毕业设计（论文）铣削类复杂零件加工工艺雨编程设计.doc

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1、目录摘要2Abstract3绪论4第1章 数控铣削加工工艺51.1 数控铣削加工的特点51.2 数控铣削的主要加工对象及主要加工内容51.3 数控铣削加工零件的工艺性分析71.4 切削用量的确定81.5 夹具的选择101.6 刀具的选择121.7 数控铣削加工工艺路线的拟订141.8 顺铣和逆铣的选择19第2章 加工工艺路线的确定212.1 零件图212.2 零件图纸分析222.3 毛坯的确定222.4 工件的定位与装夹222.5 确定机床232.6 刀具的选择242.7 确定切削用量242.8 对刀点的确定242.9 铣削加工工序卡和刀具卡25第3章 程序编制273.1 加工方式的确定273

2、.2 外轮廓加工路线的制定273.3 孔系加工路线的制定283.4 加工程序单283.5 程序效验31总结32致谢33参考文献34铣削类复杂零件加工工艺与编程设计【摘要】随着我国机械产业的迅速发展，数控行业必然朝着高效化、精密化、和全球化方向发展。而数控加工作为机械加工行业中最重要的单元之一，也必将迈上一个新的台阶。它对我国的经济的影响也会越来越重要。数控铣削加工是机械加工的一种重要方法，可以加工形状复杂的精密零件。本毕业设计，介绍了本课题意义，同时对数控铣削加工的特点、加工内容、加工过程以及加工工艺方案的制定做以简单介绍，并对一典型的铣削件进行铣削加工工艺方案的确定以及程序的编制。 【关键词

3、】数控铣削 加工工艺 编程Milling complex machining process and programming design【Abstract】 As Chinas machinery industry is developing rapidly, the numerical control industry toward the inevitable efficiency, precision, and the direction of globalization. NC processing machinery processing industry as the most

4、important part in, also will stride a new step. It to our country s economic impact will be more and more important. NC milling machining is an important method, can shape the processing of complex precision parts. This graduation design, introduces the topic significance, at the same time on the fe

5、atures of NC milling, processing, machining process and machining process plan to do simple introduction, and a typical milling process milling process scheme and programming.【Key word】NC Milling Processing technology Programming绪论数控机床是综合应用计算机、自动控制、移动检测及精密机械等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床

6、相比，其优越性是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定，且自动化程度极高，可减轻工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位越来越显得重要。在数控机床的加工程序中，应考虑机床的运动过程、工件的加工工艺过程、刀具的形状及切削用量、加工路线等比较广泛的工艺问题。要编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程人员不仅要了解数控机床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言和标准程序格式，还应该熟练掌握工件的加工工艺，确定合理的切削用量，正确选用刀具和夹紧方法，并熟悉检测方法。为了更加了解数

7、控铣削的特点、加工对象；了解数控铣削的加工内容及加工方案的制定；灵活地掌握数控铣削加工的编程格式和方法。所以选择了这个课题，希望通过这次设计积累编程技巧、提高对数控加工工艺分析和编程的能力。第1章 数控铣削加工工艺1.1 数控铣削加工的特点（1）加工精度高。在加工中心上加工，其工序高度集中，一次装夹即可加工出零件上大部分甚至全部表面，避免了工件多次装夹所产生的装夹误差，因此，加工表加工中心面之间能获得较高的相互位置精度。同时，加工中心多采用半闭环，甚至全闭环的位置补偿功能，有较高的定位精度和重复定位精度，在加工过程中产生的尺寸误差能及时得到补偿，与普通机床相比，能获得较高的尺寸精度。 （2）精

8、度稳定。整个加工过程由程序自动控制，不受操作者人为因素的影响。同时，没有凸轮、靠模等硬件，省去了制造和使用中磨损等所造成的误差，加上机床的位置补偿功能和较高的定位精度和重复定位精度，加工出的零件尺寸一致性好。 （3）效率高。一次装夹能完成较多表面的加工，减少了多次装夹工件所需的辅助时间。同时，减少了工件在机床与机床之间、车间与车间之间的周转次数和运输工作量。（4）表面质量好。加工中心主轴转速加工中心和各轴进给量均是无级调速，有的甚至具有自适应控制功能，能随刀具和工件材质及刀具参数的变化，把切削参数调整到最佳数值，从而提高了各加工表面的质量。 （5）软件适应性大。零件每个工序的加工内容、机床切削

9、用量、工艺参数都可以编人程序，可以随时修改，这给新产品试制，实行新的工艺流程和试验提供了方便。1.2 数控铣削的主要加工对象及主要加工内容1）数控铣削主要加工对象铣削是机械加工中最常用的加工方法之一，主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰和镗孔加工与攻丝等。适于采用数控铣削的零件有：（1）平面类零件平面类零件的特点是各个加工表面是平面，或可以展开为平面。目前在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。平面类零件是数控铣削加工对象中最简单的一类，一般只须用三轴数控铣床的两轴联动（即两轴半坐标加工）就可以加工。带平面轮廓的平面类零件 带斜平面的平面类零件 带正台和斜筋平面类零件图

10、1-1 面类零件（2）变斜角类零件加工面与水平面夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。这类零件的特点是：加工面不能展开为平面，但在加工中，铣刀圆周与加工面接触的瞬间为一条直线。图12所示为飞机上的一种变斜角梁椽条，该零件在第肋至第肋的斜角从310均匀变化为232，从第肋至第肋再均匀变化为120，从第肋至第肋又均匀变化至0。这类零件一般采用四轴或五轴联动的数控铣床加工，也可以用三轴数控铣床通过两轴联动用鼓形铣刀分层近似加工，但精度稍差。图1-2 直纹曲面（3）曲面类（立体类）零件加工面为空间曲面的零件称为曲面类零件。曲面类零件的加工面与铣刀始终为点接触，一般采用三轴联动数控铣床加工，常用的加工方

11、法主要有下列两种：A、采用两轴半联动行切法加工。行切法是在加工时只有两个坐标联动，另一个坐标按一定行距周期行进给。这种方法常用于不太复杂的空间曲面的加工。图1-3 行切加工法B、采用三轴联动方法加工。所用的铣床必须具有X、Y、Z三轴联动加工功能，可进行空间直线插补。这种方法常用于发动机及模具等较复杂空间曲面的加工。图1-4 三坐标联动加工2）数控铣削主要加工内容（1）工件上的曲线轮廓表面，特别是由数学表达式给出的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓。（2）给出数学模型的空间曲面或通过测量数据建立的空间曲面。（3）形状复杂、尺寸繁多，划线与检测困难的部位及尺寸精度要求较高的表面。（4）通过铣床加工时难以

12、观察、测量和控制进给的内、外凹槽。（5）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面和形状。（6）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。 下面加工内容一般不采用数控铣削加工（1）需要进行长时间占机人工调整的粗加工内容。（2）毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。（3）简单的粗加工表面。（4）必须用细长铣刀加工的部位，一般是指狭长深槽或高肋板小转接圆弧部位。 1.3 数控铣削加工零件的工艺性分析1）零件图及其结构工艺性分析（1）分析零件的形状、结构及尺寸的特点，确定零件上是否有妨碍刀具运动的部位，是否有会产生加工干涉或加工不到的区域，零件的最大形状尺寸是否超过机床的最大行

13、程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。（2）检查零件的尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度等在现有加工条件下是否可以得到保证，是否还有更经济的加工方法或方案。（3）在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部位和尺寸要求，如过渡圆角、倒角、槽宽等，这些尺寸是否过于凌乱，是否可以统一。尽量使用最少的刀具进行加工，减少刀具规格、换刀及对刀次数和时间，以缩短总的加工时间。（4）分析零件上是否有可以利用的工艺基准，对于一般加工精度要求，可以利用零件上现有的一些基准面或基准孔，或者专门在零件上加工出工艺基准。当零件的加工精度要求很高时，必须采用先进的统一基准定位装夹系统才能保证加工要求。（5）分析

14、零件材料的种类、牌号及热处理要求，了解零件材料的切削加工性能，才能合理选择刀具材料和切削参数。同时要考虑热处理对零件的影响，如热处理变形，并在工艺路线中安排相应的工序消除这种影响。而零件的最终热处理状态也将影响工序的前后顺序。（6）当零件上的一部分内容已经加工完成，这时应充分了解零件的已加工状态，数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系，尤其是位置尺寸关系，这些内容之间在加工时如何协调，采用什么方式或基准保证加工要求，如对其他企业的外协零件的加工。（7）分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决2）零件毛坯的工艺性分析毛坯应有充分、稳定的加工余量。 分析毛坯的装夹适应性。分

15、析毛坯的余量大小及均匀性。1.4 切削用量的确定如图1-5所示，数控铣床的切削用量包括切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是:先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。图1-5 铣削切削用量1）端铣背吃刀量(或周铣侧吃刀量)选择吃刀量 ()为平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。端铣时，背吃刀量为切削层的深度，而圆周铣削时，背吃刀量为被加工表面的宽度。侧吃刀量 ()为垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。端铣时，侧吃刀量为被加工表面的宽度，而圆周铣削时，侧吃刀量为切削层的深度。背吃刀量或侧吃刀量的选取，主要由加工余量和对表面质量的要求决定

16、：（1）工件表面粗糙度Ra值为12.525m时，如果圆周铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，粗铣时一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。（2） 在工件表面粗糙度Ra值为3.212.5m时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同。粗铣后留0.51mm余量，在半精铣时切除。（3） 在工件表面粗糙度Ra值为0.83.2m时，可分粗铣、半精铣、精铣三步迸行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.52mm；精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.30.5mm，端铣背吃刀量取0.51mm。2）选择切削进给速度F进给速度F是单位时间内工件与

17、铣刀沿进给方向的相对位移，它与铣刀转速 (n)、铣刀齿数 (z)及每齿进给量 ()的关系为：每齿进给量的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，每齿进给量越小，反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度Ra值越小，每齿进给量就越小，每齿进给量的确定可参考表1-1选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取小值。表 1-1 铣刀每齿进给量参考值工件材料fz（mmz）粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.303）切削

18、速度Vc 铣削的切削速度vc与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数Z成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当fz，p，e和Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。铣削加工的切削速度vc可参考表1-2选取，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通过计算选取。表 1-2 铣削加工的切削速度参考值工件材料硬度（HBS）Vc (m /min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢2251842661502253251236541203254256

19、213675铸铁19021366615019026091845902603204.51021304)主轴转速n主轴转速n要根据允许的切削速度Vc来确定：n1000Vc/(3.14d)其中：d铣刀直径，单位为mm;Vc切削速度，单位为m/min。主轴转速n要根据计算值在机床说明书规定的主轴转速范围中选取标准值。从理论上来讲，Vc的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避开生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但是实际上，由于机床、刀具等的限制，使用国内机床、刀具时，采用带涂层硬质合金刀片，允许的切削速度常常只能在90150m/min的范围内选取。然而对于材质较软的铝、镁合金等，V

20、c可提高近一倍。1.5 夹具的选择 1）数控铣削对夹具的基本要求（1）为保证工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能敞开，夹具上一些组成件（如定位块、压板、螺栓等）不能与刀具运动轨迹发生干涉。因此，夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与数控铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。（2）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应不仅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联系。（3）夹具的刚性与稳定性要好。夹紧力应力求靠近主要支撑点或刚性好的地方，不能引起零件夹

21、压变形。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要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。（4）夹具结构应力求简单，装卸方便，夹紧可靠，辅助时间尽量短。2）数控铣削常用夹具（1）通用夹具。通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具，如虎钳、平口台虎钳、铣削用自定心三爪卡盘、铣削用四爪卡盘、分度盘、数控回转工作台和万能分度头等。鞋类夹具主要用于单件、小批量生产。 图1-6 通用夹具（2）气动或液压夹具。气动或液压夹具是指采用气动或液压夹紧工件的夹具。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，能减轻工

22、人劳动强度和提高生产率，但此类夹具结构比较复杂，造价较高，而且制造周期较长。（3）多工位夹具。可以同时装夹多个工件，减少换刀次数，也便于一边加工，一边装卸工件，有利于缩短辅助时间，提高生产率，适用于中批量生产。（4）专用铣削夹具。专用铣削夹具是指专为某一工件或类似几种工件而设计制造的专用夹具，其结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批量生产。（5）螺栓压板组合夹具。螺栓压板组合夹具是指以螺栓和压板为主，辅以垫块和支承板、弯板等压紧工件，一般以数控铣床工作台面或在工作台面垫上等高块作为主要定位面，可随意组合的夹具。螺栓压板组合夹具一般用于单件、小批量生产或尺寸较大、形状特殊的零件装夹加工。用螺

23、栓压板组合夹具装夹工件时，一般采用直接找正或划线找正装夹。3）夹具选择数控铣削夹具选择应重点考虑以下几点:（1）单件、小批量生产时，优先选用通用夹具和螺栓压板组合夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。（2）成批生产时，应考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间，减少辅助时间。（4）为满足数控铣削加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高。（5）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀（如发生碰撞等）。（6）为提高数控铣削加工的效率，批量较大的零件加工可采用气动或液压夹具、多工位夹具。1.6 刀具

24、的选择1）对刀具的基本要求（1）铣刀刚性要好目的：一是满足为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。（2） 铣刀的耐用度要高当一把铣刀加工的内容很多时，如果刀具磨损较快，不仅会影响零件的表面质量和加工精度，而且会增加换刀与对刀次数，从而导致零件加工表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低零件的表面质量。另外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择与排屑性能等也非常重要。2）常用铣刀的种类（1）面铣刀面铣刀主要用于加工较大的平面。如图1-7所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，圆周表面上的切削刃为主切削刃，端面切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构

25、，刀齿为高速钢或硬质合金钢。与高速钢面铣刀相比，硬质合金面铣刀的铣削速度较高，可获得较高的加工效率和加工表面质量，并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，故得到广泛的应用。按刀片和刀齿的安装方式不同，硬质合金面铣刀可分为整体焊接式、机夹焊接式和可转位式三种。由于整体焊接式、机夹焊接式面铣刀难于保证焊接质量，刀具耐用度较低，重磨较费时，现在已逐渐被可转位式面铣刀所替代。 可转位式面铣刀是将可转位刀片通过夹紧元件夹固在刀体上，当刀片的一个切削刃用钝后，直接在机床上将刀片转位或更换新刀片。这种铣刀在提高加工质量和加工效率，降低成本，方便操作使用等方面都表现出明显的优越性，目前已得到广泛应用。标准可转位面铣刀

26、的直径为16-630 mm。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距。精铣时，铣刀直径要选大些，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。图1-7 面铣刀（2）立铣刀 图 1-8 (a) 立铣刀立铣刀是数控加工中用得最多的一种铣刀，主要用于加工凹槽、较小的台阶面以及平面轮廓。如图1-8（a）所示，立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们既可以同时进行切削，也可以单独进行切削。圆柱表面的切削刃为主切削刃，端面上的切削刃为副切削刃。主切削刃一般为为螺旋槽，这样可增加切削的平稳性，提高加工精度。端面刃主要用来加工与侧面垂直的底平面，

27、普通立铣刀的端面中心处无切削刃，故一般立铣刀不宜做轴向进给。目前，市场上已推出了有过中心刃的立铣刀，过中心刃立铣刀可直接轴向进给。如图1-8（b）所示，图1-8（b）过中心四刃立铣刀为了能加工较深的沟槽，并保证有足够的备磨量，立铣刀的轴向长度一般较长。另外，为改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，立铣刀的刀齿数比较少，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀刀齿数Z=34，细齿立铣刀刀齿数Z=58，套式结构Z=1020，容屑槽圆弧半径为25mm。由于数控机床要求铣刀能快速自动装卸，而立铣刀刀柄部结构有很大不同。一般由专业厂家按照一定的规范制造成统一形式、尺寸的刀柄。直径大于40160mm立

28、铣刀可做成套式结构。 立铣刀的有关尺寸参数，如图3.4所示，推荐用下述经验数据选取：刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，R，一般取R=(0.80.9)R曲。零件的加工高度H(1/41/6)R，以保证刀具有足够的刚度。对于深槽，选取l=H+(510)mm(l为刀具切削部分长度)。加工肋时，刀具直径为D=(510)b(b为肋的厚度)。（3） 模具铣刀分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种。（4）键槽铣刀：可以轴向进给。（5）鼓形铣刀：加工固定角度斜面。R越小，鼓形刀所能加工的斜角范围越广，但所获得的表面质量也越查差。这种刀具的特点是刃磨困难，切削条件差，而且不适于加工有底

29、的轮廓表面。（6）成形铣刀：渐开线齿面、燕尾槽和T形槽等。3）铣刀的选择 面铣刀主要参数的选择应根据侧吃刀量ae选择适当的铣刀直径。粗齿铣刀用于粗铣钢件；粗铣铸件断续表面和平稳铣削钢件时，选用细齿铣刀。密齿铣刀用于加工薄壁铸件。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择；ao=512；硬质合金面铣刀的刃倾角常取lS=515。主偏角kr在4590范围内选取。 立铣刀主要参数的选择刀具半径R应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取R=(0.80.9)1.7 数控铣削加工工艺路线的拟订拟定数控铣削加工工艺路线的主要内容包括：选择各加工表面的加工方法、划分加工阶段、划分加工工序、确定加工顺序（工序顺序

30、安排）和加工路线的确定。由于生产批量的差异，即使是同一零件的数控铣削加工工艺方案也有所不同。拟定数控铣削加工工艺时，应根据具体生产批量、现场生产条件、生产周期等情况，拟定经济、合理的数控铣削加工工艺。1）加工方法的选择数控铣削加工对象的主要加工表面一般可采用如表1-1所示的加工方案。表1-2加工表面的加工方案序号加工表面加工方法所使用的刀具1平面内外轮廓X、Y、Z方向粗铣内外轮廓方向分层半精铣轮廓高度方向分层半精铣内外轮廓精铣整体高速钢或硬质合金立铣刀机夹可转位硬质合金立铣刀2空间曲面X、Y、Z方向粗铣曲面Z方向分层粗铣曲面半精铣曲面精铣整体高速钢或硬质合金立铣刀、球头铣刀机夹可转位硬质合金立

31、铣刀、球头铣刀3孔定尺寸刀具加工麻花钻、扩孔钻、铰刀、镗刀铣削整体高速钢或硬质合金立铣刀机夹可转位硬质合金立铣刀4外螺纹螺纹铣刀铣削螺纹铣刀5内螺纹攻丝丝锥螺纹铣刀铣削螺纹铣刀（1）平面加工方法的选择：主要采用端铣刀和立铣刀加工。粗铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可达IT10IT12,表面粗糙度Ra6.325um；精铣的尺寸精度和表面粗糙度一般可大IT7IT9,表面粗糙度Ra1.66.3um;当零件表面粗糙度要求较高时，应采用顺铣方式。 （2）平面轮廓加工方法的选择：通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工，切向进刀、切向退刀。 （3）固定斜角平面加工方法的选择：斜垫板垫平后加工或机床主轴摆角加工

32、。 （4）变斜角面加工方法的选择：对曲率变化较小的变斜角面，选用x、y、z和A四轴联动加工；对曲率变化较大的变斜角面，最好用x、y、z、A和B（或C转轴）五轴联动加工；采用三坐标数控铣床两坐标联动，利用球头铣刀和鼓形铣刀，以直线或圆弧插补方式进行分层铣削加工，加工后的残留面积用钳修方法清除。 （5）曲面轮廓加工方法的选择：立体曲面的加工应根据曲面形状、刀具形状以及精度要求采用不同的铣削加工方法，如两轴半、三轴、四轴及五轴等联动加工。对曲率变化不大和精度要求不高的曲面粗加工，通常采用两轴半坐标的行切法加工，即x、y、z三轴中任意两轴作联动插补，第三轴作单独的周期进给。对曲率变化较大和精度要求较高

33、的曲面精加工，通常采用X、Y、Z三坐标联动插补的行切法加工。对像叶轮、螺旋桨这样的复杂零件，因其叶片形状复杂，刀具容易与相邻表面发生干涉，通常采用X、Y、Z、A和B的5坐标联动数控铣床加工。2）划分加工阶段当数控铣削零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足其要求，而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量。为保证加工质量和合理的使用设备，零件的加工过程通常按工序性质不同，分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个加工阶段，如下。（1）粗加工阶段。粗加工阶段主要任务是切除毛坯上各表面的大部分多余金属，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，其目的是提高生产率。（2）半精加工阶段。半精加工阶段任

34、务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的加工余量，为主要表面的精加工（精铣或精磨）做好准备，并可完成一些次要表面加工，如扩孔、攻螺纹、铣键槽等。（3）精加工阶段。精加工阶段任务是保证各主要表面达到图纸规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，其主要目标是如何保证加工质量。（4）光整加工阶段。光整加工阶段任务是对零件上精度和表面粗糙度要求很高（IT6级以上，表面粗糙度为Ra0.2um以下）的表面，需要进行光整加工，其目的是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。划分加工阶段的目的如下：（1）保证加工质量。使粗加工生产的误差和变形，通过半精加工和精加工工序予以纠正，并逐步提高零件的精度和表面质量。（2）合理使用设备。

35、避免以精干粗，充分发挥机床的性能，延长使用寿命。（3）便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合得更好，热处理变形可以通过精加工予以消除。（4）有利于及早发现毛坯的缺陷（如铸件的砂眼、气孔等）粗加工时发现毛坯缺陷，及时予以报废，以免继续加工造成工时的浪费。加工阶段的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精度要求和工件的刚性来决定。一般说来，工件精度要求越高、刚性越差，划分阶段应越细：当工件批量小、精度要求不太高、工件刚性较好时，也可以不分或少分阶段。3）工序的划分数控铣削的加工对象根据机床的不同也是不一样的。立式数控铣床一般适用于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体曲面零件以及模具的内外型腔等。卧

36、式铣床一般适用于加工箱体、泵体、壳体等零件。在数控铣床上加工零件，工序比较集中，一般只需要一次装夹即可完成全部工序的加工。为了提高数控铣床的使用寿命，保持数控铣床的精度，降低零件的加工成本，通常是把零件的粗加工，特别是零件的基准面、定位面在普通机床上加工。加工工序的划分通常采用工序集中原则和工序分散原则，单件、小批量生产时，通常采用工序集中原则；成批生产时，可按工序集中原则划分，也可以按照工序分散原则划分，应视具体情况而定。对于结构尺寸和重量都很大的重型零件，应采用工序集中原则，以减少装夹次数和运输量。对于刚性差、精度高的零件，应按工序分散原则划分工序。在数控铣床上加工的零件，一般按工序集中原

37、则划分工序，划分方法如下：（1）刀具集中分序法。这种方法就是按所用刀具来划分工序的，用同一把刀具加工完成所有加工的部位，然后再换刀。这种方法可以减少换刀次数，缩短辅助时间，减少不必要的定位误差。（2）粗、精加工分序法。根据零件的形状、尺寸精度等因素，按粗、精加工分开的原则，先粗加工，再半精加工，最后精加工。这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的零件，如毛坯为铸件、焊接件或锻件。（3）加工部位分序法。即以完成相同型面的那一部分工艺过程作为一道工序，一般先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形状简单的表面，再加工复杂的几何形状表面；先加工精度比较低的部位，再加工精度比较高的部位。（4）

38、安装次数分序法。以一次安装完成的那一部分工艺过程作为一道工序。这种划分方法适用于工件的加工内容不多、加工完成后就能达到待检的状态。4）加工顺序的安排数控铣削加工顺序安排是否合理，将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。应根据零件的结构和毛坯状况，结合定位及夹紧的需要综合考虑，重点应保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形。制定零件数控铣削加工工序顺序 一般遵循下列原则：（1）基面先行原则。用作精基准的表面，要首先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基准面定位加工其他表面；（2）先粗后精原则。先安排

39、粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工，逐步提高加工表面的加工精度，减小加工表面粗糙度；（3）先主后次原则。先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后精加工之前进行；（4）先面后孔原则。对于箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔，特别是钻孔，孔的轴线不易偏斜。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便；（5）先内后外选原则。一般先进行内型腔加

40、工，后进行外形加工。5）加工路线的确定加工路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，不但包括了工步的内容，而且也反应出工步的顺序。合理地选择加工路线不但可以提高切削效率，还可以提高零件的表面加工精度。在确定数控铣削加工路线时，应遵循如下原则： 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求； 应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率； 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量； 最终轮廓一次走刀完成。（1）铣削外轮廓的加工路线 铣削平面零件外轮廓时一般采用立铣刀侧刃切削。刀具切入工件时应沿切削起始点的延伸线逐渐切入工件，保证零件曲线的平滑过渡。在切离工件时，也要沿着切削终点延伸

41、线逐渐切离工件，如图1-7所示。 当用圆弧插补方式铣削外整圆时如图1-8，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而应让刀具沿切线方向多运动一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰，造成工件报废。 图1-7 外轮廓加工刀具的切入和切出 图1-8 外圆铣削（2）铣削内轮廓的进给路线 铣削封闭的内轮廓表面若内轮廓曲线不允许外延（图1-9a所示），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。当内部几何元素相切无交点时（图1-9b所示），为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口,刀具切入、切出点应远离拐角。 当用

42、圆弧插补铣削内圆弧时也要遵循从切向切入、切出的原则，最好安排从圆弧过渡到圆弧的加工路线（图1-10所示）提高内孔表面的加工精度和质量。a b图1-9 内轮廓加工刀具的切入和切出a 若内轮廓曲线不允许外延 b 当内部几何元素相切无交点时图1-10 内圆铣削（3）铣削内槽的进给路线 内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹槽。一律用平底立铣刀加工，刀具圆角半径应符合内槽的图纸要求。图1-11所示为加工内槽的三种进给路线。图1-11a和图1-11b分别为用行切法和环切法加工内槽。两种进给路线的共同点是都能切净内腔中的全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少重复进给的搭接量。不同点是行切法的进给路线比环切法

43、短，但行切法将在每两次进给的起点与终点间留下残留面积，而达不到所要求的表面粗糙度；用环切法获得的表面粗糙度要好于行切法，但环切法需要逐次向外扩展轮廓线，刀位点计算稍微复杂一些。采用图5-35c所示的进给路线，即先用行切法切去中间部分余量，最后用环切法环切一刀光整轮廓表面，既能使总的进给路线较短，又能获得较好的表面粗糙度。图1-11 凹槽加工进给路线（4）铣削曲面轮廓的进给路线 铣削曲面时，常用球头刀采用“行切法”进行加工。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的。对于边界敞开的曲面加工，可采用两种加工路线，如图1-12所示发动机大叶片，当采用

44、图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。当采用图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，叶形的准确度较高，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。图1-12 曲面加工的进给路线（5）孔加工走刀路线对于位置度要求较高的孔加工，精加工时一定要注意各孔的定位方向要一致，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1-13a所示的孔系加工路线，在加工孔D时，X轴的反向间隙将会影响C、D两孔的孔距

45、精度。如改为图1-13b所示的孔系加工路线，可使各孔的定位方向一致，提高孔距精度。图1-13 孔系加工方案比较1.8 顺铣和逆铣的选择1）逆铣与顺铣的概念。铣刀的旋转方向和工作台（工件）进给方向相反时称为逆铣，相同时称为顺铣。图1-14顺铣与逆铣a) 顺铣 b) 逆铣2）逆铣与顺铣的特点。逆铣时，刀具从已加工表面切入，切削厚度从零逐渐增大；刀齿在已加工表面上滑行、挤压，使这段表面产生严重的冷硬层，下一个刀齿切入时，又在冷硬层表面滑行、挤压，不仅使刀齿容易磨损，而且使工件的表面粗糙度增大；并且刀齿在已加工表面处切入工件时，由于切屑变形大，切屑作用在刀具上的力使刀具实际切深加大，可能会产生“挖刀”式的多切，造成后续加工余量不足。同时，刀齿切离工件时垂直方向的切削分力Fv1有把工件从工作台上挑起的倾向，因此需要较大的夹紧力。但逆铣时刀齿从已加工表面切入，不会造成从毛坯面切入而“打刀”；另外，其水平切削分力与工件进给方向相反，使铣床工作台纵向进给的丝杠与螺母传动面始终是右侧面抵紧，不会受丝杠螺母副间隙的影响，铣削较平稳。顺铣时，刀具从待加工表面切入，切削厚度从最大逐渐减小为零，切入时冲击力较大；刀齿无滑行、挤压现象，对刀具耐用度有利；其垂直方向的切削分力Fv2向下压向工作台，减小了工件的上下振动