第二节数控铣削加工工艺路线的拟定

第四章 数控铣削加工工 艺设计基础
内容提要：
数控铣床编程的基本方法及典型零件 的工艺分析程序编制
第一节 工件表面加工方法和加工方 案

择零件的加工方法 和加工方案，实质上是选择典型表面的加工方法和加工方案。 铣床是使用端铣刀作为主要切削刀具,能沿着至少两轴同时 作切削运动的一种机床。 数控铣床是在机械加工中应用极为广泛的一种机床。数控 铣床不仅能铣削平面、沟槽和曲面,还能加工复杂的型腔和凸台。 数控铣削加工包括平面的铣削加工、二维轮廓的铣削加工、平 面型腔的铣削加工、钻孔加工、扩孔加工、攻螺纹加工、箱体 类零件的加工以及三维复杂型面的铣削加工。 平面的加工方法有刨、铣和磨等方法。有些工件的端面也 用车的方法。 一般情况下，铣削的生产效率较高，在中批量以上生产中， 在较大的箱体平面加工中多用铣削加工平面。一般平面的加工 方法和加工方案及其所能达到的经济精度和表面粗糙度，见下。 这是生产实际中的统计资料，仅供参考。
1)工件内槽及缘板间的过渡圆角半径不应 过小，因为过渡圆角半径反映了刀具直径的大 小，刀具直径的大小与被加工工件轮廓的高低 影响着工件加工工艺性的好坏，即刀具直径和 被加工工件轮廓的深度之比与刀具的刚度有关。 如左图（a）所示，当R<0.2H时(H为被加工工 件轮廓面的深度),可判定该工件该部位的加工 工艺性较差；如右图（b）所示，当R>02H时, 可采用较大直径的铣刀来加工，所以可判定刀 工艺性较差 工艺性较好 具的当量刚度较好,工件的加工质量能得到保证。 2)工件槽底圆角半径不宜过大 如右图所示，铣削工件底平面时,槽底的圆角半径r 越大,铣刀端面刃铣削平面的能力就越差,效益也越低。 当r大到一定程度时，甚至大到必须用球头铣刀加工， 是应该尽量避免的。铣刀与铣削平面接触的最大直径 d＝ D-2r（D为铣刀直径），当D一定时，r越大，铣 刀端面刃铣削平面的面积越小，加工表面的能力相应 应减小，工艺性也越差。 3)用试切法确定刀具的旋转直径,刀具要锋利,刀具带倒锥,采取合理的测量方法。 4)改善工件的结构,增加工件强度,为了防止振动,可采用填加阻尼材料的方法(橡皮泥, 硅橡胶等)。 5)粗、精加工分开,选用合理的切削参数：镗、铣结合,分层加工,从上而下；对称加工； 充分利用刀具半径补偿。
4.2.1对零件图进行数控加工工艺性分析
(1)零件图是数控铣削加工的根据,因此,必须保证零件图样尺寸的正确标注,保证图形各加工 要素之间的相互关系明确,各种几何要素的条件要充分,避免封闭尺寸等。 以同一基准引注尺寸或直接标注坐标尺寸的方法既便于编程,也便于尺寸之间的相互协调, 同时又保持了设计基准、工艺基准、测量基准与工件原点设置的一致性。零件设计人员往 往在尺寸标注中较多地考虑、装配等使用特性方面的问题,从而不得不采取局部分散的标 注方法,这样一来会给工序安排与数控加工带来诸多不便,宜将局部分散的标注方法改为统 一基准标注方法，如左下图和右下图所示。
保证基准统一原则
4.2.2定位基准的选择
数控加工工艺特别强调定位加工,尤其是正反两面都采用数控加工的零件, 其工艺基准的统一是十分必要的,否则很难保证两次安装加工后两个面上的轮 廓位置及尺寸协调，因此为保证两次装夹加工后其相对位置的准确性,应采用 统一的基准定位。如果零件上没有合适的基准,可以考虑在零件上增加工艺凸 台或工艺孔，在加工成后再将其去除。
选择定位基准时,应注意减少装夹次数
尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。多选 择工件上不需要数控铣削的平面和孔作为定位基准。对薄板件,选择的定位基 准应有利于提高工件的刚性,以减小切削变形。定位基准应尽量与设计基准重 合,以减小定位误差对尺寸精度的影响。
4.2.3顺铣和逆铣
铣削有顺铣和逆铣两种方式,选择的铣削方式不同,进给路线的安排也不同。 当工件表面无硬皮、机床进给机构无间隙时,应选用顺铣,按照顺铣安排进给路线。 因为采用顺铣加工后零件己加工表面质量好,刀齿磨损小。顺铣常用在精铣,尤其 是零件材料为铝镁合金、铁合金或耐热合金时。当工件表面有硬皮、机床的进 给机构有间隙时,应选用逆铣,按照逆铣安排进给路线。因为逆铣时,刀齿是 从己加工表面切入,不会崩刃,机床进给机构的间隙也不会引起振动和爬行。 逆铣如下图a 顺铣如下图b所示。
(2)采用粗、精加工分开和基准统一的原则,保证加工精度。 (3)充分考虑毛坯的工艺性：首先考虑毛坯要有足够的加工余量,采用合理装夹方式。 (4)轮廓底平面与侧面间的连接半径不要太大,避免多次换刀；侧面与侧面间的连接半 径不能太小,避免由于刀具半径太小而影响刀具强度和加工质量,尽量减少换刀次数。 工件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，例如,加工面转接处的凹圆弧半 径、同一轴上直径差不多的轴肩退刀槽的宽度应尽量统一尺寸,这样可以减少刀具的规 格和换刀的次数,方便编程和提高数控机床的加工效率。 (5)薄壁和沟槽类零件的加工：薄壁和沟槽在零件的几何图中只是局部形状。用铣削 方法,加工难度很大,因为此类形状加工工艺性差。在加工薄壁和沟槽时可以考虑如下方
第二节 数控铣削加工工艺路 线的拟定
数控铣床加工的工艺路线设计同常规工艺路线拟定过程相似,最初也需要找出所有 加工的零件表面并逐一确定各表面的加工获得过程,加工获得过程中的每一步骤相 当于一个工步。然后将所有工步内容按一定原则排列成先后顺序。再确定哪些相 邻工步可以划为一个工序,即进行工序的划分。最后再将需要的其它工序如常规工 序、辅助工序、热处理工序等插入,衔接于数控加工工序序列之中,就得到了要求 的工艺路线。 数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常规工艺路线拟定的区别主要在 于它仅是几道数控加工工艺过程的概括,而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程, 由于数控加工工序一般均穿插于零件加工的整个工艺过程中间,因此在工艺路线设 计中一定要兼顾常规工序的安排,使之与整个工艺过程协调吻合。 数控加工工艺路线设计是下一步工序设计的基础,其设计质量将直接影响零 件的加工质量和生产效率。设计数据加工工艺路线时要对零件图、锻件图认真分 析,把数控加工的特点和普通加工工艺的一般原则结合起来,才能使数控加工工艺 路线设计得更为合理。