第3章數(shù)控銑削加工工藝(教案10)

第3章數(shù)控銑削加工工藝3.2數(shù)控銑削加工工藝的制訂3.3典型零件的數(shù)控銑削加工工藝

3.2.5切削用量的選擇

銑削的切削用量包括切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量，如圖3-23所示。背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時(shí)，ap為切削層深度；而圓周銑時(shí)，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(cè)量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時(shí)，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時(shí)，ae為切削層深度。圖3-23銑削切削用量(a）

圓周銑

；

(b）

端銑

1.選擇背吃刀量（端銑）或側(cè)吃刀量（圓周銑）（1）當(dāng)工件表面粗糙度要求為Ra12.5～25μm時(shí)，如果圓周銑削的加工余量小于5mm，端銑的加工余量小于6mm，則粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。但在余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，

可分兩次走刀完成。

（2）當(dāng)工件表面粗糙度要求為Ra3.2～12.5μm時(shí)，銑削可分粗銑和半精銑兩個(gè)階段進(jìn)行。粗銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑時(shí)留0.5～1.0mm余量，在半精銑時(shí)切除。（3）當(dāng)工件表面粗糙度值要求為Ra0.8～3.2μm時(shí)，銑削可分粗銑、半精銑、精銑三個(gè)階段進(jìn)行。半精銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量取1.5～2.0mm；精銑時(shí)圓周銑的側(cè)吃刀量取0.3～0.5mm，

面銑刀的背吃刀量取0.5～1.0mm。

2.選擇進(jìn)給速度

進(jìn)給速度分快進(jìn)（空行程進(jìn)給速度）、工進(jìn)（包括切入、切出和切削時(shí)的工作進(jìn)給速度）的進(jìn)給速度。為提高工效，減少空行程時(shí)間，快進(jìn)的進(jìn)給速度盡可能高一些，一般為機(jī)床允許的最大進(jìn)給速度。工進(jìn)的進(jìn)給速度vf與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)z及每齒進(jìn)給量fz（單位為mm/齒）的關(guān)系為vf=fzzn

(3-1)在確定工作進(jìn)給速度時(shí)，要注意下面這些特殊情況。（1）在高速進(jìn)給的輪廓加工中，由于工藝系統(tǒng)的慣性，在輪廓的拐角處易產(chǎn)生“超程”（即切外凸表面時(shí)在拐角處少切了一些余量）和“過切”（即切內(nèi)凹表面時(shí)在拐角處多切了一些金屬而損傷了零件的表面）現(xiàn)象，如圖3-24所示。避免“超程”和“過切”的辦法是在接近拐角時(shí)減速，過了拐角后再加速，

即在拐角處前后采用變化的進(jìn)給速度。

圖3-24拐角處的超程和過切(a）

超程

；

(b）

過切

圖3-25切削圓弧的進(jìn)給速度

（2）加工圓弧段時(shí)，由于圓弧半徑的影響，切削點(diǎn)的實(shí)際進(jìn)給速度vT并不等于選定的刀具中心進(jìn)給速度vf。由圖3-25可知，加工外圓弧時(shí)，切削點(diǎn)的實(shí)際進(jìn)給速度為即vT＜vf。

而加工內(nèi)圓弧時(shí)，

由于

即vT＞vf，如果R≈r，則切削點(diǎn)的實(shí)際進(jìn)給速度將變得非常大，有可能損傷刀具或工件。因此，這時(shí)要考慮到圓弧半徑對(duì)工作進(jìn)給速度的影響。

3.選擇切削速度vc

單從理論上講，確定背吃刀量、進(jìn)給量后，為提高生產(chǎn)率，切削速度應(yīng)該是越大越好，因?yàn)檫@樣可以避開積屑瘤生成的速度，獲得較低的表面粗糙度。但實(shí)際上，由于機(jī)床、刀具等的限制，切削速度一般只能控制在100～200m/min的范圍內(nèi)。銑削的切削速度計(jì)算公式為（3-2）

從式（3-2）可以看出，銑削的切削速度與刀具耐用度T、每齒進(jìn)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。這是因?yàn)椋海?）當(dāng)fz、ap、ae和z增大時(shí)，刀刃負(fù)荷增加，同時(shí)工作齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損就會(huì)加快，從而限制了切削速度的提高。（2）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。

4.選擇主軸轉(zhuǎn)速n

主軸轉(zhuǎn)速n可根據(jù)選取的切削速度vc通過式求得，得到的主軸轉(zhuǎn)速n應(yīng)圓整到機(jī)床說明書中的標(biāo)準(zhǔn)值。3.3典型零件的數(shù)控銑削加工工藝

3.3.1樣板零件的數(shù)控銑削加工工藝

圖3-26所示的樣板零件，其材料為45鋼。該樣板零件在數(shù)控銑削加工中有一定的代表性，加工時(shí)，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量提高生產(chǎn)率并降低成本，因此不一定全部都由數(shù)控機(jī)床加工，簡單的表面應(yīng)該由普通機(jī)床來完成。下面說明其加工工藝。

圖3-26樣板零件圖

1.零件圖工藝分析

對(duì)于該零件的工藝分析，主要從結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和技術(shù)要求、定位基準(zhǔn)及毛坯等方面進(jìn)行。該零件形狀較簡單，為軸對(duì)稱圖形；零件尺寸標(biāo)注齊全、無誤；尺寸精度要求不高，均在IT11～I(xiàn)T10級(jí)內(nèi)，全部表面粗糙度均為Ra6.3μm，無熱處理要求。但該零件輪廓有多處要換向進(jìn)給，每當(dāng)坐標(biāo)移動(dòng)換向時(shí)（由正→負(fù)或由負(fù)→正），都可能帶入因機(jī)床磨損而產(chǎn)生的機(jī)械間隙，加工中要注意反向間隙補(bǔ)償。

2.確定加工方案

該零件結(jié)構(gòu)形狀簡單，尺寸精度要求不高，除外形輪廓由數(shù)控銑床完成外，其余前、后平面及￠15+0.070mm孔均用普通機(jī)床加工。無論是普通機(jī)床加工還是數(shù)控銑床加工,由于表面粗糙度均為Ra6.3μm，因而都需要通過粗、精加工來完成。

3.確定裝夾方案

在普通銑床上加工時(shí)，可采用劃線找正的方法定位，用機(jī)用平口鉗裝夾。在數(shù)控銑床上加工時(shí)，單件生產(chǎn)可以￠15+0.070mm孔作為定位基準(zhǔn)，配以帶螺紋的定位銷進(jìn)行定位和壓緊。在加工過程中，應(yīng)注意及時(shí)更換壓緊部位及裝卡的位置，以保證加工過程穩(wěn)定進(jìn)行。若為批量生產(chǎn)，可以采用專用夾具，即以￠15+0.070mm孔定位兼壓緊，且在零件下部分的負(fù)y軸上選擇適當(dāng)?shù)奈恢勉@一個(gè)工藝孔（圖3-27中的虛線孔），并將該工藝孔作為第二個(gè)定位孔，以滿足準(zhǔn)確而可靠的定位。

4.確定加工順序按先面后孔、先粗后精的原則，確定其加工順序?yàn)樵谄胀ㄣ姶采贤瓿汕昂笃矫?、定位孔?5+0.070mm的加工；然后在數(shù)控銑床上粗、精加工外形輪廓。詳細(xì)加工順序見表。

5.確定走刀路線

如圖3-27所示，精銑輪廓時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)和對(duì)刀點(diǎn)，起刀點(diǎn)和終刀點(diǎn)為P0（－65，－95）。刀具從P1點(diǎn)切入零件，然后沿著點(diǎn)劃線上箭頭的方向進(jìn)行加工，最后回到P0點(diǎn)。圖3-27精銑樣板輪廓的走刀路線

6.選擇刀具

雖然該零件的尖角處允許留有刀具半徑圓角，但仍應(yīng)盡量減小刀具半徑對(duì)尖角的影響。因此，在精銑時(shí)，