《数控加工工艺》教学参考-教案讲义第9章

第9章数控铣床典型零件

加工工艺的制订教学重点、难点教学重点

了解数控铣床的分类、结构、加工特点，掌握数控铣床的工艺路线制订的方法，掌握典型零件的铣削加工工艺的制订。

教学难点典型零件的铣削加工工艺的制订。1.数控铣削加工范围

1）数控铣床加工的主要对象（1）平面类零件。加工面平行或垂直与水平面或与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件，如图9-1所示。（2）变斜角类零件。加工面和水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角零件，飞机机翼上的斜角梁缘条即为变斜角零件，如图9-2所示。（3）曲面类零件。加工面为空间曲面的零件称为曲面零件，如模具、叶片、螺旋桨等。图9-1

平面类零件图9-2

飞机机翼的斜角梁缘条9.1数控铣削加工概述

2）不宜采用数控铣削的加工内容下列加工类型不适宜使用数控铣削加工：（1）需要进行长时间人工调整的粗加工内容。（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）工件的一面可以加工，另一面不能加工，其非加工面又不能作为定位面（用数控铣削很难保证尺寸及精度要求）的工件。（5）简单的粗加工面。（6）必须用细长铣刀加工的部位（一般指狭窄深槽或高筋板小转接圆弧部位）。2.数控铣削加工顺序安排

加工顺序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等，工序安排的科学与否将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。切削加工工序通常按以下原则安排：（1）先粗后精。（2）基准面先行原则。（3）先面后孔。（4）先主后次。

3.数控铣削编程应注意的问题数控铣床编程时应注意的问题如下：（1）了解数控系统的功能及规格。不同的数控系统在编写数控加工程序时，其格式及指令是不完全相同的。（2）熟悉零件的加工工艺。（3）合理选择刀具、夹具及切削用量、切削液。（4）编程尽量使用子程序。（5）程序原点的选择要使数据计算的简单。9.2工艺分析与工艺文件的制订9.2.1数控铣削加工零件工艺性分析1.零件图尺寸的标注方法

对于数控加工来说，零件图上应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种尺寸标注法便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保证设计基准、工艺基准、测量基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。2.构成零件轮廓的几何元素条件

通常，数控编程所需的数学模型必须满足如下要求：（1）数学模型必须是完整的几何模型，不能有多余的或遗漏的曲面。（2）数学模型不能有多义性，不允许有曲面重叠现象存在。（3）数学模型应是光滑的几何模型。在曲面的相交处，应按技术要求进行倒圆角处理，并对曲面的多余部分进行修剪处理．以满足曲面光滑处理的要求。

（4）对外表面的数学模型，必须进行光滑处理，以消除曲面内部的微观缺陷，从而满足零件的表面要求。（5）数学模型中的曲面参数分布合理、均匀，曲面不能有异常的凸起和凹坑。3.零件的结构工艺性（1）零件的内腔和外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，尤其是加工面转接处的凹圆半径，这样可以减小刀具规格和换刀次数，方便编程，提高生产效益。（2）槽及缘板之间的转接圆角半径不应过小。因为此处圆角半径大小决定了刀具的直径，而刀具直径的大小与被加工工件轮廓的高低影响工件加工工艺性的好坏。（3）铣削零件底部平面时，槽底圆角半径r不应过大。（4）数控加工的定位基准应采用统一的基准定位。（5）分析零件的变形情况。（6）选择合适的加工方案。9.2.2数控铣床的选用1.数控铣床的分类

1）立式数控铣床立式数控铣床的主轴轴线垂直于水平面。立式数控铣床工作台的移动有如下几种方式：

（1）工作台纵、横向移动并升降，主轴不动方式。（2）工作台纵、横向移动，主轴升降方式。（3）龙门架移动式，即主轴可在龙门架的横向与垂直导轨上移动，而龙门架则沿床身做纵移动。

2）卧式数控铣床

3）立卧两用数控铣床2.数控铣床的选择依据

1）根据被加工零件的尺寸选用

2）根据加工零件的精度要求选用

3）根据加工零件的加工特点来选择

4）根据零件的批量或其他要求选择9.2.3数控铣削刀具的选用1.铣刀的类型

1)面铣刀

2)立铣刀

3)模具铣刀

4)键槽铣刀

5)鼓形铣刀

6)成型铣刀2.数控铣床刀具的选用原则

数控铣床刀具的选用原则如下：

(1)铣刀的刚性要好。

(2)铣刀的寿命要长。

(3)铣刀切削刃的几何角度参数的选择和排屑性能等也非常重要。

(4)刀具的选用还要遵循适用、安全、经济的原则。

(5)选择刀具时还要考虑安装调整的方便程度、刚性、寿命和精度。图9-9面铣刀图9-10立铣刀图9-11

模具铣刀图9-12鼓形铣刀9.2.4数控铣削加工工序的设计

数控加工的工艺路线的确立与普通机床加工的区别，主要在于它基本上是若干个数控加工工序的组合，而不是传统的从毛坯到成品的完整工艺过程。由于数控加工工序往往穿插于零件加工的整个工艺过程中间，因此在设计工艺路线时，一定要注意常规工序的安排，使之与整体工艺过程和谐共存。根据数控加工的特点，数控加工工序的划分有以下几种方式。

1.按定位方式划分工序

2.按所用刀具划分工序

3.按粗、精加工划分工序

4.按加工部位划分工序9.2.5数控铣削加工的工艺路线设计1.确定进给路线的原则进给路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求的情况下尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程工作。当某段进给路线重复使用时，为了简化编程，缩短程序长度，应使用子程序。此外，确定进给路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量的大小、机床与刀具的刚度等情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，以及设计刀具的切入与切出方向和在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。

2.铣削加工时进给路线的确定（1）程序起始点、返回点和切入点(进刀点)、切出点(退刀点)的确定程序起始点是指程序开始时，刀尖(刀位点)的初始停留点。采用G92对刀时一般为对刀点。程序返回点是指一把刀程序执行完毕后，刀尖返回后的停留点。一般为换刀点。切入点(进刀点)是指在曲面的初始切削位置上，刀具与曲面的接触点。切出点(退刀点)是指曲面切削完毕后，刀具与曲面的接触点。（2）程序起始点、返回点和切入点、切出点的确定方法。（3）进刀、退刀方式及进刀、退刀线的确定。（4）起始平面、返回平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定。3.逆铣、顺铣及切削方向、切削方式的确定

1）逆铣、顺铣的确定铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。一般来说，当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，宜采用逆铣；粗铣时，特别是当零件毛坯为黑色金属铸件，表面硬且余量一般较大，宜采用逆铣；当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，宜采用顺铣；精铣时，特别是对于铝镁合金和耐热合金等材料来说，建议尽量采用顺铣加工，这对于降低表面粗糙度和提高刀具耐用度都有利。

2）切削方向和切削(走刀)方式的确定切削方向是指在切削加工时，刀具的运动方向；切削(走刀)方式是指生成刀具运动轨迹时，刀具运动轨迹的分布方式。选择原则为：根据被加工零件表面的几何形状，在保证加工精度的前提下，使切削加工时间尽可能短。4.数控铣削加工工艺文件的制订

1）根据工艺分析设计制订数控铣削加工工艺卡

2）针对每一道工序设计工序卡

3）根据加工工艺分析制订刀具卡片

4）根据加工内容编写加工程序9.3典型零件的铣削工艺例9-1如图9-17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。（1）零件图工艺分析。（2）确定装夹方案。（3）确定加工顺序及进给路线。（4）选择刀具并填写卡片。图9-17