数控机床编程与操作6、数控铣削加工工艺

第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺6.1 数 控 铣 削 加 工 工 艺 的 主 要 内 容6.2 数 控 铣 削 加 工 工 艺 与 分 析 的 步 骤 和 方 法6.3 数 控 铣 削 工 艺 分 析 举 例 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 数 控 铣 削 加 工 工 艺 的 实 质 ， 就 是 在 分 析 零 件 精 度 和 表 面粗 糙 度 的 基 础 上 ， 对 数 控 铣 削 的 加 工 方 法 、 装 夹 方 式 、 切 削加 工 进 给 路 线 、 刀 具 选 择 和 切 削 用 量 等 工 艺 内 容 进 行 正 确 而合 理 的 选 择 。6.1 数 控 铣 削 加 工 工 艺 的 主 要 内 容下 列 加 工 内 容 比 较 适 宜 采 用 数 控 铣 削 加 工 ： 零 件 上 的 平 面 曲 线 轮 廓 表 面 （ 如 图 所 示 ） 特 别 是 由 数 学 表 达式 给 出 的 非 圆 曲 线 和 列 表 曲 线 建 立 的 空 间 曲 线 。 由 给 出 数 学 模 型 的 空 间 曲 面 或 通 过 测 量 数 据 建 立 起 来 的 空 间曲 面 。 形 状 复 杂 、 尺 寸 繁 多 、 零 件 画 线 和 检 测 都 比 较 困 难 的 零 件 加工 部 位 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 (a)轮 廓 面 A (b)轮 廓 面 B (c)轮 廓 面 C 图 6-1平 面 类 零 件 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 能 够 在 一 次 装 夹 中 铣 削 加 工 出 多 部 位 的 零 件 表 面 或 零 件形 状 。 用 普 通 的 铣 床 进 行 加 工 的 观 察 、 检 测 困 难 的 零 件 加 工 ，以 及 各 种 内 、 外 凹 凸 槽 形 状 的 零 件 的 加 工 。 下 列 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 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺6.2 数 控 铣 削 加 工 工 艺 与 分 析 的 步 骤 和 方 法 程 序 编 制 人 员 在 进 行 工 艺 分 析 时 ， 应 该 具 备 机 床 说 明 书 ，编 程 手 册 ， 切 削 用 量 表 ， 标 准 工 具 、 夹 具 手 册 等 资 料 ， 并 根 据被 加 工 零 件 的 材 料 、 轮 廓 形 状 、 加 工 精 度 等 选 用 合 适 的 数 控 机床 ， 制 定 加 工 方 案 ， 确 定 零 件 的 加 工 顺 序 ， 以 及 各 工 序 所 用 的刀 具 、 夹 具 和 切 削 用 量 等 ， 力 求 高 效 率 地 加 工 出 合 格 的 零 件 。1.数 控 加 工 零 件 的 工 艺 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 零 件 图 上 尺 寸 标 注 方 法 应 适 应 数 控 加 工 编 程 的 特 点 。 构 成 零 件 轮 廓 几 何 元 素 的 条 件 要 充 分 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 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 形 最 好 采 用 统 一 的 几 何 类 型 和 尺 寸 。 从 而减 少 使 用 刀 具 的 规 格 和 换 刀 的 次 数 ， 使 得 编 程 方 便 ， 生 产效 率 提 高 。 零 件 铣 削 底 平 面 时 ， 槽 底 圆 角 半 径 r不 应 太 大 。 铣 刀 倒 圆 半径 R越 大 ， 铣 刀 端 刃 铣 削 平 面 的 能 力 就 越 低 。 当 刀 具 直 径 D一 定 时 ， 铣 刀 倒 圆 半 径 R越 大 ， 铣 刀 端 刃 铣 削 平 面 的 面 积越 小 ， 加 工 表 面 的 能 力 越 差 ， 加 工 工 艺 性 也 越 差 。 应 采 用 统 一 的 定 位 基 准 。 如 果 没 有 统 一 的 定 位 基 准 ， 在 加 工过 程 中 就 会 因 零 件 的 重 新 安 装 而 导 致 部 分 零 件 尺 寸 的 整 体 错位 ， 从 而 造 成 加 工 零 件 的 报 废 。 零 件 上 最 好 有 合 适 的 孔 作 为定 位 基 准 孔 。 内 槽 圆 角 决 定 刀 具 直 径 的 大 小 ， 因 此 内 槽 圆 角 半 径 应 太 小 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 零 件 的 变 形 分 析 零 件 在 数 控 铣 削 加 工 过 程 中 会 产 生 变 形 ， 不 仅 影 响 加 工质 量 ， 而 且 当 变 形 较 大 时 使 加 工 无 法 进 行 。 这 就 需 采 取 工 艺措 施 来 预 防 ， 如 对 钢 件 进 行 调 质 处 理 ， 对 铸 铝 件 进 行 退 火 处理 ， 对 不 能 用 热 处 理 方 法 解 决 的 ， 可 采 用 粗 加 工 、 精 加 工 及对 称 去 除 余 量 等 常 规 方 法 。 零 件 毛 坯 的 工 艺 性 分 析 根 据 实 际 的 使 用 经 验 ， 下 列 几 方 面 应 该 作 为 零 件 毛 坯 工艺 性 分 析 的 要 点 ：1） 毛 坯 应 该 有 充 分 、 稳 定 的 加 工 余 量 。 毛 坯 主 要 指 锻 件 、 铸 件 。 由 于 锻 件 ， 铸 件 在 模 锻 时 的 欠 压量 和 允 许 的 错 模 量 会 造 成 余 量 的 大 小 不 等 ； 铸 造 时 也 会 因 为 砂型 误 差 、 收 缩 量 和 金 属 液 体 流 动 性 差 不 能 充 满 型 腔 等 因 素 造 成余 量 不 均 匀 。 因 此 ， 加 工 时 要 留 有 充 足 的 加 工 余 量 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺2） 零 件 毛 坯 的 装 夹 适 应 性 尽 可 能 一 次 装 夹 就 能 够 加 工 出 较 多 的 表 面 。 对 于 不 便 于装 夹 的 毛 坯 ， 可 以 考 虑 在 毛 坯 上 另 外 增 加 装 夹 余 量 或 工 艺 凸台 和 工 艺 凸 耳 等 辅 助 基 准 。3） 毛 坯 的 变 形 、 余 量 的 大 小 以 及 均 匀 性 分 析 毛 坯 在 加 工 中 和 加 工 后 的 变 形 程 度 ， 以 便 考 虑 是 否采 取 预 防 措 施 和 补 救 措 施 。 对 于 热 轧 铝 板 ， 经 淬 火 时 效 后 容易 在 加 工 中 和 加 工 后 产 生 变 形 ， 最 好 采 用 经 过 预 拉 伸 处 理 的淬 火 板 坯 。 对 于 毛 坯 余 量 的 大 小 以 及 均 匀 性 ， 主 要 考 虑 在 加工 中 是 否 需 要 分 层 进 行 切 削 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺2.零 件 图 形 的 数 学 处 理 在 数 控 铣 削 过 程 中 ， 手 工 编 程 尺 寸 不 能 简 单 地 直 接 选 取 工件 图 纸 上 的 基 本 尺 寸 ， 零 件 图 形 调 整 可 按 下 面 的 方 式 进 行 ： 精 度 高 的 尺 寸 处 理 ： 可 将 基 本 尺 寸 换 算 为 平 均 尺 寸 。 几 何 关 系 的 处 理 ： 保 持 原 来 重 要 的 几 何 关 系 。 如 角 度 、 相切 、 相 交 关 系 不 变 。 精 度 低 的 尺 寸 处 理 ： 通 过 调 整 修 改 一 般 尺 寸 ， 保 持 零 件 原 有的 几 何 关 系 ， 使 之 相 互 协 调 。 节 点 坐 标 尺 寸 的 计 算 ： 按 照 调 整 后 的 尺 寸 计 算 有 关 未 知 节 点的 坐 标 尺 寸 。 编 程 尺 寸 的 修 正 ： 按 照 调 整 后 的 尺 寸 编 程 ， 进 行 加 工 ， 测 量 关 键 尺 寸 的 实 际 分 散 中 心 与 误 差 ， 再 按 照 误 差 对 编 程 尺 寸 进 行调 整 ， 并 相 应 修 改 程 序 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺3.加 工 方 法 的 选 择 与 加 工 方 案 的 确 定 加 工 方 法 的 选 择 铣 削 加 工 方 法 的 选 择 原 则 是 ： 保 证 加 工 表 面 的 加 工 精 度和 表 面 粗 糙 度 的 要 求 。 对 于 平 面 、 平 面 轮 廓 与 曲 面 的 铣 削 加 工 ， 经 过 粗 铣 加 工的 平 面 ， 尺 寸 精 度 可 达 IT12IT14级 ， 表 面 粗 糙 度 Ra值 可 达12.525m。 经 过 精 铣 加 工 的 平 面 ， 尺 寸 精 度 可 达 IT7IT9级 ， 表 面 粗 糙 度 Ra值 可 达 1.63.2m。 确 定 加 工 方 案 的 原 则 确 定 加 工 方 案 时 ， 首 先 应 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 。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 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 平 面 类 零 件 斜 面 轮 廓 加 工 方 案 的 确 定 在 铣 削 加 工 中 ， 零 件 按 表 面 轮 廓 可 分 为 平 面 类 零 件 和 曲面 类 零 件 。 其 中 平 面 类 零 件 斜 面 轮 廓 的 加 工 又 分 为 两 种 ：1） 固 定 斜 角 的 外 轮 廓 加 工 在 加 工 中 要 根 据 零 件 的 尺 寸 精 度 、 倾 斜 角 的 大 小 、 刀 具的 形 状 、 零 件 的 安 装 方 法 、 编 程 的 难 易 程 度 等 因 素 ， 选 择 一个 较 好 的 加 工 方 案 。2） 有 变 斜 角 的 外 轮 廓 加 工 从 技 术 上 讲 ， 最 好 的 加 工 方 法 是 采 用 多 轴 联 动 的 数 控 机床 ， 这 样 效 率 高 ， 加 工 质 量 好 。 但 是 这 种 机 床 设 备 投 资 大 ，生 产 费 用 高 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 曲 面 轮 廓 加 工 方 法 的 选 择 立 体 曲 面 的 加 工 应 根 据 曲 面 的 形 状 、 刀 具 形 状 及 精 度 要求 采 用 不 同 的 铣 削 加 工 方 法 。 如 两 轴 半 、 三 轴 、 四 轴 及 五 轴等 联 动 加 工 。 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 。 所 谓 行 切 法 是 指 刀 具 与零 件 轮 廓 的 的 切 点 轨 迹 是 一 行 一 行 的 ， 而 行 间 的 距 离 按 零 件加 工 精 度 的 要 求 确 定 。 如 下 图 所 示 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺两 轴 半 坐 标 行 切 法 加 工 曲 面 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 对 曲 率 变 化 较 大 和 精 度 要 求 较 高 的 曲 面 的 精 加 工 ， 常使 用 X、 Y、 Z三 坐 标 联 动 插 补 的 行 切 法 进 行 加 工 。 三轴行切法加工曲面 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺4.工 序 与 工 步 的 划 分（ 1） 工 序 的 划 分1） 以 零 件 的 装 夹 定 位 方 式 划 分 工 序2） 按 粗 、 精 加 工 划 分 工 序3） 按 所 用 刀 具 划 分 工 序（ 2） 工 步 的 划 分 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 。 对 于 既 有 铣 削 平 面 又 有 镗 孔 加 工 表 面 的 零 件 ， 可 按 先 铣平 面 后 镗 孔 进 行 加 工 。 按 使 用 刀 具 来 划 分 工 步 ， 以 减 少 换 刀 次 数 ， 提 高 加 工 效率 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺5.零 件 的 安 装 与 夹 具 的 选 择（ 1） 定 位 基 准 分 析 定 位 基 准 有 粗 基 准 和 精 基 准 两 种 ， 除 第 一 道 工 序 采 用 粗基 准 外 ， 其 余 工 序 都 使 用 精 基 准 。 选 择 定 位 基 准 要 遵 循 基 准 重 合 原 则 ， 基 准 统 一 的 原 则 ，这 样 可 以 减 少 基 准 不 重 合 产 生 的 误 差 和 数 控 编 程 中 的 计 算 量 ，并 且 能 有 效 地 减 少 装 夹 次 数 。 （ 2） 定 位 安 装 的 基 本 原 则 夹 持 工 件 后 夹 具 等 一 些 组 件 不 能 与 刀 具 运 动 轨 迹 发 生 干 涉 ，不 得 影 响 进 给 ， 加 工 部 位 要 敞 开 。 必 须 保 证 最 小 的 夹 紧 变 形 。 装 卸 方 便 ， 辅 助 时 间 尽 量 短 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 对 小 型 零 件 或 工 序 时 间 不 长 的 零 件 ， 可 以 考 虑 在 工 作 台 上同 时 装 夹 几 件 进 行 加 工 ， 以 提 高 加 工 效 率 。 夹 具 结 构 应 力 求 简 单 。 夹 具 应 便 于 与 机 床 工 作 台 及 工 件 定 位 表 面 间 的 定 位 元 件 连接 。 数 控 铣 床 工 作 台 面 上 一 般 都 有 基 准 T型 槽 ， 转 台 中 心上 有 定 位 孔 ， 台 面 侧 面 有 基 准 挡 板 等 定 位 元 件 。 固 定 方 式一 般 用 T型 螺 钉 或 螺 栓 或 压 板 压 紧 。 夹 具 上 用 于 紧 固 的 孔和 槽 的 位 置 必 须 与 工 作 台 的 T型 槽 和 孔 的 位 置 相 对 应 。 避 免 采 用 占 机 人 工 调 整 加 工 方 案 ， 以 充 分 发 挥 数 控 机 床 的效 能 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺（ 3） 选 择 夹 具 的 基 本 原 则 数 控 铣 削 加 工 的 特 点 对 夹 具 提 出 两 点 要 求 ： 一 是 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 ； 二 是 要协 调 零 件 和 机 床 坐 标 系 的 尺 寸 关 系 。 还 要 考 虑 以 下 几 点 ： 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 他 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 。还 可 以 采 用 多 位 、 多 件 夹 具 。 零 件 的 装 卸 要 快 速 、 方 便 、 可 靠 ， 尽 量 缩 短 数 控 机 床 的停 顿 时 间 。 夹 具 上 各 类 零 件 不 能 妨 碍 机 床 对 零 件 各 表 面 的 加 工 ， 既夹 具 要 敞 开 ， 其 定 位 夹 紧 机 构 的 元 件 不 能 影 响 加 工 中 的走 刀 运 行 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 此 外 ， 为 了 提 高 数 控 加 工 的 效 率 ， 在 成 批 生 产 中 还 可 以采 用 多 位 、 多 件 夹 具 。 例 如 ， 在 数 控 铣 床 或 立 式 加 工 中 心 的工 作 台 上 ， 可 安 装 一 块 与 工 作 台 大 小 一 样 的 平 板 ， 如 下 图 所示 ： 它 既 可 以 作 为 大 型 零 件 的 基 础 板 ， 也 可 以 作 为 多 个 中 小型 零 件 的 公 共 基 础 板 ， 可 以 依 次 加 工 出 并 排 装 夹 的 多 个 零 件 。新型夹具元件 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺6.刀 具 的 选 择 与 切 削 用 量 的 确 定（ 1） 刀 具 的 选 择 铣 刀 材 料 和 几 何 参 数 主 要 根 据 零 件 材 料 切 削 加 工 性 、 工 件表 面 几 何 形 状 和 尺 寸 大 小 选 择 。（ 2） 切 削 用 量 的 选 择 切 削 用 量 的 选 择 根 据 零 件 材 料 特 点 、 刀 具 性 能 以 及 加 工 精度 要 求 确 定 。 通 常 为 提 高 切 削 效 率 要 尽 量 选 用 大 直 径 的 铣 刀 ；侧 吃 刀 量 取 刀 具 直 径 的 1/3-1/2， 背 吃 刀 量 应 大 于 冷 硬 层 厚 度 ；精 铣 时 切 削 速 度 应 提 高 一 些 。 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 ， 半 精 加 工 和 精 加 工 时 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 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺7.与 起 刀 、 进 刀 、 退 刀 相 关 的 工 艺 处 理（ 1） 程 序 起 始 点 、 返 回 点 、 切 入 点 、 切 出 点 的 确 定1） 程 序 起 始 点 、 返 回 点 的 确 定 在 同 一 程 序 或 一 个 零 件 在 几 个 程 序 中 加 工 时 起 始 点 和 返 回点 最 好 相 同 ， 这 样 操 作 上 就 比 较 方 便 ， 并 且 其 坐 标 值 都 设 为 0。2） 切 入 点 选 择 的 原 则 对 粗 加 工 来 说 ， 选 择 曲 面 内 的 最 高 点 作 为 曲 面 的 切 入 点 。对 于 精 加 工 来 说 ， 选 择 曲 面 内 某 个 曲 率 比 较 平 缓 的 角 点 作 为 曲面 的 切 入 点 。3） 切 出 点 选 择 的 原 则 若 被 加 工 曲 面 为 开 放 型 曲 面 ， 用 曲 面 的 某 角 点 作 为 切 出 点 ；若 被 加 工 曲 面 为 封 闭 型 曲 面 ， 只 能 用 曲 面 的 一 个 角 点 作 为 切 出点 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺（ 2） 程 序 进 刀 、 退 刀 方 式 和 进 刀 、 退 刀 路 线 的 确 定1） 沿 坐 标 轴 Z轴 方 向 直 接 进 刀 和 退 刀 此 方 式 最 常 用 。 其 优 点 是 定 义 简 单 ， 缺 点 是 在 工 件 表 面的 进 刀 、 退 刀 处 会 留 下 微 观 的 停 刀 痕 迹 ， 影 响 工 件 表 面 的 加工 质 量 和 精 度 。 所 以 在 铣 平 面 轮 廓 时 尽 量 避 免 这 样 的 方 法 。2） 沿 给 定 的 矢 量 方 向 进 刀 和 退 刀 此 方 式 是 先 定 义 一 个 矢 量 方 向 ， 以 次 来 确 定 刀 具 进 刀 和退 刀 运 动 的 方 向 。3） 沿 曲 面 的 切 线 方 向 以 直 线 方 式 进 刀 和 退 刀 该 方 式 是 从 被 加 工 零 件 曲 面 的 切 线 方 向 切 入 或 切 出 工 件表 面 。 其 优 点 是 在 工 件 表 面 的 进 刀 、 退 刀 处 不 会 留 下 停 刀 痕迹 ， 工 件 表 面 的 加 工 精 度 好 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺4） 沿 曲 面 的 法 线 方 向 进 刀 和 退 刀 该 方 式 是 从 被 加 工 零 件 曲 面 切 入 点 或 切 出 点 的 法 线 方 向 切入 或 切 出 工 件 表 面 。 其 特 点 同 于 沿 坐 标 轴 Z轴 方 向 直 接 进 刀 和退 刀 。5） 刀 沿 圆 弧 段 方 向 进 刀 和 退 刀 该 方 式 是 以 圆 弧 段 的 运 动 方 式 切 入 或 切 出 工 件 表 面 。6） 沿 螺 旋 线 或 斜 线 方 式 进 刀 和 退 刀 该 进 给 方 式 的 在 两 进 给 层 之 间 ， 刀 具 从 上 一 层 的 高 度 沿 螺旋 线 或 斜 线 ， 以 渐 进 的 方 式 切 入 工 件 ， 直 到 工 件 的 下 一 层 高 度 ，进 行 切 削 加 工 。 对 加 工 精 度 要 求 高 的 零 件 轮 廓 轨 迹 的 加 工 ， 应 该 选 择 沿 曲面 的 切 线 方 向 进 刀 和 退 刀 ， 这 样 可 以 避 免 在 工 件 表 面 的 进 、 退刀 处 留 下 刀 痕 ， 影 响 加 工 精 度 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺（ 3） 起 始 平 面 、 返 回 平 面 、 进 刀 平 面 、 退 刀 平 面 和安 全 平 面 的 确 定1） 起 始 平 面 起 始 平 面 是 程 序 开 始 时 刀 具 的 初 始 位 置 所 在 的 Z 平 面 。一 般 定 义 在 被 加 工 表 面 的 最 高 点 之 上 50mm-100mm左 右 的 某个 位 置 上 。 此 平 面 应 该 高 于 安 全 平 面 ， 其 对 应 的 高 度 称 为 起始 高 度 。 在 安 全 平 面 上 刀 具 以 G00的 速 度 运 行 。2） 返 回 平 面 返 回 平 面 是 指 在 程 序 结 束 时 ， 刀 具 刀 尖 处 所 在 的 Z 平 面 。一 般 在 被 加 工 表 面 的 最 高 点 之 上 5mm-10mm左 右 的 某 个 位 置上 。 一 般 与 起 始 平 面 重 合 。 返 回 平 面 对 应 的 高 度 称 为 返 回 高度 。 在 返 回 平 面 上 刀 具 以 G00的 速 度 运 行 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺3） 进 刀 平 面 在 铣 削 加 工 中 ， 刀 具 先 以 G00的 速 度 高 速 运 行 到 零 件 开始 切 削 位 置 处 ， 然 后 转 换 为 切 削 进 给 速 度 进 入 加 工 ， 此 速 度转 折 点 的 位 置 为 进 刀 平 面 。4） 退 刀 平 面5） 安 全 平 面 在 数 控 铣 削 加 工 结 束 后 ， 刀 具 以 切 削 进 给 速 度 离 开 工 件表 面 一 端 距 离 （ 5mm-10mm） 后 ,转 换 为 以 高 速 （ G00 ） 返回 到 安 全 平 面 和 被 加 工 零 件 的 开 始 切 削 位 置 ， 此 转 折 位 置 为退 刀 平 面 。 安 全 平 面 是 指 当 一 个 曲 面 切 削 好 后 ， 刀 具 沿 着 刀 轴 方 向返 回 运 行 一 段 距 离 后 ， 刀 尖 所 在 的 Z平 面 。 安 全 平 面 一 般 定 义在 高 出 被 加 工 零 件 最 高 点 10mm-50mm左 右 的 某 个 位 置 上 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺（ 4） 对 刀 点 和 换 刀 点 的 确 定选 择 对 刀 点 的 原 则 是 ： 对 刀 点 的 位 置 便 于 数 学 处 理 和 简 化 程 序 编 制 。 对 刀 点 在 机 床 上 容 易 校 准 。 对 刀 点 在 加 工 过 程 中 便 于 检 查 。 对 刀 点 在 加 工 中 引 起 的 加 工 误 差 小 。 对 刀 点 可 以 设 置 在 零 件 上 ， 也 可 以 设 置 在 夹 具 上 或 机 床上 。 为 提 高 零 件 的 加 工 精 度 ， 应 尽 可 能 设 置 在 零 件 的 设 计 基准 或 工 艺 基 准 上 ， 或 与 零 件 的 设 计 基 准 有 一 定 的 尺 寸 关 系 。 换 刀 点 就 是 指 刀 架 转 位 换 换 刀 时 的 位 置 ， 为 了 防 止 换 刀时 刀 具 碰 伤 被 加 工 零 件 ， 换 刀 点 应 设 置 在 被 加 工 零 件 或 夹 具的 外 部 。下 面 动 画 为 数 控 机 床 的 对 刀 方 法 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺8.顺 铣 、 逆 铣 与 切 削 方 向 、 切 削 方 式 的 选 择 铣 刀 的 旋 转 方 向 与 工 件 的 进 给 方 向 相 同 时 为 顺 铣 ， 相反 为 逆 铣 。 顺 铣逆 铣 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺（ 1） 顺 铣 、 逆 铣 的 特 点 逆 铣 时 ， 刀 具 从 加 工 表 面 切 入 ， 切 削 厚 度 逐 渐 增 大 ， 刀具 的 刀 齿 容 易 磨 损 ， 刀 具 切 离 工 件 时 的 垂 直 分 力 会 使 工 件 脱离 工 作 台 ， 所 以 需 要 较 大 的 夹 紧 力 。 顺 铣 时 ， 刀 具 从 待 加 工 表 面 切 入 ， 切 削 厚 度 由 最 大 逐渐 减 小 ， 刀 具 切 离 工 件 时 的 垂 直 分 力 会 使 工 件 始 终 压 向 工作 台 ， 减 小 了 工 件 在 加 工 中 的 振 动 ， 因 而 提 高 了 零 件 的 加工 精 度 、 表 面 加 工 质 量 和 刀 具 的 耐 用 度 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺（ 2） 顺 铣 、 逆 铣 的 确 定 铣 削 加 工 时 ， 采 用 顺 铣 还 是 逆 铣 ， 对 加 工 后 的 表 面 粗 糙度 有 影 响 。 应 根 据 零 件 的 加 工 要 求 、 被 加 工 零 件 的 材 料 特 点以 及 机 床 刀 具 的 具 体 条 件 综 合 考 虑 。 当 零 件 表 面 有 硬 皮 ， 机 床 的 进 给 机 构 有 间 隙 时 ， 应 该 选用 逆 铣 ， 因 为 逆 铣 符 合 粗 铣 的 要 求 ， 所 以 ， 对 于 余 量 大 、 硬度 高 的 零 件 粗 铣 加 工 时 尽 量 选 用 逆 铣 。 当 零 件 表 面 无 硬 皮 ， 机 床 的 进 给 机 构 无 间 隙 时 ， 应 该 选用 顺 铣 ， 顺 铣 符 合 精 铣 的 要 求 。 所 以 对 于 耐 热 材 料 、 余 量 小和 精 铣 削 加 工 时 尽 量 选 用 顺 铣 。 由 于 数 控 机 床 采 用 滚 珠 丝 杠 ， 其 运 动 间 隙 小 ， 而 且 顺 铣的 优 点 多 于 缺 点 ， 所 以 铣 削 加 工 中 尽 量 采 用 顺 铣 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺9.工 艺 加 工 路 线 的 确 定 在 数 控 铣 削 加 工 中 ， 工 艺 加 工 路 线 是 指 数 控 加 工 过 程 中刀 位 点 相 对 于 被 加 工 零 件 的 运 动 轨 迹 。 即 刀 具 从 对 刀 点 开 始运 动 起 ， 直 至 结 束 加 工 时 所 经 过 的 路 径 ， 包 括 切 削 加 工 的 路径 以 及 刀 具 引 入 、 刀 具 返 回 等 非 切 削 的 空 行 程 。 确 定 数 控 铣 削 工 艺 加 工 路 线 的 原 则 的 是 ： 在 保 证 零 件 加工 精 度 和 表 面 粗 糙 度 的 前 提 下 ， 方 便 数 值 计 算 ， 减 少 编 程 工作 量 ， 尽 量 缩 短 加 工 路 线 ， 提 高 生 产 效 率 。 在 确 定 数 控 铣 削 工 艺 加 工 路 线 时 ， 还 应 考 率 零 件 的 加 工余 量 和 机 床 、 刀 具 的 刚 度 ， 确 定 是 一 次 走 刀 ， 还 是 多 次 走 刀来 完 成 切 削 加 工 。 并 确 定 是 采 用 顺 铣 加 工 还 是 逆 铣 加 工 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺1） 铣 削 内 外 圆 时 加 工 路 线 铣 削 整 圆 时 ， 要 安 排 刀 具 从 切 向 进 入 圆 周 铣 削 加 工 ，当 整 圆 加 工 完 毕 之 后 ， 不 要 在 切 点 处 取 消 刀 补 和 退 刀 ， 要安 排 一 段 沿 切 线 方 向 继 续 运 动 的 距 离 ， 这 样 可 以 避 免 在 取消 刀 补 时 ， 刀 具 与 工 件 相 撞 而 造 成 工 件 和 刀 具 报 废 。 铣 切外 圆 加 工 路 线 见 图 a所 示 。 当 铣 切 内 圆 时 也 应 该 遵 循 从 切 入的 方 法 。 最 好 安 排 从 圆 弧 过 渡 到 圆 弧 的 加 工 路 线 。 切 出 时也 应 多 安 排 一 段 过 渡 圆 弧 再 退 刀 ， 这 样 可 以 降 低 接 刀 处 的接 痕 ， 从 而 可 以 降 低 孔 加 工 的 粗 糙 度 和 提 高 孔 加 工 的 精 度 ，图 b是 铣 切 内 圆 的 加 工 路 线 示 意 图 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺图 a 图 b 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺2） 铣 削 内 表 面 轮 廓 时 ， 铣 刀 的 切 入 点 和 切 出 点 无 法 外 延 。此 时 铣 刀 可 沿 着 零 件 轮 廓 的 法 线 方 向 切 入 、 切 出 ， 并 应 该尽 量 将 切 入 、 切 出 点 选 择 在 零 件 轮 廓 的 交 接 处 。 如 下 图 为 用 行 切 方 式 加 工 内 腔 的 走 刀 路 线 ， 这 种 走 刀 能切 除 内 腔 中 的 全 部 余 量 ， 不 留 死 角 ， 不 伤 轮 廓 。 但 行 切 法 将在 两 次 走 刀 的 起 点 和 终 点 间 留 下 残 留 高 度 ， 而 达 不 到 要 求 的表 面 粗 糙 度 。 所 以 如 采 用 中 图 的 走 刀 路 线 ， 先 用 行 切 法 ， 最后 沿 周 向 环 切 一 刀 ， 光 整 轮 廓 表 面 ， 能 获 得 较 好 的 效 果 。 右图 也 是 一 种 较 好 的 走 刀 路 线 方 式 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 a为 防 止 刀 补 取 消 时 在 轮 廓 拐 角 处 留 下 过 切 b刀 具 切 入 切 出 点 应 远 离 拐 角 下 图 为 无 交 点 内 轮 廓 加 工 刀 具 的 切 入 和 切 出 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺3） 在 铣 削 加 工 曲 面 时 ， 常 使 用 球 头 铣 刀 采 用 “ 行 切 法 ”进 行 加 工 。4） 在 铣 削 加 工 边 界 敞 开 的 曲 面 时 ， 可 采 用 以 下 两 种 加 工路 线 ：a 沿 参 数 曲 面 的 Y向 采 用 行 切 特 点 是 ： 每 次 直 线 走 刀 ， 刀 位 点 计 算 简 单 ， 程 序 短小 ， 加 工 过 程 符 合 直 纹 曲 面 的 形 成 规 律 。b 沿 参 数 曲 面 的 X向 采 用 行 切 和 环 切 特 点 是 ： 便 于 加 工 后 的 检 查 ， 零 件 曲 面 的 准 确 度 高 ，但 程 序 较 长 。 x 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺（ a） （ b） 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺10.平 面 和 曲 面 轮 廓 的 加 工（ 1） 平 面 轮 廓 的 数 控 加 工（ 2） 曲 面 轮 廓 的 数 控 加 工 对 平 面 轮 廓 为 任 意 曲 线 的 数 控 加 工 ， 需 要 采 用 直 线 段和 圆 弧 段 逼 近 的 方 法 进 行 “ 节 点 ” 计 算 ， 并 按 照 节 点 来 划 分程 序 段 。 立 体 曲 面 轮 廓 的 数 控 加 工 ， 应 该 根 据 曲 面 形 状 、 刀 具形 状 以 及 精 度 要 求 采 用 不 同 的 铣 削 方 法 来 进 行 加 工 ， 如 采用 具 有 两 轴 半 、 三 轴 、 四 轴 和 五 轴 等 插 补 联 动 功 能 的 数 控铣 床 来 进 行 加 工 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺1） 两 轴 半 坐 标 加 工 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺2） 三 轴 联 动 加 工 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺3） 四 轴 联 动 加 工 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺4） 五 轴 联 动 加 工 飞 机 螺 旋 桨 是 五 轴 联 动 加 工 的 典 型 零 件 代 表 ， 其叶 片 形 状 如 下 图 所 示 ： 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺6.3 数 控 铣 削 工 艺 分 析 举 例 平 面 凸 轮 零 件 是 数 控 加 工 中 常 见 的 零 件 之 一 。 其 轮 廓 曲线 由 直 线 圆 弧 、 圆 弧 圆 弧 、 圆 弧 非 圆 曲 线 以 及 非 圆 曲线 等 组 成 。 加 工 中 多 采 用 两 轴 以 上 联 动 的 数 控 铣 床 ， 加 工 工艺 过 程 也 大 同 小 异 。 下 面 以 下 图 所 示 的 平 面 槽 形 凸 轮 为 例 ，分 析 其 数 控 铣 削 加 工 工 艺 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 平面槽形凸轮 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺1.零 件 图 纸 分 析 此 零 件 是 一 种 平 面 槽 形 零 件 ， 需 要 在 两 轴 联 动 的 数 控铣 床 上 进 行 加 工 ， 零 件 材 料 为 铸 铁 ， 切 削 性 能 较 好 。 在 数控 铣 削 加 工 前 ， 零 件 的 基 准 孔 35G7、 12H7， 零 件 的 最大 直 径 280m m ， 厚 度 为 18m m 的 两 端 面 ， 均 已 经 过 粗 加 工 。 选 择 零 件 底 平 面 X及 其 35G7、 12H7两 孔 作 为 定 位 基准 。 凸 轮 槽 内 外 轮 廓 对 X面 的 垂 直 度 要 求 ， 利 用 提 高 平 面 凸轮 的 装 夹 精 度 ， 使 零 件 X面 与 铣 刀 轴 线 保 持 垂 直 即 可 保 证 ；35G7对 X面 的 垂 直 度 要 求 由 前 道 车 削 工 序 予 以 保 证 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺2 确 定 零 件 的 定 位 基 准 和 装 夹 方 式 （ 1） 定 位 基 准 采 用 “ 一 面 两 孔 ” 定 位 ， 即 用 圆 盘 X面 和 两 个 基 准 孔 作为 定 位 基 准 。（ 2） 根 据 工 件 特 点 ， 用 一 块 320 320 40 的 垫 块 ，在 垫 块 上 分 别 精 镗 35 及 12 两 个 定 位 销 安 装 孔 ， 孔距 为 80 0.015 ， 垫 块 平 面 度 为 0.05 ， 该 零 件 在 加 工前 ， 先 固 定 夹 具 的 平 面 ， 使 两 定 位 孔 的 中 心 连 线 与 机 床 x轴 平 行 ， 夹 具 平 面 要 保 证 与 工 作 台 面 平 行 ， 并 用 百 分 表检 查 。 如 下 图 所 示 ： 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺凸 轮 零 件 加 工 装 夹 示 意 图 1开 口 垫 圈 ； 2带 螺 纹 圆 柱 销 ； 3压 紧 螺 母 ；4带 螺 纹 削 边 销 ； 5垫 圈 ； 6工 件 ； 7垫 块 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 整 个 零 件 的 加 工 顺 序 的 拟 订 按 照 基 面 先 行 、 先 粗 后 精的 原 则 确 定 。 即 应 先 加 工 用 作 定 位 基 准 的 35 及 12两 个 定 位 孔 、 X面 ， 然 后 再 加 工 凸 轮 槽 内 外 轮 廓 表 面 。 走 刀 路 线 包 括 平 面 内 进 给 走 刀 和 深 度 进 给 走 刀 两 部 分路 线 。 平 面 内 的 进 给 走 刀 ， 对 外 轮 廓 是 从 切 线 方 向 切 入 ； 对内 轮 廓 是 从 过 渡 圆 弧 切 入 。 在 数 控 铣 床 上 加 工 时 ， 对 铣 削 平 面 槽 形 凸 轮 ， 深 度 进给 有 两 种 方 法 ： 一 种 是 在 xz（ 或 yz） 平 面 内 来 回 铣 削 逐 渐 进 刀 到 既 定深 度 ； 另 一 种 是 先 打 一 个 工 艺 孔 ， 然 后 从 工 艺 孔 进 刀 到 既 定3 确 定 加 工 顺 序 及 走 刀 路 线 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺深 度 。 进 刀 点 选 在 P(150， 0)点 ， 刀 具 来 回 铣 削 ， 逐 渐 加 深 到铣 削 深 度 ， 当 达 到 既 定 深 度 后 ， 刀 具 在 xy平 面 内 运 动 ， 铣削 凸 轮 轮 廓 。 为 了 保 证 凸 轮 的 轮 廓 表 面 有 较 高 的 表 面 质 量 ， 采 用 顺铣 方 式 ， 即 从 P点 开 始 ， 对 外 轮 廓 按 顺 时 针 方 向 铣 削 ， 对内 轮 廓 按 逆 时 针 方 向 铣 削 。4 刀 具 和 切 削 用 量 的 选 择 根 据 零 件 结 构 特 点 ， 铣 削 凸 轮 槽 内 、 外 轮 廓 （ 即 凸 轮槽 两 侧 面 ） 时 ， 铣 刀 直 径 受 槽 宽 限 制 ， 同 时 考 虑 铸 铁 属 于一 般 材 料 ， 加 工 性 能 较 好 ， 选 用 18 硬 质 合 金 立 铣 刀 。 第 6讲 数 控 铣 削 加 工 工 艺 凸 轮 槽 内 、 外 轮 廓 精 加 工 时 留 0.2 铣 削 用 量 ， 确 定 主轴 转 速 与 进 给 速 度 时 ， 先 查 切 削 用 量 手 册 ， 确 定 切 削 速 度 与每 齿 进 给 量 ， 然 后 利 用 公 式 vc=dn/1000计 算 主 轴 转 速 n，利 用 vf = nZfz 计 算 进 给 速 度 。 精 铣 时 的 切 削 速 度 应 该 选 择高 些 ， 以 便 尽 量 提 高 零 件 表 面 的 加 工 质 量 。