数控铣削加工工艺

湖南工业职业技术学院教案教研室主任（签名）备课日期：2010年3月29日授课班级数控S08-5、6数控S08-7、8授课日期星期周14\三8\三课题第二讲数控铣削加工工艺基础（二）教学准备笔记本电脑、教材、教案纸、U盘、参考书、打印机教与学要目求的掌握如何选择并确定数控铣削加工的内容，熟练掌握数控铣削加工工艺性分析方法，并了解零件图形的数学处理方法和作用。教重学点内与容难点数控铣削加工工艺性分析（重点掌握）教学团队王新德、申晓龙参考书籍1、《数控编程与操作》北京大学出版社刘瑞已主编；2、《数控加工工艺与编程》化工工业出版社晏初红主编。教学过程（讲授新课、示范步骤、操作纠错、巡回指导、课堂小结、安排作业）新课内容：2．制定数控铣削加工工艺选择并确定数控铣削加工的内容数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就必须正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。通常将下列加工内容作为数控铣削加工的主要选择对象：（1）工件上的曲线轮廓，特别是有数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；（2）已给出数学模型的空间曲面；（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔或面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状；（7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。此外，立式数控铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等；卧式数控铣床和卧式加工中心适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等；多坐标联动的卧式加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。数控铣削加工工艺性分析（一）零件图形分析1、检查零件图的完整性和正确性由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此（1）各图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、垂直、平行和同心等）应明确。（2）各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。（二）零件结构工艺性分析及处理1、零件图纸上的尺寸标注应方便编程在实际生产中，零件图纸上尺寸标注对工艺性影响较大，为此对零件设计图纸应提出不同的要求。2、分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度过薄的底板或肋板，在加工时由于产生的切削拉力及薄板的弹力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，其表面粗糙度也增大。零件在数控铣削加工时的变形，不仅影响加工质量，而且当变形较大时，将使加工不能继续下去。预防措施：（1）对于大面积的薄板零件，改进装夹方式，采用合适的加工顺序和刀具；（2）采用适当的热处理方法：如对钢件进行调质处理，对铸铝件进行退火处理；（3）粗、精加工分开及对称去除余量等措施来减小或消除变形的影响。3、尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸（1）轮廓内圆弧半径R常常限制刀具的直径。在一个零件上，凹圆弧半径在数值上一致性的问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数。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和换刀次数，并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差，降低表面质量。（2）转接圆弧半径值大小的影响转接圆弧半径大，可以采用较大指精铣刀加工，效率高，且加工表面质量也较好，因此工艺性较好。铣削面的槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也越低。当r达到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。当铣削的底面面积较大，底部圆弧r也较大时，我们只能用两把r不同的铣刀分两次进行切削。4、保证基准统一原则有些零件需要在加工中重新安装，而数控铣削不能使用“试切法”来接刀，这样往往会因为零件的重新安装而接不好刀。这时，最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定为基准孔。如果零件上没有基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定为基准。（三）零件毛坯的工艺性分析1、毛坯应有充分、稳定的加工余量毛坯主要指锻件、铸件。锻件在锻造时欠压量与允许的错模量会造成余量不均匀；铸件在铸造时因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不均匀。此外，毛坯的挠曲和扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。为此，在对毛坯的设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处增加适当的余量。2、分析毛坯的装夹适应性主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。3、分析毛坯的变形、余量大小及均匀性分析毛坯加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施和补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易加工变形，这是最好采用经欲拉伸处理的淬火板坯。对毛坯余量大小及均匀性，主要考虑在加工中要不要分层铣削，分几层铣削。在自动编程中，这个问题尤为重要。零件图形的数学处理1、零件手工编程尺寸及自动编程时建模图形尺寸的确定数控铣削加工零件时，手工编程尺寸及自动编程零件建模图形的尺寸不能简单的直接取零件图上的基本尺寸，要进行分析，有关尺寸应按下述步骤进行调整：（1）精度高的尺寸的处理：将基本尺寸换算成平均尺寸；（2）精度低的尺寸的调整：通过修改一般尺寸，保持零件原有几何关系；（3）几何关系的处理：保持原重要的几何关系，如角度、相切等不变；（4）节点坐标尺寸的计算：按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；（5）编程尺寸的修正：按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误差对程序尺寸进行调整，修改程序。2、圆弧参数计算误差的处理按零件图纸计算圆弧参数时，一般会产生误差，特别是在两个或两个以上的圆连续相交时，会产生较大误差累积，其结果使圆弧起点相对于圆心的增量值I、J的误差较大。此时，可以根据实际零件图形改动一下圆弧半径值或圆心坐标（在许可范围内），或采用互相“借”一点误差的方法来解决。3、转接凹圆弧的处理对于直线轮廓所夹的凹圆弧，一般可由铣刀半径直接形成，而不必走圆弧轨迹。但对于与圆弧相切或相交的转接凹圆弧，通常都用走圆弧轨迹的方法解决。由于转接凹圆弧一般都不大，选择铣刀直径时往往受其制约。另如果按放大刀具半径补偿法加工时，若仍沿用图纸给出的转接凹圆弧半径，就可能受到限制。因此，最好把图纸中最小的转接凹圆弧半径放大一些（在许可范围内），在原刀具不变的情况下，可以扩大刀具半径补偿范围。当其半径较小时，则可先按大圆弧半径来编，再安排补加工。（三）新课小结：1、数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作用，就应当正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。数控铣床适合加工形状复杂、尺寸繁多、数学模型复杂的零件。2、在制定工艺前，注意检查零件图的完整性和正确性，尤其是各图形几何要素间的相互关系是否明确，各几何要素的条件是否充分，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。3、制定工艺时，要注意进行零件结构工艺性的分析，如零件轮廓内圆弧尺寸是否统一、转接圆弧半径值大小是否合理、能否保证基准统一等，若不能达到要求就必须进行一定的处理。四、作业：1、数控铣削加工工艺性分析包括哪些内容？2、制定工艺前为何要进行零件图形分析？件图形分析包括哪些内容？3、手工编程或自动编程时，零件建模图形的尺寸能不能简单的直接取零件图上的基本尺寸？为什么？如何调整有关尺寸？