1、第第5章章 数控铣床编程与加工操作数控铣床编程与加工操作5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析5.3 数控铣床加工的刀具补偿及其他功能指令数控铣床加工的刀具补偿及其他功能指令5.4 固定循环固定循环5.5 CNC系统高级编程方法系统高级编程方法5.6 数控铣床的操作数控铣床的操作5.7 数控铣床加工编程综合实训数控铣床加工编程综合实训5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点5.1.1 数控枕床加工的对象数控枕床加工的对象铣床是由普通铣床发展而来的一种数字控制机床，一般指规格铣床是由普通铣床发展而来的一种数字控制机床，一般指规格较小的升降
2、台式数控铣床，其工作台宽度多在较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400 mm以下。以下。数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一。数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一。它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需要普通铣床不能铣削的需要2-5坐标联动的各种平面轮廓和立体坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，适合数控轮廓。根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。铣削的主要加工对象有以下几类。下一页返回5.1
3、 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点1.平面轮廓零件平面轮廓零件 这类零件的加工面平行或垂直定位面，或加工面与定位面的夹这类零件的加工面平行或垂直定位面，或加工面与定位面的夹角为固定角度角为固定角度(见见图图5一一1)，如各种盖板、凸轮以及飞机整体结，如各种盖板、凸轮以及飞机整体结构件中的框、肋等。目前在数控铣床上加工的大多数零件属于构件中的框、肋等。目前在数控铣床上加工的大多数零件属于平面类零件，其特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面。平面类零件，其特点是各个加工面是平面，或可以展开成平面。平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件。一般只需要平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件
4、。一般只需要三坐标数控铣床的两坐标联动三坐标数控铣床的两坐标联动(即两轴半坐标联动即两轴半坐标联动)就可以把它就可以把它们加工出来。们加工出来。 2.变抖角类零件变抖角类零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角零件，示加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角零件，示的飞机变斜角梁椽条。的飞机变斜角梁椽条。下一页上一页返回5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，例如例如图图5-2所加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线。最好采所加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线。最好采用四
5、坐标、五坐标数控铣床进行两轴半近似加工。用四坐标、五坐标数控铣床进行两轴半近似加工。 3.空间曲面轮廓零件空间曲面轮廓零件 这类零件的加工为空间曲面这类零件的加工为空间曲面(见见图图5-3)，如模具、叶片、螺，如模具、叶片、螺旋桨等。空间曲面轮廓零件不能展开的平面。加工时，铣刀与旋桨等。空间曲面轮廓零件不能展开的平面。加工时，铣刀与加工面始终为点接触，一般采用球头在三轴数控铣床上加工。加工面始终为点接触，一般采用球头在三轴数控铣床上加工。当曲面较复杂，通道较狭窄，会伤及相邻表面及需要刀具摆刀当曲面较复杂，通道较狭窄，会伤及相邻表面及需要刀具摆刀时，要采用四坐标或五坐标铣床加工。时，要采用四坐标
6、或五坐标铣床加工。4.孔孔 孔及孔系的加工可以在数控铣床上进行，如钻、矿、铰和孔及孔系的加工可以在数控铣床上进行，如钻、矿、铰和撞等加工。由于孔加工多采用定尺寸刀具，需要频繁换刀，当撞等加工。由于孔加工多采用定尺寸刀具，需要频繁换刀，当加工孔的数量较多时，就不如用加工中心加工方便、快捷。加工孔的数量较多时，就不如用加工中心加工方便、快捷。下一页上一页返回5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点 5.螺纹螺纹 内螺纹、外螺纹、圆柱螺纹、圆锥螺纹等都可以在数控铣内螺纹、外螺纹、圆柱螺纹、圆锥螺纹等都可以在数控铣床上加工。床上加工。5.1.2数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点 1.加工灵活，通
7、用性强加工灵活，通用性强 数控铣床的最大特点是高柔性，即灵活、通用，可以加工不数控铣床的最大特点是高柔性，即灵活、通用，可以加工不同形状的工件。在数控铣床上能完成钻孔、撞孔、铰孔、铣平同形状的工件。在数控铣床上能完成钻孔、撞孔、铰孔、铣平面、铣斜面、铣槽、铣曲面面、铣斜面、铣槽、铣曲面(凸轮凸轮)、攻螺纹等加工，而且在一、攻螺纹等加工，而且在一般情况下，可以一次装夹就能完成多种加工工序。般情况下，可以一次装夹就能完成多种加工工序。下一页上一页返回5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点2.工件的加工精度高，能加工复杂型面工件的加工精度高，能加工复杂型面 目前数控装置的脉冲当量一般为目前数控
8、装置的脉冲当量一般为0. 001 mm，高精度的数，高精度的数控系统可达控系统可达0. 1 m，一般情况下，都能保证工件精度。由于，一般情况下，都能保证工件精度。由于数控铣床具有较高的加工精度，能加工很多普通数控铣床具有较高的加工精度，能加工很多普通机床难以加工或根本不能加工的复杂型面，所以在加工各种复机床难以加工或根本不能加工的复杂型面，所以在加工各种复杂模具时更显出其优越性。杂模具时更显出其优越性。3.大大提高了生产效率大大提高了生产效率 在数控铣床上，一般不需要专用夹具和工艺装备。在更换工在数控铣床上，一般不需要专用夹具和工艺装备。在更换工件时，只需调用储存在数控装置中的加工程序、装夹工
9、件和调件时，只需调用储存在数控装置中的加工程序、装夹工件和调整刀具数据即可，因而大大缩短了生产周期整刀具数据即可，因而大大缩短了生产周期;其次，数控铣床具其次，数控铣床具有铣床、撞床和钻床的功能，使工序高度集中，大大提高了生有铣床、撞床和钻床的功能，使工序高度集中，大大提高了生产效率并减小了工件装夹误差。产效率并减小了工件装夹误差。下一页上一页返回5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点 另外数控铣床的主轴转速和进给速度都是无级变速的，因此，另外数控铣床的主轴转速和进给速度都是无级变速的，因此，有利于选择最佳切削用量。数控铣床具有快进、快退、快速定有利于选择最佳切削用量。数控铣床具有快进、
10、快退、快速定位功能，可大大减少机动时间。据统计，采用数控铣床加工比位功能，可大大减少机动时间。据统计，采用数控铣床加工比普通铣床加工生产率可提高普通铣床加工生产率可提高3-5倍。对于复杂的成型面加工，倍。对于复杂的成型面加工，生产率可提高十一几倍，甚至几十一倍。生产率可提高十一几倍，甚至几十一倍。4.大大减轻了操作者的劳动强度大大减轻了操作者的劳动强度 数控铣床对零件加工是按照事先编制好的加工程序自动完成数控铣床对零件加工是按照事先编制好的加工程序自动完成的，操作人员除了操作操作面板、装卸工件、中间测量和观察的，操作人员除了操作操作面板、装卸工件、中间测量和观察机床运行外，不需要进行繁重的重复
11、性手工操作，大大减轻了机床运行外，不需要进行繁重的重复性手工操作，大大减轻了劳动强度。劳动强度。下一页上一页返回5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点5.1.3数控铣床及加工中心的组成与类型。数控铣床及加工中心的组成与类型。 数控铣床是由普通铣床演变而来的，主要类型有立式数控铣床数控铣床是由普通铣床演变而来的，主要类型有立式数控铣床和卧式数控铣床，其中以主轴位于垂直方向的立式数控铣床最和卧式数控铣床，其中以主轴位于垂直方向的立式数控铣床最为常见。如为常见。如图图5 -4所示。对于升降台式的立式数控铣床，刀具所示。对于升降台式的立式数控铣床，刀具安装在主轴前端，由主轴电动机带动作旋转主运动
12、安装在主轴前端，由主轴电动机带动作旋转主运动;工件装于工工件装于工作台上，由进给电动机带动工作台作纵向作台上，由进给电动机带动工作台作纵向(X轴方向轴方向)、横向、横向(Y轴方向轴方向)和垂直和垂直(Z轴方向轴方向)三个坐标轴的进给运动。数控装置通三个坐标轴的进给运动。数控装置通过进给伺服系统可以同时控制两个或三个坐标轴的运动。立式过进给伺服系统可以同时控制两个或三个坐标轴的运动。立式数控铣床一般适宜对盘类、板类和套类零件进行加工，一次装数控铣床一般适宜对盘类、板类和套类零件进行加工，一次装夹，可对上表面及周边轮廓进行铣削加工，也可对上表面进行夹，可对上表面及周边轮廓进行铣削加工，也可对上表面
13、进行孔的加工。卧式数控铣床则适宜对箱体类零件进行加工。孔的加工。卧式数控铣床则适宜对箱体类零件进行加工。下一页上一页返回5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点 铣削加工中心是在数控铣床的基础上增加了刀库和换刀机铣削加工中心是在数控铣床的基础上增加了刀库和换刀机构，即自动刀具变换装置构，即自动刀具变换装置(ATC，主要类型有立式加工中心，主要类型有立式加工中心(如如图图5 -5所示所示)和卧式加工中心，数控铣床需要通过手动方式进和卧式加工中心，数控铣床需要通过手动方式进行换刀，而加工中心则可将要使用的刀具预先存放于刀具库内。行换刀，而加工中心则可将要使用的刀具预先存放于刀具库内。需要时再通
14、过换刀指令，由需要时再通过换刀指令，由ACT装置自动换刀。有的加工中心装置自动换刀。有的加工中心还带有自动分度回转工作台，工件一次装夹后，能够完成多个还带有自动分度回转工作台，工件一次装夹后，能够完成多个平面或角度位置的加工，体现了工序高度集中的优点平面或角度位置的加工，体现了工序高度集中的优点;有的加工有的加工中心则带有交换工作台，可在当前工件加工的同时，对另外的中心则带有交换工作台，可在当前工件加工的同时，对另外的工件进行拆装和检验，使生产流程得以优化，缩短了生产周期，工件进行拆装和检验，使生产流程得以优化，缩短了生产周期，提高了生产效率。提高了生产效率。下一页上一页返回5.1 数控铣床加
15、工的特点数控铣床加工的特点5.1.4 数控铣床编程时应注意的问题数控铣床编程时应注意的问题1)铣削是机械加工中最常见的方法之一，它包括平面铣削和轮铣削是机械加工中最常见的方法之一，它包括平面铣削和轮廓铣削。使用数控铣床的目的在于解决复杂的和难加工的工件廓铣削。使用数控铣床的目的在于解决复杂的和难加工的工件的加工问题，把一些用普通机床可以加工的加工问题，把一些用普通机床可以加工(但效率不高但效率不高)的工件，的工件，改用数控铣床加工，可以提高加工效率。数控铣床功能各异，改用数控铣床加工，可以提高加工效率。数控铣床功能各异，规格繁多。编程时要考虑如何最大限度地发挥数控铣床的特点。规格繁多。编程时要
16、考虑如何最大限度地发挥数控铣床的特点。两坐标联动数控铣床用于加工平面零件轮廓两坐标联动数控铣床用于加工平面零件轮廓;三坐标或多坐标的三坐标或多坐标的数控铣床用于加工难度较大的复杂工件的立体轮廓数控铣床用于加工难度较大的复杂工件的立体轮廓;铣撞加工中铣撞加工中心具有多种功能，可用于多工位、多工件和多种工艺方法加工。心具有多种功能，可用于多工位、多工件和多种工艺方法加工。2)数控铣床的数控装置具有多种插补方式，一般都具有直线插数控铣床的数控装置具有多种插补方式，一般都具有直线插补和圆弧插补，有的还具有极坐标插补、抛物线插补、螺旋线补和圆弧插补，有的还具有极坐标插补、抛物线插补、螺旋线插补等多种插补
17、功能。编程时要合理充分地选择这些功能，以插补等多种插补功能。编程时要合理充分地选择这些功能，以提高加工精度和效率。提高加工精度和效率。下一页上一页返回5.1 数控铣床加工的特点数控铣床加工的特点 3)程序编制时要充分利用数控铣床齐全的功能，如刀具位程序编制时要充分利用数控铣床齐全的功能，如刀具位置补偿、刀具长度补偿、刀具半径补偿和固定循环、对称加工置补偿、刀具长度补偿、刀具半径补偿和固定循环、对称加工等功能。等功能。 4)由直线、圆弧组成的平面轮廓铣削的数学处理比较简单。由直线、圆弧组成的平面轮廓铣削的数学处理比较简单。非圆曲线、空间曲线和曲面的轮廓铣削加工，数学处理比较复非圆曲线、空间曲线和
18、曲面的轮廓铣削加工，数学处理比较复杂，一般要采用计算机辅助计算和自动编程。杂，一般要采用计算机辅助计算和自动编程。上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析 数控铣削加工的工艺设计是在普通铣削加工工艺设计的基础，数控铣削加工的工艺设计是在普通铣削加工工艺设计的基础，考虑和利用数控铣床的特点，充分发挥其优点。关键在于合理安排考虑和利用数控铣床的特点，充分发挥其优点。关键在于合理安排工艺路线。协调数控铣削工序与其他工序之间的关系，确定数控铣工艺路线。协调数控铣削工序与其他工序之间的关系，确定数控铣削工序的内容和步骤，并为程序编制准备必要的条件。削工序的内容和步骤，并为程序编制准备必
19、要的条件。5.2.1数控铣削加工部位及内容的选择与确定数控铣削加工部位及内容的选择与确定 一般情况下，某个零件并不是所有的表面都需要采用数控加工，一般情况下，某个零件并不是所有的表面都需要采用数控加工，应根据零件的加工要求和企业的生产条件进行具体分析，确定具体应根据零件的加工要求和企业的生产条件进行具体分析，确定具体的加工部位和内容及要求。具体而言，以下情况适宜采用数控铣削的加工部位和内容及要求。具体而言，以下情况适宜采用数控铣削加工加工: 1)由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓。由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓。 2)空间曲线或曲面。空间曲线或曲面。 3)形状虽然简
20、单，但尺寸繁多、检测困难的部位。形状虽然简单，但尺寸繁多、检测困难的部位。下一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析 4)用普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体用普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体 内部等。内部等。 5)有严格位置尺寸要求的孔或平面。有严格位置尺寸要求的孔或平面。 6)能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状。能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状。 7)采用数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度的采用数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度的 一般加工内容。一般加工内容。 而像简单的粗加工面，需要用专用工装协调的加工内容等
21、，而像简单的粗加工面，需要用专用工装协调的加工内容等，则不宜采用数控铣削加工。在具体确定数控铣削的加工内容时，则不宜采用数控铣削加工。在具体确定数控铣削的加工内容时，还应结合企业设备条件、产品特点及现场生产组织管理方式等还应结合企业设备条件、产品特点及现场生产组织管理方式等具体情况进行综合分析，以优质、高效、低成本完成零件的加具体情况进行综合分析，以优质、高效、低成本完成零件的加工为原则。工为原则。下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析5.2.2 数控铣削加工零件的工艺性分析数控铣削加工零件的工艺性分析 零件的工艺性分析是制定数控铣削加工工艺的前提，其主零件的工艺性分
22、析是制定数控铣削加工工艺的前提，其主要内容包括如下要内容包括如下:1.零件图及结构工艺性分析零件图及结构工艺性分析 关于数控加工零件图和结构工艺性分析，在前面已作了介绍，关于数控加工零件图和结构工艺性分析，在前面已作了介绍，下面结合数控铣削加工的特点作进一步说明。下面结合数控铣削加工的特点作进一步说明。 1)分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行程，零件的区域，零件的最大形状尺寸是否超过
23、机床的最大行程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。 2)检查零件的加工要求，如尺寸加工精度、几何公差及表检查零件的加工要求，如尺寸加工精度、几何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。经济的加工方法或方案。下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析 3)在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱寸要求，如过渡圆角、倒角、槽
24、宽等，这些尺寸是否过于凌乱或统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀或统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。 4)对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅决定了各个加工工序的前后顺序，还将对各个工序加工后各个决定了各个加工工序的前后顺序，还将对各个工序加工后各个加工表面之间的位置精度产生直接的影响，应分析零件上是否加工表面之间的位置精度产生直接的影响，应分析零件上是否有可以利用的工艺基准，对于一般加工精度要求，可以利用零有可以利用的工艺基
25、准，对于一般加工精度要求，可以利用零件上现有的一些基准或基准孔，或者专门在零件上加工出工艺件上现有的一些基准或基准孔，或者专门在零件上加工出工艺基准，当零件的加工精度要求很高时，必须采用先进的统一基基准，当零件的加工精度要求很高时，必须采用先进的统一基准定位装夹系统才能保证加工要求。准定位装夹系统才能保证加工要求。 5)分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材分析零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时 下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析要考虑热
26、处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也会安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也会影响工序的前后顺序。影响工序的前后顺序。 6)当零件上的部分内容已经加工完成，这时应充分了解零当零件上的部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用了什么方式或基准保证加工要求。
27、如对其他企业的外协零采用了什么方式或基准保证加工要求。如对其他企业的外协零件的加工。件的加工。 7)构成零件的轮廓的几何元素构成零件的轮廓的几何元素(点、线、面点、线、面)的条件的条件(如相切、如相切、相交、垂直和平行等相交、垂直和平行等)是数控编程的重要依据。因此，分析零件是数控编程的重要依据。因此，分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。及时与设计人员协商解决。 有关铣削零件的结构工艺性实例见有关铣削零件的结构工艺性实例见表表5-1。下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工
28、艺分析 2.零件毛坯的工艺性分析零件毛坯的工艺性分析 零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使得零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使得余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去。根据否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去。根据实践经验，下列几方面应作为毛坯工艺性分析的重点。实践经验，下列几方面应作为毛坯工艺性分析的重点。 1)毛坯应有充分、稳定的加工余量。毛坯主要指锻件、铸毛坯应有充分、稳定的加工余量。毛坯主要指锻件、铸件。因模锻时的欠压量与允许的
29、错模量会造成余量的多少不等件。因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量的多少不等;铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充铸造时也会因砂型误差、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等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与满型腔等造成余量不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量的不充分、不稳定。因此，扭曲变形量的不同也会造成加工余量的不充分、不稳定。因此，除板料外，不沦是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣除板料外，不沦是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。经验表明，数控铣削削加工，其加工面均应有较充分
30、的余量。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，这一点应该特中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点应该特下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析别引起重视。如果已确定或准备采用数控铣削加工，就应事先别引起重视。如果已确定或准备采用数控铣削加工，就应事先对毛坯的设计进行必要更改或在设计时就加以充分考虑，即在对毛坯的设计进行必要更改或在设计时就加以充分考虑，即在零件图样注明的非加工面处也增加适当的余量。零件图样注明的非加工面处也增加适当的余量。 2)分析毛坯的装夹适应性。主要考虑毛坯在加工时定位和分析毛坯的装夹适应性。主要考虑毛坯在加工时定位和
31、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。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。对不便于装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工对不便于装夹的毛坯，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。如艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。如图图5-6所示，该工件缺少合所示，该工件缺少合适的定位基准，在毛坯上铸出两个工艺凸耳，在凸耳上制出定适的定位基准，在毛坯上铸出两个工艺凸耳，在凸耳上制出定位基准孔。位基准孔。 3)分析毛坯的余量大小及均匀性。主要是考虑在加工时要分析毛坯的余量大小及均匀性。主要是考虑在加工时要不要分层切割及分几层切削。也要分析加工中与加工后
32、的变形不要分层切割及分几层切削。也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，因悴火失效后很容易在加工中与加工后变形，最好采厚铝板，因悴火失效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉仲处理的悴火板坯。用经预拉仲处理的悴火板坯。下一页返回上一页5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析5. 2. 3 数控铣削加工工艺路线的拟定数控铣削加工工艺路线的拟定 随着数控加工工艺的发展，在不同设备和技术条件下，同随着数控加工工艺的发展，在不同设备和技术条件下，同一个零件的加工工艺路线会有较大的差
33、别。但关键的都是从现一个零件的加工工艺路线会有较大的差别。但关键的都是从现在加工条件出发，根据工件形状结构特点合理选择加工方法，在加工条件出发，根据工件形状结构特点合理选择加工方法，划分加工工序，确定加工路线和工件各个加工表面的加工顺序，划分加工工序，确定加工路线和工件各个加工表面的加工顺序，协调车、铣削工序和其他工序之间的关系以及考虑整个工艺方协调车、铣削工序和其他工序之间的关系以及考虑整个工艺方案的经济性等。案的经济性等。1.加工方法的选择加工方法的选择 数控铣削加工对象的主要加工表面一般可采用数控铣削加工对象的主要加工表面一般可采用表表5-2所列的所列的加工方案。加工方案。 (1)平面加
34、工方法的选择平面加工方法的选择 在数控铣床上加工平面主要采用端铣刀和铣刀加工。粗铣的在数控铣床上加工平面主要采用端铣刀和铣刀加工。粗铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达尺寸精度和表面粗糙度一般可达IT11-13 , Ra6. 3-25 ;下一页返回上一页5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析精铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达精铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达IT8-10 , Ra1. 6-6. 3。需要注意的是：当零件表面粗糙度要求较高时，应采用顺。需要注意的是：当零件表面粗糙度要求较高时，应采用顺铣方式。铣方式。(2)平面轮廓加工方法的选择平面轮廓加工方法的选择 平面轮廓多由直线和圆弧
35、或各种曲线构成，通常采用三坐标平面轮廓多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。数控铣床进行两轴半坐标加工。图图5 -7所示位置直线和圆弧构所示位置直线和圆弧构成的零件平面轮廓成的零件平面轮廓ABCDEA，采用半径为，采用半径为R的立铣刀沿周向加的立铣刀沿周向加工，虚线工，虚线ABCDEA为刀具中心的运动轨迹，为保证加工面为刀具中心的运动轨迹，为保证加工面光滑，刀具沿光滑，刀具沿PA切人，沿切人，沿AK切出。切出。(3)固定斜脚平面加工方法的选择固定斜脚平面加工方法的选择 固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面。当零件尺寸固定斜角平面是与水平面成一固定夹角的斜面
36、。当零件尺寸不大时，可用斜垫板垫平加工。如果机床主轴可以摆角，则可不大时，可用斜垫板垫平加工。如果机床主轴可以摆角，则可以摆成适当的定角，用不同的刀具来加工以摆成适当的定角，用不同的刀具来加工(见见图图5-8) 。当零。当零下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析件尺寸很大，斜面斜度又较小，常用行切削加工，但加工后，件尺寸很大，斜面斜度又较小，常用行切削加工，但加工后，会在加工面上留下残留面积，需要用钳修方法加以清除。用三会在加工面上留下残留面积，需要用钳修方法加以清除。用三坐标数立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当然，加工斜坐标数立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。
37、当然，加工斜面的最佳方法是采用五坐标数控铣床，主轴摆角加工，可以不面的最佳方法是采用五坐标数控铣床，主轴摆角加工，可以不留残留面积。留残留面积。 (4)变斜角面加工方法的选择变斜角面加工方法的选择 1)对曲率变化较下的变斜角面，选用对曲率变化较下的变斜角面，选用X, Y, Z和和A四坐标联四坐标联动的数控铣床，采用立铣刀动的数控铣床，采用立铣刀(但当零件斜角过大，超过机床主轴但当零件斜角过大，超过机床主轴摆角范围时，可用角度成形铣刀加以弥补摆角范围时，可用角度成形铣刀加以弥补)以插补方式摆角加工，以插补方式摆角加工，如如图图5-9 ( a)所示。加工时，为保证刀具与零件型面上在全所示。加工时，
38、为保证刀具与零件型面上在全长上始终贴合，刀具绕长上始终贴合，刀具绕A轴摆动角度轴摆动角度。 2)对曲率变化交大的变斜角面，用四坐标联动加工难以满对曲率变化交大的变斜角面，用四坐标联动加工难以满足加工要求，最好有足加工要求，最好有X, Y, Z, A或或B(或或C转轴转轴)的五坐标联动的五坐标联动下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析数控铣床以圆弧插补方式摆脚加工，如数控铣床以圆弧插补方式摆脚加工，如图图5-9(b)所示。图中所示。图中交角交角A和和B分别是零件斜面母线分别是零件斜面母线Z坐标轴交角坐标轴交角a在在ZOY平面上和平面上和ZOY平面上的分交角。平面上的分交
39、角。 3)采用三坐标数控铣床两坐标连动，利用球头铣刀和鼓形采用三坐标数控铣床两坐标连动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修方法消除。留面积用钳修方法消除。图图5-10所示是用鼓形铣刀分层铣削所示是用鼓形铣刀分层铣削变斜角面的情形。由于鼓形铣刀的鼓径可以做得比球头铣刀的变斜角面的情形。由于鼓形铣刀的鼓径可以做得比球头铣刀的球径大，所以加工后的残留面积小，加工效果比球头铣刀好。球径大，所以加工后的残留面积小，加工效果比球头铣刀好。(5)曲面轮廓加工方法的选择曲面轮廓加工方法的选择 立体曲面的加工
40、应根据曲面形状、刀具形状以及精度要求采立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状以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。加工。下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析1)对曲率变化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用两轴对曲率变化不大和精度要求不高的曲面的粗加工，常用两轴半坐标行切加工半坐标行切加工(所谓行切法，是指刀具与零件轮廓的切点轨迹所谓行切法，是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定的是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定的
41、)。即即X, Y, Z三轴中任意两轴作联动插补，第三轴作单独的周期三轴中任意两轴作联动插补，第三轴作单独的周期进给。如进给。如图图5-11所示，将所示，将X向分成若干段，球头铣刀沿向分成若干段，球头铣刀沿YOZ面所截的曲线进行铣削，每一段加工完后进给面所截的曲线进行铣削，每一段加工完后进给X，再加工另一，再加工另一相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面。在行切法中，相邻曲线，如此依次切削即可加工出整个曲面。在行切法中，要根据轮廓表面粗糙度的要求及刀头不干涉相邻表面的原则选要根据轮廓表面粗糙度的要求及刀头不干涉相邻表面的原则选取取x。球头铣刀的刀头半径应选得大一些，有利于散热，但刀。球头铣刀的
42、刀头半径应选得大一些，有利于散热，但刀头半径应小于内凹面的最小曲率半径。头半径应小于内凹面的最小曲率半径。 两轴半坐标加工曲面的刀心轨迹两轴半坐标加工曲面的刀心轨迹O1O2和切削点的轨迹和切削点的轨迹ab如如图图5-12所示。图中所示。图中AB CD为被加工曲面，为被加工曲面，Pyoz平面为平行平面为平行于于YOZ坐标平面的一个行切面，刀心轨迹坐标平面的一个行切面，刀心轨迹O1O2为曲面为曲面ABCD下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析的等距面的等距面IJKL与行切面与行切面Pyoz的交线，显然的交线，显然O1O2是一条平面是一条平面曲线。由于曲面的曲率变化，改变了
43、球头刀与曲面切削点的位曲线。由于曲面的曲率变化，改变了球头刀与曲面切削点的位置，使切削点的连线成为一条空间曲线，从而在曲面上形成扭置，使切削点的连线成为一条空间曲线，从而在曲面上形成扭曲的残留沟纹。曲的残留沟纹。 2)对曲率变化较大和精度要求较高的曲面的精加工，常用对曲率变化较大和精度要求较高的曲面的精加工，常用X, Y, Z三轴联动插补的行切法加工。如三轴联动插补的行切法加工。如图图5-13所示，所示，Pyoz平面平面为平行于坐标平面的一个行切面，它与曲面的交线为为平行于坐标平面的一个行切面，它与曲面的交线为ab。由于。由于是三坐标联动，球头刀与曲面的切削点始终处在平面曲线是三坐标联动，球头
44、刀与曲面的切削点始终处在平面曲线ab上，上，可获得规则的残留沟纹。但这时的刀心轨迹可获得规则的残留沟纹。但这时的刀心轨迹O1O2不在不在Pyoz平平面上，而是一条空间曲线。面上，而是一条空间曲线。 3)对于叶轮、螺旋桨这样的零件，因其叶片形状复杂，刀对于叶轮、螺旋桨这样的零件，因其叶片形状复杂，刀具容易与相邻表面发生干涉，常用五坐标联动加工，其加工原具容易与相邻表面发生干涉，常用五坐标联动加工，其加工原理如理如图图5-14所示。半径为所示。半径为Ri的圆柱面与叶面的交线的圆柱面与叶面的交线AB为螺为螺下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析旋线的一部分，螺旋角旋线的一部
45、分，螺旋角i，叶片的径向叶形线，叶片的径向叶形线(轴向割线轴向割线)EF的的倾角倾角为后倾角，螺旋线为后倾角，螺旋线AB用极坐标加工方法，并且以折线段用极坐标加工方法，并且以折线段逼近。逼近段逼近。逼近段mn是由是由C坐标旋转坐标旋转与与Z坐标位移坐标位移Z的合成。的合成。当当AB加工完后，刀具径向位移加工完后，刀具径向位移 X(改变改变Ri)，再加工相邻的另，再加工相邻的另一条叶形线，依次加工即可形成整个叶面。由于叶面的曲率半一条叶形线，依次加工即可形成整个叶面。由于叶面的曲率半径较大，所以常采用立铣刀加工，以提高生产率并简化程序。径较大，所以常采用立铣刀加工，以提高生产率并简化程序。为保证
46、铣刀端面始终与曲面贴合，铣刀还应作由坐标为保证铣刀端面始终与曲面贴合，铣刀还应作由坐标A和坐标和坐标B形成的形成的1和和1的摆角运动。在摆角的同时，还应作直角坐标的的摆角运动。在摆角的同时，还应作直角坐标的附加运动，以保证铣刀端面中心始终位于编程值所规定的位置附加运动，以保证铣刀端面中心始终位于编程值所规定的位置上，所以需要五坐标加工。这种加工的编程计算相当复杂，一上，所以需要五坐标加工。这种加工的编程计算相当复杂，一般采用自动编程。般采用自动编程。2.工序的划分工序的划分 在确定加工内容和加工方法的基础上，根据加工部分的性质，在确定加工内容和加工方法的基础上，根据加工部分的性质，刀具使用情况
47、以及现有的加工条件，参照前文中工序划分原则刀具使用情况以及现有的加工条件，参照前文中工序划分原则下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析和方法，将这些加工内容安排在一个或几个数控铣削加工工序和方法，将这些加工内容安排在一个或几个数控铣削加工工序中。中。 1)当加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数，缩短当加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数，缩短辅助时间，可以将一把刀具所加工的内容安排在一个工序辅助时间，可以将一把刀具所加工的内容安排在一个工序(或工或工步步)中。中。 2)按照工件加工表面的性质和要求，将粗加工、精加工分按照工件加工表面的性质和要求，将粗加工、精加
48、工分为依次进行的不同工序为依次进行的不同工序(或工步或工步)。先进行所有表面的粗加工，。先进行所有表面的粗加工，然后再进行所有表面的精加工。然后再进行所有表面的精加工。 一般情况下，为了减少工件加工中的周转时间，提高数控铣一般情况下，为了减少工件加工中的周转时间，提高数控铣床的利用率，保证加工精度要求，在数控铣削工序划分的时候，床的利用率，保证加工精度要求，在数控铣削工序划分的时候，应尽量使工序集中。当数控铣床的数量比较多，同时有相应的应尽量使工序集中。当数控铣床的数量比较多，同时有相应的设备技术措施保证工件的定位精度时，为了更合理地均匀机床设备技术措施保证工件的定位精度时，为了更合理地均匀机
49、床的负荷，协调生产组织，也可以将加工内容适当分散。的负荷，协调生产组织，也可以将加工内容适当分散。下一页上一页返回5.2 数控铣削加工工艺分析数控铣削加工工艺分析3.加工顺序的安排加工顺序的安排 在确定了某个工序的加工内容后，要进行详细的工步设计，在确定了某个工序的加工内容后，要进行详细的工步设计，即安排这些工序内容的加工顺序，同时考虑顺序编制时刀具运即安排这些工序内容的加工顺序，同时考虑顺序编制时刀具运动轨迹的设计。一般将一个工步编制为一个加工程序，因此，动轨迹的设计。一般将一个工步编制为一个加工程序，因此，工步顺序实际上也就是加工顺序的执行顺序。工步顺序实际上也就是加工顺序的执行顺序。 一
50、般数控铣削采用工序集中的方式，这时工步的顺序就是工一般数控铣削采用工序集中的方式，这时工步的顺序就是工序分散时的工序顺序，可以参照相关原则进行安排，通常按照序分散时的工序顺序，可以参照相关原则进行安排，通常按照从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工外形、从简单到复杂的原则，先加工平面、沟槽、孔，再加工外形、内腔、最后加工曲面内腔、最后加工曲面;先加工精度要求低的表面，再加工精度高先加工精度要求低的表面，再加工精度高的部位等。的部位等。 4.加工路线的确定加工路线的确定 在确定走刀路线时，除了遵循相关原则外，对于数控铣削应在确定走刀路线时，除了遵循相关原则外，对于数控铣削应重点考虑以下
