现代数控加工工艺与装备第6章_.ppt

1、学习目的和要求：学习目的和要求：1、了解数控铣床的功能及其几种类型、了解数控铣床的功能及其几种类型2、了解数控铣削的主要加工对象、了解数控铣削的主要加工对象3、了解数控铣床的机械结构、工艺装备、了解数控铣床的机械结构、工艺装备4、掌握数控铣床加工工艺的制订方法、掌握数控铣床加工工艺的制订方法5、掌握中等典型零件的数控铣削加工工艺、掌握中等典型零件的数控铣削加工工艺第第 6 章章 数控铣削加工工艺数控铣削加工工艺6.1 6.1 数控铣削加工工艺概述数控铣削加工工艺概述第第 6 章章 数控铣削加工工艺数控铣削加工工艺本章主要内容如下：本章主要内容如下：6.2 6.2 数控铣削加工工艺的分析数控铣削

2、加工工艺的分析6.4 6.4 典型零件数控铣削加工工艺典型零件数控铣削加工工艺6.3 6.3 数控铣削加工工艺路线的拟订数控铣削加工工艺路线的拟订6.1 6.1 数控铣削加工工艺概述数控铣削加工工艺概述6.1.1 6.1.1 数控铣床的类型数控铣床的类型 1数控铣床按其主轴位置的不同分三类数控铣床按其主轴位置的不同分三类 （1）数控立式铣床）数控立式铣床 其主轴垂直于水平面。（2）卧卧式式数数控控铣铣床床其主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4至5坐标，进行“四面加工”。（3）立立、卧卧两两用用数数控控铣铣床床它的主轴方向可以更换（

3、有手动与自动两种），既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，其使用范围更广。当采用数控万能主轴头时，其主轴头可以任意转换方向，可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当增加数控转盘后，就可以实现对工件的“五面加工”。a)卧式升降台铣床卧式升降台铣床 b)立式升降台铣床立式升降台铣床 c)龙门式轮廓铣床龙门式轮廓铣床 d)卧式镗铣床卧式镗铣床 2.5坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床（只能进行X、Y、Z三个坐标中的任意2个坐标轴联动加工）、3坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床4坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床5坐标联动数控铣床坐标联动数控铣床2从机床数控系统控制的坐标轴数量分类从机床数控系统控制

4、的坐标轴数量分类【实例实例】XK5040A数控铣床性能参数及其传动系统例数控铣床性能参数及其传动系统例1-底座 2-强电柜 3-变压器箱 4-垂直升降进给伺服电动机 5-主轴变速手柄和按钮板 6-床身 7-数控柜 8-保护开关 9-挡铁 10-操纵台 11-保护开关 12-横向溜板 13-纵向进给伺服电动机14-横向进给伺服电动机15-升降台16-纵向工作台XK5040A数控铣床的主要技术参数数控铣床的主要技术参数工作台工作面积（长宽）1600mm 400mm工作台最大纵向行程 900mm工作台最大横向行程 375mm工作台最大垂直行程 400mm工作台T形槽数 3工作台T形槽宽 18mm主轴

5、孔锥度 7：24；莫氏50#主轴孔直径 27mm主轴转速范围 301500rmin主轴转速级数 18工作台进给量 纵向 101500mmmin 横向 101500mmmin 垂直 10600mmmin主电动机功率 7.5kW机床外形尺寸(长宽高)2495mm 2100mm2170mm 典型数控铣床传动系统典型数控铣床传动系统 数控铣床主传动系统数控铣床主传动系统 6.1.2 数控铣削加工范围及铣削方式数控铣削加工范围及铣削方式1数控铣削加工工艺范围数控铣削加工工艺范围 铣削是铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给铣削是铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。铣削的主要工作及刀具与运动

6、的切削加工方法。铣削的主要工作及刀具与工件的运动形式工件的运动形式 (a)铣平面铣平面 (b)铣台阶铣台阶 (c)铣槽铣槽 (d)铣成形铣成形槽槽 (e)铣螺旋槽铣螺旋槽 (f)切断切断 (g)铣凸轮铣凸轮 (h)立铣立铣刀铣平面刀铣平面 (i)铣成型面铣成型面 (j)铣齿轮铣齿轮 (k)组合铣组合铣刀铣台阶。刀铣台阶。2铣削方式铣削方式（1）根据铣刀分类）根据铣刀分类(a)周铣 (b)端铣 ap为背吃刀量，ae切削宽度，fz是每齿进给量。(a)周铣 (b)端铣（2）根据铣刀和工件的运动形式分类 将铣削方式分为顺铣和逆铣。(a)顺铣 (b)逆铣 当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺

7、铣，按照顺铣安排进给路线。因为采用顺铣加工后，零件已加工表面质量好，刀齿磨损小。精铣时，尤其是零件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金时，应尽量采用顺铣。当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣，按照逆铣安排进给路线。因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刀；机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。顺铣和逆铣的选用顺铣和逆铣的选用613 数控铣削的主要加工对象数控铣削的主要加工对象1 1平面平面类零件零件 加工面平行或垂直于水平面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件平面类零件。其特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面。一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动(即两轴半坐标联

8、动)就可以把它们加工出来。a)带平面轮廓的平面零件b)带斜平面的平面零件c)带正圆台和斜筋的平面零件 2.变斜角类零件变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类变斜角类零件零件。变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条线。最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工，在没有上述机床时，可采用三坐标数控铣床，进行两轴半坐标近似加工。3曲面类零件曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件曲面类零件。曲面类零件的加工面不能展开为平面，加工时，加工面与铣刀始终为点接触。常用两轴半联动数控铣床来加工精度要求不高的曲面；精度要求高的曲面类零

9、件一般采用三轴联动数控铣床加工；当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻表面及需刀具摆动时，要采用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。1 1采用数控采用数控铣削加工内容削加工内容 (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。621 数控机床铣削加工内容的确定数控机床铣削加工内容的确定62 数控铣削加工工艺的制定数控铣削加工工艺的制定2不宜采用数控

10、铣削加工内容不宜采用数控铣削加工内容 (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。622 数控铣削加工零件的工艺性分析数控铣削加工零件的工艺性分析1 1零件零件图样尺寸的正确尺寸的正确标注注 构成零件轮廓的几何元素(点、线、面)的相互关系(如相切、相交、垂直和平行等)，的给定条件是否充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。2 2保保

11、证获得要求的加工精度得要求的加工精度检查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。对一些特殊情况，如面积较大的薄板，当其厚度小于3mm时，就应在工艺上充分重视这一问题。3 3零件内腔外形的尺寸零件内腔外形的尺寸统一一622。1 零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性分析4尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸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。一般，当R0.2H(H为被加工轮廓面的最大高度)时，可以判定零件上该部位的工艺性不好。（2）零件铣削槽底平面时

12、，槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r不要过大。因为铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D2r(D为铣刀直径)，当D越大而r越小时，铣刀端刃铣削平面的面积越大，加工平面的能力越强，铣削工艺性当然也越好。肋板高度与内孔转接圆肋板高度与内孔转接圆 弧对零件铣削工艺性的影响弧对零件铣削工艺性的影响零件底面与肋板的转接圆弧对零零件底面与肋板的转接圆弧对零件铣削工艺性的影响件铣削工艺性的影响5保证基准统一保证基准统一 最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定位基准孔，也可以专门设置工艺孔作为定位基准(如在毛坯上增加工艺凸台或在后继工序要铣去的余量上设基准孔)。若无法制出工艺孔，最起码也要用精加

13、工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。6分析零件的变形情况分析零件的变形情况 零件在数控铣削加工时的变形较大时，就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防。622.2 数控铣削零件毛坯的工艺性分析数控铣削零件毛坯的工艺性分析1 1毛坯毛坯应有充分的加工余量，有充分的加工余量，稳定的加工定的加工质量量 毛坯主要指锻、铸件，因模锻时的久压量与允许的错模量会造成余量多少不等，铸造时也会因砂型误差、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等。2 2分析毛坯的装分析毛坯的装夹适适应性性 主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便充分发挥数控铣削在一次安装中加工出较多待加工面。对

14、于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台来定位与夹紧，也可以制出工艺孔或另外准备工艺凸耳来特制工艺孔作定位基准。3 3分析毛坯的余量大小及均匀性分析毛坯的余量大小及均匀性 4 4尽量尽量统一零件一零件轮廓内廓内圆弧的有关尺寸弧的有关尺寸 主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削。也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。62.3 数控铣削加工工艺路线的拟订数控铣削加工工艺路线的拟订1.加工方法的选择加工方法的选择（1）平面轮廓的加工方法）平面轮廓的加工方法 这类零件的表面多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用3坐标数控铣床进行两轴半坐标加工（图

15、612）。平面轮廓铣削平面轮廓铣削（2）固定斜角平面的加工方法）固定斜角平面的加工方法 固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面，常用的加工方法如下：当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平后加工；如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，用不同的刀具来加工。当零件尺寸很大，斜面斜度又较小时，常用行切法加工，但加工后，会在加工面上留下残留面积，需要用钳修方法加以清除，用3坐标数控立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当然，加工斜面的最佳方法是采用5坐标数控铣床，主轴摆角后加工，可以不留残留面积。对于正圆台和斜筋表面，一般可用专用的角度成型铣刀加工。其效果比采用5坐标数控铣床摆角加工好。（3）变斜角面的

16、加工）变斜角面的加工对曲率变化较小的变斜角面，用4坐标联动的数控铣床，采用立铣刀(但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成型铣刀加以弥补)以插补方式摆角加工。对曲率变化较大的变斜角面，用4坐标联动加工难以满足加工要求，最好用5坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工。采用3坐标数控铣床两坐标联动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修方法。两轴半坐标行切法加工曲面两轴半坐标行切法加工曲面 3轴联动行切法轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹加工曲面的切削点轨迹（4）曲面轮廓的加工方法）曲面轮廓的加工方法2铣削外轮廓的进给路线铣削外轮廓的进给路线 （1 1）铣铣削削平平面面零零件件外外轮轮廓廓时时，一般采用立铣刀侧刃切削。刀具切入工件时，应避免沿零件外轮廓的法向切入，而应沿切削起始点的延伸线逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。在切离工件时，也应避免在切削终点处直接抬刀，要沿着切削终点延伸线逐渐切离工件。（2 2）当当用用圆圆弧弧插插补补方方式式铣铣削削外外整整圆圆时时 要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处直