《機(jī)械制造工藝》課件-第19次課 板類零件的加工工藝路線的擬定

板類零件的加工工藝路線的擬定專業(yè)課程/項目化課程機(jī)械制造工藝01走刀路線相關(guān)基礎(chǔ)知識

圖2-1夾具底座的實(shí)體圖一、加工方法選擇

1．平面加工方法的選擇數(shù)控銑削平面主要采用端銑刀、立銑刀和面銑刀加工。粗銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可以達(dá)到IT10～I(xiàn)T12，表面粗糙度Ra6.3～25μm；精銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可以達(dá)到IT7～I(xiàn)T9，表面粗糙度Ra1.6～6.3μm；當(dāng)零件表面粗糙度要求較高時，應(yīng)采用順銑方式。2．平面輪廓的加工方法平面輪廓類零件的表面多由直線和圓弧或各種曲線構(gòu)成，通常采用3坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行兩軸半坐標(biāo)加工。

圖

平面輪廓銑削3．曲面輪廓的加工方法立體曲面的加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀、刀具形狀及精度要求采用不同的銑削加工方法，如兩軸半、三軸、四軸及五軸等聯(lián)動加工。（1）對曲率變化不大和精度要求不高的曲面粗加工，常采用兩軸半坐標(biāo)的”行切法”加工，即X、Y、Z三軸中任意兩軸作聯(lián)動插補(bǔ)，第三軸作單獨(dú)的周期進(jìn)給。圖2兩軸半坐標(biāo)行切法加工曲面（2)對曲率變化較大和精度要求較高的曲面精加工，常用X、Y、Z三坐標(biāo)聯(lián)動插補(bǔ)的行切法加工。如圖5-10所示為3軸聯(lián)動行切法加工曲面的切削點(diǎn)軌跡。（3）對像葉輪、螺旋漿這樣的復(fù)雜零件，因其葉片形狀復(fù)雜，刀具容易與相鄰表面干涉，常用X、Y、Z、A和B的五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控銑床加工。

圖33軸聯(lián)動行切法加工曲面的切削點(diǎn)軌跡平面輪廓和曲面輪廓加工方法的選擇內(nèi)孔表面加工方法的選擇圖2孔加工方案（Ra值單位為μm）1．劃分加工階段的目的(1)保證加工質(zhì)量使粗加工產(chǎn)生的誤差和變形，通過半精加工和精加工予以糾正，并逐步提高零件的加工精度和表面質(zhì)量。(2)合理使用設(shè)備避免以精干粗，充分發(fā)揮機(jī)床的性能，延長使用壽命。(3)便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好，熱處理變形可以通過精加工予以消除。(4)有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，粗加工時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，及時予以報廢，以免繼續(xù)加工造成資源的浪費(fèi)。二、加工階段的劃分：01其任務(wù)是切除毛坯上大部分多余的金屬，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標(biāo)是提高生產(chǎn)率。粗加工階段2.劃分階段02半精加工階段其任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精度，留有一定的精加工余量，為主要表面的精加工（如精車、精磨）做好準(zhǔn)備。并可完成一些次要表面加工，如擴(kuò)孔、攻螺紋、銑鍵槽等。03精加工階段其任務(wù)是保證各主要表面達(dá)到規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求。主要目標(biāo)是全面保證加工質(zhì)量。04光整加工階段對零件上精度和表面粗糙度要求很高（IT6級以上，表面粗糙度Ra的值為0.2μm以下）的表面，需進(jìn)行光整加工，其主要目標(biāo)是提高尺寸精度、減小表面粗糙度在數(shù)控銑床上加工零件，工序比較集中，一般只需一次裝夾即可完成全部工序的加工。為了提高數(shù)控銑床的使用壽命，保持?jǐn)?shù)控銑床的精度，降低零件的加工成本，通常是把零件的粗加工，特別是零件的基準(zhǔn)面、定位面在普通機(jī)床上加工。單件小批生產(chǎn)時，通常采用工序集中原則；成批生產(chǎn)時，可按工序集中原則劃分，也可按工序分散原則劃分，應(yīng)視具體情況而定。對于結(jié)構(gòu)尺寸和重量都很大的重型零件，應(yīng)采用工序集中原則，以減少裝夾次數(shù)和運(yùn)輸量。對于剛性差、精度高的零件，應(yīng)按工序分散原則劃分工序。在數(shù)控銑床上加工的零件，一般工序的劃分方法有以下幾種：三、劃分加工工序（1）刀具集中分序法這種方法就是按所用刀具來劃分工序，用同一把刀具加工完成所有可以加工的部位，然后再換刀。這種方法可減少不必要的定位誤差。（2）粗、精加工分序法根據(jù)零件的形狀、尺寸精度等因素，按粗、精加工分開的原則，先粗加工，再半精加工，最后精加工。（3）加工部位分序法即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形狀簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度比較低的部位，再加工精度比較高的部位。（4）安裝次數(shù)分序法以一次安裝完成的那一部分工藝過程作為一道工序。這種劃分方法適用于工件的加工內(nèi)容不多，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。工序的劃分方法

圖2-1夾具底座的實(shí)體圖工序的劃分原則銑削加工零件劃分工序后，各工序的先后順序安排通常要遵循如下原則：（1）基面先行原則用作精基準(zhǔn)的表面，要首先加工出來。因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。（2）先粗后精原則各個表面的加工順序按照粗加工—半精加工—精加工—光整加工的順序依次進(jìn)行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度。（3）先主后次原則零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進(jìn)行，如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等加工，可放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進(jìn)行。（4）先面后孔原則對箱體、支架類零件，平面輪廓尺寸較大，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面上加工孔，孔加工的編程數(shù)據(jù)比較容易確定（如R點(diǎn)的高度），并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時的軸線不易歪斜。

劃分工序還需考慮的因素安排工步時除考慮通常的工藝要求之外，還應(yīng)考慮下列因素：（1）以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的內(nèi)容，最好接連進(jìn)行，以減少刀具更換次數(shù)，節(jié)省輔助時間。如圖所示可以用同一把鉆頭把不在同一高度的中心孔一次加工完。圖4不在同一高度的中心孔一次加工完成（2）在一次安裝的工序中進(jìn)行的多個工步，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工步。（3）工步順序安排和工序順序安排一些考慮是類似的，如都遵循由粗到精原則。先進(jìn)行重切削、粗加工，去除毛坯大部分加工余量，然后安排一些發(fā)熱小、加工要求不高的加工內(nèi)容（如鉆小孔、攻螺紋等），最后再精加工。如對箱體類零件的結(jié)構(gòu)加工，集中原來普通機(jī)床需要的多個工序，成為CNC加工中心中一個工序，該工序的各個工步加工順序建議參照下列次序：粗銑大端面→粗鏜孔、半精鏜孔→立銑刀加工→加工中心孔→鉆孔→攻螺紋→孔和平面精加工。（4）考慮走刀路線，減少空行程。如決定某一結(jié)構(gòu)的加工順序時，還應(yīng)兼顧到鄰近的加工結(jié)構(gòu)的加工順序，考慮相鄰加工結(jié)構(gòu)的一些相似的加工工步能否統(tǒng)一起來，用一把刀接連加工，減少換刀次數(shù)和空行程移動量。1．銑削加工的特點(diǎn)和方式（1)銑削特點(diǎn)概述數(shù)控銑削與數(shù)控車削比較有如下特點(diǎn)：1）多刃切削：銑刀同時有多個刀齒參加切削，生產(chǎn)率高。2）斷續(xù)切削：銑削時，刀齒依次切入和切出工件，易引起周期性的沖擊振動。3）半封閉切削：銑削的刀齒多，使每個刀齒的容屑空間小，呈半封閉狀態(tài)，容屑和排屑條件差。（2)周銑和端銑銑刀對平面的加工，存在周銑與端銑兩種方式，如圖5-12。周銑平面時，平面度的好壞主要取決于銑刀的圓柱素線的直線度。因此，在精銑平面時，銑刀的圓柱度一定要好。用端銑的方法銑出的平面，其平面度的好壞主要取決于銑床主軸軸線與進(jìn)給方向的垂直度。四、銑削加工的特點(diǎn)（a）

（b）

（c）

（d）圖5銑刀平面加工的周銑和端銑（a）圓柱銑刀的周銑（b）端銑刀的端銑（c）立銑刀同時周、端銑（d）鍵槽銑刀的周、端銑1）端銑用的面銑刀其裝夾剛性較好，銑削時振動較小。而周銑用的圓柱銑刀刀桿較長、直徑較小、剛性較差，容易產(chǎn)生彎曲變形和引起振動。2）端銑時同時工作的刀齒數(shù)比較周銑時多，工作較平穩(wěn)。這時因?yàn)槎算姇r刀齒在銑削層寬度的范圍內(nèi)工作。而周銑時刀齒僅在銑削層側(cè)向深度的范圍內(nèi)工作。一般情況下，銑削層寬度比銑削層深度要大得多，所以端銑的面銑刀和工件的接觸面較大，同時工作的刀齒數(shù)也多，銑削力波動小。而在周銑時，為了減小振動，可選用大螺旋角銑刀來彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。3）端銑用面銑刀切削，其刀齒的主、副切削刃同時工作，由主切削刃切去大部分余量，副切削刃則可起到修光作用，銑刀齒刃負(fù)荷分配也較合理，銑刀使用壽命較長，且加工表面的表面粗糙度值也比較小。而周銑時，只有圓周上的主切削刃在工作，不但無法消除加工表面的殘留面積，而且銑刀裝夾后的徑向圓跳動也會反映到加工工件的表面上。4）端銑的面銑刀，便于鑲裝硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行高速銑削和階梯銑削，生產(chǎn)效率高，銑削表面質(zhì)量也比較好。而周銑用的圓柱銑刀鑲裝硬質(zhì)合金刀片則比較困難。分類順銑逆銑圖示

注解切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向一致。打個比方，你用鋤頭挖地，而地面同時往你腳后移動，順銑就是這樣的狀況。通俗地說，是刀齒追著材料“咬”，刀齒剛切入材料時切得深，而脫離工件時則切得少。順銑時，作用在工件上的垂直銑削力始終是向下的，能起到壓住工件的作用，對銑削加工有利，而且垂直銑削力的變化較小，故產(chǎn)生的振動也小，機(jī)床受沖擊小，有利于減小工件加工表面的粗糙度值，從而得到較好的表面質(zhì)量，同時順銑也有利于排屑，數(shù)控銑削加工一般盡量用順銑法加工。切削處刀具的旋向與工件的送進(jìn)方向相反。打個比方，你用鏟子鏟地上的土，而地面同時迎著你鏟土的方向移動，逆銑就是這樣的狀況。通俗地說，是刀齒迎著材料“咬”，刀齒剛切入材料時切得薄，而脫離工件時則切得厚。這種方式機(jī)床受沖擊較大，加工后的表面不如順銑光潔，消耗在工件進(jìn)給運(yùn)動上的動力較大。由于銑刀刀刃在加工表面上要滑動一小段距離，刀刃容易磨損。但對于表面有硬皮的毛坯工件，順銑時銑刀刀齒一開始就切削到硬皮，切削刃容易損壞，而逆銑時則無此問題。(3)順銑與逆銑1)周銑時的順銑和逆銑2）端面銑削的形式端面銑削中傳統(tǒng)上有三種銑削方式：對稱方式、不對稱逆銑方式、不對稱順銑方式。對稱銑削方式中，刀具沿槽或表面的中心線運(yùn)動，進(jìn)給加工中，同時存在順銑和逆銑，刀具在中心線的一側(cè)順銑，而在中心線的另一側(cè)逆銑。對于大多數(shù)端面銑削，保證順銑是最好的選擇（順銑和逆銑在圓周銑削中的應(yīng)用要比端面銑削中的應(yīng)用更為常見）。端面銑削順銑和逆銑的三種形式見表。（3）逆銑、順銑的選擇當(dāng)工件表面有硬皮、機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時，應(yīng)選用逆銑。因逆銑時，刀齒從已加工表面切入的，不會崩刃，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的間隙不會引起振動和爬行，因此粗銑時盡量采用逆銑。當(dāng)工件表面無硬皮、機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)無間隙時，應(yīng)選用順銑。因?yàn)轫樸娂庸ず?，零件表面質(zhì)量好，刀齒磨損小，因此精銑時，應(yīng)盡量采用順銑。一般精銑采用順銑。在機(jī)床主軸正向旋轉(zhuǎn)，刀具為右旋銑刀時，順銑正好符合左刀補(bǔ)（即G41），逆銑正好符合右刀補(bǔ)（即G42）。所以，一般情況下，精銑用G41建立刀具半徑補(bǔ)償，粗銑用G42建立刀具半徑補(bǔ)償。02加工路線1．加工工藝路線

在確定數(shù)控銑削加工路線時，應(yīng)遵循如下原則：保證零件的加工精度和表面粗糙度；使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率；使節(jié)點(diǎn)數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量；最終輪廓一次走刀完成。（1）銑削平面類零件的加工路線

銑削平面類零件外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削。為減少接刀痕跡，保證零件表面質(zhì)量，對刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計。1）銑削外輪廓的加工路線

①銑削平面零件外輪廓刀具切入工件時，應(yīng)避免沿零件外輪廓的法向切入，而應(yīng)沿切削起始點(diǎn)的延長線切向逐漸切入工件，保證零件曲線的平滑過渡，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕。在切離工件時，也應(yīng)避免在切削終點(diǎn)處直接抬刀，要沿著切削終點(diǎn)延伸線逐漸切離工件。如圖6所示。

②當(dāng)用圓弧插補(bǔ)方式銑削外整圓時，如圖7所示，要安排刀具從切向進(jìn)入圓周銑削加工，當(dāng)整圓加工完畢后，不要在切點(diǎn)處2直接退刀，而應(yīng)讓刀具沿切線方向多運(yùn)動一段距離，以免取消刀補(bǔ)時，刀具與工件表面相碰，造成工件報廢。圖6外輪廓加工刀具的切入和切出圖7外輪廓加工刀具的切入和切出2）銑削內(nèi)輪廓的加工路線①銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入切出。圖8內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出

圖9無交點(diǎn)內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出②當(dāng)用圓弧插補(bǔ)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，提高內(nèi)孔表面的加工精度和質(zhì)量，如圖5-17所示。圖10內(nèi)輪廓加工刀具