数控机床加工工艺及设备

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电机与电气控制,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,电子工业出版社,第,6,章 数控铣床与铣削加工工艺,内容提要及学习要求：,数控铣床是主要采用铣削方式加工工件的数控机床。数控铣削加工内容与加工中心加工内容有许多相似之处，但从实际应用效果看，数控铣削加工更多地用于复杂曲面的加工，而加工中心更多地用于有多工序内容零件的加工。数控铣削的工艺问题是数控加工中最复杂的，数控铣削加工也是应用最广泛的加工方法。工艺设计应从普通加工出发，结合数控加工的特点进行学习。,本章主要了解数控铣床的功能、分类和主要加工对象、机械结构、工艺装备；能制订典型零件的数控铣削加工工艺。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.1,数控铣床的用途,数控铣床是一种用途广泛的机床。一般的数控铣床是指规格,较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在,400mm,以下，规格较,大的数控铣床（如工作台宽度在,500mm,以上的），其功能已向加工,中心靠近，进而演变成柔性加工单元。数控铣床多为三坐标、两,轴联动的机床，也称两轴半控制，即在,X,、,Y,、,Z,三个坐标轴中，任,意两轴都可以联动。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.2,数控铣床的分类,6.1.2.1,数控铣床按其主轴位置的不同分类,1,数控立式铣床,2,卧式数控铣床,3,立、卧两用数控铣床,6.1.2.2,从机床数控系统控制的坐标轴数量分类,1,2.5,坐标联动数控铣床,2,3,坐标联动数控铣床,3,4,坐标联动数控铣床,4,5,坐标联动数控铣床,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.2,数控铣床的分类,6.1.2.1,数控铣床按其主轴位置的不同分类,1,数控立式铣床,2,卧式数控铣床,3,立、卧两用数控铣床,6.1.2.2,从机床数控系统控制的坐标轴数量分类,1,2.5,坐标联动数控铣床,2,3,坐标联动数控铣床,3,4,坐标联动数控铣床,4,5,坐标联动数控铣床,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.2,数控铣床的分类,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.3,数控铣床的传动系统与主轴部件,6.1.3.1,数控铣床主传动系统,1,主传动,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.3,数控铣床的传动系统与主轴部件,6.1.3.1,数控铣床主传动系统,1,主传动,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.3,数控铣床的传动系统与主轴部件,6.1.3.1,数控铣床主传动系统,2,进给运动,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.1,数控铣床简介,6.1.3.2,升降台自动平衡装置,XK5040A,型数控铣床升降台自动平衡装置如图,6.5,所示。伺服电动,机,1,经过锥环连接带动十字联轴节以及圆锥齿轮,2,、,3,，使升降丝杠,转动，工作台上升或下降。同时圆锥齿轮,3,带动圆锥齿轮,4,，经超,越离合器和摩擦离合器相连，这一部分称为升降台自动平衡装置。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.2,数控铣床加工工艺分析,6.2.1,数控铣削的主要加工对象,1,平面类零件,2,变斜角类零件,3,曲面类零件,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.2,数控铣床加工工艺分析,6.2.2,数控铣床铣削加工内容的选择,1,采用数控铣削加工的内容,（,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。,（,7,）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般,加工内容。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.2,数控铣床加工工艺分析,6.2.2,数控铣床铣削加工内容的选择,2,不宜采用数控铣削加工的内容,（,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。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.2,数控铣床加工工艺分析,6.2.3,数控铣床加工零件的结构工艺性分析,1,零件图样尺寸的正确标注,2,保证获得要求的加工精度,3,零件内腔外形的尺寸统一,4,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。,（,2,）零件铣削槽底平面时，槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径,r,不要过大，如图,6.10,所示。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.2,数控铣床加工工艺分析,6.2.3,数控铣床加工零件的结构工艺性分析,5,保证基准统一,6,分析零件的变形情况,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.2,数控铣床加工工艺分析,6.2.4,数控铣削零件毛坯的工艺性分析,1,毛坯应有充分的加工余量，稳定的加工质量,2,分析毛坯的装夹适应性,3,分析毛坯的余量大小及均匀性,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.1,数控铣削加工方案的选择,1,平面轮廓的加工方法,2,固定斜角平面的加工方法,3,变斜角面的加工,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.1,数控铣削加工方案的选择,4,曲面轮廓的加工方法,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.1,数控铣削加工方案的选择,4,曲面轮廓的加工方法,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.2,加工顺序的安排,在数控铣床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽,可能完成大部分工序。在安排加工顺序时同样要遵循“基面先行，,先粗后精，先主后次，先面后孔，先内后外。”的一般工艺原则。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.3,进给路线的确定,1,顺铣和逆铣的选择,2,铣削外轮廓的进给路线,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.3,进给路线的确定,3,铣削内轮廓的进给路线,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.3,进给路线的确定,4,铣削内槽的进给路线,5,铣削曲面轮廓的进给路线,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.4,夹具的选择,6.3.4.1,对夹具的基本要求,（,1,）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。,（,2,）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。,（,3,）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.4.2,常用夹具种类,1,万能组合夹具,2,专用铣削夹具,3,多工位夹具,4,气动或液压夹具,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.4.2,常用夹具种类,5,通用铣削夹具,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.4.3,数控铣削夹具的选用原则,在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保,证及经济性，选用时可参照下列原则：,（,1,）在生产量小或研制时，应广泛采用万能组合夹具，只有在组,合夹具无法解决工件装夹时才考虑采用其他夹具。,（,2,）小批量或成批生产时可考虑采用专用夹具，但应尽量简单。,（,3,）在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5,刀具的选择,6.3.5.1,数控铣削刀具的基本要求,1,铣刀刚性要好,目的有二：一是为提高生产率而采用大切削用量的需要；二是为适,应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。,2,铣刀的耐用度要高,尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损很快，,就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀,与对刀次数，也会使工件表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，,降低了工件的表面质量。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.2,常用铣刀的种类,1,面铣刀,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.2,常用铣刀的种类,2,立铣刀,3,模具铣刀,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.2,常用铣刀的种类,2,立铣刀,3,模具铣刀,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.2,常用铣刀的种类,4,键槽铣刀,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.2,常用铣刀的种类,4,键槽铣刀,5,鼓形铣刀,6,成形铣刀,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.2,常用铣刀的种类,7,锯片铣刀,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.3,铣削刀具的选择,1,铣刀类型的选择,2,铣刀主要参数的选择,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.5.3,铣削刀具的选择,2,铣刀主要参数的选择,D,粗,= +,D,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,6.3.6,切削用量的选择,切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量，如图,6.47,所示。,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.3,数控铣床加工工艺路线的拟订,1,背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）,（,1,）在工件表面粗糙度值要求为,R,a,12.5,25,m,时,（,2,）在工件表面粗糙度值要求为,R,a,3.2,12.5,m,时,（,3,）在工件表面粗糙度值要求为,R,a,0.8,3.2,m,时,2,进给速度,v,f,=f,z,zn,3,切削速度,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.4,典型零件的数控铣削加工工艺分析,6.4.1,平面槽形凸轮零件加工工艺分析,1,零件图工艺分析,2,确定装夹方案,3,确定加工顺序及走刀路线,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.4,典型零件的数控铣削加工工艺分析,6.4.1,平面槽形凸轮零件加工工艺分析,4,刀具的选择,5,切削用量的选择,6,填写数控加工工序卡片,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,6.4,典型零件的数控铣削加工工艺分析,6.4.2,箱盖类零件,1,零件图工艺分析,2,选择加工方法,（,1,）上、下表面及台阶面的粗糙度要求为,R,a,3.2,，可选择“粗铣,-,精铣”方案。,（,2,）孔加工方法,的选择。,3,确定装夹方案,4,确定加工顺序,及走刀路线,5,刀具选择,6,切削用量选择,7,拟定数控铣削,加工工序卡片,数控机床加工工艺及设备（第,2,版）,