1、模块一模块一 数控车削加工工艺数控车削加工工艺第一节第一节 概述概述第二节第二节 经典实例介绍经典实例介绍学习目的：了解数控车削加工的特点及主要加工对象，掌握数控车削加工中的工艺处理；通过典型零件的加工，掌握数控车削加工的基本加工工艺，并能够按照零件图纸的技术要求，编制合理的数控加工工艺。第一节第一节 概概 述述1.1 数控车削加工的主要对象1.精度要求高的零件2.表面粗糙度要求高的零件3.表面形状复杂的零件数控车床有圆弧插补功能，能加工圆弧轮廓，还可加工方程曲线和列表曲线。4.带有特殊螺纹的零件数控车床可加工任何等导程的直、锥面螺纹，增导程、减导程以及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹，还
2、可车出高精度的模数和端面螺纹等。5.超精密、超低表面粗糙度值的零件1.1.2 数控车削加工方案制定车削加工方案的一般原则是：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短。1.1.3 数控车削加工路线的确定确定走刀路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的走刀路线。1.1.4 数控车削用量的选择1.背吃刀量ap的确定粗车时，ap常取13 mm；精车时，ap常取0.10.5 mm。2.进给量f的确定粗车可选择较高的进给速度，一般取0.30.8 mm/r。精车取0.10.3 mm/r，切断取0.050.2 mm/r。3.切削速度vc与主轴转速n的确定切削速度vc可查表选取，还可根据实践经
3、验确定。切削速度确定后，再计算主轴的转速n(r/min)。第二节第二节 经典实例介绍经典实例介绍2.1 模具心轴零件的数控加工工艺项目任务书(1)根据二维零件图，如图1-1所示，编写加工模具心轴零件的数控加工工艺文件。(2)使用数控仿真系统对所编写的程序进行验证，加工出图纸所要求的轴类零件，并在尺寸精度要求较高的部位进行测量。(3)该零件的材料为45钢。加工工艺制定1.选择工件的装夹方式采用三爪自定心卡盘装夹。调头加工时，由于20 mm轴较细，故采用一夹一顶的方法装夹。2.选择加工方法本零件结构较为简单，各处加工余量不均匀，为提高加工效率，采用数控循环功能进行分部分和分层切削。精车外圆锥面和球
4、面时，要用刀尖的半径补偿。该零件加工方案如下：粗车端面和外圆柱面调头，粗车20 mm外圆粗车15锥面精车20 mm外圆和15锥面调头，粗车26 mm外圆粗车15锥面精车26 mm外圆和15锥面粗、精车球头面粗、精车倒锥面。3.选择切削用量根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后计算主轴转速与进给速度，计算结果填入表1-1中。后面各零件的切削用量的计算方法均如此。4.确定加工顺序5.选择刀具编程与仿真(1)粗车端面和外圆柱面，如图1-2所示。(2)调头，粗车端面，如图1-3所示。(3)钻中心孔，如图1-4所示。(4)粗车20 mm外圆，
5、如图1-5所示。(5)粗车15锥面，如图1-6所示。(6)精车20 mm外圆和15锥面，如图1-7所示。(7)调头，粗车26 mm外圆，如图1-8所示。(8)粗车15锥面，如图1-9所示。(9)精车26 mm外圆和15锥面，如图1-10所示。(10)粗、精车球头面，如图1-11所示。(11)粗、精车倒锥面，如图1-12所示。2.2 典型轴零件的数控加工工艺项目任务书(1)根据二维零件图，如图1-13所示，编写加工典型轴零件的数控加工工艺文件。(2)使用数控仿真系统对所编写的程序进行验证，加工出图纸所要求的轴类零件，并在尺寸精度要求较高的部位进行测量。(3)该零件的材料为45钢。加工工艺分析该零
6、件为典型的综合性轴类零件，主要由圆弧、圆锥、螺纹、内孔等形状构成。最大外圆48 mm处尺寸要求较高，整体表面粗糙度要求较高，为1.6 m，无公差要求的长度尺寸，可按0.2 mm公差加工。零件毛坯尺寸为52 mm100 mm。加工工艺制定1.选择工件的装夹方式采用三爪自定心卡盘装夹。加工右端时，要用铜皮或C型套包住左端已加工表面，防止卡爪夹伤已加工表面。2.选择加工方法本零件右端有圆弧、锥度等，难以装夹，故先加工好左端内孔和外圆，再加工右端。加工锥度和圆弧时，一定要进行刀尖半径补偿才能满足其要求。该零件加工方案如下：粗车左端端面及外圆钻底孔24 mm粗镗内孔精镗内孔精车左端各面调头，粗车右端外圆
7、各面精车右端外圆各面车螺纹退刀槽和倒角粗、精车螺纹。3.选择切削用量根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后利用公式计算主轴转速与进给速度(计算过程略)，计算结果填入表1-4中。4.确定加工顺序5.选择刀具编程与仿真(1)粗车左端端面及外圆，如图1-14所示。(2)钻中心孔，如图1-15所示。(3)钻底孔24 mm，如图1-16所示。(4)粗镗内孔，如图1-17所示。(5)精镗内孔，如图1-18所示。(6)精车左端各面，如图1-19所示。(7)调头，粗车右端外圆各面，如图1-20所示。(8)精车右端外圆各面，如图1-21所示。(9)车
8、螺纹退刀槽和倒角，如图1-22所示。(10)粗、精车螺纹，如图1-23所示。2.3 小盘类零件的数控加工工艺项目任务书(1)根据二维零件图，如图1-24所示，编写该零件的数控加工工艺文件。(2)使用数控仿真系统对所编写的程序进行验证，加工出图纸所要求的盘类零件，并在尺寸精度要求较高的部位进行测量。(3)该零件的材料为45钢。加工工艺分析该零件为小盘类零件，尺寸较小，厚度较薄，为保证装夹的可靠性，采用棒料加工后，再割断。加工工艺制定1.选择工件的装夹方式采用三爪自定心卡盘装夹。2.选择加工方法本零件外圆台阶面尺寸公差为一般公差，一般数控车床都可以达到。孔 为IT8级公差，铰孔和镗孔的方法都可以实
9、现。鉴于铰刀是定尺寸刀具，一般用于小尺寸孔的加工，且铰孔只能保证直径尺寸和表面光洁度；镗孔一般用于大尺寸孔的加工，尺寸可变范围大，且镗孔既能保证直径尺寸、表面光洁度，又能保证直线度和位置精度。此处，适合镗孔。该零件加工方案如下：钻孔粗镗内孔粗车外圆粗镗内孔精车外圆精镗内孔割内孔槽割断。3.选择切削用量根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后利用公式计算主轴转速与进给速度，计算结果填入表1-7中。后面各零件的切削用量的计算方法亦如此。4.确定加工顺序5.选择刀具039.00 34编程与仿真(1)粗、精车端面，如图1-25所示。(2)钻中
10、心孔，如图1-26所示。(3)钻孔30 mm，如图1-27所示。(4)粗镗34 mm孔，如图1-28所示。(5)粗车外圆，如图1-29所示。(6)精车外圆，如图1-30所示。(7)精镗34 mm孔，如图1-31所示。(8)切内孔槽，如图1-32所示。(9)34 mm底孔倒角，如图1-33所示。(10)割断，如图1-34所示。2.4 典型盘类零件的数控加工工艺项目任务书(1)根据二维零件图，如图1-35所示，编写该零件的数控加工工艺文件。(2)使用数控仿真系统对所编写的程序进行验证，加工出图纸所要求的盘类零件，并在尺寸精度要求较高的部位进行测量。(3)该零件的材料为HT200，采用铸件毛坯，内孔
11、、外圆的毛坯单边余量均为4.0 mm。加工工艺分析该零件为典型的盘类零件，径向和轴向尺寸较大，除端面和内孔需车削加工外，两端内孔还有同轴度要求，为保证加工要求和装夹的可靠性，注意加工顺序和装夹方式。加工工艺制定1.选择工件的装夹方式本零件小端外圆为毛坯面，采用可调卡式卡盘装夹工件。可调卡式卡盘的卡爪在径向的夹紧位置可单独进行调整。夹持表面为精基准时，为了防止出现夹痕，提高定位精度，也可根据实际需要，将不淬火卡爪车(即软爪)加工至夹持外圆的尺寸。2.选择加工方法本零件内孔台阶面尺寸公差为一般公差，一般数控车床都可以达到。孔为IT7级公差，适用镗孔。为保证车削加工后工件的同轴度，先加工大端面和内孔
12、，并在内孔预留0.3 mm，然后将工件调头装夹，在车完右端内孔后，反向车左端内孔，以保证两端内孔的同轴度。该零件加工方案如下：粗车端面、外圆精车端面、外圆粗车右端系列内孔调头，粗、精车左端面粗车系列内孔精镗系列内孔反向精镗同轴孔。3.确定加工顺序4.选择刀具编程与仿真(1)粗、精车端面，如图1-36所示。(2)粗、精车外圆，如图1-37所示。(3)粗车系列孔，留0.3 mm余量，如图1-38所示。(4)粗、精车端面，如图1-39所示。(5)粗镗内孔，如图1-40所示。(6)精镗内孔，如图1-41所示。(7)反向精镗同轴孔，如图1-42所示。2.5 典型轴套类零件的数控加工工艺（一）项目任务书(
13、1)根据二维零件图，如图1-43所示，编写该零件的数控加工工艺文件。(2)使用数控仿真系统对所编写的程序进行验证，加工出图纸所要求的轴套类零件，并在尺寸精度要求较高的部位进行测量。(3)该零件的材料为45钢，无热处理和硬度要求。加工工艺分析该零件为典型的轴套类零件，径向尺寸小，轴向尺寸较大，零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。加工工艺制定1.选择工件的装夹方式(1)内孔加工时，以外圆定位，采用三爪自定心卡盘夹紧；(2)外轮廓加工时，以零件轴线为定位基准，增加辅助心轴装置，加工时采用三爪卡盘和顶尖一夹一顶的
14、装夹，以提高工艺系统的刚性。2.选择加工方法零件图样上的公差值较小，故编程时不必取其平均值，取基本尺寸即可。由于零件多个尺寸的设计基准为左右端面，因此，先加工左右端面。加工顺序以由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各面，然后加工外轮廓表面。在镗1 20锥孔、32 mm孔及斜角15的锥孔时，由于内孔尺寸较小，可调头装夹。该零件加工方案如下：粗、精车端面钻底孔粗、精镗32 mm内孔、15锥孔及C0.5倒角调头，粗、精镗1 20锥孔心轴装夹，粗、精车外轮廓卸心轴，割槽粗、精车M45螺纹。3.确定加工顺序4.选择刀具编程与仿真(1)粗、精车端面，如图1-44所示。
15、(2)钻5 mm中心孔，如图1-45所示。(3)钻底孔26 mm，如图1-46所示。(4)粗镗32 mm内孔、15锥孔及C0.5倒角，如图1-47所示。(5)精镗32 mm内孔、15锥孔及C0.5倒角，如图1-48所示。(6)车台阶，如图1-49所示。(7)夹持台阶，粗、精车端面，如图1-50所示。(8)粗镗1:20锥孔，如图1-51所示。(9)精镗1 20锥孔，如图1-52所示。(10)心轴装夹，自右至左粗车外轮廓，如图1-53所示。(11)自左至右粗车外轮廓，如图1-54所示。(12)自右至左精车外轮廓，如图1-55所示。(13)自左至右精车外轮廓，如图1-56所示。(14)卸心轴，三爪装
16、夹，割槽，如图1-57所示。(15)粗、精车螺纹，如图1-58所示。2.6 典型轴套类零件的数控加工工艺（二）项目任务书(1)根据二维零件图，如图1-59所示，编写该零件的数控加工工艺文件。(2)使用数控仿真系统对所编写的程序进行验证，加工出图纸所要求的轴套类零件，并在尺寸精度要求较高的部位进行测量。(3)该零件的材料为45钢，无热处理和硬度要求。鉴于该零件的结构特点，毛坯余量较大，决定在数控加工前，在普通车床上进行荒车。荒车后的工序简图如图1-60所示。加工工艺分析该零件主要由内外圆柱面、内外圆锥面、平面圆弧等表面组成，结构形状复杂，加工部位多，零件尺寸精度高，工件壁薄，加工中易变形，加工难
17、度较大，特别适合数控车削加工。加工工艺制定1.选择工件的装夹方式由于工件壁薄，易变形，为减少夹紧变形，敞开所有加工部位，采用包容式软爪进行装夹，在数控车床上加工软爪的径向夹持表面，同时将轴向定位支承表面加工出来。2.选择加工方法根据先粗后精、先近后远、内外交叉的原则确定加工顺序和进给路线。由于内孔较深，且内孔端部距离夹持部位较远，综合考虑车孔的小切削力和钻孔的高效性，采用两种方法结合进行深孔的加工。确定加工方法时，还应考虑刀具伸入长、刚性差而引起振动的因素，在切削参数和走到路线上进行调整。该零件加工方案如下：粗车外圆表面半精车外圆锥面及过渡圆弧粗车内孔端部扩内孔深部粗车内圆锥面及其余内表面精车
18、外圆柱面及端面精车外圆锥面及过渡圆弧精车外圆锥面及R2圆弧面精车内表面加工内孔及端面。3.确定加工顺序4.选择刀具编程与仿真(1)粗车外圆表面，如图1-61所示。(2)半精车外圆锥面及过渡圆弧，如图1-62所示。(3)粗车内孔端部，如图1-63所示。(4)扩内孔深部，如图1-64所示。(5)粗车内圆锥面及其余内表面，如图1-65所示。(6)精车外圆柱面及端面，如图1-66所示。(7)精车外圆锥面及过渡圆弧，如图1-67所示。(8)精车15外圆锥面及R2圆弧面，如图1-68所示。(9)精车内表面，如图1-69所示。(10)加工内孔及端面，如图1-70所示。模块二模块二 数控铣削加工工艺数控铣削加
19、工工艺第一节第一节 概述概述第二节第二节 经典实例介绍经典实例介绍学习目的：了解数控铣削加工的特点及主要加工对象，掌握数控铣削加工中的工艺处理。通过典型零件的加工，掌握数控铣削加工的基本加工工艺，并按照零件图纸的技术要求，编制合理的数控加工工艺。第一节第一节 概概 述述数控铣削加工工艺以普通铣床加工工艺为基础，结合数控铣床的特点，综合运用多方面的知识解决数控铣削加工过程中面临的工艺问题，其内容包括金属切削原理与刀具、加工工艺、典型零件加工与工艺性分析等方面的基础知识和基本理论。1.1 数控铣削加工的主要对象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
20、零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需要25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，适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。1.平面轮廓零件这类零件的加工面平行或垂直于定位面，或加工面与定位面的夹角为固定角度(见图2-1)。2.变斜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类零件，如图2-2所示的飞机上的一种变斜角梁椽条。3.曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件(见图2-3)，如模具、叶片、螺旋桨等。曲面类零件的加工面不能展开为平面。4.孔孔及孔系的加工可以在数控铣床上进行，如钻、扩、铰和镗等加工。由于孔加工多采用定尺寸刀具，需要频繁换刀
21、，当加工孔的数量较多时，就不如用加工中心加工方便、快捷。5.螺纹内、外螺纹，圆柱螺纹、圆锥螺纹等都可以在数控铣床上加工。1.2 数控铣削加工工艺的基本特点(1)工序的内容复杂。这是由于数控铣床比普通铣床价格贵，若只加工简单工序在经济上不合算，所以在数控铣床上通常安排较复杂的工序，甚至是在普通铣床上难以完成的工序。(2)工步的安排更为详尽。这是因为在普通铣床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及加工路线等，往往是数控铣床加工工艺的组成部分。1.3 数控铣削加工工艺的主要内容数控铣床加工工艺主要包括如下内容：(1)选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容。(2)分析被
22、加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。(3)确定零件的加工方案，制定数控铣削加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序，处理与非数控加工工序的衔接等。(4)数控铣削加工工序的设计。如选取零件的定位基准、夹具方案的确定、工步划分、刀具选择和确定切削用量等。(5)数控铣削加工程序的调整。如选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。1.4 数控铣削加工工艺的制定工序和装夹方案的确定1加工工序的划分经常使用的有以下几种方法：刀具集中分序法，粗、精加工分序法，加工部位分序法。2零件装夹和夹具的选择在数控加工中，既要保证加工质量，又要减少辅助时间，提高加工效率。因此要注意选用能准确和迅速定位并夹紧工
23、件的装夹方法和夹具。刀具的选择1.对刀具的基本要求(1)铣刀刚性要好。(2)铣刀的耐用度要高。2.常用铣刀的种类数控铣削常用铣刀有：面铣刀、立铣刀、模具铣刀、键槽铣刀、鼓形铣刀、玉米铣刀、成形铣刀等。3.铣刀的选择铣刀类型应与被加工工件的表面形状与尺寸相适应。加工较大的平面应该选择面铣刀；加工凹槽、较小的台阶面及平面轮廓应选择立铣刀；曲面加工常采用球头铣刀；加工曲面较平坦的部位常采用环形铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔可
24、选择镶硬质合金的玉米铣刀。数控铣床上使用最多的是可转位面铣刀和立铣刀。加工顺序和进给路线的确定1加工顺序的安排在安排数控铣削加工工序的顺序时应注意以下问题：(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。(2)一般先进行内形内腔加工工序，后进行外形加工工序。(3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数与换刀次数。(4)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。2进给路线的确定1)铣削平面类零件的进给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
25、具的切入和切出程序需要精心设计。铣削外表面轮廓时，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以避免加工表面产生划痕，保证零件轮廓光滑。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。2)铣削曲面类零件的加工路线(1)直纹面加工。对于边界敞开的直纹曲面，加工时常采用球头刀进行“行切法”加工，即刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，行间距按零件加工精度要求确定。(2)曲面轮廓加工。立体曲面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方法。切削用量的选择铣削加工的切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀
26、具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选择背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。1.背吃刀量ap或侧吃刀量ae背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定2.进给量f与进给速度vf的选择铣削加工的进给量f(mm/r)是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量；进给速度vf(mm/min)是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。进给速度与进给量的关系为vf =nf(n为铣刀转速，单位为r/min)。3.切削速度vc铣削的切削速度vc与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。第二节第二节 典实例介绍典实例
27、介绍2.1 简单平面外轮廓的数控铣削加工项目任务书 如图2-4所示平面外轮廓凸模零件，材料为45钢，已经完成了轮廓粗加工，加工余量较小(单侧约0.2 mm)，只需要完成成形部位，即凸台轮廓的精加工，顶面不需加工。加工工艺分析该零件仅包含了一个平面外形轮廓的加工，构成轮廓的基点间各几何要素轮廓清晰，条件充分。凸台直径尺寸要求公差为0.04 mm，普通数控铣床加工即可达到。直径尺寸的上偏差为0，可直接按基本尺寸编程，精铣时通过调整刀补来达到公差要求。加工工艺制定1.工件坐标系原点以圆柱顶面，即工件最高面为Z轴原点，以工件顶面对称中心作为X、Y轴坐标原点。2工件装夹工件加工采用平口台虎钳装夹。(1)
28、平口台虎钳在机床上的装夹。(2)工件在平口台虎钳上的装夹。(3)平口台虎钳夹紧后，为了保证定位可靠，应确保工件的底面与平行垫铁可靠贴合。3刀具选择4切削用量进给速度vf可根据工件材料、刀具材料查阅相关表格并结合相关公式计算得到。5刀具补偿半径补偿号取D01，补偿值首次可设为5.1，留有精加工余量，精铣时通过测量粗加工后的直径尺寸并结合所要求的尺寸精度计算得到。6确定工件铣削加工方式及进给路线考虑顺铣和逆铣的不同特点，精加工时为获得好的表面质量，采用顺铣安排进给路线,即刀具相对于凸台轮廓沿顺时针方向进给。编程与仿真零件仿真加工的走刀轨迹和加工效果如图2-5所示。2.2 圆槽型腔的数控铣削加工项目
29、任务书要加工的零件如图2-6所示，需铣削50 mm12 mm圆型腔，材料为45钢，工件外圆及上下表面已加工完毕，尺寸见图。加工工艺分析圆腔挖空，一般从圆心开始，根据所用刀具，可以预钻一孔，以便于下刀，也可以采用螺旋下刀或坡走下刀。挖腔加工多用立铣刀或键槽铣刀，如图2-7所示。加工工艺制定1.工件坐标系原点由于该工件为对称图形，因此以工件上表面与其回转中心线交点为加工坐标系原点。2工件装夹采用三爪自定心卡盘装夹工件。(1)用T形螺栓把三爪自定心卡盘夹紧在工作台上。(2)三爪自定心卡盘是定心夹紧装置。(3)为保证加工过程中工件精度达到要求，必须确保工件的定位基准面保持水平。(4)若需要保证外圆表面
30、的精度，卡爪可改用“软爪”。3刀具选择4切削用量在粗加工时，主要为去除余量，进给速度可取较大值(100200 mm/min)；精加工时，为保证加工精度，进给速度可取小值(3080 mm/min)。5刀具补偿半径补偿号取D01，补偿值粗铣时可设为8.1，留有精加工余量，精铣时通过测量粗加工后的直径尺寸并结合所要求的尺寸精度计算而得到。6确定工件加工方式及进给路线粗加工时，刀具从圆心上方开始，由工件上表面2mm处开始切削，一次Z向切深为2 mm。一次铣削后有较大余量，再横向进给(移动距离为略小于刀具直径)后按圆弧走刀，最后一圈沿工件轮廓铣削，通过刀补设置留合适的精加工余量。编程与仿真(1)零件粗铣
31、仿真加工的走刀轨迹和加工效果如图2-8所示。(2)零件精铣仿真加工的走刀轨迹和加工效果如图2-9所示。2.3 简单凹槽零件的数控铣削加工项目任务书 如图2-10所示零件，毛坯为70 mm70 mm18 mm板材，材料为45钢，六面已加工过，要求数控铣出图中所示的槽，单件生产。加工工艺分析该零件包含了凹槽与外轮廓的加工，槽底平面的表面粗糙度为3.2 m，外轮廓与凹槽侧面的表面粗糙度为6.3 m。带圆角的凹槽轮廓和圆凸台轮廓的尺寸公差为对称公差，可直接按基本尺寸编程，精铣时通过调整刀补来达到公差要求；凹槽深度尺寸的上偏差为零，不必将其转变为对称公差，粗铣时深度留适当余量，精铣时通过测量修改铣削深度
32、来达到公差要求。加工设备选择加工工艺制定1.确定装夹方案2刀具选择3确定铣削方式和走刀路线4切削用量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确定。5工步顺序及工艺安排(1)粗铣圆形凸台外轮廓和四角倒圆的正方形凹槽内轮廓。(2)精铣圆形凸台外轮廓和四角倒圆的正方形凹槽内轮廓。(3)重复第(2)步，直到各尺寸精度达到图中所要求的为止。编程与仿真(1)零件粗铣仿真加工的走刀轨迹和加工效果如图2-11所示。(2)零件精铣仿真加工的走刀轨迹和加工效果与粗加工完全类似，此处不再列出。2.4 简单外轮廓及十字槽零件的数控铣削加工项目任务书 加工如图2-12所示零件，毛坯为80 mm80 m
33、m23 mm方块料，材料为45钢，单件生产。加工工艺分析该零件包含了平面、外形轮廓、沟槽的加工，表面粗糙度全部为3.2 m。76 mm76 mm外形轮廓和56 mm56 mm凸台轮廓的尺寸公差为对称公差，可直接按基本尺寸编程；十字槽中的两宽度尺寸的下偏差都为零，因此不必将其转变为对称公差，直接通过调整刀补来达到公差要求。根据零件的要求，上、下表面采用立铣刀粗铣精铣完成；其余表面采用立铣刀粗铣精铣完成。加工设备选择加工工艺制定1.确定装夹方案该零件为单件生产，且零件外形为长方体，可选用平口虎钳装夹。考虑毛坯高度不够，装夹中工件下面需使用平行垫铁，使加工部位高出钳口平面。2选择刀具3安排工步顺序及
34、工艺4确定进给路线(1)上、下表面的加工走刀路线如图2-13所示。(2)底部和凸台外轮廓的加工走刀路线如图2-14所示。(3)十字槽的加工走刀路线如图2-15所示。编程与仿真(1)零件上下表面、外轮廓及十字槽仿真加工的走刀轨迹如图2-16所示。(2)零件上下表面、外轮廓及十字槽仿真加工的加工效果如图2-17所示。2.5 带孔凹槽零件的数控铣削加工项目任务书 加工如图2-18所示零件，毛坯为100 mm100 mm45 mm长方块，材料为45钢，批量生产。加工工艺分析该零件材料为钢，切削加工性能较好。根据分析，先粗铣加工四个凹槽后再对其进行精加工，完成后再加工通孔。同时以底面定位，提高装夹刚度以
35、满足通孔表面的垂直度要求。加工工艺制定1.确定装夹方案该零件外形为规则的长方体，可选用机用平口虎钳装夹。2选择刀具并确定切削参数3安排工步顺序及工艺工序设计如下：(1)准备一个毛坯，四侧面已加工过，长、宽已满足图中尺寸要求。(2)粗铣定位基准面(底面)。(4)精铣上表面。(5)粗铣凹槽轮廓。(6)精铣凹槽轮廓。(7)钻底孔。(8)铰孔内孔表面。编程与仿真此处只列出主要加工工序的仿真走刀轨迹和加工效果。(1)粗铣凹槽的仿真加工走刀轨迹及加工效果如图2-19所示。(2)精铣凹槽的仿真加工走刀轨迹及加工效果如图2-20所示。(3)钻底孔的仿真加工走刀轨迹及加工效果如图2-21所示。2.6 较复杂的平
36、面孔槽零件的数控铣削加工项目任务书加工如图2-22所示零件(单件生产)，毛坯为150 mm120 mm50 mm的长方体，材料为45钢。四周外轮廓光滑，无需再加工。加工工艺分析该零件外形规则，其结构主要包括平面、槽、孔系。被加工部分的各尺寸及形位公差、表面粗糙度值等要求一般。由图2-22可知零件所有加工面的粗糙度均为3.2 m，根据机械制造工艺及设备设计指导手册可知，先粗铣再精铣便可满足图纸表面粗糙度的要求。本题的难点在于保证型腔内的尺寸精度，也可以分为粗、精铣削来达到图纸要求。零件加工要素有平面、曲线、直线、圆弧、腔槽和孔加工。主要加工项目包括顶平面、底平面、型腔形状及螺纹孔。从零件图样分析
37、，孔的直径为20 mm、型腔总宽度为70 mm、槽宽为12 mm，都标注有尺寸公差，粗加工应留合适余量，精加工时通过测量尺寸并修改刀补来达到尺寸精度要求；槽的深度8 mm有正公差0.03 mm，粗铣时应留合适余量，精铣时通过测量并修改切削深度使之达到要求的尺寸精度即可。加工工艺制定1.确定装夹方案该零件外形规则，方便装夹，且是单件生产，采用通用的机用平口虎钳装夹即可2安排加工顺序，选择刀具加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则结合图样分析，对加工工序进行如下安排：(1)铣削粗基准平面。(2)将粗铣过底面的零件翻身装夹，铣削上
38、表面(先粗后精)。(3)粗铣深8 mm的内槽。(4)精铣深8 mm的内槽底面；精铣深8 mm的内槽侧壁。(5)粗铣深13 mm的内槽和20 mm孔。(6)精铣深13 mm的内槽和20 mm孔。(7)钻中心孔。(8)钻M10螺纹底孔。(9)攻M10螺纹。(10)去尖边毛刺。3.拟定刀具卡4拟定加工工序卡编程与仿真(1)粗铣基准平面(底面)，仿真加工的走刀轨迹及加工效果图略。(2)铣削上平面，保证厚度尺寸为45 mm，仿真加工的走刀轨迹及加工效果图略。(3)粗铣深8 mm的内槽，仿真加工的走刀轨迹及加工效果见图2-23。(4)精铣深8 mm内槽底面的仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-24所示。(
39、5)精铣深8 mm内槽侧壁的仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-25所示。(6)粗铣深13 mm的内槽和20 mm孔的仿真加工走刀轨迹及加工效果如图2-26所示。(7)精铣深13 mm的内槽和20 mm孔的仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-27所示。(8)钻中心孔仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-28所示。(9)钻螺纹底孔仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-29所示。(10)攻M10螺纹仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-30所示。2.7 较复杂的凸台孔槽零件的数控铣削加工项目任务书 一凸台孔槽零件腰形槽底板如图2-31所示，按单件生产安排其数控铣削工艺。毛坯尺寸为(1000.027)mm
40、(800.023)mm20 mm；长度方向侧面对宽度侧面及底面的垂直度公差为0.03 mm；零件材料为45钢，表面粗糙度为3.2 m。加工工艺分析该零件包含了外形轮廓、圆形槽、腰形槽和孔的加工，有较高的尺寸精度和垂直度、对称度等形位精度要求。数控加工编程前必须详细分析图纸中各部分的加工方法及走刀路线，选择合理的装夹方案和加工刀具，保证零件的加工精度要求。零件外形轮廓中的50和60.73两尺寸的上偏差都为零，可不必将其转变为对称公差，直接通过调整刀补来达到公差要求；孔尺寸精度和表面质量要求较高，并对C面有较高的垂直度要求，需要铰削加工，并注意以C面为定位基准；圆形槽有较高的对称度要求，对刀时X、
41、Y方向应采用寻边器碰双边，准确找到工件中心。加工工艺制定1.确定装夹方案零件毛坯形状规则，可用机用平口虎钳装夹，工件上表面高出钳口8 mm左右,工件下面使用平行垫铁，但需避开三个通孔的位置，以免孔加工时刀具碰到坚硬的垫铁而损伤刀具。2确定加工方案(1)外轮廓的粗、精铣削。(2)加工孔和垂直进刀工艺孔。(3)圆形槽粗、精铣削，采用同一把刀具进行。(4)腰形槽粗、精铣削，采用同一把刀具进行。3.选择刀具与工艺参数4.安排具体工艺在工件中心建立工件坐标系，Z轴原点设在工件上表面。1)外形轮廓铣削(1)去除轮廓边角料。安装20 mm立铣刀(T01)并对刀，去除轮廓边角料。(2)粗、精加工外形轮廓。走刀
42、路线参考图2-32。刀具由P0点下刀，通过P0P1直线建立左刀补，沿圆弧P1 P2切向切入，按顺时针方向走完轮廓后由圆弧P2 P10切向切出，通过直线P10 P11取消刀补。粗、精加工采用同一程序，通过设置刀补值控制加工余量和达到尺寸要求。2)加工310 mm孔和垂直进刀工艺孔首先安装中心钻(T02)并对刀，钻中心孔；钻完中心孔后手工换麻花钻(T03)并对刀，钻底孔和垂直进刀工艺孔；钻完3个底孔后换铰刀(T04)铰孔。3)圆形槽铣削(1)粗铣圆形槽。(2)半精、精铣圆形槽边界。4)铣削腰形槽(1)粗铣腰形槽。(2)半精、精铣腰形槽。铣腰形槽走刀路线参考图2-33。半精、精加工采用同一程序，通过
43、设置刀补值控制加工余量和达到尺寸要求。编程与仿真主要工序仿真加工的走刀轨迹及加工效果如下。(1)外轮廓精铣仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-34所示。(2)钻3个中心孔仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-35所示。(3)钻310 mm底孔仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-36所示。(4)铰310H7孔仿真加工的走刀轨迹及加工效果与上步的钻孔类似。(5)精铣42 mm圆形槽仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-37所示。(6)精铣腰形槽仿真加工的走刀轨迹及加工效果如图2-38所示。2.8 带曲面的复杂轮廓板类零件的数控铣削加工一、项目任务书 加工如图2-39所示的带曲面的复杂板类零件(单件生产
44、)，材料为45钢，毛坯尺寸为160 mm120 mm35 mm，四侧面已加工，高度方向有余量。零件技术要求：a.未注公差为0.1 mm；b.圆弧曲面误差不大于0.05 mm；c.去除毛刺。加工工艺分析1.读图和审图(1)该零件毛坯尺寸为160 mm120mm35 mm，高度方向有余量5 mm，需要铣削上下表面得到零件图上的高度尺寸30 mm。其余四侧面无需加工。(2)零件上有多个加工特征，包括两个通孔、键槽、型腔、四个螺纹孔、曲面凸台，尺寸标注完整。(3)该零件内轮廓及通孔的表面粗糙度为1.6 m，其余为3.2 m，参数合理便于加工。(4)零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求
45、。2.零件结构的工艺性该零件虽然结构稍复杂，但还是易于加工的。在加工时要特别注意圆弧曲面的加工，4-M10螺纹孔的加工以及内轮廓和岛屿的加工。加工工艺制定1.选择工件坐标系原点根据图中各尺寸的标注和加工要求，选择工件上表面右边棱边中点为加工坐标系原点。2.确定装夹方案该零件毛坯形状规则，可用机用平口虎钳装夹。因开放型腔和键槽的深度为10 mm，故安装时应在毛坯高度方向余量去除以后使工件上表面高出钳口13 mm左右。工件下面使用平行垫铁垫高，需避开两个通孔的位置，以免孔加工刀具碰到坚硬的垫铁而损伤。校正固定钳口的平行度以及工件上表面的平行度，确保精度要求。3.选择刀具铣刀种类繁多，在使用时要根据
46、加工部位、表面粗糙度、精度等来选用。本例中铣刀刀具材料选用硬质合金，其切削速度比高速钢高410倍，但其冲击韧性与抗拉强度远比高速钢差。麻花钻和铰刀选用高速钢。4.选择切削用量5.安排工序加工路线安排如下：(1)铣平面：粗精铣下端面翻转工件粗精铣上平面。(2)钻：钻通孔。(3)钻：预钻20的通孔。(4)钻：4-M10的螺纹孔。(5)粗铣内轮廓及岛屿：粗铣内轮廓及岛屿，单边留余量0.3 mm。(6)精铣内轮廓及岛屿：精铣内轮廓及岛屿外轮廓至尺寸。(7)铣孔：铣32 mm的孔至尺寸31.7 mm。(8)镗孔：镗32 mm的孔至尺寸要求。(9)粗铣外轮廓：粗铣外轮廓至尺寸，单边留余量0.3 mm。(1
47、0)精铣外轮廓：精铣外轮廓至尺寸。(11)铰孔：铰10H7的孔。(12)攻螺纹：攻4-M10螺纹孔。(13)半精铣曲面：半精铣R3倒圆角与R25圆弧曲面，使余量均匀。(14)精铣曲面：精铣R3倒圆角与R25圆弧曲面至尺寸，保证Ra3.2。6拟定加工工序卡编程与仿真以下列出主要工序的仿真加工走刀轨迹和加工效果。(1)粗精铣下表面(定位基准面)，仿真加工的走刀轨迹及加工效果图略。(2)粗精铣上表面，保证高度尺寸30 mm及上下表面的平行度，仿真加工的走刀轨迹及加工效果图略。(3)钻10H7、32 mm、4-M10中心孔，见图2-40。(4)钻10H7通孔，见图2-41。(5)钻通孔20 mm，见图
48、2-42。(6)钻4-M10螺纹底孔，见图2-43。(7)粗精铣内轮廓和岛屿，见图2-44和图2-45。(8)铣孔32 mm至尺寸31.7 mm，见图2-46。(9)镗孔32 mm，保证尺寸精度。(10)粗、精铣零件左边外轮廓，见图2-47和图2-48。(11)铰10H7的孔，其仿真加工与工序(4)钻10 mm通孔的类似。(12)攻螺纹 4-M10，其仿真加工与工序(6)钻4-M10螺纹底孔的类似。(13)半精铣R3倒圆角与岛屿顶部圆弧曲面，见图2-49。(14)精铣R3倒圆角与岛屿顶部圆弧曲面，见图2-50。2.9 平面槽形凸轮零件的数控铣削加工项目任务书 平面凸轮零件是数控铣削加工中常见的
49、零件之一，其轮廓曲线组成不外乎直线圆弧、圆弧圆弧、圆弧非圆曲线及非圆曲线等几种。如图2-51、2-52所示的平面槽形凸轮零件，零件为半成品，材料为HT200铸铁，小批量生产。该零件除凸轮槽之外其他工序均已按图纸技术要求加工好，要求数控铣削凸轮槽。加工工艺制定1.确定工件坐标系原点选工件上表面35G7孔中心为加工坐标系原点。2.确定装夹方案一般大型凸轮可用等高垫块垫在工作台上，然后用压板螺栓在凸轮的孔上压紧。外轮廓平面盘形凸轮的垫块要小于凸轮的轮廓尺寸，不与铣刀发生干涉。对小型凸轮，一般用心轴定位，夹紧即可。设计一“一面两销”专用夹具。用一块320 mm320 mm40 mm的垫块，在垫块上分别
50、精镗35 mm及12 mm两个定位销安装孔，孔距为800.015 mm，垫块平面度为0.05 mm。零件加工前，先找正固定垫块，使两定位销孔的中心连线与机床的X轴平行，垫块平面要保证与机床工作台面平行，并用百分表检查。图2-53为本例凸轮零件的装夹方案示意图。采用双螺母夹紧，提高装夹刚性，防止铣削时振动。3.设计加工工艺路线该平面槽形凸轮零件加工顺序按照基面先行、先粗后精的原则确定。因此，应先加工用作定位基准的35 mm及12 mm两个定位孔和底面X，然后再加工凸轮槽内外轮廓表面。加工走刀路线包括平面内进给走刀和深度进给走刀两部分路线。平面内的进给走刀，对外凸轮廓从切线方向切入，对内凹轮廓从过
