第6章数控铣削加工工艺ppt课件.ppt
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1、6.1 数控铣削加工工艺概述,第 6 章 数控铣削加工工艺,本章主要内容如下:,6.2 数控铣削加工工艺的分析,6.4 典型零件数控铣削加工工艺,6.3 数控铣削加工工艺路线的拟订,学习目的和要求:,1、了解数控铣床的功能及其几种类型2、了解数控铣削的主要加工对象3、了解数控铣床的机械结构、工艺装备4、掌握数控铣床加工工艺的制订方法5、了典型零件的数控铣削加工工艺,6.1 数控铣削加工工艺概述,6.1.1 数控铣床的类型,1数控铣床按其主轴位置的不同分三类 (1)数控立式铣床 其主轴垂直于水平面。 (2)卧式数控铣床 其主轴平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能,卧式数控铣床通常采用增加数控
2、转盘或万能数控转盘来实现4至5坐标,进行“四面加工”。 (3)立、卧两用数控铣床 它的主轴方向可以更换(有手动与自动两种),既可以进行立式加工,又可以进行卧式加工,其使用范围更广。当采用数控万能主轴头时,其主轴头可以任意转换方向,可以加工出与水平面呈各种不同角度的工件表面。当增加数控转盘后,就可以实现对工件的“五面加工”。,a)卧式升降台铣床 b)立式升降台铣床 c)龙门式轮廓铣床 d)卧式镗铣床,2.5坐标联动数控铣床(只能进行X、Y、Z三个坐标中的任意2个坐标轴联动加工)、3坐标联动数控铣床4坐标联动数控铣床5坐标联动数控铣床,2从机床数控系统控制的坐标轴数量分类,612 数控铣床的传动系
3、统与主轴部件,1-底座 2-强电柜 3-变压器箱 4-垂直升降进给伺服电动机 5-主轴变速手柄和按钮板 6-床身 7-数控柜 8-保护开关 9-挡铁 10-操纵台 11-保护开关 12-横向溜板 13-纵向进给伺服电动机 14-横向进给伺服电动机 15-升降台 16-纵向工作台,典型数控铣床传动系统,数控铣床主传动系统,62 数控铣削加工工艺的分析,621 数控铣削的主要加工对象,1平面类零件 加工面平行或垂直于水平面,或加工面与水平面的夹角为定角的零件为平面类零件。其特点是各个加工面是平面,或可以展开成平面。一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动(即两轴半坐标联动)就可以把它们加工出来。,a)
4、带平面轮廓的平面零件 b)带斜平面的平面零件 c)带正圆台和斜筋的平面零件,2.变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件。变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面,但在加工中,加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条线。最好采用四坐标或五坐标数控铣床摆角加工,在没有上述机床时,可采用三坐标数控铣床,进行两轴半坐标近似加工。,3曲面类零件 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不能展开为平面,加工时,加工面与铣刀始终为点接触。常用两轴半联动数控铣床来加工精度要求不高的曲面;精度要求高的曲面类零件一般采用三轴联动数控铣床加工;当曲面较复杂、通道较狭窄、会伤及毗邻
5、表面及需刀具摆动时,要采用四轴甚至五轴联动数控铣床加工。,1采用数控铣削加工内容 (1)工件上的曲线轮廓内、外形,特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。 (2)已给出数学模型的空间曲线。 (3)形状复杂,尺寸繁多,划线与检测困难的部位。 (4)用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内、外凹槽。 (5)以尺寸协调的高精度孔或面。 (6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。,622 数控机床铣削加工内容的选择,2不宜采用数控铣削加工内容 (1)需要进行长时间占机和进行人工调整的粗加工内容,如以毛坯粗基准定位划线找正的加工。 (2)必须按专用工装协调的加工内容(如标准样件、
6、协调平板、模胎等)。 (3)毛坯上的加工余量不太充分或不太稳定的部位。 (4)简单的粗加工面。 (5)必须用细长铣刀加工的部位,一般指狭长深槽或高筋板小转接圆弧部位。,623 数控铣床加工零件的结构工艺性分析,1零件图样尺寸的正确标注 构成零件轮廓的几何元素(点、线、面)的相互关系(如相切、相交、垂直和平行等),的给定条件是否充分,应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。 2保证获得要求的加工精度 检查零件的加工要求,如尺寸加工精度、形位公差及表面粗糙度在现有的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。对一些特殊情况,如面积较大的薄板,当其厚度小于3mm时,就应在工
7、艺上充分重视这一问题。3零件内腔外形的尺寸统一,4尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸 (1)内槽圆弧半径R的大小决定着刀具直径的大小,所以内槽圆弧半径R不应太小。一般,当R0.2H(H为被加工轮廓面的最大高度)时,可以判定零件上该部位的工艺性不好。 (2)零件铣削槽底平面时,槽底面圆角或底板与肋板相交处的圆角半径r不要过大。因为铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D2r(D为铣刀直径),当D越大而r越小时,铣刀端刃铣削平面的面积越大,加工平面的能力越强,铣削工艺性当然也越好。,肋板高度与内孔转接圆 弧对零件铣削工艺性的影响,零件底面与肋板的转接圆弧对零件铣削工艺性的影响,5保证基准统一 最好采用统一
8、基准定位,因此零件上应有合适的孔作为定位基准孔,也可以专门设置工艺孔作为定位基准(如在毛坯上增加工艺凸台或在后继工序要铣去的余量上设基准孔)。若无法制出工艺孔,最起码也要用精加工表面作为统一基准,以减少二次装夹产生的误差。6分析零件的变形情况 零件在数控铣削加工时的变形较大时,就应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防。,624 数控铣削零件毛坯的工艺性分析,1毛坯应有充分的加工余量,稳定的加工质量 毛坯主要指锻、铸件,因模锻时的久压量与允许的错模量会造成余量多少不等,铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不等。2分析毛坯的装夹适应性 主要考虑毛坯在加工时定位和夹
9、紧的可靠性与方便性,以便充分发挥数控铣削在一次安装中加工出较多待加工面。对于不便装夹的毛坯,可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台来定位与夹紧,也可以制出工艺孔或另外准备工艺凸耳来特制工艺孔作定位基准。3分析毛坯的余量大小及均匀性 4尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸 主要是考虑在加工时要不要分层切削,分几层切削。也要分析加工中与加工后的变形程度,考虑是否应采取预防性措施与补救措施。,63 数控铣削加工工艺路线的拟订,1平面轮廓的加工方法,这类零件的表面多由直线和圆弧或各种曲线构成,通常采用3坐标数控铣床进行两轴半坐标加工(图612)。,平面轮廓铣削,2固定斜角平面的加工方法,固定斜角平面是与
10、水平面成一固定夹角的斜面,常用的加工方法如下: (1)当零件尺寸不大时,可用斜垫板垫平后加工;如果机床主轴可以摆角,则可以摆成适当的定角,用不同的刀具来加工。当零件尺寸很大,斜面斜度又较小时,常用行切法加工,但加工后,会在加工面上留下残留面积,需要用钳修方法加以清除,用3坐标数控立铣加工飞机整体壁板零件时常用此法。当然,加工斜面的最佳方法是采用5坐标数控铣床,主轴摆角后加工,可以不留残留面积。 (2)对于正圆台和斜筋表面,一般可用专用的角度成型铣刀加工。其效果比采用5坐标数控铣床摆角加工好。,3变斜角面的加工,(1)对曲率变化较小的变斜角面,用 4坐标联动的数控铣床,采用立铣刀(但当零件斜角过
11、大,超过机床主轴摆角范围时,可用角度成型铣刀加以弥补)以插补方式摆角加工。 (2)对曲率变化较大的变斜角面,用4坐标联动加工难以满足加工要求,最好用5坐标联动数控铣床,以圆弧插补方式摆角加工。 (3)采用3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。,两轴半坐标行切法加工曲面,3轴联动行切法加工曲面的切削点轨迹,4曲面轮廓的加工方法,632 进给路线的确定,1顺铣和逆铣的选择,a) 顺铣 b) 逆铣,1)顺铣和逆铣,当工件表面无硬皮,机床进给机构无间隙时,应选用顺铣,按照顺铣安排进给路线。因为采用顺铣加工后,零件已加工表面质
12、量好,刀齿磨损小。精铣时,尤其是零件材料为铝镁合金、钛合金或耐热合金时,应尽量采用顺铣。 当工件表面有硬皮,机床的进给机构有间隙时,应选用逆铣,按照逆铣安排进给路线。因为逆铣时,刀齿是从已加工表面切入,不会崩刀;机床进给机构的间隙不会引起振动和爬行。,2)顺铣和逆铣的选用,2铣削外轮廓的进给路线,(1)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,应避免沿零件外轮廓的法向切入,而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,也应避免在切削终点处直接抬刀,要沿着切削终点延伸线逐渐切离工件。 (2)当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
13、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。,3铣削内轮廓的进给路线,(1)铣削封闭的内轮廓表面,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。当内部几何元素相切无交点时,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。 (2)当用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,提高内孔表面的加工精度和质量。,4铣削内槽的进给路线,所谓内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹槽。
14、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。下图所示为加工内槽的三种进给路线。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c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。,5铣削曲面轮廓的进给路线,铣削曲
15、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,如下图所示发动机大叶片,当采用图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。,633 夹具的选择,(1)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
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