数控铣削加工工艺制订与优化

1.零件数控加工工艺分析

加工工艺分析就是指对零件的加工顺序进行规划。其具体安排应该根据零件的结构、材料特性、夹紧定位、机床功能、加工部位的数量以及安装次数等进行灵活划分，一般可根据“粗精加工”进行划分。

1）粗加工阶段：粗加工阶段是为了去除毛坯上大部分的余量，使毛坯在形状和尺寸上基本接近零件的成品状态，这个阶段最主要的问题是如何获得较高的生产率。

2）半精加工阶段：半精加工阶段是使零件的主要表面达到工艺规定的加工精度，并保留一定的精加工余量，为精加工做好准备。半精加工阶段一般安排在热处理之前进行，在这个阶段，可以将不影响零件使用性能和设计精度的零件次要表面加工完毕。

3）精加工阶段：精加工阶段的目的是保证加工零件达到设计图样所规定的尺寸精度、技术要求和表面质量要求。零件精加工的余量都很小，主要考虑的问题是如何达到最高的加工精度和表面质量。

2.设置加工工艺参数

加工工艺参数的选择是数控加工关键步骤之一。它直接影响到加工效率、刀具寿命或零件精度等问题。选择切削用量要有丰富的实践经验，在数控编程时，只能凭借编程者的经验和刀具切削用量的推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。

合理确定加工工艺参数的原则是：粗加工时，为了提高效率，在保证刀具、夹具和机床刚性足够的条件下，切削用量选择的顺序是：首先选大一些的吃刀量，其次选择较大的进给量，然后选择适当的切削速度。精加工时，加工余量小，为了保证工件的表面粗糙度，尽可能增加切削速度，这时可适当减少进给量。

1）粗加工：粗加工是大体积切除工件材料，表面质量要求很低，工件表面粗糙度Ra要达到12.5～25μm，可以取轴向切削深度为3～6mm，径向切削深度为2.5～5mm，为后续半精加工留1～2mm的加工余量。如果粗加工后直接精加工，则留0.5～1mm的加工余量。

2）半精加工：半精加工是把粗加工后的表面加工得光滑一点，同时切除凹角的残余材料，给精加工留厚度均匀的加工余量。半精加工后，工件表面的粗糙度Ra要达到3.2～12.5μm，轴向切削深度和径向切削深度可取1.5～2mm，给后续精加工留0.3～0.5mm的加工余量。

3）精加工：精加工是最后达到尺寸精度和表面粗糙度要求的加工。工件的表面粗糙度Ra要达0.8～3.2μm，轴向切削深度可取0.5～1mm，径向切削深度可取0.3～0.5mm。(www.xing528.com)

3.切削用量的确定

数控切削用量主要包括“铣削速度”、“进给速度”和“吃刀量”等。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。

（1）进给速度 进给速度表示单位时间内刀具沿进给方向移动的距离，以u_f表示。

u_f应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。uf的增加可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，u_f可选择得大些。在加工过程中，u_f也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整。但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。

通常根据主轴转速、刀具材料、切削毛坯材料等因素，选择较大的进给速度以提高加工效率，一般设定为300～600mm/min。

（2）吃刀量 切削时，铣刀的端面和铣刀一个方向的侧面切入工件，端面切入工件的深度成为轴向吃刀量，侧面切入工件的深度成为侧吃刀量。

在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，轴向吃刀量就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。但是为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，建议留少量的余量（0.2～0.5mm），在最后的精加工中沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性允许的条件下，应以最少的次数完成粗加工。留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性。

（3）铣削速度 铣削速度表示铣刀的圆周切线速度称为铣削速度，通常用主轴转速n表示。

提高切削速度也是提高生产率的一个措施，但切削速度与刀具寿命的关系比较密切。随着切削速度的增大，刀具寿命急剧下降，故切削速度的选择主要取决于刀具寿命。

通常按经验，高速钢φ 3～φ 16mm刀具，一般设置主轴转速为500～1800r/min，硬质合金刀具为1500～3000r/min（高速加工除外）。