《课题19 带型腔的凸台零件的数控铣削加工工艺分析与制定(改）.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课题19 带型腔的凸台零件的数控铣削加工工艺分析与制定(改）.ppt（91页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、课题十课题十 九九 带型腔的凸台零件的数控铣削加工工艺分析与制定带型腔的凸台零件的数控铣削加工工艺分析与制定 材料为材料为45钢，单钢，单件生产，在前面的工件生产，在前面的工序中已完成零件底面序中已完成零件底面和侧面的加工（尺寸和侧面的加工（尺寸为为80mm80mm19mm），试对该零件），试对该零件的顶面和内外轮廓进的顶面和内外轮廓进行数控铣削加工工艺行数控铣削加工工艺分析。分析。一、提出任务一、提出任务 二、讲解二、讲解 5.1 5.1 数控铣削简介数控铣削简介 5.1.1 数控铣床的分类数控铣床的分类 1.按其主轴的布置形式分类按其主轴的布置形式分类2.按数控系统控制的坐标轴数量分类按数
2、控系统控制的坐标轴数量分类3.按数控系统的功能分类按数控系统的功能分类立式数控铣床立式数控铣床卧式数控铣床卧式数控铣床立卧两用数控铣床立卧两用数控铣床两轴半坐标联动数控铣床两轴半坐标联动数控铣床三坐标联动数控铣床三坐标联动数控铣床四坐标联动数控铣床四坐标联动数控铣床五坐标联动数控铣床五坐标联动数控铣床高速铣削数控铣床（切削速度高速铣削数控铣床（切削速度300-6000m/min）经济型经济型全功能型全功能型5.1.2 数控铣削的主要加工对象数控铣削的主要加工对象 数控铣床加工内容与加工中心加工内容有许多相似之数控铣床加工内容与加工中心加工内容有许多相似之处，都可以对工件进行铣削、钻削、扩削、铰
3、削、锪削、处，都可以对工件进行铣削、钻削、扩削、铰削、锪削、镗削以及攻螺纹等加工，但从实际应用效果看，数控铣镗削以及攻螺纹等加工，但从实际应用效果看，数控铣床更多地用于复杂曲面的加工，而加工中心更多地用于床更多地用于复杂曲面的加工，而加工中心更多地用于有多工序内容零件的加工。适合数控铣床加工的零件主有多工序内容零件的加工。适合数控铣床加工的零件主要有以下几种。要有以下几种。平面曲线轮廓类零件是指有内、外复杂曲线轮廓的零件，特别是由数学平面曲线轮廓类零件是指有内、外复杂曲线轮廓的零件，特别是由数学表达式等给出其轮廓为非圆曲线或列表曲线的零件。平面曲线轮廓零件的加表达式等给出其轮廓为非圆曲线或列表
4、曲线的零件。平面曲线轮廓零件的加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为一定值，各个加工面工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为一定值，各个加工面是平面，或可以展开为平面。是平面，或可以展开为平面。平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只需用三坐标数控铣平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动（两轴半坐标联动）就可以把它们加工出来。床的两坐标联动（两轴半坐标联动）就可以把它们加工出来。（1）平面曲线轮廓类零件）平面曲线轮廓类零件a）带平面轮廓的平面零件 b）带斜平面的平面零件 c）带正圆台和斜筋的平面零件 曲面类零件一般指具有
5、三维空间曲面的零件，曲面通常由数学模型设计曲面类零件一般指具有三维空间曲面的零件，曲面通常由数学模型设计出，因此往往要借助于计算机来编程，其加工面不能展开为平面。加工时，出，因此往往要借助于计算机来编程，其加工面不能展开为平面。加工时，铣刀与加工面始终为点接触，一般用球头铣刀采用两轴半或三轴联动的三坐铣刀与加工面始终为点接触，一般用球头铣刀采用两轴半或三轴联动的三坐标数控铣床加工。当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀具摆标数控铣床加工。当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀具摆动时，要采用四坐标或五坐标数控铣床加工，如模具类零件、叶片类零件、动时，要采用四坐标或五坐标数控铣床
6、加工，如模具类零件、叶片类零件、螺旋桨类零件等。螺旋桨类零件等。（2）曲面类（立体类）零件）曲面类（立体类）零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件特点是加工面不能展开为平面，但在加工中，铣刀圆周与加工面接触的件特点是加工面不能展开为平面，但在加工中，铣刀圆周与加工面接触的瞬间为一条直线。瞬间为一条直线。如上如上图所示是飞机上的一种变斜角梁椽条，该零件在第图所示是飞机上的一种变斜角梁椽条，该零件在第2肋至第肋至第5肋的斜角从肋的斜角从310均匀变化为均匀变化为232，从第，从第5肋至第肋至第9肋再均匀变化肋
7、再均匀变化为为120，从第，从第9肋至第肋至第12肋又均匀变化至肋又均匀变化至0。变斜角类零件一般采用。变斜角类零件一般采用4轴轴或或5轴联动的数控铣床加工，也可以在第轴联动的数控铣床加工，也可以在第3轴数控铣床上通过两轴联动用鼓轴数控铣床上通过两轴联动用鼓形铣刀分层近似加工，但精度稍差。形铣刀分层近似加工，但精度稍差。（3）变斜角类零件）变斜角类零件（4）其他在普通铣床上难加工的零件）其他在普通铣床上难加工的零件 形状复杂，尺寸繁多，划线与检测均较困难，在形状复杂，尺寸繁多，划线与检测均较困难，在普通铣床上加工又难以观察和控制的零件。普通铣床上加工又难以观察和控制的零件。高精度零件高精度零件
8、 一致性要求好的零件一致性要求好的零件 虽然数控铣床加工范围广泛，但是因受数控铣床自虽然数控铣床加工范围广泛，但是因受数控铣床自身特点的制约，某些零件仍不适合在数控铣床上加工。身特点的制约，某些零件仍不适合在数控铣床上加工。如简单的粗加工面，加工余量不太充分或很不均匀的毛如简单的粗加工面，加工余量不太充分或很不均匀的毛坯零件，以及生产批量特别大，而精度要求又不高的零坯零件，以及生产批量特别大，而精度要求又不高的零件等。件等。5.1.3 数控铣削加工内容的选择数控铣削加工内容的选择 一般情况下，一个零件并非全部的铣削表面都要采用一般情况下，一个零件并非全部的铣削表面都要采用数控铣床加工，应根据零
9、件的加工要求和企业的生产条件数控铣床加工，应根据零件的加工要求和企业的生产条件来确定适合于数控铣床加工的表面和内容。通常选用以下来确定适合于数控铣床加工的表面和内容。通常选用以下内容进行数控铣削加工：内容进行数控铣削加工：由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的平面轮廓；由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的平面轮廓；空间的曲线和曲面；空间的曲线和曲面；形状虽然简单，但尺寸繁多，划线与检测均较困难得部形状虽然简单，但尺寸繁多，划线与检测均较困难得部位；位；用普通铣床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体用普通铣床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体内部等；内部等；有严格位置尺寸要求的孔或平面；
10、有严格位置尺寸要求的孔或平面；能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状；能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状；采用数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度采用数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度的一般加工内容。的一般加工内容。而像一些加工余量大且又不均匀的表面，在机床上而像一些加工余量大且又不均匀的表面，在机床上占机调整和准备时间较长的加工内容，简单粗加工表面，占机调整和准备时间较长的加工内容，简单粗加工表面，毛坯余量不充分或不太稳定的部位等则不宜采用数控铣毛坯余量不充分或不太稳定的部位等则不宜采用数控铣削加工。削加工。5.2 5.2 数控铣削加工工艺的制定数控铣削加工工艺
11、的制定 1.1.零件数控铣削加工工艺分析零件数控铣削加工工艺分析1 1）零件图样尺寸的正确标注。）零件图样尺寸的正确标注。2 2）保证获得要求的加工精度。）保证获得要求的加工精度。虽然数控机床精度很高，但对一些特殊情况，例如过薄虽然数控机床精度很高，但对一些特殊情况，例如过薄的底板与肋板，因为加工时产生的切削力及薄板的弹性退让的底板与肋板，因为加工时产生的切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差难以保证，其表面粗糙度也降低。表面粗糙度也降低。3 3）零件内腔外形尺寸及局部结构的统一。）零件内腔外形尺寸及局部结构的统一。一
12、是内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过一是内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径大小等有关。如小。零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径大小等有关。如果工件的被加工轮廓高度低，转接圆弧半径也大，可以采用较大直径的铣刀果工件的被加工轮廓高度低，转接圆弧半径也大，可以采用较大直径的铣刀来加工，加工其底板面时，走刀次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，来加工，加工其底板面时，走刀次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因此工艺性较好；反之，数控铣削工艺性较差。因此工艺性较好；反之，数控铣削工艺性
13、较差。二是一个零件上内圆弧半径在数值上的一致性问题对数控铣削的工艺性二是一个零件上内圆弧半径在数值上的一致性问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的显得相当重要。一般来说，即使不能寻求完全统一，也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格与换刀次数，避免圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀规格与换刀次数，避免因频繁换刀增加工件加工面上的接刀阶差而降低表面质量。因频繁换刀增加工件加工面上的接刀阶差而降低表面质量。1.1.零件数控铣削加工工艺分析零件数控铣削加工工艺分析a）b）图图5-9 内槽圆角对加工工艺的影响内
14、槽圆角对加工工艺的影响a）工艺性不好）工艺性不好 （b）工艺性好）工艺性好 内槽圆角和内轮廓圆弧半径不应太小内槽圆角和内轮廓圆弧半径不应太小 铣槽底平面时，槽底圆角半径铣槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大不要过大.图图5-10 槽底圆角对加工工艺的影响槽底圆角对加工工艺的影响 4 4）保证基准统一）保证基准统一 有些工件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一面，有些工件需要在铣完一面后再重新安装铣削另一面，由于数控铣削不能使用普通铣床加工时常用的试切方法来由于数控铣削不能使用普通铣床加工时常用的试切方法来接刀，往往会因为工件的重新安装而接不好刀。这时，最接刀，往往会因为工件的重新安装而接不好刀。这
15、时，最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定位好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定位基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准。作为定位基准。1.1.零件数控铣削加工工艺分析零件数控铣削加工工艺分析5 5）零件加工变形情况分析）零件加工变形情况分析 数控铣削工件在加工时的变形，不仅影响加工质量，而且数控铣削工件在加工时的变形，不仅影响加工质量，而且当变形较大时，将使加工不能继续进行下去。这时就应当考虑当变形较大时，将使加工不能继续进行下去。这时就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防，如对钢件进行调质处
16、理，采取一些必要的工艺措施进行预防，如对钢件进行调质处理，铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，也可考虑铸铝件进行退火处理，对不能用热处理方法解决的，也可考虑粗、精加工及对称去余量等常规方法。此外，还有分析加工后粗、精加工及对称去余量等常规方法。此外，还有分析加工后的变形问题及采取什么工艺措施来解决。的变形问题及采取什么工艺措施来解决。1.1.零件数控铣削加工工艺分析零件数控铣削加工工艺分析6 6）毛坯的情况分析）毛坯的情况分析 主要指锻件和铸件的毛坯，因其欠压量、错模量、砂型误主要指锻件和铸件的毛坯，因其欠压量、错模量、砂型误差、收缩量、毛坯的翘曲与扭曲变形等造成的余量不充分、不差、
17、收缩量、毛坯的翘曲与扭曲变形等造成的余量不充分、不稳定；另外是毛坯在加工时的定位和夹紧的可靠性与方便性。稳定；另外是毛坯在加工时的定位和夹紧的可靠性与方便性。1.1.零件数控铣削加工工艺分析零件数控铣削加工工艺分析1）加工方法的选择）加工方法的选择 数控铣削加工对象的主要加工表面一般可采用表数控铣削加工对象的主要加工表面一般可采用表5-2所列的加工方案。所列的加工方案。表表5-2 加工表面的加工方案加工表面的加工方案 序号序号加工表面加工表面加工方案加工方案所使用的刀具所使用的刀具1 1平面内外平面内外轮轮廓廓X X、Y Y、Z Z方向粗方向粗铣铣内外内外轮轮廓廓方向分方向分层层半精半精铣铣轮
18、轮廓高度廓高度方向分方向分层层半精半精铣铣内外内外轮轮廓廓精精铣铣整体高速整体高速钢钢或硬或硬质质合金立合金立铣铣刀；刀；机机夹夹可可转转位硬位硬质质合金立合金立铣铣刀刀2 2空空间间曲面曲面X X、Y Y、Z Z方向粗方向粗铣铣曲面曲面Z Z方方向分向分层层粗粗铣铣曲面半精曲面半精铣铣曲面精曲面精铣铣整体高速整体高速钢钢或硬或硬质质合金立合金立铣铣刀、刀、球球头铣头铣刀；机刀；机夹夹可可转转位硬位硬质质合金合金立立铣铣刀、球刀、球头铣头铣刀刀3 3孔孔定尺寸刀具加工定尺寸刀具加工铣铣削削麻花麻花钻钻、扩扩孔孔钻钻、铰铰刀、刀、镗镗刀刀整体高速整体高速钢钢或硬或硬质质合金立合金立铣铣刀；刀；机
19、机夹夹可可转转位硬位硬质质合金立合金立铣铣刀刀4 4外螺外螺纹纹螺螺纹铣纹铣刀刀铣铣削削螺螺纹铣纹铣刀刀5 5内螺内螺纹纹攻攻丝丝螺螺纹铣纹铣刀刀铣铣削削丝锥丝锥螺螺纹铣纹铣刀刀2、加工方案的确定、加工方案的确定（1）平面加工方法的选择）平面加工方法的选择 在数控铣床上加工平面主要采用在数控铣床上加工平面主要采用面铣刀面铣刀和和立铣刀立铣刀。经粗铣。经粗铣的平面，尺寸精度可达的平面，尺寸精度可达IT10IT12级，表面粗糙度级，表面粗糙度Ra值可值可达达6.325m；经粗铣；经粗铣精铣或粗铣精铣或粗铣半精铣半精铣精铣的平面，精铣的平面，尺寸精度可达尺寸精度可达IT7IT9级，表面粗糙度级，表面
20、粗糙度Ra值可达值可达1.66.3m；需要注意的是，当零件表面粗糙度要求较高时，应需要注意的是，当零件表面粗糙度要求较高时，应采用顺铣方式采用顺铣方式。1）加工方法的选择）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定 平面轮廓平面轮廓多由直线和圆多由直线和圆弧或各种曲线弧或各种曲线构成，通常采构成，通常采用三坐标数控用三坐标数控铣床进行两轴铣床进行两轴半坐标加工。半坐标加工。（2）平面轮廓加工方法的选择）平面轮廓加工方法的选择1）加工方法的选择）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定 固定斜角平面是指与水平面成一固定夹角的斜面。当零件尺寸不大时，固定斜角平面是指与水平面成一固
21、定夹角的斜面。当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，可用斜垫板垫平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，用不同的刀具来加工。用不同的刀具来加工。（3）固定斜角平面的加工方法）固定斜角平面的加工方法1）加工方法的选择）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定（4）变斜角面的加工）变斜角面的加工 对曲率变化较小的变斜角面，用对曲率变化较小的变斜角面，用4坐标联动的数控坐标联动的数控铣床，采用立铣刀铣床，采用立铣刀(但当零件斜角过大，超过机床主但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥补轴摆角范围时，可用角度
22、成型铣刀加以弥补)以插补以插补方式摆角加工，如图方式摆角加工，如图5-13a）所示。）所示。对曲率变化较大的变斜角面，用对曲率变化较大的变斜角面，用4坐标联动加工难坐标联动加工难以满足加工要求，最好用以满足加工要求，最好用5坐标联动数控铣床，以圆坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工，如下图弧插补方式摆角加工，如下图5-13b）所示。）所示。1）加工方法的选择）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定 a）b）图5-13 数控铣床加工变斜角面a）四坐标联动 b）五坐标联动 采用采用3坐标数控铣床两坐标联动，利用球头铣刀和鼓坐标数控铣床两坐标联动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧
23、插补方式进行分层铣削加工，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，如图加工后的残留面积用钳修方法清除，如图5-14所示是所示是用鼓形铣刀分层铣削变斜角面。用鼓形铣刀分层铣削变斜角面。图5-14 用鼓形铣刀分层铣削变斜角面 1）加工方法的选择）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定（5）曲面轮廓的加工方法）曲面轮廓的加工方法 对曲率变化不大和精度要求不高的曲面粗加工，对曲率变化不大和精度要求不高的曲面粗加工，常采用两轴半坐标行切法加工。常采用两轴半坐标行切法加工。图5-15 行切法加工曲面 图5-16 两轴半坐标行切法加工曲面 1）加工方法的选择
24、）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定 对曲率变化对曲率变化较大和精度要求较大和精度要求较高的曲面精加较高的曲面精加工，常用工，常用X、Y、Z三坐标联动插三坐标联动插补的行切法加工，补的行切法加工，如图如图5-17所示。所示。图5-17 三轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹 1）加工方法的选择）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定 对于叶轮、螺旋桨这样的零件，因其叶片形状复杂，刀对于叶轮、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发生干涉，常用五坐标联动加工，其加具容易与相邻表面发生干涉，常用五坐标联动加工，其加工原理如图工原理如图5-18所示。所示。图5
25、-18 曲面的五坐标联动加工 1）加工方法的选择）加工方法的选择 2、加工方案的确定、加工方案的确定 2 2）工序的划分）工序的划分2、加工方案的确定、加工方案的确定 刀具集中分序法刀具集中分序法 粗、精加工分序法粗、精加工分序法 加工部位分序法加工部位分序法安装次数分序法安装次数分序法 3 3）加工顺序的安排）加工顺序的安排基面先行原则。基面先行原则。先粗后精原则。先粗后精原则。先主后次原则（及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷）先主后次原则（及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷）先面后孔原则先面后孔原则先内后外原则先内后外原则2、加工方案的确定、加工方案的确定 5.2.3 刀具的选择刀具的
26、选择 1.数控铣削刀具的基本要求数控铣削刀具的基本要求 铣刀刚性要好铣刀刚性要好 铣刀的耐用度要高铣刀的耐用度要高 2.典型数控铣削加工刀具典型数控铣削加工刀具 数控铣削常用的刀具有面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、数控铣削常用的刀具有面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、鼓形铣刀和成形铣刀等，在第一章中已对面铣模具铣刀、鼓形铣刀和成形铣刀等，在第一章中已对面铣刀、普通立铣刀、键槽铣刀和成形铣刀进行了介绍，下面刀、普通立铣刀、键槽铣刀和成形铣刀进行了介绍，下面仅对几种典型数控铣削刀具进行说明。仅对几种典型数控铣削刀具进行说明。（1）硬质合金螺旋齿立铣刀）硬质合金螺旋齿立铣刀 如图如图5-19所示，通常这
27、种刀具的硬质合金刀刃可做成焊所示，通常这种刀具的硬质合金刀刃可做成焊接、机夹及可转位三种形式，它具有良好的刚性及排屑性能，接、机夹及可转位三种形式，它具有良好的刚性及排屑性能，可对工件的平面、阶梯面、内侧面及沟槽进行粗、精铣削加可对工件的平面、阶梯面、内侧面及沟槽进行粗、精铣削加工，生产效率可比同类型高速钢铣刀提高工，生产效率可比同类型高速钢铣刀提高25倍。倍。a）b）图5-19 硬质合金螺旋齿立铣刀a）每齿单条刀片 b）每齿多个刀片（2）波形刃立铣刀）波形刃立铣刀 波形刃立铣刀与普通立铣刀的最大区别是其刀刃为波波形刃立铣刀与普通立铣刀的最大区别是其刀刃为波形，如图形，如图5-20所示。采用这
28、种立铣刀能有效降低铣削力，所示。采用这种立铣刀能有效降低铣削力，防止铣削时产生振动，并显著地提高铣削效率，适合于切防止铣削时产生振动，并显著地提高铣削效率，适合于切削余量大的粗加工。削余量大的粗加工。a）b）图5-20 波形刃立铣刀a）齿形 b）波形（3）模具铣刀）模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，它是加工金属模具型模具铣刀由立铣刀发展而成，它是加工金属模具型面的铣刀的通称。模具铣刀分为圆锥形立铣刀（圆锥半面的铣刀的通称。模具铣刀分为圆锥形立铣刀（圆锥半角角/2=3、5、7、10）、圆柱形球头立铣刀和）、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和圆锥形球头立铣刀三种，
29、其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。主要用于空间曲面、模具型腔等曲面的加工。莫氏锥柄。主要用于空间曲面、模具型腔等曲面的加工。图5-22 硬质合金模具铣刀 图5-21 高速钢模具铣刀a）圆锥形立铣刀 b）圆柱形球头立铣刀 c）圆锥形球头立铣刀（4）鼓形铣刀）鼓形铣刀 如图如图5-23所示，它的切削刃分布在半径为所示，它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端的圆弧面上，端面无切削刃，加工时控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部面无切削刃，加工时控制刀具上下位置，相应改变刀刃的切削部位，可以在工件上切出从负到正的不同斜角。位，可以在工件上切出从负到正的不同斜角。R越小，鼓形铣刀越小，鼓形铣刀所能加工
30、的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀所能加工的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀具的缺点是刃磨困难，切削条件差，而且不适于加工有底的轮廓具的缺点是刃磨困难，切削条件差，而且不适于加工有底的轮廓表面。表面。3.铣刀的选择铣刀的选择 铣刀类型应与工件的表面形状和尺寸相适应。加工较大的铣刀类型应与工件的表面形状和尺寸相适应。加工较大的平面应选择面铣刀；加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓应平面应选择面铣刀；加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓应选择立铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等多选择立铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣
31、刀；加工变斜角选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形的零件的变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。数控铣床上使用凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。数控铣床上使用最多的是可转位面铣刀和立铣刀，下面介绍这两种铣刀参数最多的是可转位面铣刀和立铣刀，下面介绍这两种铣刀参数的选择。的选择。（1）面铣刀主要参数的选择）面铣刀主要参数的选择 面铣刀主要参数的选择包括面铣刀的直径、齿数和刀刃的几何角面铣刀主要参数的选择包括面铣刀的直径、齿数和刀刃的几何角度等。度等。面铣刀直径的选择面铣刀直径的选择
32、 对于单次平面铣削，面铣刀的直径可参照下式选择对于单次平面铣削，面铣刀的直径可参照下式选择：D=(1.31.6)B 式中：式中：D面铣刀直径，面铣刀直径，mm；B铣削宽度，铣削宽度，mm。对于面积太大的平面对于面积太大的平面，由于受到多种因素的限制，如机床的功率，由于受到多种因素的限制，如机床的功率等级、刀具和可转位刀片几何尺寸、安装刚度、每次切削的深度和宽等级、刀具和可转位刀片几何尺寸、安装刚度、每次切削的深度和宽带以及其他加工因素等，面铣刀的直径不可能比平面宽带更大，这时带以及其他加工因素等，面铣刀的直径不可能比平面宽带更大，这时可选择直径教小的面铣刀，采用多次铣削平面。可选择直径教小的面
33、铣刀，采用多次铣削平面。面铣刀齿数的选择面铣刀齿数的选择 可转位面铣刀有粗齿、中齿和细齿三种（如表可转位面铣刀有粗齿、中齿和细齿三种（如表5-3）。粗齿面铣刀容屑）。粗齿面铣刀容屑空间较大，适用于钢件的粗铣，中齿面铣刀适用于铣削带有断续表面的铸空间较大，适用于钢件的粗铣，中齿面铣刀适用于铣削带有断续表面的铸件或对钢件的连续表面进行粗铣及精铣，细齿面铣刀适宜于在机床功率足件或对钢件的连续表面进行粗铣及精铣，细齿面铣刀适宜于在机床功率足够的情况下对铸件进行粗铣或精铣。够的情况下对铸件进行粗铣或精铣。面铣刀刀刃几何角度的选择面铣刀刀刃几何角度的选择 面铣刀几何角度的标注如图面铣刀几何角度的标注如图1
34、-36所示。前角的选择原则所示。前角的选择原则与车刀基本相同，只是由于铣削时有冲击，故前角数值一般与车刀基本相同，只是由于铣削时有冲击，故前角数值一般比车刀略小，尤其是硬质合金面铣刀，前角数值减小得更多比车刀略小，尤其是硬质合金面铣刀，前角数值减小得更多些。铣削强度和硬度都高的材料可选用负前角。前角的数值些。铣削强度和硬度都高的材料可选用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择，其具体数值可参见表主要根据工件材料和刀具材料来选择，其具体数值可参见表5-4。图1-36 面铣刀 铣刀的磨损主要发生在后力面上，因此适当加大后角，铣刀的磨损主要发生在后力面上，因此适当加大后角，可减少铣刀磨损
35、。常取可减少铣刀磨损。常取0512，工件材料软时取大，工件材料软时取大值，工件材料硬时取小值；粗齿铣刀取小值，细齿铣刀取值，工件材料硬时取小值；粗齿铣刀取小值，细齿铣刀取大值。大值。铣削时冲击力大，为了保护刀尖，硬质合金面铣刀的铣削时冲击力大，为了保护刀尖，硬质合金面铣刀的刃倾角常取刃倾角常取s-515。只有在铣削低强度材料时，取。只有在铣削低强度材料时，取s5。主偏角主偏角r对径向切削力和切削深度影响较大。其值在对径向切削力和切削深度影响较大。其值在4590范围内选取，铣削铸铁常用范围内选取，铣削铸铁常用45,铣削一般钢材铣削一般钢材常用常用75,铣削带凸肩的平面或薄壁零件时要用铣削带凸肩的
36、平面或薄壁零件时要用90。（2）立铣刀主要参数的选择）立铣刀主要参数的选择 立铣刀参数的选择主要是刀刃几何角度和刀具尺立铣刀参数的选择主要是刀刃几何角度和刀具尺寸的选择。寸的选择。1)立铣刀刀刃几何角度的选择立铣刀刀刃几何角度的选择 立铣刀的前、后角都为正值，分别根据工件材料立铣刀的前、后角都为正值，分别根据工件材料和铣刀直径选取，其具体数值分别参见表和铣刀直径选取，其具体数值分别参见表5-5和表和表5-6。2)立铣刀尺寸的选择立铣刀尺寸的选择 立铣刀的尺寸参数，如图立铣刀的尺寸参数，如图5-24所示，可按下述经验所示，可按下述经验数据选取。数据选取。刀具半径刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小
37、曲率半径应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取一般取R(0.80.9)。零件的加工高度零件的加工高度H(1/41/6)R，以保证刀具具有，以保证刀具具有足够的刚度。足够的刚度。对不通孔对不通孔(深槽深槽)，选取，选取LH+(510)mm(L为刀具为刀具切削部分长度，切削部分长度，H为零件高度为零件高度)。加工外形及通槽时，选取加工外形及通槽时，选取L=H+rL=H+r+（5 510)mm(r10)mm(r为端刃为端刃圆角半径圆角半径)。粗加工内轮廓面时粗加工内轮廓面时(见图见图5-25)5-25)，铣刀最大直径，铣刀最大直径D D粗可按粗可按下式计算：下式计算：式中式中 D D轮廓的最小凹圆
38、角直径；轮廓的最小凹圆角直径；圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；11精加工余量；精加工余量；圆角两邻边的夹角。圆角两邻边的夹角。加工筋时，刀具直径为加工筋时，刀具直径为D(510)b(b为筋的厚度为筋的厚度)。图5-24 立铣刀的尺寸参数 图5-25 粗加工立铣刀直径计算 5.2.4 工序的划分和加工顺序的安排工序的划分和加工顺序的安排 1.工序的划分工序的划分 在确定完加工内容和加工方法之后，就要根据被加工在确定完加工内容和加工方法之后，就要根据被加工面的特征和要求、使用的刀具和现有的加工设备、条件进面的特征和要求、使用的刀具和现有的加工设备、条件进行工序的
39、划分，把加工内容划分为一个或几个工序。工序行工序的划分，把加工内容划分为一个或几个工序。工序的划分原则有工序集中和工序分散两种原则。在数控机床的划分原则有工序集中和工序分散两种原则。在数控机床加工中，一般按工序集中的原则划分工序，划分方法如下：加工中，一般按工序集中的原则划分工序，划分方法如下：（1）刀具集中分序法）刀具集中分序法（2）粗、精加工分序法）粗、精加工分序法（3）加工部位分序法）加工部位分序法（4）安装次数分序法）安装次数分序法 2.加工顺序的安排加工顺序的安排 加工顺序的安排应遵循下列原则：加工顺序的安排应遵循下列原则：基面先行原则基面先行原则 先粗后精原则先粗后精原则 先主后次
40、原则先主后次原则 先面后孔原则先面后孔原则 先内后外原则先内后外原则 5.2.5 夹具的选择夹具的选择 数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床一样，所数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床一样，所使用的夹具往往并不很复杂，只要求简单的定位、夹使用的夹具往往并不很复杂，只要求简单的定位、夹紧机构就可以了。但要将加工部位敞开，不能因装夹紧机构就可以了。但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。一般选择顺序是：单件工件而影响进给和切削加工。一般选择顺序是：单件生产中尽量选用机床用平口虎钳、压板螺钉等通用夹生产中尽量选用机床用平口虎钳、压板螺钉等通用夹具，批量生产时优先考虑组合夹具，其次考虑可调
41、夹具，批量生产时优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，最后考虑选用成组夹具和专用夹具。具，最后考虑选用成组夹具和专用夹具。1.平口钳平口钳 图5-26 虎钳1-底座 2-固定钳口 3-活动钳口 4-螺杆 铣床（加工中心）用卡铣床（加工中心）用卡盘的使用方法与车床卡盘相盘的使用方法与车床卡盘相似，使用时用似，使用时用T T形槽螺栓将卡形槽螺栓将卡盘固定在铣床工作台上即可。盘固定在铣床工作台上即可。加工回转体零件时，可以采加工回转体零件时，可以采用三爪自定心卡盘装夹，对用三爪自定心卡盘装夹，对非回转体零件可采用四爪单非回转体零件可采用四爪单动卡盘装夹。如图动卡盘装夹。如图5-275-27所示。所示。
42、2.2.铣床（加工中心）用卡盘铣床（加工中心）用卡盘3.3.万能分度头万能分度头 通常将万能分度头作为机床附件，通常将万能分度头作为机床附件，其主要作用是对工件进行圆周等分分度其主要作用是对工件进行圆周等分分度或不等分分度。在分度头上装夹工件时，或不等分分度。在分度头上装夹工件时，应先销紧分度头主轴；调整好分度头主应先销紧分度头主轴；调整好分度头主轴仰角后，应将基座上部的四个螺钉拧轴仰角后，应将基座上部的四个螺钉拧紧，以免零位移动；在分度头两顶尖间紧，以免零位移动；在分度头两顶尖间装夹工件时，应使前后顶尖轴线同轴；装夹工件时，应使前后顶尖轴线同轴；在使用分度头时，分度手柄应朝一个方在使用分度头
43、时，分度手柄应朝一个方向转动，如果摇过位置，应反摇多于超向转动，如果摇过位置，应反摇多于超过的距离再摇回到正确的位置，以消除过的距离再摇回到正确的位置，以消除传动间隙。如图传动间隙。如图5-285-28所示。所示。4.组合夹具组合夹具 组合夹具是由一套结构已经标准化、尺寸已经规范组合夹具是由一套结构已经标准化、尺寸已经规范化的通用元件、组合元件所构成。可以按工件的加工需化的通用元件、组合元件所构成。可以按工件的加工需要组成各种功用的夹具。要组成各种功用的夹具。组合夹具分槽系组合夹具和孔系组合夹具两大类，组合夹具分槽系组合夹具和孔系组合夹具两大类，我国以槽系为主。我国以槽系为主。（1）槽系组合夹
44、具的规格）槽系组合夹具的规格 如图如图5-27为一槽系组合夹具及其组装过程。为了适应为一槽系组合夹具及其组装过程。为了适应不同工厂、不同产品的需要，槽系组合夹具分大、中、小不同工厂、不同产品的需要，槽系组合夹具分大、中、小型三种规格，其主要参数如表型三种规格，其主要参数如表5-7所示。所示。图5-27 槽系组合夹具组装过程过程示意图1-紧固件 2-基准板 3-工件 4-活动V形块合件 5-支承板 6-垫块 7-定位键及其紧定螺钉（2）孔系组合夹具）孔系组合夹具 目前许多发达国家都有自己的孔系组合夹具。图目前许多发达国家都有自己的孔系组合夹具。图5-28为为德国德国BIUCO公司的孔系组合夹具组
45、装示意图。元件与元件间公司的孔系组合夹具组装示意图。元件与元件间用两个销钉定位，一个螺钉紧固。定位孔孔径有用两个销钉定位，一个螺钉紧固。定位孔孔径有10mm、12mm、16mm、24mm四个规格；相应的孔距为四个规格；相应的孔距为30mm、40mm、50mm、80mm；孔径公差为；孔径公差为H7，孔距公差为，孔距公差为0.01mm。图5-28 BIUCO孔系组合夹具组装示意图 孔系组合夹具的元件用一面两圆柱销定位，属允许使用的过定位；其定孔系组合夹具的元件用一面两圆柱销定位，属允许使用的过定位；其定位精度高，刚性比槽系组合夹具好，组装可靠，体积小，元件的工艺性好，位精度高，刚性比槽系组合夹具好
46、，组装可靠，体积小，元件的工艺性好，成本低，可用作数控机床夹具。但组装时元件的位置不能随意调节，常用偏成本低，可用作数控机床夹具。但组装时元件的位置不能随意调节，常用偏心销钉或部分开槽元件进行弥补。心销钉或部分开槽元件进行弥补。5.2.6 加工路线的确定加工路线的确定 1.铣削方式的确定铣削方式的确定 铣削过程是断续切削，会引起冲击振动，切削层总面积是变化的，铣铣削过程是断续切削，会引起冲击振动，切削层总面积是变化的，铣削均匀性差，铣削力的波动较大。采用合适的铣削方式对提高铣刀耐用度、削均匀性差，铣削力的波动较大。采用合适的铣削方式对提高铣刀耐用度、工件质量、加工生产率关系很大。工件质量、加工
47、生产率关系很大。铣削方式有逆铣和顺铣两种方式，当铣刀的旋转方向和工件的进给方铣削方式有逆铣和顺铣两种方式，当铣刀的旋转方向和工件的进给方向相同时称为顺铣，相反时称为逆铣，如图向相同时称为顺铣，相反时称为逆铣，如图5-29所示。所示。图5-29 铣削方式a）逆铣 b）顺铣 逆铣逆铣时，刀具从已加工表面切入，切削厚度从时，刀具从已加工表面切入，切削厚度从零逐渐增大，不会造成从毛坯面切入而打刀；其零逐渐增大，不会造成从毛坯面切入而打刀；其水平切削分力与工件进给方向相反，使铣床工作水平切削分力与工件进给方向相反，使铣床工作台进给的丝杠与螺母传动面始终是抵紧，不会受台进给的丝杠与螺母传动面始终是抵紧，不
48、会受丝杠螺母副间隙的影响，铣削较平稳。但刀齿在丝杠螺母副间隙的影响，铣削较平稳。但刀齿在刚切入已加工表面时，会有一小段滑行、挤压，刚切入已加工表面时，会有一小段滑行、挤压，使这段表面产生严重的冷硬层，下一个刀齿切入使这段表面产生严重的冷硬层，下一个刀齿切入时，时，又在冷硬层表面滑行、挤压，不仅使刀齿容又在冷硬层表面滑行、挤压，不仅使刀齿容易磨损，而且使工件的表面粗糙度增大；同时，易磨损，而且使工件的表面粗糙度增大；同时，刀齿垂直方向的切削分力向上，不仅会使工作台刀齿垂直方向的切削分力向上，不仅会使工作台与导轨间形成间隙，引起振动，而且有把工件从与导轨间形成间隙，引起振动，而且有把工件从工作台上
49、挑起的倾向，因此需较大的夹紧力。工作台上挑起的倾向，因此需较大的夹紧力。顺铣顺铣时，刀具从待加工表面切入，切削厚度时，刀具从待加工表面切入，切削厚度从最大逐渐减小为零，切入时冲击力较大，从最大逐渐减小为零，切入时冲击力较大，刀齿刀齿无滑行、无滑行、挤压现象，对刀具耐用度有利；其垂直挤压现象，对刀具耐用度有利；其垂直方向的切削分力向下压向工作台，减小了工件上方向的切削分力向下压向工作台，减小了工件上下的振动，对提高铣刀加工表面质量和工件的夹下的振动，对提高铣刀加工表面质量和工件的夹紧有利。但顺铣的水平切削分力与工件进给方向紧有利。但顺铣的水平切削分力与工件进给方向一致，当水平切削分力大于工作台摩
50、擦力（例如一致，当水平切削分力大于工作台摩擦力（例如遇到加工表面有硬皮或硬质点）时，使工作台带遇到加工表面有硬皮或硬质点）时，使工作台带动丝杠向左窜动，丝杠与螺母传动副右侧面出现动丝杠向左窜动，丝杠与螺母传动副右侧面出现间隙，硬点过后丝杠螺母副的间隙恢复正常，这间隙，硬点过后丝杠螺母副的间隙恢复正常，这种现象对加工极为不利，种现象对加工极为不利，会引起会引起“啃刀啃刀”或或“打打刀刀”，甚至损坏夹具或机床。甚至损坏夹具或机床。顺铣与逆铣的确定顺铣与逆铣的确定，当工件表面有硬皮、机床，当工件表面有硬皮、机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣。因逆铣时，刀齿的进给机构有间隙时，应选用逆铣。因逆铣时，刀