《數(shù)控加工工藝學(xué)》課件第7章

第7章數(shù)控切削加工工藝7.1數(shù)控車削和數(shù)控車削中心加工工藝7.2數(shù)控銑削加工工藝7.3加工中心加工工藝7.4典型零件數(shù)控加工工藝分析7.5組合件加工工藝設(shè)計及CAM加工

7.1數(shù)控車削和數(shù)控車削中心加工工藝

7.1.1數(shù)控車床和數(shù)控車削中心

1.數(shù)控車床和數(shù)控車削中心的組成和分類

1)數(shù)控車床的分類

數(shù)控車床有多種分類方式：

（1）按加工性能分類，可分為數(shù)控立式車床(圖7－1)、數(shù)控臥式車床(圖7－2)、車削加工中心(圖7－3)等。

（2）按系統(tǒng)控制原理分類，可分為開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)、混合環(huán)控制型數(shù)控車床。

（3）按控制系統(tǒng)功能水平分類，可分為經(jīng)濟型、普及型和全功能型數(shù)控車床。

圖7－1數(shù)控立式車床圖7－2數(shù)控臥式車床圖7－3車削加工中心

2)數(shù)控車床的組成及其作用

數(shù)控車床主要由數(shù)控系統(tǒng)、機床主機（包括床身、主軸箱、刀架進給傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等）組成。

（1）數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)用于對機床的各種動作進行自動化控制。

（2）床身。數(shù)控車床的床身和導(dǎo)軌有多種形式，主要有水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑鞍等，它構(gòu)成機床主機的基本骨架。（3）傳動系統(tǒng)及主軸部件。其主傳動系統(tǒng)一般采用直流或交流無級調(diào)速電動機，通過皮帶傳動或通過聯(lián)軸器與主軸直連，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動無級調(diào)速及恒切削速度控制。主軸組件是機床實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動（主運動）的執(zhí)行部件。

（4）進給傳動系統(tǒng)。一般采用滾珠絲杠螺母副，由安裝在各軸上的伺服電機，通過齒形同步帶傳動或通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠直連，實現(xiàn)刀架的縱向和橫向移動。

（5）自動回轉(zhuǎn)刀架。自動回轉(zhuǎn)刀架用于安裝各種切削加工刀具，加工過程中能實現(xiàn)自動換刀，以實現(xiàn)多種切削方式的需要。它具有較高的回轉(zhuǎn)精度。（6）液壓系統(tǒng)。它可使機床實現(xiàn)夾盤的自動松開與夾緊，以及機床尾座頂尖自動伸縮。

（7）冷卻系統(tǒng)。在機床工作過程中，可通過手動或自動方式為機床提供冷卻液，對工件和刀具進行冷卻。

（8）潤滑系統(tǒng)。潤滑系統(tǒng)為集中供油潤滑裝置，能定時定量地為機床各潤滑部件提供合理潤滑。

3)數(shù)控車床工藝裝備的應(yīng)用

數(shù)控車床的夾具主要有用于盤類、軸類零件加工的液壓動力卡盤和尾座。

（1）液壓動力卡盤：用于夾持加工零件，使零件與主軸一起生成旋轉(zhuǎn)運動。其夾緊力的大小可通過調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力進行控制。液壓動力卡盤具有結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、能夠?qū)崿F(xiàn)較大夾緊力的特點。

（2）尾座：用于長軸類零件的加工以及鉆孔、擴孔等。數(shù)控車床一般有手動尾座和可編程尾座兩種。尾座套筒的動作與主軸互鎖，即在主軸轉(zhuǎn)動時，按尾座套筒退出按鈕，套筒不動作。只有在主軸停止狀態(tài)下，尾座套筒才能退出，以保證安全。

2.數(shù)控車床和數(shù)控車削中心的加工對象

1)輪廓形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件

因車床數(shù)控裝置都具有直線和圓弧插補功能，還有部分車床數(shù)控裝置具有某些非圓曲線插補功能，故能車削由任意直線和平面曲線輪廓組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件。

圖7－4所示為殼體零件封閉內(nèi)腔的成型面，該零件“口小肚大”，在普通車床上是無法加工的，而在數(shù)控車床上則很容易加工出來。圖7－4成型內(nèi)腔殼體零件示例組成零件輪廓的曲線可以是數(shù)學(xué)方程式描述的曲線，也可以是列表曲線。對于由直線或圓弧組成的輪廓，直接利用機床的直線或圓弧插補功能；對于由非圓曲線組成的輪廓，可以用非圓曲線插補功能，若所選機床沒有曲線插補功能，則應(yīng)先用直線或圓弧去逼近，然后再用直線或圓弧插補功能進行插補切削。如果說車削圓弧零件和圓錐零件既可選用傳統(tǒng)車床，也可選用數(shù)控車床，那么車削復(fù)雜形狀回轉(zhuǎn)體零件就只能使用數(shù)控車床了。

2)精度要求高的零件

零件的精度要求主要指尺寸、形狀、位置和表面等精度要求(其中表面精度主要指表面粗糙度)，例如尺寸精度高達0.001mm或更高的零件，圓柱度要求高的圓柱體零件，素線直線度、圓度和傾斜度均要求高的圓錐體零件，以及通過恒線速度切削功能加工表面精度要求高的各種變徑表面類零件等。數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀精度高，能方便和精確地進行人工補償甚至自動補償，所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。車削零件位置精度的高低主要取決于零件的裝夾次數(shù)和機床的制造精度。在數(shù)控車床上加工，如果發(fā)現(xiàn)位置精度較高，可以用修改程序內(nèi)數(shù)據(jù)的方法來校正，這樣可以提高其位置精度。而在傳統(tǒng)車床上加工是無法進行這種校正的。

3)帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件

這些零件是指特大螺距、等螺距與變螺距或圓柱與圓錐螺紋面之間作平滑過渡的螺紋零件等。傳統(tǒng)車床所能切削的螺紋相當有限，它只能車等節(jié)距的直、錐面公/英制螺紋，而且一臺車床只限定加工若干種節(jié)距。數(shù)控車床不但能車任何等節(jié)距的直、錐和端面螺紋，而且能車增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過渡的螺紋和變徑螺紋。數(shù)控車床車削螺紋時，主軸轉(zhuǎn)向不必像傳統(tǒng)車床那樣交替變換，它可以一刀又一刀不停地循環(huán)，直到完成，所以它車削螺紋的效率很高。數(shù)控車床可以配備精密螺紋切削功能，再加上采用機夾硬質(zhì)合金螺紋車刀，以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速，所以車削出來的螺紋精度較高，表面粗糙度小。

4)淬硬工件的加工

在大型模具加工中，有不少尺寸大而形狀復(fù)雜的零件。這些零件熱處理后的變形量較大，磨削加工有困難，因此可以用陶瓷車刀在數(shù)控機床上對淬硬后的零件進行車削加工，以車代磨，提高加工效率。

5)回轉(zhuǎn)體母線面、端面帶孔槽的零件

帶有鍵槽或徑向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盤套或軸類零件，如帶法蘭的軸套、帶有鍵槽或方頭的軸類零件等，這類零件宜選車削加工中心加工。當然端面有分布的孔系、曲面的盤類零件也可選擇立式加工中心加工，有徑向孔的盤套或軸類零件也常選擇臥式加工中心加工。這類零件如果采用普通機床加工，則工序分散，工序數(shù)目多。采用加工中心加工后，由于有自動換刀系統(tǒng)，使得一次裝夾可完成普通機床多個工序的加工，減少了裝夾次數(shù)，實現(xiàn)了工序集中的原則，保證了加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。7.1.2數(shù)控車削和數(shù)控車削中心加工工藝

在制訂數(shù)控車削加工工藝的過程中，工藝編制應(yīng)遵循第3章所述的數(shù)控加工工藝設(shè)計的總體原則。在這里主要針對數(shù)控車削加工常用的原則進行敘述，同時還對數(shù)控車削加工的特點進行分析。

1.零件圖工藝分析

在設(shè)計零件的加工工藝規(guī)程時，首先要對加工對象進行深入分析。對于數(shù)控車削加工應(yīng)考慮以下幾方面。

1)構(gòu)成零件輪廓的幾何條件

在車削加工中，手工編程時，要計算每個節(jié)點的坐標；在自動編程時，要對構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進行定義。因此，在分析零件圖時應(yīng)注意：

（1）零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構(gòu)成。

（2）零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標注不清，使編程無法下手。

（3）零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數(shù)學(xué)處理困難。

（4）零件圖上尺寸標注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床加工的特點，應(yīng)以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。

2)尺寸精度要求

分析零件圖樣尺寸精度的要求，以判斷能否利用車削工藝達到，并確定控制尺寸精度的工藝方法。

在該項分析過程中，還可以同時進行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈計算等。在利用數(shù)控車床車削零件時，常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值，以此作為編程的尺寸依據(jù)。

3)形狀和位置精度的要求

零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。加工時，要按照其要求確定零件的定位基準和測量基準，還可以根據(jù)數(shù)控車床的特殊需要進行一些技術(shù)性處理，以便有效地控制零件的形狀和位置精度。在這里強調(diào)的是，形狀精度主要是由裝夾定位來確定的，在數(shù)控車床上加工講究的是一次裝夾車成，從而保證形狀公差的要求。

4)表面粗糙度要求

表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數(shù)控車床、刀具及確定切削用量的依據(jù)。根據(jù)圖樣中表面粗糙度的要求及加工的材料，查閱相關(guān)工藝編制手冊，選取合適的主軸轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的進給速度，才能得到所要求的表面粗糙度。

5)材料與熱處理要求

零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數(shù)控車床型號、確定切削用量的依據(jù)，需查閱相關(guān)的材料和熱處理手冊。

2.工序和裝夾方法的確定

1)工序的劃分

加工工序的劃分在第3章的有關(guān)內(nèi)容中已經(jīng)介紹。對于數(shù)控車削加工來說，以下兩條原則使用較多：

（1）按所用刀具劃分工序。采用這種方式可提高車削加工的生產(chǎn)效率。

（2）按粗、精加工劃分工序。采用這種方式可保持數(shù)控車削加工的精度。如圖7－5所示的零件，應(yīng)先切除整個零件的大部分余量，再將表面精車一遍，以保證加工精度和表面粗糙度的要求。圖7－5車削加工的零件

2)用通用夾具裝夾

(1)在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運動的，能自動定心，一般不需找正。三爪自定心卡盤裝夾工件方便、省時，自動定心好，但夾緊力較小，所以適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。三爪自定心卡盤可裝成正爪或反爪兩種形式。反爪用來裝夾直徑較大的工件。用三爪自定心卡盤裝夾精加工過的表面時，被夾住的工件表面應(yīng)包一層銅皮，以免夾傷工件表面。數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件，軸類工件還可使用尾座頂尖支持工件。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速較高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤。這種卡盤在生產(chǎn)廠已通過了嚴格平衡檢驗，具有高轉(zhuǎn)速（極限轉(zhuǎn)速可達8000r／min以上）、高夾緊力（最大推拉力為2000～8000N）、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長等優(yōu)點。通過調(diào)整油缸的壓力，可改變卡盤的夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機配制，可獲得理想的夾持精度。為減少細長軸加工時的受力變形，提高加工精度，在加工帶孔軸類工件內(nèi)孔時，可采用液壓自動定心中心架，其定心精度可達0.03mm。

(2)在兩頂尖之間裝夾。對于長度尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，裝夾精度高，但必須先在工件的兩端面鉆出中心孔。該裝夾方式適用于多工序加工或精加工。用兩頂尖裝夾工件時須注意的事項如下：

①前后頂尖的連線應(yīng)與車床主軸軸線同軸，否則車出的工件會產(chǎn)生錐度誤差。

②尾座套筒在不影響車刀切削的前提下，應(yīng)盡量伸出得短些，以增加剛性，減少振動。

③中心孔應(yīng)形狀正確，表面粗糙度值小。軸向精確定位時，中心孔倒角可加工成準確的圓弧形倒角，并以該圓弧形倒角與頂尖峰面的切線為軸向定位基準定位。

④兩頂尖與中心孔的配合應(yīng)松緊合適。

(3)用卡盤和頂尖裝夾。用兩頂尖裝夾工件雖然精度高，但剛性較差。因此，車削質(zhì)量較大工件時要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐。為了防止工件由于切削力的作用而產(chǎn)生軸向位移，必須在卡盤內(nèi)裝一限位支承，或利用工件的臺階面限位。這種方法比較安全，能承受較大的軸向切削力，安裝剛性好，軸向定位準確，所以應(yīng)用比較廣泛。

(4)用雙三爪自定心卡盤裝夾。對于精度要求高、變形要求小的細長軸類零件，可采用雙主軸驅(qū)動式數(shù)控車床加工，機床兩主軸軸線同軸、轉(zhuǎn)動同步，零件兩端同時分別由三爪自定心卡盤裝夾并帶動旋轉(zhuǎn)，這樣可以減小切削加工時切削力矩引起的工件扭轉(zhuǎn)變形。

3)用找正方式裝夾

(1）找正要求。找正裝夾時必須將工件的加工表面回轉(zhuǎn)軸線（同時也是工件坐標系Z軸）找正到與車床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。

(2）找正方法。與普通車床上找正工件相同，一般為打表找正。通過調(diào)整卡爪，使工件坐標系Z軸與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。

單件生產(chǎn)工件偏心安裝時常采用找正裝夾；用三爪自定心卡盤裝夾較長的工件時，工件離卡盤夾持部分較遠處的旋轉(zhuǎn)中心不一定與車床主軸旋轉(zhuǎn)中心重合，這時必須找正；又當三爪自定心卡盤使用時間較長，已失去應(yīng)有精度，而工件的加工精度要求又較高時，也需要找正。

(3）裝夾方式。一般采用四爪單動卡盤裝夾。四爪單動卡盤的四個卡爪是各自獨立運動的，可以調(diào)整工件夾持部位在主軸上的位置，使工件加工面的回轉(zhuǎn)中心與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合，但四爪單動卡盤找正比較費時，只能用于單件小批生產(chǎn)。四爪單動卡盤夾緊力較大，所以適用于大型或形狀不規(guī)則的工件。四爪單動卡盤也可裝成正爪或反爪兩種形式。

4)其他類型的數(shù)控車床夾具

為了充分發(fā)揮數(shù)控車床高速度、高精度和自動化的效能，必須有相應(yīng)的數(shù)控夾具與之配合。數(shù)控車床夾具除了使用通用三爪自定心卡盤、四爪卡盤、頂尖、大批量生產(chǎn)中使用便于自動控制的液壓/電動及氣動卡盤、頂尖外，還有其他類型的夾具，它們主要分為兩大類，即用于軸類工件的夾具和用于盤類工件的夾具。

(1）用于軸類工件的夾具。數(shù)控車床加工一些特殊形狀的軸類工件（如異形杠桿）時，坯件可裝卡在專用車床夾具上，夾具隨同主軸一同旋轉(zhuǎn)。用于軸類工件的夾具還有自動夾緊撥動卡盤、三爪撥動卡盤和快速可調(diào)萬能卡盤等。加工實心軸所用的撥齒頂尖夾具，其特點是在粗車時可以傳遞足夠大的轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)主軸高速旋轉(zhuǎn)車削的要求。

(2）用于盤類工件的夾具。這類夾具適用于無尾座的卡盤式數(shù)控車床。用于盤類工件的夾具主要有可調(diào)卡爪式卡盤和快速可調(diào)卡盤。

3.加工順序和進給路線的確定

1)加工順序的確定

在數(shù)控機床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制訂加工順序時，應(yīng)該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制訂的加工順序合理，從而達到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低的目的。

數(shù)控車削的加工順序一般按照第3.5節(jié)中的總體原則確定，下面針對數(shù)控車削的特點對這些原則進行詳細的敘述。

(1)先粗后精。為了提高生產(chǎn)效率，并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時，應(yīng)先安排粗加工工序，用較短的時間將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。

對粗、精加工在一道工序內(nèi)進行的，先對各表面進行粗加工，全部粗加工結(jié)束后再進行半精加工和精加工，逐步提高加工精度。此工步順序安排的原則要求：粗車在較短的時間內(nèi)將工件各表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金屬切除率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量的均勻性滿足不了精加工的要求，則要安排半精車，以此為精車做準備。為保證加工精度，精車要一刀切出圖樣要求的零件輪廓。此原則實質(zhì)是在一個工序內(nèi)分階段加工，這樣有利于保證零件的加工精度，適用于精度要求高的場合，但可能增加換刀的次數(shù)和加工路線的長度。當粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。

在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這時，加工刀具的進退刀位置要考慮妥當，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切入、切出、換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。

(2)先近后遠。遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。

（3）內(nèi)外交叉。對既有內(nèi)表面（內(nèi)型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行內(nèi)、外表面粗加工，后進行內(nèi)、外表面精加工。切不可將零件上一部分表面（外表面或內(nèi)表面）加工完畢后，再加工其他表面（內(nèi)表面或外表面）。（4）基面先行原則。用作精基準的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。例如加工軸類零件時，總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準加工外圓表面和端面。

上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。這些都有賴于編程者實際加工經(jīng)驗的不斷積累與學(xué)習(xí)。

2)加工進給路線的確定

進給路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。進給路線也是編程的依據(jù)之一。

加工路線的確定首先必須保持被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次應(yīng)考慮數(shù)值計算簡單、走刀路線盡量短、效率較高等原則。因精加工的進給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定進給路線的工作重點是確定粗加工及空行程的進給路線。下面將具體分析。（1）加工路線與加工余量的關(guān)系。在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。

①對大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線。根據(jù)數(shù)控加工的特點，可以放棄常用的階梯車削法，改用依次從軸向和徑向進刀、順工件毛坯輪廓走刀的路線。

②分層切削時刀具的終止位置。當某表面的余量較多，需分層多次走刀切削時，從第二刀開始就要注意防止走刀到終點時切削深度的猛增。這對延長粗加工刀具的壽命是有利的。（2）刀具的切入、切出。在數(shù)控機床上進行加工時，要安排好刀具的切入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向切入、切出。

（3）確定最短的空行程路線。確定最短的走刀路線，除了依靠大量的實踐經(jīng)驗外，還應(yīng)善于分析，必要時輔以一些簡單計算?，F(xiàn)將實踐中的部分設(shè)計方法或思路介紹如下：

①巧用對刀點。將起刀點與對刀點分離，以減少空行程路線。

②巧設(shè)換刀點。為了考慮換（轉(zhuǎn)）刀的方便和安全，有時將換（轉(zhuǎn)）刀點也設(shè)置在離坯件較遠的位置處，那么，當換第二把刀后，進行精車時的空行程路線必然也較長；如果將第二把刀的換刀點設(shè)置在離工件較近的位置上，則可縮短空行程距離。③合理安排“回零”路線。在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時，為使其計算過程盡量簡化，既不易出錯，又便于校核，編程者（特別是初學(xué)者）有時將每一刀加工完后的刀具終點通過執(zhí)行“回零”（即返回對刀點）指令，使其全都返回到對刀點位置，然后再進行后續(xù)程序。這樣會增加走刀路線的距離，從而大大降低生產(chǎn)效率。因此，在合理安排“回零”路線時，應(yīng)使其前一刀終點與后一刀起點間的距離盡量減短，或者為零，以滿足走刀路線為最短的要求。（4）確定最短的切削進給路線。切削進給路線短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗等。在安排粗加工或半精加工的切削進給路線時，應(yīng)同時兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼。

4.數(shù)控車削刀具

1)對刀具的要求

機械加工中，主要是粗加工和精加工。在不同的加工方式下，由于切削加工的參數(shù)不同，對刀具的要求也不同。下面針對不同的加工方式簡單敘述其要求。

(1)粗車：能大吃刀、大走刀，要求粗車刀具強度高、耐用度好。

(2)精車：首先是為了保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。針對數(shù)控車床的加工，對刀具結(jié)構(gòu)本身也要提出一定的要求。

由于工件材料、生產(chǎn)批量、加工精度以及機床類型、工藝方案的不同，車刀的種類也異常繁多。根據(jù)與刀體的連接固定方式的不同，車刀主要可分為焊接式與機械夾固式兩大類。

(1)焊接式車刀：將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。這種車刀的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛性較好；缺點是由于存在焊接應(yīng)力，使刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋，另外，刀桿不能重復(fù)使用，硬質(zhì)合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪費。這種刀具不提倡在數(shù)控車床的加工中使用。

(2)機夾可轉(zhuǎn)位刀具：可減少換刀時間和方便對刀，所以是數(shù)控車床必須要使用的刀具。對于機夾刀具也提出了一些要求：

①機夾刀具的刀體要求制造精度較高，夾緊刀片的方式要選擇得比較合理。由于機夾刀具裝上數(shù)控車床時，一般不加墊片調(diào)整，因此刀尖的高精度在制造時就應(yīng)得到保證。對于長徑比例較大的內(nèi)徑刀桿，最好具有抗振結(jié)構(gòu)。內(nèi)徑刀的冷卻液最好先引入刀體，再從刀頭附近噴出。②在多數(shù)情況下應(yīng)采用涂層硬質(zhì)合金刀片。涂層在較高切削速度(大于100m／min)時才體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。普通車床的切削速度一般上不去，所以使用的硬質(zhì)合金刀片可以不涂層。刀片涂層增加的成本不到一倍，而在數(shù)控車床上使用時耐用度可增加兩倍以上。數(shù)控車床用了涂層刀片后可提高切削速度，從而可提高加工效率。數(shù)控車床對刀片的斷屑槽有較高的要求，原因很簡單：數(shù)控車床自動化程度高，切削常常在封閉環(huán)境中進行，所以在車削過程中很難對大量切屑進行人工處置。如果切屑斷得不好，它就會纏繞在刀頭上，既可能擠壞刀片，也會把切削表面拉傷。數(shù)控車削刀片常采用三維斷屑槽。要求刀片有高的耐用度，這是毋庸置疑的。數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時，刀片耐用度的設(shè)定原則是以該批刀片中耐用度最低的刀片為依據(jù)的。在這種情況下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。至于精度，同樣要求各刀片之間精度一致性好。

2)對刀座(夾)的要求

刀(刃)具很少直接裝在數(shù)控車床的刀架上，它們之間一般用刀座(也稱刀夾)作為過渡。刀座的結(jié)構(gòu)主要取決于刀體的形狀、刀架的外形和刀架對主軸的配置方式這三個因素?，F(xiàn)今刀座的種類繁多，生產(chǎn)廠家各行其事，標準化程度很低。機夾刀體的標準化程度比較高，所以種類和規(guī)格并不太多。刀架對機床主軸的配置方式總共只有幾種，而刀架的外形(主要是指與刀座連接的部分)型式太多。用戶在選型時，應(yīng)盡量減少種類、型式，以利管理。

3)數(shù)控車刀

從第4章有關(guān)內(nèi)容中可以看出，數(shù)控車床刀具的種類繁多，功能互不相同。根據(jù)不同的加工條件正確選擇刀具是編制程序的重要環(huán)節(jié)，因此，必須對車刀的種類及特點有一個基本的了解。

目前，數(shù)控機床用刀具的主流是機夾可轉(zhuǎn)位刀具。下面對機夾可轉(zhuǎn)位刀具作簡要的介紹。

(1)數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位刀具特點。

數(shù)控車床所采用的可轉(zhuǎn)位車刀，其幾何參數(shù)是通過刀片結(jié)構(gòu)形狀和刀體上刀片槽座的方位裝夾組合形成的，數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位車刀的基本結(jié)構(gòu)、功能特點與通用車床車刀是相同的。但數(shù)控車床的加工工序是自動完成的，因此對可轉(zhuǎn)位車刀的要求又有別于通用車床所使用的刀具，具體要求和特點如表7－1所示。表7－1可轉(zhuǎn)位車刀特點

(2)可轉(zhuǎn)位車刀的種類?？赊D(zhuǎn)位車刀按其用途可分為外圓車刀、仿形車刀、端面車刀、內(nèi)圓車刀、切槽車刀、切斷車刀和螺紋車刀等，見表7－2。表7－2可轉(zhuǎn)位車刀的種類

(3)可轉(zhuǎn)位車刀的結(jié)構(gòu)形式。

①杠桿式，其結(jié)構(gòu)見圖7－6，由杠桿、螺釘、刀墊、刀片等組成。這種方式依靠螺釘旋緊壓靠杠桿，由杠桿的力壓緊刀片達到夾固的目的。其特點是適合各種正、負前角的刀片，有效的前角范圍為-6°～+18°；切屑可無阻礙地流過，切削熱不影響螺孔和杠桿；兩面槽壁給刀片有力的支撐，并確保轉(zhuǎn)位精度。

②楔塊式，其結(jié)構(gòu)見圖7－7，由壓緊螺釘、刀墊、銷、楔塊、刀片等組成。這種方式依靠銷與楔塊的擠壓力將刀片緊固。其特點是適合各種負前角刀片，有效前角的變化范圍為-6°～+18°；兩面無槽壁，便于仿形切削或倒轉(zhuǎn)操作時留有間隙。圖7－6杠桿式可轉(zhuǎn)位車刀圖7－7楔塊式可轉(zhuǎn)位車刀③偏心夾緊式，其結(jié)構(gòu)見圖7－8。偏心式夾緊結(jié)構(gòu)利用螺釘上端的一個偏心心軸將刀片夾緊在刀桿上，該結(jié)構(gòu)依靠偏心夾緊，螺釘自鎖，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但不能雙邊定位。當偏心量過小時，要求刀片的精度高；若偏心量過大，則在切削力沖擊作用下刀片易松動，因此偏心式夾緊結(jié)構(gòu)適于連續(xù)平穩(wěn)切削的場合。

此外還有螺栓上壓式、壓孔式、上壓式等車刀形式。圖7－8偏心夾緊式可轉(zhuǎn)位車刀

4)合理選擇刀具

數(shù)控車削用的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

（1）尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖（同時也為其刀位點）由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽（斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。

用這類車刀加工零件時，其零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。它與另兩類車刀加工零件輪廓形狀的原理是截然不同的。（2）圓弧形車刀。圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工用車刀。其特征是，構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或輪廓誤差很小的圓?。辉搱A弧上的每一點都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上；車刀圓弧半徑理論上與被加工零件的形狀無關(guān)，并可按需要靈活確定或經(jīng)測定后確認。

當某些尖形車刀或成型車刀（如螺紋車刀）的刀尖具有一定的圓弧形狀時，也可作為這類車刀使用。

圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)、外表面，特別適宜于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。（3）成型車刀。成型車刀也叫樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀，當確有必要選用時，應(yīng)在工藝文件或加工程序單上進行詳細說明。數(shù)控車床所使用的刀具還有機夾可轉(zhuǎn)位刀具，對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具的選擇如下：

（1）刀片材質(zhì)的選擇。車刀刀片的材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等。其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。選擇刀片材質(zhì)的主要依據(jù)有被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過程中有無沖擊和振動等。

（2）刀片尺寸的選擇。刀片尺寸的大小取決于必要的有效切削刃長度L，有效切削刃長度與背吃刀量ap和車刀的主偏角kr有關(guān)，使用時可查閱有關(guān)刀具手冊選取。

（3）刀片形狀的選擇。刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。

5)對刀

數(shù)控車削加工中，應(yīng)首先確定零件的加工原點，以建立準確的加工坐標系，同時考慮刀具的不同尺寸對加工的影響。這些都需要通過對刀來解決。

(1)一般對刀。一般對刀是指在機床上使用相對位置檢測手動對刀。下面以Z向?qū)Φ稙槔f明對刀的方法，見圖7－9。刀具裝夾后，先移動刀具手動切削工件右端面，再沿X向退刀，將右端面與加工原點距離N輸入數(shù)控系統(tǒng)，即完成這把刀具的Z向?qū)Φ哆^程。

手動對刀是基本對刀方法，但它還是沒跳出傳統(tǒng)車床的“試切—測量—調(diào)整”的對刀模式，占用較多的機床使用時間。此方法較為落后。（2）機外對刀儀對刀。

機外對刀的本質(zhì)是測量出刀具假想刀尖點到刀具臺基準之間X及Z方向的距離。利用機外對刀儀可將刀具預(yù)先在機床外校對好，以便裝上機床后將對刀長度輸入相應(yīng)刀具補償號即可使用，如圖7－10所示。圖7－9相對位置檢測對刀圖7－10機外對刀儀對刀圖7－11自動對刀（3）自動對刀。

自動對刀是通過刀尖檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的，刀尖以設(shè)定的速度向接觸式傳感器接近，當?shù)都馀c傳感器接觸并發(fā)出信號時，數(shù)控系統(tǒng)立即記下該瞬間的坐標值，并自動修正刀具補償值。自動對刀過程如圖7－11所示。

5.切削用量的選擇

數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和進給量f。

選擇切削用量時，應(yīng)該在切削系統(tǒng)強度、剛性允許的條件下充分利用機床功率，最大程度地發(fā)揮刀具的切削性能。所選取的數(shù)值要在機床給定的切削參數(shù)允許范圍內(nèi)，同時要使主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量和進給量三者都能相互適應(yīng)，形成最佳的切削效果。

在第3章中對于切削用量選擇的總體原則進行了介紹，在這里主要針對車削用量的選擇原則進行論述。

(1)粗車時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量ap，其次選擇一個較大的進給量f，最后確定一個合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進給量f有利于斷屑，因此根據(jù)以上原則選擇粗車切削用量，對于提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是有利的。

(2)精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車切削用量時，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率。因此精車時應(yīng)選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读縜p和進給量f，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度vc。

1)背吃刀量ap的確定

在工藝系統(tǒng)剛度和機床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進給次數(shù)。當零件精度要求較高時，則應(yīng)考慮留出精車余量，其所留的精車余量一般比普通車削時所留余量小，常取0.1～0.5mm。

2)進給量f

進給量f的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。在保證工件加工質(zhì)量的前提下，可以選擇較高的進給速度（2000mm/min以下）。在切斷、車削深孔或精車時，應(yīng)選擇較低的進給速度。當?shù)毒呖招谐烫貏e是遠距離“回零”時，可以設(shè)定盡量高的進給速度。

粗車時，一般取f=0.3～0.8mm/r，精車時常取f=0.1～0.3mm/r，切斷時常取f=0.05～0.2mm/r。

3)主軸轉(zhuǎn)速的確定

（1）車外圓時主軸的轉(zhuǎn)速。車外圓時主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。

切削速度除了計算和查表選取外，還可以根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。需要注意的是，交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。

切削速度確定后，用下面公式計算主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)：（7－1）表7－3硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值（2）車螺紋時主軸的轉(zhuǎn)速。在車削螺紋時，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋螺距P（或?qū)С蹋┑拇笮　Ⅱ?qū)動電機的升降頻特性，以及螺紋插補運算速度等多種因素影響，故對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車床推薦車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)為(7-2)式中:P——被加工螺紋螺距，單位為mm；

k——保險系數(shù)，一般取為80。7.1.3典型零件的車削加工工藝分析

1.軸類零件數(shù)控車削工藝分析

圖7－12所示為典型軸類零件，該零件材料為LY12，毛坯尺寸為22mm×95mm，無熱處理和硬度要求，試對該零件進行數(shù)控車削工藝分析。圖7－12典型軸類零件

1）零件圖工藝分析

該零件表面由圓柱、圓錐、凸圓弧、凹圓弧及螺紋等組成。零件材料為LY12，毛坯尺寸為22mm×95mm，無熱處理和硬度要求。

2）選擇設(shè)備

根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用?CK6140數(shù)控車床。

3）確定零件的定位基準和裝夾方式

(1)定位基準:確定坯料軸線和左端面為定位基準。

(2)裝夾方法:采用三爪自定心卡盤自定心夾緊。

4）確定加工順序及進給路線

加工順序為先車端面，然后遵循由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則，即先從右到左粗車各面（留0.5mm精車余量），然后從右到左精車各面，最后切槽、車削螺紋、切斷。

5）刀具選擇

刀具材料為W18Cr4V。表7－4數(shù)控加工刀具卡片

6）確定切削用量

根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進給量，然后利用公式vc=πDn/1000和vf=nf，計算主軸轉(zhuǎn)速與進給速度（計算過程略），最后根據(jù)實踐經(jīng)驗進行修正，計算結(jié)果填入表7－5所示的工藝卡片中。表7-5軸的數(shù)控加工工藝卡片

2.套類零件數(shù)控車削工藝分析

圖7－13所示為典型軸套類零件，該零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求，試對該零件進行數(shù)控車削工藝分析（單件小批量生產(chǎn)）。圖7－13軸承套零件

1）零件圖工藝分析

該零件表面由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)圓錐面、順圓弧、逆圓弧及外螺紋等組成，其中多個直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件圖尺寸標注完整，符合數(shù)控加工尺寸標注要求；輪廓描述清楚完整；零件材料為45鋼，加工切削性能較好，無熱處理和硬度要求。通過上述分析，采用以下幾點工藝措施：

(1)對圖樣上帶公差的尺寸，因公差值較小，故編程時不必取平均值，而取基本尺寸即可。

(2)左、右端面均為多個尺寸的設(shè)計基準，相應(yīng)工序加工前，應(yīng)該先將左、右端面車出來。

(3)內(nèi)孔尺寸較小，鏜1∶20錐孔與鏜32孔及15°錐面時需掉頭裝夾。

2）選擇設(shè)備

根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用CJK6240數(shù)控車床。

3）確定零件的定位基準和裝夾方式

(1)內(nèi)孔加工。

定位基準：內(nèi)孔加工時以外圓定位。

裝夾方式：用三爪自動定心卡盤夾緊。

(2)外輪廓加工。

定位基準：確定零件軸線為定位基準。

裝夾方式：加工外輪廓時，為保證一次裝夾加工出全部外輪廓，需要設(shè)一圓錐心軸裝置（見圖7－14的雙點劃線部分），用三爪卡盤夾持心軸左端，心軸右端留有中心孔，并用尾座頂尖頂緊以提高工藝系統(tǒng)的剛性。圖7－14外輪廓車削裝夾方案

4）確定加工順序及進給路線

加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠的原則確定，在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特征，可先加工內(nèi)孔各表面，然后加工外輪廓表面。由于該零件為單件小批量生產(chǎn)，走刀路線設(shè)計不必考慮最短進給路線或最短空行程路線，外輪廓表面車削走刀路線可沿零件輪廓順序進行（見圖7－15）。圖7－15外輪廓加工走刀路線

5）刀具選擇

將所選定的刀具參數(shù)填入表7－6所示的軸承套數(shù)控加工刀具卡片中，以便于編程和操作管理。注意：車削外輪廓時，為防止副后刀面與工件表面發(fā)生干涉，應(yīng)選擇較大的副偏角，必要時可作圖檢驗。本例中選κr′＝

55°。表7－6軸承套數(shù)控加工刀具卡片

6）切削用量選擇

根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進給量，然后利用公式vc=πDn/1000和vf=nf，計算主軸轉(zhuǎn)速與進給速度（計算過程略），計算結(jié)果填入表7－7所示的工藝卡片中。

7）數(shù)控加工工藝卡片擬訂

將前面分析的各項內(nèi)容綜合成表7－7所示的數(shù)控加工工藝卡片。

3.盤類零件數(shù)控車削工藝分析

如圖7－16所示的帶孔圓盤工件，材料為45鋼，試分析其數(shù)控車削工藝。圖7－16帶孔圓盤

1)零件圖工藝分析

如圖7－16所示工件，該零件屬于典型的盤類零件，材料為45鋼，可選用圓鋼為毛坯，為保證在進行數(shù)控加工時工件能可靠定位，可在數(shù)控加工前將左側(cè)端面、?95mm外圓加工出來，同時將?55mm內(nèi)孔鉆為?53mm孔。

2)選擇設(shè)備

根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選定Vturn－20型數(shù)控車床。

3)確定零件的定位基準和裝夾方式

（1）定位基準：以已加工出的95mm外圓及左端面為工藝基準。

（2）裝夾方法：采用三爪自定心卡盤自定心夾緊。

4)制定加工方案

根據(jù)圖樣要求、毛坯及前道工序加工情況，確定工藝方案及加工路線。

工步順序：

（1）粗車外圓及端面；

（2）粗車內(nèi)孔；

（3）精車外輪廓及端面；

（4）精車內(nèi)孔。

5)刀具選擇及刀位號

選擇刀具及刀位號，如圖7－17所示。圖7-17刀具及刀位號

6)確定切削用量（略）

7)數(shù)控加工工藝卡片擬訂

4.在車削中心上加工軸套類零件

圖7－18所示為升降臺銑床的支承套，零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求，試分析其數(shù)控加工工藝。圖7-18支承套簡圖6）切削用量選擇（分析略）

7）數(shù)控加工工藝卡片擬訂

通過分析可得出加工工藝過程，見表7－11。表7－11支承套數(shù)控加工工藝卡片 7.2數(shù)控銑削加工工藝

7.2.1數(shù)控銑床

數(shù)控銑床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機床，它可以進行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削、三維及三維以上復(fù)雜型面銑削，還可進行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。

1.數(shù)控銑床分類

數(shù)控銑床一般為輪廓控制（也稱連續(xù)控制）機床，可以進行直線和圓弧的切削加工(直線、圓弧插補)和準確定位，有些系統(tǒng)還具有拋物線、螺旋線等特殊曲線的插補功能。控制的聯(lián)動軸數(shù)一般為3軸或以上?？梢约庸じ黝惼矫?、臺階、溝槽、成型表面、曲面等，也可進行鉆孔、鉸孔和鏜孔。加工的尺寸公差等級一般為IT9～IT7，表面粗糙度值為Ra3.2～0.4μm。數(shù)控銑床有多種分類方式：

（1）按伺服系統(tǒng)控制原理來分類，可分為開環(huán)控制數(shù)控銑床、半閉環(huán)控制數(shù)控銑床、閉環(huán)控制數(shù)控銑床、混合環(huán)控制數(shù)控銑床等。

（2）按機床主軸的布置形式及機床的布局特點分類，可分為數(shù)控臥式銑床（見圖7－19）、數(shù)控立式銑床（見圖7－20）和數(shù)控龍門銑床（見圖7－21）等。中小型數(shù)控銑床一般采用臥式或立式布局，大型數(shù)控銑床采用龍門式。數(shù)控銑床的工作臺一般能實現(xiàn)左右、前后運動，由主軸箱做上下運動。在經(jīng)濟型或簡易型數(shù)控銑床上，也有采用升降臺式結(jié)構(gòu)（見圖7－22）的，但進給速度較低。另外，還有數(shù)控工具銑床、數(shù)控仿形銑床等。圖7－19數(shù)控臥式銑床圖7－20立式床身型數(shù)控銑床圖7－21數(shù)控龍門銑床圖7－22數(shù)控立式升降臺銑床

2.數(shù)控銑削的主要加工對象

數(shù)控銑床的加工對象根據(jù)機床的不同也是不一樣的。立式數(shù)控銑床一般適用于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。臥式數(shù)控銑床適用于加工箱體、泵體、殼體等零件。

1）平面類零件

平面類零件是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。圖7－23所示的三個零件均為平面類零件。其中，曲線輪廓面A垂直于水平面，可采用圓柱立銑刀加工。凸臺側(cè)面B與水平面成一定角度，這類加工面可以采用專用的角度成型銑刀來加工。對于斜面C，當工件尺寸不大時，可用斜板墊平后加工；當工件尺寸很大，斜面坡度又較小時，也常用行切加工法加工，這時會在加工面上留下進刀時的刀鋒殘留痕跡，要用鉗修方法加以清除。圖7－23平面類零件

(a)輪廓面A；(b)輪廓面B;(c)輪廓面C

2）曲面類零件

（1）直紋曲面類零件。直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。圖7－24所示零件的加工面就是一種直紋曲面。當直紋曲面從截面①至截面②變化時，其與水平面間的夾角從3°10′均勻變化為2°32′，從截面②到截面③變化時，又均勻變化為1°20′，最后到截面④，斜角均勻變化為0。直紋曲面類零件的加工面不能展開為平面。

當采用四坐標或五坐標數(shù)控銑床加工直紋曲面類零件時，加工面與銑刀圓周接觸的瞬間為一條直線。這類零件也可在三坐標數(shù)控銑床上采用行切加工法實現(xiàn)近似加工。圖7－24直紋曲面（2）立體曲面類零件。加工面為空間曲面的零件稱為立體曲面類零件。這類零件的加工面不能展成平面，一般使用球頭銑刀切削，加工面與銑刀始終為點接觸，若采用其他刀具加工，易產(chǎn)生干涉而銑傷鄰近表面。加工立體曲面類零件時一般使用三坐標數(shù)控銑床，采用以下兩種加工方法：

①行切加工法。對于立體曲面類零件行切法，是三軸聯(lián)動或軸聯(lián)動，如圖7－25所示。

②三軸動坐標加工。采用三坐標數(shù)控銑床三軸聯(lián)動加工，即進行空間直線插補。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三軸聯(lián)動的方法加工。這時，數(shù)控銑床用X、Y、Z三坐標聯(lián)動的空間直線插補，實現(xiàn)球面加工，如圖7－26所示。圖7－25行切加工法圖7－26三坐標聯(lián)動加工

3）箱體類零件

箱體類零件一般是指具有一個以上孔系，內(nèi)部有一定型腔或空腔，在長、寬、高方向有一定比例的零件，如圖7－27所示。

（1）當既有面又有孔時，應(yīng)先銑面，后加工孔。

（2）所有孔系都先完成粗加工，再進行精加工。

（3）一般情況下，直徑>30mm的孔都應(yīng)鑄造出毛坯孔。

（4）直徑<30mm的孔可以不鑄出毛坯孔，孔和孔的端面全部加工都在加工中心上完成。圖7－27機車主軸箱（5）在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特別是在大、小孔相距很近的情況下，更要采取這一措施。

（6）對于跨距較大的箱體的同軸孔加工，盡量采取調(diào)頭加工的方法，以縮短刀輔具的長徑比，增加刀具剛性，提高加工質(zhì)量。

（7）螺紋加工，一般情況下，M6mm以上，M20mm以下的螺紋孔可在加工中心上完成螺紋攻絲。7.2.2數(shù)控銑削加工工藝

1.零件圖工藝分析

關(guān)于數(shù)控加工的零件圖和結(jié)構(gòu)工藝性分析，在第3章中已作過介紹，下面結(jié)合數(shù)控銑削加工的特點作進一步說明。

針對數(shù)控銑削加工的特點，下面列舉出一些經(jīng)常遇到的工藝性問題作為對零件圖進行工藝性分析的要點來加以分析和考慮。

（1）圖樣尺寸的標注方法是否方便編程？構(gòu)成工件輪廓圖形的各種幾何元素的條件是否充要？各幾何元素的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直和平行等）是否明確？有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸？等等。（2）零件尺寸所要求的加工精度、尺寸公差是否都可以得到保證？(不要認為數(shù)控機床加工精度高而放棄這種分析）特別要注意過薄的腹板與緣板的厚度公差，“銑工怕銑薄”，數(shù)控銑削也是一樣，因為加工時產(chǎn)生的切削拉力及薄板的彈性退讓，極易產(chǎn)生切削面的振動，使薄板厚度尺寸公差難以保證，其表面粗糙度也將惡化或變壞。根據(jù)實踐經(jīng)驗，當面積較大的薄板厚度小于3mm時就應(yīng)充分重視這一問題。

（3）內(nèi)槽及緣板之間的內(nèi)轉(zhuǎn)接圓弧是否過小?（4）零件銑削面的槽底圓角或腹板與緣板相交處的圓角半徑r是否太大？

（5）零件圖中各加工面的凹圓弧(R與r)是否過于零亂?是否可以統(tǒng)一？因為在數(shù)控銑床上多換一次刀要增加不少新問題，如增加銑刀規(guī)格、計劃停車次數(shù)和對刀次數(shù)等，不但會給編程帶來許多麻煩，增加生產(chǎn)準備時間而降低生產(chǎn)效率，而且也會因頻繁換刀增加工件加工面上的接刀階差，從而降低表面質(zhì)量。所以，在一個零件上的這種凹圓弧半徑在數(shù)值上的一致性問題對數(shù)控銑削的工藝性顯得相當重要。一般來說，即使不能尋求完全統(tǒng)一，也要力求將數(shù)值相近的圓弧半徑分組靠攏，達到局部統(tǒng)一，以盡量減少銑刀規(guī)格與換刀次數(shù)。圖7－28必須兩次裝夾加工的零件（6）零件上有無統(tǒng)一基準以保證兩次裝夾加工后其相對位置的正確性？有些工件需要在銑完一面后再重新裝夾銑削另一面，如圖7－28所示。由于數(shù)控銑削時不能使用通用銑床加工時常用的試削方法來接刀，因而往往會因為工件的重新裝夾而接不好刀(即與上道工序加工的面接不齊或造成本來要求一致的兩對應(yīng)面上的輪廓錯位)。為了避免上述問題的產(chǎn)生，減小兩次裝夾誤差，最好采用統(tǒng)一基準定位，因此零件上最好有合適的孔作為定位基準孔。如果零件上沒有基準孔，也可以專門設(shè)置工藝孔作為定位基準（如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續(xù)工序要銑去的余量上設(shè)基準孔）。如實在無法制出基準孔，起碼也要用經(jīng)過精加工的面作為統(tǒng)一基準。如果連這也辦不到，則最好只加工其中一個最復(fù)雜的面，另一面放棄數(shù)控銑削而改由通用銑床加工。（7）分析零件的形狀及原材料的熱處理狀態(tài)，會不會在加工過程中變形？哪些部位最容易變形？因為數(shù)控銑削最忌諱工件在加工時變形，這種變形不但無法保證加工的質(zhì)量，而且經(jīng)常造成加工不能繼續(xù)進行下去，“中途而廢”。這時就應(yīng)當考慮采取一些必要的工藝措施進行預(yù)防，如對鋼件進行調(diào)質(zhì)處理，對鑄鋁件進行退火處理，對不能用熱處理方法解決的，也可考慮粗、精加工及對稱去余量等常規(guī)方法。此外，還要分析加工后的變形問題，考慮采取什么工藝措施來解決。

2.工序和裝夾方法的確定

1)加工工序的劃分

在數(shù)控銑床上加工零件，工序比較集中，一般只需一次裝卡即可完成全部工序的加工。根據(jù)數(shù)控機床的特點，為了提高數(shù)控機床的使用壽命，保持數(shù)控銑床的精度、降低零件的加工成本，通常把零件的粗加工，特別是零件的基準面、定位面在普通機床上加工。加工工序的劃分通常參照第3章介紹的工序劃分原則和方法。經(jīng)常使用的有以下幾種方法：

（1）刀具集中分序法。這種方法就是按所用刀具來劃分工序，用同一把刀具加工完成所有可以加工的部位，然后再換刀。這種方法可以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，減少不必要的定位誤差。（2）粗、精加工分序法。根據(jù)零件的形狀、尺寸精度等因素，按粗、精加工分開的原則，先粗加工，再半精加工，最后精加工。

（3）加工部位分序法。即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形狀簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度比較低的部位，再加工精度比較高的部位。

2)零件裝夾和夾具的選擇

在數(shù)控加工中，既要保證加工質(zhì)量，又要減少輔助時間，提高加工效率，因此要注意選用能準確和迅速定位并夾緊工件的裝夾方法和夾具。其基本方法如下：

(1)零件的定位基準應(yīng)盡量與設(shè)計基準及測量基準重合，以減少定位誤差。

(2)選擇夾具時應(yīng)盡量做到在一次裝夾中將零件要求加工表面都加工出來。

(3)為了不影響進給和切削加工，在裝夾工件時一定要將加工部位敞開。

(4)零件的定位、夾緊方式及夾具的選擇請參照第5章的相關(guān)內(nèi)容。

3.加工順序和進給路線的確定

1)加工順序的安排

在確定了某個工序的加工內(nèi)容后，要進行詳細的工步設(shè)計，即安排這些工序內(nèi)容的加工順序，同時要考慮程序編制時刀具運動軌跡的設(shè)計。一般將一個工步編制為一個加工程序，因此，工步順序?qū)嶋H上也就是加工程序的執(zhí)行順序。

一般數(shù)控銑削采用工序集中的方式，這時工步的順序就是工序分散時的工序順序，可以按一般切削加工順序安排的原則進行。通常按照從簡單到復(fù)雜的原則，先加工平面、溝槽、孔，再加工內(nèi)腔、外形，最后加工曲面，先加工精度要求低的表面，再加工精度要求高的部位等。在安排數(shù)控銑削加工工序的順序時還應(yīng)注意以下問題：

(1)上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。

(2)一般先進行內(nèi)形內(nèi)腔加工工序，后進行外形加工工序。

(3)以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)進行，以減少重復(fù)定位次數(shù)與換刀次數(shù)。

(4)在同一次裝夾中進行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工序。

總之，順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位裝夾與夾緊的需要綜合考慮。

2)進給路線的確定

合理地選擇進給路線不但可以提高切削效率，還可以提高零件的表面精度。在確定進給路線時，首先應(yīng)遵循第3章所要求的原則。對于數(shù)控銑床，還應(yīng)重點考慮這樣幾個方面：能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求；使走刀路線最短，既可簡化程序段，又可減少刀具空行程時間，提高加工效率；使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。

·銑削平面類零件的進給路線

銑削平面類零件外輪廓時，一般采用立銑刀側(cè)刃進行切削。為減少接刀痕跡，保證零件表面質(zhì)量，對刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計。

銑削外表面輪廓時，如圖7－29所示，銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以避免在加工表面產(chǎn)生劃痕，保證零件輪廓光滑。圖7－29刀具切入和切出時的外延圖7－30內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延（如圖7－30），則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出，并將其切入、切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。當內(nèi)部幾何元素相切無交點時（見圖7－31），為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口（見圖7－31(a)），刀具的切入、切出點應(yīng)遠離拐角（見圖7－31(b)）。圖7－31無交點內(nèi)輪廓加工刀具的切入和切出圖7－32所示為圓弧插補方式銑削外整圓時的走刀路線。當整圓加工完畢時，不要在切點2處退刀，而應(yīng)讓刀具沿切線方向多運動一段距離，以免取消刀補時，刀具與工件表面相碰，造成工件報廢。銑削內(nèi)圓弧時也要遵循從切向切入的原則，最好安排從圓弧過渡到圓弧的加工路線（如圖7－33所示），這樣可以提高內(nèi)孔表面的加工精度和加工質(zhì)量。圖7－32外圓銑削圖7－33內(nèi)圓銑削

·銑削曲面類零件的加工路線

在機械加工中，常會遇到各種曲面類零件，如模具、葉片螺旋槳等。由于這類零件型面復(fù)雜，需用多軸聯(lián)動加工，因此多采用數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心進行加工。

(1)直紋面加工。對于邊界敞開的直紋曲面，加工時常采用球頭刀進行“行切法”加工，即刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的，行間距按零件加工精度要求而確定，例如如圖7－34所示的發(fā)動機大葉片，可采用兩種加工路線。采用圖7－34(a)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，可以準確保證母線的直線度。當采用圖7－34(b)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，葉形的準確度高，但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的，沒有其他表面限制，因此曲面邊界可以延伸，球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。圖7－34直紋曲面的加工路線

(a)沿直線進給；(b)沿曲線進給

(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。詳細內(nèi)容見第6章。

4.數(shù)控銑削刀具

1)數(shù)控銑削刀具的基本要求

數(shù)控銑銷刀具有以下兩個基本要求：

（1）銑刀剛性要好，一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點。例如，當工件各處的加工余量相差懸殊時，通用銑床遇到這種情況很容易采取分層銑削方法加以解決，而數(shù)控銑削就必須按程序規(guī)定的走刀路線前進，遇到余量大時無法像通用銑床那樣“隨機應(yīng)變”，除非在編程時能夠預(yù)先考慮到，否則銑刀必須返回原點，用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法從頭開始加工，多走幾刀。但這樣勢必造成余量少的地方經(jīng)常走空刀，降低了生產(chǎn)效率，如刀具剛性較好就不必這么辦。再者，在通用銑床上加工時，若遇到剛性不強的刀具，也比較容易從振動、手感等方面及時發(fā)現(xiàn)并及時調(diào)整切削用量加以彌補，而數(shù)控銑削時則很難辦到。在數(shù)控銑削中，因銑刀剛性較差而斷刀并造成工件損傷的事例是常有的，所以解決數(shù)控銑刀的剛性問題是至關(guān)重要的。（2）銑刀的耐用度要高，尤其是當一把銑刀加工的內(nèi)容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，就會影響工件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺階，降低了工件的表面質(zhì)量。

除上述兩點之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的?？傊?，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意的加工質(zhì)量的前提。

2)數(shù)控銑刀的選擇

數(shù)控銑床刀具系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上和普通銑床的刀具沒有區(qū)別，數(shù)控銑床刀具具有制造精度更高，要求高速、高效率加工，刀具使用壽命更長的特點。刀具的材質(zhì)選用高強高速鋼、硬質(zhì)合金、立方氮化硼、人造金剛石等，高速鋼、硬質(zhì)合金采用TiC和TiN涂層及TiC-TiN復(fù)合涂層來提高刀具使用壽命。在結(jié)構(gòu)形式上，采用整體硬質(zhì)合金或使用可轉(zhuǎn)位刀具技術(shù)。刀具與主軸的連接是通過刀柄與主軸相連的，刀柄通過拉釘和主軸內(nèi)的拉刀裝置固定在軸上，由刀柄夾持傳遞速度和扭矩。數(shù)控銑床刀柄一般采用7∶24錐面與主軸錐孔配合定位，這種錐柄不自鎖，換刀方便，與直柄相比有較高的定心精度和剛度。數(shù)控銑床的通用刀柄分為整體式和組合式兩種。為了保證刀柄與主軸的配合與連接，刀柄與拉釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)和尺寸均已標準化和系列化，在我國應(yīng)用最為廣泛的是BT40和BT50系列刀柄和拉釘。數(shù)控銑床的刀柄與拉釘?shù)膶嵨飯D如圖7－35所示。圖7－35數(shù)控銑床的刀柄與拉釘圖7－36數(shù)控銑削刀具（2）銑刀角度的選擇。

銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合形式。各種角度中最主要的是主偏角和前角（制造廠家的產(chǎn)品樣本中對刀具的主偏角和前角一般都有明確說明）。

①主偏角κr。主偏角為切削刃與切削平面的夾角，如圖7－37所示。銑刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等幾種。圖7－37面銑刀的主偏角主偏角對徑向切削力和切削深度影響很大。徑向切削力的大小直接影響切削功率和刀具的抗振性能。銑刀的主偏角越小，其徑向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也隨之減小。

90°主偏角銑刀在銑削帶凸肩的平面時選用，一般不用于單純的平面加工。該類刀具通用性好（既可加工臺階面，又可加工平面），在單件、小批量加工中選用。由于該類刀具的徑向切削力等于切削力，進給抗力大，易振動，因而要求機床具有較大功率和足夠的剛性。在加工帶凸肩的平面時，也可選用88°主偏角的銑刀，較之90°主偏角銑刀，其切削性能有一定改善。

60°和75°主偏角銑刀適用于平面銑削的粗加工。由于徑向切削力明顯減小（特別是60°時），其抗振性有較大改善，切削平穩(wěn)、輕快，在平面加工中應(yīng)優(yōu)先選用。75°主偏角銑刀為通用型刀具，適用范圍較廣。60°主偏角銑刀主要用于鏜銑床、加工中心上的粗銑和半精銑加工。

45°主偏角銑刀的徑向切削力大幅度減小，約等于軸向切削力，切削載荷分布在較長的切削刃上，具有很好的抗振性，適用于鏜銑床主軸懸伸較長的加工場合。用該類刀具加工平面時，刀片破損率低，耐用度高；在加工鑄鐵件時，工件邊緣不易產(chǎn)生崩刃。②前角γ。銑刀的前角可分解為徑向前角γf(見圖7－38(a))和軸向前角γp(見圖7－38(b))。徑向前角主要影響切削功率；軸向前角則影響切屑的形成和軸向力的方向，當γp為正值時切屑即飛離加工面。

徑向前角和軸向前角正負的判別見圖7－38。常用的前角組合形式如下：

雙負前角：雙負前角的銑刀通常均采用方形（或長方形）無后角的刀片，刀具切削刃多（一般為8個），且強度高、抗沖擊性好，適用于鑄鋼、鑄鐵的粗加工。由于切屑收縮比大，需要較大的切削力，因此要求機床具有較大功率和較高剛性。由于軸向前角為負值，切屑不能自動流出，當切削韌性材料時易出現(xiàn)積屑瘤和刀具振動。圖7－38面銑刀的前角

(a)徑向前角γf;(b)軸向前角γp

徑向前角和軸向前角正負的判別見圖7－38。常用的前角組合形式如下：

雙負前角：雙負前角的銑刀通常均采用方形（或長方形）無后角的刀片，刀具切削刃多（一般為8個），且強度高、抗沖擊性好，適用于鑄鋼、鑄鐵的粗加工。由于切屑收縮比大，需要較大的切削力，因此要求機床具有較大功率和較高剛性。由于軸向前角為負值，切屑不能自動流出，當切削韌性材料時易出現(xiàn)積屑瘤和刀具振動。

凡能采用雙負前角刀具加工時，建議優(yōu)先選用雙負前角銑刀，以便充分利用和節(jié)省刀片。當采用雙正前角銑刀產(chǎn)生崩刃（即沖擊載荷大）時，在機床允許的條件下亦應(yīng)優(yōu)先選用雙負前角銑刀。雙正前角：雙正前角銑刀采用帶有后角的刀片，這種銑刀楔角小，具有鋒利的切削刃。由于切屑收縮比小，所耗切削功率較小，切屑成螺旋狀排出，不易形成積屑瘤。這種銑刀最宜用于軟材料和不銹鋼、耐熱鋼等材料的切削加工。對于剛性差（如主軸懸伸較長的鏜銑床）、功率小的機床和加工焊接結(jié)構(gòu)件時，也應(yīng)優(yōu)先選用雙正前角銑刀。

正負前角（軸向正前角、徑向負前角）：這種銑刀綜合了雙正前角和雙負前角銑刀的優(yōu)點，軸向正前角有利于切屑的形成和排出；徑向負前角可提高刀刃強度，改善抗沖擊性能。此種銑刀切削平穩(wěn)，排屑順利，金屬切除率高，適用于大余量銑削加工。WALTER公司的切向布齒重切削銑刀F2265就是采用軸向正前角、徑向負前角結(jié)構(gòu)的銑刀。

(4)銑刀齒數(shù)（齒距）的選擇。

銑刀齒數(shù)多，可提高生產(chǎn)效率，但受容屑空間、刀齒強度、機床功率及剛性等的限制，不同直徑的銑刀的齒數(shù)均有相應(yīng)規(guī)定。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。

粗齒銑刀：適用于普通機床的大余量粗加工和軟材料或切削寬度較大的銑削加工；當機床功率較小時，為使切削穩(wěn)定，也常選用粗齒銑刀。

中齒銑刀：系通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性。密齒銑刀：主要用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進給速度切削加工。在專業(yè)化生產(chǎn)（如流水線加工）中，為充分利用設(shè)備功率和滿足生產(chǎn)節(jié)奏要求，也常選用密齒銑刀（此時多為專用非標銑刀）。

為防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn)，還有一種不等分齒距銑刀。如WALTER公司的NOVEX系列銑刀均采用了不等分齒距技術(shù)。在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。

(5)銑刀直徑的選擇。

銑刀直徑的選用因產(chǎn)品及生產(chǎn)批量的不同差異較大，刀具直徑的選用主要取決于設(shè)備的規(guī)格和工件的加工尺寸。

①平面銑刀。選擇平面銑刀直徑時主要需考慮刀具所需功率應(yīng)在機床功率范圍之內(nèi)，也可將機床主軸直徑作為選取的依據(jù)。平面銑刀直徑可按D＝1.5d（d為主軸直徑）選取。在批量生產(chǎn)時，也可按工件切削寬度的1.6倍選擇刀具直徑。②立銑刀。立銑刀直徑的選擇主要應(yīng)考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應(yīng)主要考慮機床的最高轉(zhuǎn)數(shù)能否達到刀具的最低切削速度（60m/min）。

③槽銑刀。槽銑刀的直徑和寬度應(yīng)根據(jù)加工工件尺寸選擇，并保證其切削功率在機床允許的功率范圍之內(nèi)。

與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。（7－3）式中,δ1為槽的精加工余量;δ為加工內(nèi)型面時的最大精加工余量;δ為零件內(nèi)壁的最小夾角。（6）銑刀的最大背吃刀量。

不同系列的可轉(zhuǎn)位面銑刀有不同的最大背吃刀量。最大背吃刀量越大的刀具，所用刀片的尺寸越大，價格也越高，因此從節(jié)約費用、降低成本的角度考慮，選擇刀具時一般應(yīng)按加工的最大余量和刀具的最大背吃刀量選擇合適的規(guī)格。當然，還需要考慮機床的額定功率和剛性應(yīng)能滿足刀具使用最大背吃刀量時的需要。（7）刀片牌號的選擇。

合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號的主要依據(jù)是被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。一般選用銑刀時，可按刀具制造廠提供加工的材料及加工條件來配備相應(yīng)牌號的硬質(zhì)合金刀片。

由于各廠生產(chǎn)的同類用途硬質(zhì)合金的成份及性能各不相同，硬質(zhì)合金牌號的表示方法也不同，為方便用戶，國際標準化組織規(guī)定，切削加工用硬質(zhì)合金按其排屑類型和被加工材料分為三大類：P類、M類和K類。根據(jù)被加工材料及適用的加工條件，每大類中又分為若干組，用兩位阿拉伯數(shù)字表示，每類中數(shù)字越大，其耐磨性越低、韌性越高。表7－13

P、M、K類合金切削用量的選擇

5.切削用量的選擇

在數(shù)控機床上加工零件時，切削用量都預(yù)先編入程序中，在正常加工情況下，人工不予改變。只有在試加工或出現(xiàn)異常情況時，才通過速率調(diào)節(jié)旋鈕或電手輪調(diào)整切削用量。因此程序中選用的切削用量應(yīng)是最佳的、合理的切削用量。只有這樣，才能提高數(shù)控機床的加工精度、刀具壽命和生產(chǎn)效率，降低加工成本。影響切削用量的因素有：

(1)機床。切削用量的選擇必須在機床主傳動功率、進給傳動功率以及主軸轉(zhuǎn)速范圍、進給速度范圍之內(nèi)。機床—刀具—工件系統(tǒng)的剛性是限制切削用量的重要因素。切削用量的選擇應(yīng)使機床—刀具—工件系統(tǒng)不發(fā)生較大的“振顫”。如果機床的熱穩(wěn)定性好，熱變形小，可適當加大切削用量。

(2)刀具。刀具材料是影響切削用量的重要因素。表7－14是常用刀具材料的性能比較。表7－14常用刀具材料的性能比較

(3)工件。不同的工件材料要采用與之適應(yīng)的刀具材料、刀片類型，要注意到可切削性。可切削性良好的標志是，在高速切削下有效地形成切屑，同時具有較小的刀具磨損和較好的表面加工質(zhì)量。較高的切削速度、較小的背吃刀量和進給量，可以獲得較好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、較小的背吃刀量和進給量可以得到較高的加工精度。

(4)冷卻液。冷卻液同時具有冷卻和潤滑作用，可帶走切削過程產(chǎn)生的切削熱，降低工件、刀具、夾具和機床的溫升，減少刀具與工件的摩擦和磨損，提高刀具壽命和工件表面加工質(zhì)量。使用冷卻液后，通?？梢蕴岣咔邢饔昧俊＠鋮s液必須定期更換，以防因其老化而腐蝕機床導(dǎo)軌或其他零件，特別是水溶性冷卻液。

以上講述了機床、刀具、工件、冷卻液對切削用量的影響。下面主要論述銑削加工的切削用量選擇原則。

銑削加工的切削用量包括：切削速度、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選擇背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次選擇進給速度，最后確定切削速度。

1)背吃刀量ap或側(cè)吃刀量ae

背吃刀量為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ap為切削層深度；而圓周銑削時，為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm。端銑時，ae為被加工表面寬度；而圓周銑削時，ae為切削層深度，見圖7－39。

背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定：

(1)當工件表面粗糙度值要求為Ra=12.5～25μm時，如果圓周銑削加工余量小于5mm，端面銑削加工余量小于6mm，粗銑一次進給就可以達到要求。但是在余量較大，工藝系