料563．数控铣削刀具的选用

图1-27面（盘）铣刀3．数控铣削刀具的选用

图1-27面（盘）铣刀57（2）立铣刀立铣刀是数控加工中用的最多的一种铣刀，主要用于加工凹槽较小的台阶面以及平面轮廓。如图1-28所示（3）球头铣刀球头铣刀的结构特点是球部布满切削刃，圆周刃与球部刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。

（2）立铣刀58图1-28立铣刀图1-29机夹式球头铣刀图1-28立铣刀图1-29机夹式球头铣刀59（4）键槽铣刀键槽铣刀主要用于加工封闭的键槽，键槽铣刀结构与立铣刀相近，圆柱表面和端面上都有切削刃，键槽铣刀只有两个齿，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。

（4）键槽铣刀60图1-30键槽铣刀图1-30键槽铣刀61（5）鼓形铣刀图1-31鼓形铣刀图1-32用鼓形铣刀分层铣削变斜角面（5）鼓形铣刀图1-31鼓形铣刀图1-3262（6）成形刀具成形铣刀一般是为特定形状的工件或加工内容专门设计制造的，如渐开线齿面、燕尾槽和T形槽等。常用成形铣刀如图1-33所示。图1-33几种常用的成形铣刀（6）成形刀具63（七）数控铣削加工切削用量选用

①粗加工时切削用量的选择原则：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。②精加工时切削用量的选择原则：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。（七）数控铣削加工切削用量选用

①粗加工时切削用量的选择原642．切削用量的选择（1）背吃刀量和侧吃刀量的确定背吃刀量ap是指平行于铣刀轴线的切削层尺寸，端铣时为切削层的深度，周铣时为切削层的宽度，如图1-35（a）所示。侧吃刀量ae是指垂直于铣刀轴线的切削层尺寸，端铣时为被加工表面的宽度，周铣时为切削层的深度，如图1-35（b）所示。2．切削用量的选择65图1-35铣削加工的切削用量图1-35铣削加工的切削用量66（2）进给速度的确定进给速度F是刀具切削时，单位时间内工件与刀具沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。对于多齿刀具，其进给速度F、刀具转速n、刀具齿数z和每齿进给量fz的关系为

F=nzfz

（2）进给速度的确定67铣刀每齿进给量fz参考值工件材料fz粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.10～0.15

mm0.10～0.25

mm0.02～0.05

mm0.10～0.15

mm铸铁0.12～0.20

mm0.15～0.30

mm铣刀每齿进给量fz参考值fz粗铣精铣高速钢铣68（3）过切与欠切（a）欠切削（b）过切削图1-36过切与欠切（3）过切与欠切（a）欠切削69（4）切削速度的确定在选择切削速度时，还应考虑以下几点：①应尽量避开积屑瘤产生的区域；②断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；③在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；④加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度；⑤加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。（4）切削速度的确定70各种常用工件材料的铣削速度参考值工作

材料硬度

（HB）铣削速度vc（m/min）工件材料硬度

(HB)铣削速度vc（m/min）高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀低、中碳钢＜22021～4080～150工具钢200～25012～2436～84225～29015～3660～114灰铸铁100～14024～36110～115300～4259～2040～75150～22515～2160～110高碳钢＜22018～3660～132230～2909～1845～90225～32514～2453～105300～3205～1021～30325～3759～1236～48可锻铸铁110～16042～50100～200375～4256～1036～45160～20024～3683～120合金钢＜22015～3655～120200～24015～2472～110225～32510～2440～80240～2809～2140～60325～4256～930～60铝镁合金95～100180～600360～600各种常用工件材料的铣削速度参考值硬度

（HB）铣削速度vc（71三、项目实施图1-1所示为平面槽形凸轮零件，其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工完，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。零件材料为HT200，其数控铣床加工工艺分析如下。1．零件图工艺分析凸轮槽内、外轮廓及20、12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。

三、项目实施图1-1所示为平面槽形凸轮零件，其外部轮廓尺寸722．选择加工设备对平面槽形凸轮的数控铣削加工，一般采用2轴以上联动的数控铣床，因此，首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在铣床的允许范围以内；其次，考虑数控铣床的精度是否能满足凸轮的设计要求；最后，看凸轮的最大圆弧半径是否在数控系统允许的范围之内。根据以上3条即可确定所要使用2轴以上联动的数控铣床。2．选择加工设备733．确定装夹方案装夹示意如图1-37所示，采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时振动。图1-37凸轮加工装夹示意图1—开口垫圈2—带螺纹圆柱销3—压紧螺母4—带螺纹削边销5—垫圈6—工作7—垫块3．确定装夹方案图1-37凸轮加工装夹示意图744．确定加工顺序及进给路线，确定加工顺序及走刀路线

图1-38所示即为铣刀在水平面内的切入进给路线。深度进给有两种方法：一种是在XOZ平面（或YOZ平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种是先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。4．确定加工顺序及进给路线，确定加工顺序及走刀路线

图1-375（a）直线切入外凸轮廓（b）过渡圆弧切入内凹轮廓图1-38平面槽形凸轮的切入进给路线（a）直线切入外凸轮廓765．刀具选择根据零件的结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓（即凸轮槽两侧面）时，铣刀直径受槽宽限制，同时考虑铸铁属于一般材料，加工性能较好，取为6

mm。粗加工选用6高速钢立铣刀，精加工选用6硬质合金立铣刀。所选刀具及其加工表面见表1-4平面槽形凸轮数控加工刀具卡片。5．刀具选择77平面槽形凸轮数控加工刀具卡片产品名称或代号×××产品名称或代号零件名称平面槽形凸轮零件图号X01序号刀具刀具卡子×××规格名称数量刀长（mm）加工表面备注1T015中心钻钻5

mm中心孔20孔粗加工2T0219.6钻头1453T0311.6钻头16012孔粗加工4T0420铰刀14520孔精加工5T0512铰刀16012孔精加工6T0690°倒角铣刀120孔倒角1.5×457T076高速钢立铣刀120粗加工凸轮槽内外轮廓底圆角R0.58T086硬质合金立铣刀120精加工凸轮槽内外轮廓编制×××审核××批准×××年月日共页第页

平面槽形凸轮数控加工刀具卡片×××产品名称或代号零件名称平面786．切削用量的选择凸轮槽内、外轮廓加工时留0.1

mm精铣余量，精铣20、12两个孔时留0.1

mm铣削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后按式（1-1）和式（1-２）计算进给速度和主轴转速。7．填写数控加工工序卡片将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入平面槽形凸轮数控加工工序卡6．切削用量的选择79单位名称×××产品名称或代号零件名称零件图号×××平面槽形凸轮X01工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O001螺旋压板ＸＫ５025/4数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）被吃刀量（mm）备注1A面定位钻5

中心孔T01575540手动2钻19.6孔T0219.640240自动3钻11.6孔T0611.640220自动4铰20孔T0420160200.2自动5铰12孔T0520160200.2自动620孔倒角1.5×45T0690°40240手动7一面两孔定位，粗铣凸轮槽内轮廓T0761

100404自动8粗铣凸轮槽外轮廓T0761

100204自动9精铣凸轮槽内轮廓T0861

4952014自动10精铣凸轮槽外轮廓T0861

4952014自动11翻面装夹，铣

20孔口倒角T0690°40220手动编制×××审核×××批准×××年月日共页第页单位名称×××产品名称或代号零件名称零件图号×××平面槽形凸80四、拓展知识—镗铣类数控工具系统镗铣类数控工具系统是镗铣床主轴到刀具之间的各种连接刀柄的总称。其主要作用是连接主轴与刀具，使刀具达到所要求的位置与精度，传递切削所需扭矩及保证刀具的快速更换。不仅如此，有时工具系统中某些工具还要适应刀具切削中的特殊要求（如丝锥的扭矩保护及前后浮动等）。工作时，刀柄按工艺顺序先后装在主轴上，随主轴一起旋转，工件固定在工作台上作进给运动。镗铣类数控工具系统按结构可分为整体式结构和模块式结构两大类。四、拓展知识—镗铣类数控工具系统镗铣类数控工具系统是镗铣床81（一）整体式结构（TSG工具系统）1．TSG工具系统TSG工具系统属于整体式结构的工具系统。是专门为加工中心与数控镗铣类机床配套的工具系统，也可用于普通镗铣床。它的特点是将锥柄和接杆连成一体，不同品种和规格的工作部分都必须带有与机床相连的柄部。其优点是结构简单，使用方便、可靠，更换迅速等，缺点是锥柄的品种和数量较多。我国的TSG工具系统如图1-39所示，选用时一定要按图示进行配置。（一）整体式结构（TSG工具系统）82图1-39TSG82工具系统图1-39TSG82工具系统832．工具系统型号的表示方法工具系统的型号由5个部分组成，其表达方法如图1-40所示。

图1-40工具系统型号表示方法示意图2．工具系统型号的表示方法图1-40工具系统型号表示方法84①工具柄部形式：工具柄部一般采用7∶24圆锥柄。刀具生产厂家主要提供5种标准的自动换刀刀柄：GB10944—1989、ISO7388/1—A、DIN69871/1、MAS403BT、ANSTB5.50和ANSIB5.50CAT。其中，GB10944—1989、ISO7388/1—A和DIN69871—A是等效的，而ISO7388/1—B为中心通孔内冷却型。另外，GB3837、ISO2583和DIN2080标准为手动换刀刀柄，用于数控机床手动换刀。①工具柄部形式：工具柄部一般采用7∶24圆锥柄。刀具生产厂85TSG82工具系统的代码和意义代号工具柄部形式类别标准柄部尺寸JT加工中心用锥柄，带机械手夹持槽刀柄GB10944—89ISO锥度号XT普通镗床用标准锥柄刀柄GB3837ISO锥度号ST一般数控机床用锥柄柄部，无机械手夹执持槽刀柄GB1443—85ISO锥度号MT带扁尾莫氏圆锥工具柄接杆GB1443—85莫氏锥度号MTW无扁尾莫氏圆锥工具柄接杆GB10944—89莫氏锥度号KH7∶24锥度的锥柄接杆接杆JB/QB5010—83莫氏锥度号ZB直柄工具柄接杆GB6131—85直径尺寸TSG82工具系统的代码和意义工具柄部形式类别标86②柄部尺寸：柄部形式代号后面的数字为柄部尺寸。对锥柄表示相应的ISO锥度号，对圆柱柄表示直径。7∶24锥柄的锥度号有25、30、40、45、50和60等。例如，50和40分别代表大端直径为69.85

mm和44.45

mm的7∶24锥度。大规格50、60号锥柄适用于重型切削机床，小规格25、30号锥柄适用于高速轻切削机床。③工具用途代码：用途代码表示工具的用途，如XP表示装削平型铣刀刀柄。TSG82工具系统用途的代码和意义见表1-7。②柄部尺寸：柄部形式代号后面的数字为柄部尺寸。对锥柄表示相87TSG82工具系统的代码和意义代码代码的意义代码代码的意义代码代码的意义J装接长刀杆用锥柄KJ装扩孔钻、铰刀C切内槽工具Q弹簧夹头BS倍速夹头TF浮动镗刀KH7∶24锥柄快换夹头H倒锪端面刀TK可调镗刀Z装莫氏短锥钻夹头T镗孔刀具X用于装铣削刀具ZJ装莫氏锥度钻夹头TZ直角镗刀XS装三面刃铣刀MW装无扁尾莫氏锥柄工具TQW倾斜式微调镗刀XM装面铣刀M装有扁尾莫氏锥柄工具TQC倾斜式粗镗刀XDZ装直角端铣刀G攻螺纹夹头TZC直角形粗镗刀XD装端铣刀规格用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸D、L；有些工具该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等。TSG82工具系统的代码和意义代码的意义代码代码的意义代88④工具规格：用途代码后的数字表示工具的工作特性，其含义随工具不同而异，有些工具该数字为其轮廓尺寸D或L，有些工具该数字表示应用范围。⑤工作长度：表示工具的设计工作长度（锥柄大端直径处到端面的距离）。④工具规格：用途代码后的数字表示工具的工作特性，其含义随工89（二）模块式结构（TMG工具系统）

1．镗铣类模块式工具系统的组成模块式工具系统都是由以下3个部分组成。①主柄模块—模块式工具系统中直接与机床主轴连接的工具模块。②中间模块—模块式工具系统中为加长工具轴向尺寸和变换连接直径的工具模块。③工作模块—模块式工具系统中为了装夹各种切削刀具的模块。国产镗铣类模块式TMG工具系统图谱，如图1-41所示。（二）模块式结构（TMG工具系统）

1．镗铣类模块式工具系统901．镗铣类模块式工具系统的组成模块式工具系统都是由以下3个部分组成。①主柄模块—模块式工具系统中直接与机床主轴连接的工具模块。②中间模块—模块式工具系统中为加长工具轴向尺寸和变换连接直径的工具模块。③工作模块—模块式工具系统中为了装夹各种切削刀具的模块。国产镗铣类模块式TMG工具系统图谱，如图1-41所示。1．镗铣类模块式工具系统的组成91图1-41TMG工具系统图1-41TMG工具系统922．国内镗铣类模块式数控工具系统（1）标记国内镗铣类模块式工具系统标记为“镗铣类”、“模块式”、“工具系统”3个词组的汉语拼音字头大写字母TMG来表示，为了区别各种结构不同的模块式工具系统，在TMG之后加上两位数字，以表示结构的特征。前面的一位数字（即十位数字）表示模块连接的定心方式：1—短圆锥定心；2—单圆柱面定心；3—双键定心；4—端齿啮合定心；5—双圆柱面定心。后面的一位数字（即个位数字）表示模块连接的锁紧方式：0—中心螺钉拉紧；1—径向销钉锁紧；2—径向楔块锁紧；3—径向双头螺栓锁紧；4—径向单侧螺钉锁紧；5—径向两螺钉垂直方向锁紧；6—螺纹连接锁紧。2．国内镗铣类模块式数控工具系统93（2）国内常见的镗铣类模块式工具系统TMG10模块式工具系统为短圆锥定心，轴向用中心螺钉拉紧。主要用于工具组合后不经常拆卸或加工件具有一定批量的情况。TMG21模块式工具系统为单圆柱面定心、径向销钉锁紧的连接。它的一部分为孔，而另一部分为轴，两者插入连接构成一个刚性刀柄，一端和机床主轴连接，另一端则安装上各种可转位刀具，便构成了一个先进的工具系统。主要用于重型机械行业、机床等各种行业。TMG28模块式工具系统为单圆柱面定心，模块连接的锁紧方式采用与上述0～6不同的径向锁紧方式。在模块接口凹端部分，装有锁紧螺钉和固定销两个零件，在模块接口凸端部分，装有锁紧滑销、限位螺钉和端键等零件。（2）国内常见的镗铣类模块式工具系统943．国外镗铣类模块式数控工具系统的发展

（1）NOVEX工具系统NOVEX工具系统是由德国Walter公司开发的，其接口型式为圆锥定心，锥孔、锥体与所在模块同轴，轴线上用螺钉拉紧，锥孔端面与锥孔轴线垂直，锥体根部环形端面与锥体轴线垂直，并可与锥孔端面贴合。（2）ABS工具系统ABS工具系统是由德国KOMET公司开发的，其接口型式为两模块之间有一段圆柱配合，起定心作用。3．国外镗铣类模块式数控工具系统的发展

（1）NOVEX工具95（3）WIDAFLEXUTS（美国叫KM）工具系统WIDAFLEXUTS工具系统是由德国KRUPP公司与美国KENNAMETAL公司合作开发的一种新的工具系统，其接口是用圆锥定心，锥角5°43′，端面压紧来保证轴向定位精度和加大刚度。（4）MC工具系统MC工具系统是由德国HERTEL公司1989年开发的，其接口的定心方式与ABS相同，夹紧方式相仿，把锥面、锥孔接触改为可转动钢球与夹紧销斜面的面接触。（5）VARILOCK工具系统VARILOCK工具系统是由瑞典SANDVIK公司1980年研制成的轴向拉紧工具系统，它是双圆柱配合，起导向及定心作用，用中心螺钉拉紧，模块装卸显得不太方便。（3）WIDAFLEXUTS（美国叫KM）工具系统96（6）CAPTO工具系统CAPTO工具系统是由瑞典SANDVIK公司1990年开发的，定心采用弧面的三棱锥，夹紧是从三棱锥内部拉紧，使端面紧密贴合。

4．镗铣类模块式数控工具系统的选用①首先模块接口的连接精度、刚度要能满足使用要求。因为有些工具系统模块连接精度很好，结构又简单，使用很方便。②所选用的结构国内是否有生产厂家？属于国外专利的模块结构，生产厂家是否已取得生产许可？专利产品在未取得生产许可也未与外商合作生产的情况下，是不能仿制成商品销售的。（6）CAPTO工具系统4．镗铣类模块式数控工具系统的选用97③在机床上使用时，模块接口是否需要拆卸?在重型行业应用时，往往只需更换前部工作模块，这时要选用侧紧式，而不能选用中心螺钉拉紧结构。③在机床上使用时，模块接口是否需要拆卸?在重型行业应用时，98项目一数控铣削加工工艺分析

项目导入一相关知识

二项目实施三拓展知识四项目一数控铣削加工工艺分析

项目导入一相关知识二项目实施99知识目标1．了解有关数控铣削的主要加工对象、掌握数控铣削的加工方法与选用2．掌握数控铣削加工工艺分析的内容与方法3．掌握数控铣削加工刀具知识4．掌握数控铣削加工中切削加工进给路线的确定5．掌握数控铣削加工中粗、精加工时的切削用量选用知识目标1．了解有关数控铣削的主要加工对象、掌握数控铣削的加100能力目标1．能选择并确定数控铣削加工的内容2．能综合应用数控铣削加工工艺知识，分析典型零件的数控铣削加工工艺，编制工艺文件能力目标1．能选择并确定数控铣削加工的内容101一、项目导入图1-1所示为平面槽形凸轮零件图，零件材料为HT200，其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。要求分析其数控铣床加工工艺，设计数控加工工艺方案，编制数控加工工序卡、数控铣削加工刀具卡。图1-1平面槽形凸轮一、项目导入图1-1所示为平面槽形凸轮零件图，零件材料为HT102二、相关知识

程序编制人员在进行工艺分析时，应该具备机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具夹具手册等资料，并根据被加工零件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的数控机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，以及各工序所用刀具、夹具、切削用量等，力求高效率地加工出合格的零件。二、相关知识程序编制人员在进行工艺分析时，应103（一）数控铣削加工的工艺特点

1．数控铣削加工工艺特点（1）工序集中原则一般来说，数控加工的工序内容要比普通机床加工的内容复杂，这是因为零件的数控加工过程是由程序控制的，且数控机床价格昂贵，若只加工简单工序内容，则不能充分发挥数控机床的功能，在经济上对生产效率的提高有限，所以在数控机床上加工零件时应尽可能多地安排较复杂的工序内容，尽量减少零件的装夹次数。（一）数控铣削加工的工艺特点

1．数控铣削加工工艺特点104（2）工序内容合理、正确在通用机械加工设备上加工零件时，工艺规程制定的许多内容，如工步的安排、走刀路线、切削刀具的几何形状、切削用量等，都是由操作工人来考虑、选择和确定的。而进行数控加工时，零件的加工过程完全由数控系统按给定的零件数控加工程序执行，即加工中所需的所有工艺参数必须在零件的数控加工程序中准确地体现出来，所以，零件的数控加工程序要有极高的正确性和合理性，不能有丝毫的差错，否则就不能加工出合理的零件。（2）工序内容合理、正确105④选择使工件在加工后变形小的路线。（2）寻求最短加工路线图1-19最短走刀路线的设计④选择使工件在加工后变形小的路线。图1-19最短走刀路106同时，在对图形进行数学处理和编程时，要力求准确无误，以使数控加工顺利进行。在实际工作中，由于一个小数点或一个逗号的差错，就可能酿成重大机床事故和质量事故。针对这一特点，在编制数控加工程序时必须细心，同时在程序编制过程中应同操作工人配合好，以提高程序编制的质量。

同时，在对图形进行数学处理和编程时，要力求准确无误，以使数控1072．数控铣削加工工艺内容的选择

在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。主要选择的加工内容如下：①工件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式给出的非圆曲线、列表曲线等曲线轮廓，如正弦曲线；图1-2球面②已给出数学模型的空间曲面，如图1-2所示的球面；③形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；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；2．数控铣削加工工艺内容的选择

在选择数控铣削加工内容时，应108⑤以尺寸协调的高精度孔和面；⑥能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；⑦用数控铣削方式加工后，能成倍提高生产率，大大减轻劳动强度的一般加工内容。⑤以尺寸协调的高精度孔和面；109不宜采用数控铣削加工的内容如下：①需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容，如以毛坯粗基准定位划线找正的加工；②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）；③毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位；④简单的粗加工面；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接圆弧部位。不宜采用数控铣削加工的内容如下：110①零件图样尺寸的正确标注。（二）数控铣削加工零件的工艺性分析②分析零件的形状、结构及尺寸的特点③检查零件的加工要求④统一内壁圆弧的尺寸。①零件图样尺寸的正确标注。（二）数控铣削加工零件的工艺性分111图1-3零件尺寸公差带的调整图1-3零件尺寸公差带的调整112a．内壁转接圆弧半径R不能太小。如图1-4（a）所示，当工件的被加工轮廓高度H较小，内壁转接圆弧半径R较大时，则可采用刀具切削刃长度L较小，直径D较大的铣刀加工。这样，底面A的走刀次数较少，表面质量较好，因此，工艺性较好。反之，铣削工艺性则较差，如图1-4（b）所示。通常，当R＞0.2H时，零件结构工艺性较好。a．内壁转接圆弧半径R不能太小。如图1-4（a）所示，当工件113

图1-4内壁转接圆弧半径图1-4内壁转接圆弧半径114b．内壁与底面转接圆弧半径r不要过大。如图1-5（a）所示，铣刀直径D一定时，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D−2r，工件的内壁与底面转接圆弧半径r越小，则d越大，即铣刀端刃铣削平面的面积越大，加工能力越强，铣削工艺性越好。反之，工艺性越差，如图1-5（b）所示。当底面铣削面积大，转接圆弧半径r也较大时，只能先用一把r较小的铣刀加工，再用符合要求r的刀具加工，分两次完成切削。b．内壁与底面转接圆弧半径r不要过大。如图1-5（a）所示，115图1-5内壁与底面转接圆弧半径图1-5内壁与底面转接圆弧半径116⑤分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响，而零件最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。⑥当零件上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容之间与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。⑤分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削117

2．定位基准要统一3．分析零件的变形情况4．零件毛坯的工艺性分析（1）毛坯应有充分稳定的加工余量（2）分析毛坯的装夹适应性（3）分析毛坯的余量大小及均匀性2．定位基准要统一3．分析零件的变形情况4．零件毛坯1181．加工方案的选择（1）平面轮廓的加工方法（三）数控铣削加工的工艺路线的拟定平面轮廓铣削1．加工方案的选择（三）数控铣削加工的工艺路线的拟定平面轮廓119

……（2）固定斜角平面的加工方法主轴摆角加工固定斜角平面……（2）固定斜角平面的加工方法主轴摆角加工固120（3）变斜角面的加工方法①对曲率变化较小的变斜角面，用4坐标联动的数控铣床，采用立铣刀（但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成形铣刀加以弥补）以插补方式摆角加工，如图1-9（a）所示。②对曲率变化较大的变斜角面，用4坐标联动加工难以满足加工要求，最好用5坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工，如图1-9（b）所示。（3）变斜角面的加工方法121图1-94、5坐标数控铣床加工零件变斜角面图1-94、5坐标数控铣床加工零件变斜角面122③采用3坐标数控铣床2坐标联动，利用球头铣刀或鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修方法清除。图1-10所示为用鼓形铣刀铣削斜角面。（4）曲面轮廓的加工方法①对曲率变化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用两轴半坐标的行切法加工，即X、Y、Z

3轴中任意两轴作联动插补，第3轴作单独的周期进给，如图1-11所示。③采用3坐标数控铣床2坐标联动，利用球头铣刀或鼓形铣刀，以123图1-10用鼓形铣刀分层铣变削斜角

图1-11两轴半坐标行切法加工曲面

图1-10用鼓形铣刀分层铣变削斜角图1-11两轴半124两轴半坐标联动加工曲面的刀心轨迹O1O2和切削点轨迹ab，如图1-12所示。②对曲率变化较大和精度要求较高的曲面的精加工，常用Z、Y、Z3坐标联动插补的行切法加工，如图1-13所示。③对像叶轮、螺旋桨这样的零件，因其叶片形状复杂，刀具容易与相邻表面干涉，常用5坐标联动加工，其加工原理如图1-14所示。两轴半坐标联动加工曲面的刀心轨迹O1O2和切削点轨迹ab，如125图1-12两轴半坐标行切法加工曲面的切削点轨迹

图1-133轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹图1-12两轴半坐标行切法加工曲面的切削点轨迹图1-1126———

图1-14曲面的5坐标联动加工———图1-14曲面的5坐标联动加工127①工序集中原则②工序分散原则2．工序的划分

（2）工序划分方法①按零件装夹定位方式划分。以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。②按所用刀具划分。以同一把刀具加工的那一部分工艺过程为一道工序。③按粗、精加工划分。粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。①工序集中原则2．工序的划分

（2）工序划分方法①按128④按加工部位划分。以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件（如内腔、外形、曲面或平面），可按其结构特点将加工部位划分成多道工序，并将每一部分的加工作为一道工序。④按加工部位划分。以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工1293．加工顺序的安排

①基面先行原则。②先粗后精原则③先主后次原则。④先面后孔原则。3．加工顺序的安排

①基面先行原则。1304．确定走刀路线和工步顺序

数控铣削加工走刀路线的设计主要遵循以下原则：①保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求；②提高加工效率。在确定走刀路线时，针对数控铣床的特点，应重点考虑以下几个方面。（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度①最终轮廓一次走刀完成。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。4．确定走刀路线和工步顺序

数控铣削加工走刀路线的设计主要遵131图1-15（a）所示为用行切法加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度，所以采用图1-15（b）所示的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图1-15（c）所示也是一种较好的走刀路线方式。图1-15（a）所示为用行切法加工内腔的走刀路线，这种走刀能132图1-15铣削内腔的3种走刀路线图1-15铣削内腔的3种走刀路线133②选择切入切出方向铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。刀具切入工件时，应避免沿零件轮廓的法线切入，而应沿外廓曲线延长线切入，如图1-16（a）所示。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。若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入、切出，此时刀具的切入、切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处，如图1-16（b）所示。②选择切入切出方向134图1-16刀具切入和切出时的外延图1-16刀具切入和切出时的外延135如图1-17（a）所示，切削外圆凸台时，使用与圆相切的切入切出直线段，切入路线为1—2—3—4—5；如图1-17（b）所示，铣削内圆轮廓的进给路线为1—2—3—4—5，R1为零件圆弧轮廓半径，R2为过渡圆弧半径。如图1-17（a）所示，切削外圆凸台时，使用与圆相切的切入切136图1-17铣削圆的切入和切出路线图1-17铣削圆的切入和切出路线137③避免机械进给系统反向间隙对加工精度的影响。

图1-18镗孔加工路线③避免机械进给系统反向间隙对加工精度的影响。图1-18138（3）铣削曲面的加工路线图1-20曲面加工的加工路线（3）铣削曲面的加工路线图1-20曲面加工的加工路线139（4）顺铣和逆铣对加工影响图1-21顺铣和逆铣切削方式（4）顺铣和逆铣对加工影响图1-21顺铣和逆铣切削方式1405．对刀点与换刀点的确定（1）对刀点对刀点的选择原则如下。①所选的对刀点应使程序编制简单。②对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置。③对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置。④对刀点的选择应有利于提高加工精度。5．对刀点与换刀点的确定141图1-22对刀点图1-22对刀点142（2）刀位点图1-23刀位点（2）刀位点图1-23刀位点143（3）换刀点换刀点是指刀架转位换刀时的位置。换刀点可以是某一固定点（如加工中心，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如数控车床）。为防止换刀时碰伤零件及其他部件，换刀点常常设置在被加工零件或夹具的轮廓之外，并留有一定的安全量。（3）换刀点144（四）数值计算

①根据零件图样给出的形状、尺寸、公差等，直接通过数学方法，计算出编程时所需要的有关各点的坐标值；②当按照零件图样给出的条件不能直接计算出编程所需的坐标，也不能按零件给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义时，就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件，对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动，才可以进行各点的坐标计算和编程工作。（四）数值计算

①根据零件图样给出的形状、尺寸、公差等，直1451．基点和节点的坐标计算

图1-24零件轮廓的基点图1-25零件轮廓的节点1．基点和节点的坐标计算

图1-24零件轮廓的基点图1-1462．刀位点轨迹的计算刀位点是标志刀具所处不同位置的坐标点，不同类型的刀具其刀位点不同，数控系统从对刀点开始控制刀位点运动，并由刀具的切削刃加工出所要求的零件轮廓，零件的轮廓形状是通过刀具切削刃进行切削形成的。2．刀位点轨迹的计算147（五）零件的定位与装夹方式的选择

①尽可能使设计基准、工艺基准与编程计算基准统一，以减小基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。②减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部或大部分的待加工表面，以提高加工效率和保证加工精度。③避免采用占机人工调整时间长的装夹方案。④夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。（五）零件的定位与装夹方式的选择

①尽可能使设计基准、工艺148装夹如图1-26所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，如图1-26（a）所示，或改为在顶面上3点夹紧，改变着力点位置，以减小夹紧变形，如图1-26（b）所示。装夹如图1-26所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面149图1-26夹紧力作用点与夹紧变形的关系图1-26夹紧力作用点与夹紧变形的关系1502．选择夹具的基本原则

①尽量采用组合夹具、通用夹具，避免采用专用夹具。②零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，减少辅助时间。③夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开，避免加工路径中刀具与夹具元件发生干涉。④为提高数控加工效率，批量较大的零件加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。⑤为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹具精度高。2．选择夹具的基本原则

①尽量采用组合夹具、通用夹具，避免151（六）数控铣削加工常用刀具及选用

1．数控铣削对刀具的要求①高刚度、高强度。为提高生产效率，往往采用高速、大切削用量的加工，因此数控铣削采用的刀具应具有能承受高速切削和强力切削所必需的高刚度、高强度。②切削性能好。③精度高。④可靠性高。⑤耐用度高。⑥数控刀具应能快速更换。⑦断屑及排屑性能好。（六）数控铣削加工常用刀具及选用

1．数控铣削对刀具的要求1522．铣削刀具材料

（1）硬质合金①钨钴类（WC+Co）。②钨钛钴类（WC+TiC+Co）。④碳化钛基类（WC+TiC+Ni+Mo）。③钨钛钽（铌）钴类（WC+TiC+TaC(NbC)+Co）。2．铣削刀具材料

（1）硬质合金153（2）特殊刀具材料①陶瓷刀具。②金刚石刀具。③立方氮化硼刀具。（3）涂层刀具（2）特殊刀具材料1543．数控铣削刀具的选用

图1-27面（盘）铣刀3．数控铣削刀具的选用

图1-27面（盘）铣刀155（2）立铣刀立铣刀是数控加工中用的最多的一种铣刀，主要用于加工凹槽较小的台阶面以及平面轮廓。如图1-28所示（3）球头铣刀球头铣刀的结构特点是球部布满切削刃，圆周刃与球部刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。

（2）立铣刀156图1-28立铣刀图1-29机夹式球头铣刀图1-28立铣刀图1-29机夹式球头铣刀157（4）键槽铣刀键槽铣刀主要用于加工封闭的键槽，键槽铣刀结构与立铣刀相近，圆柱表面和端面上都有切削刃，键槽铣刀只有两个齿，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。

（4）键槽铣刀158图1-30键槽铣刀图1-30键槽铣刀159（5）鼓形铣刀图1-31鼓形铣刀图1-32用鼓形铣刀分层铣削变斜角面（5）鼓形铣刀图1-31鼓形铣刀图1-32160（6）成形刀具成形铣刀一般是为特定形状的工件或加工内容专门设计制造的，如渐开线齿面、燕尾槽和T形槽等。常用成形铣刀如图1-33所示。图1-33几种常用的成形铣刀（6）成形刀具161（七）数控铣削加工切削用量选用

①粗加工时切削用量的选择原则：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。②精加工时切削用量的选择原则：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。（七）数控铣削加工切削用量选用

①粗加工时切削用量的选择原1622．切削用量的选择（1）背吃刀量和侧吃刀量的确定背吃刀量ap是指平行于铣刀轴线的切削层尺寸，端铣时为切削层的深度，周铣时为切削层的宽度，如图1-35（a）所示。侧吃刀量ae是指垂直于铣刀轴线的切削层尺寸，端铣时为被加工表面的宽度，周铣时为切削层的深度，如图1-35（b）所示。2．切削用量的选择163图1-35铣削加工的切削用量图1-35铣削加工的切削用量164（2）进给速度的确定进给速度F是刀具切削时，单位时间内工件与刀具沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。对于多齿刀具，其进给速度F、刀具转速n、刀具齿数z和每齿进给量fz的关系为

F=nzfz

（2）进给速度的确定165铣刀每齿进给量fz参考值工件材料fz粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.10～0.15

mm0.10～0.25

mm0.02～0.05

mm0.10～0.15

mm铸铁0.12～0.20

mm0.15～0.30

mm铣刀每齿进给量fz参考值fz粗铣精铣高速钢铣166（3）过切与欠切（a）欠切削（b）过切削图1-36过切与欠切（3）过切与欠切（a）欠切削167（4）切削速度的确定在选择切削速度时，还应考虑以下几点：①应尽量避开积屑瘤产生的区域；②断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；③在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；④加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度；⑤加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。（4）切削速度的确定168各种常用工件材料的铣削速度参考值工作

材料硬度

（HB）铣削速度vc（m/min）工件材料硬度

(HB)铣削速度vc（m/min）高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀低、中碳钢＜22021～4080～150工具钢200～25012～2436～84225～29015～3660～114灰铸铁100～14024～36110～115300～4259～2040～75150～22515～2160～110高碳钢＜22018～3660～132230～2909～1845～90225～32514～2453～105300～3205～1021～30325～3759～1236～48可锻铸铁110～16042～50100～200375～4256～1036～45160～20024～3683～120合金钢＜22015～3655～120200～24015～2472～110225～32510～2440～80240～2809～2140～60325～4256～930～60铝镁合金95～100180～600360～600各种常用工件材料的铣削速度参考值硬度

（HB）铣削速度vc（169三、项目实施图1-1所示为平面槽形凸轮零件，其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工完，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔。零件材料为HT200，其数控铣床加工工艺分析如下。1．零件图工艺分析凸轮槽内、外轮廓及20、12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。

三、项目实施图1-1所示为平面槽形凸轮零件，其外部轮廓尺寸1702．选择加工设备对平面槽形凸轮的数控铣削加工，一般采用2轴以上联动的数控铣床，因此，首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在铣床的允许范围以内；其次，考虑数控铣床的精度是否能满足凸轮的设计要求；最后，看凸轮的最大圆弧半径是否在数控系统允许的范围之内。根据以上3条即可确定所要使用2轴以上联动的数控铣床。2．选择加工设备1713．确定装夹方案装夹示意如图1-37所示，采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时振动。图1-37凸轮加工装夹示意图1—开口垫圈2—带螺纹圆柱销3—压紧螺母4—带螺纹削边销5—垫圈6—工作7—垫块3．确定装夹方案图1-37凸轮加工装夹示意图1724．确定加工顺序及进给路线，确定加工顺序及走刀路线

图1-38所示即为铣刀在水平面内的切入进给路线。深度进给有两种方法：一种是在XOZ平面（或YOZ平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种是先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。4．确定加工顺序及进给路线，确定加工顺序及走刀路线

图1-3173（a）直线切入外凸轮廓（b）过渡圆弧切入内凹轮廓图1-38平面槽形凸轮的切入进给路线（a）直线切入外凸轮廓1745．刀具选择根据零件的结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓（即凸轮槽两侧面）时，铣刀直径受槽宽限制，同时考虑铸铁属于一般材料，加工性能较好，取为6

mm。粗加工选用6高速钢立铣刀，精加工选用6硬质合金立铣刀。所选刀具及其加工表面见表1-4平面槽形凸轮数控加工刀具卡片。5．刀具选择175平面槽形凸轮数控加工刀具卡片产品名称或代号×××产品名称或代号零件名称平面槽形凸轮零件图号X01序号刀具刀具卡子×××规格名称数量刀长（mm）加工表面备注1T015中心钻钻5

mm中心孔20孔粗加工2T0219.6钻头1453T0311.6钻头16012孔粗加工4T0420铰刀14520孔精加工5T0512铰刀16012孔精加工6T0690°倒角铣刀120孔倒角1.5×457T076高速钢立铣刀120粗加工凸轮槽内外轮廓底圆角R0.58T086硬质合金立铣刀120精加工凸轮槽内外轮廓编制×××审核××批准×××年月日共页第页

平面槽形凸轮数控加工刀具卡片×××产品名称或代号零件名称平面1766．切削用量的选择凸轮槽内、外轮廓加工时留0.1

mm精铣余量，精铣20、12两个孔时留0.1

mm铣削余量。选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，然后按式（1-1）和式（1-２）计算进给速度和主轴转速。7．填写数控加工工序卡片将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入平面槽形凸轮数控加工工序卡6．切削用量的选择177单位名称×××产品名称或代号零件名称零件图号×××平面槽形凸轮X01工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O001螺旋压板ＸＫ５025/4数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）被吃刀量（mm）备注1A面定位钻5

中心孔T01575540手动2钻19.6孔T0219.640240自动3钻11.6孔T0611.640220自动4铰20孔T0420160200.2自动5铰12孔T0520160200.2自动6