加工中心平面加工

第四章平面加工二、平面类零件的技术要求平面类零件的技术要求一般包括平面度、平面的尺寸精度、平面的位置精度和表面粗糙度。铣削加工的平面是否平整以平面度来衡量。在数控铣削加工中，平面的平面度主要由机床精度、加工方法、工件的装夹和切削参数来保证。平面的尺寸精度是指面与面之间的尺寸精度要求；平面的位置精度主要包括平面与平面之间的垂直度、倾斜度和平行度。平面的位置精度主要由加工方法、走刀路线、刀具的选择、工件的装夹和切削用量来保证。在平面加工过程中影响表面粗糙度的因素有很多，如加工方法、切削参数、刀具和夹具的刚度等。铣削平面的粗糙度值可达Ra1.6～3.2μm。第四章平面加工第四章平面加工三、平面铣削刀具平面刀具的选择应综合考虑工件的材质、加工部位的形状、机床和夹具的刚度以及刀具的耐用度等因素。一般情况下应优先选用硬质合金可转位面铣刀。可转位面铣刀由刀体和刀片组成，如后面的图所示。由于刀片耐用度高，大大提高了加工效率和工件表面质量，另外，刀片的切削刃在磨钝后，无需刃磨刀片，只需更换新刀片，因此，在数控加工中得到了广泛的应用。第四章平面加工可转位面铣刀第四章平面加工四、平面铣削路线对于较大的平面，刀具的直径相对较小，不能一次切除整个平面，因此，需要采用多次走刀来完成平面的加工。在确定加工路线时，应根据加工平面的大小、刀具直径以及加工精度来设计铣削路线。数控铣床上大平面的铣削一般可以采用单向铣削和双向铣削的方法。单向铣削是指每次的进刀路线都是从零件一侧向另一侧加工，即刀具从每条刀具路径的起始位置到终止位置后，抬刀快速返回到下一个刀具路径的起始位置，再次加工，如图4－4所示。双向铣削路线如图4－5所示，它比单向铣削的效率高，加工时刀具从每行的起始位置到结束位置后，不抬刀，沿着另一个轴的方向移动一个距离，然后再沿着反向移动到另一侧。第四章平面加工图4-4单向铣削图4-5双向铣削第四章平面加工在设计大平面刀具路线时，要根据零件平面的长度和宽度来确定刀具起始点的位置以及相邻两条刀具路线的距离（又称步距）。由于面铣刀一般不允许Z向切削，故起始点的位置应选在零件轮廓以外。一般来说，粗铣和精铣时起始点的位置S＞D/2（D为刀具直径)，如图4－6所示。为了保证刀具在下刀时不与零件发生切削，通常S的取值为刀具半径加上3～5mm。终止点位置E在粗加工时E＞0即可，精加工时为了保证零件的表面质量，E＞D/2，使刀具完全离开加工面。第四章平面加工两条刀具路径之间的间距B，一般根据表面粗糙度的要求取（0.6～0.9）D，如刀具直径为20mm，路径间距取0.8D时，则两条路径的间距为16mm，这样就保证了两刀之间有4mm的重叠量，防止平面上因刀具间距太大留有残料。铣削过程中，刀具中心距零件外侧的间隙距离为H。粗加工时，为了减小刀具路径长度，提高加工效率，H≥0；精加工时，为了保证加工平面质量，H＞D/2，使刀具移出加工面。图4－6加工参数第四章平面加工五、零件的装夹数控铣床上平面的铣削，一般根据零件的大小选用夹具，零件尺寸较小选择平口钳装夹，尺寸较大时选择螺栓、压板进行装夹。在大批量生产中，为了提高生产效率，可以使用专用夹具来装夹。六、基本编程指令1．尺寸单位选择指令（G20、G21）格式：G20（G21）；表4－1G20、G21输入单位尺寸单位指令线性轴旋转轴英制（G20）英寸（in）度（°）公制（G21）毫米（mm）度（°）第四章平面加工例：G20G01X100.0F40；表示刀具向X轴正方向移动100in。例：G21G01X100.0F40；表示刀具向X轴正方向移动100mm。（2）公制与英制的换算关系1mm≈0.0394in1in≈25.4mm2．快速定位指令（G00）格式：G00XYZ；式中G00─表示快速定位指令；X、Y、Z─终点的坐标。第四章平面加工G00指令控制刀具以点位控制方式，各轴以系统预先设定的移动速度，从当前位置快速移动到程序段指令的定位目标点。其速度由机床参数确定，操作时可利用机床操作面板上的倍率开关调整。G00指令一般用在加工前的快速定位或加工后的快速退刀，不能进行切削加工。由于机床各轴的移动速度不同，在执行G00指令时，其轨迹不一定是一条直线，如图4－7所示，刀具从起始点（原点）执行G00X90.0Y50.0时，运动轨迹是OA→AB，而不是OB。第四章平面加工所以操作者在使用G00编程时应格外小心，避免刀具与工件发生碰撞。G00指令为模态代码，可由同组的其他代码注销。图4－7G00运动轨迹第四章平面加工3．直线插补指令（G01）格式：G01XYZF；式中G01─表示直线插补指令；X、Y、Z─为终点的坐标；F─表示进给速度，单位mm/min。G01指令刀具以联动的方式，按指定的进给速度F，从当前位置按线性路线移动到程序段指令的终点。如图4－8所示，刀具当前位置为原点，执行G01X90.0Y50.0F100后，刀具将从原点移动到X90.0Y50.0的终点，其轨迹是一条从O到A的直线。第四章平面加工G01指令是模态代码，可以由同组的其他代码（G00、G02、G03或固定循环指令）注销。图4－8G01运动轨迹第四章平面加工4．绝对值指令（G90）格式：G90；程序中G90指令后所指定的尺寸均为绝对坐标值尺寸。绝对值编程时的尺寸值和方向是以编程原点为基点计算和判断的。例：如右图所示，加工轨迹是一条直线，从“A”点到“B”点。采用G90方式编程，编程指令表示为：G90G01X80.0Y40.0F40；图4－9G90方式第四章平面加工5．增量值指令（G91）格式：G91；G91指令后所指定的尺寸均为增量坐标值尺寸。增量值编程又称为相对值编程，程序中的坐标值表示从刀具所在点到上一个点的坐标值。例：如右图所示，采用G91方式编程，编程指令表示为：G91G01X70.0Y20.0F40；图4－9G90方式第四章平面加工七、平面类零件加工实例平面的加工路线较为简单，一般是由直线段所组成，编程时采用直线插补指令即可完成。对于较小的平面，采用直径大于平面宽度的面铣刀，一次走刀便可以完成整个平面的加工；对于较大的平面，应根据加工平面的大小和刀具的直径，设计走刀路线，然后根据走刀路线进行编程。下面以图4－10所示为例，编写平面的加工程序。已知毛坯尺寸为200mm×140mm×32mm。面铣刀的直径为50mm。第四章平面加工图4－10平面加工零件图样零件上表面的加工余量为2mm，表面粗糙度为3.2μm。为了保证加工表面质量，提高加工效率，采用粗精方式进行加工，粗加工时，以快速去除毛坯余量为原则，走刀路线应设计为最短，一般选用双向铣削；精加工时，为了保证表面粗糙度及表面纹理一致，采用单向铣削的方式。1．工艺分析第四章平面加工（1）粗加工刀具路径粗加工刀具路径及编程原点如右图所示。刀具从1点下刀，到达2点后以0.7倍刀具直径的间距，依次到达3点→4点→5点→6点→7点→8点→9点→到达10点后抬刀。各基点的坐标值见表4－2。图4－11粗加工刀具路径第四章平面加工表4－2各基点坐标值基点XY1-35022000320035403550706200707200105801059014010235140第四章平面加工（2）精加工刀具路径精加工刀具路径及编程原点如右图所示。刀具从1点下刀，到达2点后以0.7倍刀具直径的间距，抬刀后快速移动至3点下刀加工至4点，依次到达5点→6点→7点→8点→9点→到达10点后抬刀。图4－12精加工刀具路径第四章平面加工各基点的坐标值见表4－3。第四章平面加工2．选择切削用量（1）背吃刀量（ap）由于刀具为可转位硬质合金面铣刀，工件加工深度为2mm，为了提高加工效率并保证表面质量分两刀加工，粗加工背吃刀量取ap=1.5mm；精加工背吃刀量取ap=0.5mm。min/7645014.312010001000rDvncmin/9555014.315010001000rDvnc（2）主轴转速（n）1）粗加工时切削速度vc取120m/min。∴2）精加工时切削速度vc取150m/min。∴第四章平面加工（3）进给速度（vf）已知面铣刀的齿数为4齿。1）粗加工时每齿进给量fz取0.06mm/z。∴vf=fz×z×n=0.06×4×764≈183mm/min2）精加工时每齿进给量fz取0.05mm/z∴vf=fz×z×n=0.05×4×955≈191mm/min3．装夹根据零件的形状采用平口钳和垫铁进行装夹。第四章平面加工5．程序编制平面粗加工程序见表4－5精加工程序见表4－64．填写数控加工工艺卡数控加工工艺卡见表4－4。