数控加工工艺教案：曲面的加工

.四 川 工 程 职 业 技 术 学 院 课 时 授 课 教 案/ 学年第 期课程名称： 数控加工工艺 授课班级： （三专）数控 01-1、2 授课时间： 第 周星期 第 节 课 题： 曲面的加工 教学目的： 理解曲面特点掌握曲面加工方法重点、难点：曲面加工特点、方法 使用教具： 课件 课后作业： 1 课后记录：年 月 日.授课主要内容一、变斜角面的加工方案1 对曲率变化较小的变斜角面选用 x、y、z 和 A 四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，如图所示。加工时，为保证刀具与零件型面在全长上始终贴合，刀具绕 A 轴摆动角度 。2 对曲率变化较大的变斜角面用四坐标联动加工难以满足加工要求，最好用 x、y、z、A 和 B（或C 转轴）的五坐标联动数控铣床，以圆弧插补方式摆角加工，如图所示。图中夹角 A 和 B 分别是零件斜面母线与 z 坐标轴夹角 在 zOy 平面上和xOz 平面上的分夹角。四、五坐标数控铣床加工零件变斜角面a）四坐标数控铣床加工变斜角面 b）五坐标数控铣床加工变斜角面 3 采用三坐标数控铣床进行 2.5 轴加工其刀具常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法清除，因为一般球头铣刀的球径较小，所以只能加工大于 90的开斜角面；而鼓形铣刀的鼓径较大（比球头铣刀的球径大） ，能加工小于 90的闭斜角（指工件斜角 90）面，且加工后的叠刀刀峰较小，因此鼓形铣刀的加工效果比球头刀好，图所示是用鼓形铣刀铣削变斜角面的情形。由于鼓形铣刀的鼓径可以做得比球头铣刀的球径大，所以加工后的残留面积高度小，加工效果比球头铣刀好。.二、曲面轮廓的加工方案 立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状以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。1 对曲率变化不大和精度要求不高的曲面的粗加工常用两轴半坐标的行切法加工，即x、y、z 三轴中任意两轴作联动插补，第三轴作单独的周期进给。如图所示，将x 向分成若干段，球头铣刀沿 yz 面所截进行铣削，每一段加工完后进给 x，再加工另一相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面。在行切法中，要根据轮廓表面粗糙度的要求及刀头不干涉相邻表面的原则选取 x。球头铣刀的刀头半径应选得大一些， 。有利于散热，但刀头半径应小于内凹曲面的最小曲率半径。两轴半坐标加工曲面的刀心轨迹 O O 和切削点轨迹 ab 如图所示。图12中 ABCD 为被加工曲面，P 平面为平行于 yz 坐标平面的一个行切面，刀yz心轨迹 O O 为曲面 ABCD 的等距面 IJKL 与行切面 P 的交线，显然12 yzO O 是一条平面曲线。由于曲面的曲率变化，改变了球头刀与曲面切削点的位置，使切削点的连线成为一条空间曲线，从而在曲面上形成扭曲的残留沟纹。用鼓形铣刀分层铣削变斜角面两轴半坐标行切法加工曲面.2 对曲率变化较大和精度要求较高的曲面的精加工常用 x、y、z 三坐标联动插补的行切法加工。如图所示，P 平面为平yz行于坐标平面的一个行切面，它与曲面的交线为 ab。由于是三坐标联动，球头刀与曲面的切削点始终处在平面曲线 ab 上，可获得较规则的残留沟纹。但这时的刀心轨迹 O O 不在 P 平面上，而是一条空间曲线。12yz3 对象叶轮、螺旋桨这样的零件因其叶片形状复杂，刀具易于相邻表面干涉，常用五坐标联动加工。其加工原理如图所示。半径为 R 的圆柱面与叶面的交线 AB 为螺旋线的一i部分，螺旋角为 ，叶片的径向叶型线（轴向割线）EF 的倾角 为后倾i角，螺旋线 AB 用极坐标加工方法，并且以折线段逼近。逼近段 mn 是由C 坐标旋转 与 z 坐标位移 z 的合成。当 AB 加工完后，刀具径向位移 x。 （改变 R ） ，再加工相邻的另一条叶型线，依次加工即可形成整个i叶面。由于叶面的曲率半径较大，所以常采用立铣刀加工，以提高生产率并简化程序。因此为保证铣刀端面始终与曲面贴合，铣刀还应作由坐标 A和坐标 B 形成的 的 的摆角运动。在摆角的同时，还应作直角坐标的附1加运动，以保证铣刀端面中心始终位于编程值所规定的位置上，所以需要五坐标加工。这种加工的编程计算相当复杂，一般采用自动编程。两轴半坐标行切法加工 两轴半坐标行切法加工曲面的切削点轨迹 曲面的切削点轨迹.曲面的五坐标联动加工