第3章数控铣削加工工艺(教案10)

第3章数控铣削加工工艺3.2数控铣削加工工艺的制订3.3典型零件的数控铣削加工工艺

3.2.5切削用量的选择

铣削的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3-23所示。背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ap为切削层深度；而圆周铣时，ap为被加工表面的宽度。侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，ae为被加工表面宽度；而圆周铣削时，ae为切削层深度。图3-23铣削切削用量(a）

圆周铣

；

(b）

端铣

1.选择背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）（1）当工件表面粗糙度要求为Ra12.5～25μm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。但在余量较大、工艺系统刚性较差或机床动力不足时，

可分两次走刀完成。

（2）当工件表面粗糙度要求为Ra3.2～12.5μm时，铣削可分粗铣和半精铣两个阶段进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣时留0.5～1.0mm余量，在半精铣时切除。（3）当工件表面粗糙度值要求为Ra0.8～3.2μm时，铣削可分粗铣、半精铣、精铣三个阶段进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5～2.0mm；精铣时圆周铣的侧吃刀量取0.3～0.5mm，

面铣刀的背吃刀量取0.5～1.0mm。

2.选择进给速度

进给速度分快进（空行程进给速度）、工进（包括切入、切出和切削时的工作进给速度）的进给速度。为提高工效，减少空行程时间，快进的进给速度尽可能高一些，一般为机床允许的最大进给速度。工进的进给速度vf与铣刀转速n、铣刀齿数z及每齿进给量fz（单位为mm/齿）的关系为vf=fzzn

(3-1)在确定工作进给速度时，要注意下面这些特殊情况。（1）在高速进给的轮廓加工中，由于工艺系统的惯性，在轮廓的拐角处易产生“超程”（即切外凸表面时在拐角处少切了一些余量）和“过切”（即切内凹表面时在拐角处多切了一些金属而损伤了零件的表面）现象，如图3-24所示。避免“超程”和“过切”的办法是在接近拐角时减速，过了拐角后再加速，

即在拐角处前后采用变化的进给速度。

图3-24拐角处的超程和过切(a）

超程

；

(b）

过切

图3-25切削圆弧的进给速度

（2）加工圆弧段时，由于圆弧半径的影响，切削点的实际进给速度vT并不等于选定的刀具中心进给速度vf。由图3-25可知，加工外圆弧时，切削点的实际进给速度为即vT＜vf。

而加工内圆弧时，

由于

即vT＞vf，如果R≈r，则切削点的实际进给速度将变得非常大，有可能损伤刀具或工件。因此，这时要考虑到圆弧半径对工作进给速度的影响。

3.选择切削速度vc

单从理论上讲，确定背吃刀量、进给量后，为提高生产率，切削速度应该是越大越好，因为这样可以避开积屑瘤生成的速度，获得较低的表面粗糙度。但实际上，由于机床、刀具等的限制，切削速度一般只能控制在100～200m/min的范围内。铣削的切削速度计算公式为（3-2）

从式（3-2）可以看出，铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数z成反比，而与铣刀直径d成正比。这是因为：（1）当fz、ap、ae和z增大时，刀刃负荷增加，同时工作齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损就会加快，从而限制了切削速度的提高。（2）刀具耐用度的提高使允许使用的切削速度降低,但是加大铣刀直径d则可改善散热条件，

因而可提高切削速度。

4.选择主轴转速n

主轴转速n可根据选取的切削速度vc通过式求得，得到的主轴转速n应圆整到机床说明书中的标准值。3.3典型零件的数控铣削加工工艺

3.3.1样板零件的数控铣削加工工艺

图3-26所示的样板零件，其材料为45钢。该样板零件在数控铣削加工中有一定的代表性，加工时，在保证质量的前提下，应尽量提高生产率并降低成本，因此不一定全部都由数控机床加工，简单的表面应该由普通机床来完成。下面说明其加工工艺。

图3-26样板零件图

1.零件图工艺分析

对于该零件的工艺分析，主要从结构形状、尺寸和技术要求、定位基准及毛坯等方面进行。该零件形状较简单，为轴对称图形；零件尺寸标注齐全、无误；尺寸精度要求不高，均在IT11～IT10级内，全部表面粗糙度均为Ra6.3μm，无热处理要求。但该零件轮廓有多处要换向进给，每当坐标移动换向时（由正→负或由负→正），都可能带入因机床磨损而产生的机械间隙，加工中要注意反向间隙补偿。

2.确定加工方案

该零件结构形状简单，尺寸精度要求不高，除外形轮廓由数控铣床完成外，其余前、后平面及￠15+0.070mm孔均用普通机床加工。无论是普通机床加工还是数控铣床加工,由于表面粗糙度均为Ra6.3μm，因而都需要通过粗、精加工来完成。

3.确定装夹方案

在普通铣床上加工时，可采用划线找正的方法定位，用机用平口钳装夹。在数控铣床上加工时，单件生产可以￠15+0.070mm孔作为定位基准，配以带螺纹的定位销进行定位和压紧。在加工过程中，应注意及时更换压紧部位及装卡的位置，以保证加工过程稳定进行。若为批量生产，可以采用专用夹具，即以￠15+0.070mm孔定位兼压紧，且在零件下部分的负y轴上选择适当的位置钻一个工艺孔（图3-27中的虚线孔），并将该工艺孔作为第二个定位孔，以满足准确而可靠的定位。

4.确定加工顺序按先面后孔、先粗后精的原则，确定其加工顺序为在普通铣床上完成前后平面、定位孔￠15+0.070mm的加工；然后在数控铣床上粗、精加工外形轮廓。详细加工顺序见表。

5.确定走刀路线

如图3-27所示，精铣轮廓时，以O点为坐标系原点和对刀点，起刀点和终刀点为P0（－65，－95）。刀具从P1点切入零件，然后沿着点划线上箭头的方向进行加工，最后回到P0点。图3-27精铣样板轮廓的走刀路线

6.选择刀具

虽然该零件的尖角处允许留有刀具半径圆角，但仍应尽量减小刀具半径对尖角的影响。因此，在精铣时，