铣削加工工艺

广东机电职业技术学院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。第五单元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数控铣削加工工件的装夹与对刀数控铣床的坐标系统掌握数控铣削加工工件的安装数控铣削加工的对刀与换刀重点掌握制定数控铣削加工工艺选择并确定数控铣削加工的内容掌握2零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第五单元数控铣削加工工艺学习内容与知识点：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数控铣床的坐标系统机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点也称为机床原点或机床零点。在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来，它是固定的点。迪卡尔数控机床采用的是笛卡尔的直角三坐标系统，X、Y、Z三轴之间的关系遵循右手定则。如右图所示，右手三指尽量互成直角，拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向。ZYX数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则由于数控铣床有立式和卧式之分，所以机床坐标轴的方向也因其布局的不同而不同。数控铣床的坐标系统立式铣床的坐标系统数控铣床的坐标系统立式升降台铣床的坐标方向为：Z轴垂直（与主轴轴线重合），向上为正方向；面对机床立柱的左右移动方向为X轴，将刀具向右移动（工作台向左移动）定义为正方向；根据右手笛卡尔坐标系的原则，Y轴应同时与Z轴和X轴垂直，且正方向指向床身立柱。卧式升降台铣床的坐标方向为：Z轴水平，且向里为正方向（面对工作台的平行移动方向）；工作台的平行向左移动方向为X轴正方向；Y轴垂直向上。卧式铣床的坐标系统数控铣床的坐标系统数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数来指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。数控铣床的坐标系统数控铣床的坐标系统工件坐标系用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件坐标系的原点即为工件零点。工件零点的位置是任意的，它是由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。工件坐标系原点机床坐标系原点数控铣床的坐标系统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加工面的安装数控铣削加工工件的安装加工内轮廓时的安装数控铣削加工工件的安装加工外轮廓时的安装数控铣削加工工件的安装不影响进给的装夹示例数控铣削加工的对刀对刀方式标准芯轴和块规对刀数控铣削加工的对刀寻边器对刀对刀方式数控铣削加工工艺分析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。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。零件结构的工艺性分析零件结构工艺性分析的主要内容：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；审查与分析数控加工零件的结构合理性；预防零件变形措施：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提高工艺性的措施：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。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。工序的划分导轨粗基准的加工以加工后的床脚为基准加工导轨面以导轨面为粗基准加工床脚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。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。对刀点指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。确定对刀点与换刀点确定对刀点与换刀点刀具与工件原点Z轴方向之距离刀具与工件原点X轴方向之距离刀具与工件原点Y轴方向之距离对刀点的选择原则便于用数字处理和简化程序编制在机床上找正容易，加工中便于检查引起的加工误差小确定对刀点与换刀点确定对刀点与换刀点对刀点与加工原点重合确定对刀点与换刀点铣削加工零件确定对刀点与换刀点对刀点与加工原点重合确定对刀点与换刀点对刀点在几何对称中心确定对刀点与换刀点对刀点在加工过程中便于检查对刀点×确定对刀点与换刀点对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。确定对刀点与换刀点对刀时应使对刀点与刀位点重合。刀位点是指确定刀具位置的基准点如：平头立铣刀的刀位点一般为端面中心；球头铣刀的刀位点取为球心；钻头为钻尖。确定对刀点与换刀点换刀点应根据工序内容来作安排，为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在距离零件较远的地方。走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的的运动轨迹和方向。走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。选择走刀路线选择走刀路线确定走刀路线的一般原则保证零件的加工精度和表面粗糙度方便数值计算，减少编程工作量缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间尽量减少程序段数切入切出点切入点。切入切出点切入点选择原则：粗加工选择曲面内的最高角点作为切入点。精加工选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为切入点。总之避免铣刀当钻头使用，否则因受力大而损坏。切入切出点切出点选择原则：能连续完整的加工曲面。非加工时间短。切入切出点切入点的选择。。。ABC应尽量避免在连续几何图素的中间切入×虽然是两几何图素的交点，但在这里刀具沿切线方向切出后将影响已加工表面精度可沿图形轮廓切向切入切出，且保证轮廓封闭×√切入切出路径在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削，由于主轴系统和刀具的刚度变化，当沿法向切入工件时，会在切入处产生刀痕，所以应尽量避免沿法向切入工件。切入切出路径铣削外圆的切入切出路径切入切出路径铣削外轮廓的切入切出路径当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量遵循从切向切入的方法，但此时切入无法外延，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线。当实在无法沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点应选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过程中要避免停顿。切入切出路径铣削内圆的切入切出路径切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径切入切出路径从尖点切入铣削内轮廓铣削内轮廓的切入切出路径以角点作为切入切出点铣削内轮廓的切入切出路径切入切出路径容易产生过切现象切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径走圆弧线切入从直线中间切入切入切出路径铣削内轮廓的切入切出路径切入切出路径当实在无法沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点应尽量选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给过程中要避免停顿。为了消除由于系统刚度变化引起进退刀时的痕迹，可采用多次走刀的方法，减小最后精铣时的余量，以减小切削力。避免引入反向误差数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差。⑤ⅠⅡⅣⅢ①②④③XOY对刀点(b)(a)对刀点YOX③④②①ⅢⅣⅡⅠ避免引入反