数控铣削与加工技术第2章-数控铣削加工工艺课件.ppt

1、 数控铣削加工概述数控铣削加工概述任务任务1数控铣削加工工艺的制定数控铣削加工工艺的制定 任务任务2数控铣削夹具的选择数控铣削夹具的选择 任务任务3 数控铣削刀具的选择数控铣削刀具的选择任务任务4 切削用量的选择切削用量的选择任务任务5典型零件数控加工工艺分析典型零件数控加工工艺分析 任务任务6阶段阶段1 数控铣床加工工艺的特点数控铣床加工工艺的特点 数控铣床加工工艺的特点如下：（1）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。（2）能加工形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的零件。（3）能加工用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽。（4）加工精度高

2、、加工质量稳定可靠。（5）生产效率高。（6）适合以尺寸协调的高精度孔或面的加工。（7）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、盘盖类零件等。（8）能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。（9）生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。阶段阶段2 数控铣床加工工艺的内容数控铣床加工工艺的内容 1.工艺设计 工艺设计是对工件进行数控加工的前期准备工作，它必须在程序编制工作之前完成。因此只有在工艺设计方案确定以后，编程才有依据。否则，由于工艺方面的考虑不周，将可能造成数控加工的错误。工艺设计不好，往往要成倍增加工作量。可以说，数控加工工艺分析

3、 决定了数控程序的质量。因此，编程人员一定要先把工艺设计做好，不要先急于考虑编程。根据实际应用中的经验，数控加工工艺设计主要包括下列内容。（1）选择并确定零件的数控加工内容。（2）零件图样的数控加工分析。（3）数控加工的工艺路线设计。（4）数控加工工序设计。（5）数控加工专用技术文件的编写。2.工艺文件 数控加工专用技术文件不仅是进行数控加工和产品验收的依据，也是需要操作者遵守和执行的规程，同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，并进行 了技术储备。这些由工艺人员做出的工艺文件是编程员在编制加工程序单时所依据的相关技术文件。编写数控加工工艺文件也是数控加工工艺设计的内容之一。不同的数控机

4、床，工艺文件的内容也有所不同。一般来讲，数控铣床的工艺文件应包括以下内容。（1）编程任务书。（2）数控加工工序卡片。（3）数控机床调整单。（4）数控加工刀具卡片。（5）数控加工进给路线图。（6）数控加工程序单。其中以数控加工工序卡片和数控刀具卡片最重要。前者是说明数控加工顺序和加工要素的文件，后者是刀具使用的依据。为了加强技术文件管理，数控加工工艺文件也应向标准化、规范化方向发展。但目前尚无统一的国家标准，各企业可根据本部门的特点制订上述有关工艺文件。图2-1铣削加工应用的情况阶段阶段1 零件分析方法零件分析方法 根据数控铣削加工的特点及范围，对零件进行工艺性分析时，应主要分析与考虑以下问题。

5、1.零件图样分析 首先应熟悉零件在产品中的作用、装配关系等，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，然后对零件图样进行分析。（1）零件材料分析。在满足零件功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料。而且，材料选择应立足国内，不要轻易选用贵重或紧缺的材料。（2）零件图上尺寸标注是否符合数控加工的特点。如图2-2所示，在数控加工零件图上，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。由于零件设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配等使用方面特性，而不得不采用如图23所示的局部分散的标注方法，这样就给工序安排和数控加工带来

6、诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可将局部的分散标注方法改为统一基准标注或直接给出坐标尺寸的标注方法。（3）零件技术要求分析。零件的技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。这些要求在保证零件使用性能的前提下，应使零件的生产经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂、加工困难、成本提高。（4）零件图样尺寸的正确标注。构成零件轮廓的几何元素条件是数控编程的重要依据。手工编程时要计算构成零件轮廓的每一个节点坐标；自动编程时要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义，如果某一条件不充分，则无法计算零件轮

7、廓的节点坐标和表达零件轮廓的几何元素，导致无法进行编程，因此图纸应当完整地表达构成零件轮廓的几何元素。2.零件毛坯的工艺性分析 毛坯的选择过程包括如下几个方面图2-2统一基准标注方法 图2-3分散基准标注方法毛坯的选择过程包括如下几个方面。（1）毛坯应有充分、稳定的加工余量。毛坏应满足零件工艺加工方面的要求，包括如何进行定位装夹，以及合理的加工余量。（2）分析毛坯的装夹适应性。应考虑数控铣床的工作特点，能实现自动安装和自动定位的应尽量满足，以提高生产率减少工人劳动强度。（3）分析毛坯的余量大小及均匀性。3.零件结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和

8、经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易、节省工时和材料。而较差的零件结构工艺性，会使加工困难、浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点，一般包括以下几方面。（1）保证基准统一原则。（2）分析零件的变形情况。（3）选择较大的轮廓内圆弧半径。过渡圆角半径反映了刀具直径的大小，刀具直径和被加工工件轮廓的深度之比与刀具的刚度有关，如图2-4所示。图2-4轮廓内圆弧半径（4）保证获得要求的加工精度。分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加工安排的封闭尺寸等。（5）尽量统一零件外轮廓、内腔的几何类型和有关尺寸

9、，这样可以减少刀具的规格和换刀的次数，方便编程和提高数控机床加工效率。（6）零件槽底部圆角半径不宜过大。如图2-5所示，铣削工件底平面时，r越大，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r，当D一定时，r越大，铣刀端刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差、效率越低、工艺性也越差。当r大到一定程度时，甚至必须用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。图2-5槽底平面圆弧的影响r-槽底的圆角半径;D-铣刀直径阶段阶段2 加工阶段的划分加工阶段的划分 对加工阶段进行划分的意义如下：（1）有利于及早发现毛坯的缺陷。（2）有利于保证加工质量。（3）有利于设备的合理使用。阶段阶段

10、3 工序的划分工序的划分 在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次装夹中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定位面等的加工应在普通机床上完成之后，再装夹到数控机床上进行加工。这样可以发挥数控机床的特点，保持数控机床的精度，延长数控机床的使用寿命，降低数控机床的使用成本。在数控机床上加工零件，其工序划分的方法有以下几种。（1）按所用刀具划分工序的原则。这种分序法可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，再用第二把刀、第三把刀完成其他部位的加工。（2）根据零件的形状、尺寸精度等因素

11、，按粗、精加工分开，先粗后精的原则划分工序。对单个零件或一批零件先进行粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加工之间，最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。（3）按先面后孔的原则划分工序。即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度比较低的部位，再加工精度要求较高的部位。总之，在数控机床上加工零件，其加工工序的划分要视加工零件的具体情况具体分析。许多工序的安排都是综合了上述各方法的。阶段阶段4 加工顺序的安排加工顺序的安排 加工顺序的安排主要包括切削加工工序的安排、数控加工工序与普通工序的衔接、装夹方案的确

12、定、辅助工序的安排和 热处理工序的安排。阶段阶段5 进给路线的确定进给路线的确定 数控铣削加工的工艺设计是指在普通铣削加工工艺设计的基础上，考虑和利用数控铣床的特点，充分发挥其优势，其关键在于合理安排工艺路线，协调数控铣削工序与其他工序之间的关系，确定数控铣削工序的内容和步骤，并为程序编制准备必要的条件。1.铣削方式的确定 沿着刀具的进给方向看，如果工件位于铣刀进给方向的左侧，那么进给方向称为逆时针。反之，当工件位于铣刀进给方向的右侧时，进给方向定义为顺时针。（1）逆铣法。逆铣法即铣刀的旋转切入方向和工件的进给方向相反（逆向），其铣削厚度是由零开始增大，如图2-6（a）所示。逆铣时，切削由薄变

13、厚，刀齿从已加工表面切入，对铣刀的使用有利。逆铣时，当铣刀刀齿接触工件后不 能马上切入金属层，而是在工件表面滑动一小段距离，在滑动过程中，由于强烈的摩擦，会产生大量的热量，同时在待加工表面易形成硬化层，降低了刀具的耐用度，影响工件表面光洁度，给切削带来不利。（2）顺铣法。顺铣法即铣刀的旋转切入方向和工件的进给方向相同（顺向），其铣削厚度由最大减到零，如图2-6（b）所示。顺铣时，刀齿开始和工件接触时切削厚度最大，且从表面硬质层开始切入，刀齿受很大的冲击负荷，铣刀变钝较快，但刀齿切入过程中没有滑移现象。顺铣的功率消耗要比逆铣时小，在同等切削条件下，顺铣功率消耗要低5%15%，同时顺铣也更加有利于

14、排屑。一般应尽量采用顺铣法加工，以提高被加工零件表面的光洁度（降低粗糙度），保证尺寸精度。如要铣削如图2-7所示内沟槽的两侧面，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加工精度。但是在切削面上有硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，如加工锻造毛坯，应采用逆铣法。2.切削路线的选定 切削路线主要有环切和行切两种方法，在生产中都有应用。所谓行切法是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定。从走刀路线的长短比较，行切法要略优于环切法。但在加工小面积内槽时，环切的程序量要比行切小。环切法的刀位点计算稍复杂，需要一次一次向里收缩轮廓线

15、，算法的应用局限性稍大，例如，当内槽中带有局部凸台时，对于环切法就难以设计通用的算法。图2-6逆铣和顺铣（a）逆铣；（b）顺铣图2-7铣削内沟槽的侧面3.加工路线的确定原则 加工路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。加工路线的确定原则主要有以下几点。（1）使数值计算简单，以减少编程运算量。（2）最终轮廓应一次走刀完成。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。图2-8（a）为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次

16、走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以采用如图2-8（b）所示的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光 整轮廓表面，能获得较好的效果。此外，轮廓加工中应避免进给停顿。因为加工过程中的切削力会使工艺系统产生弹性形变并处于相对平衡的状态，进给停顿时，切削力突然减小，会改变系统的平衡状态，刀具会在进给停顿处的零件轮廓上留下刻痕。为提高工件表面的精度和减小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般以0.20.5为宜，而且精铣时宜采用顺铣，以减小零件被加工表面粗糙度的值。（3）加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高。铣削曲面时，常用球头刀采用行切法进行加工

17、。对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线。对于发动机大叶片，当采用如图2-9（a）所示的加工方案时，每次沿直线加工，刀位点计算简单，程序少，加工过程符合直 纹面的形成，可以准确保证母线的直线度。当采用如图2-9（b）所示的加工方案时，符合这类零件数据给出情况，便于加工后检验，叶形的准确度高，但程序较多。由于曲面零件的边界是敞开的，没有其他表面限制，所以曲面边界可以延伸，球头刀应由边界外开始加工 铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓外延，则应沿切线方向切入、切出。若内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入、切出，此时刀具的切入、切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处，如图2-1

18、0所示。当内部几何元素相切无交点时，为防止刀具施加刀偏时在轮廓拐角处留下凹口，刀具切入、切出点应远离拐角，如图2-11所示。图2-8铣削内腔的走刀路线图2-9铣削曲面图2-10铣削封闭的内轮廓表面（一）图2-11铣削封闭的内轮廓表面（二）（4）选择使工件在加工后变形小的路线。对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。（5）应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。钻孔加工时，通常先加工均布于同一圆周上的8个孔，再加工另一圆周上的孔，如图2-12（a）所示。但是对点位控制的数控机床而言

19、，要求定位精度高，定位过程尽可能快，因此这类机床应按空程最短来安排走刀路线，如图2-12（b）所示，以节省加工时间，提高效率。（6）避免引入反向间隙误差。对于孔位置精度要求较高的零件，在精镗孔系时，镗孔路线一定要注意各孔的定位方向一致，即采用单向趋近定位点的方法，以避免传动系统反向间隙误差或测量系统的误差对定位精度的影响。如图2-13（a）所示的孔系加工路线，在加工孔时，X方向的反向间隙将会影响、两孔的孔距精度；如果改为图2-13（b）所示的加工路线，可使各孔的定位方向一致，从而提高了孔距精度。图2-12钻孔加工图2-13孔系的加工阶段阶段6 加工方法的选择加工方法的选择 1.平面轮廓的加工方

20、法 当铣削平面零件外轮廓时，一般应采用立铣刀侧刃铣削。立铣刀侧刃铣削平面零件外轮廓时应避免沿零件外轮廓的法向切入和切出，如图2-14所示，应沿着外轮廓曲线的切向延长线切入或切出，这样可避免刀具在切入或切出时产生的刀刃切痕，保证零件曲面的平滑过渡。图2-14铣削平面零件外轮廓 2.内槽的加工方法 内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹坑，如图2-15所示。加工内槽一般使用平底铣刀，刀具边缘部分的圆角半径应符合内槽的图纸要求。图2-15内槽加工 内槽的切削分两步，第一步切内腔，第二步切轮廓。切轮廓通常又分为粗加工和精加工两步。粗加工时从内槽轮廓线向里平移铣刀半径R并且留出精加工余量y。由此得出的粗加工刀

21、位线形是计算内腔走刀路线的依据3.内外圆弧的加工方法 铣削内圆弧时，要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧，如图2-16（a）所示，若刀具从工件坐标原点出发，其加工路线为12345，这样可提高内孔表面的加工精度和质量。用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，如图2-16（b）所示。当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而应让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面相碰撞，造成工件报废。图2-16圆弧铣削（a）内圆铣削；（b）外圆铣削4.曲面轮廓的加工方法 加工一个曲面时可能采取的3种走刀路线如图2-17所示，即沿参数曲面的u向行切、

22、沿w向行切和环切。对于直母线类表面，采用如图2-17（b）所示的方案显然更有利，每次沿直线走刀，刀位点计算简单，程序段少，而且加工过程符合直纹面的形成规律，可以准确保证母线的直线度。如图2-17（a）所示方案的优点是便于在加工后检验型面的准确度。因此实际生产中最好将以上两种方案结合起来。如图2-17（c）所示的环切方案一般应用于内槽加工中，在型面加工中由于编程麻烦，一般不用。但在加工螺旋桨桨叶一类零件时，工件刚度小，采用从里到外的环切，有利于减少工件在加工过程中的变形。图2-17曲面轮廓加工方法（a）u向行切；（b）w向行切；（c）环切阶段阶段1 数控铣床夹具的基本要求数控铣床夹具的基本要求

23、数控铣削加工时一般不要求很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构即可。其设计原理也和通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里只提出以下几点基本要求。（1）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当必须在加工过程中更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。（2）夹具应容易实现定向安装。为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。（3）夹具要做得尽可能开敞。为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，而夹紧机构元件与加工面之间应保

24、持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从而防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。阶段阶段2 常用数控铣床夹具种类常用数控铣床夹具种类 在数控铣床上常用的夹具类型有组合夹具、通用夹具、专用夹具、气动或液压夹具等，在选择时要综合考虑各种因素，选择最经济、合理的夹具。1.组合夹具 组合夹具适用于小批量生产或研制试验时的中、小型工件。2.通用夹具 通用夹具主要包括卡盘、螺栓和压板、机用虎钳等。（1）卡盘。当需要在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪卡盘装夹，对于非回转零件可采用四爪卡盘装夹。铣床用卡盘的使用方法与车床卡盘相似，使用时用T形槽螺栓将卡盘固定在机床工作台上即

25、可。（2）螺栓和压板。利用T形槽螺栓和压板将工件固定在机床工作台上即可。装夹工件时，需根据工件装夹精度要求，用百分表等找正工件。（3）机用虎钳。形状比较规则的零件铣削时常用虎钳装夹，方便灵活，适应性强。当加工精度要求较高，需要较大的夹紧力时，可采用较高精度的机械式或液压式虎钳。3.气动或液压夹具 气动或液压夹具适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件。其能减轻工人的劳动强度和提高生产率，但结构较复杂，造价较高，而且制造周期长。4.专用铣削夹具 专用铣削夹具是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制试验时采用。5.真空夹具 真空夹具适用于有较大定位平面或具有

26、较大可密封面积的工件。有的数控铣床自带通用真空夹具。6.多工位夹具 多工位夹具可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一边加工，一边装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，适用于中批量生产。阶段阶段3 夹具选择的注意事项夹具选择的注意事项 在数控机床上加工零件，由于工序集中往往是在一次装夹中完成全部工序。因此，对零件的定位、夹紧方式要注意以下事项：（1）在选用夹具时应综合考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性等问题。小批量零件的加工，应尽量采用组合夹具。对有一定批量的零件来说，可选用结构较简单的夹具。例如，加工如图2-18（a）所示凸轮零件的凸轮曲面时，可采用如图2-18（b）所

27、示的凸轮夹具。其中，两个定位销与定位块组成一面两销的六点定位，压板与夹紧螺母实现夹紧。当工件批量较大、精度要求较高时可以考虑设计专用夹具，或采用多工位夹具及气动、液压夹具。但此类夹具结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期较长。（2）零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具相撞的现象。（3）夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形内。应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方。尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。（4）零件的装夹、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一批零件加工的一致性。一般同一批零件

28、应采用同一定位基准和同一装夹方式。图2-18凸轮零件图及夹具阶段阶段1 刀具切削部分的基本性能刀具切削部分的基本性能 刀具材料是指刀具切削部分的材料。在切削时要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度，因此，刀具切削部分的材料应具备以下基本性能。1.较高的耐磨性 铣刀材料必须具备较高的耐磨性，以维持一定的切削时间。2.较高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度一般要求在60HRC以上。3.足够的强度和韧性 铣刀材料必须具备足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动，避免产生崩刃和折断。4.较高的热稳定性（耐热性）热稳定性是指刀具材料在高温下保持硬度、强度不变的能力。5.

29、良好的工艺性能铣刀材料必须具备良好的工艺性能，以便制造各种刀具。阶段阶段2 常用的铣刀材料常用的铣刀材料 正确选用刀具材料是保证高效加工的重要因素。常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类。1.高速钢 高速钢又称为锋钢，具有较高的硬度（热处理硬度可达6367HRC）、热稳定性（切削温度可达500600）、抗弯强度、韧性和抗冲击振动的能力，是 含有较多钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等元素的高合金工具钢。高速钢允许的铣削速度为2530m/min，适宜制造各类刀具。它可以加工铁碳合金、非铁金属、高温合金等广泛的材料。但因耐热温度比硬质合金低，所以不能用于高速切削。常用牌号有W18Cr4V和

30、W6Mo5Cr4V2等。2.硬质合金 硬质合金是在高温下烧结而成的粉末冶金制品，具有较高的硬度(70175HRC)，良好的耐磨、耐热和耐高温（8501 000）的性能，因而由其制成的刀具铣削速度比高速钢刀具提高23倍，主要用于高速铣削。但硬质合金的韧性、强度和工艺性不如高速钢，因此通常将硬质合金焊接或机械夹固在刀体上使用（如硬质合金铣刀）。（1）按化学成分分类。按化学成分分类，常用的硬质合金有钨钴类（YG类）、钨钛钴类（YT类）和钨钛钽（铌）类硬质合金（YW类）3类。YG类。YG类硬质合金主要由碳化钨（WC）和钴（Co）组成，其抗弯强度和冲击韧性较好，不易崩刃，适用于切削切屑呈崩碎状的铸铁等脆

31、性材料。YG类硬质合金常用的牌号有YG3、YG6、YG8等，其中YG3和YG6用于半精加工和精加工，YG8用于粗加工。牌号中的数字表示钴（Co）含量的百分比。YT类。YT类硬质合金主要由碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）和钴（Co）组成，它里面加入了碳化钛后，增加了硬质合金的耐热性、硬度、抗黏结性和抗氧化能力。但由于YT类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较差，故主要用于切削普通碳钢及合金钢等塑性材料。YT类硬质合金常用的牌号有YT5、YT15、YT30等。TY5一般用于粗加工，YT15和YT30用于半精加工和精加工。牌号中的数字表示碳化钛（TiC）含量的百分比,碳化钛的含量越多，韧性越小，而耐磨性和

32、耐热性越高。YW类。YW类是在普通硬质合金中加入了碳化钽（TaC）或碳化铌(NbC)，从而提高了硬质合金的韧性和耐热性，使其具有较好的综合切削性能。YW类硬质合金主要用于不锈钢、耐热钢、高锰钢的加工，也适用于普通碳钢和铸铁的加工，因此被称为通用型硬质合金，常用的牌号有 YW1、YW2等。阶段阶段3 数控铣床刀具的选择数控铣床刀具的选择 被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据。铣刀的类型很多，这里只介绍在数控机床上常用的铣刀。1.平面铣刀 平面铣削应选用不重磨硬质合金材料铣刀，一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。铣较大平面时

33、一般采用刀片镶嵌式盘形面铣刀。（1）圆柱铣刀。圆柱铣刀主要用于卧式铣床加工平面，一般为整体式，如图2-20所示。该铣刀主切削刃分布在圆柱上，无副切削 刃。该铣刀有粗齿和细齿之分。粗齿铣刀齿数少，刀齿强度大，容屑空间大，重磨次数多，适用于粗加工；细齿铣刀齿数多，工作较平稳，适用于精加工。圆柱铣刀直径范围d=50100mm，齿数Z为614，螺旋角为3045。图2-20圆柱铣刀（2）面铣刀。面铣刀主要用于立式铣床上加工平面、台阶面等。面铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面或圆锥面上，副切削刃分布在铣刀的端面上。面铣刀按结构可以分为整体式面铣刀、硬质合金整体焊接式面铣刀、硬质合金机夹焊接式面铣刀、硬质合金

34、可转位式面铣刀等形式。图2-21为硬质合金面铣刀。（3）立铣刀。立铣刀主要用于立式铣床上加工凹槽、台阶面、成形面（利用靠模）等，如图2-22所示。该立铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上，副切削刃分布在铣刀的端面上，且端面中心有顶尖孔，因此，铣削时一般不能沿铣刀轴向做进给运动，只能沿铣刀径向做进给运动。图2-21硬质合金面铣刀（a）硬质合金整体焊接式面铣刀；（b）硬质合金机夹焊接式面铣刀；（c）硬质合金可转位面铣刀图2-22立铣刀2.键槽铣刀 键槽铣刀主要用于立式铣床上加工圆头封闭键槽等，如图2-23所示。该铣刀外形与立铣刀相似，端面无顶尖孔，端面刀齿从外圆开至轴心，且螺旋角较小，增强了端面刀齿

35、强度。端面刀齿上的切削刃为主切削刃，圆柱面上的切削刃为副切削刃。加工键槽时，每次先沿铣刀轴向进给较小的量，然后再沿径向进给，这样反复多次，就可完成键槽的加工。由于该铣刀的磨损是在端面和靠近端面的外圆部分，所以修磨时只要修磨端面切削刃，这样，铣刀直径可保持不变，使加工键槽精度较高，铣刀寿命较长。图2-23键槽铣刀3.端铣刀 镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工精度，减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能铣槽的两边。4.轮廓加工铣刀 加工型面零件和变斜角轮廓外形时常采用轮廓加工铣刀，如球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形

36、刀等，如图2-24所示。5.成型铣刀 成型铣刀一般是为了特定的工件或加工内容专门设计制造的，如各种直形或圆形的凹槽、斜角面、特性孔或台。图2-25为几种常用的成型铣刀。图2-24轮廓加工铣刀（a）球头刀；（b）环形刀；（c）鼓形刀；（d）锥形刀图2-25成型铣刀6.三面刃铣刀 三面刃铣刀主要用于卧式铣床上加工槽、台阶面等。三面刃铣刀的主切削刃分布在铣刀的圆柱面上，副切削刃分布在两端面上。该铣刀按刀齿结构可分为直齿、错齿和镶齿3种形式。图2-26为常用的直齿三面刃铣刀。图2-26直齿三面刃铣刀7.角度铣刀 角度铣刀主要用于卧式铣床上加工各种角度槽、斜面等。角度铣刀的材料一般是高速钢。角度铣刀根据

37、本身外形不同，可分为单刃铣刀（见图2-27）、不对称双角铣刀和对称双角铣刀3种类型。图2-27单刃铣刀8.模具铣刀 模具铣刀主要用于立式铣床上加工模具型腔、三维成形表面等。模具铣刀按工作部分形状不同，可分为圆柱形球头铣刀、圆锥形球头铣刀和圆锥形立铣刀3种形式，如图2-28所示。图2-28模具铣刀（a）圆柱形球头铣刀；（b）圆锥形球头铣刀；（c）圆锥形立铣刀阶段阶段4 铣刀直径的选用铣刀直径的选用 铣刀直径的因产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。1.平面铣刀 粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削力大，选小直径铣刀可减小切削扭矩。精铣时，铣刀直径要选大

38、些，尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。平面铣刀直径可按D1.5d（d为主轴直径）选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。2.立铣刀（1）铣刀半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取R=(0.80.9)Rmin。（2）零件的加工高度H（14-16）R，以保证刀具有足够的刚度。（3）用平底立铣刀铣削内槽底部时，刀具底刃起作用的半径Re=R-r。阶段阶段5 孔加工刀具孔加工刀具1.数控钻头 数控钻头主要有整体式和机夹式两种类型。2.镗刀 镗刀分为粗镗刀和精镗刀两种类型，其结构如图2-29、图2-30所示。图2-29粗

39、镗刀图2-30精镗刀4.复合刀具 孔加工中，专用复合刀具发展速度很快，其结构如图2-31所示。图2-31专用复合刀具（a)钻较复合刀具；（b）钻攻复合刀具；（c）钻锪复合刀阶段阶段1 切削用量的选择原则切削用量的选择原则粗、精加工时切削用量的选择原则如下：粗、精加工时切削用量的选择原则如下：1.粗加工时 通常粗加工为了保证必要的刀具耐用度，应优先采用较大的铣削深度和铣削宽度，其次是加大进给量，最后才是根据刀具耐用度的要求选择适宜的切削速度，这样选择是因为切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，铣削深度和铣削宽度影响最小。2.精加工时 精加工时为减小工艺系统的弹性变形，必须采用较小的进给量，同

40、时为了抑制积屑瘤的产生。对于硬质合金铣刀应采用较高的切削速度，对高速钢铣刀应采用 较低的切削速度，如铣削过程中不产生积屑瘤时，也应采用较大的切削速度。阶段阶段2 切削用量的选择切削用量的选择 铣削用量有铣削速度v、进给量、铣削深度ap和铣削宽度ac，称为铣削用量四要素，如图2-32所示。1.铣削速度 切削速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大切削速度受机床刚度和进给系统的性能限制。铣削速度v是指铣刀最大直径处切削刃的圆周速度，其计算公式为v=Dn1 000式中v铣削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定 n主轴转速，单

41、位为 r/min；D工件直径或刀具直径，单位为mm。图2-32铣削用量四要素（a）在卧铣上铣平面；（b）在立铣上铣平面在选择铣削速度时，还应考虑以下几点。（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。（2）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些。（3）加工带外皮的工件时，应适当降低铣削速度。（4）断续铣削时，为减小冲击和热应力，要适当降低铣削速度。（5）在易发生振动的情况下，铣削速度应避开自激振动的临界速度。（6）应尽量避开积屑瘤产生的区域。（7）加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的铣削速度。（8）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机

42、床数控系统的最高进给速度。2.进给量 铣削的进给量有3种表示方法。（1）每分钟进给量。铣刀每转一分钟，工件沿进给方向移动的距离称为每分钟进给量，即进给速度，用vf表示，单位为mm/min。（2）每转进给量。铣刀每转一转，工件沿进给方向移动的距离称为每转进给量，用f表示，单位为mm/r；（3）每齿进给量。铣刀每转过一齿，工件沿进给方向所移动的距离称为每齿进给量，用fz表示，单位为mm/齿；三者的关系为fn=fzzn=vf（z为铣刀齿数）。3.铣削深度与铣削宽度 铣削深度ap也称为背吃刀量，是在平行铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，单位为mm。铣削宽度ac又称为侧吃刀量，是指在垂直于铣刀轴线方向测量的

43、切削层尺寸，单位为mm。铣削深度根据机床、工件和刀具的刚度决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使铣削深度等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。在工艺系统刚性不足、毛坯余量很大或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应当把第一、二次铣削深度取得大一些。另外，粗加工（Ra=1080m）时一次进给应尽可能切除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达810mm。半精加工（Ra=1.2510m）时，背吃刀量可取为0.52mm。精加工（Ra=0.320.25m）时，背吃刀量可取为0.20.4mm。阶段阶段3 常用的切削用量常用的切削用量 切削用量的选择与加工经验有很大关系，选择的好坏直接关

44、系到零件加工的精度和表面质量。切削用量在程序中体现的是代码S和F，而背吃刀量和侧吃刀量是由走刀路线体现的。这些值的确定有两种方法，即经验法和查表法。阶段阶段1 数控加工工艺分析注意事项数控加工工艺分析注意事项 对加工工艺进行分析时，主要从精度和效率两方面来分析，理论上的加工精度必须达到图纸的要求，同时又能充分合理地发挥机床的功能。数控加工工艺分析的注意事项如下：（1）当设计基准和孔加工的位置精度与机床的定位精度和重复定位精度相接近时，可采用按同一尺寸基准进行集中加工的原则，这样可以解决多个工位设计尺寸基准的加工精度问题。（2）在加工同一表面时，应按粗加工半精加工精加工的次序完成。对整个零件的加

45、工也可以按粗加工半精加工精加工的次序进行。（3）按刀具划分工步。在不影响精度的前提下，为了减少换刀次数、空行程时间、不重要的定位误差等，要尽可能用同一把刀完成同一个工位的加工。（4）在一次装夹中要尽可能完成较多表面的加工。（5）对于复合加工的零件，可以先铣后镗。因为铣削的切削力大，工件易变形，采用先铣后镗孔的方法，可使工件有一段恢复时间，减少变形对精度的影响。相反，如果先镗孔再进行铣削，会在孔口处产生毛刺、飞边，从而影响孔的精度。（6）加工中存在重复定位误差时，必须一次完成定位，通过顺序连续加工完同轴的孔后，再加工其他坐标位置的孔，以提高孔系的同轴度。（7）应采取相同工位集中加工的方法，尽量就

46、近加工以缩短刀具的移动距离，减少空运行时间。阶段阶段2 凸台零件工艺分析凸台零件工艺分析 凸台零件的结构如图2-33所示，采用数控铣床加工，其工艺分析如下。图 2-33零件的结构1.分析零件图 根据图2-33所示的主、俯视图的投影关系，想象零件结构。该零件是一个3层的凸台零件。（1）最上层凸台是一个两中心距为50的半圆（R10）长条形凸台，该凸台厚度为5。（2）中间一层是一个类似于上层的凸台结构。（3）下层是一个厚度为10、长110、宽60的长方形。2.工序的划分 根据先粗后精的原则，确定加工工序如下。（1）粗铣上凸台。（2）粗铣中间凸台。（3）精铣上凸台。（4）精铣中间凸台。3.夹具选择 该

47、零件的毛坯为长110、宽60、厚20的长方体，选用机用虎钳较方便。4.刀具选择 刀具的选择如下。（1）铣凸台时刀具选立铣刀，在加工凸轮廓时，直径应尽量选大一些，刚性好。（2）加工凹轮廓或内轮廓，刀具半径应小于凹轮廓最小曲率半径或内轮廓的最小圆角半径，一般为2040。（3）凸台加工选择16的圆柱立铣刀进行粗铣加工，精加工选择10的圆柱立铣刀。（4）精铣外轮廓时立铣刀一般在2030范围内。5.走刀路线及切削参数的选定 选抬刀路线时，先慢速抬到距工件顶面1050mm处，再快速抬到安全高度，如图2-34所示。图2-34抬刀路线 针对该凸台，粗铣时给精铣轮廓保留单边余量0.5 mm，然后根据刀具直径和选择的行距向外推算刀具中心的位置，直到去除所有余量，由于该工件小，粗铣时选择16立铣刀，行距8，层降2.5，由内向外推算刀具中心的位置，如图2-35所示。图2-35粗铣上凸台的走刀路线（1）粗铣中间凸台。粗铣中间凸台的走刀路线如图2-36所示。（2）精铣上凸台。精铣凸台时，考虑到加工精度要求较高，一般采用顺铣的方式进行加工，外轮廓顺铣加工时通常采用顺时针的切削路线，沿表面一个组成要素的切线切入工件。精铣上凸台的走刀路线如图2-37所示。（3）精铣中间凸台。精铣中间凸台的走刀路线如图2-38所示。图2-36粗铣中间凸台的走刀路线 图2-37精铣上凸台的走刀路线图2-38精铣中间凸台的走刀路线