如何制定数控铣床加工方案？

学习目标

1）能够正确描述数控铣床的基本结构。

2）能够正确表述数控铣床的加工特点及加工对象。

3）能正确的确定进给路线、工装夹具。

4）能正确计算铣削用量，填写加工工艺卡。

学习地点

数控铣学习工作站。

学习准备

派工单、图样、工艺卡、多媒体、互联网、视频、计算机、《数控铣工手册》。

学习过程

步骤一：认识数控铣床

1.定义

数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。

数控铣床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。主要包括床身，主轴箱，工作台，升降台，辅助装置，如液压、气动、润滑、冷却系统，排屑和防护等装置，机床基础件，通常指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架，控制系统等。

请根据上面内容，并查找资料，在图1-27方框中填写相应名称。

2.特点

数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下哪些特点（在你认为对的内容后面打“√”）。

图1-27 数控铣床

1）零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。 （ ）

2）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件，以及三维空间曲面类零件。 （ ）

3）能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 （ ）

4）加工精度高，加工质量稳定可靠。 （ ）

5）生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度，有利于生产管理自动化。 （ ）

6）生产效率高。 （ ）

7）能够加工涡轮叶片等高难度零件。 （ ）

3.加工对象

下面哪些类型的工件适合于铣削加工（在你认为对的内容后面打“√”）。

1）平面类零件。 （ ）

2）曲面类零件。 （ ）

3）变斜角类零件。 （ ）

4）轴类零件。 （ ）

5）箱体类零件。 （ ）

6）螺旋桨。 （ ）

4.功能

数控铣床的主要功能有哪些（在你认为对的后面打“√”）。

1）具有点位控制功能、连续轮廓控制功能。 （ ）

2）具有刀具半径自动补偿功能、镜像加工功能、固定循环功能。 （ ）

3）特殊功能是指数控铣床在增加了某些特殊装置或附件后，分别具有或兼备的一些特殊功能。 （ ）

4）具有刀具长度补偿功能。 （ ）

5）具有靠模加工功能、自动变换工作台功能、自适应功能、数据采集功能。 （ ）

6）可以对工件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工与攻螺纹。 （ ）

5.型号

本次加工所用机床是（请仔细查看实习现场的数控铣床型号）。

请查阅《数控铣工手册》，明确数控铣床型号代码各字母的含义，并记录在下面的横线上。

____

步骤二：走刀路线的确定

1.走刀路线的确定原则

1）在保证加工质量的前提下，应寻求最短走刀路线，以减少整个加工过程中的空行程时间，提高加工效率。

2）保证零件轮廓表面粗糙度要求，当零件的加工余量较大时，可采用多次进给逐渐切削的方法，最后留少量的精加工余量（一般为0.2～0.5mm），安排在最后一次走刀连续加工出来。

3）刀具应沿切线方向切入和切出，并且在轮廓切削过程中要避免停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使在零件轮廓上留下刀具的刻痕。

2.顺、逆铣及切削方向和方式的确定

在铣削加工中，若铣刀的走刀方向与在切削点的切削分力方向相反，则称为顺铣，反之称为逆铣。由于采用顺铣方式时，零件的表面质量和加工精度较高，并且可以减少机床的“颤振”，所以在铣削加工零件轮廓时，应尽量采用顺铣的加工方式。

若要铣削内沟槽的两侧面，就应来回走刀两次，保证两侧面都是顺铣加工方式，以使两侧面具有相同的表面质量。

3.基面先行

零件上用作定位装夹精基准的表面应优先加工出来，这样定位精确，装夹误差小。如箱体零件总是先加工定位用的平面和两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准面装夹定位后，加工其他孔系和平面。

4.先粗后精

铣削过程中，应按粗加工、半精加工、精加工的顺序依次进行。

5.半联轴器加工路线（表1-4）

表1-4 半联轴器加工路线

6.十字滑块加工路线（表1-5）

表1-5 十字滑块加工路线

步骤三：夹具选择及零件装夹

铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成形面，是最常用的夹具之一。主要由____、____、____、____、____组成。铣削加工时，切削力较大，又是断续切削，振动较大，因此铣床夹具的夹紧力要求较大，夹具刚度、强度要求都比较高。

1）图1-28a、b所示分别是、。

图1-28 自定心卡盘与机用虎钳

2）本次任务的工件选用进行装夹，理由是____。

步骤四：对刀点和换刀点的确定

1.对刀点

对刀点是指在数控机床上加工零件时，刀具相对零件运动的起始点。对刀点也称作程序起始点或起刀点（请在图样上标出对刀点）。

定义对刀点的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置，对刀点可与程序原点重合，也可在任何便于对刀之处，但该点与程序原点之间必须有确定的坐标联系。

2.刀位点

刀位点是刀具的定位基准点。常用刀具的刀位点规定：(www.xing528.com)

1）立铣刀、端铣刀的刀位点是____。

2）球头铣刀的刀位点是____。

3）车刀的刀位点是____。

4）钻头的刀位点是____。

3.换刀点

对数控车床、镗铣床、加工中心等多刀加工数控机床，在加工过程中需要进行换刀，编程时应考虑不同工序之间的换刀位置来设置换刀点。

换刀点的位置应保证____。

此次任务的换刀点可以选在____。

步骤五：数控加工刀具的选择

1.面铣刀

如图1-29所示，____主切削刃分布在圆柱或圆锥表面上，端面切削刃为副切削刃，铣刀的轴线垂直于被加工表面。按刀齿材料可分为____和____两大类，多制成套式镶齿结构，刀体材料为40Cr。

硬质合金面铣刀与高速钢铣刀相比，铣削速度____、加工表面质量也____，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛应用。硬质合金面铣刀按刀片和刀齿的安装不同，可分为整体式、机夹—焊接式和可转位式三种。请分别将对应的类型填写在图1-30、图1-31、图1-32下方的横线上。

图1-29 面铣刀

图1-30 面铣刀

图1-31 面铣刀

图1-32 面铣刀

2.麻花钻

____是通过其相对固定轴线的旋转切削，以钻削工件圆孔的工具。因其容屑槽成螺旋状，形似麻花而得名，如图1-33所示。

3.立铣刀

____的主切削刃在圆柱面上，端面上的切削刃是副切削刃，工作时不能沿着铣刀的轴向作进给运动，而应沿水平方向进行切削，只能对同一平面上的物体进行切削，由此而得名，如图1-34所示。

图1-33 麻花钻

图1-34 立铣刀

请查询资料，确认表1-6中分别是哪种铣刀，并填写在刀具下方（焊接立铣刀、合金涂层立铣刀、可转位立铣刀、可转位螺旋立铣刀）。

表1-6 铣刀类型

立铣刀主要参数包括：

1）刀具半径r应小于零件内轮廓最小曲率半径ρ。

2）零件的加工高度H≤（1/6～1/4）r。

3）不通孔或深槽选取l=H+（5～10）mm。

4）加工肋结构时刀具直径D=（5～10）b。

请按上述要求选择本次任务所用的刀具，并填入后面的工艺卡。

步骤六：铣削用量的选择（图1-35）

图1-35 铣削用量

1.铣削速度

铣削速度v指铣刀旋转的圆周线速度，单位为m/min，计算公式为

式中 d——铣刀直径（mm）；

n——主轴（铣刀）转速（r/min）。

从上式可得到主轴（铣刀）转速的计算公式：

高速钢铣刀铣削速度为20～40m/min。

2.进给量

在铣削过程中，工件相对于铣刀的移动速度称为进给量。进给量有三种表示方法：

1）每齿进给量a_f：铣刀每转过一个刀齿，工件沿进给方向移动的距离，单位为mm/z。

2）每转进给量f：铣刀每转过一转，工件沿进给方向移动的距离，单位为mm/r。

3）每分钟进给量v_f：铣刀每旋转1min，工件沿进给方向移动的距离，单位为mm/min。

三种进给量的关系为

v_f=fn=a_fzn

式中 a_f——每齿进给量（mm/z）；

n——主轴（铣刀）转速（r/min）；

z——铣刀齿数。

高速钢铣刀每齿进给量为0.03～0.15mm/z。

3.铣削层用量

1）铣削宽度a_e：铣刀在一次进给中所切掉的工件表层的宽度，单位为mm。一般立铣刀和面铣刀的铣削宽度约为铣刀直径的50%～60%。

2）背吃刀量a_p：铣刀在一次进给中所切掉的工件表层的厚度，即工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。

3）立铣刀粗铣时的背吃刀量以不超过铣刀半径为原则，一般不超过7mm，防止背吃刀量过大而造成刀具损坏；精铣时的背吃刀量为0.05～0.3mm。面铣刀粗铣时的背吃刀量为2～5mm；精铣时的背吃刀量为0.1～0.50mm。

步骤七：完成加工工艺卡

1.半联轴器加工工艺卡（表1-7）

表1-7 半联轴器加工工艺卡

2.十字滑块加工工艺卡（表1-8）

表1-8 十字滑块加工工艺卡

步骤八：工艺卡展示

请小组安排代表对本组的工艺卡制定情况作简单汇报，并结合本组学习情况完成评价表（表1-9）。

表1-9 活动二评价表