第3章FANUC系統(tǒng)數(shù)控銑床編程與加工

第3章數(shù)控銑床加工工藝

3.1數(shù)控加工概述3.1.1數(shù)控加工的定義

數(shù)控加工，是指在數(shù)控機床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機床加工與傳統(tǒng)機床加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。數(shù)控加工是用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問題和實現(xiàn)高效化和自動化加工的有效途徑。

3.1.2數(shù)控加工零件的選擇要求適合多品種，小批量生產(chǎn)的零件或新產(chǎn)品試制的零件；2）輪廓形狀復(fù)雜，對加工精度要求較高的零件；用普通機床加工時，需要有昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件；需要多次改型的零件；格昂貴，加工中不允許報廢的關(guān)鍵零件；需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。

采用數(shù)控機床加工以下幾類零件，其生產(chǎn)率和經(jīng)濟性無明顯改善，甚至可能得不償失。因此，此類零件不適宜在數(shù)控機床上進(jìn)行加工。1）裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件；2）加工余量極不穩(wěn)定的零件，主要針對無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標(biāo)位置的的數(shù)控機床；3）必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。3.1.3數(shù)控銑床/加工中心的加工對象1、數(shù)控銑床的加工對象1）平面類零件加工面平行、垂直于水平面或其加工面與水平面的夾角為定角的零件稱為平面類零件。

2）變斜角類零件變斜角類零件加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角類零件這類零件多數(shù)為飛機零件

3）曲面類零件加工面為空間曲面的零件（如模具、葉片、螺旋槳等）稱為曲面類零件

圖3–1平面類零件圖3–2變斜角類零件圖3–3曲面類零件2、數(shù)控加工中心的加工對象1）既有平面又有孔系的零件主要是指箱體類零件和盤、套、板類零件。

a）箱體類零件b）盤、套類零件圖3－4既有平面又有孔系的零件2）結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、普通機床難加工的零件是指其主要表面由復(fù)雜曲線、曲面組成的零件。a)模具類零件

b）整體類零件c）螺旋類零件4）其它類零件加工中心除常用于加工以上特征的零件外，還較適宜加工周期性投產(chǎn)的零件、加工精度要求較高的中小批量零件和新產(chǎn)品試制中的零件等。3）外形不規(guī)則的異形零件異形零件是指支架（圖3－5d）、撥叉類外形不規(guī)則的零件，大多采用點、線、面多任務(wù)位混合加工。d)異形零件圖3.2數(shù)控銑削加工工藝概述3.2.1數(shù)控加工工藝的基本特點1、工藝內(nèi)容明確而具體2、數(shù)控加工工藝的工作要求準(zhǔn)確而嚴(yán)密3、采用先進(jìn)的工藝裝備4、采用工序集中數(shù)控加工工藝是數(shù)控加工方法和數(shù)控加工過程的總稱。3.2.2數(shù)控銑削加工藝過程數(shù)控銑削加工藝設(shè)計過程總結(jié)如下：

1、分析數(shù)控銑削加工要求：分析毛坯，了解加工條件，對適合數(shù)控加工的工件圖樣進(jìn)行分析，以明確數(shù)控銑削加工內(nèi)容和加工要求。

2、確定加工方案：設(shè)計各結(jié)構(gòu)的加工方法；合理規(guī)劃數(shù)控加工工序過程。

3、確定加工設(shè)備：確定適合工件加工的數(shù)控銑床或加工中心類型、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)；確定裝夾設(shè)備、刀具、量具等加工用具；確定裝夾方案、對刀方案。

4、設(shè)計各刀具路線，確定刀具路線數(shù)據(jù)，確定刀具切削用量等內(nèi)容。

5、根據(jù)工藝設(shè)計內(nèi)容，填寫規(guī)定格式的加工程序；根據(jù)工藝設(shè)計調(diào)整機床，對編制好的程序必須經(jīng)過校驗和試切，并驗證工藝、改進(jìn)工藝。

6、編寫數(shù)控加工專用技術(shù)文件，作為管理數(shù)控加工及產(chǎn)品驗收的依據(jù)。

7、工件的驗收與質(zhì)量誤差分析工件入庫前，先進(jìn)行工件的檢驗，并通過質(zhì)量分析，找出誤差產(chǎn)生的原因，得出糾正誤差的方法。3.2.3數(shù)控銑削加工零件結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指根據(jù)加工工藝特點，對零件的設(shè)計所產(chǎn)生的要求，也就是說零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計會影響或決定加工工藝性的好壞。本書僅從數(shù)控加工的可行性、方便性及經(jīng)濟性方面加以分析。

1、零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注由于數(shù)控加工程序是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)點為基礎(chǔ)進(jìn)行編制的。因此，各圖形的幾何要素的相互關(guān)系應(yīng)明確；各種幾何要素的條件要充分，應(yīng)無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。

2、保證基準(zhǔn)統(tǒng)一在數(shù)控加工零件圖樣上，最好以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)，在保持設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)與編程原點設(shè)置的一致性方面帶來了方便。3、零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性的要求如下：（1）零件的內(nèi)腔與外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)，從而簡化編程并提高生產(chǎn)率。圖3－8零件結(jié)構(gòu)工藝性圖3－9槽底平面圓弧對加工工藝的影響

（2）輪廓最小內(nèi)圓弧或外輪廓的內(nèi)凹圓弧的半徑R限制了刀具的直徑。因此，圓弧半徑R不能取得過小。此外，零件的結(jié)構(gòu)工藝性還與R/H（零件輪廓面的最大加工高度）的比值有關(guān)，當(dāng)R/H>0.2時，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好（圖3-8外輪廓內(nèi)凹圓弧），反之則較差（圖3-8內(nèi)輪廓圓?。＃?）銑削槽底平面時，槽底圓角半徑r（圖3－9）不能過大。圓角半徑r越大，銑刀端面刃與銑削平面的最大接觸直徑d=D－2r（D為銑刀直徑）越小，加工平面的能力就越差，效率越差，工藝性也越差。

4．分析零件的變形情況對于零件在數(shù)控銑加工過程中的變形問題，可在加工前采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に噥斫鉀Q，也可采取粗、精加工分開或?qū)ΨQ去余量等常規(guī)方法來解決。

5．毛坯結(jié)構(gòu)工藝性對于毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性要求，首先應(yīng)考慮毛坯的加工余量應(yīng)充足和盡量均勻；其次應(yīng)考慮毛坯在加工時定位與裝夾的可靠性和方便性，以便在一次安裝過程中加工出盡量多的表面。對于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺、工藝凸耳等輔助基準(zhǔn)。3.3加工方法的選擇及加工路線的確定3.3.1加工路線的確定原則在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于零件運動的軌跡稱為加工路線。加工路線的確定與工件的加工精度和表面粗糙度直接相關(guān),其確定原則如下：（1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高。（2）規(guī)劃安全的刀具路徑，保證刀具切削加工的正常進(jìn)行；使數(shù)值計算簡便，以減少編程工作量。（3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空走刀時間，有利于提高加工效益。（4）規(guī)劃適當(dāng)?shù)牡毒呗窂?，有利于零件加工時滿足工質(zhì)量要求；加工路線還應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和機床、刀具的剛度等具體情況確定。加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法有多種，因而在實際選擇時，要結(jié)合零件的形狀、尺寸、批量、毛坯材料及毛坯熱處理等情況合理選用。此外，還應(yīng)考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的要求以及工廠的生產(chǎn)設(shè)備等實際情況。

3.3.2規(guī)劃安全的刀具路徑在數(shù)控加工擬定刀具路徑時，把安全考慮放在首要地位更切實際。規(guī)劃刀具路時，最值得注意的安全問題就是刀具在快速的點定位過程中與障礙物的碰撞。

1、快速的點定位路線起點、終點的安全設(shè)定在擬定刀具快速趨近工件的定位路徑時，趨向點與工件實體表面的安全間隙大小應(yīng)有謹(jǐn)慎的考慮。

圖3-10a刀具Z向安全間隙設(shè)計

圖-10b銑削加工X、Y向安全間隙設(shè)計始終與刀具切削工件的點相差一個半徑，因此設(shè)計刀具趨近工件點與工件的安全間隙時，除了要考慮毛坯余量的大小，又應(yīng)考慮刀具半徑值的大小。起始切削的刀具中心點與工件的安全間隙大于刀具半徑與毛坯切削余量之和是比較穩(wěn)妥的安全的考慮。刀具切出工件安全的地方是離開剛加工完的輪廓有足夠安全間隙的地方，安全間隙同樣應(yīng)大于刀具半徑與毛坯切削余量之和，如圖3-10c所示。

圖3-10c點定位路線并非直線

2、避免點定位路徑中有障礙物程序員擬定刀具路徑必須使刀具移動路線中沒有障礙物，一些常見的障礙物如：加工中心的機床工作臺和安裝其上的卡盤、分度頭，虎鉗、夾具、工件的非加工結(jié)構(gòu)等。對各種影響路線設(shè)計因素的考慮不周，將容易引起撞刀危險的情況。

G00的目的是把刀具從相對工件的一個位置點快速移動到另一個位置點，但不可忽視的是CNC控制的兩點間點定位路線不一定是直線，如圖3-10c所示，定位路線往往是先幾軸等速移動，然后單軸驅(qū)近目標(biāo)點的折線，忽視這一點將可能忽略了阻礙在實際移動折線路線中的障礙物。非但G00的路線，G28、G29、G30、G81—G89、G73等的點定位路線也應(yīng)該考慮同樣的問題。還應(yīng)注意到的是撞刀不僅僅是刀頭與障礙物的碰撞，還可能是刀具其它部分如刀柄與它物的碰撞。3.3.3輪廓銑削加工路線的確定

1、切入、切出方法選擇采用立銑刀側(cè)刃銑削輪廓類零件時，為減少接刀痕跡，保證零件表面質(zhì)量，銑刀的切入和切出點應(yīng)選在零件輪廓曲線的延長線上（如圖3－11a中A－B－C－B－D），而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生刀痕，保證零件輪廓光滑。銑削內(nèi)輪廓表面時，如果切入和切出無法外延，切入與切出應(yīng)盡量采用圓弧過渡（圖3－11b）。在無法實現(xiàn)時銑刀可沿零件輪廓的法線方向切人和切出，但須將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。

3－11輪廓切線切入切出

2、凹槽切削方法選擇加工凹槽切削方法有三種，即行切法（圖3－12a）、環(huán)切法（圖3－12b）和先行切最后環(huán)切法（圖3－12c）。三種方案中，圖3－12a

方案最差；圖3－12c方案最好。

a)行切法b)環(huán)切法c)先行切最后環(huán)切圖3－12凹槽切削方法

3、輪廓銑削加工應(yīng)避免刀具的進(jìn)給停頓在輪廓加工過程中，在工件、刀具、夾具、機床系統(tǒng)彈性變形平衡的狀態(tài)下，進(jìn)給停頓時，切削力減小，會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進(jìn)給停頓處的零件表面留下刀痕，因此在輪廓加工中應(yīng)避免進(jìn)給停頓。

4、順銑與逆銑根據(jù)刀具的旋轉(zhuǎn)方向和工件的進(jìn)給方向間的相互關(guān)系，數(shù)控銑削分為順銑和逆銑兩種。

圖3－13順銑圖3－14逆銑5、端面銑削方式端面銑削時根據(jù)銑刀相對于工件安裝位置不同可分為對稱銑削和不對稱銑削兩種，如圖3-15所示。a)對稱銑削b)不對稱逆銑c)不對稱順銑圖3-156、平面銑削工藝路徑①單向平行切削路徑刀具以單一的順銑或逆銑方式切削平面，如圖3-16a所示。②往復(fù)平行切削路徑。刀具以順銑、逆銑混合方式切削平面，如圖3-16b所示。③環(huán)切切削路徑。刀具以環(huán)狀走刀方式切削平面，可從里向外或從外向里的方式，如圖3-16c所示。a)單向平行切削路徑b)往復(fù)平行切削路徑c)環(huán)切切削路徑7、輪廓形位精度及其誤差分析影響因素序號產(chǎn)生原因裝夾與校正1工件裝夾不牢固，加工過程中產(chǎn)生松動與振動2夾緊力過大，產(chǎn)生彈性變形，切削完成后變形恢復(fù)3工件校正不正確，造成加工面與基準(zhǔn)面不平行或不垂直刀具4刀具剛性差，刀具加工過程中產(chǎn)生振動5對刀不正確，產(chǎn)生位置精度誤差加工6切削深度過大，導(dǎo)致刀具發(fā)生彈性變形，加工面呈錐形9銑削用量選擇不當(dāng)，導(dǎo)致切削力過大，而產(chǎn)生工件變形工藝系統(tǒng)10夾具裝夾找正不正確（如本任務(wù)中鉗口找正不正確）11機床幾何誤差12工件定位不正確或夾具與定位組件制造誤差3.3.4孔類零件加工路線的確定

1、孔加工方法的選擇在數(shù)控銑床及加工中心上，常用于加工孔的方法有鉆孔、擴孔、鉸孔、粗/精鏜孔等。通常情況下，在數(shù)控銑床及加工中心上能較方便地加工出IT7～I(xiàn)T9級精度的孔，對于這些孔的推薦加工方法見表3－2。

孔的精度有無預(yù)孔孔尺寸0～12～20～30～60～80IT9～I(xiàn)T11無鉆–鉸鉆–擴鉆–擴–鏜（或鉸）有粗?jǐn)U–精擴；或粗鏜–精鏜（余量少可一次性擴孔或鏜孔）IT8無鉆–擴–鉸鉆–擴–精鏜（或鉸）鉆–擴–粗鏜–精鏜有粗鏜–半精鏜–精鏜（或精鉸）IT7無鉆–粗鉸–精鉸鉆–擴–粗鉸–精鉸；或鉆–擴–粗鏜–半精鏜–精鏜有粗鏜–半精鏜–精鏜（如仍達(dá)不到精度還可進(jìn)一步采用精細(xì)鏜）

2、孔加工路線及鉸孔余量的確定（1）孔加工導(dǎo)入量孔加工導(dǎo)入量（圖3－17中△Z）是指在孔加工過程中，刀具自快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，刀尖點位置與孔上表面之間的距離?？准庸?dǎo)入量的具體值由工件表面的尺寸變化量確定，一般情況下取2～10mm。當(dāng)孔上表面為已加工表面時，導(dǎo)入量取較小值（約2～5mm）；（2）孔加工超越量鉆加工不通孔時，超越量（圖3－17中△Z′）大于等于鉆尖高度Zp=（D/2）COSα≈0.3D；通孔鏜孔時，刀具超越量取1～3mm；通孔鉸孔時，刀具超越量取3～5mm；鉆加工通孔時，超越量等于Zp+1～3mm。（3）相互位置精度高的孔系的加工路線對于位置精度要求較高的孔系加工，特別要注意孔的加工順序的安排，避免將坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，影響位置精度。如圖3－18所示孔系加工，如按A－1－2－3－4－5－6－P安排加工走刀路線時，在加工5、6孔時，X方向的反向間隙會使定位誤差增加，而影響5、6孔與其它孔的位置精度。而采用A－1－2－3－P－6－5－4的走刀路線時，可避免反向間隙的引入，提高5、6孔與其它孔的位置精度。3、鉆孔與鉸孔精度及誤差分析項目出現(xiàn)問題產(chǎn)生原因鉆孔孔大于規(guī)定尺寸鉆頭兩切削刃不對稱，長度不一致鉆頭本身的質(zhì)量問題工件裝夾不牢固，加工過程中工件松動或振動孔壁粗糙鉆頭不鋒利進(jìn)給量過大切削液選用不當(dāng)或供應(yīng)不足加工過程中排屑不暢通孔歪斜工件裝夾后校正不正確，基準(zhǔn)面與主軸不垂直進(jìn)給量過大使鉆頭彎曲變形鉆孔呈多邊形或孔位偏移對刀不正確鉆頭角度不對鉆頭兩切削刃不對稱，長度不一致項目出現(xiàn)問題產(chǎn)生原因鉸孔孔徑擴大鉸孔中心與底孔中心不一致、進(jìn)給量或鉸削余量過大切削速度太高，鉸刀熱膨脹、切削液選用不當(dāng)或沒加切削液孔徑縮小鉸刀磨損或鉸刀已鈍、鉸鑄鐵時孔呈多邊形鉸削余量太大，鉸刀振動、鉸孔前鉆孔不圓表面精糙度質(zhì)量差鉸孔余量太大或太小、鉸刀切削刃不鋒利、容屑槽內(nèi)切屑堵塞切削液選用不當(dāng)或沒加切削液、切削速度過大，產(chǎn)生積屑瘤孔加工固定循環(huán)選擇不合量，進(jìn)退刀方式不合理4、鏜孔加工的關(guān)鍵技術(shù)鏜孔加工的關(guān)鍵技術(shù)是解決鏜刀桿的剛性問題和排屑問題。（1）剛性問題的解決方案①選擇截面積大的刀桿鏜刀刀桿的截面積通常為內(nèi)孔截面積的1/4。因此，為了增加刀桿的剛性，應(yīng)根據(jù)所加工孔的直徑和預(yù)孔的直徑，盡可能選擇截面積大的刀桿。通常情況下，孔徑在?30～?120mm范圍內(nèi)，鏜刀桿直徑一般為孔徑的0.7～0.8倍。孔徑小于?30mm時，鏜刀桿直徑取孔徑的0.8～0.9倍。②刀桿的升出長度盡可能短鏜刀刀桿升得太長，會降低刀桿剛性，容易引起振動。因此，為了增加刀桿的剛性，選擇刀桿長度時，只需選擇刀桿升出長度略大于孔深即可。③選擇合適的切削角度為了減小切削過程中由于受徑向力作用而產(chǎn)生振動，鏜刀的主偏角一般選得較大。鏜鑄鐵孔或精鏜時，一般取κr=90°；粗鏜鋼件孔時，取κr=60°～75°，以提高刀具的壽命。（2）排屑問題的解決方案排屑問題主要通過控制切削流出方向來解決。精鏜孔時，要求切屑流向待加工表面（即前排屑），此時，選擇正刃傾角的鏜刀。加工盲孔時，通常向刀桿方向排屑，此時，選擇負(fù)刃傾角的鏜刀。

5、鏜孔尺寸的控制（1）粗鏜孔尺寸的控制孔徑尺寸的控制通過調(diào)整鏜刀刀尖位置來進(jìn)行。粗鏜刀刀尖位置的調(diào)整，一般采用敲刀法來實現(xiàn)，敲出的量大多憑手感經(jīng)驗來控制，也有借助百分表來控制敲出量的，情況如圖3－38所示。采用以上方法控制鏜削孔徑尺寸時，常通過試切法來獲得準(zhǔn)確的孔徑。試切時，先在孔口鏜深1mm，經(jīng)測量檢查，認(rèn)為尺寸符合要求后再正式鏜孔。（2）精鏜孔尺寸的控制精鏜孔尺寸控制較為方便，通常采用如下兩種方法來控制：一種是試切削調(diào)整法，先用粗調(diào)好的精鏜刀在孔口試切，根據(jù)試切后的尺寸調(diào)節(jié)帶刻度的螺母，然后進(jìn)行精鏜。第二種方法是機外調(diào)整法，將精鏜刀在機外對刀儀上對刀并調(diào)整至要求尺寸，再將精鏜刀裝入主軸進(jìn)行加工。

出現(xiàn)問題產(chǎn)生原因表面粗糙度質(zhì)量差鏜刀刀尖角或刀尖圓弧太小進(jìn)給量過大或切削液使用不當(dāng)工件裝夾不牢固，加工過程中工件松動或振動3.3.5螺紋加工路線的確定

1、普通螺紋簡介普通螺紋是我國應(yīng)用最為廣泛的一種三角形螺紋，牙型角為60°。普通螺紋分粗牙普通螺紋和細(xì)牙普通螺紋。粗牙普通螺紋螺距是標(biāo)準(zhǔn)螺距，其代號用字母“M”及公稱直徑表示，如M16、M12等。細(xì)牙普通螺紋代號用字母“M”及公稱直徑×螺距表示，如M24×1.5、M27×2等。普通螺紋有左旋螺紋和右旋螺紋之分，左旋螺紋應(yīng)在螺紋標(biāo)記的末尾處加注“LH”字，如M20×1.5LH等，未注明的是右旋螺紋。

2、攻螺紋底孔直徑的確定攻螺紋時，絲錐在切削金屬的同時，還伴隨較強的擠壓作用。因此，金屬產(chǎn)生塑性變形形成凸起擠向牙尖，使攻出的螺紋的小徑小于底孔直徑。攻螺紋前的底孔直徑應(yīng)稍大于螺紋小徑，否則攻螺紋時因擠壓作用，使螺紋牙頂與絲錐牙底之間沒有足夠的容屑空間，將絲錐箍住，甚至折斷絲錐。這種現(xiàn)象在攻塑性較大的材料時將更為嚴(yán)重。但底孔值不易過大，否則會使螺紋牙型高度不夠，降低強度。底孔直徑大小，通常根據(jù)經(jīng)驗公式?jīng)Q定，其公式如下：

D底=D－P

（加工鋼件等塑性金屬）

D底=D－1.05P

（加工鑄鐵等脆性金屬）

D底—攻螺紋鉆螺紋底孔用鉆頭直徑，mm；

D—螺紋大徑，mm；

P—螺距，mm。螺紋的螺距，對于細(xì)牙螺紋，其螺距已在螺紋代號中作了標(biāo)記。而對于粗牙螺紋，每一種尺寸規(guī)格螺紋的螺距也是固定的，如M8的螺距為1.25mm，M10的螺距為1.5mm、M12的螺距為1.75mm等，具體請查閱有關(guān)螺紋尺寸參數(shù)表。

3、不通孔螺紋底孔長度的確定攻不通孔螺紋時，由于絲錐切削部分有錐角，端部不能切出完整的牙型，所以鉆孔深度要大于螺紋的有效深度（圖3－19）。一般取

H鉆=h有效+0.7D

（H鉆—底孔深度，mm；h有效—螺紋有效深度，mm；D—螺紋大徑，mm；）圖3－19不通孔螺紋底孔長度

4、螺紋軸向起點和終點尺寸的確定在數(shù)控機床上攻螺紋時，沿螺距方向的Z向進(jìn)給應(yīng)和機床主軸的旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系，但在實際攻螺紋的開始時，伺服系統(tǒng)不可避免地有一個加速的過程，結(jié)束前也相應(yīng)有一個減速的過程。在這兩段時間內(nèi)，螺距得不到有效保證。為了避免這種情況的出現(xiàn)，在安排其工藝時要盡可能考慮圖3–20所示合理的導(dǎo)入距離δ1和導(dǎo)出距離δ2（即前節(jié)所說的“超越量”）。

δ1和δ2的數(shù)值與機床拖動系統(tǒng)的動態(tài)特性有關(guān)，還與螺紋的螺距和螺紋的精度有關(guān)。一般δ1取2～3P,對大螺距和高精度的螺紋則取較大值；δ2一般取1～2P。此外，在加工通孔螺紋時，導(dǎo)出量還要考慮絲錐前端切削錐角的長度。

圖3－20攻螺紋軸向起點與終點

3.3.6曲面加工路線

1、直紋面加工對于邊界敞開的曲面加工，可采用兩種加工路線，例如在加工發(fā)動機大葉片時，當(dāng)采用圖3-21a所示的加工方案時，每次沿直線加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準(zhǔn)確保證母線的直線度。當(dāng)采用圖3-21b所示的加工方案時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后檢驗，葉形的準(zhǔn)確度較高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其它表面限制，所以曲面邊界可以延伸，球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。

2、曲面輪廓加工立體曲面加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削方法。

①兩坐標(biāo)聯(lián)動加工兩坐標(biāo)聯(lián)動的三坐標(biāo)行切法加工X、Y、Z三軸中任意二軸作聯(lián)動插補，第三軸做單獨的周期進(jìn)刀，稱為二軸半坐標(biāo)聯(lián)動。如圖3-22所示，將X向分成若干段，圓頭銑刀沿YZ面所截的曲線進(jìn)行銑削，每—段加工完成進(jìn)給ΔX，再加工另一相鄰曲線，如此依次切削即可加工整個曲面。

在行切法中，要根據(jù)輪廓表面粗糙度的要求及刀頭不干涉相鄰表面的原則選取ΔX。行切法加工中通常采用球頭銑刀。球頭銑刀的刀頭半徑應(yīng)選得大些，有利于散熱，但刀頭半徑不應(yīng)大于曲面的最小曲率半徑。

圖3-22

曲面行切法

②二軸半坐標(biāo)聯(lián)動加工用球頭銑刀加工曲面時，總是用刀心軌跡的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。圖3-23a為二軸半坐標(biāo)加工的刀心軌跡與切削點軌跡示意圖。

③三坐標(biāo)聯(lián)動加工

三坐標(biāo)聯(lián)動加工X、Y、Z三軸可同時插補聯(lián)動。用三坐標(biāo)聯(lián)動加工曲面時，通常也用行切方法。

圖3-23a二軸半坐標(biāo)加工

圖3-23b三坐標(biāo)加工④四坐標(biāo)聯(lián)動加工如圖3-24所示工件，側(cè)面為直紋扭曲面。若在三坐標(biāo)聯(lián)動的機床上用圓頭銑刀按行切法加工時，不但生產(chǎn)效率低，而且表面粗糙度大。為此，采用圓柱銑刀周邊切削，并用四坐標(biāo)銑床加工。即除三個直角坐標(biāo)運動外，為保證刀具與工件型面在全長始終貼合，刀具還應(yīng)繞O1(或O2)作擺角運動。由于擺角運動導(dǎo)致直角坐標(biāo)（圖中Y軸）需作附加運動，所以其編程計算較為復(fù)雜。圖3-24四軸坐標(biāo)加工⑤五坐標(biāo)加聯(lián)動工螺旋槳是五坐標(biāo)加工的典型零件之一，其葉片的形狀和加工原理如圖3-25所示。在半徑為R1的圓柱面上與葉面的交線AB為螺旋線的一部分，螺旋升角為Ψi，葉片的徑向葉型線(軸向割線)EF的傾角α為后傾角。螺旋線AB用極坐標(biāo)加工方法，并且以折線段逼近。逼近段mn是由C坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)Δθ與Z坐標(biāo)位移ΔZ的合成。當(dāng)AB加工完成后，刀具徑向位移ΔX(改變R1)，再加工相鄰的另一條葉型線，依次加工即可形成整個葉面。由于葉面的曲率半徑較大，所以常采用面銑刀加工，以提高生產(chǎn)率并簡化程序。

圖3-25螺旋槳是五坐標(biāo)加工3.4銑削用量及切削液的選用3.4.1銑削用量及其選擇

1、銑削用量的選用原則合理的切削用量應(yīng)滿足以下要求：在保證安全生產(chǎn)，不發(fā)生人身、設(shè)備事故，保證工件加工質(zhì)量的前提下，能充分地發(fā)揮機床的潛力和刀具的切削性能，在不超過機床的有效功率和工藝系統(tǒng)剛性所允許的額定負(fù)荷的情況下，盡量選用較大的切削用量。

⑴保證加工質(zhì)量

⑵保證切削用量的選擇在工藝系統(tǒng)的能力范圍內(nèi)

⑶保證刀具有合理的使用壽命

2、銑削用量的選取方法（1）背吃刀量的選擇粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。在加工余量過大、工藝系統(tǒng)剛性較低、機床功率不足、刀具強度不夠等情況下，可分多次走刀。當(dāng)遇切削表面有“硬皮”的鑄鍛件時，應(yīng)盡量使ap大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀尖。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。

（2）進(jìn)給速度(進(jìn)給量)的確定銑削加工的進(jìn)給量f（mm/r）是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進(jìn)給運動方向的相對位移量；進(jìn)給速度是數(shù)控機床銑削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取，最大進(jìn)給速度受機床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。

（3）切削速度的確定切削刃上選定點相對于工件的主運動的瞬時速度，單位為m／min。當(dāng)主運動為旋轉(zhuǎn)運動時，其計算公式為Vc=式中:d——切削刃上選定點所對應(yīng)的工件或刀具的直徑，單位為mm。

n——主運動的轉(zhuǎn)速，單位為r／min。切削速度F可根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度進(jìn)行選取。實際加工過程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和查表的方法來選取。粗加工或工件材料的加工性能較差時，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時，宜選用較高的切削速度。

3、常用碳素鋼材料銑削用量選擇推薦表刀具名稱刀具材料切削速度（m/min）進(jìn)給量（速度）(mm/r)背吃刀量(mm)中心鉆高速鋼20～400.05～0.100.5D`標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆高速鋼20～400.15～0.250.5D硬質(zhì)合金40～600.05～0.200.5D擴孔鉆硬質(zhì)合金45～900.05～0.40≤2.5機用鉸刀硬質(zhì)合金6～120.3～10.10～0.30機用絲錐硬質(zhì)合金6～12P0.5P粗鏜刀硬質(zhì)合金80～2500.10～0.500.5～2.0精鏜刀硬質(zhì)合金80～2500.05～0.300.3～1立銑刀或鍵銑刀硬質(zhì)合金80～2500.10～0.401.5～3.0高速鋼20～400.10～0.40≤0.8D盤銑刀硬質(zhì)合金80～2500.5～1.01.5～3.0球頭銑刀硬質(zhì)合金80～2500.2～0.60.5～1.0高速鋼20～400.10～0.400.5～1.03.4.2切削液的選用

1、切削液的作用切削液的主要作用有：潤滑作用、冷卻作用、清洗作用和防銹作用。由于各種切削液其性能不同，導(dǎo)至其在加工中所起的作用也各不相同。

2、切削液的種類切削液主要分為水基切削液和油基切削液兩類。水基切削液主要成分是水、化學(xué)合成水和乳化液，冷卻能力強。油基切削液主要成分是各種礦物油、動物油、植物油或由它們組成的復(fù)合油，并可添加各種添加劑，因此其潤滑性能突出。

3、切削液的選擇粗加工或半精加工時，切削熱量大。因此，切削液的作用應(yīng)以冷卻散熱為主。精加工時，為了獲得良好的已加工表面質(zhì)量，切削液應(yīng)以潤滑為主。硬質(zhì)合金刀具的耐熱性能好，一般可不用切削液。如果要便用切削液，一定要采用連續(xù)冷卻的方法進(jìn)行。

4、切削液的使用方法切削液的使用普遍采用澆注法。對于深孔加工、難加工材料的加工以及高速或強力切削加工，應(yīng)采用高壓冷卻法。切削時切削液工作壓力約為1～10Mpa，流量為50～150L/min。3.5加工階段的劃分及精加工余量的確定3.5.1加工階段的劃分加工階段的劃分對重要的零件，為了保證其加工質(zhì)量和合理使用設(shè)備，零件的加工過程可劃分為四個階段，即粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和精密加工（包括光整加工）階段。

劃分加工階段的目的（1）保證加工質(zhì)量工件在粗加工階段，切削的余量較多。因此，銑削力和夾緊力較大，切削溫度也較高，零件的內(nèi)部應(yīng)力也將重新分布，從而產(chǎn)生變形。如果不進(jìn)行加工階段的劃分，將無法避免上述原因產(chǎn)生的誤差。（2）合理使用設(shè)備粗加工可采用功率大、剛性好和精度低的機床加工，銑削用量也可取較大值，從而充分發(fā)揮了設(shè)備的潛力；精加工則切削力，對機床破壞小，從而保持了設(shè)備的精度。因此，劃分加工過程階段既可提高生產(chǎn)率，又可延長精密設(shè)備的使用壽命。（3）便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷對于毛坯的各種缺陷（如鑄件、夾砂和余量不足等），在粗加工后即可發(fā)現(xiàn)，便于及時修補或決定報廢，避免造成浪費。（4）便于組織生產(chǎn)通過劃分加工階段，便于安排一些非切削加工工藝（如熱處理工藝、去應(yīng)力工藝等），從而有效地組織了生產(chǎn)。

3.5.2加工順序的安排1、加工順序安排原則（1）基準(zhǔn)面先行原則用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準(zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。（2）先粗后精原則各個表面的加工順序按照粗加工→半精加工→精加工→精密加工的順序依次進(jìn)行，逐步提高表面的加工精度和減小表面粗糙度。（3）先主后次原則零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。次要表面可穿插進(jìn)行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最終精加工之前進(jìn)行。（4）先面后孔原則對箱體、支架類零件，平面輪廓尺寸較大，一般先加工平面，再加工孔和其它尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔，孔的軸線不易偏斜。2、工序的劃分（1）工序的定義

（2）工序劃分原則

工序劃分原則有兩種，即工序集中和工序分散。在數(shù)控銑床、加工中心上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序。

1)工序集中原則工序集中原則是指每道工序包括盡可能多的加工內(nèi)容，從而使工序的總數(shù)減少。

2)工序分散原則工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行，每道工序的加工內(nèi)容很少。

（3）工序劃分的方法以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多，機床連續(xù)工作時間較長，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。3.5.3精加工余量的確定

1、精加工余量的概念

精加工余量是指精加工過程中，所切去的金屬層厚度。通常情況下，精加工余量由精加工一次切削完成。

2、精加工余量的影響因素精加工余量的大小對零件的加工最終質(zhì)量有直接影響。選取的精加工余量不能過大，也不能過小，余量過大會增加切削力、切削熱的產(chǎn)生，進(jìn)而影響加工精度和加工表面質(zhì)量；余量過小則不能消除上道工序（或工步）留下的各種誤差、表面缺陷和本工序的裝夾誤差，容易造成廢品。

3、精加工余量的確定方法

(1)經(jīng)驗估算法此法是憑工藝人員的實踐經(jīng)驗估計精加工余量。

(2)查表修正法將工廠生產(chǎn)實踐和試驗研究積累的有關(guān)精加工余量的資料制成表格，并匯編成手冊。

(3)分析計算法采用此法確定精加工余量時，需運用計算公式和一定的試驗資料，對影響精加工余量的各項因素進(jìn)行綜合分析和計算來確定其精加工余量。（4）精加工余量的確定

數(shù)控銑床上，采用經(jīng)驗估算法或查表修正法確定的精加工余量推薦值見表3－7，輪廓指單邊余量，孔指雙邊余量。加工方法刀具材料精加工余量加工方法刀具材料精加工余量輪廓銑削高速鋼0.2～0.4鉸孔高速鋼0.1～0.2硬質(zhì)合金0.3～0.6硬質(zhì)合金0.2～0.3擴孔高速鋼0.5～1鏜孔高速鋼0.1～0.5硬質(zhì)合金1～2硬質(zhì)合金0.3～1.03.6裝夾與校正3.6.1壓板裝夾采用壓板裝夾工件（圖3－27a）時，應(yīng)使壓板墊鐵的高度略高于工件，以保證夾緊效果；壓板螺栓應(yīng)盡量靠近工件，以增大壓緊力；壓緊力要適中，或在壓板與工件表面安裝軟材料墊片，以防工件變形或工件表面受到損傷；工件不能在工作臺面上拖動，以免工作臺面劃傷。

a)壓板裝夾與找正b)找正時百分表移動方向圖3－27工件裝夾后的找正工件在使用平口鉗或壓板裝夾過程中，應(yīng)對工件進(jìn)行找正。找正時，將百分表用磁性表座（圖3－28）固定在主軸上，百分表觸頭接觸工件，在前后或左右方向移動主軸（圖3－27b），從而找正工件上下平面與工作臺面的平行度。同樣在側(cè)平面內(nèi)移動主軸，找正工件側(cè)面與軸進(jìn)給方向的平行度。如果不平行，則可用銅棒輕敲工件或墊塞尺的辦法進(jìn)行糾正，然后再重新進(jìn)行找正。

圖3－28百分表與磁性表座圖3－29校正平口鉗鉗口3.6.2平口鉗裝夾采用平口鉗裝夾工件時，首先要根據(jù)工件的切削高度在平口鉗內(nèi)墊上合適的高精度平行墊鐵，以保證工件在切削過程中不會產(chǎn)生受力移動；其次要對平口鉗鉗口進(jìn)行找正，以保證平口鉗的鉗口方向與主軸刀具的進(jìn)給方向平行或垂直。平口鉗鉗口的找正方法如圖3－29所示，首先將百分表用磁性表座固定在主軸上，百分表觸頭接觸鉗口，沿平行于鉗口方向移動主軸，根據(jù)百分表讀數(shù)用銅棒輕敲平口鉗進(jìn)行調(diào)整，以保證鉗口與主軸移動方向平行或垂直。

3.6.3三爪自定心卡盤的裝夾與找正在加工中心上使用三爪自定心卡盤時，通常用壓板將卡盤壓緊在工作臺面上，使卡盤軸心線與主軸平行。三爪自定心卡盤裝夾圓柱形工件找正時，將百分表固定在主軸上，觸頭接觸外圓側(cè)母線，上下移動主軸，根據(jù)百分表的讀數(shù)用銅棒輕敲工件進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)主軸上下移動過程中百分表讀數(shù)不變時，表示工件母線平行于Z軸。當(dāng)找