《數(shù)控銑數(shù)控加工》PPT課件.ppt

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1、1 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 通常數(shù)控鏜銑床和加工中心 (MC， Machine Center)在結(jié)構(gòu)、工藝和編程等方面有許多相似之 處。特別是全功能型數(shù)控鏜銑床與加工中心相比， 區(qū)別主要在于數(shù)控鏜銑床沒有自動刀具交換裝置 ( ATC , Automatic Toos Changer )及刀具庫，只 能用手動方式換刀，而加工中心因具備 ATC及刀具 庫，故可將使用的刀具預(yù)先安排存放于刀具庫內(nèi)， 需要時再通過換刀指令，由 ATC自動換刀。數(shù)控鏜 銑床和加工中心都能夠進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削及攻 螺紋等加工。 2 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù)控鏜銑、加工中心機(jī)床的類

2、型 數(shù)控鏜銑、加工中心的工藝特點 數(shù)控鏜銑、加工中心加工的典型零件 數(shù)控鏜銑、加工中心加工工藝的制定 典型零件加工工藝分析 3 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 機(jī) 床 的 類 型 立式 龍門式 臥式 主要技 術(shù)參數(shù) 主要技 術(shù)參數(shù) 主要技 術(shù)參數(shù) 主要技 術(shù)參數(shù) 高速加 工中心 4 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 4 立 式 加 工 中 心 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 項目 型號 VMC-850 工作臺面積 1000 x500 mm 左右行程 (X 軸 ) 800 mm 前后行程 (Y 軸 )

3、 500 mm 上下行程 (Z 軸 ) 610 mm 主軸錐度 BT-40CAT-40, HSK A63(選配 ) 主軸轉(zhuǎn)速 608000 rpm 7.5/5 kW X-Y-Z 快速進(jìn)給 30 / 30 / 20 m/min 切削進(jìn)給率 112000 mm/min 刀具選擇模式 雙向任意式，最短距離選刀 儲刀數(shù) 圓盤式 24 機(jī)械手式 24/32 (選配 ) 相鄰刀最大刀具直徑 75 mm 最大刀具直徑 100 mm 最大刀具長度 300 mm 最大刀具重量 10 kg 工作臺荷重 600 kg 機(jī)床凈重 5500 kg 機(jī)床尺寸 (LxW

4、xH) 2350 x3200 x2698 mm 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 機(jī) 床 的 類 型 5 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 5 臥 式 加 工 中 心 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 項目 型號 VHMC-630 工作臺面積 630 x 630 mm 工作臺最大負(fù)載 1200 kg X 軸行程 1000 mm Y 軸行程 800 mm Z 軸行程 950 mm 主軸錐度 BT-50 / CAT-50 主軸轉(zhuǎn)速 20 6000 rpm X-Y-Z 切削進(jìn)給率 1 12000 mm/min X-Y-Z 快速進(jìn)給 18 / 10 / 18

5、m/min 儲刀數(shù) 60 (80, 120 選配 ) 最大刀具直徑 x 長度 75 x 320 最大刀具重量 10 kg 刀具選擇模式 雙向任意式 , 最短距離選刀 換刀時間 9 sec 主軸電動機(jī) 15 kW 工作臺旋轉(zhuǎn)分度 1 (0.001 選配 ) 工作臺數(shù)目 2 (6, 12 選配 ) 交換時間 (自動交換工作臺 ) 15 sec 機(jī)床尺寸 (LxWxH) 5305x3200 x3550 mm 機(jī)床重量 21000 kg 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 機(jī) 床 的 類 型 6 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 6 龍 門 式 加

6、工 中 心 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 項目 / 型號 定 柱 式 DMC-3000 工作臺尺寸 3200 x2200 mm X 軸行程 3000 mm Y 軸行程 2650 mm Z 軸行程 800 mm , 1066 mm 選配 主軸錐度 BT-50 / CAT-50 主軸直徑 90 mm 主軸轉(zhuǎn)速 6000 rpm 自動高低檔 主軸馬達(dá) 26 / 22 kW X-Y-Z 快速進(jìn)給 12 x 12 x 10 m / min X-Y-Z 切削進(jìn)給 1-10000 mm / min 自動換刀系統(tǒng) 相鄰刀最大刀具直徑 135 mm 儲刀數(shù) 40

7、 刀 (60,80,120 選配 ) 最大直徑 200 mm 最大刀長 350 mm 最大刀重 20 kg 刀具選擇模式 雙向任意，最短距離選刀 工作臺荷重 6000 kg to 20000 kg 機(jī)床尺寸 (LxWxH) 8870 x 5935 x4900 機(jī)床重量 58500 kg 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 機(jī) 床 的 類 型 7 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 7 高 速 加 工 中 心 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 工作范圍 縱向長度 : X 400 mm 橫向長度 : Y 450 mm 垂直高度 : Z 350 mm 工作主

8、軸 30000 min-1 S6 12.5 kW S1 10.0 kW 工作主軸 42000 min-1 S6 13.0 kW S1 10.0 kW 工作主軸 60000 min-1 S6 8.5 kW S1 6.5 kW 進(jìn)給驅(qū)動 進(jìn)給速度 X, Y, Z 40 m/分 加速度 X, Y, Z 17 m/秒 工作臺 工作臺面積 320 x 320 工作臺承重 200 kg 自動控制系統(tǒng) 刀庫 位置 18 - 76 機(jī)上激光對刀儀 標(biāo)準(zhǔn) 工件托盤轉(zhuǎn)換裝置 位置 7, 20, 48 紅外工件測頭 可選

9、重量 包括工件托盤交換裝置 6500 kg 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 機(jī) 床 的 類 型 8 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 三坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床與加工中心的共同特點是除具有普通銑床的工藝 性能外，還具有加工形狀復(fù)雜的二維以至三維復(fù)雜輪廓的能力。這些復(fù) 雜輪廓零件的加工有的只需二軸聯(lián)動 (如二維曲線、二維輪廓和二維區(qū)域 加工 )，有的則需三軸聯(lián)動 (如三維曲面加工 )，它們所對應(yīng)的加工一般相 應(yīng)稱為二軸 (或 2.5軸 )加工與三軸加工。 對于三坐標(biāo)加工中心 (無論是立 式還是臥式 )，由于具有自動換刀功能，

10、適于多工序加工，如箱體等需要 銑、鉆、鉸及攻螺紋等多工序加工的零件。特別是在臥式加工中心上， 加裝數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺后，可實現(xiàn)四面加工，而若主軸方向可換，則可實現(xiàn) 五面加工，因而能夠一次裝夾完成更多表面的加工，特別適合于加工復(fù) 雜的箱體類、泵體、閥體、殼體等零件。 加工實例 三坐標(biāo)立式加工中心 9 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 三軸加工實例 加工模具示意圖 技術(shù)數(shù)據(jù) 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 粗加工 半精加 工 精加工 工步 使用刀具 rpm 進(jìn)給率 加工 時間 粗加工 66 立銑刀 850 200 58min 半精 加工 50 x

11、R8 1850 2520 32min 精加工 10 球頭 6500 2000 130min 10 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 10 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 四坐標(biāo)是指在 X、 Y和 Z三個平動坐標(biāo)軸基礎(chǔ)上增加一個轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸 (A或 B)，且四個 軸一般可以聯(lián)動。其中，轉(zhuǎn)動軸既可以作用于刀具 (刀具擺動型 )，也可以作用于工件 (工 作臺回轉(zhuǎn)擺動型 )；機(jī)床既可以是立式的也可以是臥式的；此外，轉(zhuǎn)動軸既可以是 A軸 ( 繞 X軸轉(zhuǎn)動 )也可以是 B軸 (繞 Y軸轉(zhuǎn)動 )。由此可以看出，四坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床可具有多種結(jié)構(gòu) 類型，但除大型龍門式

12、機(jī)床上采用刀具擺動外，實際中多以工作臺旋轉(zhuǎn)擺動的結(jié)構(gòu)居 多。但不管是哪種類型，其共同特點是相對于靜止的工件來說，刀具的運(yùn)動位置不僅是 任意可控的，而且刀具軸線的方向在刀具擺動平面內(nèi)也是可以控制的，從而可根據(jù)加工 對象的幾何特征按保持有效切削狀態(tài)或根據(jù)避免刀具干涉等需要來調(diào)整刀具相對零件表 面的姿態(tài)。 因此，四坐標(biāo)加工可以獲得比三坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果。 四坐標(biāo)臥式加工中心 柔性制造單元（ FMC） 11 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 對于五坐標(biāo)機(jī)床，都具有兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。相對于靜止的

13、工件來說，其 運(yùn)動合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi) (受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)限制 )任意控制 ，從而具有保持最佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力。因此，五坐標(biāo) 加工又可以獲得比四坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適 宜于三維曲面零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復(fù)雜零件的加工。采用五軸 聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅加工 表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，一臺五軸聯(lián)動機(jī)床的 效率可以等于兩臺三軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀 進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，五軸聯(lián)動加工可比三軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的 效益 五坐標(biāo)臥式加工中心 12 第五章 數(shù)控鏜、

14、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 主軸頭旋轉(zhuǎn)型 工作臺旋轉(zhuǎn)型 復(fù)合型 主軸 和工作臺旋轉(zhuǎn)型 五坐標(biāo)機(jī)床的類型及加工實例 實例 1 實例 2 實例 3 13 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 課堂討論 1 對于如圖所示形狀零 件上三個直槽，比較分別 采用三坐標(biāo)和五坐標(biāo)加工 中心加工對零件加工的影 響（從裝夾、加工精度和 效率等方面比較）。 14 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 課堂討論 2 三軸加工 （

15、三次裝夾加工） （裝夾一加工） （裝夾二加工） （裝夾三加工） 五軸加工 （一次裝夾加工） （加工第一面） （坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)后加工） （坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)后加工） 15 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 高速加工技術(shù)是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，擁有高效率、高 精度及高表面質(zhì)量等特征。有關(guān)高速加工的含義，通常有如下幾種觀點： 切削速度很高，通常認(rèn)為其速度超過普通切削的 5-10倍；機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速很 高，一般將主軸轉(zhuǎn)速在 10000-20000r/min以上定為高速切削；進(jìn)給速度很 高，通常達(dá) 15-50m/min，最高可達(dá)

16、 90m/min；對于不同的切削材料和所釆 用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同。其優(yōu)點在于： 加工時間短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常規(guī)的 3 5倍。 刀具切削狀況好，切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均小。切削力 降低大概 30%90%，提高了加工質(zhì)量。 刀具和工件受熱影響小。切削產(chǎn)生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶 走，故工件和刀具熱變形小，有效地提高了加工精度。 工件表面質(zhì)量好。首先 ap與 ae小，工件粗糙度好，其次切削線速度高， 機(jī)床激振頻率遠(yuǎn)高于工藝系統(tǒng)的固有頻率，因而工藝系統(tǒng)振動很小 加工實例 16 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 高速加 工實

17、例 1 毛坯材料 使用刀具 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度 (mm/min) NAK 80 (HRC40) 4 球頭 14000 1500 加工零件示意圖 高速加工切削條件 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 17 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 高速加 工實例 2 毛坯材料 使用刀具 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度 (mm/min) NAK 80 (HRC40) R2X50 （ CBN） 15000 2100 加工零件示意圖 高速加工切削條件 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 18 第五章 數(shù)控鏜、銑及加

18、工中心加工工藝 高速加 工實例 3 毛坯材料 使用刀具 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度 (mm/min) NAK 80 (HRC40) R2X50 （ CBN） 20000 6000 加工零件示意圖 高速加工切削條件 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 的 工 藝 特 點 19 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 19 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 的 典 型 零 件 平面類零件 ： 加工面平行或垂直于水平 面，以及加工面與水平面的夾角為一定 值的零件，這類加工面可展開為平面。 直紋曲面類零件： 由直線 依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的 曲面類零件

19、。 20 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 20 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 的 典 型 零 件 立體曲面類零件 :加工面為 空間曲面的零件稱為立體 曲面類零件。這類零件的 加工面不能展成平面 箱體類零件： 一般是指具 有孔系和平面，內(nèi)部有一 定型腔，在長、寬、高方 向有一定比例的零件 異型件： 外形不規(guī)則的 零件，大多要點、線、 面多工位混合加工 工藝分析 21 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 在數(shù)控鏜銑及加工中心機(jī)床上，要想合理應(yīng)用好夾具，首先要對 機(jī)床的加工特點有比較深刻的理解和掌握，同時還要考慮加工零 件的精度、批

20、量大小、制造周期和制造成本； 根據(jù)數(shù)控鏜銑及加工中心特點和加工需要，目前常用的夾具類型 有專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具和成組夾具。一般的選擇順序 是單件生產(chǎn)中盡量用虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn)時優(yōu) 先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后選用專用夾具和成組 夾具。在生產(chǎn)批量較大時可考慮采用多工位夾具和氣動、液壓夾 具。在選擇時要綜合考慮各種因素，選擇最經(jīng)濟(jì)的、最合理的夾 具形式 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 工件的裝夾 數(shù)控夾具選擇的一般規(guī)律 22 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 為了簡化定位與夾緊，夾具的每個定位面相對加工中心的加工

21、原點，都 應(yīng)有精確的坐標(biāo)尺寸； 為保證零件裝夾方位與編程中所選定的工件坐標(biāo)系及機(jī)床坐標(biāo)系方向一 致性，及定向裝夾； 能經(jīng)短時間的拆卸，改成適合新工件的夾具； 夾具應(yīng)具有盡可能少的元件和較高的剛度； 夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，夾具不能和工步刀具 軌跡發(fā)生干涉； 保證在主軸的行程范圍內(nèi)使工件的加工內(nèi)容全部完成； 對于有交互工作臺的加工中心，由于工作臺的移動、上托、下托和旋轉(zhuǎn) 等動作，夾具設(shè)計必須防止夾具和機(jī)床的空間干涉； 盡量在一次裝夾中完成所有的加工內(nèi)容。當(dāng)非要更換夾緊點時，要特別 注意不能因更換夾緊點而破壞定位精度，必要時在工藝文件中說明； 夾

22、具底面與工作臺的接觸，夾具的底面平面度必須保證在 0.01 0.02mm 以內(nèi)，表面粗糙度不大于 Ra3.2um 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 工件的裝夾 數(shù)控夾具設(shè)計及組裝時應(yīng)注意的問題 23 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 三維效果圖 零件圖樣 工件的裝夾實例 1 24 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 工作臺 工作臺 定位銷低于加工面 定位銷（ 3個） 裝夾方案 1：找正法 裝夾方案 2： 用夾

23、具裝夾 工件的裝夾實例 1 25 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 工件裝夾時必須使工件 在機(jī)床上占有正確位置 工件裝夾時找正過程 工作臺 工作臺 工件的裝夾實例 1 26 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 工件裝夾時必須使工件 在機(jī)床上占有正確位置 工件裝夾時找正過程 工作臺 工作臺 工件的裝夾實例 1 27 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 工件的裝夾實例 2 組合夾具裝夾應(yīng)用 工步

24、1裝夾示意圖 工步 2裝夾示意圖 工步 3裝夾示意圖 工步 1加工完成 工步 2加工完成 工步 3加工完成 表面 1 表面 1 表面 2 表面 2 表面 1 表面 1 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 加工中心加工工序的工步內(nèi)容： 工步 1： 粗銑表面 1及槽、鉆擴(kuò)鉸孔 工步 2： 粗精銑表面 2型面 工步 3： 精銑表面 1型面 28 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 28 數(shù) 控 鏜 銑 及 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 常用對刀方式 對刀 是確定工件在機(jī)床上的位置， 也即是確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐 標(biāo)系的相互位置關(guān)系。對

25、刀過程 一般是從各坐標(biāo)方向分別進(jìn)行， 它可理解為通過找正刀具與一個 在工件坐標(biāo)系中有確定位置的點 (即對刀點 )來實現(xiàn)。 光電式尋邊器對刀 心軸塊規(guī)對刀 偏心式尋邊器對刀 零件簡圖 工件原點 塊規(guī) X Y 29 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 29 數(shù) 控 鏜 銑 及 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 常用對刀方式 偏心式尋邊器對刀 主要特點： 對刀時尋邊器不需回轉(zhuǎn)； 可快速對工件邊緣定位； 對刀精度可達(dá) 0.005mm； 應(yīng)用范圍包括表面邊緣、內(nèi)孔及外圓 的高效對刀 30 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 30 數(shù)

26、 控 鏜 銑 及 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 常用對刀方式 偏心式尋邊器對刀 對刀過程： 10mm的直柄可安裝于彈簧夾頭刀柄或鉆夾頭刀柄上； 請以手指輕壓測測頭的側(cè)邊，使其偏心 0.5mm； 使其以 400-600rpm的速度轉(zhuǎn)動； 如圖 2所示使測頭與工件的端面相接觸，慢慢地碰觸移動， 就會變成如圖 3所示，測頭不再振動，宛如靜止的狀態(tài)接觸， 以更細(xì)微的進(jìn)給來碰觸移動的話，測頭就會如圖 4所示，開始 朝一定的方向滑動。 這個滑動起點就是所要尋求的基準(zhǔn)位置； 工件端面所在的位置，就是加上測頭半徑 5mm的坐標(biāo)位置 圖 1 圖 2 圖 3 圖 4

27、 31 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 31 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 Z軸設(shè)定器 自動對刀器 刀具長度方向的對刀： Z軸設(shè)定器： 是用以對刀具長度補(bǔ)償?shù)囊环N測量裝置。對刀準(zhǔn)確、效 率高等特點； 縮短了加工準(zhǔn)備時間。采用手動方式工作，即：對刀時， 機(jī)床的運(yùn)動由操作者手動控制，特別適合單件、小批量生產(chǎn)； 自動對刀器： 能在對刀時將對刀器產(chǎn)生的信號通過電纜輸出至機(jī)床的 數(shù)控系統(tǒng)，以便結(jié)合專用的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動對刀、自動設(shè)定或更新刀 具的半徑和長度補(bǔ)償值； 對刀儀： 用于機(jī)外對刀，在使用前就可測量出刀具的準(zhǔn)確尺寸數(shù)據(jù) 對刀儀

28、 刀具長度測量 刀具直徑測量 32 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 加工工藝分析 數(shù)控鏜銑或加工中心 加工零件 的表面不外乎平面、輪廓、曲面、孔 和螺紋等，主要要考慮到所選加工方法要與零件的表面特征、所要 求達(dá)到的精度及表面粗糙度相適應(yīng)。 在數(shù)控鏜銑床及加工中心上可銑削平面、平面輪廓及曲面。 孔加工的方法有鉆削、擴(kuò)削、鉸削、銑削和鏜削等； 螺紋的加工可采用攻螺紋、銑螺紋等方法 33 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 平面輪廓加工

29、 銑削 平面類零件 周邊輪廓一般采用立銑刀。刀具的尺寸應(yīng)滿足： 刀具半徑 R小于朝輪廓內(nèi)側(cè)彎曲的最小曲率半徑 min， 一般 可取 R=(0.8 0.9) min； 如果 min過小，為提高加工效率，可先采用大直徑刀具進(jìn)行 粗加工，然后按上述要求選擇刀具對輪廓上殘留余量過大的局 部區(qū)域處理后再對整個輪廓進(jìn)行精加工 刀具的選擇 34 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 平面輪廓加工 確定走刀路線的一般原則是： 保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。 縮短走刀路線，減少進(jìn)退刀時間和其他輔助時間。 方便

30、數(shù)值計算，減少編程工作量。 盡量減少程序段數(shù)。 注意： 對于平面輪廓的銑削，無論是外輪廓或內(nèi)輪 廓，要安排刀具從切向進(jìn)入輪廓進(jìn)行加工，當(dāng)輪廓 加工完畢之后，要安排一段沿切線方向繼續(xù)運(yùn)動的 距離退刀，這樣可以避免刀具在工件上的切人點和 退出點處留下接刀痕 走刀路線的確定 35 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 原點 刀具運(yùn)動軌跡 取消刀具補(bǔ)償點 圓弧切入點 原點 切入點 切出點 刀具運(yùn)動軌跡 (a) 銑削外圓加工路徑 (b) 銑削內(nèi)圓加工路徑 銑削圓的切入切出路徑 切入切出路徑 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定

31、平面輪廓加工 36 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 課堂討論 3 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 請仔細(xì)觀察如下視頻，說明刀 具走刀路徑是否合理？為什么？ 37 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 平面輪廓加工 走刀路線對切削加工影響實例 銑削夾緊不良的工件時刀具 的路徑： 對于長刀具長度（大 于 3倍直徑），在由于振動不 可能側(cè)銑的情況下推薦使用插 銑（軸向銑削） 插銑加工 刀具懸伸長時將 產(chǎn)生振動和變形 此時插銑可能是 唯一可行的方案

32、 側(cè)銑加工 側(cè)銑加工 38 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 型腔加工 型腔三種走刀路線 環(huán)切法 行切法 行切 +環(huán)切法 型腔加工 39 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 型腔加工 開始切削型腔的方法 主要有以下三種方法： 預(yù)鉆削起始孔。不推薦這種方法： 這需要增加一種刀具，從切削的觀 點看，刀具通過預(yù)鉆削孔時因切削力而產(chǎn)生不利的振動。當(dāng)使用預(yù)鉆削 孔時，常常會導(dǎo)致刀具損壞； 最佳的方法之一是使用 X/Y和 Z方向的線性坡走切削，

33、以達(dá)到全部軸向 深度的切削； 可以以螺旋形式進(jìn)行圓插補(bǔ)銑。這是一種非常好的方法，因為它可產(chǎn) 生光滑的切削作用，而只要求很小的開始空間 坡走銑 螺旋插補(bǔ)銑 40 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 傳統(tǒng)切削型腔角方法的不足： 傳統(tǒng)的切削角的方法是使用直線插補(bǔ)（ G01） ,在角的過渡不連續(xù)。 這就是說，當(dāng)?shù)毒叩竭_(dá)角落時，由于線性軸的動力特性限制，刀 具必須減速。在電機(jī)改變進(jìn)給方向前，有一短暫的停頓，這會產(chǎn) 生大量的熱量和摩擦。很長的接觸長度會導(dǎo)致切削力的不穩(wěn)定， 并常常使角落切削不足。典型的結(jié)果是振動

34、 刀具越大和越長， 或刀具總懸伸越大，振動越強(qiáng) 課堂討論 4 ： 加工型腔角落的方法 解決方案 ? 41 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 問題的最佳解決方案： 使用圓角半徑比角圓角半徑小的刀具。用圓插補(bǔ) 加工角落。這種加工方法通過刀具的運(yùn)動產(chǎn)生了光 滑和連續(xù)的過渡，產(chǎn)生振動的可能性大大地降低了。 另一種解決方案是通過圓插補(bǔ)產(chǎn)生比圖樣上的規(guī) 定稍大些的圓角半徑。這是很有利的，這樣，有時 就可在粗加工中使用較大的刀具，以保持高生產(chǎn)率。 在角落處余下的加工余量可以采用較小的刀具進(jìn)行 固定銑削或圓插補(bǔ)切

35、削 課堂討論 5 ： 加工型腔角落的方法 42 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 曲面加工 走刀路線的選擇 2軸半聯(lián)動加工 3軸聯(lián)動加工 5軸聯(lián)動加工 刀具軸線 補(bǔ)償平面 實際刀具軌跡 編程軌跡 加工工件 適用于曲率半徑變化不大和精 度要求不高的曲面的粗加工 各種曲面類零件最理想的加工 方法 適用于曲率半徑變化較大和精 度要求較高的曲面的精加工 43 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 順銑與逆銑 順 銑 逆 銑 在

36、銑削加工中，銑刀的走刀方向與在切削點的切削 分力方向相 同 在銑削加工中，銑刀的走刀方向與在切削點的切削 分力方向相反 44 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 順銑與逆銑 順銑與逆銑比較： 一般來說，在逆銑中刀具壽命比在順銑中 短，這是因為在逆銑中產(chǎn)生的熱量比在順銑 中明顯的高。在逆銑中當(dāng)切屑厚度從零增加 到最大時，由于切削刃受到的摩擦比在順銑 中強(qiáng)，因此會產(chǎn)生更多的熱量。 逆銑中徑向力也明顯高，這對主軸軸承有 不利影響。在順銑中，切削刃主要受到的是 壓縮應(yīng)力，這與逆銑中產(chǎn)生的拉力相比，對 硬質(zhì)合金

37、刀具或整體硬質(zhì)合金刀具的影響有 利得多 順銑與逆銑的選擇： 通常，由于數(shù)控機(jī)床傳動采 用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進(jìn)給傳動 間隙很小，順銑的工藝性就優(yōu) 于逆銑。 如果零件毛坯為黑色金屬鍛 件或鑄件，表皮硬而余量一般 較大，這時采用逆銑較為合理 45 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 請仔細(xì)觀察如下視頻，說明銑削輪廓采用的是 順銑還是逆銑？ 課堂討論 6 ： 順銑與逆銑 46 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 孔加工 孔加工方法的選

38、擇 孔加工的常用方法選擇： 對于直徑大于 30mm的已鑄出或鍛出的毛坯孔的孔加工，一般 采用粗鏜 半精鏜 孔口倒角 精鏜的加工方案； 孔徑較大的可采用立銑刀粗銑 精銑加工方案； 孔中空刀槽可用鋸片銑刀在孔半精鏜之后、精鏜之前銑削完成， 也可用鏜刀進(jìn)行單刀鏜削，但單刀鏜削效率較低； 對于直徑小于 30mm無底孔的孔加工，通常采用锪平端面 打中心孔 鉆 擴(kuò) 孔口倒角 鉸加工方案，對有同軸度 要求的小孔，需采用锪平端面 打中心孔 鉆 半精鏜 孔口倒角 精鏜 (或鉸 )加工方案 孔加工主要方法： 鉆削、擴(kuò)削、鉸削、 銑削和鏜削 47 第五章

39、 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 請仔細(xì)觀察如下視頻，說明零件中 各孔加工采用的是什么方法？為什么？ 課堂討論 7 ： 孔加工方法的選擇 48 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 螺紋加工 螺紋加工方法的選擇 螺紋加工方法選擇： 內(nèi)螺紋的加工根據(jù)孔徑的大小，一般情況下， M6 M20之間的螺紋， 通常采用攻螺紋的方法加工。因為加工中心上攻小直徑螺紋絲錐容易 折斷， M6以下的螺紋，可在加工中心上完成底孔加工再通過其他手段 攻螺紋。對于外螺紋或

40、 M20以上的內(nèi)螺紋，一般采用銑削加工方法 螺紋加工主要方法： 攻螺紋、銑螺紋 攻螺紋 銑螺紋 49 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 49 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 切削用量的確定 粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本； 半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、 經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊， 并結(jié)合經(jīng)驗而定。切削速度的選擇主要取決于被加工工件的材質(zhì)； 進(jìn)給速度的選擇主要取決于被加工工件的材質(zhì)及刀具的直徑。刀具 生產(chǎn)廠家的刀具樣本附有刀具切削參數(shù)選

41、用表，可供參考。 但切削參數(shù)的選用同時又受機(jī)床、刀具系統(tǒng)、被加工工件形狀以及 裝夾方式等多方面因素的影響，應(yīng)根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整切削速度 和進(jìn)給速度。當(dāng)以刀具壽命為優(yōu)先考慮因素時，可適當(dāng)降低切削速度 和進(jìn)給速度；當(dāng)切屑的離刃狀況不好時，則可適當(dāng)增大切削速度 。 合理選擇切削用量的原則 50 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 50 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 切削用量的確定 切削速度 (vc) D1(mm);銑刀直徑 (3.14):圓周率 n(min-1):主軸轉(zhuǎn)速 vc(m/min):切削速度 (例題 ) 主軸轉(zhuǎn)速 3

42、50min-1、銑刀直徑 125，求此時的切削速 度。 (答） =3.14、 D1=125、 n=350代入公式 vc=( D1 n) 1000=(3.14 125 350) 1000 =137.4(m/min) 切削速度為 137.4m/min 平面銑削加工的計算式 51 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 51 (例題 ) 每刃進(jìn)給量 0.1mm/齒，銑刀刃數(shù) 10齒、 主軸轉(zhuǎn)速 500min-1,求工作臺進(jìn)給速 度 ? (答） 由公式、 vf=fz z n=0.1 10 500=500mm/m in， 求出工作臺進(jìn)給速度為 500mm/min。 數(shù) 控 鏜 銑

43、、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 切削用量的確定 每齒進(jìn)給量 (fz)、工作臺進(jìn)給速度 (Vf) vf(mm/min): 每分鐘工作臺進(jìn)給速度 z:刃數(shù) n(min-1): 主軸轉(zhuǎn)速 (每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f z fz) fz(mm/tooth): 每齒進(jìn)給量 (例題 ) 主軸轉(zhuǎn)速 500min-1、銑刀刃數(shù) 10刃， 工作臺進(jìn)給速度 500mm/min，求此時 每齒進(jìn)給量。 (答） 由公式、 fz=Vf (z n)=500 (10 500)=0.1m m/tooth 求出每齒進(jìn)給量為 0.1mm/齒 平面銑削加工的計算式 52 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工

44、藝 52 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 切削用量的確定 1.用 計算 P點切削速度。 (傾斜面加工時，切深邊界部的切削速度 ) n（ min-1）刀具轉(zhuǎn)速 2.用 ap 計算 Q點切削速度。 (切深邊界部的切削速度 ) n（ min-1）刀具轉(zhuǎn)速 實際切削速度的計算方法 53 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 53 (例題 ) 主軸轉(zhuǎn)速 1350min-1、鉆頭直徑 12，求切削速度。 (答 ) 將 =3.14 D1=12 n=1350代入公

45、 式 vc= D1 n 1000=3.14 12 1 350=50.9m/min 據(jù)此，得出切削速度為 50.9m/min。 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 切削用量的確定 孔加工的計算式 vc(m/min)：切削速度 (3.14)：圓周率 D1 (mm)：鉆頭直徑 n(min-1) ：主軸轉(zhuǎn)速 用 1000去除，為將 mm換算成 m vf(mm/min)：主軸（ Z軸） 進(jìn)給速度 fr(mm/rev)：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 n(min-1) ：主軸轉(zhuǎn)速 (例題 ) 主軸轉(zhuǎn)速 1350min-1、鉆頭直 徑 12，求切削速度。 (答 ) 代入

46、公式 vf=fr n=0.2 1350=270mm/ min 由此得出主軸每分鐘進(jìn)給量 為 270mm/min。 主軸每分鐘進(jìn)給量 (vf) 切削速度 (vc) 54 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 54 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心 加 工 工 藝 的 制 定 切削用量選用綜合實例 1 切削條件： 立銑刀直徑 : 12mm vc : 200m/min (5,300min-1) vf : 1,060mm/min 工件材料 : SKD11(180HB) 切削液 : 干切削 55 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 55 數(shù) 控 鏜 銑 、 加 工 中 心

47、加 工 工 藝 的 制 定 切削用量選用綜合實例 2 切削條件： 立銑刀直徑 : 1 mm vc : 00m/min vf : 10000mm/min 工件材料 : NAK80 (40HRC) 切削液 : 干切削 56 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 56 典 型 零 件 加 工 工 藝 分 析 典型零件加工工藝分析 已知該零件的毛坯為 100mm 80mm 27mm 的方形坯料，材料為 45鋼 ，且底面和四個輪廓面均 已加工好，要求在立式加 工中心上加工頂面、孔及 溝槽。 零件圖樣 57 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 57 零件號 101 零件名稱 編制

48、日期 2003/10/5 程序號 O1011 編 制 陳洪濤 工 步 號 程序 段號 工步內(nèi)容 刀具 切 削 用 量 S功能 F功能 切深 /mm 1 N11 粗銑頂面 端面銑刀（ 125） v=90m/min f=0.2mm/齒 2.5 S240 F300 2 N12 鉆 32， 12孔中心孔 中心鉆（ 2） 2.5 S1000 F100 3 N13 鉆 32， 12孔至 11.5 麻花鉆（ 11.5） v=20m/min f=0.2mm/rev S550 F110 4 N14 擴(kuò) 32孔至 30 麻花鉆（ 30） v=25 m/min f=0.3mm

49、/rev S280 F85 5 N15 鉆 3-6孔至尺寸 麻花鉆（ 6） v=20m/min f=0.2mm/rev S1100 F220 6 N16 粗銑 60沉孔及溝槽 立銑刀（ 18， 2刃） v=20m/min f=0.15mm/齒 5 S370 F110 數(shù)控加工工序卡片 典 型 零 件 加 工 工 藝 分 析 58 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 58 7 N17 鉆 4-M8底孔至 6.8 麻花鉆（ 6.8） v=20m/min f=0.15mm/rev S950 F140 8 N18 鏜 32孔至 31.7 鏜刀（ 31.7） v=80m/min f=0

50、.15mm/rev 1.7 S830 F120 9 N19 精銑頂面 端面銑刀（ 125） v=120m/min f=0.15mm/齒 0.5 S320 F280 10 N20 鉸 12孔至尺寸 鉸刀（ 12） v=6m/min f=0.25mm/rev S170 F42 11 N21 精鏜 32孔至尺寸 微調(diào)精鏜刀（ 32） v=90m/min f=0.08mm/rev 0.3 S940 F75 12 N22 精銑 60沉孔及溝槽至尺寸 立銑刀（ 18， 4刃） v=25m/min f=0.08mm/齒 0.3 S460 F150 13 N23 12孔口倒角 倒角刀（ 20） v=20m/min f=0.2mm/rev S550 F110 14 N24 3-6， M8孔口倒角 麻花鉆（ 11.5） v=20m/min f=0.15mm/rev S830 F120 15 N25 攻 4-M8螺紋成 絲錐（ M8） v=8m/min S320 F400 典 型 零 件 加 工 工 藝 分 析 59 第五章 數(shù)控鏜、銑床及加工中心加工工藝 59 課堂討論 8 ： 請仔細(xì)觀察視頻，分析該零件 加工工藝遵循了哪些工藝原則 ? 典 型 零 件 加 工 工 藝 分 析 60 第五章 數(shù)控鏜、銑及加工中心加工工藝