模块五典型零件数控铣削加工工艺分析课件.ppt

模块五 典型零件数控铣削加工工艺分析,项目一“法兰盘”零件加工工艺的编制,【工作任务】,本项目完成如图5-1所示“法兰盘”零件的数控铣削加工工艺的分析与编制。材料为HT200铸铁,毛坯尺寸为170mm110mm50mm。,图5-1“法兰盘”零件图,【能力目标】,1.会拟定平面及平面轮廓类零件的数控铣削加工路线；2会选择平面及平面轮廓类零件的数控铣削加工刀具；3会选择平面及平面轮廓类零件的数控铣削加工夹具，确定装夹方案；4会按照平面及平面轮廓类零件的数控铣削加工工艺选择合适的切削用量与机床；5会编制平面及平面轮廓类零件的数控铣削加工工艺文件。,一、零件图的工艺分析,数控铣削零件图纸工艺分析包括分析零件图纸技术要求、检查零件图的完整性和正确性、零件的结构工艺性分析和零件毛坯的工艺性分析。,（一）分析零件图技术要求,分析铣削零件图技术要求时，主要考虑如下方面：（1）各加工表面的尺寸精度要求；（2）各加工表面的几何形状精度要求；（3）各加工表面之间的相互位置精度要求；（4）各加工表面粗糙度要求以及表面质量方面的其他要求；（5）热处理要求及其他要求。,（二）检查零件图的完整性和正确性,数控铣削加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何要素间的相互关系（如相切、相交、垂直、平行和同心等）应明确；各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸；尺寸、公差和技术要求是否标注齐全等。例如，在实际加工中常常会遇到图纸中缺少尺寸，给出的几何要素的相互关系不够明确，使编程计算无法完成，或者虽然给出了几何要素的相互关系，但同时又给出了引起矛盾的相关尺寸，同样给数控编程计算带来困难。另外，要特别注意零件图纸各方向尺寸是否有统一的设计基准，以便简化编程，保证零件的加工精度要求。,（三）零件的结构工艺性分析,零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性,可以使零件加工容易,节省工时和材料。而较差的零件结构工艺性，会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。,图5-2 封闭尺寸零件加工要求,（1）零件图纸上的尺寸标注应方便编程在分析零件图时，除了考虑尺寸数据有否遗漏或重复、尺寸标注是否模糊不清和尺寸是否封闭等因素外。还应该分析零件图的尺寸标注方法是否便于编程。无论是用绝对、增量、还是混合方式编程，都希望零件结构的形位尺寸从同一基准出发标注尺寸或直接给出坐标尺寸。,图5-3 轮廓尺寸公差带的调整,（2）分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度检查零件加工结构的质量要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。虽然数控铣床的加工精度高，但对一些过薄的腹板和缘板零件应认真分析其结构特点。均修改为对称公差），计算与编程时选用括号内的尺寸进行。,（3）尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸 1）零件的槽底圆角半径内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。如图5-4所示的零件，其结构工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转角圆弧半径的大小等因素有关。,图5-4 内槽结构工艺性对比图（a）内槽结构工艺性不好(b)内槽结构工艺性较好,2）转接圆弧半径值大小的影响 转接圆弧半径大，可以采用较大铣刀加工，效率高，且加工表面质量也较好，因此工艺性较好。铣槽底平面时，槽底圆角半径不要过大。如图5-5所示，铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径dD-2r(为铣刀直径），当一定时，越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。当铣削的底面面积较大，底部圆弧r也较大时，我们只能用两把r不同的铣刀分两次进行切削。,图5-5 槽底平面圆弧对铣削工艺的影响,（4）保证基准统一原则 有些零件需要多次装夹才能完成加工时，如图5-6所示，由于数控铣削不能采用“试切法”来接刀，会因为零件的重新安装而接不好刀。为避免两次装夹误差，最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的孔作为定位基准孔，如果零件上没有基准孔，可专门设置工艺孔作为定为基准（如在毛坯上增加工艺凸耳设基准孔）。如实在无法制出基准孔，也要用经过精加工的面作为统一基准。,图5-6 必须两次安装加工的零件,（四）零件毛坯的工艺性分析,（1）分析毛坯余量毛坯主要指锻件、铸件。锻件在锻造时欠压量与允许的错模量会造成余量不均匀；铸件在铸造时因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不均匀。此外，毛坯的挠曲和扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸。因此，在对毛坯的设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处增加适当的余量。,（2）分析毛坯装夹适应性主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中加工出较多表面。对不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。,图5-7 增加毛坯辅助基准,二、数控铣削加工工艺路线的确定,（一）加工方法选择,1平面加工方法的选择,数控铣削平面主要采用端铣刀、立铣刀和面铣刀加工。粗铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可以达到IT10IT12，表面粗糙度Ra6.325m；精铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可以达到IT7IT9，表面粗糙度Ra1.66.3m；当零件表面粗糙度要求较高时，应采用顺铣方式。,2平面轮廓的加工方法平面轮廓类零件的表面多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用3坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。,图5-8 平面轮廓铣削,3曲面轮廓的加工方法立体曲面的加工应根据曲面形状、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。（1）对曲率变化不大和精度要求不高的曲面粗加工，常采用两轴半坐标的”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。,图5-9 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精加工，常用X、Y、Z三坐标联动插补的行切法加工。如图5-10所示为3轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹。（3）对像叶轮、螺旋浆这样的复杂零件，因其叶片形状复杂，刀具容易与相邻表面干涉，常用X、Y、Z、A和B的五坐标联动数控铣床加工。,图5-10 3轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹,1加工阶段的划分（1）粗加工阶段主要任务是切除各表面上的大部分余量，其目的是提高生产率。（2）半精加工阶段其任务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工（精铣或精磨）做好准备，并完成一些次要表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等。（3）精加工阶段保证各主要表面达到图纸规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，其主要目标是如何保证加工质量。（4）光整加工阶段任务是对零件上精度和表面粗糙度要求很高的表面，需要进行光整加工。其目的是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。,（二）划分加工阶段,2划分加工阶段的目的(1)保证加工质量 使粗加工产生的误差和变形，通过半精加工和精加工予以纠正，并逐步提高零件的加工精度和表面质量。(2)合理使用设备 避免以精干粗，充分发挥机床的性能，延长使用寿命。(3)便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合的更好，热处理变形可以通过精加工予以消除。(4)有利于及早发现毛坯的缺陷，粗加工时发现毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成资源的浪费。,在数控铣床上加工零件，工序比较集中，一般只需一次装夹即可完成全部工序的加工。为了提高数控铣床的使用寿命，保持数控铣床的精度，降低零件的加工成本，通常是把零件的粗加工，特别是零件的基准面、定位面在普通机床上加工。单件小批生产时，通常采用工序集中原则；成批生产时，可按工序集中原则划分，也可按工序分散原则划分，应视具体情况而定。对于结构尺寸和重量都很大的重型零件，应采用工序集中原则，以减少装夹次数和运输量。对于刚性差、精度高的零件，应按工序分散原则划分工序。在数控铣床上加工的零件，一般工序的划分方法有以下几种：,（三）划分加工工序,（1）刀具集中分序法这种方法就是按所用刀具来划分工序，用同一把刀具加工完成所有可以加工的部位，然后再换刀。这种方法可减少不必要的定位误差。（2）粗、精加工分序法根据零件的形状、尺寸精度等因素，按粗、精加工分开的原则，先粗加工，再半精加工，最后精加工。（3）加工部位分序法即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形状简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度比较低的部位，再加工精度比较高的部位。（4）安装次数分序法以一次安装完成的那一部分工艺过程作为一道工序。这种划分方法适用于工件的加工内容不多，加工完成后就能达到待检状态。,（四）确定加工工序,铣削加工零件划分工序后，各工序的先后顺序安排通常要遵循如下原则：（1）基面先行原则 用作精基准的表面，要首先加工出来。因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。（2）先粗后精原则 各个表面的加工顺序按照粗加工半精加工精加工光整加工的顺序依次进行，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。（3）先主后次原则 零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等加工，可放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。（4）先面后孔原则 对箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，这样安排加工顺序，一方面用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面在加工过的平面上加工孔，孔加工的编程数据比较容易确定（如R点的高度），并能提高孔的加工精度，特别是钻孔时的轴线不易歪斜。,（五）数控铣削工序的各工步顺序,安排工步时除考虑通常的工艺要求之外，还应考虑下列因素：（1）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的内容，最好接连进行，以减少刀具更换次数，节省辅助时间。如图5-11所示可以用同一把钻头把不在同一高度的中心孔一次加工完。,图5-11 不在同一高度的中心孔一次加工完成,（2）在一次安装的工序中进行的多个工步，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。（3）工步顺序安排和工序顺序安排一些考虑是类似的，如都遵循由粗到精原则。先进行重切削、粗加工，去除毛坯大部分加工余量，然后安排一些发热小、加工要求不高的加工内容（如钻小孔、攻螺纹等），最后再精加工。如对箱体类零件的结构加工，集中原来普通机床需要的多个工序，成为CNC加工中心中一个工序，该工序的各个工步加工顺序建议参照下列次序：粗铣大端面粗镗孔、半精镗孔立铣刀加工加工中心孔钻孔攻螺纹孔和平面精加工。（4）考虑走刀路线，减少空行程。如决定某一结构的加工 顺序时，还应兼顾到邻近的加工结构的加工顺序，考虑相邻加工结构的一些相似的加工工步能否统一起来，用一把刀接连加工，减少换刀次数和空行程移动量。,1铣削加工的特点和方式（1)铣削特点概述数控铣削与数控车削比较有如下特点：1）多刃切削：铣刀同时有多个刀齿参加切削，生产率高。2）断续切削：铣削时，刀齿依次切入和切出工件，易引起周期性的冲击振动。3）半封闭切削：铣削的刀齿多，使每个刀齿的容屑空间小，呈半封闭状态，容屑和排屑条件差。（2)周铣和端铣铣刀对平面的加工，存在周铣与端铣两种方式，如图5-12。周铣平面时，平面度的好坏主要取决于铣刀的圆柱素线的直线度。因此，在精铣平面时，铣刀的圆柱度一定要好。用端铣的方法铣出的平面，其平面度的好坏主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度。,（六）进给加工路线的确定,（a）,（b）,（c）,（d）,图5-12 铣刀平面加工的周铣和端铣,（a）圆柱铣刀的周铣（b）端铣刀的端铣（c）立铣刀同时周、端铣（d）键槽铣刀的周、端铣,1）端铣用的面铣刀其装夹刚性较好，铣削时振动较小。而周铣用的圆柱铣刀刀杆较长、直径较小、刚性较差，容易产生弯曲变形和引起振动。2）端铣时同时工作的刀齿数比较周铣时多，工作较平稳。这时因为端铣时刀齿在铣削层宽度的范围内工作。而周铣时刀齿仅在铣削层侧向深度的范围内工作。一般情况下，铣削层宽度比铣削层深度要大得多，所以端铣的面铣刀和工件的接触面较大，同时工作的刀齿数也多，铣削力波动小。而在周铣时，为了减小振动，可选用大螺旋角铣刀来弥补这一缺点。3）端铣用面铣刀切削，其刀齿的主、副切削刃同时工作，由主切削刃切去大部分余量，副切削刃则可起到修光作用，铣刀齿刃负荷分配也较合理，铣刀使用寿命较长，且加工表面的表面粗糙度值也比较小。而周铣时，只有圆周上的主切削刃在工作，不但无法消除加工表面的残留面积，而且铣刀装夹后的径向圆跳动也会反映到加工工件的表面上。4）端铣的面铣刀，便于镶装硬质合金刀片进行高速铣削 和阶梯铣削，生产效率高，铣削表面质量也比较好。而周铣用的圆柱铣刀镶装硬质合金刀片则比较困难。,(3)顺铣与逆铣1)周铣时的顺铣和逆铣,2）端面铣削的形式 端面铣削中传统上有三种铣削方式：对称方式、不对称逆铣方式、不对称顺铣方式。对称铣削方式中，刀具沿槽或表面的中心线运动，进给加工中，同时存在顺铣和逆铣，刀具在中心线的一侧顺铣，而在中心线的另一侧逆铣。对于大多数端面铣削，保证顺铣是最好的选择（顺铣和逆铣在圆周铣削中的应用要比端面铣削中的应用更为常见）。端面铣削顺铣和逆铣的三种形式见表5-3。,表5-3 端面铣削顺铣和逆铣的三种形式,（4）逆铣、顺铣的选择当工件表面有硬皮、机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣。因逆铣时，刀齿从已加工表面切入的，不会崩刃，机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行，因此粗铣时尽量采用逆铣。当工件表面无硬皮、机床进给机构无间隙时，应选用顺铣。因为顺铣加工后，零件表面质量好，刀齿磨损小，因此精铣时，应尽量采用顺铣。一般精铣采用顺铣。在机床主轴正向旋转，刀具为右旋铣刀时，顺铣正好符合左刀补（即G41），逆铣正好符合右刀补（即G42）。所以，一般情况下，精铣用G41建立刀具半径补偿，粗铣用G42建立刀具半径补偿。,2加工工艺路线在确定数控铣削加工路线时，应遵循如下原则：保证零件的加工精度和表面粗糙度；使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率；使节点数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量；最终轮廓一次走刀完成。（1）铣削平面类零件的加工路线 铣削平面类零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心设计。1）铣削外轮廓的加工路线 铣削平面零件外轮廓刀具切入工件时，应避免沿零件外轮廓的法向切入，而应沿切削起始点的延长线切向逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡，以避免加工表面产生划痕。在切离工件时，也应避免在切削终点处直接抬刀，要沿着切削终点延伸线逐渐切离工件。如图5-13所示。当用圆弧插补方式铣削外整圆时，如图5-14所示，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处2直接退刀，而应让刀具沿切线方向多运动一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰，造成工件报废。,图5-13 外轮廓加工刀具的切入和切出,图5-14 外轮廓加工刀具的切入和切出,2）铣削内轮廓的加工路线铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切入切出。,图5-15 内轮廓加工刀具的切入和切出,图5-16 无交点内轮廓加工刀具的切入和切出,当用圆弧插补铣削内圆弧时，也要遵循从切向切入、切出的原则，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线，提高内孔表面的加工精度和质量，如图5-17所示。,图5-17 内轮廓加工刀具的切入和切出,（a）,（b）,（c）,图5-18 内槽加工路线,（a）行切法（b）环切法（c）行切法+环切法,3）铣削内槽的加工路线所谓内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹槽，一般用平底立铣刀加工，刀具圆角半径应符合内槽的图纸要求。,（2）铣削曲面轮廓的进给路线铣削曲面时，常用球头铣刀采用“行切法”进行加工。对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。,图5-19 符合直纹曲面形成的加工路线,图5-20 符合给出数学模型的加工路线,【任务实施】,（1）零件图的工艺分析,1）加工内容该零件主要由平面、孔系及外轮廓组成，因为毛坯是长方块件，尺寸为170mm110 mm50mm，加工内容包括 40H7mm的内孔、阶梯孔 13mm和 22mm、三个平面（60mm上表面、160mm上阶梯表面和下底面）、60mm外圆轮廓；安装底板的菱形并用圆角过渡的外轮廓。,2）加工要求零件的主要加工要求为：40H7mm的内孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，为Ra1.6m。其它的一般加工要求为：阶梯孔 13mm和 22mm只标注了基本尺寸，可按自由尺寸公差等级IT11IT12处理，表面粗糙度要求不高，为Ra12.5m；平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3m。,3）各结构的加工方法由于 40H7mm的内孔的加工要求较高，拟定钻中心孔钻孔粗镗（或扩孔）半精镗精镗的方案；阶梯孔 13mm和 22mm可选择钻孔一锪孔方案。60mm上表面160mm下底面可用面铣刀，采用粗铣精铣的方法；160mm上阶梯表面和 60mm外圆轮廓可用立铣刀，采用粗铣精铣方法同时加工出；菱形并圆角过渡的外轮廓也可用立铣刀，采用粗铣精铣方法加工出。,（2）数控机床选择零件加工的机床选择XK714A型数控铣床，机床的数控系统为SIEMENS 802D；主轴电机容量4.0 kW；主轴变频调速变速范围1004000r/min；工作台面积（长宽）1120mm 250mm；工作台纵向行程760mm；主轴套筒行程120mm；升降台垂向行程（手动）400mm；定位移动速度 2.5m/min；铣削进给速度范围00.50m/min；脉冲当量0.001mm；定位精度0.03 mm/300 mm；重复定位精度0.015mm工作台允许最大承载256kg。选用的机床能够满足本零件的加,（3）加工顺序的确定根据基面先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。由图5-1可见，零件的高度Z向基准是160mm下底面，长、宽方向的基准是 40H7mm的内孔的中心轴线。从工艺的角度看160mm下底面也是加工零件各结构的基准定位面，因此，在对各个加工内容加工先后顺序的排列中，第一个要加工的面是160mm下底面，且该表面的加工与其它结构的加工不可以放在同一个工序。40H7mm的内孔的中心轴线又是底板的菱形并圆角过渡的外轮廓的基准，因此它的加工应在底板的菱形外轮廓的加工前，加工中考虑到装夹的问题，40H7mm的内孔和底板的菱形外轮廓也不便在同一次装夹中加工。,按数控加工应尽量集中工序加工的原则，可把 40H7mm的内孔、阶梯孔 13mm和 22mm、60mm上表面、160mm上阶梯表面、60mm外圆轮廓在一次装夹中加工出来。这样按装夹次数为划分工序的依据，则该零件的加工主要分三个工序，并且次序是：加工160mm下底面加工60mm上表面、160mm上阶梯表面和轮廓，40H7mm的内孔、阶梯孔 13mm、22mm加工底板的菱形外轮廓。在加工 40H7mm的内孔、阶梯孔 13mm和 22mm、60mm上表面、160mm上阶梯表面的工序中，根据先面后孔的原则，又宜将 60mm上表面、160mm上阶梯表面及60mm外圆轮廓的加工放在孔加工之前，且 60mm上表面加工在前。至此零件的加工顺序基本确定，总结如下：1）第一次装夹：加工160mm下底面；2）第二次装夹：加工 60mm上表面加工160mm上阶梯表面及 60mm外圆轮廓加工 40H7mm的内孔、阶梯孔 13mm和 22mm；第三次装夹：加工底板的菱形外轮廓。,（4）确定装夹方案1）根据零件的结构特点，第一次装夹：加工C面，选用平口虎钳夹紧。2）第二次装夹加工 60mm上表面、加工160mm上阶梯表面及 60mm外圆轮廓、加工 40H7mm的内孔、阶梯孔 13mm和 22mm，也可选用平口虎钳夹紧，但注意的是工件宜高出钳口25mm以上，下面用垫块，垫块的位置要适当，应避开钻通孔加工时的钻头伸出的位置。3）铣削底板的菱形外轮廓时，采用典型的一面两孔定位方式，即以底面、40H7mm和一个 13mm孔定位，用螺纹压紧 的方法夹紧工件。测量工件零点偏置值时，应以 40H7mm已加工孔面为测量面，用主轴上装百分表找 40H7mm的孔心的机床X、Y机械坐标值作为工件X、Y向的零点偏置值。,（5）刀具与切削用量选择该零件孔系加工的刀具与切削用量的选择参考表5-4所示。平面铣削上下表面时，表面宽度110mm，拟用面铣刀单次平面铣削，为使铣刀工作时有合理的切入切出角，面铣刀直径尺寸的选择最理想的宽度应为材料宽度的1.31.6倍，因此用160mm的硬合金面铣刀，齿数10，一次走刀完成粗铣，设定粗铣后留精加工余量0.5mm。加工 60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，考虑 60mm外圆及其台阶面同时加工完成，且加工的总余量较大，拟选用 63mm，四个齿的7：24的锥柄螺旋齿硬质 合金立铣刀加工；它具有的高效切削性能；因为表面粗糙度要求是Ra6.3m，因此粗精加工用一把刀完成，设定粗铣后留精加工余量0.5mm。粗加工时选=75m/min，=0.1mm，则n=3187563360，=0.14360140mm/min，精加工时取 80mm/min。底板的菱形外轮廓加工时，铣刀直径不受轮廓最小曲率半径限制，考虑到减少刀具数，还选用 63mm硬质合金立铣刀加工。（毛坯长方形底板上菱形外轮廓之外四个角可预先在普通机床上去除）。,（6）拟订数控铣削加工工序卡片 将零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数填入表5-4所示的数控加工工序卡片中，以指导编程和加工操作。,【能力拓展】,1简述零件数控铣削加工工序的划分原则。2简述数控铣削加工对毛坯加工余量的考虑。3简述适合数控铣削加工的零件各加工工序的顺序安排原则。4简述适合数控铣削加工的零件大致的加工顺序。5简述铣削时，周铣与端铣的选择原则。6编制如图5-21所示外轮廓加工工艺文件，其中毛坯尺寸为60mm60mm。,图5-21 铣轮廓的零件图,7编制如图5-22所示正七边形轮廓零件数控铣削加工工艺文件。,图5-22 正七边形轮廓零件图,项目二“平面凸轮槽”零件加工工艺的编制,【工作任务】,本项目完成如图5-23 所示“平面凸轮槽”零件中凸轮槽的数控铣削加工工艺的分析与编制。其外部轮廓尺寸已经由前道工序加工完，本工序的任务是在铣床上加工槽与孔，零件材料为HT200铸铁，小批量生产。,图5-23“平面凸轮槽”零件图,【能力目标】,1会选择内槽（型腔）起始切削的加工方法；2会拟定数控铣削零件内轮廓（凹槽型腔）的数控加工工艺；3会编制数控铣削零件内轮廓（凹槽型腔）的数控加工工艺文件。,一、内槽（型腔）起始切削的加工方法,（一）预钻削起始孔法,预钻削起始孔法就是在实体材料上先钻出比铣刀直径大的起始孔，铣刀先沿着起始孔下刀后，再按行切法、环切法或行切+环切法侧向铣削出内槽（型腔）的方法。一般不采用这种方法。,插铣法又称为Z轴铣削法或轴向铣削法，就是利用铣刀端面刃进行垂直下刀铣削的加工方法。采用这种方法开始铣削内槽（型腔），铣刀端部切削刃必须有一刃过铣刀中心（端面刃主要用来加工与侧面相垂直的底平面）。适合采用插铣法的场合是当加工任务要求刀具轴向长度较大时（如铣削大凹腔或深槽），采用插铣法可有效减小径向切削力，提高的加工稳定性，能够有效解决大悬深问题。,（二）插铣法,坡走铣法是开始切削内槽（型腔）的最佳方法之一，它是采用X、Y、Z三轴联动线性坡走下刀切削加工，以达到全部轴向深度的切削方法，如图5-24所示。,图5-24 坡走铣法,（三）坡走铣法,螺旋插补铣是开始切削内槽（型腔）的最佳方法，它是采用X、Y、Z三轴联动以螺旋插补形式下刀进行切削内槽（型腔）的加工方法，如图5-25所示。螺旋插补铣是一种非常好的开始切削内槽（型腔）加工方法，切削的内槽（型腔）表面粗糙度Ra值较小，表面光滑，切削力较小，刀具耐用度较高，只要求很小的开始切削空间。,图5-25 螺旋插补铣,（四）螺旋插补铣,二、挖槽加工工艺分析,（一）挖槽加工的形式,挖槽加工是轮廓加工的扩展，它既要保证轮廓边界，又要将轮廓内（或外）的多余材料铣掉，根据图纸要求的不同，挖槽加工通常有如图5-26所示的几种形式。,（a）,（b）,（c）,（d）,图5-26 挖槽加工的常见形式,注意：,（1）根据以上特征和要求，对于挖槽的编程和加工要选择合适的刀具直径，刀具直径太小将影响加工效率，刀具直径太大可能使某些转角处难于切削，或由于岛屿的存在形成不必要的区域。（2）由于圆柱形铣刀（键槽铣刀）垂直切削时受力情况不好，因此要选择合适的刀具类型，一般可选择双刃的键槽铣刀，并注意下刀时的方式，可选择斜向下刀或螺旋形下刀，以改善下刀切削时刀具的受力情况。（3）当刀具在一个连续的轮廓上切削时使用一次刀具半径补偿，刀具在另一个连续的轮廓上切削时应重新使用一次刀具半径补偿，以避免过切或留下多余的凸台。（4）切削如图5-26（d）所示的形状时，不能用图纸上所示的外轮廓作为边界，因为将这个轮廓作边界时角上的部分材料可能铣不掉。,如图5-27所示，工件毛坯为100mm80mm25mm的长方体零件，材料为45号钢，要加工成形中间的环形槽根据零件图分析，要加工的部位是一个环形槽，中间的凸台作为槽的岛屿，外轮廓转角处的半径是R4，槽较窄处的宽度是10mm，所以选用6mm的直柄键槽铣刀较合适。工件安装时可直接用平口钳来装夹。,图5-27 挖槽加工工艺处理,二、工艺分析及处理,【任务实施】,（1）零件图的工艺分析,由图5-23所示，凸轮槽形内、外轮廓由直线和圆弧组成，几何元素之间关系描述清楚完整，凸轮槽侧面与 20、12两个内孔表面粗糙度要求较高，为Ra1.6。凸轮槽内外轮廓面和 20孔与底面有垂直度要求。零件材料为HT200，切削加工性能较好。根据上述分析，凸轮槽内、外轮廓及 20、12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。,（2）确定装夹方案图5-28 凸轮槽加工装夹示意图根据零件的结构特点，加工 20、12两个孔时，以底面A定位(必要时可设工艺孔)，采用螺旋压板机构夹紧。加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和 20、12两个孔为定位基准。,图5-28 凸轮槽加工装夹示意图,为此，设计“一面两销”专用夹具，在一垫块上分别精镗 20、12两个定位销安装孔，孔距为65mm，垫块平面度为0.04mm。装夹示意如图5-28所示。采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时振动。,（3）确定加工顺序及进给路线 加工顺序的拟定按照基面先行、先粗后精的原则确定。因此应先加工用作定位基准的 20、12两个孔，然后再加工凸轮槽内外轮廓表面。为保证加工精度，粗、精加工应分开，其中 20、12两个孔的加工采用钻孔-粗铰-精铰方案。进给路线包括平面进给和深度进给两部分。平面进给时，外凸轮廓从切线方向切入，内凹轮廓从过渡圆弧切入。为使凸轮槽表面具有较好的表面质量，采用顺铣方式铣削，对外凸轮廓，按顺时针方向铣削，对内凹轮廓逆时针方向铣削，如图5-29所示为铣刀在水平面内的切入进给路线。深度进给有两种方法：一种是在XOZ平面(或YOZ平面)来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种方法是先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。,（a）,（b）,图5-29 平面槽形凸轮的切入进给路线,（a）直线切入外凸轮廓（b）过度圆弧切入内凹轮廓,根据零件的结构特点，铣削凸轮槽内、外轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，取为 6mm。粗加工选用 6高速钢立铣刀，精加工选用 6硬质合金立铣刀。所选刀具及其加工表面见表5-5“平面凸轮槽”零件数控加工刀具卡片。,（4）刀具选择,（5）切削用量的选择 凸轮槽内、外轮廓精加工时留0.1mm铣削余量，精铰 20、12两个孔时留0.lmm铰削余量。选择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，然后按式=dn/1000，=nZ计算主轴转速与进给速度(计算过程略)。,（6）填写数控加工工序卡片 将各工步加工内容、所用刀具和切削用量填入表5-6“平面凸轮槽”数控加工工序卡片。,【能力拓展】,1简述内槽（型腔）起始切削的加工方法2编著如图5-30所示具有三个台阶的型腔零件的数控铣削加工工艺。,图5-30 台阶型腔零件图,激励学生学习的名言格言220、每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。221、世界会向那些有目标和远见的人让路（冯两努香港著名推销商）222、绊脚石乃是进身之阶。223、销售世界上第一号的产品不是汽车，而是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。224、即使爬到最高的山上，一次也只能脚踏实地地迈一步。225、积极思考造成积极人生，消极思考造成消极人生。226、人之所以有一张嘴，而有两只耳朵，原因是听的要比说的多一倍。227、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。228、有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。229、以诚感人者，人亦诚而应。230、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会都看到某种忧患。231、出门走好路，出口说好话，出手做好事。232、旁观者的姓名永远爬不到比赛的计分板上。233、怠惰是贫穷的制造厂。234、莫找借口失败，只找理由成功。（不为失败找理由，要为成功找方法）235、如果我们想要更多的玫瑰花，就必须种植更多的玫瑰树。236、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。237、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。238、回避现实的人，未来将更不理想。239、当你感到悲哀痛苦时，最好是去学些什么东西。学习会使你永远立于不败之地。240、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴们都睡着的时候，一步步艰辛地向上爬241、世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力。242、坚韧是成功的一大要素，只要在门上敲得够久、够大声，终会把人唤醒的。243、人之所以能，是相信能。244、没有口水与汗水，就没有成功的泪水。245、一个有信念者所开发出的力量，大于99个只有兴趣者。246、环境不会改变，解决之道在于改变自己。247、两粒种子，一片森林。248、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。249、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。250、大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。,