數(shù)控銑床與

銑削加工工藝實訓中心制作數(shù)控銑床與

銑削加工工藝實訓中心制作1一、數(shù)控銑床簡介二、數(shù)控銑床加工工藝分析三、數(shù)控銑床加工工藝路線的擬訂四、典型零件的數(shù)控銑削加工工藝分析一、數(shù)控銑床簡介2一、數(shù)控銑床簡介1.1數(shù)控銑床的用途一般的數(shù)控銑床是指規(guī)格較小的升降臺式數(shù)控銑床，其工作臺寬度多在400mm以下，規(guī)格較大的數(shù)控銑床（如工作臺寬度在500mm以上的），其功能已向加工中心靠近，進而演變成榮幸加工單元。數(shù)控銑床多為三坐標、兩軸聯(lián)動的機床，也稱兩軸半控制，即在X、Y、Z三個坐標軸中，任意兩軸都可以聯(lián)動。一般情況下，在數(shù)控銑床上只能用來加平面曲線的輪廓。對于有特殊要求的數(shù)控銑床，還可以加進一個回轉(zhuǎn)的A坐標或C坐標，即增加一個數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，它可安裝在機床工作臺的不同位置，這時機床的數(shù)控系統(tǒng)為四坐標的數(shù)控系統(tǒng)，可用來加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。與普通銑床相比，數(shù)控銑床的加工精度高，精度穩(wěn)定性好，適應性強，操作勞動強度低，特別適應于板類、盤類、殼具類、模具類等復雜形狀的零件或?qū)缺３中砸筝^高的中、小批量零件的加工。一、數(shù)控銑床簡介1.1數(shù)控銑床的用途一般的數(shù)控銑床是31．2數(shù)控銑床的分類1．數(shù)控銑床按其主軸位置的不同分三類（圖1—1）（1）數(shù)控立式銑床其主軸垂直于水平面。小型數(shù)控銑床一般都采用工作臺移動、升降及主軸不動方式，與普通立式升降臺銑床結(jié)構(gòu)相似；中型數(shù)控銑床一般采用縱向和橫向工作臺移動方式，且主軸沿垂直溜板上下運動；大型數(shù)控銑床因要考慮到擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術(shù)問題，往往采用龍門架移動方式，其主軸可以在龍門架的縱向與垂直溜板上運動，而龍門架則沿床身作縱向移動，這類結(jié)構(gòu)又稱之為龍門數(shù)控銑床。數(shù)控立式銑床可以附加數(shù)控轉(zhuǎn)盤，采用自動交換臺。增加靠模裝置等來擴大數(shù)控立式銑床的功能、加工范圍和加工對象，進一步提高生產(chǎn)效率。

（2）臥式數(shù)控銑床其主軸平行于水平面。為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)4至5坐標，進行“四面加工”。（3）立、臥兩用數(shù)控銑床它的主軸方向可以更換（有手動與自動兩種），既可以進行立式加工，又可以進行臥式加工，其使用范圍更廣，功能更全。當采用數(shù)控萬能主軸頭時，其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。當增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實現(xiàn)對工件的“五面加工”。2．從機床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標軸數(shù)量分類有2.5坐標聯(lián)動數(shù)控銑床（只能進行X、Y、Z三個坐標中的任意2個坐標軸聯(lián)動加工）、3坐標聯(lián)動數(shù)控銑床、4坐標聯(lián)動數(shù)控銑床、5坐標聯(lián)動數(shù)控銑床。1．2數(shù)控銑床的分類1．數(shù)控銑床按其主軸位置的不4圖1-1各類數(shù)控銑床示意圖a)臥式升降臺銑床b)立式升降臺銑床c)龍門式輪廓銑床d)臥式鏜銑床

51．3數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)與主軸部件圖1—2XK5040A型數(shù)控銑床的布局圖

1-底座2-強電柜3-變壓器箱4-垂直升降進給伺服電動機5-主軸變速手柄和按鈕板

6-床身7-數(shù)控柜8-保護開關(guān)9-擋鐵10-操縱臺11-保護開關(guān)12-橫向溜板

13-縱向進給伺服電動機14-橫向進給伺服電動機15-升降臺16-縱向工作臺1．3數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)與主軸部件61．數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)圖1—3XK5040A型數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)1．數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)圖1—3XK5040A型數(shù)控銑床7傳動系統(tǒng)包括主運動和進給運動兩部分。圖1—4XK5040A型數(shù)控銑床齒輪間隙消除機構(gòu)1—螺母2—彈簧3—電動機4—齒輪（1）主傳動XK5040A型數(shù)控銑床的主體運動是主軸的旋轉(zhuǎn)運動。由7.5kW、1450r／min的主電動機驅(qū)動(如圖1—3所示)，使之獲得18級轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍為30～1500r／min。（2）進給運動進給運動有工作臺縱向、橫向和垂直三個方向的運動。進給系統(tǒng)傳動齒輪間隙的消除，采用雙片斜齒輪消除間隙機構(gòu)（如圖1—4所示）。調(diào)整螺母1，即可靠彈簧2自動消除間隙。傳動系統(tǒng)包括主運動和進給運動兩部分。圖1—4XK504082.升降臺自動平衡裝置圖1—5XK5040A型數(shù)控銑床升降臺自動平衡裝置1-伺服電動機2-圓錐齒輪3-圓錐齒輪4-圓錐齒輪5-星輪6-滾子7-超越離合器的外殼8-螺母9-鎖緊螺釘

XK5040A型數(shù)控銑床升降臺自動平衡裝置如圖1—5所示。伺服電動機1經(jīng)過錐環(huán)聯(lián)接帶動十字聯(lián)軸節(jié)以及圓錐齒輪2、3，使升降絲杠轉(zhuǎn)動，工作臺上升或下降。同時圓錐齒輪3帶動圓錐齒輪4，經(jīng)超越離合器和摩擦離合器相連，這一部分稱作升降臺自動平衡裝置。2.升降臺自動平衡裝置圖1—5XK509二、數(shù)控銑床加工工藝分析2．1數(shù)控銑削的主要加工對象1．平面類零件加工面平行或垂直于水平面，或加工面與水平面的夾角為定角的零件為平面類零件(見圖1—6)。其特點是各個加工面是平面，或可以展開成平面。一般只需用三坐標數(shù)控銑床的兩坐標聯(lián)動(即兩軸半坐標聯(lián)動)就可以把它們加工出來。

2.變斜角類零件加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件（圖1—7）。變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條線。最好采用四坐標或五坐標數(shù)控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，可采用三坐標數(shù)控銑床，進行兩軸半坐標近似加工。3．曲面類零件加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件(如圖1—8)。曲面類零件的加工面不能展開為平面，加工時，加工面與銑刀始終為點接觸。常用兩軸半聯(lián)動數(shù)控銑床來加工精度要求不高的曲面；精度要求高的曲面類零件一般采用三軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工；當曲面較復雜、通道較狹窄、會傷及毗鄰表面及需刀具擺動時，要采用四軸甚至五軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工。二、數(shù)控銑床加工工藝分析2．1數(shù)控銑削的主要加工對10a)帶平面輪廓的平面零件b)帶斜平面的平面零件c)帶正圓臺和斜筋的平面零件圖1—6平面類零件

圖1—7變斜角零件

圖1—8葉輪

a)帶平面輪廓的平面零件b112．2數(shù)控機床銑削加工內(nèi)容的選擇1．采用數(shù)控銑削加工內(nèi)容(1)工件上的曲線輪廓內(nèi)、外形，特別是由數(shù)學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓。(2)已給出數(shù)學模型的空間曲線。(3)形狀復雜，尺寸繁多，劃線與檢測困難的部位。(4)用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內(nèi)、外凹槽。(5)以尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔或面。(6)能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀。(7)采用數(shù)控銑削能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕體力勞動的一般加工內(nèi)容。2．不宜采用數(shù)控銑削加工內(nèi)容(1)需要進行長時間占機和進行人工調(diào)整的粗加工內(nèi)容，如以毛坯粗基準定位劃線找正的加工。(2)必須按專用工裝協(xié)調(diào)的加工內(nèi)容(如標準樣件、協(xié)調(diào)平板、模胎等)。(3)毛坯上的加工余量不太充分或不太穩(wěn)定的部位。(4)簡單的粗加工面。(5)必須用細長銑刀加工的部位，一般指狹長深槽或高筋板小轉(zhuǎn)接圓弧部位。

2．2數(shù)控機床銑削加工內(nèi)容的選擇1．采用數(shù)控銑削加122．3數(shù)控銑床加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

1．零件圖樣尺寸的正確標注構(gòu)成零件輪廓的幾何元素(點、線、面)的相互關(guān)系(如相切、相交、垂直和平行等)，的給定條件是否充分，應無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。

2．保證獲得要求的加工精度檢查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在現(xiàn)有的加工條件下是否可以得到保證，是否還有更經(jīng)濟的加工方法或方案。對一些特殊情況，如面積較大的薄板，當其厚度小于3mm時，就應在工藝上充分重視這一問題。3．零件內(nèi)腔外形的尺寸統(tǒng)一4．盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸

（1）內(nèi)槽圓弧半徑R的大小決定著刀具直徑的大小，所以內(nèi)槽圓弧半徑R不應太小。（圖1—9）。一般，當R<0.2H(H為被加工輪廓面的最大高度)時，可以判定零件上該部位的工藝性不好。

（2）零件銑削槽底平面時，槽底面圓角或底板與肋板相交處的圓角半徑r不要過大（圖1-10）。因為銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D—2r(D為銑刀直徑)，當D越大而r越小時，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強，銑削工藝性當然也越好。5．保證基準統(tǒng)一最好采用統(tǒng)一基準定位，因此零件上應有合適的孔作為定位基準孔，也可以專門設置工藝孔作為定位基準(如在毛坯上增加工藝凸臺或在后繼工序要銑去的余量上設基準孔)。若無法制出工藝孔，最起碼也要用精加工表面作為統(tǒng)一基準，以減少二次裝夾產(chǎn)生的誤差。6．分析零件的變形情況

零件在數(shù)控銑削加工時的變形較大時，就應當考慮采取一些必要的工藝措施進行預防。

2．3數(shù)控銑床加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析1．零件圖樣13圖1-9肋板高度與內(nèi)孔轉(zhuǎn)接圓弧對零件銑削工藝性的影響

圖1—10零件底面與肋板的轉(zhuǎn)接圓弧對零件銑削工藝性的影響

圖1-9肋板高度與內(nèi)孔轉(zhuǎn)接圓弧對零件銑削工藝142．4數(shù)控銑削零件毛坯的工藝性分析

1．毛坯應有充分的加工余量，穩(wěn)定的加工質(zhì)量

毛坯主要指鍛、鑄件，因模鍛時的久壓量與允許的錯模量會造成余量多少不等，鑄造時也會因砂型誤差、收縮量及金屬液體的流動性差不能充滿型腔等造成余量不等。另外，鍛造、鑄造后，毛坯的翹曲與扭曲變形量的不同也會造成加工余量不充分、不穩(wěn)定。因此，除板料外，不管是鍛件、鑄件還是型材，只要準備采用數(shù)控銑削加工，其加工面均應有較充分的余量。2．分析毛坯的裝夾適應性

主要考慮毛坯在加工時定位和夾緊的可靠性與方便性，以便充分發(fā)揮數(shù)控銑削在一次安裝中加工出較多待加工面。對于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺來定位與夾緊，也可以制出工藝孔或另外準備工藝凸耳來特制工藝孔作定位基準（圖1—11）。3．分析毛坯的余量大小及均勻性4．盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸主要是考慮在加工時要不要分層切削，分幾層切削。也要分析加工中與加工后的變形程度，考慮是否應采取預防性措施與補救措施。圖1—11增加毛坯輔助基準示例

2．4數(shù)控銑削零件毛坯的工藝性分析1．毛坯應有充分15三、數(shù)控銑床加工工藝路線的擬訂3．1數(shù)控銑削加工方案的選擇

1．平面輪廓的加工方法這類零件的表面多由直線和圓弧或各種曲線構(gòu)成，通常采用3坐標數(shù)控銑床進行兩軸半坐標加工（圖1—12）。

圖1—12平面輪廓銑削

三、數(shù)控銑床加工工藝路線的擬訂3．1數(shù)控銑削加工方162．固定斜角平面的加工方法圖1—13主軸擺角加工固定斜面固定斜角平面是與水平面成一固定夾角的斜面，常用的加工方法如下：（1）當零件尺寸不大時，可用斜墊板墊平后加工；如果機床主軸可以擺角，則可以擺成適當?shù)亩ń?，用不同的刀具來加?見圖1—13)。當零件尺寸很大，斜面斜度又較小時，常用行切法加工，但加工后，會在加工面上留下殘留面積，需要用鉗修方法加以清除，用3坐標數(shù)控立銑加工飛機整體壁板零件時常用此法。當然，加工斜面的最佳方法是采用5坐標數(shù)控銑床，主軸擺角后加工，可以不留殘留面積。（2）對于圖1—6c所示的正圓臺和斜筋表面，一般可用專用的角度成型銑刀加工。其效果比采用5坐標數(shù)控銑床擺角加工好。2．固定斜角平面的加工方法圖1—13主軸擺角加工固定173．變斜角面的加工圖1—144、5坐標數(shù)控銑床加工零件變斜角面圖1—15用鼓形銑刀分層銑削變斜角（1）對曲率變化較小的變斜角面，用4坐標聯(lián)動的數(shù)控銑床，采用立銑刀(但當零件斜角過大，超過機床主軸擺角范圍時，可用角度成型銑刀加以彌補)以插補方式擺角加工（圖1—14a)。（2）對曲率變化較大的變斜角面，用4坐標聯(lián)動加工難以滿足加工要求，最好用5坐標聯(lián)動數(shù)控銑床，以圓弧插補方式擺角加工（圖1—14b）。（3）采用3坐標數(shù)控銑床兩坐標聯(lián)動，利用球頭銑刀和鼓形銑刀，以直線或圓弧插補方式進行分層銑削加工，加工后的殘留面積用鉗修方法清除（圖1—15）。3．變斜角面的加工圖1—144、5坐標數(shù)控銑床加工零184．曲面輪廓的加工方法（1）對曲率變化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用兩軸半坐標的行切法加工，即x、y、z3軸中任意兩軸作聯(lián)動插補，第三軸作單獨的周期進給。如圖1—16所示。兩軸半坐標加工曲面的刀心軌跡O1O2和切削點軌跡ab，如圖1—17所示。（2）對曲率變化較大和精度要求較高的曲面的精加工，常用z、y、z3坐標聯(lián)動插補的行切法加工。如圖1—18所示。（3）對像葉輪、螺旋槳這樣的零件，因其葉片形狀復雜，刀具容易與相鄰表面干涉，常用5坐標聯(lián)動加工。其加工原理如圖1—19所示。4．曲面輪廓的加工方法（1）對曲率變化不大和精度要求不高的19圖1—16兩軸半坐標行切法加工曲面圖1—17兩軸半坐標行切法加工曲面的切削點軌跡圖1—183軸聯(lián)動行切法加工曲面的切削點軌跡

圖1—19曲面的5坐標聯(lián)動加工

圖1—16兩軸半坐標行切法加工曲面圖203．2進給路線的確定

1．順銑和逆銑的選擇

銑削有順銑和逆銑兩種方式（圖1—20）。當工件表面無硬皮，機床進給機構(gòu)無間隙時，應選用順銑，按照順銑安排進給路線。因為采用順銑加工后，零件已加工表面質(zhì)量好，刀齒磨損小。精銑時，尤其是零件材料為鋁鎂合金、鈦合金或耐熱合金時，應盡量采用順銑。當工件表面有硬皮，機床的進給機構(gòu)有間隙時，應選用逆銑，按照逆銑安排進給路線。因為逆銑時，刀齒是從已加工表面切入，不會崩刀；機床進給機構(gòu)的間隙不會引起振動和爬行。圖1—20順銑與逆銑

a)順銑b)逆銑3．2進給路線的確定銑削有順銑和逆銑兩種方212．銑削外輪廓的進給路線

（1）銑削平面零件外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃切削。刀具切入工件時，應避免沿零件外輪廓的法向切入，而應沿切削起始點的延伸線逐漸切入工件，保證零件曲線的平滑過渡。同哩，在切離工件時，也應避免在切削終點處直接抬刀，要沿著切削終點延伸線逐漸切離工件，如圖1—21所示。

（2）當用圓弧插補方式銑削外整圓時（圖1—22），要安排刀具從切向進入圓周銑削加工，當整圓加工完畢后，不要在切點處直接退刀，而應讓刀具沿切線方向多運動一段距離，以免取消刀補時，刀具與工件表面相碰，造成工件報廢。圖1—21外輪廓加工刀具的切入和切出圖1—22外圓銑削

2．銑削外輪廓的進給路線（1）銑削平面零件外輪廓時223．銑削內(nèi)輪廓的進給路線

（1）銑削封閉的內(nèi)輪廓表面，若內(nèi)輪廓曲線不允許外延（圖1—23所示），刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入、切出，此時刀具的切入、切出點應盡量選在內(nèi)輪廓曲線兩幾何元素的交點處。當內(nèi)部幾何元素相切無交點時（圖1—24所示），為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口（圖a）,刀具切入、切出點應遠離拐角（圖b）。

（2）當用圓弧插補銑削內(nèi)圓弧時也要遵循從切向切入、切出的原則，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線（圖1—25所示）提高內(nèi)孔表面的加工精度和質(zhì)量。圖1—23內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出

圖1—24無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出

圖1—25內(nèi)圓銑削

3．銑削內(nèi)輪廓的進給路線（1）銑削封閉的內(nèi)輪廓表面234．銑削內(nèi)槽的進給路線

所謂內(nèi)槽是指以封閉曲線為邊界的平底凹槽。一律用平底立銑刀加工，刀具圓角半徑應符合內(nèi)槽的圖紙要求。圖1—26所示為加工內(nèi)槽的三種進給路線。圖1—26a和圖1—26b分別為用行切法和環(huán)切法加工內(nèi)槽。兩種進給路線的共同點是都能切凈內(nèi)腔中的全部面積，不留死角，不傷輪廓，同時盡量減少重復進給的搭接量。不同點是行切法的進給路線比環(huán)切法短，但行切法將在每兩次進給的起點與終點間留下殘留面積，而達不到所要求的表面粗糙度；用環(huán)切法獲得的表面粗糙度要好于行切法，但環(huán)切法需要逐次向外擴展輪廓線，刀位點計算稍微復雜一些。采用圖1—26c所示的進給路線，即先用行切法切去中間部分余量，最后用環(huán)切法環(huán)切一刀光整輪廓表面，既能使總的進給路線較短，又能獲得較好的表面粗糙度。圖1—26凹槽加工進給路線

4．銑削內(nèi)槽的進給路線所謂內(nèi)槽是指以封閉曲線為邊245．銑削曲面輪廓的進給路線銑削曲面時，常用球頭刀采用“行切法”進行加工。所謂行切法是指刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的，而行間的距離是按零件加工精度的要求確定的。對于邊界敞開的曲面加工，可采用兩種加工路線，如圖1—27所示發(fā)動機大葉片，當采用圖a所示的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準確保證母線的直線度。當采用圖b所示的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準確度較高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭刀應由邊界外開始加工。圖1—27曲面加工的進給路線

5．銑削曲面輪廓的進給路線銑削曲面時，常用球頭刀采用“行切25注意：

輪廓加工中應避免進給停頓，否則會在輪廓表面留下刀痕；若在被加工表面范圍內(nèi)垂直下刀和抬刀，也會劃傷表面。為提高工件表面的精度和減小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以0.2～0.5mm為宜。選擇工件在加工后變形小的走刀路線。對橫截面積小的細長零件或薄板零件，應采用多次走刀加工達到最后尺寸；或采用對稱去余量法安排走刀路線。注意：輪廓加工中應避免進給停頓，否則會在輪廓表面留下刀263．3夾具的選擇1．對夾具的基本要求（1）為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，夾具要做得盡可能開敞，因此夾緊機構(gòu)元件與加工面之間應保持一定的安全距離，同時要求夾緊機構(gòu)元件能低則低，以防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刃具在加工過程中發(fā)生碰撞。（2）為保持零件安裝方位與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機床之間保持一定的坐標聯(lián)系。（3）夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。盡量不采用在加工過程中更換夾緊點的設計，當非要在加工過程中更換夾緊點不可時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞夾具或工件定位精度。3．3夾具的選擇（1）為保持工件在本工序中272．常用夾具種類

（1）萬能組合夾具適合于小批量生產(chǎn)或研制時的中、小型工件在數(shù)控銑床上進行銑削加工。如圖1—28所示的槽系組合夾具。（2）專用銑削夾具這是特別為某一項或類似的幾項工件設計制造的夾具，一般在年產(chǎn)量較大或研制時非要不可時采用。其結(jié)構(gòu)固定，僅適用于一個具體零件的具體工序，這類夾具設計時應力求簡化，使制造時間盡可能縮短。（3）多工位夾具可以同時裝夾多個工件，可減少換刀次數(shù)，也便于一面加工，一面裝卸工件，有利于縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率，較適宜于中批量生產(chǎn)。（4）氣動或液壓夾具適用于生產(chǎn)批量較大，采用其他夾具又特別費工、費力的工件，能減輕工人勞動強度和提高生產(chǎn)率，但此類夾具結(jié)構(gòu)較復雜，造價往往較高，而且制造周期較長。圖1—29為數(shù)控氣動立臥式分度工作臺。端齒盤為分度元件，靠氣動轉(zhuǎn)位分度，可完成5°為基數(shù)的整倍垂直(或水平)回轉(zhuǎn)坐標的分度。（5）通用銑削夾具

圖1—30為數(shù)控回轉(zhuǎn)座。一次安裝工件，同時可從四面加工坯料，圖1—30(a)可作四面加工；圖1—30b)、圖1—30c)可作圓柱凸輪的空間成型面和平面凸輪加工；圖1—30d）為雙回轉(zhuǎn)臺，可用于加工在表面上成不同角度布置的孔，可作五個方向的加工。圖1—31為數(shù)控銑床上通用可調(diào)夾具系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圖示基礎件和另外一套定位夾緊調(diào)整件組成，基礎件1為內(nèi)裝立式油缸2和臥式油缸3的平板，通過銷4與5和機床工作臺的一個孔與槽對定；夾緊元件可從上或側(cè)面把雙頭螺桿或螺栓旋入油缸活塞桿，對不用的對定孔用螺塞封蓋。2．常用夾具種類（1）萬能組合夾具適合于小批量28圖1—28槽系組合夾具組裝過程示意圖

圖1—29分度工作臺圖1—31通用可調(diào)夾具系統(tǒng)

圖1—28槽系組合夾具組裝過程示意圖圖1—2929

a）b）c)d)圖1—30數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(座)

a）303．數(shù)控銑削夾具的選用原則在選用夾具時，通常需要考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質(zhì)量保證及經(jīng)濟性，選用時可參照下列原則：（1）在生產(chǎn)量小或研制時，應廣泛采用萬能組合夾具，只有在組合夾具無法解決工件裝夾時才考慮采用其他夾具。（2）小批量或成批生產(chǎn)時可考慮采用專用夾具，但應盡量簡單。（3）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。3．數(shù)控銑削夾具的選用原則在選用夾具時，通常需要考313．4刀具的選擇1．數(shù)控銑削刀具的基本要求

（1）銑刀剛性要好目的有二：一是為提高生產(chǎn)率而采用大切削用量的需要；二是為適應數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點。

（2）銑刀的耐用度要高尤其是當一把銑刀加工的內(nèi)容很多時，如刀具不耐用而磨損很快，就會影響工件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會使工件表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺階，降低了工件的表面質(zhì)量。除上述兩點之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的?？傊?，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)，切削性能及加工余量選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意的加工質(zhì)量的前提。3．4刀具的選擇（1）銑刀剛性要好目322．常用銑刀的種類

（1）面銑刀如圖6—32所示，面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，刀齒為高速鋼或硬質(zhì)合金，刀體為40Cr。

面銑刀主要用于面積較大的平面銑削和較平坦的立體輪廓的多坐標加工。

高速鋼面銑刀按國家標準規(guī)定，直徑d=80～250mm，螺旋角β=10°，刀齒數(shù)Z=10～26。硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼銑刀相比，銑削速度較高、加工效率高、加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，故得到廣泛應用。合金面銑刀按刀片和刀齒的安裝方式不同，可分為整體焊接式。機夾-焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種（見圖1—33）。

圖1—32面銑刀

2．常用銑刀的種類如圖6—32所示，面銑刀的圓周表面33圖1—33硬質(zhì)合金面銑刀

a)整體焊接式b)機夾焊接式c)可轉(zhuǎn)位式

圖1—33硬質(zhì)合金面銑刀34

（2）立銑刀立銑刀也可稱為圓柱銑刀，如圖1—34，廣泛用于加工平面類零件。立銑刀圓柱表面和端面上都有切削刃，它們可同時進行切削，也可單獨進行切削。立銑刀圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒（圖1—34a、b），這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。一種先進的結(jié)構(gòu)為切削刃是波形的（圖1—34c），其特點是排屑更流暢，切削厚度更大，利于刀具散熱且提高了刀具壽命，刀具不易產(chǎn)生振動。立銑刀按端部切削刃的不同可分為過中心刃和不過中心刃兩種。過中心刃立銑刀可直接軸向進刀。由于不過中心刃立銑刀端面中心處無切削刃，所以它不能作軸向進給，端面刃主要用來加工與側(cè)面相垂直的底平面。立銑刀按齒數(shù)可分為粗齒、中齒、細齒三種。為了改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，刀齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀齒數(shù)Z=3～4，細齒立銑刀齒數(shù)Z=5～8，套式結(jié)構(gòu)Z=10～20，容屑槽圓弧半徑r=2～5mm。當立銑刀直徑較大時，還可制成不等齒距結(jié)構(gòu)，以增強抗振作用，使切削過程平穩(wěn)。立銑刀按螺旋角大小可分為30°、40°、60°等幾種形式。標準立銑刀的螺旋角β=40°～45°（粗齒）和30°～35°（細齒），套式結(jié)構(gòu)立銑刀的β為15°～25°。直徑較小的立銑刀，一般制成帶柄形式。φ2～φ71mm的立銑刀制成直柄；φ6～φ63mm的立銑刀制成莫氏錐柄；φ25～φ80mm的立銑刀做成7：24錐柄，內(nèi)有螺孔用來拉緊刀具。直徑大于φ40～φ160mm的立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。（2）立銑刀立銑刀也可稱為圓柱銑刀，如圖1—3435

c)

d)

圖1—34立銑刀

a)硬質(zhì)合金立銑刀b)高速鋼立銑刀c)波形立銑刀d)波形立銑刀

c)d)36（3）模具銑刀模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，它是加工金屬模具型面的銑刀的通稱?？煞譃閳A錐形立銑刀（圓錐半角＝3°、5°、7°、10°）、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。它的結(jié)構(gòu)特點是球頭或端面上布滿了切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以作徑向和軸向進給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質(zhì)合金制造。國家標準規(guī)定直徑d=4～63mm。（圖1—35、圖1—36）。小規(guī)格的硬質(zhì)合金模具銑刀多制成整體結(jié)構(gòu)，φ16mm以上直徑的，制成焊接或機夾可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)。

圖1—35高速鋼模具銑刀

a）圓錐形立銑刀b）圓柱形球頭立銑刀c）圓錐形球頭立鐵刀

（3）模具銑刀模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，它是加工金37圖1—36硬質(zhì)合金模具銑刀

圖1—36硬質(zhì)合金模具銑刀38（4）鍵槽銑刀如圖1—37所示，它有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，既象立銑刀，又像鉆頭。用鍵槽銑刀銑削鍵槽時，先軸向進給達到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。由于切削力引起刀具和工件的變形，一次走刀銑出的鍵槽形狀誤差較大，槽底一般不是直角。為此，通常采用兩步法銑削鍵槽，即先用小號銑刀粗加工出鍵槽，然后以逆銑方式精加工四周，可得到真正的直角（圖1—38）。直柄鍵槽銑刀直徑d=2～22mm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=14～50mm。鍵槽銑刀直徑的偏差有e8和d8兩種。鍵槽銑刀的圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內(nèi)發(fā)生磨損，重磨時，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后銑刀直徑不變。圖1—37鍵槽銑刀圖1—38兩步法銑削鍵槽

（4）鍵槽銑刀如圖1—37所示，它有兩個刀齒，圓柱39（5）球頭銑刀適用于加工空間曲面零件，有時也用于平面類零件較大的轉(zhuǎn)接凹圓弧的補加工，如圖1—39所示。

圖1—39球頭銑刀

（5）球頭銑刀適用于加工空間曲面零件，有時也用于平40（6）鼓形銑刀圖1—40所示的是一種典型的鼓形銑刀，它的切削刃分布在半徑為R的圓弧面上，端面無切削刃。加工時控制刀具上下位置，相應改變刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負到正的不同斜角。R越小，鼓形刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質(zhì)量也越差。這種刀具的缺點是刃磨困難，切削條件差，而且不適于加工有底的輪廓表面，主要用于對變斜角面的近似加工。

圖1—40鼓形銑刀

（6）鼓形銑刀圖1—40所示的是一種典型的鼓形銑刀41（7）成形銑刀成形銑刀一般都是為特定的工件或加工內(nèi)容專門設計制造的，適用于加工平面類零件的特定形狀(如角度面、凹槽面等)，也適用于特形孔或臺，圖1—41所示的是幾種常用的成形銑刀。

圖1—41幾種常用的成形銑刀

（7）成形銑刀成形銑刀一般都是為特定的工件或加工內(nèi)42（8）鋸片銑刀鋸片銑刀可分為中小型規(guī)格的鋸片銑刀和大規(guī)格鋸片銑刀（GB6130—85），數(shù)控銑和加工中心主要用中小型規(guī)格的鋸片銑刀。目前國外有可轉(zhuǎn)位鋸片銑刀生產(chǎn)，如圖1—42所示。鋸片銑刀主要用于大多數(shù)材料的切槽、切斷、內(nèi)外槽銑削、組合銑削、缺口實驗的槽加工、齒輪毛坯粗齒加工等。圖1—42可轉(zhuǎn)位鋸片銑刀

（8）鋸片銑刀鋸片銑刀可分為中小型規(guī)格的鋸片銑刀和433．銑削刀具的選擇

（1）銑刀類型的選擇選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。加工較大的平面應選擇面銑刀；加工平面零件周邊輪廓、凹槽、較小的臺階面應選擇立銑刀。加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選用鍵槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應選用鼓形銑刀；加工立體型面和變斜角輪廓外形常采用球頭銑刀、鼓形刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應選用成形銑刀。

3．銑削刀具的選擇選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表44（2）銑刀主要參數(shù)的選擇①面銑刀主要參數(shù)的選擇

標準可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑為ф16～630mm。銑刀直徑（一般比切寬大20%～50%）盡量包容工件整個加工寬度。粗銑時，銑刀直徑要小些。精銑時，銑刀直徑要大些，盡量包容工件整個加工寬度。為了獲得最佳的切削效果，推薦采用如圖1—43a所示的不對稱銑削位置。另外，為提高刀具壽命宜采用順銑?？赊D(zhuǎn)位面銑刀有粗齒、中齒和密齒三種。粗齒銑刀容屑空間較大，常用于粗銑鋼件；粗銑帶斷續(xù)表面的鑄件和在平穩(wěn)條件下銑削鋼件時，可選用中齒銑刀。密齒銑刀的每齒進給量較小，主要用于加工薄壁鑄件。用于銑削的切削刃槽形和性能得到很大的提高，很多最新刀片都有輕型、中型和重型加工的基本槽形，如圖1—44所示。面銑刀幾何角度的標注見圖1—45。前角的選擇原則與車刀基本相同，只是由于銑削時有沖擊，故前角數(shù)值一般比車刀略小，尤其是硬質(zhì)合金面銑刀，前角數(shù)值減小得更多些。銑削強度和硬度都高的材料可選用負前角。前角的數(shù)值主要根據(jù)工件材料和刀具材料來選擇。

銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，因此適當加大后角，可減少銑刀磨損。常取α0=5°～12°，工件材料軟取大值，工件材料硬取小值；粗齒銑刀取小值，細齒銑刀取大值。銑削時沖擊力大，為了保護刀尖，硬質(zhì)合金面銑刀的刃傾角常取λs=-15°～-15°。只有在銑削低強度材料時，取λs=5°。主偏角κr在45°～90°范圍內(nèi)選取，銑削鑄鐵常用45°，銑削一般鋼材常用75°，銑削帶凸肩的平面或薄壁零件時要用90°。（2）銑刀主要參數(shù)的選擇標準可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑為ф1645圖1—43最佳銑削位置圖1—44銑刀刀片的三種基本槽形

圖1—45面銑刀的標注角度

圖1—43最佳銑削位置46②立銑刀主要參數(shù)的選擇

立銑刀主切削刃的前角、后角的標注如圖1—34b所示，前、后角都為正值，分別根據(jù)工件材料和銑刀直徑選取。為使端面切削刃有足夠的強度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱邊，其寬度br1為0.4～1.2mm，前角為6°。立銑刀的有關(guān)尺寸參數(shù)（見圖1—46），推薦按下述經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取。a.刀具半徑R應小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑ρ，一般取r=(0.8～0.9)ρ。b.零件的加工高度H≤(～)R，以保證刀具有足夠的剛度。c.對不通孔(深槽)，選取l＝H+(5～10)mm(l為刀具切削部分長度，H為零件高度)。d.加工外型及通槽時，選取l＝H+r+(5～10)mm(r為刀尖角半徑)。e.粗加工內(nèi)輪廓面時，銑刀最大直徑D粗可按下式計算(見圖1—47)：D粗=+D式中：D——輪廓的最小凹圓角直徑；δ——圓角鄰邊夾角等分線上的槽加工余量；δ1——精加工余量；φ——回角兩鄰邊的夾角。f.加工肋時，刀具直徑為D＝(5～10)b，其中b為肋的厚度。

②立銑刀主要參數(shù)的選擇立銑刀主切削刃的前角、后角的47圖1—46立銑刀尺寸選擇圖1—47粗加工立銑刀直徑估算

圖1—46立銑刀尺寸選擇483．5切削用量的選擇

1．背吃刀量(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)

背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ap為切削層深度；而圓周銑削時，ap為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量ae為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時，ae為切削層深度。圖1—48銑削切削用量

a)圓周銑b)端銑

3．5切削用量的選擇背吃刀量ap為平行于銑49背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定（1)在工件表面粗糙度值要求為Ra12.5～25μm時，如果園周銑削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于6mm，粗銑一次進給就可以達到要求。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可分兩次進給完成。（2)在工件表面粗糙度值要求為Ra3.2～12.5μm時，可分粗銑和半精銑兩步進行。粗銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑后留0.5～1.0mm余量，在半精銑時切除。（3)在工件表面粗糙度值要求為Ra0.8～3.2μm時，可分粗銑、半精銑、精銑三步進行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量取1.5～2mm；精銑時圓周銑側(cè)吃刀量取0.3～0.5mm，面銑刀背吃刀量取

背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定502．進給速度

進給速度vf是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移，單位為mm／min。它與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進給量fz(單位為mm／z)的關(guān)系為：vf=fzzn每齒進給量fz的選取主要取決于工件材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的強度和硬度越高，fz越??；反之則越大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進給量高于同類高速鋼銑刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。每齒進給量的確定可參考表6—5選取。工件剛性差或刀具強度低時，應取小值。2．進給速度進給速度vf是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進513．切削速度

銑削的切削速度計算公式為：

由式可知銑削的切削速度與刀具耐用度T、每齒進給量fz、背吃刀量ap側(cè)吃刀量ae以及銑刀齒數(shù)Z成反比，而與銑刀直徑d成正比。其原因為fz、ap、ae和Z增大時，刀刃負荷增加，而且同時工作齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。刀具耐用度的提高使允許使用的切削速度降低。但是加大銑刀直徑d則可改善散熱條件，因而可提高切削速度。

式中的系數(shù)及指數(shù)是經(jīng)過試驗求出的，可參考有關(guān)切削用量手冊選用。

3．切削速度銑削的切削速度計算公式為：52四、典型零件的數(shù)控銑削加工工藝分析

4．1平面槽形凸輪零件加工工藝分析

圖1—49所示為平面槽形凸輪零件，其外部輪廓尺寸已經(jīng)由前道工序加工完，本工序的任務是在銑床上加工槽與孔。零件材料為HT200，其數(shù)控銑床加工工藝分析如下。

圖1—49平面槽形凸輪零件圖

四、典型零件的數(shù)控銑削加工工藝分析4．1平面槽形凸輪零件加531．零件圖工藝分析

凸輪槽形內(nèi)、外輪廓由直線和圓弧組成，幾何元素之間關(guān)系描述清楚完整，凸輪槽側(cè)面與φ20、φ12兩個內(nèi)孔表面粗糙度要求較高，為Ra1.6。凸輪槽內(nèi)外輪廓面和φ20孔與底面有垂直度要求。零件材料為HT200，切削加工性能較好。根據(jù)上述分析，凸輪槽內(nèi)、外輪廓及φ20、φ12兩個孔的加工應分粗、精加工兩個階段進行，以保證表面粗糙度要求。同時以底面A定位，提高裝夾剛度以滿足垂直度要求。2．確定裝夾方案

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，加工φ20、φ12兩個孔時，以底面A定位(必要時可設工藝孔)，采用螺旋壓板機構(gòu)夾緊。加工凸輪槽內(nèi)外輪廓時，采用“一面兩孔”方式定位，即以底面A和φ20、φ12兩個孔為定位基準。為此，設計一“一面兩銷”專用夾具，在一墊塊上分別精鏜φ20、φ12兩個定位銷安裝孔，孔距為35mm，墊塊平面度為0.04mm。裝夾示意如圖1—50所示。采用雙螺母夾緊，提高裝夾剛性，防止銑削時振動。

圖1—50凸輪槽加工裝夾示意圖

l-開口墊圈2-帶螺紋圓柱銷3-壓緊螺母4-帶螺紋削邊銷5-墊圈6-工件7-墊塊

1．零件圖工藝分析圖1—50凸輪槽加工裝夾示意圖543．確定加工順序及進給路線加工順序的擬定按照基面先行、先粗后精的原則確定。因此應先加工用作定位基準的φ20、φ12兩個孔，然后再加工凸輪槽內(nèi)外輪廓表面。為保證加工精度，粗、精加工應分開，其中φ20、φ12兩個孔的加工采用鉆孔-粗鉸-精鉸方案。進給路線包括平面進給和深度進給兩部分。平面進給時，外凸輪廓從切線方向切入，內(nèi)凹輪廓從過渡圓弧切入。為使凸輪槽表面具有較好的表面質(zhì)量，采用順銑方式銑削，對外凸輪廓，按順時針方向銑削，對內(nèi)凹輪廓逆時針方向銑削，圖1—51所示即為銑刀在水平面內(nèi)的切入進給路線。深度進給有兩種方法：一種是在XOZ平面(或YOZ平面)來回銑削逐漸進刀到既定深度；另一種方法是先打一個工藝孔，然后從工藝孔進刀到既定深度。

圖1—51平面槽形凸輪的切入進給路線

a）直線切入外凸輪廓b）過度圓弧切入內(nèi)凹輪廓

3．確定加工順序及進給路線圖1—51平面槽形凸輪的切入554．刀具選擇根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，銑削凸輪槽內(nèi)、外輪廓時，銑刀直徑受槽寬限制，取為φ6mm。粗加工選用φ6高速鋼立銑刀，精加工選用φ6硬質(zhì)合金立銑刀。所選刀具及其加工表面見表1—2平面槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片。

表1—2平面槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片

產(chǎn)品名稱或代號×××零件名稱平面槽形凸輪零件圖號××序號刀具號刀具加工表面?zhèn)渥⒁?guī)格名稱數(shù)量刀長／mm1T01φ5中心鉆

鉆φ5mm中心孔

2T02內(nèi)19.6鉆頭145φ20孔粗加工

3T03φ11.6鉆頭130φ12孔粗加工

4T04φ20鉸刀145φ20孔精加工

5T05φ12鉸刀130φ12孔精加工

6T0690°倒角銑刀1

φ20孔倒角1.5×45°

7T07φ6高速鋼立銑刀120粗加工凸輪槽內(nèi)外輪廓底圓角RO.58T08φ6硬質(zhì)合金立銑刀120精加工凸化槽內(nèi)外輪廓

編制××審核×××批××年月日共頁第頁4．刀具選擇表1—2平面槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名565．切削用量的選擇凸輪槽內(nèi)、外輪廓精加工時留0.1mm銑削余量，精鉸φ20、φ12兩個孔時留0.lmm鉸削余量。選擇主軸轉(zhuǎn)速與進給速度時，先查切削用量手冊，確定切削速度與每齒進給量，然后按式vc=лdn/1000，vf=nZfz計算主軸轉(zhuǎn)速與進給速度(計算過程從略)。6．填寫數(shù)控加工工序卡片

將各工步的加工內(nèi)容、所用刀具和切削用量填入表1—3平面槽形凸輪數(shù)控加工工序卡片。5．切削用量的選擇57表1—3平面槽形巴輪數(shù)控加工工序卡片

單位名稱×××產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號×××卡子×××工序號程序編號夾具名稱使用設備車間××××××螺旋壓板XK5025／4數(shù)控中心工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格／mm主軸轉(zhuǎn)速／r·min-1進給速度／mm·min1背吃刀量/mm備注1

A面定位鉆φ5中心孔(2處)T01φ5755

手動2鉆φ19.6孔T02φ19.640240

自動3鉆φ11.6孔T03φ11.640240

自動4鉸φ20孔T04φ20130200.2自動5鉸φ12孔T05φ12130200.2自動6φ20孔倒角1.5×45°T0690°40220

手動7一面兩孔定位，粗銑凸輪槽內(nèi)輪廓T07φ6l100404自動8粗銑凸輪槽外輪廓T07φ61100404自動9精銑凸輪槽內(nèi)輪廓T08φ614952014自動10精銑凸輪槽外輪廓T08φ614952014自動11翻面裝夾，銑φ20孔另一側(cè)倒角1.5×45°T0690°40220

手動編制×××審核×××批準×××年月日共頁第頁表1—3平面槽形巴輪數(shù)控加工工序卡片單位名稱××584．2箱蓋類零件

圖1—52所示的泵蓋零件，材料為HT200，毛坯尺寸(長×寬×高)為170mm×110mm×30mm，小批量生產(chǎn)，試分析其數(shù)控銑床加工工藝過程。

圖1—52泵蓋零件圖

4．2箱蓋類零件圖1—52所示的泵蓋零件，材591.零件工藝分析

該零件主要由平面、外輪廓以及孔系組成。其中φ32H7和2-φ6H8三個內(nèi)孔的表面粗糙度要求較高，為Ra1.6；而φ12H7內(nèi)孔的表面粗糙度要求更高，為Ra0.8；φ32H7內(nèi)孔表面對A面有垂直度要求，上表面對A面有平行度要求。該零件材料為鑄鐵，切削加工性能較好。根據(jù)上述分析，φ32H7孔、2-φ6H8孔與φ12H7孔的粗、精加工應分開進行，以保證表面粗糙度要求。同時以底面A定位，提高裝夾剛度以滿足φ32H7內(nèi)孔表面的垂直度要求。

2．選擇加工方法

(1)上、下表面及臺階面的粗糙度要求為Ra3.2，可選擇“粗銑-精銑”方案。(2)孔加工方法的選擇①孔φ32H7，表面粗糙度為Ra1.6，選擇“鉆-粗鏜-半精鏜-精鏜”方案。②孔φ12H7，表面粗糙度為Ra0.8，選擇“鉆-粗鉸-精鉸”方案。③孔6-φ7，表面粗糙度為Ra3.2，無尺寸公差要求，選擇“鉆-鉸”方案。④孔2-φ6H8，表面粗糙度為Ral.6，選擇“鉆-鉸”方案。⑤孔φ18和6-φ10，表面粗糙度為Ra12.5，無尺寸公差要求，選擇“鉆孔-锪孔”方案。⑥螺紋孔2-M16-H7，采用先鉆底孔，后攻螺紋的加工方法。

1.零件工藝分析603.確定裝夾方案

該零件毛坯的外形比較規(guī)則，因此在加工上下表面、臺階面及孔系時，選用平口虎鉗夾緊；在銑削外輪廓時，采用“一面兩孔”定位方式，即以底面A、φ32H7孔和φ12H7孔定位。

4.確定加工順序及走刀路線

按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原則確定加工順序，詳見表6—10泵蓋零件數(shù)控加工工序卡。外輪廓加工采用順銑方式，刀具沿切線方向切入與切出。5.刀具選擇

（1）零件上、下表面采用端銑刀加工，根據(jù)側(cè)吃刀量選擇端銑刀直徑，使銑刀工作時有合理的切入／切出角；且銑刀直徑應盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。（2）臺階面及其輪廓采用立銑刀加工，銑刀半徑只受輪廓最小曲率半徑限制，取R=6mm。（3）孔加工各工步的刀具直徑根據(jù)加工余量和孔徑確定。該零件加工所選刀具詳見表1—4泵蓋零件數(shù)控加工刀具卡片。

3.確定裝夾方案61表1—4泵蓋零件數(shù)控加工刀具卡片

產(chǎn)品名稱或代號×××零件名稱泵蓋零件圖號×××序號刀具編號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥T01φ125硬質(zhì)合金端面銑刀1銑削上、下表面

2T02φ12硬質(zhì)合金立銑刀1銑削臺階面及其輪廓

3T03φ3中心鉆1鉆中心孔

4T04φ27鉆頭1鉆φ32H7底孔

5T05內(nèi)孔鏜刀1粗鏜半精鏜和精鏜φ32H7

6T06φ11.8鉆頭1鉆φ12H7底孔

7T07φ8×11锪鉆l锪φ18孔

8T08φ12鉸刀l鉸φ12H7孔

9T09φ14鉆頭1鉆2-M16螺紋底孔

10T1090°倒角銑刀l2-M16螺孔倒角

11T11M16機用絲錐1攻2-M16螺紋孔

12T12φ6.8鉆頭1鉆6-φ7底孔

13T13φ10×5.5锪鉆1锪6-φ10孔

14T14φ7鉸刀1鉸6-φ7孔

15T15φ5.8鉆頭1鉆2-φ6H8底孔

16T16φ6鉸刀l鉸2-φ6H8孔

17T17φ35硬質(zhì)合金立銑刀l銑削外輪廓

編制×審核××批準×××年月日共頁第頁表1—4泵蓋零件數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號×××626.切削用量選擇

該零件材料切削性能較好，銑削平面、臺階面及輪廓時，留0.5mm精加工余量；孔加工精鏜余量留0.2mm、精鉸余量留0.1mm。選擇主軸轉(zhuǎn)速與進給速度時，先查切削用量手冊，確定切削速度與每齒進給量，然后式vc=лdn/1000，vf=nZfz計算主軸轉(zhuǎn)速與進給速度(計算過程從略)。

7.擬定數(shù)控銑削加工工序卡片為更好地指導編程和加工操作，把該零件的加工順序、所用刀具和切削用量等參數(shù)編入表1—5所示的泵蓋零件數(shù)控加工工序卡片中。

6.切削用量選擇63表1—5泵蓋零件數(shù)控加工工序卡片

單位名稱×××產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號×××泵蓋××工序號程序編號夾具名稱使用設備車間××××平口虎鉗和一面兩銷自制夾具XK5025數(shù)控中心工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格／mm主軸轉(zhuǎn)速／r·min-1進給速度／mm·min-1背吃刀量／mm備注1粗銑定位基準面AT01φ125180402自動2精銑定位基淮面AT0lφ125180250.5自動3粗銑上表面T0lφ125180402自動4精銑上表面T01φ12518025O.5自動5粗銑臺階面及其輪廓T02φ12900404自動6精銑臺階面及其輪廓T02φ12900250.5自動7鉆所有孔的中心孔T03φ3lO00

自動8鉆φ32H7底孔至φ27T04φ2720040

自動9粗鏜φ32H7孔至φ30T05

500801.5自動10半精鏜φ32H7孔至φ31.6T05

700700.8自動11精鏜φ32H7孔T05

800600.2自動12鉆φ12H7底孔至φ11.8T06φ11.860060

自動表1—5泵蓋零件數(shù)控加工工序卡片單位名稱××6413锪φ18孔T07φ18×1115030

自動14粗鉸φ12H7T08φ1210040O.1自動15精鉸φ12H7T08φ1210040

自動16鉆2-M16底孔至φ14T09φ1445060

自動172-M16底孔倒角T1090°倒角銑刀30040

手動18攻2-M16螺紋孔T11M16100200

自動19鉆6-φ7底孔至φ6．8T12φ6.870070

自動20锪6-φ10孔T13φ1O×5.515030

自動2l鉸6-φ7孔T14φ7100250.1自動22鉆2-φ6H8底孔至45.8T15φ5.890080

自動23鉸2-φ6H8孔T16φ6100250.1自動24一面兩孔定位粗銑外輪廓T17φ35600402自動25精銑外輪廓T17φ35600250.5自動編制×××審核×××批淮×××年月日共頁第頁13锪φ18孔T07φ18×165小結(jié)

章文要介紹了數(shù)控銑床的功能、分類和數(shù)控銑削的主要加工對象、數(shù)控銑床的機械結(jié)構(gòu)、工藝裝備、數(shù)控銑床加工工藝的制訂等，并介紹了典型零件的數(shù)控銑削加工工藝。重點應掌握數(shù)控銑床加工工藝的制訂等內(nèi)容。數(shù)控銑削的工藝問題是數(shù)控加工中最復雜的，也是應用最廣泛的加工方法。工藝設計應從普通加工出發(fā)，結(jié)合數(shù)控加工的特點進行學習。小結(jié)66數(shù)控銑床與

銑削加工工藝實訓中心制作數(shù)控銑床與

銑削加工工藝實訓中心制作67一、數(shù)控銑床簡介二、數(shù)控銑床加工工藝分析三、數(shù)控銑床加工工藝路線的擬訂四、典型零件的數(shù)控銑削加工工藝分析一、數(shù)控銑床簡介68一、數(shù)控銑床簡介1.1數(shù)控銑床的用途一般的數(shù)控銑床是指規(guī)格較小的升降臺式數(shù)控銑床，其工作臺寬度多在400mm以下，規(guī)格較大的數(shù)控銑床（如工作臺寬度在500mm以上的），其功能已向加工中心靠近，進而演變成榮幸加工單元。數(shù)控銑床多為三坐標、兩軸聯(lián)動的機床，也稱兩軸半控制，即在X、Y、Z三個坐標軸中，任意兩軸都可以聯(lián)動。一般情況下，在數(shù)控銑床上只能用來加平面曲線的輪廓。對于有特殊要求的數(shù)控銑床，還可以加進一個回轉(zhuǎn)的A坐標或C坐標，即增加一個數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，它可安裝在機床工作臺的不同位置，這時機床的數(shù)控系統(tǒng)為四坐標的數(shù)控系統(tǒng)，可用來加工螺旋槽、葉片等立體曲面零件。與普通銑床相比，數(shù)控銑床的加工精度高，精度穩(wěn)定性好，適應性強，操作勞動強度低，特別適應于板類、盤類、殼具類、模具類等復雜形狀的零件或?qū)缺３中砸筝^高的中、小批量零件的加工。一、數(shù)控銑床簡介1.1數(shù)控銑床的用途一般的數(shù)控銑床是691．2數(shù)控銑床的分類1．數(shù)控銑床按其主軸位置的不同分三類（圖1—1）（1）數(shù)控立式銑床其主軸垂直于水平面。小型數(shù)控銑床一般都采用工作臺移動、升降及主軸不動方式，與普通立式升降臺銑床結(jié)構(gòu)相似；中型數(shù)控銑床一般采用縱向和橫向工作臺移動方式，且主軸沿垂直溜板上下運動；大型數(shù)控銑床因要考慮到擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術(shù)問題，往往采用龍門架移動方式，其主軸可以在龍門架的縱向與垂直溜板上運動，而龍門架則沿床身作縱向移動，這類結(jié)構(gòu)又稱之為龍門數(shù)控銑床。數(shù)控立式銑床可以附加數(shù)控轉(zhuǎn)盤，采用自動交換臺。增加靠模裝置等來擴大數(shù)控立式銑床的功能、加工范圍和加工對象，進一步提高生產(chǎn)效率。

（2）臥式數(shù)控銑床其主軸平行于水平面。為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)4至5坐標，進行“四面加工”。（3）立、臥兩用數(shù)控銑床它的主軸方向可以更換（有手動與自動兩種），既可以進行立式加工，又可以進行臥式加工，其使用范圍更廣，功能更全。當采用數(shù)控萬能主軸頭時，其主軸頭可以任意轉(zhuǎn)換方向，可以加工出與水平面呈各種不同角度的工件表面。當增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤后，就可以實現(xiàn)對工件的“五面加工”。2．從機床數(shù)控系統(tǒng)控制的坐標軸數(shù)量分類有2.5坐標聯(lián)動數(shù)控銑床（只能進行X、Y、Z三個坐標中的任意2個坐標軸聯(lián)動加工）、3坐標聯(lián)動數(shù)控銑床、4坐標聯(lián)動數(shù)控銑床、5坐標聯(lián)動數(shù)控銑床。1．2數(shù)控銑床的分類1．數(shù)控銑床按其主軸位置的不70圖1-1各類數(shù)控銑床示意圖a)臥式升降臺銑床b)立式升降臺銑床c)龍門式輪廓銑床d)臥式鏜銑床

711．3數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)與主軸部件圖1—2XK5040A型數(shù)控銑床的布局圖

1-底座2-強電柜3-變壓器箱4-垂直升降進給伺服電動機5-主軸變速手柄和按鈕板

6-床身7-數(shù)控柜8-保護開關(guān)9-擋鐵10-操縱臺11-保護開關(guān)12-橫向溜板

13-縱向進給伺服電動機14-橫向進給伺服電動機15-升降臺16-縱向工作臺1．3數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)與主軸部件721．數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)圖1—3XK5040A型數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)1．數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)圖1—3XK5040A型數(shù)控銑床73傳動系統(tǒng)包括主運動和進給運動兩部分。圖1—4XK5040A型數(shù)控銑床齒輪間隙消除機構(gòu)1—螺母2—彈簧3—電動機4—齒輪（1）主傳動XK5040A型數(shù)控銑床的主體運動是主軸的旋轉(zhuǎn)運動。由7.5kW、1450r／min的主電動機驅(qū)動(如圖1—3所示)，使之獲得18級轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍為30～1500r／min。（2）進給運動進給運動有工作臺縱向、橫向和垂直三個方向的運動。進給系統(tǒng)傳動齒輪間隙的消除，采用雙片斜齒輪消除間隙機構(gòu)（如圖1—4所示）。調(diào)整螺母1，即可靠彈簧2自動消除間隙。傳動系統(tǒng)包括主運動和進給運動兩部分。圖1—4XK5040742.升降臺自動平衡裝置圖1—5XK5040A型數(shù)控銑床升降臺自動平衡裝置1-伺服電動機2-圓錐齒輪3-圓錐齒輪4-圓錐齒輪5-星輪6-滾子7-超越離合器的外殼8-螺母9-鎖緊螺釘

XK5040A型數(shù)控銑床升降臺自動平衡裝置如圖1—5所示。伺服電動機1經(jīng)過錐環(huán)聯(lián)接帶動十字聯(lián)軸節(jié)以及圓錐齒輪2、3，使升降絲杠轉(zhuǎn)動，工作臺上升或下降。同時圓錐齒輪3帶動圓錐齒輪4，經(jīng)超越離合器和摩擦離合器相連，這一部分稱作升降臺自動平衡裝置。2.升降臺自動平衡裝置圖1—5XK5075二、數(shù)控銑床加工工藝分析2．1數(shù)控銑削的主要加工對象1．平面類零件加工面平行或垂直于水平面，或加工面與水平面的夾角為定角的零件為平面類零件(見圖1—6)。其特點是各個加工面是平面，或可以展開成平面。一般只需用三坐標數(shù)控銑床的兩坐標聯(lián)動(即兩軸半坐標聯(lián)動)就可以把它們加工出來。

2.變斜角類零件加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件（圖1—7）。變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條線。最好采用四坐標或五坐標數(shù)控銑床擺角加工，在沒有上述機床時，可采用三坐標數(shù)控銑床，進行兩軸半坐標近似加工。3．曲面類零件加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件(如圖1—8)。曲面類零件的加工面不能展開為平面，加工時，加工面與銑刀始終為點接觸。常用兩軸半聯(lián)動數(shù)控銑床來加工精度要求不高的曲面；精度要求高的曲面類零件一般采用三軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工；當曲面較復雜、通道較狹窄、會傷及毗鄰表面及需刀具擺動時，要采用四軸甚至五軸聯(lián)動數(shù)控銑床加工。二、數(shù)控銑床加工工藝分析2．1數(shù)控銑削的主要加工對76a)帶平面輪廓的平面零件b)帶斜平面的平面零件c)帶正圓臺和斜筋的平面零件圖1—6平面類零件

圖1—7變斜角零件

圖1—8葉輪

a)帶平面輪廓的平面零件b772．2數(shù)控機床銑削加工內(nèi)容的選擇1．采用數(shù)控銑削加工內(nèi)容(1)工件上的曲線輪廓內(nèi)、外形，特別是由數(shù)學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪廓。(2)已給出數(shù)學模型的空間曲線。(3)形狀復雜，尺寸繁多，劃線與檢測困難的部位。(4)用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內(nèi)、外凹槽。(5)以尺寸協(xié)調(diào)的高精度孔或面。(6)能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀。(7)采用數(shù)控銑削能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕體力勞動的一般加工內(nèi)容。2．不宜采用數(shù)控銑削加工內(nèi)容(1)需要進行長時間占機和進行人工調(diào)整的粗加工內(nèi)容，如以毛坯粗基準定位劃線找正的加工。(2)必須按專用工裝協(xié)調(diào)的加工內(nèi)容(如標準樣件、協(xié)調(diào)平板、模胎等)。(3)毛坯上的加工余量不太充分或不太穩(wěn)定的部位。(4)簡單的粗加工面。(5)必須用細長銑刀加工的部位，一般指狹長深槽或高筋板小轉(zhuǎn)接圓弧部位。

2．2數(shù)控機床銑削加工內(nèi)容的選擇1．采用數(shù)控銑削加782．3數(shù)控銑床加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

1．零件圖樣尺寸的正確標注構(gòu)成零件輪廓的幾何元素(點、線、面)的相互關(guān)系(如相切、相交、垂直和平行等)，的給定條件是否充分，應無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。

2．保證獲得要求的加工精度檢查零件的加工要求，如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在現(xiàn)有的加工條件下是否可以得到保證，是否還有更經(jīng)濟的加工方法或方案。對一些特殊情況，如面積較大的薄板，當其厚度小于3mm時，就應在工藝上充分重視這一問題。3．零件內(nèi)腔外形的尺寸統(tǒng)一4．盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸

（1）內(nèi)槽圓弧半徑R的大小決定著刀具直徑的大小，所以內(nèi)槽圓弧半徑R不應太小。（圖1—9）。一般，當R<0.2H(H為被加工輪廓面的最大高度)時，可以判定零件上該部位的工藝性不好。

（2）零件銑削槽底平面時，槽底面圓角或底板與肋板相交處的圓角半徑r不要過大（圖1-10）。因為銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D—2r(D為銑刀直徑)，當D越大而r越小時，銑刀端刃銑削平面的面積越大，加工平面的能力越強，銑削工藝性當然也越好。5．保證基準統(tǒng)一最好采用統(tǒng)一基準定位，因此零件上應有合適的孔作為定位基準孔，也可以專門設置工藝孔作為定位基準(如在