数控铣削加工工艺参数的确定
铣削加工切削用量的选择
数控机床加工的切削用量
（3）确定进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数。主要根 据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、零件的材 料性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给 速度应该选择得小些。一般应该在20mm/min~50mm/min 范围内选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能 的影响，并与数控系统中脉冲当量的大小有关。
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的 手册并结合实际经验用类比法来确定，同时使主轴转速、 铣削深度以及进给速度三者能够相互适应，以形成最佳的 切削用量。在选择进给速度时，还应该注意零件加工中的 特殊因素。例如在轮廓加工中，当零件轮廓有拐角时，刀 具容易产生“超程”和“欠程”现象，从而导致加工误差。
数控机床编程与操作
数控机床加工的切削用量
切削用量主要包括：铣削深度、铣削速度、进给速度。 对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量，合理选择 切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但 也应该考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，一般 应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工 成本。具体选用数值应该根据机床说明书、切削用量手册， 并结合实际经验而定。 （1）铣削深度
数控机床编程与操作
效措施还是应该尽可能采取大的铣削深度。因为切削速度v 与刀具耐用度的关系成反比，所以切削速度v 的选取主要取
决于刀具耐用度。切削用量的选取可根据实际经验或参阅有 关手册。
主轴转速n（r/min）由切削速度v 来选定：
n= 1000v /（πd）
式中：v ——切削速度mm /min，由刀具耐用度决定；
在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，应以最小的进 给次数切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高 生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，可留少 许余量留待最后加工。数控铣床的精加工余量一般可取 （0.2~0.5mm）。
铣削加工工艺讲解
切入切出路径
铣削内轮廓的切入切出路径
铣削内圆的切入切出路径
切入切出路径
铣削内轮廓的切入切出路径
从尖点切入铣削内轮廓
切入切出路径
粗、精加工分开及对称去除余量等措施来 减小或消除变形的影响
零件结构的工艺性分析
提高工艺性的措施 ：
减少薄壁零件或薄板零件 尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸
保证基准统一原则
零件图形的数学处理
数控加工的数值计算是程序编制中一个关键的环节。
编程尺寸确定的步骤：
基本尺寸换算成平均尺寸
保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸
数控铣床的坐标系统
立式升降台铣床的 坐标方向为：Z轴垂 直（与主轴轴线重 合），向上为正方向； 面对机床立柱的左右 移动方向为X轴，将 刀具向右移动（工作 台向左移动）定义为 正方向；根据右手笛 卡尔坐标系的原则， Y轴应同时与Z轴和X 轴垂直，且正方向指 向床身立柱。
立式铣床的坐标系统
数控铣床的坐标系统
确定对刀点与换刀点
对 刀 点 与 加 工 原 点 重 合
确定对刀点与换刀点
对刀点在几何对称中心
确定对刀点与换刀点
×对刀点
对刀点在加工过程中便于检查
确定对刀点与换刀点
对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零 件的定位基准有已知的准确关系。当对刀精度要求较高 时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。
切入切出路径
铣削外圆的切入切出路径
切入切出路径
铣削外轮廓的切入切出路径
切入切出路径
当铣切内表面轮廓形状时，也应该尽量遵循 从切向切入的方法，但此时切入无法外延，最好 安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线。当实在无法 沿零件曲线的切向切入、切出时，铣刀只有沿法 线方向切入和切出，在这种情况下，切入切出点 应选在零件轮廓两几何要素的交点上，而且进给 过程中要避免停顿。
数控铣削加工工艺参数的确定
数控铣削加工工艺参数的确定确定工艺参数是工艺制定中重要的内容，采用自动编程时更是程序成功与否的关键。
（一）用球铣刀加工曲面时与切削精度有关的工艺参数的确定1、步长l （步距）的确定步长l （步距）——每两个刀位点之间距离的长度，决定刀位点数据的多少。
曲线轨迹步长l 的确定方法：直接定义步长法：在编程时直接给出步长值，根据零件加工精度确定间接定义步长法：通过定义逼近误差来间接定义步长2、逼近误差e r 的确定逼近误差e r ——实际切削轨迹偏离理论轨迹的最大允许误差三种定义逼近误差方式（如图16-4所示）：指定外逼近误差值：以留在零件表面上的剩余材料作为误差值（精度要求较高时一般采用，选为0.0015~0.03mm ）指定内逼近误差值：表示可被接受的表面过切量同时指定内、外逼近误差3、行距S （切削间距）的确定行距S （切削间距）——加工轨迹中相邻两行刀具轨迹之间的距离。
行距小：加工精度高，但加工时间长，费用高行距大：加工精度低，零件型面失真性较大，但加工时间短。
两种方法定义行距：（1）直接定义行距算法简单、计算速度快，适于粗加工、半精加工和形状比较平坦零件的精加工的刀具运动轨迹的生成（2）用残留高度h 来定义行距残留高度h ——被加工表面的法矢量方向上两相邻切削行之间残留沟纹的高度。
大：表面粗糙度值大小：可以提高加工精度，但程序长，占机时间成倍增加，效率降低选取考虑：粗加工时，行距可选大些，精加工时选小一些。
有时为减小刀峰高度，可在原两行之间加密行切一次，即进行曲刀峰处理，这相当于将S 减小一半，实际效果更好些。
（二）与切削用量有关的工艺参数确定图3.2.6 指定逼近误差1、背吃刀量a p与侧吃刀量a e背吃刀量a p——平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。
侧吃刀量a e——垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。
从刀具耐用度的角度出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量a p或侧吃刀量a e，其次确定进给速度，最后确定切削速度。
数控铣削加工中切削参数确定的研究
擐 火的彬响就足 县状况 。所以这 我们针 对玎 搠耗 和加Ｊ效 率米选择刀具参数 二 刀具损 耗卡ｌ 袭现为破损和崩报两种膨式 。艘损 义 １ 婴 － 要寝现为崩 、馓裂 碎断等打式 ．是 其受 力条件决定
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数控铣削加工工艺
确定对刀点与换刀点
刀具与工件原点 X 轴方向之距离
刀具与工件原点 Z 轴方向之距离
刀具与工件原点 Y 轴方向之距离
确定对刀点与换刀点
对刀点的选择原则 便于用数字处理和简化程序编制 在机床上找正容易，加工中便于检查 引起的加工误差小
确定对刀点与换刀点
对刀点与加工原点重合
确定对削加工工艺分析
数控铣削加工的工艺性分析是编程前的重 要工艺准备工作之一，关系到机械加工的效果 和成败，不容忽视。由于数控机床是按照程序 来工作的，因此对零件加工中所有的要求都要 体现在加工中，如加工顺序、加工路线、切削 用量、加工余量、刀具的尺寸及是否需要切削 液等都要预先确定好并编入程序中 。
粗、精加工分开及对称去除余量等措施来 减小或消除变形的影响
零件结构的工艺性分析
提高工艺性的措施 ：
减少薄壁零件或薄板零件 尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸
保证基准统一原则
零件图形的数学处理
数控加工的数值计算是程序编制中一个关键的环节。
编程尺寸确定的步骤：
基本尺寸换算成平均尺寸
保持原重要的几何关系不变并修改一般尺寸
车螺纹的引入和超越距离
超越距 离
引入距 离
避免刀具干涉
在连续切削的数控机床上，多数是使用立 铣刀且几乎都是用侧刃进行切削，往往会产生 刀具的干涉现象。
为了避免刀具的干涉，一般采用小直径的 铣刀来加工，但在加工时则受力变形而产生的 刀具弯斜量直接影响加工精度
避免刀具干涉
虽然可把刀具的倒锥磨好以减轻刀具的弯斜量， 但也不能最好地解决问题，特别在加工三维曲面更 明显出现加工干涉区或加工盲区。
制定数控铣削加工工艺
典型零件的数控加工工艺
知识点 数控铣床的主要加工对象 数控铣床的结构及类型 数控铣床的坐标系统 数控铣削加工工件的安装 数控铣削加工的对刀与换刀 选择并确定数控铣削加工的内容 零件结构的工艺性分析 零件图形的数学处理 加工工序的划分 确定对刀点与换刀点 选择走刀路线 切入切出点 切入切出路径 避免引入反向间隙误差 刀具补偿的设置 顺铣和逆铣的加工 车螺纹的引入和超越距离 避免刀具干涉 数控铣削加工工艺参数的确定 自动编程加工工艺
数控铣削加工参数的确定原则
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，降低成本。
（1）主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)的直径来选择。
其计算公式为：n=1000v/(πD)计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
（2）进给速度的确定进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。
确定进给速度的原则：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100~200mm/min范围内选取。
2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20~50mm/min范围内选取。
3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20~50mm/min范围内选取。
4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。
（3）背吃刀量确定背吃刀量(a p)根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可留0.2~0.5mm精加工余量。
第3章数控铣削加工工艺(教案9)
第3章 数控铣削加工工艺
(3） 铣刀端刃圆角半径r的选择。铣刀端刃圆角半径 r的大小一般应与零件上的要求一致。但粗加工铣刀因尚 未切削到工件的最终轮廓尺寸，故可适当选得小些，有 时甚至可选为“清角” （即r＝0～0.5mm），但不要造 成根部“过切”的现象。
（4） 立铣刀几何角度的选择。对于立铣刀，主要
第3章 数控铣削加工工艺 2. 夹具的选择 (1) 为了保持零件安装位置与机床坐标系及编程坐标系方 向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，同时还要
求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸关系。
(2) 在加工过程中，为了保证夹具与铣床主轴套筒或刀套、
刀具不发生干涉，夹具在设计和制造时应尽可能开敞， 使待加 工面充分暴露在外，同时夹紧机构元件与加工面之间应保持一
5) 鼓形铣刀
如图3-20所示的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径 为R的圆弧面上，端面无切削刃。加工时控制刀具上下位 置，相应改变刀刃的切削部位，可以在工件上切出从负 到正的不同斜角。R越小，鼓形铣刀所能加工的斜角范围 越广，但所获得的表面质量也越差。这种刀具的缺点是
刃磨困难，切削条件差， 而且不适于加工有底的轮廓表
还可用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择，
5°。主偏角κr 在45°～90°范围内选取，铣削铸铁时取κr=45°，
第3章 数控铣削加工工艺
· 立铣刀主要参数的选择
（1） 铣刀直径D的选择。一般情况下，为减少走刀次数， 提高铣削速度和铣削量，保证铣刀有足够的刚性以及良好的散热 条件，应尽量选择直径较大的铣刀。但选择铣刀直径往往受到零 件材料，刚性，加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素的 限制。图3-22所示零件的内轮廓转接凹圆弧半径R较小时， 铣刀 直径D也随之较小，一般选择D=2R。 若槽深或壁板高度H较大， 则应采用细长刀具，从而使刀具的刚性变差。 铣刀的刚性以铣刀 直径D与刃长l的比值来表示，一般取D／l＞0.4～0.5。 当铣刀的 刚性不能满足D／l＞0.4～0.5的条件（即刚性较差）时，可采用直 径大小不同的两把铣刀进行粗、精加工。先选用直径较大的铣刀 进行粗加工，然后再选用D、l均符合图样要求的铣刀进行精加工。
数控铣削加工工艺
（6）当必须多次安装时，应遵从基准统一原则。
数控铣削加工工件的安装练习
1、对刀点与换刀点的确定
对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，它是通过对刀点来实现的。“对刀点”是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。在程序编制时，不管实际上是刀具相对工件移动，还是工件相对刀具移动，都把工件看作静止，而刀具在运动。对刀点往往也是零件的加工原点。
二、教学安排：
（一）旧课复习内容：
1、数控铣床的坐标系统遵循右手笛卡尔直角坐标系原则，立式升降台铣床的坐标方向（2分钟）
2、数控铣削加工中，应尽量选择零件上的设计基准作为定位基准（2分钟）
（二）新课教学知识点与重点、难点：
第一节数控铣削的主要加工对象（理解）
第二节数控铣削加工工件的安装（掌握）（中、高级数控铣考证要求知识点）
数控铣削加工工艺性分析
（一）零件图形分析
1、检查零件图的完整性和正确性
由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此
（1）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。
（2）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等。
2、检查自动编程时的零件数学模型
第三节数控铣削加工的对刀与换刀（重点掌握）（中、高级数控铣考证要求知识点）
第四节制定数控铣削加工工艺
选择并确定数控铣削加工的内容（掌握）（中、高级数控车铣考证要求知识点）
数控铣削加工工艺性分析（重点掌握）（中、高级数控车铣考证要求知识点）
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数控铣削加工工艺参数的确定
确定工艺参数是工艺制定中重要的内容，采用自动编程时更是程序成功与否的关键。
（一）用球铣刀加工曲面时与切削精度有关的工艺参数的确定
1、步长l （步距）的确定
步长l （步距）——每两个刀位点之间距离的长度，决定刀位点数据的多少。
曲线轨迹步长l 的确定方法：
直接定义步长法：在编程时直接给出步长值，根据零件加工精度确定
间接定义步长法：通过定义逼近误差来间接定义步长
2、逼近误差e r 的确定
逼近误差e r ——实际切削轨迹偏离理论轨迹的最大允许误差
三种定义逼近误差方式（如图16-4所示）
：
指定外逼近误差值：以留在零件表面上的剩余材料作为误差值
（精度要求较高时一般采用，选为0.0015~0.03mm ）
指定内逼近误差值：表示可被接受的表面过切量
同时指定内、外逼近误差
3、行距S （切削间距）的确定
行距S （切削间距）——加工轨迹中相邻两行刀具轨迹之间的距离。
行距小：加工精度高，但加工时间长，费用高
行距大：加工精度低，零件型面失真性较大，但加工时间短。
两种方法定义行距：
（1）直接定义行距
算法简单、计算速度快，适于粗加工、半精加工和形状比较平坦零件的精加工的刀具运动轨迹的生成
（2）用残留高度h 来定义行距
残留高度h ——被加工表面的法矢量方向上两相邻切削行之间残留沟纹的高度。
大：表面粗糙度值大
小：可以提高加工精度，但程序长，占机时间成倍增加，效率降低
选取考虑：粗加工时，行距可选大些，精加工时选小一些。
有时为减小刀峰高度，可在原两行之间加密行切一次，即进行曲刀峰处理，这相当于将S 减小一半，实际效果更好些。
图3.2.6 指定逼近误差
（二）与切削用量有关的工艺参数确定
1、背吃刀量a p与侧吃刀量a e
背吃刀量a p——平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。
侧吃刀量a e——垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。
从刀具耐用度的角度出发，切削用量的选择方法是：
先选取背吃刀量a p或侧吃刀量a e，其次确定进给速度，最后确定切削速度。
如果零件精度要求不高，在工艺系统刚度允许的情况下，最好一次切净加工余量，以提高加工效率；如果零件精度要求高，为保证精度和表面粗糙度，只好采用多次走刀。
2、与进给有关参数的确定
在加工复杂表面的自动编程中，有五种进给速度须设定，它们是：
（1）快速走刀速度（空刀进给速度）
为节省非切削加工时间，一般选为机床允许的最大进给速度，即G00速度。
（2）下刀速度（接近工件表面进给速度）
为使刀具安全可靠的接近工件，而不损坏机床、刀具和工件，下刀速度不能太高，要小于或等于切削进给速度。
对软材料一般为200mm/min；对钢类或铸铁类一般为50mm/min。
（3）切削进给速度F
切削进给速度应根据所采用机床的性能、刀具材料和尺寸、被加工材料的切削加工性能和加工余量的大小来综合的确定。
一般原则是：工件表面的加工余量大，切削进给速度低；反之相反。
切削进给速度可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手工调整，以获得最佳切削状态。
切削进给速度不能超过按逼近误差和插补周期计算所允许的进给速度。
建议值：
加工塑料类制件：1500 mm/min
加工大余量钢类零件：250 mm/min
小余量钢类零件精加工：500 mm/min
铸件精加工：600 mm/min
（4）行间连接速度（跨越进给速度）
行间连接速度——刀具从一切削行运动到下一切削行的运动速度。
该速度一般小于或等于切削进给速度。
（5）退刀进给速度（退刀速度）
为节省非切削加工时间，一般选为机床允许的最大进给速度，即G00速度。
3、与切削速度有关的参数确定
（1）切削速度υ：切削速度υc的高低主要取决于被加工零件的精度和材料、刀具的材料和耐用度等因素。
（2）主轴转速n ：主轴转速n根据允许的切削速度υc来确定：n=1000υc/πd
理论上，υc越大越好，这样可以提高生产率，而且可以避开生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。
但实际上由于机床、刀具等的限制，使用国内机床、刀具时允许的切削速度常常只能在100～200m/min
范围内选取。