數(shù)控加工工藝策略

數(shù)控銑削加工的基本策略

廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系張鐘

(ZZ26668080@163.COM)2008-08-271學(xué)科教學(xué)——學(xué)習(xí)模型（金字塔）哲學(xué)命題：理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐建立在理論的平臺(tái)上教育：先建立理論平臺(tái)再進(jìn)行實(shí)踐Leaning(Teaching)BeforeDoing課程：學(xué)科系統(tǒng)化課程適應(yīng)領(lǐng)域：科學(xué)研究工程設(shè)計(jì)實(shí)踐專門理論基礎(chǔ)理論2職業(yè)教學(xué)——學(xué)習(xí)模型（同心圓）

哲學(xué)命題：理論是實(shí)踐的背景，實(shí)踐中內(nèi)化和提升理論教育：做中學(xué)，在學(xué)習(xí)中構(gòu)建理論體系LearningIn(By)DoingInsteadOfTeaching課程：任務(wù)驅(qū)動(dòng)行動(dòng)導(dǎo)向產(chǎn)學(xué)研結(jié)合適應(yīng)領(lǐng)域：技術(shù)應(yīng)用（以技術(shù)為核心的外延）技術(shù)理論知識(shí)技術(shù)實(shí)踐知識(shí)工作任務(wù)3實(shí)施一體化課程應(yīng)注意避免:1.將學(xué)科體系的理論課搬到實(shí)訓(xùn)室來上,換湯不換藥.沒有綜合的項(xiàng)目訓(xùn)練,體現(xiàn)不到完整的工作過程.2.理論實(shí)踐一體化就是把理論化掉,只有單純的技能訓(xùn)練.缺乏工作領(lǐng)域理論知識(shí)的指點(diǎn)傳授,沒有策略性教育.學(xué)生只知道怎樣做,卻不知道怎樣才能夠做得又快又好.4用人單位招聘的啟示只有理論知識(shí),沒有實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的畢業(yè)生,工作中不能綜合權(quán)衡質(zhì)量、效率、成本等因素,肯定不受歡迎.只有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),缺乏理論素養(yǎng)支撐的老員工,墨守陳規(guī)、不能創(chuàng)新求變,同樣也不受歡迎.因?yàn)槭甑墓ぷ鹘?jīng)驗(yàn)也可能只是十次一年的工作經(jīng)驗(yàn)而已.56基本工藝要求

加工尺寸準(zhǔn)確

保證加工質(zhì)量

提高加工效率

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1.加工尺寸準(zhǔn)確1.1無“過切”現(xiàn)象。例如：進(jìn)、退刀時(shí)容易造成過切，加工高度設(shè)定出錯(cuò)，或者漏選、錯(cuò)選加工面、保護(hù)面造成過切。8

1.加工尺寸準(zhǔn)確1.2無“漏切”現(xiàn)象。例如凹曲面加工用平底刀銑不到底（參考圖1），球刀、圓角刀加工不到直角臺(tái)階（參考圖2），或者尺寸加工不到位。

圖1平底刀加工凹面圖2球刀加工直角臺(tái)階91.加工尺寸準(zhǔn)確1.3工藝死角的圓角半徑盡可能?。蓞⒖奸L徑比小于五選取刀具）。例如：銑矩形凹槽始終會(huì)存在加工圓角。102.保證加工質(zhì)量2.1特別注意刀具剛性要好，以免加工中刀具變形，造成“彈刀”、“搶刀”、“包刀”、“頂?shù)住钡痊F(xiàn)象，影響加工質(zhì)量。2.1.1一般刀具長徑比要小于五，例如直徑6mm的刀具裝夾長度不要超過30mm。在保證安全的同時(shí)，應(yīng)盡可能縮短刀具的裝夾長度。112.1特別注意刀具剛性要好2.1.2對(duì)于需要裝夾較長的刀具進(jìn)行粗加工時(shí),應(yīng)分段采用不同的切削用量,裝夾不同長度的同一直徑刀具進(jìn)行加工，就能顯著提高加工效率。例如長度160mm直徑32mm的刀具，可以分別裝夾70mm、120mm、160mm三次進(jìn)行加工。同一直徑的刀具應(yīng)預(yù)備有幾支不同長度供切削使用。2.1.3一般不要用球刀開粗，要選用平底刀或圓角刀開粗，其剛性較好。無法用較小平底刀加工到底的曲面凹槽才能用球刀開粗。122.1特別注意刀具剛性要好2.1.4根據(jù)工件的形狀，在保證安全下，可采用加長桿（小夾頭）裝夾刀具或采用自制錐柄刀具以增加刀具剛性。（參考圖3）132.保證加工質(zhì)量2.2開粗加工不得垂直下刀，以免刀具“頂?shù)住倍鴵p壞。因?yàn)槠降椎痘驁A角刀中心無切削刃，并且不易排屑。要在工件毛坯以外下刀或者采用螺旋下刀、斜向下刀方式，角度一般小于3゜，參數(shù)設(shè)定要合理。142.保證加工質(zhì)量2.3保持刀具在切削過程中負(fù)荷基本穩(wěn)定，加工余量均勻，走刀方式合理。152.3保持刀具在切削過程中負(fù)荷基本穩(wěn)定2.3.1對(duì)于工藝死角位開粗后，要先用較小刀具清角（局部加工），以免精加工到拐角時(shí)，刀刃與工件的接觸寬度急劇增加（“包刀”現(xiàn)象），負(fù)荷突然變大而振動(dòng)引起崩刃甚至斷刀。162.3保持刀具在切削過程中負(fù)荷基本穩(wěn)定2.3.2對(duì)于多曲面連續(xù)加工，若有明顯的凸臺(tái)、凹坑出現(xiàn)，要先用較小刀具局部清角或做出輔助面進(jìn)行保護(hù)，特別注意避免：加工過程中刀路“大起大落”不暢順（例如參考圖5），加工余量“時(shí)大時(shí)小”不均勻。因?yàn)槿绻毒呓佑|面突然變大，就容易產(chǎn)生“彈刀”過切。圖5有按鍵孔的鼠標(biāo)電極精加工172.3保持刀具在切削過程中負(fù)荷基本穩(wěn)定2.3.3采用等高粗加工后，對(duì)工件平坦部位出現(xiàn)較大臺(tái)階（參考圖14），要改變走刀方式進(jìn)行半精加工，以保證精加工時(shí)余量均勻。18192.3.4對(duì)于側(cè)壁與底面的組合加工，要先精加工底面（與側(cè)壁保持安全距離）到位，然后精加工側(cè)壁到底（參考圖6）。以避免當(dāng)側(cè)壁加到底時(shí)，刀具的側(cè)刃與底刃同時(shí)受力，產(chǎn)生振動(dòng)而影響底面的表面質(zhì)量（參考圖7）。圖6“先底后側(cè)”加工圖7“先側(cè)后底”加工（注意避免）202.3保持刀具在切削過程中負(fù)荷基本穩(wěn)定2.3.5對(duì)于四周斜面與底面倒圓角造型的型腔，采用球刀等高環(huán)繞精加工，當(dāng)加工到其圓角時(shí)，刀具切削接觸面突然變大，易產(chǎn)生振動(dòng)“彈刀”，出現(xiàn)“倒扣”現(xiàn)象（參考圖8）。首先要半精加工，再用小于該圓角半徑1.5mm左右的球刀精加工,或者采用平底刀往復(fù)走刀加工。212.3.6為保持刀具切削受力穩(wěn)定，一般都要采用逐層環(huán)繞加工方式走刀（參考圖14），要避免“上下坡”式走刀加工。特別是對(duì)于側(cè)壁較陡又較高的工件，不要采用“上下坡”走刀方式來回加工。因?yàn)榇嬖诩庸び嗔?，“上坡”時(shí)刀具側(cè)刃與工件接觸長度過大會(huì)發(fā)生“撞刀”（參考圖9）?？梢圆捎脧纳系较聠蜗颍ㄏ缕拢┳叩都庸ぃ▍⒖紙D8）或等高環(huán)繞加工方式（參考圖14）。圖8“下坡”加工（注意）圖9“上坡”加工（注意避免）222.4

數(shù)控編程的工藝規(guī)劃一般采用粗加工、清角加工、半精加工、精加工四個(gè)工序。2.4.1若工件形狀簡單，或圓角足夠大，可省略清角加工；若工件尺寸較小，也可省略半精加工；但工件開粗后余量不均，臺(tái)階相差大，要增加局部半精工，以保證精加工時(shí)余量基本均勻。2.4.2加工工序要由粗到精逐步進(jìn)行，加工余量由大到小。除非加工余量極小，不得只用一個(gè)工序精加工到尺寸。2.4.3工序之間余量要預(yù)留充分，以免精加工后仍殘留粗加工痕跡。余量選取參考2.7.3。233.選手的加工工藝編排技術(shù)有很大提高，但水平差別較大，普遍反映在未按尺寸差異較大區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域進(jìn)行加工、加工順序安排、走刀方向等欠缺考慮例：某考生造型成績34分、仿真100分、編程得分僅18分(來自大學(xué)生CAD\CAM軟件大賽技術(shù)總結(jié)的案例)242.5

精加工刀具軌跡相對(duì)被加工表面的空間切削間距應(yīng)均勻一致，以避免刀路疏密不一，造成局部區(qū)域刀痕粗、表面質(zhì)量差。2.5.1注意加工方向的選擇要與工件表面上關(guān)鍵的棱線成某一角度，否則不能加工出清晰的棱線。例如四方形工件的精加工要采用45°平行走刀（參考圖12），不要用0°或90°平行走刀（參考圖10、11），才能保證四邊都清晰。25

圖100°平行走刀（注意避免）圖1190°平行走刀（注意避免）

圖1245°平行走刀圖13“四分法”走刀262.5.2工件平坦部位可采用45°平行往復(fù)走刀加工，工件四周斜面可采用等高環(huán)繞加工，還可根據(jù)工件形狀進(jìn)行組合加工（參考圖14、15）。圖14只做等高環(huán)繞加工（注意）圖1545°平行走刀與等高環(huán)繞加工組合272.5.3可采用“四分法”進(jìn)行精加工。用十字線將工件劃分為四個(gè)區(qū)域，采用45°或135°平行走刀加工，以保證四個(gè)圓角位置的表面質(zhì)量（參考圖13）。282.保證加工質(zhì)量2.6盡量采用高耐磨性、高精度的刀具進(jìn)行精加工（例如硬質(zhì)合金涂層、立方氮化硼、金屬陶瓷等刀具），以免刀具磨損影響工件加工精度和表面質(zhì)量。292.保證加工質(zhì)量2.7為提高加工質(zhì)量和加工效率，要合理設(shè)置數(shù)控加工藝參數(shù)。包括加工余量、切削容差、殘留高度、切削進(jìn)給速度（F），主軸轉(zhuǎn)速（S），加工步距、吃刀深度等。302.7合理設(shè)置數(shù)控加工藝參數(shù)2.7.1主軸轉(zhuǎn)速度與切削進(jìn)給速度要基本符合公式算結(jié)果。主軸轉(zhuǎn)速切削進(jìn)給速度F=S*N*fZ

312.7合理設(shè)置數(shù)控加工藝參數(shù)2.7.2精加工切削容差（切削精度）一般控制在0.01mm，否則曲面會(huì)起棱線，影響表面質(zhì)量。容差如果取太小，電腦計(jì)算刀路時(shí)間會(huì)太長。粗加工、半精加工精度可設(shè)定為加工余量的1/10。2.7.3一般而言，精加工球刀步距取0.3～0.5mm，粗加工步距（切削寬度）平底刀大約取0.7*D（刀具直徑），圓角刀大約取0.8*D-2*R（刀具圓半徑）；粗加工余量0.6～1.5mm，半精加工余量0.2～0.5mm，精加工余量為0；粗加工吃刀深度0.8～2.5mm。322.保證加工質(zhì)量2.8數(shù)控機(jī)床加工一般要采用順銑，以獲得較好的表面質(zhì)量。僅在開粗有“黑皮”時(shí)（加工鍛造毛坯）才用逆銑加工。2.9保證加工的安全性。例如根據(jù)工件形狀，要預(yù)留安全高度，并選取適當(dāng)?shù)牡毒唛L度，保證刀具及刀柄不會(huì)與工件發(fā)生碰撞或擠檫，以免造成刀具或工件的損壞；對(duì)壓板螺栓裝夾的工件，要在相應(yīng)的位置做出保護(hù)面，以免銑傷壓板并造成工件移位。333.提高加工效率3.1提高數(shù)控加工效率的首要原則是“大刀開粗，小刀清角”。粗加工要選擇足夠大并有足夠的切削能力的刀具快速去除材料；精加工要使用較小的刀具，能加工到每一個(gè)角落，把工件結(jié)構(gòu)形狀完全加工出來。343.1“大刀開粗，小刀清角”3.1.1不能只用較小刀具就完成粗、精加工，因?yàn)檩^小刀具粗加工的效率太低。例如直徑32mm刀具半徑是直徑8mm刀具的4倍，但加工面積卻相差16倍。而且較大刀具剛性好，吃刀深度和切削進(jìn)給速度要明顯高于較小刀具。353.1“大刀開粗，小刀清角”3.1.2但是對(duì)于較小的工件，如果選取刀具較大其切削受力也大，易發(fā)生加工變形