數(shù)控銑削加工工藝范圍及銑削方式

1、數(shù)控銑削加工工藝范圍及銑削方式銑削是銑刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，工件或銑刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。銑削的主要工作及刀具與工件的運(yùn)動(dòng)形式如圖所示。在銑削過(guò)程中，根據(jù)銑床，銑刀及運(yùn)動(dòng)形式的不同可將銑削分為如下幾種：（1）根據(jù)銑床分類(lèi)根據(jù)銑床的結(jié)構(gòu)將銑削方式分為立銑和臥銑。由于數(shù)控銑削一個(gè)工序中一般要加工多個(gè)表面，所以常見(jiàn)的數(shù)控銑床多為立式銑床。（2）根據(jù)銑刀分類(lèi)根據(jù)銑刀切削刃的形式和方位將銑削方式分為周銑和端銑。用分布于銑刀圓柱面上的刀齒銑削工作表面，稱(chēng)為周銑，如圖6-2（a）所示；用分布于銑刀端平面上的刀齒進(jìn)行銑削稱(chēng)為端銑，如圖6-2（b）所示。圖中平行于銑刀軸線(xiàn)測(cè)量的切削層參數(shù)ap為背吃刀量。垂直于銑

2、刀軸線(xiàn)測(cè)量的切削層參數(shù)ac為切削寬度，fz是每齒進(jìn)給量。單獨(dú)的周銑和端銑主要用于加工平面類(lèi)零件，數(shù)控銑削中常用周、端銑組合加工曲面和型腔。（3）根據(jù)銑刀和工件的運(yùn)動(dòng)形式公類(lèi) 根據(jù)銑刀和工作的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將銑削方式分為順銑和逆銑。銑削時(shí)，銑刀切出工件時(shí)的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相同，稱(chēng)為順銑如圖（6-3）a 所示；銑削時(shí)，銑刀切入工件時(shí)的切削速度方向與工件進(jìn)給方向相反，稱(chēng)為逆銑，如圖（6-3）b所示。順銑與逆銑比較：順銑加工可以提高銑刀耐用度23倍，工件表面粗糙度值較小，尤其在銑削難加工材料時(shí)，效果更加明顯。銑床工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般由絲杠和螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用順銑法加工時(shí)，對(duì)普通銑床首先要求銑床

3、有消除進(jìn)給絲杠螺母副間隙的裝置，避免工作臺(tái)竄動(dòng)；其次要求毛坯表面沒(méi)有破皮，工藝系統(tǒng)有足夠的剛度。如果具備這樣的條件，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮采用順銑，否則應(yīng)采用逆銑。目前生產(chǎn)中采用逆銑加工方式的比較多。數(shù)控銑床采用無(wú)間隙的滾球絲杠傳動(dòng)，因此數(shù)控銑床均可采用順銑加工。數(shù)控銑削主要特點(diǎn)（1） 生產(chǎn)率高（2） 可選用不同的銑削方式（3） 斷續(xù)切削（4） 半封閉切削數(shù)控銑削主要加工對(duì)象（1）平面類(lèi)零件 加工面平行或垂直水平面，或加工面與水平面的夾角為定角的零件為平面類(lèi)零件。目前，在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類(lèi)零件。（2）變斜角類(lèi)零件 加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱(chēng)為斜角類(lèi)零件。這類(lèi)零件多為飛機(jī)零

4、件，如飛機(jī)上的整體梁、框、橡條與肋等。（3）曲面類(lèi)零件加工面為空間曲面的零件稱(chēng)為曲面類(lèi)零件。如模具、葉片、螺旋槳等。加工曲面類(lèi)零件一般采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床。當(dāng)曲面較復(fù)雜、通道較狹窄、會(huì)傷及毗鄰表面及需刀具擺動(dòng)時(shí)，要采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)銑床。數(shù)控銑削的刀具與選用對(duì)數(shù)控銑削刀具的基本要求（1） 銑刀剛性要好（2） 銑刀的耐用度要高 此外，銑刀切削刃的幾何參數(shù)的選擇及排屑性能也非常重要。銑刀的種類(lèi)（1） 面（端）銑刀 面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。由于面銑刀的直徑一般較大，為直徑50500mm，故常制成套式鑲齒結(jié)構(gòu)，即將刀齒和刀體分開(kāi)，刀齒為高速或硬質(zhì)合金，刀體采用40cr制

5、作，可長(zhǎng)期使用。高速鋼面銑刀按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直徑d=直徑80250mm，螺旋角10度，刀齒數(shù)Z1026.硬質(zhì)合金面銑刀與高速鋼銑刀相比，銑削速度較高，加工效率高，加工表面質(zhì)量也較好，并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，故得到廣泛應(yīng)用。硬質(zhì)合金面銑刀按刀片和刀齒的安裝方式不同，可分為整體焊接式、機(jī)夾一焊接式和可轉(zhuǎn)位式三種（見(jiàn)圖6-4）。面銑刀主要以端齒為主加工各種平面，主偏角為90度的面銑刀還能用時(shí)加工出與平面垂直的直角面，但這個(gè)面的高度受到刀片長(zhǎng)度的限制。面銑刀齒數(shù)對(duì)銑削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量有直接影響，齒數(shù)越多，同時(shí)工作齒數(shù)也多，生產(chǎn)率高。銑削過(guò)程平穩(wěn)，加工質(zhì)量好?？赊D(zhuǎn)拉面銑刀的齒數(shù)根據(jù)直徑不同可分為

6、粗齒，細(xì)齒，密齒三種（參見(jiàn)下表）。粗齒銑刀主要用于粗加工；細(xì)齒銑刀用于平穩(wěn)條件下的銑削加工；密齒銑刀的每齒進(jìn)給量較小，主要用于薄壁鑄鐵件加工。（2）立銑刀立銑刀是數(shù)控銑床上用得最多的一種刀具，主要有高速鋼立銑刀和硬質(zhì)合金立銑刀兩種類(lèi)型，其結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，它們可同時(shí)進(jìn)行切削，也可單獨(dú)進(jìn)行切削，主要用于加工凸輪、臺(tái)階面、凹槽和箱口面。為了能加工較深的溝槽，并保證有足夠的備磨量，立銑刀的軸向長(zhǎng)度一般較長(zhǎng)。為了改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，刀齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀具數(shù)Z34，細(xì)齒立銑刀齒數(shù)Z58，套式結(jié)構(gòu)Z1020。容屑

7、槽圓弧半徑r=2-5cm。直徑較小的立銑刀，一般制成帶柄形式。（3）模具銑刀 模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏錐柄。（4）鍵槽銑刀鍵槽銑刀有兩個(gè)刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，可以短距離的軸向進(jìn)給，既像立銑刀，又類(lèi)似鉆頭。加工時(shí)先軸向進(jìn)給達(dá)到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長(zhǎng)，如圖所示：按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，直柄鍵槽銑刀直徑d=222mm，錐柄鍵槽銑刀直徑d=1450mm。鍵槽銑刀直徑偏差有e8t和d8兩種。（5）鼓形銑刀 如圖所示是一種典型的鼓形銑刀，它的切削刃分布在半徑為R的圓弧上，端面無(wú)切削刃。加工

8、時(shí)控制刀具上下位置，相應(yīng)改變刀刃的切削部位，可以在工件上切出從負(fù)到正的不同斜角。R越小，鼓形銑刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質(zhì)量也越差。這種刀具的缺點(diǎn)是刃磨困難，切削條件差，而且不適于加工有底的輪廓表面。 （6）成形銑刀 圖6-10是常見(jiàn)的幾種成形銑刀，一般都是為特定的工件結(jié)構(gòu)或加工內(nèi)容專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造的，如角度面、凹槽、特形孔或特形臺(tái)等。除了上述幾種典型的銑刀類(lèi)型外，數(shù)控銑刀的結(jié)構(gòu)還在不斷發(fā)展和更新中，例如圖6-11所示銑刀（俗稱(chēng)牛鼻銑刀）的剛度、刀具而用度和切削性能都較好。銑刀的選擇（1） 銑刀類(lèi)型的選擇銑刀類(lèi)型應(yīng)與工件表面形狀與尺寸相適應(yīng)，加工較大的平面應(yīng)選擇面銑刀；加工凹槽、較小

9、的臺(tái)階面及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應(yīng)選用鼓形銑刀；加工各種直的或圓弧的凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成形銑刀。（2） 銑刀參數(shù)的選擇1. 面銑刀主要參數(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)可轉(zhuǎn)位面銑刀直徑為16630mm。銑刀的直徑應(yīng)根據(jù)銑削寬度、深度選擇，一般銑前深度、寬度越大、越深，銑刀直徑也應(yīng)越大。精銑時(shí)，銑刀直徑要大些，盡量包容工件整個(gè)加工面寬度，以提高加工精度和生產(chǎn)效率，并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕。銑刀齒數(shù)應(yīng)根據(jù)工件材料和加工要求選擇，一般銑削塑性材料或粗加工時(shí)，選用粗齒銑刀；銑削脆性材料或半精加工、精加

10、工時(shí)，選用中、細(xì)齒銑刀。 面銑刀幾何角度的標(biāo)注見(jiàn)圖。前角的選擇原則與車(chē)刀基本相同，只是由于銑削時(shí)有沖擊，故前角數(shù)值一般比車(chē)刀略小，尤其是硬質(zhì)合金面銑刀，前角數(shù)值一般減小得更多些。銑削強(qiáng)度和硬度都高的材料時(shí)可選用負(fù)前角。前角的數(shù)值主要根據(jù)工件材料和刀具材料來(lái)選擇。銑刀的磨損主要發(fā)生在后刀面上，因此適當(dāng)加大后角可減少銑刀磨損。常取a=50120，工件材料較軟時(shí)取大值，工件材料硬取小值，細(xì)齒銑刀取大值。銑削時(shí)沖擊力大，為了保護(hù)刀尖，硬質(zhì)合金面銑刀的刃傾角常取S= -50 -150。只有在銑削低強(qiáng)度材料時(shí)，取S= 50。主偏角在450900范圍內(nèi)選取，銑削鑄鐵常用450，銑削一般鋼材常用750，銑削帶

11、凸肩的平面或薄壁零件時(shí)要用900。2. 立銑刀主要參數(shù)的選擇立銑刀主切削刃的前角在法剖面內(nèi)測(cè)量，后角在端剖面內(nèi)測(cè)量，前、后角的標(biāo)注如圖（6-5b）所示。前、后角都為正值，根據(jù)工件材料和銑刀直徑選取，其具體數(shù)值可分別參考表6.3和表6.4。立銑刀的有關(guān)尺寸參數(shù)如圖6.13所示，推薦按下述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。l 刀具半徑R小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑Rmin，一般取R(0.80.9)Rmin.l 零件的加工高度H小于等于1/41/6 R，以保證刀具有足夠的剛度。l 對(duì)不通孔（深槽），選取1H+（510）mm（1為刀具切削部分長(zhǎng)度，H為零件高度）。l 加工外型及通槽時(shí)，選擇1H+r+(510)mm（r為

12、端刃圓角半徑）。l 加工助時(shí)，刀具直徑為D（510）b（b為肋的厚）。l 粗加工內(nèi)輪廓面時(shí)，立銑刀最大直徑D可按下式計(jì)算（見(jiàn)圖6-14）。式中：D 輪廓的最小凹圓角半徑； 圓角鄰邊夾角等分線(xiàn)上的精加工余量；1 精加工余量； 圓角兩鄰邊的最小夾角。切削用量的選擇切削用量的基本選擇原則，在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，使生產(chǎn)率達(dá)到最大，從而獲得最大的切削效益。切削用量的確定順序，粗加工時(shí)，先選取盡可能大的背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次選定盡可能大的進(jìn)給速度，最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳切削速度。精加工時(shí)，先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量，其次根據(jù)零件表面粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給速度，最后在保證刀具而

13、用度的前提下盡可能選取大的切削速度。背吃刀量（端銑）或側(cè)吃刀量（圓周銑）如圖所示，背吃刀量ap為平行于銑刀軸線(xiàn)測(cè)量的切削層尺寸。端銑時(shí)，ap為切削層深度；而圓周銑削時(shí)，ap為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量ap為垂直于銑刀軸線(xiàn)測(cè)量的切削層尺寸。端銑時(shí)，ap為被加固工表面寬度；圓周銑削時(shí)，ap為切削層深度。背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量的多少和對(duì)表面質(zhì)量的要求決定。當(dāng)側(cè)吃刀量ac小于d/2（ d為銑刀直徑）時(shí)，取ap-(1/31/2)d當(dāng)側(cè)吃刀量d/2小于等于d時(shí)，取ap=（1/41/3）d;當(dāng)側(cè)吃刀量ac=d（即滿(mǎn)刀切削）時(shí)，取ap（1/51/4）d。當(dāng)機(jī)床的剛性較好，且刀具的直徑較大時(shí)，a

14、p可取得更大。粗加工的銑削寬度一般取0.60.8倍刀具的直徑，精加工的銑削寬度由精加工余量確定。進(jìn)給速度進(jìn)給速度vf是單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移。對(duì)銑削一般采用每齒進(jìn)給量fz表示。每齒進(jìn)給量fz的選取主要取決于工件材料和刀具材料的力學(xué)性能、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的強(qiáng)度、硬度較高，fz越??；反之則取大值。刀具材料的硬度越高，fz可取大值；反之則fz越小，硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量一般高于同結(jié)構(gòu)高速鋼銑刀的每齒進(jìn)給量。工件表面粗糙度值要求越小，fz就應(yīng)越小。工件剛性差或刀具強(qiáng)底低時(shí)，應(yīng)取小值。每齒進(jìn)給量的確定可參考下表選取。進(jìn)給速度vf與銑刀每齒進(jìn)給量fz、銑刀齒數(shù)Z及主軸轉(zhuǎn)

15、速n（r/min）的關(guān)系為：fv=f.z（min/ r）或vf=n.f.z（mm/min）切削速度 銑削的切削速度計(jì)算公式為：由上式可知銑削的切削速度與刀具耐用度T，每齒進(jìn)給量fz，背吃刀量ap，側(cè)吃力量ac以及銑刀齒數(shù)Z成反比，而與銑刀直徑成正比。此外，銑削的切削速度也可參考下表選取。主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）與銑削速度vc(m/min)及銑刀直徑d(mm)的關(guān)系為：零件圖的工藝性分析（1） 數(shù)控銑削加工內(nèi)容的選擇（2） 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析l 零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注l 保證獲得要求的加工精度l 盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸l 保證基準(zhǔn)統(tǒng)一原則l 分析零件的變形情況（3）零件毛坯的工藝性分析

16、l 毛坯應(yīng)有充分，穩(wěn)定的加工余量l 分析毛坯的裝夾適應(yīng)性l 分析毛坯的余量大小及均勻性裝夾方案的確定 （1）定位基準(zhǔn)的選擇選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能把零件上所有要加工的表面都加工出來(lái)。盡量選用工件上不需數(shù)控銑削的平面和孔作定位基準(zhǔn)。對(duì)薄板件，選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于提高工件的剛性，以減小切削變形。定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對(duì)尺寸精度的影響。（2）夾具的選擇數(shù)控銑床上工件裝夾方法與普通銑床一樣，所使用的夾具往往并不很復(fù)雜，只要求有簡(jiǎn)單的定位、夾緊機(jī)構(gòu)就可以了。但要將加工部位敞開(kāi)，不能因裝夾工件而影響進(jìn)給和切削加工。加工工序的劃分（1）加工階段l 粗加工階段l 半精加工階段l 精加工階段l 光整加工階段（2）數(shù)控銑加工工序的劃分原則l 按所用刀具劃分 以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多，機(jī)床連續(xù)工件時(shí)間較長(zhǎng)，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。加工中心常用這種方法劃分。l 按安裝次數(shù)劃分 以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，這種方法適