模塊一數(shù)控銑床及銑削加工工藝-第3章工件在數(shù)控機床上的.ppt

第2章數(shù)控銑床與銑削加工工藝,21數(shù)控銑床簡介22數(shù)控銑床加工工藝分析23數(shù)控銑床加工工藝路線的擬訂24典型零件的數(shù)控銑削加工工藝分析,2.1數(shù)控銑床簡介,2.1.1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，數(shù)控銑床多為三坐標、兩軸聯(lián)動的機床。一般情況下，在數(shù)控銑床上只能用來加工平面曲線的輪廓。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。,212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21）（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構相似；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，這類結構又稱之為龍門數(shù)控銑床。（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。,圖2-1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,return,213數(shù)控銑床的傳動系統(tǒng)與主軸部件,圖22XK5040A型數(shù)控銑床的布局圖1-底座2-強電柜6-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9-擋鐵10-操縱臺11-保護開關12-橫向溜板16-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數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng),圖23XK5040A型數(shù)控銑床傳動系統(tǒng),傳動系統(tǒng)包括主運動和進給運動兩部分。,圖24XK5040A型數(shù)控銑床齒輪間隙消除機構1螺母2彈簧6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、1450rmin的主電動機驅(qū)動(如圖23所示)，使之獲得18級轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍為601500rmin。（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（如圖24所示）。調(diào)整螺母1，即可靠彈簧2自動消除間隙。,2.升降臺自動平衡裝置,圖25XK5040A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6-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25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6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。,22數(shù)控銑床加工工藝分析,221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26)。其特點是各個加工面是平面，或可以展開成平面。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27）。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。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28)。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。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。,a)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26平面類零件,圖27變斜角零件圖28葉輪,return,222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。,223數(shù)控銑床加工零件的結構工藝性分析,1零件圖樣尺寸的正確標注構成零件輪廓的幾何元素(點、線、面)的相互關系(如相切、相交、垂直和平行等)。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。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29）。一般，當R0.2H(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2-10）。因為銑刀與銑削平面接觸的最大直徑d=D2r(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。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。,圖2-9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210零件底面與肋板的轉(zhuǎn)接圓弧對零件銑削工藝性的影響,return,224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，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211）。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211增加毛坯輔助基準示例,23數(shù)控銑床加工工藝路線的擬訂,231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成，通常采用3坐標數(shù)控銑床進行兩軸半坐標加工（圖212）。,圖212平面輪廓銑削,2固定斜角平面的加工方法,圖213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牵貌煌牡毒邅砑庸?見圖213)。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26c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。,3變斜角面的加工,圖2144、5坐標數(shù)控銑床加工零件變斜角面圖215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214a)。（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214b）。（6）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215）。,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216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217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218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219所示。,圖216兩軸半坐標行切法加工曲面圖217兩軸半坐標行切法加工曲面的切削點軌跡,圖2183軸聯(lián)動行切法加工曲面的切削點軌跡,圖219曲面的5坐標聯(lián)動加工,return,232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220）。當工件表面無硬皮，機床進給機構無間隙時，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；機床進給機構的間隙不會引起振動和爬行。,圖220順銑與逆銑a)順銑b)逆銑,2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221所示。（2）當用圓弧插補方式銑削外整圓時（圖222），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221外輪廓加工刀具的切入和切出圖222外圓銑削,3銑削內(nèi)輪廓的進給路線,（1）銑削封閉的內(nèi)輪廓表面，若內(nèi)輪廓曲線不允許外延（圖223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224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225所示）提高內(nèi)孔表面的加工精度和質(zhì)量。,圖223內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出,圖224無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出,圖225內(nèi)圓銑削,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226所示為加工內(nèi)槽的三種進給路線。圖226a和圖226b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226c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226凹槽加工進給路線,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227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227曲面加工的進給路線,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0.20.5mm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。,233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。,2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228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。其結構固定，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，但此類夾具結構較復雜，造價往往較高，而且制造周期較長。圖229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230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230(a)可作四面加工；圖230b)、圖230c)可作圓柱凸輪的空間成型面和平面凸輪加工；圖660d）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231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6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。,圖228槽系組合夾具組裝過程示意圖,圖229分度工作臺圖231通用可調(diào)夾具系統(tǒng),return,a）b）,c)d),圖230數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(座),return,3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。,234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。,2常用銑刀的種類（1）面銑刀,如圖232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構，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=80250mm，螺旋角=10，刀齒數(shù)Z=1026。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236）。,圖232面銑刀,圖233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,return,（2）立銑刀,立銑刀也可稱為圓柱銑刀，如圖234，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234a、b），這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度。一種先進的結構為切削刃是波形的（圖234c），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=34，細齒立銑刀齒數(shù)Z=58，套式結構Z=1020，容屑槽圓弧半徑r=25mm。當立銑刀直徑較大時，還可制成不等齒距結構，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=4045（粗齒）和6065（細齒），套式結構立銑刀的為1525。直徑較小的立銑刀，一般制成帶柄形式。271mm的立銑刀制成直柄；666mm的立銑刀制成莫氏錐柄；2580mm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40160mm的立銑刀可做成套式結構。,c),d),圖234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,return,（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。可分為圓錐形立銑刀（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。它的結構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=466mm。（圖235、圖236）。小規(guī)格的硬質(zhì)合金模具銑刀多制成整體結構，16mm以上直徑的，制成焊接或機夾可轉(zhuǎn)位刀片結構。,圖235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,圖236硬質(zhì)合金模具銑刀,return,（4）鍵槽銑刀,如圖237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238）。直柄鍵槽銑刀直徑d=222mm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=1450mm。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237鍵槽銑刀圖238兩步法銑削鍵槽,（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269所示。,圖239球頭銑刀,（6）鼓形銑刀,圖240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240鼓形銑刀,（7）成形銑刀,成形銑刀一般都是為特定的工件或加工內(nèi)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241所示的是幾種常用的成形銑刀。,圖241幾種常用的成形銑刀,（8）鋸片銑刀,鋸片銑刀可分為中小型規(guī)格的鋸片銑刀和大規(guī)格鋸片銑刀（GB616085），數(shù)控銑和加工中心主要用中小型規(guī)格的鋸片銑刀。其分類及主要尺寸參數(shù)范圍見表61。目前國外有可轉(zhuǎn)位鋸片銑刀生產(chǎn)，如圖242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242可轉(zhuǎn)位鋸片銑刀,6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。,（2）銑刀主要參數(shù)的選擇面銑刀主要參數(shù)的選擇,標準可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑為16660mm。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246a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244所示。面銑刀幾何角度的標注見圖245。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0=512，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s=-15-15。只有在銑削低強度材料時，取s=5。主偏角r在4590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。,圖246最佳銑削位置圖244銑刀刀片的三種基本槽形,圖245面銑刀的標注角度,return,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234b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0.41.2mm，前角為6。立銑刀的有關尺寸參數(shù)（見圖246），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，一般取r=(0.80.9)。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lH+(510)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lH+r+(510)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647)：D粗=+D式中：D輪廓的最小凹圓角直徑；圓角鄰邊夾角等分線上的槽加工余量；1精加工余量；回角兩鄰邊的夾角。f.加工肋時，刀具直徑為D(510)b，其中b為肋的厚度。,圖246立銑刀尺寸選擇圖247粗加工立銑刀直徑估算,return,235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248銑削切削用量a)圓周銑b)端銑,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Ra12.525m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Ra6.212.5m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0.51.0mm余量，在半精銑時切除。（3)在工件表面粗糙度值要求為Ra0.86.2m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1.52mm；精銑時圓周銑側(cè)吃刀量取0.60.5mm，面銑刀背吃刀量取,2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mmmin。它與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進給量fz(單位為mmz)的關系為：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25選取。工件剛性差或刀具強度低時，應取小值。,3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，可參考有關切削用量手冊選用。此外，銑削的切削速度也可簡單地參考表26選取,數(shù)控機床夾具一般由以下幾部分組成。（1）定位裝置定位裝置是由定位元件及其組合而構成，用于確定工件在夾具中的正確位置。常見定位方式是以平面、圓孔和外圓定位。（2）夾緊裝置夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置，保證定位可靠，使其在外力作用下不致產(chǎn)生移動，包括夾緊元件、傳動裝置及動力裝置等.（3）連接元件這種元件用于確定夾具與機床工作臺或機床主軸的相互位置的正確性。(4)夾具體用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件，以保證夾具的精度、強度和剛度。（5）其他元件及裝置按照不同工件的不同的加工要求，夾具上還可能有其他組成部分，如確定工件與刀具相對位置并引導刀具進行加工的引導元件；被加工元件需要分度時的分度裝置；以及上下料裝置、排屑裝置、頂出器等。,24典型零件的數(shù)控銑削加工工藝分析,251平面槽形凸輪零件加工工藝分析,圖249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249平面槽形凸輪零件圖,1零件圖工藝分析凸輪槽形內(nèi)、外輪廓由直線和圓弧組成，幾何元素之間關系描述清楚完整，凸輪槽側(cè)面與20、12兩個內(nèi)孔表面粗糙度要求較高，為Ra1.6。凸輪槽內(nèi)外輪廓面和20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20、12兩個孔的加工應分粗、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)零件的結構特點，加工20、12兩個孔時，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20、12兩個孔為定位基準。為此，設計一“一面兩銷”專用夾具，在一墊塊上分別精鏜20、12兩個定位銷安裝孔，孔距為65mm，墊塊平面度為0.04mm。裝夾示意如圖650所示。采用雙螺母夾緊，提高裝夾剛性，防止銑削時振動。,圖250凸輪槽加工裝夾示意圖l-開口墊圈2-帶螺紋圓柱銷6-壓緊螺母4-帶螺紋削邊銷5-墊圈6-工件7-墊塊,3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20、12兩個孔，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20、12兩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251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251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,4刀具選擇根據(jù)零件的結構特點，銑削凸輪槽內(nèi)、外輪廓時，銑刀直徑受槽寬限制，取為6mm。粗加工選用6高速鋼立銑刀，精加工選用6硬質(zhì)合金立銑刀。所選刀具及其加工表面見表27平面槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片。,表27平面槽形凸輪數(shù)控加工刀具卡片,5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20、12兩個孔時留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=dn/1000，vf=