数控铣床加工的特点及适用范围

1.3.2.1 数控铣床加工的特点

1）加工灵活，通用性强。数控铣床的最大特点是高柔性，即灵活、通用，可以加工出不同形状的工件。在数控铣床上能完成钻孔、铰孔、铣平面、铣斜面、铣槽、铣曲面、攻螺纹等加工，而且在一般情况下，一次装夹就能完成多种加工工序。

2）工件的加工精度高。目前数控装置的脉冲当量一般为0.001mm，高精度的数控系统可达0.1μm，一般情况下，都能保证工件精度。由于数控铣床具有较高的加工精度，能加工很多普通机床难以加工或根本无法加工的复杂型面，所以在加工各种复杂模具时更显出其优越性。

3）大大提高了生产效率。在数控铣床上，一般不需要专用夹具和工艺装备。首先在更换工件时，只需调用储存在数控装置中的加工程序、装夹工件和调整刀具数据即可，因而大大缩短了生产周期；其次，数控铣床具有铣床、镗床和钻床的功能，使工序高度集中，大大提高了生产效率，减少了工件装夹误差。另外，数控铣床的主轴转速和进给速度都是无级变速，因此有利于选择最佳切削用量。数控铣床具有快进、快退、快速定位功能，可大大减少机动时间。

4）大大减轻了操作者的劳动强度。数控铣床对零件加工是按照事先编制好的加工程序自动完成的，操作人员除了操作操作面板、装卸工件、中间测量和观察机床运行外，不需要进行繁重的重复性手工操作，大大减轻了劳动强度。

1.3.2.2 数控铣床加工的主要对象

数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一，它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需要二～五坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，适合数控铣削的主要加工对象有以下几类。

（1）平面类零件 加工面平行或垂直于定位面，或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件，如图1-24所示。目前在数控铣床上加工的大多数零件属于平面类零件，其特点是各个加工面是平面，或者可以展开成平面。

平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只需要用三坐标数控铣床的两坐标联动（即两轴半坐标联动）就可以把它们加工出来。

图1-24 典型的平面类零件

（2）曲面类零件 加工面为空间的零件称为曲面类零件，如模具、叶片、螺旋桨等。曲面类零件不能展开为平面。加工时，铣刀与加工面始终为终点接触，一般采用球头刀在三轴数控铣床上加工。当曲面较复杂、通道较窄、会伤及相邻表面以及需要刀具摆动时，要采用四坐标或五坐标数控铣床加工。

（3）变斜角类零件 加工面与水平面的平角呈连续变化的零件称为变斜角零件，图1-25所示为飞机变斜角梁缘条。

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图1-25 变斜角类零件

变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但加工中，加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线。最好采用四坐标、五坐标数控铣床摆角加工，若没有上述机床，也可以采用三坐标数控铣床进行两轴半近似加工。

（4）箱体类零件 箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有一定型腔或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。

箱体类零件一般都需要进行多工位孔系、轮廓及平面加工，公差要求较高，特别是几何公差要求较为严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪、攻螺纹等工序，需要的刀具较多，在普通机床上加工难度大，工装套数多，费用高，加工周期长，需要多次装夹、找正，手工测量次数多，加工时必须频繁地更换刀具，工艺难以制定，更重要的是精度难以保证。这类零件在加工中心上加工，一次装夹可完成普通机床60%～95%的工序内容，零件各项精度的一致性好，质量稳定，同时节省费用，缩短生产周期。

当加工的工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成箱体类零件的加工时，一般选卧式镗类加工中心；当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。

箱体类零件的加工方法，主要有以下几种：

1）当既有面又有孔时，应先铣面，后加工孔。

2）所有孔系都先完成全部孔的粗加工，再进行精加工。

3）一般情况下，直径大于ϕ30mm的孔都应铸造出毛坯孔。在普通机床上先完成毛坯的粗加工，给加工中心加工工序的预留量为4～6mm（直径），再加上加工中心进行的面和孔的粗、精加工，通常分“粗镗-半精镗-孔端倒角-精镗”四个工步完成。

4）直径小于ϕ30mm的孔可以不铸出毛坯孔，孔和孔的端面的全部加工都在加工中心上完成，可分为“锪平端面-（打中心孔）-钻-扩-孔端倒角-铰”等工步。有同轴度要求的小孔（＜ϕ30mm），需采用“锪平端面-（打中心孔）-钻-半精镗-孔端倒角-精镗（或铰）”工步来完成，其中打中心孔需视具体情况而定。

5）在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特别是在大小孔相距很近的情况下，更要采取这一措施。

6）对于跨距较大的箱体的同轴孔加工，尽量采取调头加工的方法，以缩短刀具辅具的长径比，增加刀具刚性，提高加工质量。

7）螺纹加工：一般情况下，M6以上、M20以下的螺纹孔可以在加工中心上完成。M6以下，M20以上的螺纹可在加工中心上完成底孔加工，攻螺纹则可通过其他手段加工。这是因为加工中心的自动加工方式在攻小螺纹时，不能随机控制加工状态，小丝锥容易折断，从而产生废品；而且由于刀具、辅具等因素的影响，在加工中心上攻M20以上的大螺纹有一定的困难。但这也不是绝对的，可视具体情况而定，在某些机床上可用镗刀片完成螺纹切削（用G33代码）。