搜索
漯河职业技术学院机电系数控教研室作为一名数控加工技术人员，不但要了解数控机床、数控系统的功能，而且要掌握零件加工工艺的有关知识，否则，编制出来的程序就不一定能正确、合理地加工出我们需要的零件来。单元六数控铣削加工工艺了解数控铣削中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法。掌握数控铣削工艺拟定的过程、工序的划分方法、工序顺序的安排和进给路线的确定等工艺知识，对数控铣削工艺知识有一个系统的了解，并学会对一般数控铣削零件加工工艺进行分析及制定加工方案。教学目的：内容知识点学习要求建议学时概述数控铣床的主要加工对象了解4数控铣床的结构及类型选择并确定数控铣削加工的内容掌握2制定数控铣削加工工艺零件结构的工艺性分析零件图形的数学处理加工工序的划分重点掌握2确定对刀点与换刀点选择走刀路线切入切出点切入切出路径避免引入反向间隙误差刀具补偿的设置顺铣和逆铣的加工车螺纹的引入和超越距离避免刀具干涉数控铣削加工工艺参数的确定掌握自动编程加工工艺掌握4典型零件的数控加工工艺掌握2学习内容与知识点：一、概述数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，在数控加工中占据了重要地位。世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床，这主要因于铣床具有X、Y、Z三轴向可移动的特性，更加灵活，且可完成较多的加工工序。现在数控铣床已全面向多轴化发展。目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床和数控镗床的基础上产生的。数控铣床的主要加工对象数控铣床的主要加工对象配轮廓数控装置——平面轮廓（特别是由圆弧和直线形成的形状）的加工及立体曲面形状的铣削（凸轮、样板、冲模、压模、铸模）。数控铣床是用来加工工件的平面、内外轮廓、孔、攻螺纹等工序，并可通过两轴联动加工零件的平面轮廓，通过两轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件。配点位、直线数控装置——用同一刀具进行多道工序的直线切削而且需要进行大余量重切削的工件或用同一刀具又有定位精度要求的加工。数控铣床的结构及类型数控立铣床的结构数控铣床的结构及类型中型大型卧式立卧两用式两轴半控制三轴控制多轴控制小型立式按体积分按主轴布局形式分按控制坐标的联动轴数分华中XKA71402数控立式铣床数控铣床的结构及类型华中XKA714数控立式铣床数控铣床的结构及类型华中ZJK7532-A铣钻床数控铣床的结构及类型张俊雄定梁龙门铣数控铣床的结构及类型选择并确定进行数控加工的内容数控加工内容的选择:工件上的曲线轮廓已给出数学模型的空间曲面形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位通用机床加工时难以测量和控制进给的内外凹槽选择并确定进行数控加工的内容数控加工内容的选择:以尺寸协调的高精度孔或面能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状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选择并确定进行数控加工的内容不适宜采用数控铣削加工:需要进行长时间占机人工进行调整的加工和粗加工零件毛坯上的加工余量不大或者不太稳定的加工部位必须使用细长铣刀加工的部位。一般指狭长深槽和加工精度要求不高的筋板处连接曲线选择并确定进行数控加工的内容数控加工内容的选择:立式数控铣床卧式数控铣床适于加工箱体、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。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用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。二、数控铣削加工工艺分析数控铣削加工的工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，关系到机械加工的效果和成败，不容忽视。由于数控机床是按照程序来工作的，因此对零件加工中所有的要求都要体现在加工中，如加工顺序、加工路线、切削用量、加工余量、刀具的尺寸及是否需要切削液等都要预先确定好并编入程序中。零件结构的工艺性分析零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则审查与分析零件图纸中尺寸标注方法是否适合数控加工；审查与分析图纸中几何元素的条件是否充分、正确。零件结构的工艺性分析零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点零件的内腔和外型最好采用统一的几何类型和尺寸；内槽圆角半径不应太小；槽底圆角半径r不应过大；应采用统一的定位基准。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采用适当的热处理方法粗、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零件结构的工艺性分析预防零件变形措施毛坯应该有充分、稳定的加工余量分析零件毛坯的装夹适应性分析毛坯的变形、余量大小以及均匀性零件结构的工艺性分析零件毛坯的工艺性分析减少薄壁零件或薄板零件尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸保证基准统一原则零件结构的工艺性分析提高工艺性的措施性分析零件图形的数学处理编程尺寸确定的步骤：基本尺寸换算成平均尺寸保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸计算未知结点坐标尺寸编程尺寸的最后形成数控加工的数值计算是程序编制中一个关键的环节。加工方法的选择与加工方案的确定选择原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。平面、平面轮廓与曲面的铣削加工加工方法的选择经过粗铣加工的平面，尺寸精度可达IT12～IT14级(指两平面之间的尺寸)，表面粗糙度Ra值可达12.5～25。经过精铣加工的平面，尺寸精度可达IT7～IT9级，表面粗糙度Ra值可达1.6～3.2。加工方法的选择与加工方案的确定一般采用粗镗→半精镗→孔倒角→精镗的加工方案，孔径较大的可采用立铣刀粗铣→精铣加工方案。有空刀槽时可用锯片铣刀在半精镗之后与精镗之前铣削完成，也可用镗刀进行单刀镗削，但单刀镗削效率较低。直径大于￠30mm的已铸出戓锻出的毛坯孔的加工加工方法的选择加工方法的选择与加工方案的确定通常采用锪平端面→打中心孔→钻→扩→孔倒角→铰孔的加工方案，对有同轴度要求的小孔，需要采用锪平端面→打中心孔→钻→半精镗→孔倒角→精镗(或铰孔)的加工方案。为提高孔的位置精度，在钻孔工步前需安排锪平端面和打中心孔工步。孔倒角安排在半精加工之后与精加工之前，以防孔内产生毛刺。对于直径小于￠30mm的无毛坯孔的加工加工方法的选择加工方法的选择与加工方案的确定直径在M6～M20mm之间的螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工。直径在M6mm以下的螺纹，在完成基孔（俗称底孔）加工后再通过其它手段加工螺纹。直径在M20mm以上的螺纹，可采用镗刀镗削加工。螺纹的加工加工方法的选择加工方法的选择与加工方案的确定零件上精确度要求较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对于这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应该正确确定从毛坯到最终成形的加工方案。确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能。原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。确定加工方案的原则加工方法的选择与加工方案的确定固定斜角的外轮廓加工平面类零件斜面轮廓加工方法的选择有变斜角的外轮廓加工加工方法的选择与加工方案的确定对曲率半径变化不大和精度要求不高的粗加工，常使用两轴半坐标的数控铣床采用行切法加工。曲面轮廓加工方法的选择加工方法的选择与加工方案的确定对曲率变化较大和精度要求较高的曲面精加工，常使用X、Y、Z三坐标联动插补的行切法进行加工。曲面轮廓加工方法的选择工序的划分在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次装卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定位面等的加工应在普通机床上完成之后，再装卡到数控机床上进行加工。这样可以发挥数控机床的特点，保持数控机床的精度，延长数控机床的使用寿命，降低数控机床的使用成本。工序的划分数控铣削加工工序的划分刀具集中分序法粗、精加工分序法按加工部位分序法按装夹定位方式分序法工序的划分由于每个零件结构形状不同，各个表面的技术要求也不同，所以在加工中，其定位方式则各有差异。一般铣削加工外形时，以内形定位；在铣削加工内形时以外形定位。可根据定位方式的不同来划分工序。按装夹定位方式分序法工序的划分刀具集中分序法即按所用刀具划分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第二把刀、第三把刀完成它们可以完成的其它部位。特点：这种分序法可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。工序的划分粗精加工分序法这种分序法是根据零件的形状、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分开的原则进行分序。对单个零件或一批零件先进行粗加工、半精加工，而后精加工。注意：粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。工序的划分按加工部位分序法即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度比较低的部位，再加工精度要求较高的部位。工序的划分零件材料变形小，加工余量均匀，可以采用刀具集中分序法，以减少换刀时间和定位误差；例如：若零件材料变形较大，加工余量不均匀，且精度要求较高，则应采用粗精加工分序法。工序的划分总之，在数控机床上加工零件，其加工工序的划分要视加工零件的具体情况具体分析,许多工序的安排是综合了上述各分序方法的。工步的划分工步的划分主要从加工精度和生产效率两方面来考虑。在一个工序内往往需要采用不同的切削刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的零件，在工序内又细分为工步。工步的划分1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行。2）对于既有铣削平面又有镗孔加工的表面，可按先铣削平面后镗孔进行加工。因为按此方法划分工步，可以提提高孔的加工精度。由于铣削平面时切削力较大，零件易发生变形。先铣平面后镗孔，可以使其有一段时间恢复，并减少由此变形引起对孔的精度的影响。3）按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。数控铣削加工工件的安装数控铣削加工选择定位基准应遵循的原则：尽量选择零件上的设计基准作为定位基准定位基准选择要能完成尽可能多的加工内容定位基准应尽量与工件坐标系的对刀基准重合必须多次安装时，应遵从基准统一原则数控铣削加工工件的安装选择夹具的基本原则：要保证夹具的坐标方向要与机床的坐标方向相对固定不变要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具，可调式夹具或其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。在成批生产时考虑使用专用夹具，力求结构紧凑、简单。零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间。夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工。选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、被加工零件的材料等因素。数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金，精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并优选刀具参数。刀具的选择与切削用量的确定刀具的选择合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，一般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。具体选用数值应该根据机床说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。刀具的选择与切削用量的确定切削用量的确定在同一个程序中起始点和返回点最好相同。如果一个零件的加工需要几个程序才能完成，这几个程序的起始点和返回点也最好完全相同，以免引起加工操作上的麻烦。程序起始点和返回点的坐标值最好设置X坐标值和Y坐标值均为零，这样能够使得按照工件坐标系原点对刀后就不必进行X、Y坐标方向的移动，只需Z方向移到高出被加工零件的最高点50～100mm左右的某一位置上，即起始平面、退刀平面所在的位置上。起始点指程序开始时，刀尖（刀位点）的初始停留点。采用G92对刀时一般为对刀点。确定起始点与返回点返回点指一把刀具在程序执行完毕后，刀尖返回后的停留点。一般为换刀点。对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，它是通过对刀点来实现的。对刀