如何进行铣削加工的准备

如何进行铣削加工的准备1、加工工艺1.1常用刀具用于加工平面的刀具很多，这里只介绍几种在数控机床上常用的铣刀。(1)立铣刀：立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀，其结构如图1-1-2所示。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能做轴向进给，端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面。直径较小的立铣刀，一般制成带柄形式。Φ2~Φ71mm的立铣刀制成直柄；Φ6~Φ63mm的立铣刀制成莫氏锥柄；Φ25~Φ80mm的立铣刀做成7：24锥柄，内有螺孔用来拉紧刀具。但是由于数控机床要求铣刀能快速自动装卸，所以立铣刀柄部形式也有很大不同，一般是图1-1-2由专业厂家按照一定的规范设计制造成统一形式、统一尺寸的刀柄。直径大于Φ40~Φ160mm的立铣刀可做成套式结构。(2)面铣刀：如图1-1-3所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构，刀齿为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。高速钢面铣刀按国家标准规定，直径为80~250mm，螺旋角β为10°，刀齿数为10~26。硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度较高、加工效率高，加工表面质量也比较好，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，所以得到了广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装方式不同，可分为整体焊接式、机夹—焊接式和可转位式3种。图1-1-3数控加工中广泛使用可转位式面铣刀。目前先进的可转位式数控面铣刀的刀体趋向于用轻质高强度铝、镁合金制造，切削刃采用大前角、负刃倾角，可转位刀片带有三维断屑槽形，便于排屑。1.2平面铣削加工走刀路线的确定数控铣削加工中进给路线的确定对零件的加工精度和表面质量有直接的影响，因此，缺确定好进给路线是保证铣削加工精度和表面这里的工艺措施之一。进给路线的确定与工件表面状况、要求的零件表面质量、机床进给机构的间隙、刀具耐用度以及零件轮廓形状等有关。在平面加工中，能使用的进给路线也是多种多样的，比较常用的有两种。如图1-1-4(a)和图1-1-4(b)所示分别为平行加工和环绕加工。图1-4(a)1-4(b)1.3铣削参数选择铣削参数一般包括切削速度V、进给量F、铣削宽度ae、铣削深度ap四个要素。参数的选用由工艺条件决定。铣削时采用的切削用量，应在保证工件加工精度和刀具耐用度、不超过铣床允许的动力和扭矩前提下，获得最高的生产率和最低的成本。铣削过程中，如果能在一定的时间内切除较多的金属，就有较高的生产率，从刀具耐用度的角度考虑，切削用量选择的次序是：根据侧吃刀量ae先选大的背吃刀量ap(见图1-5)，再选大的进给速度F，最后再选大的铣削速度V（最后转换为主轴转速S）。对于高速铣床（主轴转速在10000r/min以上），为发挥其高速旋转的特性、减少主轴的重载磨损，其切削用量选择的次序应是：V→F→ap（ae）。（1）铣削深度ap,铣削宽度ae的选择铣削宽度ae＜d/2（d为铣刀直径）时，取ap＝（1/3～1/2）d；铣削宽度d/2≤ae＜d时，取ap＝（1/4～1/3）d；铣削宽度ae＝d（即全径切削）时，取ap＝（1/5～1/4）d。当机床的刚性较好，且刀具的直径较大时，ap可取得更大。图1-5立铣刀的铣削深度与铣削宽度（2）进给量F的选择粗铣时铣削力大，进给量的提高主要受刀具强度、机床、夹具等工艺系统刚性的限制，根据刀具形状、材料以及被加工工件材质的不同，在强度刚度许可的条件下，进给量应尽量取大；精铣时限制进给量的主要因素是加工表面的粗糙度，为了减小工艺系统的弹性变形，减小已加工表面的粗糙度，一般采用较小的进给量，具体参见表1-1。进给速度F与铣刀每齿进给量fz、铣刀齿数Z及主轴转速S（r/min）的关系为：F＝fz（mm/r）或F＝S*fz（mm/min）Φ10S4000.030.05*15=0.09*400=60F=20~60mm/min表1-1铣刀每齿进给量fZ推荐值（mm/Z）工件材料工件材料硬度（HB）硬质合金高速钢端铣刀立铣刀端铣刀立铣刀低碳钢150～2000.2～0.350.07～0.120.15～0.30.03～0.18中、高碳钢220～3000.12～0.250.07～0.10.1～0.20.03～0.15灰铸铁180～2200.2～0.40.1～0.160.15～0.30.05～0.15可锻铸铁240～2800.1～0.30.06～0.090.1～0.20.02～0.08合金钢220～2800.1～0.30.05～0.080.12～0.20.03～0.08工具钢HRC360.12～0.250.04～0.080.07～0.120.03～0.08镁合金铝95～1000.15～0.380.08～0.140.2～0.30.05～0.15（3）铣削速度V的选择在背吃刀量和进给量选好后，应在保证合理的刀具耐用度、机床功率等因素的前提下确定，具体参见表1-2。主轴转速S（r/min）与铣削速度V（m/min）及铣刀直径d（mm）的关系为：S=1000V/(πd)Φ10V=15m/minS=1000*15/(3.14*10)=400~500r/minΦ12V=15m/minS=1000*15/(3.14*12)=350~400r/min铣削参数的选择是一项经验性极强的技术，一般情况下，下述列举的数据只能作为参考。通常，粗铣时选用较小的数值、精铣是采用较大的数值，具体作业时应该优先考虑采用带班老师建议的数据，再根据实际切削情况进行调整。这样可保证加工的安全、顺利进行，保证较高的加工效率、较高的加工质量、较高的刀具寿命。表1-2铣刀的铣削速度V(m/min)工件材料铣刀刃口材料碳素钢高速钢超高速钢合金钢碳化钛碳化钨铝合金75～150180～300240～460300～600镁合金180～270150～600钼合金45～100120～190黄铜（软）12～2520～2545～75100～180黄铜10～2020～4030～5060～130灰铸铁（硬）10～1510～2018～2845～60冷硬铸铁10～1512～1830～60可锻铸铁10～1520～3025～4035～4575～110钢（低碳）10～1418～2820～3045～70钢（中碳）10～1515～2518～2840～60钢（高碳）10～1512～2030～45合金钢35～80合金钢（硬）30～60高速钢12～2545～702、指令程序2.1辅助功能指令辅助功能指令又称M指令，其主要是用来控制机床各种辅助动作及开关状态的，用地址字符M及两位数字表示的。如主轴的转动与停止、冷却液的开与关闭等等，通常是靠继电器的通断来实现控制过程。程序的每一个程序段中M代码只能出现一次。常用辅助功能M指令及其说明见表1-1-1所列：表1-1-1M功能代码：M代码说明M00程序停止M01选择停止M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停M08冷却液开M09冷却液关M30程序结束（复位）并回到程序头（1）程序控制M代码。M00――程序停止指令，运行后自动运行暂停，当程序运行停止时，全部现存的模态信息保持不变。重新按下循环启动按键，CNC就继续运行后续程序。此功能便于操作者进行工件的手动测量等操作为模态指令。M01――程序选择性停止，为模态指令。在运行时如已选定机床的选择性停止功能为开启状态，该指令等同于M00，否则该指令无效。通常用于关键尺寸的检验或临时暂停。M30、M02――都是程序结束指令，使主轴、进给停止，冷却液关闭。在初期的数控系统中，M30会附加一个程序复位（使光标回到程序首）动作，M02则没有，现在的数控系统一般没有这个区别。（2）其他M代码M03――主轴正转，使主轴以当前指定的主轴转速顺时针（CCW）旋转（逆着Z轴正向观察）。M04――主轴反转，使主轴以当前指定的主轴转速逆时针（CW）旋转（逆着Z轴正向观察）。M05――主轴停止。M08――冷却液开。M09――冷却液关。2.2主轴转速功能指令主轴转速功能指令也称S指令，其作用是指定机床主轴的转速，用字母S及后面若干位数字表示，单位为r/min。主轴转速指令：指令格式：S___。指令主轴转速的大小，单位为r/min用字母S及其后面的若干位数字表示，一般是不能带小数点的。例如S1000表示1000r./min。该指令与M04（反转）、M03（正转）结合使用，M05为主轴停止转动。这四个都为模态指令，其中S及其指令的数值在重新指令后才改变。2.3进给速度功能指令进给速度功能指令又称F指令，其作用是指定刀具的进给速度，用字母F加后面若干位数字表示。单位为mm/min（G94有效）或mm/r（G95有效）。进给量指令：指令格式：F___。指令进给速度的大小。用字母F及其后面的若干位数字表示，单位为mm/min或mm/r。为模态指令，F及其指令的数值在重新指令后才改变。1）进给状态指令G94：设置每分钟进给速度状态，G94可以与其他G功能指令同时存在一个程序段中，其指定F字段设置的切削进给速度的单位是mm/min,即每分钟进给速度。2）进给状态指令G95：设置每转进给速度状态，G95可以与其他G功能指令同时存在一个程序段中，其指定F字段设置的切削进给速度的单位是mm/r,即每进给速度。2.4准备功能指令准备功能指令也称G指令，是建立机床工作方式的一种指令。用字母G加数字构成。进行零件平面加工所需的G指令见表1-1-2。表1-1-2FANUC0iMate-MC/SINUMERIK802D/802S数控铣床/加工中心准备功能指令（部分）指令功能指令功能G00*快速点定位G54*~G59工件坐标系选择G01直线插补G90*绝对值编程G17*XY平面选择G91增量值编程G18XZ平面选择G94*每分钟进给G19YZ平面选择G95每转进给G20英寸输入（SINUMERIK用G70）G21毫米输入（SINUMERIK用G71）带“*”号的G指令表示接通电源时，即为G指令的状态。G00、G01；G17、G18、G19；G90、G91由参数设定选择。(1)编程平面指令(G17、G18、G19)应用数控铣床/加工中心进行零件加工前，只有先指定一个坐标平面，即确定一个两坐标的坐标平面，才能使机床在加工过程中正常执行刀具半径补偿及刀具长度补偿功能，坐标平面选择指令的主要功能就是指定加工时所需的坐标平面。坐标平面规定如图1-1-5示，分述如下：G17——之后的程序都是以XY平面为切削平面，本指令为模态指令,G17为机床开机后系统默认状态，在编程时G17可省略。G18——之后的程序都是以XZ平面为切削平面，本指令为模态指令。G19——之后的程序都是以YZ平面为切削平面，本指令为模态指令。图1-1-5编程平面与坐标轴(2)工件坐标系的设置指令(G54~G59/G92)G54～G59指令所设置加工坐标系为模态指令，其中任意一个坐标系指令作用和效果都是相同的,设定时可任选中一个,但设定后编程时使用的坐标系指令必须跟设定的一致。例如操作着在对刀设定的工件坐标系为G54，那么编写的加工程序中坐标系指令也应相应地使用G54指令来设置工件坐标系。一般情况下，机床开机并回零后，G54为系统默认工件坐标系。