数控机床加工工艺及设备

数控机床加工工艺及设备（第2版）电子工业出版社电机与电气控制第6章数控铣床与铣削加工工艺内容提要及学习要求：数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床。数控铣削加工内容与加工中心加工内容有许多相似之处，但从实际应用效果看，数控铣削加工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。数控铣削的工艺问题是数控加工中最复杂的，数控铣削加工也是应用最广泛的加工方法。工艺设计应从普通加工出发，结合数控加工的特点进行学习。本章主要了解数控铣床的功能、分类和主要加工对象、机械结构、工艺装备；能制订典型零件的数控铣削加工工艺。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.1数控铣床的用途数控铣床是一种用途广泛的机床。一般的数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，规格较大的数控铣床（如工作台宽度在500mm以上的），其功能已向加工中心靠近，进而演变成柔性加工单元。数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床，也称两轴半控制，即在X、Y、Z三个坐标轴中，任意两轴都可以联动。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.2数控铣床的分类6.1.2.1数控铣床按其主轴位置的不同分类1．数控立式铣床2．卧式数控铣床3．立、卧两用数控铣床6.1.2.2从机床数控系统控制的坐标轴数量分类1．2.5坐标联动数控铣床2．3坐标联动数控铣床3．4坐标联动数控铣床4．5坐标联动数控铣床数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.2数控铣床的分类6.1.2.1数控铣床按其主轴位置的不同分类1．数控立式铣床2．卧式数控铣床3．立、卧两用数控铣床6.1.2.2从机床数控系统控制的坐标轴数量分类1．2.5坐标联动数控铣床2．3坐标联动数控铣床3．4坐标联动数控铣床4．5坐标联动数控铣床数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.2数控铣床的分类数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.3数控铣床的传动系统与主轴部件6.1.3.1数控铣床主传动系统1．主传动数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.3数控铣床的传动系统与主轴部件6.1.3.1数控铣床主传动系统1．主传动数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.3数控铣床的传动系统与主轴部件6.1.3.1数控铣床主传动系统2．进给运动数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.1数控铣床简介6.1.3.2升降台自动平衡装置XK5040A型数控铣床升降台自动平衡装置如图6.5所示。伺服电动机1经过锥环连接带动十字联轴节以及圆锥齿轮2、3，使升降丝杠转动，工作台上升或下降。同时圆锥齿轮3带动圆锥齿轮4，经超越离合器和摩擦离合器相连，这一部分称为升降台自动平衡装置。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.2数控铣床加工工艺分析6.2.1数控铣削的主要加工对象1．平面类零件2．变斜角类零件3．曲面类零件数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.2数控铣床加工工艺分析6.2.2数控铣床铣削加工内容的选择1．采用数控铣削加工的内容（1）工件上的曲线轮廓内、外形，特别是由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线。（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）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般加工内容。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.2数控铣床加工工艺分析6.2.2数控铣床铣削加工内容的选择2．不宜采用数控铣削加工的内容（1）需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容，如以毛坯粗基准定位划线找正的加工。（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）简单的粗加工面。（5）必须用细长铣刀加工的部位，一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.2数控铣床加工工艺分析6.2.3数控铣床加工零件的结构工艺性分析1．零件图样尺寸的正确标注2．保证获得要求的加工精度3．零件内腔外形的尺寸统一4．尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸（1）内槽圆弧半径R的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆弧半径R不应太小。（2）零件铣削槽底平面时，槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r不要过大，如图6.10所示。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.2数控铣床加工工艺分析6.2.3数控铣床加工零件的结构工艺性分析5．保证基准统一6．分析零件的变形情况数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.2数控铣床加工工艺分析6.2.4数控铣削零件毛坯的工艺性分析1．毛坯应有充分的加工余量，稳定的加工质量2．分析毛坯的装夹适应性3．分析毛坯的余量大小及均匀性数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.1数控铣削加工方案的选择1．平面轮廓的加工方法2．固定斜角平面的加工方法3．变斜角面的加工数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.1数控铣削加工方案的选择4．曲面轮廓的加工方法数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.1数控铣削加工方案的选择4．曲面轮廓的加工方法数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.2加工顺序的安排在数控铣床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽可能完成大部分工序。在安排加工顺序时同样要遵循“基面先行，先粗后精，先主后次，先面后孔，先内后外。”的一般工艺原则。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.3进给路线的确定1．顺铣和逆铣的选择2．铣削外轮廓的进给路线数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.3进给路线的确定3．铣削内轮廓的进给路线数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.3进给路线的确定4．铣削内槽的进给路线5．铣削曲面轮廓的进给路线数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.4夹具的选择6.3.4.1对夹具的基本要求（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。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.4.2常用夹具种类1．万能组合夹具2．专用铣削夹具3．多工位夹具4．气动或液压夹具数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.4.2常用夹具种类5．通用铣削夹具数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.4.3数控铣削夹具的选用原则在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性，选用时可参照下列原则：（1）在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组合夹具无法解决工件装夹时才考虑采用其他夹具。（2）小批量或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。（3）在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5刀具的选择6.3.5.1数控铣削刀具的基本要求1．铣刀刚性要好目的有二：一是为提高生产率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。2．铣刀的耐用度要高尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损很快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工件表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2常用铣刀的种类1．面铣刀数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2常用铣刀的种类2．立铣刀3．模具铣刀数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2常用铣刀的种类2．立铣刀3．模具铣刀数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2常用铣刀的种类4．键槽铣刀数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2常用铣刀的种类4．键槽铣刀5．鼓形铣刀6．成形铣刀数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.2常用铣刀的种类7．锯片铣刀数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.3铣削刀具的选择1．铣刀类型的选择2．铣刀主要参数的选择数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.5.3铣削刀具的选择2．铣刀主要参数的选择D粗=+D数控机床加工工艺及设备（第2版）2/sin1)2/sin(21电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订6.3.6切削用量的选择切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量，如图6.47所示。数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.3数控铣床加工工艺路线的拟订1．背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5～25m时（2）在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2～12.5m时（3）在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8～3.2m时2．进给速度vf=fzzn3．切削速度数控机床加工工艺及设备（第2版）TfRvvRrTfvvTfRvvRrTfvvvm1xpexpyzmqvc60vvvvKZaafTdCv电机与电气控制6.4典型零件的数控铣削加工工艺分析6.4.1平面槽形凸轮零件加工工艺分析1．零件图工艺分析2．确定装夹方案3．确定加工顺序及走刀路线数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.4典型零件的数控铣削加工工艺分析6.4.1平面槽形凸轮零件加工工艺分析4．刀具的选择5．切削用量的选择6．填写数控加工工序卡片数控机床加工工艺及设备（第2版）电机与电气控制6.4典型零件的数控铣削加工工艺分析6.4.2箱盖类零件1．零件图工艺分析2．选择加工方法（1）上、下表面及台阶面的粗糙度要求为Ra3.2，可选择“粗铣-精铣”方案。（2）孔加工方法的选择。3．确定装夹方案4．确定加工顺序及走刀路线5．刀具选择6．切削用量选择7．拟定数控铣削加工工序卡片数控机床加工工艺及设备（第2版）