重庆科创职业学院数控铣床技能培训指导书第四章

重庆科创职业学院数控铣床技能培训指导书4.4平面铣削训练一、平面铣削基本知识在各个方向上都成直线的面称为平面，平面是组成机械零件的基本表面之一，其质量是用平面度和表面粗糙度来衡量的。平面大部分是在铣床上加工的，在铣床上获得平面的方法有两种，即周铣和端铣。以立式数控铣床为例，用分布于铣刀圆柱面上的刀齿进行的铣削称为周铣（即铣削垂直面）,如图4-28a所示；用分布于铣刀端面上的刀齿进行的铣削称为端铣，如图4-28b所示。（a）周铣（b）端铣图4-28平面铣削方式（一）铣削方式1.用圆柱铣刀铣削时的铣削方式（1）顺铣（图4-10a）铣削时，铣刀刀齿切入工件时的切削厚度最大，然后逐渐减小到零（在切削分力的作用下有让刀现象），对表面没有硬皮的工件易于切入，刀齿磨损小，提高刀具耐用度2～3倍，工件表面粗糙度也有所提高。顺铣时，切削分力与进给方向相同，可节省机床动力。但顺铣在刀齿切入时承受最大的载荷，因而工件有硬皮时，刀齿会受到很大的冲击和磨损，使刀具的耐用度降低，所以顺铣法不宜加工有硬皮的工件。（2）逆铣（图4-10b）铣削时，铣刀刀齿切入工件时的切削厚度从零逐渐变到最大（在切削分力的作用下有啃刀现象），刀齿载荷逐渐增大。开始切削时，刀刃先在工件表面上滑过一小段距离，并对工件表面进行挤压和摩擦，引起刀具的径向振动，使加工表面产生波纹，加速了刀具的磨损，降低工件表面粗糙度。2.用端铣刀铣削时的铣削方式（1）对称铣削铣削时铣刀中心位于工件铣削宽度中心的铣削方式，如图4-29a所示。对称铣削适用于加工短而宽或厚的工件，不宜加工狭长或较薄的工件。（2）不对称铣削铣削时铣刀中心偏离工件铣削宽度中心的铣削方式。不对称铣削时，按铣刀偏向工件的位置，在工件上可分为进刀部分与出刀部分。图4-21所示AB为进刀部分，BC为出刀部分。按顺铣与逆铣的定义，显然进刀部分为逆铣，出刀部分为顺铣。不对称端铣削时，进刀部分大于出刀部分时，称为逆铣（图4-29b所示），反之称为顺铣（图4-29c所示），不对称端铣通常采用逆铣方式。（a）对称铣削（b）不对称铣削（逆铣）（c）不对称铣削（顺铣）图4-29端铣铣削方式（二）铣削刀具1.端铣刀在立式数控铣床上铣削平面时一般采用机械夹固式可转位硬质合金刀片式端铣刀，外形如图4-8h所示。刀齿等分排列在刀体端面上，刀杆部分很短，刚性好，且硬质合金铣刀适用于高速铣削，铣出的工件表面粗糙度较好，生产率较高。2.立铣刀立铣刀利用分布在圆柱表面的主切削刃进行加工，端面的副切削刃不通过中心，起修光作用。立铣刀一般由高速钢或硬质合金制成，对于直径较大的硬质合金立铣刀多做成镶刀片式。立铣刀分为直柄和锥柄两种（如图4-8i所示），直径较大的立铣刀一般制成锥柄。立铣刀又可分为粗齿、中齿和细齿三种，粗齿立铣刀具有刀齿强度高、容屑空间大、重磨次数多等优点，适用于粗加工；细齿铣刀齿数多、工作平稳，适用于精加工。立铣刀切削刃数一般为三个或四个，它主要用于铣削垂直面、台阶面、小平面、凹槽等。根据加工材料及其硬度不同，应选择合理的切削参数，具体参见表4-1。二、编程平面铣削编程简单，加工时除保证平面的平面度和粗糙度外，还需注意平行度、垂直度等要求，因此选择合理的刀具及切削参数显得尤为重要。实训4-5对图4-30所示工件进行上平面与台阶面的加工，工件除上表面留有2mm加工余量外，其它五个表面的形位尺寸要求均已符合图纸规定，材料为45#钢。（一）加工方案确定选用机用平口钳装夹工件，校正平口钳固定钳口的平行度，在工件下表面与平口钳之间放入一扁长的平行垫块（能伸出工件侧面，并能安放Z轴设定器），利用木锤或紫铜棒敲击工件，使平行垫块不能移动后夹紧工件。利用偏心式寻边器找正工件X、Y轴零点（位于工件上表面的中心位置），设定Z轴零点与机床坐标系原点重合（如图4-30所示），刀具长度补偿利用Z轴设定器来设定（补偿值为：刀具的机床坐标值－50＋45）。图示上表面为执行刀具长度补偿后的零点表面。根据图纸的形位尺寸及表面粗糙度要求，选择φ50mm的可转位硬质合金刀片式端铣刀（75K）粗精加工工件上表面，利用φ20mm粗齿、细齿高速钢锥柄立铣刀对台阶面分别进行粗精加工，加工时的切削参数见表4-9。精加工余量的确定：图中平面与台阶面的表面粗糙度与尺寸精度要求较高，平面粗加工完成后，需利用厚度千分尺取不同位置测量其厚度，确定精加工余量；台阶面粗加工后，利用深度千分尺测量其深度与宽度，确定精加工余量。图4-30平面铣削加工表4-9平面铣削的切削参数加工方法上平面铣削台阶面铣削粗加工精加工粗加工精加工选用刀具φ50mm端铣刀（5个刀片）φ20mm粗齿（三刃立铣刀）φ20mm细齿（四刃立铣刀）主轴转速(r/min)500800350400进给率(mm/min)3001608550刀具长度补偿H1/T1D1H2/T2D1H3/T3D1（二）程序编写1.用华中系统编程％4411程序名N1G54G90G17G21G94G49G40建立工件坐标系，绝对编程，XY平面，公制编程，分进给，取消刀具长度、半径补偿（在起动程序前，主轴装入φ50mm的端铣刀）N2M03S500主轴正转，转速500r/minN3G00G43Z150H1Z轴快速定位，调用刀具1号长度补偿N4X108Y0X、Y轴快速定位N5Z0.3Z轴进刀，留0.3mm铣削深度余量N6G01X-108F300平面铣削，进给率300mm/minN7G00Z150Z轴快速退刀N8M05主轴停转N9M00程序暂停（利用厚度千分尺测量厚度，确定实际精加工余量）N10M03S800主轴正转，转速800r/min（φ50mm端铣刀精加工）N11X108Y0M07X、Y轴快速定位，切削液开N12Z0Z轴进刀N13G01X-108F160平面铣削，进给率160mm/minN14G00Z150M09Z轴快速退刀，切削液关N15M05主轴停转N16M00程序暂停（手动换刀，换上φ20mm粗齿立铣刀）N17M03S350主轴正转，转速350r/minN18G00G43Z150H2Z轴快速定位，调用刀具2号长度补偿N19X-95Y-25M07X、Y轴快速定位，切削液开N20Z-19.7Z轴进刀，留0.3mm铣削深度余量N21G01X95F85第一刀粗加工台阶面（逆铣）N22Y-16.2Y轴定位，台阶面侧面留0.2mm精加工余量N23X-95第二刀粗加工台阶面（顺铣）N24G00Z150M09Z轴快速退刀，切削液关N25M05主轴停转N26M00程序暂停（手动换刀，换上φ20mm细齿立铣刀）N27M03S400主轴正转，转速400r/minN28G00G43Z150H3Z轴快速定位，调用刀具3号长度补偿N29X-95Y-16M07X、Y轴快速定位，切削液开N30Z-20Z轴进刀至精加工深度N31G01X95F50精加工台阶面N32G00G49Z-50取消刀具长度补偿，Z轴快速定位N33M30程序结束回起始位置，机床复位（切削液关，主轴停转）2.用FANUC系统编程％:4412程序名N1～N33与华中系统N1～N33程序相同％3.用SIEMENS系统编程%_N_XK4413_MPF程序名;$PATH=/_N_MPF_DIRN1G54G90G17G71G94G40建立工件坐标系，绝对编程，XY平面，公制编程，分进给，取消刀补（在起动程序前，主轴装入φ50mm的端铣刀）N2M03S500主轴正转，转速500r/minN3G00Z150T1D1Z轴快速定位，调用1号刀具1号长度补偿N4～N17与华中系统N4～N17程序相同N18G00Z150T2D1Z轴快速定位，调用2号刀具1号长度补偿N19～N27与华中系统N19～N27程序相同N28G00Z150T3D1Z轴快速定位，调用3号刀具1号长度补偿N29～N31与华中系统N29～N31程序相同N32G00Z-50D0M09取消刀具长度补偿，Z轴快速定位，切削液关N33M05主轴停转N34M02程序结束