《机械制造工艺》课件-第22次课 板类零件的工艺文件的制定

板类零件的工艺文件的制定专业课程/项目化课程机械制造工艺01切削用量的选取3切削参数选择

切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。切削用量是否合理，对于能否充分发挥机床潜力和刀具切削性能，实现优质、高效、低成本和安全操作具有十分重要的作用。粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本。精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据铣床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。①切削速度ve=vc+vf1②进给量vf=fn=zfzn2③背吃刀量ap3vc、f、ap构成了普通外圆车削的切削用量三要素（三）切削三要素切削用量是切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称。5一、背吃刀量的确定

在机床刀具和工件的刚度允许的情况下。粗加工（Ra10～80μm）时，一次进给尽可能切削全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达8～10mm。半工（Ra1.25～10μm）时，背吃刀量取为0.5～2mm。精加工（Ra0.32～1.25μm）时，背吃刀量取为0.1～0.4mm。最好一次切净余量，以提高生产效率。根据零件材料和我院刀具性能考虑，粗加工时：aP=2～5mm；精加工时：aP=0.2～0.5mm；上述参数的选取，即提高了生产效率，又可延长刀具使用寿命。6二．主轴转速的确定查阅《刀具手册》，可知，加工中主轴转速计算公式如下：n=1000Vc/πd（公式3-1）公式中：n—主轴转速，单位r/minVc—切削速度，单位m/mind—铣刀直径，单位mm根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。如表3.3所示：71.面铣刀φ502.立铣刀φ16

3.球头铣刀φ12

4.麻花钻φ68

铣削时切削速度工件材料硬度/HB切削速度/(m/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀低、中碳钢<22021~4060~150225~29015~3654~120300~4259~1536~75高碳钢<22018~3660~130225~32514~2153~105325~3758~2136~48375~4256~1035~45

从理论上讲，切削速度Vc的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，应综合考虑，加工中零件各部位切削速度Vc数值选取如下：粗铣表面时Vc选取80m/min；精铣表面时Vc选取120m/min；9钻的材料又与铣刀的材料不同，所以铣削参数也不同，如下表3.4所示：

工件材料铸铁钢及其合金铝及其合金刀具材料高速钢硬质合金高速钢硬质合金高速钢硬质合金扩通孔10~1530~4010~2035~6030~40―沉孔8~1225~308~1130~5020~30―镗粗镗20~2535~5015~3050~7080~150100~200精镗30~4060~8040~5090~120150~300200~400铣粗铣10~2040~6015~2550~80150~200350~500精铣20~3060~12020~4080~150200~300500~800铰孔6~1030~506~2020~5050~75

钻孔15~25―10~20―50~70―攻螺纹2.5~5―1.5~5―5~15―

表3.4钻削切削用量选择参考表钻的切削速度Vc数值选取如下：φ5中心钻Vc选取20m/min；φ6麻花钻Vc选取18m/min；10根据各部位切削速度Vc的选取数值以及加工中选用的具体刀具，将Vc与刀具直径代入公式3-1(n=1000Vc/πD)得到零件各部位加工时的刀具转速如下：用φ50mm面铣刀粗铣表面An粗=1000×80/(3.14×50)≈509.5，取整500r/min；用φ50mm面铣刀精铣表面An精=1000×120/(3.14×50)≈764.3.17，取整750r/min；用φ16mm立铣刀初铣F面轮廓时n粗=1000×80/(3.14×16)≈1592.36，取整1600r/min用φ16mm立铣刀初铣F面轮廓时n精=1000×120/(3.14×16)≈2388.54，取整2400r/min用φ12mm球头铣刀粗铣四周、六齿凸台和十字凹槽时n粗=1000×80/（3.14×12）≈2123.14，取整2200r/min；用φ12mm球头铣刀精铣四周、六齿凸台和十字凹槽时n精=1000×120/（3.14×12）≈3184.71，取整3200r/min；用φ5mm中心钻钻定位孔时1000×20/（3.14×5）≈1273.89，取整1300r/min；

用φ6mm麻花钻钻孔时1000×18/（3.14×6）≈716.56，取整700r/min；11三．加工进给量的选择对于铣刀等多齿刀具，通常规定每齿进给量fz(mm)，其含义是刀具每转过一个齿，刀具相对于工件在进给运动方向上的位移量。进给量与每齿进给量的关系为：F=fz·z·n(3-2)，每齿进给量fz的选取，主要依据工件材料的力学性能、刀具材料的力学性能、工件表面粗糙度等因素。工件材料强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量，高于同类高速钢铣刀。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。铣刀每齿进给量如表3.5所示，本设计中每个工部的具体进给速度依据上述公式计算，具体参见加工过程总表。12表3.5铣刀每齿进给量工件材料硬度/HB每齿进给量/（mm/z）高速钢铣刀硬质合金铣刀低碳钢<1500.04~0.200.07~0.25150~2000.03~0.180.06~0.22中、高碳钢<2200.04~0.200.06~0.22225~3250.03~0.150.06~0.22325~4250.03~0.120.02~0.2013切削进给量F是切削时单位时间内工件与铣刀沿进方向的相对位移，单位为mm/min。它与铣刀转速n、铣刀齿数z及每齿进给量fz（mm/z）的关系为:

F=fz·z·n（公式3-2）公式中：z—铣刀齿数，单位mm/minfz—铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量mm/z在保证机床、刀具不超出工件精度允许的数值，表面粗糙度值不太大的前提下，尽量选择大的进给量，粗加工时限制进给量的主要是切削力，精加工时，限制进给量的主要是表面粗糙度。切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态。按国家标准规定，直径为50~80mm的面铣刀，刀齿数为6~10。加工该零件选用6齿。带入公式粗铣A、F面时F粗=0.2×10×260=520mm/min精铣A、F面时F精=0.15×10×380=570mm/min立铣刀选择3齿，带入公式粗铣轮廓F粗=0.2×3×1600=960

精铣轮廓F精=0.1×3×2400=720；14表3.6

钻削时的进给量f选取（mm/r）

钻头直径d（mm）钢（MPa）＜800800~1000＞1000进给量f（mm/r）≤20.05~0.060.04~0.050.03~0.042~40.08~0.100.06~0.080.04~0.064~60.14~0.180.10~0.120.08~0.106~80.18~0.220.13~0.150.11~0.138~100.22~0.280.17~0.210.13~0.1710~130.25~0.310.19~0.230.15~0.1915切削进给量F是切削时单位时间内工件与铣刀沿进方向的相对位移，单位为mm/min。它与主轴转速n的关系为F=n·f（公式3-3）公式中：n—主轴转速，单位r/minf—钻削时的进给量f

，单位mm/r中心钻定位通孔时F=0.15×1300=195mm/min，取整200mm/min。麻花钻钻φ6mm通孔时F=0.2×700=140mm/min，取整140mm/min。

总结底座零件切削用量1.吃刀量：粗加工时：aP=2～5mm；精加工时：aP=0.2～0.5mm；2.选择主轴转速φ50mm面铣刀粗铣500r/min；精铣750r/min；φ16mm立铣刀

粗铣1600r/min；精铣2400r/min；

φ12mm球头铣刀

粗铣2200r/min；精铣3200r/min；φ5mm中心钻1300r/min；φ6mm麻花钻600r/min3.进给速度φ50mm面铣

F粗520mm/min；精铣570mm/min；φ16mm粗铣轮廓F粗960mm/min；精铣轮廓720mm/min；中心钻定位通孔时200mm/min。麻花钻钻φ6mm通孔时140mm/min。02夹具底座零件的工艺制定181920

图2-1夹具底座的实体图

1.零件图纸分析122一、零件图纸分析：尺寸精度：最高尺寸精度为8级；粗糙度：粗糙度要求最高3.2；加工表面包括：定位基准面、侧面轮廓、上表面，顶面曲面、平面孔、立面孔。

2.机床选择224立式铣床

立式铣床二、机床选择

3.走刀路线确定326夹具底座的走刀路线：1.基准面加工（一次装夹）；2.上表面加工（二次装夹）；3.底面孔加工；4.顶曲面加工；5.底面轮廓加工（三次装夹）；6.侧立面加工；（四次装夹）；7.侧面孔加工；

4.刀具的选择328刀具选择知识链接1.铣刀的分类（1）圆柱平面铣刀（2）端铣刀（3）盘铣刀单面刃、双面刃、三面刃、错齿三面刃（4）锯片铣刀（5）立铣刀（6）键槽铣刀（7）角度铣刀（8）成形铣刀30刀柄刀具刀具应用场合立铣刀立铣刀是数控铣削加工中最常用的一种铣刀，图7-17所示是两种最常见的立铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刀为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，因而立铣刀不能作轴向进给。端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。

立铣刀广泛用于加工平面类零件。

图

立铣刀(a)削平柄波刃立铣刀；

(b)直柄立铣刃

为了能加工较深的沟槽并保证有足够的备磨量，立铣刀的轴向长度一般较长。直径较小的立铣刀一般制成带柄的形式。￠2～￠71mm的立铣刀为直柄；￠6～￠63mm的立铣刀为莫氏锥柄；￠25～￠80mm的立铣刀为带有螺孔的7∶24锥柄，螺孔用来拉紧刀具。直径大于￠40～￠160mm的立铣刀可做成套式结构。球头铣刀球头铣刀如图7-19所示，适用于加工空间曲面零件，有时也用于平面类零件上有较大转接凹圆弧的过渡加工。球头铣刀与铣削特定曲率半径的成型曲面铣刀（如图7-18(e)所示）相比较，虽然加工对象都是曲面类零件，但两者仍有较大差别。它们的主要差别在于球头铣刀的球半径通常小于加工曲面的曲率半径，而成型曲面铣刀的曲率半径则与加工曲面的曲率半径相等。

图

球头铣刀

6)键槽铣刀键槽铣刀如图7-21所示，它有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既像立铣刀，又像钻头。利用键槽铣刀加工时，先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。

图7-21键槽铣刀

按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d＝2～22mm，锥柄键精铣刀直径d＝14～50mm。键槽铣刀直径的偏差有e8和d8两种。键槽铣刀的圆周切削刃仅在靠近端面的一小段长度内发生磨损，重磨时，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后铣刀直径不变。

肋板高度与内孔转接圆弧对零件铣削工艺性的影响

零件底面与肋板的转接圆弧对零件铣削工艺性的影响

42夹具底座刀具选择431.面铣刀2.立铣刀3.球头铣刀4.键槽铣刀44产品名称或代号XXX零件名

称

零件图号XXX序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01面铣刀φ501基准面2T02立铣刀

φ161上表面3T03球头铣刀φ121曲面4T04中心钻1孔定位

5T05键槽铣刀φ61孔编

制XXX审核XXX批准XXX共页第

页刀具卡

5.夹具的选择3

（1）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。（2）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。（3）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。1、数控夹具的要求2．常用数控铣削夹具

(1)机床用平口虎钳

(2)压板装夹工件

(1)(2)机床用平口虎钳装夹固定端固定钳口活动钳口活动部分导轨丝杠螺杆固定螺钉带刻度底座压板夹紧件1－工作台2－支承块3－压板4－工件

5－双头螺柱6－平行垫铁

6.切削用量的选择3一、选择背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）

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

铣削切削用量(a）

圆周铣

；(b）

端铣

（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