肋板类零件的数控加工工艺及编程毕业设计.doc

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1、摘 要本论文研究肋板类零件的数控加工工艺及编程，肋板类零件是航空发动机等航空设备中应用广泛的一类零件，通常用作支撑件，其结构较为复杂，一般使用数控加工方法进行制造。本文使用大型CAD/CAM软件UG进行了肋板零件的实体建模，分析了肋板零件的工艺特性，设计了数控加工工艺并编制了加工程序,最后使用UG软件的加工仿真功能对所设计的加工工艺化及加工程序进行了切削仿真，验证了加工工艺及加工程序的正确性。本文设计的数控加工工艺及数控编程方法有一定的通用性，对同类型零件的数控加工有一定的参考价值。关键词: UG软件；数控加工工艺；数控编程 AbstractPresent paper research rib

2、bed plate class components numerical control processing craft and programming，The ribbed plate class components are aeronautical equipments and so on in aircraft engine apply widespread kind of components, Usually serves as the support, Its structure is complex, The general use numerical control pro

3、cessing method carries on the manufacture. This article used large-scale CAD/CAM software UG to carry on the ribbed plate components entity modeling, Has analyzed the ribbed plate components craft characteristic, Has designed the numerical control processing craft and has established the processing

4、procedure, Finally used the UG software the processing simulation function for processing technologizing which designed and processes the procedure to carry on the cutting simulation, Has confirmed the processing craft and the processing procedure accuracy. This article designs the numerical control

5、 processing craft and the numerical control programming method， has certain versatilityHas certain reference value to the same type components numerical control processing.Keyword:UG softare;CNC Machining Technology;NC Programming 目 录摘 要1 ABSTRACT2目 录3第1章 绪 论51.1 UG NX概况5 1.2 UG NX软件的特点61.2.1可管理的开发环

6、境7 1.2.2完整的全流程解决方案7 1.2.3知识驱动自动化71.2.4数字化仿真、验证和优化能力 71.2.5系统级的建模能力7 1.3 UG NX模块简介8 1.3.1 UG NX软件的常用模块81.4工作环境91.4.1工具条的定制9第2章 零件实体建模122.1零件结构分析122.1.1实体分析12 2.1.2建模中注意事项122.1.3 UG特征分类122.1.4 UG实体建模概述132.1.5零件建模的过程142.1.6层的操作1422零件建模172.2.1建模步骤和方法17第3章 数控加工工艺分析213.1刀具的选择213.1.1数控刀具的特点213.1.2数控刀具的基本特征

7、223.1.3数控刀具的类型223.1.4数控刀具的材料233.1.5可转位铣刀的选用特点243.1.6各种高效铣削方法263.2零件工艺特性分析283.2.1数控铣削加工部位及内容的选择与确定283.2.2 数控铣削加工零件的工艺性分析283.2.3数控铣削加工工艺路线的拟定293.2.4工序的划分303.2.5加工顺序的安排313.2.6加工路线的确定313.3工艺设计313.3.1工艺方案31第4章 数控加工编程364.1加工环境364.1.1加工功能菜单384.1.2 操作导航员38 4.2粗加工404.2.1设置加工方法404.2.2建立刀具404.2.3采用装夹方式W1加工4243

8、半精加工4244精加工444.5仿真加工48第5章 总 结50致谢51参考文献52第1章 绪 论计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术是20世纪最杰出的十大工程成就之一。CAD/CAM软件是CAD/CAM技术的载体，CAD/CAM技术的优势在很大程度上体现在CAD/CAM软件的应用上。CAD/CAM软件属知识密集型产品，它的应用需要大量基础知识理论指导。CAD/CAM技术是制造工程技术与计算机技术紧密结合、相互渗透而发展起来的一项综合性应用技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强、应用范围广等特点。CAD/CAM技术是先进制造技术的重要组成部分，它的发展和应用使传统的产品设计、制造内容和工作

9、方式等都发生了根本性的变化。CAD/CAM技术已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。1.1 UG NX概况UGS公司起源于美国麦道飞机公司。麦道公司于1976年投资进行UG软件的开发，并将其应用于飞机的设计与制造过程之中。在此后的数十年中UG一直处于不断地研发过程之中。1987年，通用公司（GM）将UG作为其C4（CAD/CAM/CAE/CIM）项目的战略性核心系统，进一步推动了UG的发展。1989年普惠发动机公司（P&W）选择UG作为其辅助设计软件。1990年UG成为麦道公司的机械CAD/CAM/CAE的标准。1991年UGS公司并入美国EDS公司，以EDS UG运作。

10、1992年富士通公司订购UG1200套，同年，麦道飞机公司订购UG3000套。1996年通用公司一次订购10000套UG及iMAN软件，将UG作为其企业核心CAD/CAM系统。1998年EDS UG并购Intergraph公司的机械软件部，成立Unigraphics Solutions Inc。2001年9月EDS公司收购SDRC公司，将其与UGS组成Unigraphics PLM Solutions事业部。EDS的PLM Solutions事业部关注产品全生命周期的管理理念，造就了业界公认的优秀软件，用户遍布世界500强中的107强，在航空、汽车等领域应用尤其广泛。2003年3月PLM So

11、lution事业部被3家公司以现金支付方式从EDS公司收购，成为独立公司UGS公司。UGS公司拥有IDEAS、UG、SolidEdge等著名CAD软件和TeamCenter系列PLM软件，为用户提供多级化的、集成的、企业级的包括软件与服务在内的完整的数字化产品开发解决方案。1983年Unigraphics 进入市场。1986年起Unigraphics引入业界领先的实体建模核心Parasolid.1993年Unigraphics引入复合建模的概念，将实体建模、曲面建模、线框建模及参数化、特征化建模容为一体。1995年Unigraphics首次发布Windows NT版本。1996年Unigrap

12、hics发布了高级装配功能模块、先进的CAM模块以及工业造型模块，在全球发展迅猛，并占领了巨大的市场份额。1997年Unigraphics新增了包括WAVE在内的一系列工业领先的新功能。2000年发布首个嵌入“基于知识工程”语言的软件产品UG V17。2001年发布新版本UG V18，调整了对话框，使设计更加便捷。2002年推出UG NX1，其中“NX”是当时EDS的内部开发代号，有Next Generation的含义，表明UG软件开始致力于成为新一代系统架构和开发平台。2002年推出UG NX2和IDEAS NX Series。2004年UGS公司推出的UG NX3集成了IDEAS的重要功能

13、和迁移工具，将UG和IDEAS的CAD/CAM/CAE技术完全集成到TeamCenter开放式PDM、协同和可视化环境中。目前Unigraphics软件在航天航空、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其他高科技应用领域的机械设计和模具制造自动化中得到了广泛的应用，不仅显著简化了复杂产品的设计，提高了产品的设计水平，而且降低了产品的制造成本，提高了企业的敏捷制造能力和快速响应市场的能力。UGS一直支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，UG在美国的航空业装机量已超过10000台套，占有90%以上的俄罗斯航空市场和80%的北美汽轮机市场，UG已成为日本著名汽车配件制造商DENSO

14、公司的标准，拥有如Pratt&Whitney和GE喷气发动机公司、B/E航空公司、波音公司、以色列飞机公司、英国航空公司、Northrop Grumman、伊尔飞机和Antonov、3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、 飞利浦公司、吉列公司、Timex、Eureka和Arctic Cat等众多知名客户。UG软件自从1990年进入中国以来，得到了越来越广泛的应用，现已成为我国工业界主要使用的大型CAD/CAE/CAM软件之一。Unigraphics软件作为知识取代制造业自动化技术领域的领先者之一和推进制造业信息化工程的一个重要的技术支撑，很好地体现了设计优化技术与基于产品和过

15、程的知识工程的组合，为制造业产品的敏捷制造和新产品开发的全过程提供了一种最优的解决方案。1.2 UG NX软件的特点Unigraphics NX是一个从初始的概念设计到产品设计、仿真和制造工程的综合产品开发解决方案。Unigraphics建立在统一的关联的数据库基础上，提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到数控加工编程和工程分析真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。1.2.1可管理的开发环境UG NX方案包括对所以产品数据和流程知识实施

16、完全集成的同步管理，从而实现在一个结构化的协同环境中转换产品开发。1.2.2完整的全流程解决方案UG NX应用程序的无缝集成快速传播着对产品和流程信息的变更，从概念一直到制造，使用一套统一的开发系统替代逐点方案。1.2.3知识驱动自动化应用UG NX，在企业的产品开发的所有要素中采取产品和流程知识，以实现流程自动化并最大程度重复利用知识。 Unigraphics NX系统内核中的知识引擎可以嵌入、激活设计过程和制造过程中的专门知识，使用户能够运用远远超过传统解决方案的智能信息去丰富产品的定义。它使设计、工程和制造人员与Unigraphics NX的交互在高效率、面向过程的工作流程和直接汲取企业

17、的知识储备的环境中协同进行，同时使企业能针对标准和设计规则进行实时验证。1.2.4数字化仿真、验证和优化能力UG NX中的综合仿真和验证工具以闭环、连续可重复的验证方式自动检查开发流程中每一个步骤的性能表现和工艺性。1.2.5系统级的建模能力UG NX的结构化概念模型使得设计实践标准化，并允许快速创建变量，将产品开发从基于零件部件的设计转换为系统工程模式。UG NX不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产品工程图等设计功能，而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多

18、种类型数控机床。在整个产品开发过程中应用UG NX，可保持特征间、组件间以及各应用间的相关性。另外它所提供的先进的二次开发工具如UG/Open GRIP、UG/Open API等简单易学，功能丰富，便于用户开发专用CAD系统。1.3 UG NX模块简介1.3.1 UG NX软件的常用模块1.UG/入口2CADUG/实体建模、UG/特征建模、UG/自由曲面建模、UG/用户自定义特征、UG/工程制图、UG/装配建模、UG/ 高级装配、UG/虚拟现实、漫游、 UG/逼真着色、 UG/标准件库系统、 UG/几何公差、UG/WAVE技术3CAMUG/CAM基础、UG/后置处理、UG/车加工、UG/型芯和

19、型腔铣削、UG/固定轴铣削、UG/清根切削、UG/可变轴铣削、UG/顺序铣削、UG/制造资源管理系统、UG/切削仿真、UG/线切削、UG/图形刀轨编辑器、UG/机床仿真、UG/SHOPS、Nurbs（B样条）轨迹生成器4ACEUG/有限元分析、UG/有限元、UG/机构学、UG/注塑模分析5 用户化UG/OpenUG/Open MenuScript、UG/用户界面设计、UG/Open GRIP、UG/Open API、UG/Open+6 WEB产品UG/Web服务器、UG/ Web表示、UG/Web渲染、UG/Gen connect7 数据交换IGES,STEP,DXF二维交换和直接转换器、UG

20、/移植8 钣金应用UG/钣金设计、UG/钣金制造、UG/钣金件排样、UG/高级钣金设计、UG/钣金冲模工程9 其他工程应用UG/管线应用，包括UG/Routing、UG/Tubing、UG/ Piping、UG/Raceway、UG/Steelwok等UG/电气配件、UG/质量工程，包括UG/设计检验UG/检测、UG/逆向工程、UG/快速成型、UG/管理者1.4工作环境1.4.1工具条的定制在UG NX中，为方便用户操作，提供了大量的工具条。当启动某个应用模块后，为使用户能够有较大的图形窗口,UG NX主界面上通常只显示默认状态下的一些常用的工具条及其常用图标，如图1-1。图1.1 UG NX

21、2 建模主界面用户可以根据工作需要自己定制工具条，方法如下：在菜单栏选择“视图”“工具条”“用户化”选项。在菜单栏选择“工具”“自定义”选项。在工具栏区域的任何位置单击MB3，从弹出的快捷菜单中选择“用户化”。打开“用户化”对话框，其中包括4个功能选择卡：工具条、命令、选项和用户工具。选择相应的选项卡，对话框内容也相应地改变。通过设置相关选项，可以进行相应工具条的制定。1 工具栏如图1-2所示，此选项卡用于显示或隐藏某些工具条。在工具栏组合框中，打开工具条名称复选框，则在主界面上显示相应工具条；关闭工具条名称复选框，则在主界面上隐藏相应工具条。此选项还用于装入工具条制定文件，或者按工具条定义文

22、件中的初始定义来重置工具条。图1.3“用户化”对话框-工具条2 命令 此选项卡用于显示或隐藏工具条中的某些图标。在左侧的工具条列表框中选择要定义的工具条，然后在左侧的命令组合框中将显示所选工具条的图标。打开或关闭图标名称前的复选框，就可以使此图标在相应的工具条中显示或者隐藏。图1.4 “用户化”对话框-命令3 选项此选项卡用于设定工具条图标的颜色和尺寸、工具条以及主界面中提示行和状态行的布置方法。注意，提示行和状态的位置和放置方向两个选项的设置必须在重新启动UGNX2后才能生效。4 用户工具此选项卡用于显示、隐藏、加载用户定义的工具条文件。本人毕业设计的主要任务是首先熟练掌握UG软件的设计(C

23、AD),加工(CAM)的模块的应用，然后建立肋板零件的3D实体模型，其次针对肋板零件的特点，制定数控加工工艺，最后编制数控铣加工程序，并进行加工仿真，验证加工程序的正确性。针对加工设备进行后置处理，生成满足实际加工要求的代码。第2章 零件实体建模2.1零件结构分析2.1.1实体分析肋板类零件是航空发动机等航空设备中应用广泛的一类零件，通常用作支撑件，其结构较为复杂，一般使用数控加工方法进行制造。对老师交给的图形进行分析可知，肋板为不规则对称零件，但是它的外形是对称的，只是内部的俩个侧面不是对称的，因此可以利用草图绘制出肋板的一半图形，然后利用镜像操作，生成肋板零件的另一部分。然后对基体进行抽壳

24、和拔模，生成肋板的基本外形。在此基体上建立侧面和底部俩个平面，其中需要建立基准平面和创建需要建立的草图，最后在进行布尔操作，建立倒圆角特征。建模过程遵循先粗后细、先大后小的原则。2.1.2建模中注意事项在建模过程中，要善于抓住主要特征，去掉其中不重要的附加特征，以便迅速找到合适的建模方法。这一点在复杂零件的建模中非常重要。在使用各种操作命令的过程中，除了可使用菜单中的命令外，还可以直接单击UG提供的工具图标或用快捷键进行操作。在建模过程中，应随时留意提示行和状态行中的信息，根据提示行的提示休息可准确地进行各种操作。2.1.3 UG特征分类UG实体建模是UG所有其他建模应用的基础。UG实体建模采

25、用基于特征和约束的建模技术，具有交互建立和编辑复杂实体模型的能力，有助于用户快速地进行概念设计和结构细节设计。在UG系统中，可以将特征分为以下几类：体素特征：指简单的三维实体模型，如长方体、圆柱体、圆锥体和球体等。扫描特征：指通过对草图或曲线及实体表面等进行拉伸、旋转或沿导向线扫描来创建三维模型。基准特征：也称参考特征，是辅助设计工具，包括基准平面、基准轴和基准坐标系。成型特征：依附于某个实体的特征，如孔、槽、沟槽、腔体、圆台和凸台等。自定义特征：用户自己定义的特征。操作特征：在实体上进行的以操作为特点的特征，如偏置、抽壳、倒圆角、倒斜角、布尔运算等。2.1.4 UG实体建模概述UG实体建模是

26、基于特征的建模，而不是低层次的基于CAD的几何体，在UG中提供了强大的面向工程的成型特征。UG实体建模是基于约束的建模，模型的几何体是由约束来驱动的，约束是定义模型几何体的一组设计规则，可以是尺寸约束或几何约束（如平行和相切）。UG实体建模是参数化的建模，用于模型定义的参数值随模型存储，最终模型随着一个或多个对象的改变而改变。UG中的特征是以参数形式定义的，其大小和位置均可进行尺寸驱动的编辑。例如，通过定义直径和长度定义一个孔，可以通过输入新的尺寸值来直接编辑孔特征参数。通过使用相对于模型上所选几何体的位置关系来定位特征，于是该特征与此几何体关联起来，可以通过改变定位尺寸的值来编辑特征的位置。

27、UG模型中的特征具有相关性，即在一个部件中，某一个特征的参数变化将引起相关特征的变化。特征间的约束和关系是在模型创建过程中系统自动建立的。例如，一个通孔与此孔所穿过的模型上的面相关联，如果改变了模型的面，那么由与此面关联的孔将自动更新。特征可以按照矩形和圆周的形式形成阵列，阵列中的所有特征都与父特征相关联。在UG中提供了基准特征，如基准面、基准轴和基准坐标系。这些基准特征可以用于当用户在圆柱、圆锥、球和旋转实体上生成特征时作为参考几何体。任何用参考特征生成的特征都与此参考特征关联。UG中的特征间具有依附关系。如果一个特征依附于另一个对象而存在，则它是此对象的子特征或依附者，而此对象就是其子特征

28、的父特征。例如一个抽壳对象是在长方体中生成的，则长方体就是父，而抽壳就是它的子。父可以有多个子，而子也可以有多个父。子特征同时也可以是其他特征的父特征。如果需要了解部件文件中各特征间的所有依附关系，可以使用建模导航器。总之，UG提供了丰富的实体建模工具，用户可以根据设计意图选择正确的建模策略。2.1.5零件建模的过程设计零件的过程就是利用UG的各种特征逐步实现设计要求的过程。一般可以把零件建模的过程想象成一个加工过程，如图2-1所示，检模次序遵循加工次序，将有助于减少模型更新故障。 图2.1特征及零件设计设计基体，相当于构造“毛坯”，是后续特征设计的基础。生成毛坯的方法有体素特征和扫描特征。“

29、粗加工”，利用成型特征以及基准特征和自定义特征，模拟粗加工过程，完成零件基本形状的设计。“精加工”，利用操作特征，完成零件的细节设计。2.1.6层的操作1 层的概念层是建模时为了方便选择和显示不同种类的几何对象而设定的。所有的层在建模之前已经存在了，不同的几何对象放在不同的层，可以通过对层的操作来对同一类几何对象进行共同操作。层的概念类似于设计师在多个透明覆盖层上建立模型的方法，一个层相当于每层上可包含任意数量的对象，因此一个层可以含有部件的所有对象，而部件中的对象也可分布在多层中。2 层的状态层有4种状态：工作、可选、可见、不可见。工作层是指用户正在使用的层，它总是可见的且能够操作；可选层是

30、指该层上的几何对象和视图可见且可选择；可见层是指该层上的几何对象和视图中可见但不可选择；不可见层是指该层的几何对象和视图不可见。在个部件的所有层中，只有一个层是工作层，当前的操作只能在工作层上进行，工作层的层呈显示在屏幕左下角的工作层设定区中。用户可以对其他层的状态进行设置，以方便操作。3层的设置在菜单栏选择“格式”层的设置选项或单击图标，系统就弹出如图2-2层设置对话框利用此对话框可以进行层的状态设置、层的信息查询及层的类目编辑。顶端工作文本框显示工作层的层号，中间上部的列表框列出层分类的目录，在层/状态列表框中选择预设置的层号，再选择可选的、作为工作层、只可见、不可见等4个按钮设置层的状态

31、，然后单击“确定”或“应用”按钮即可。工作层的设置也可使用在此对话框的工作文本框中或屏幕上的工作层设定区中直接修改的方法实现。图2.2层设置对话框4层的移动和复制如果要调整对象所在的图层，通过格式中的“移至层”或“复制到层”两个命令来完成。单击“移至层”命令，先弹出类选择器对话框，选中要移动的对象后，单击“确定”按钮，接着就会弹出如图2-3所示的层移动对话框。在对话框中选择要移入层的层号，再单击“确定”按钮便可以将对象从一层移动到另一层中。图2.3层移动对话框5 层的分组在菜单栏选择“格式”“层组”选项或单击层设置对话框中的“编辑层组”按钮，系统就弹出如图2-4所示的层组对话框。在“类别”文本

32、框中输入层组名称，单击“创建/编辑”按钮，出现如图2-5所示的层组对话框。在“分组的范围”文本框中输入层号或层的范围，或者在层列表框选择放置在该层组的层，并单击“增加”按钮即可完成层的分层。通常约定，120层为实体层，2140层为草图层，4160层为曲线层，6180层为基准层，81100层为片体层。实际操作时，应按照企业CAD/CAM标准层设置进行操作。 图2.4层组设置对话框 图2.5层组设置对话框22零件建模2.2.1建模步骤和方法1.新建一个名为lingjian.prt的部件文件选择“文件” “新建”，弹出新建文件对话框，设置绘图单位（毫米），选择文件类型（*.prt），输入文件名lin

33、gjian，单击“确定”按钮。2.进入建模应用程序选择“应用” “建模”，进入建模应用程序。3.在草图中绘制肋板底部轮廓设置草图所在工作层为1，草图名为sketch_000,草图的放置平面为XCYC平面。按如图2-6所示的形状及约束建立草图，单击退出草图。图2.6肋板外形草图4.创建主体在屏幕左下角的工作图层文本框中输入1，然后回车，使第1层作为工作层，用于放置实体特征。使用拔模命令，选中草图所在工作层1的全部曲线，进行拔模。如图2-7。图2.7 外形拔模5.在草图中绘制肋板外部轮廓设置草图所在工作层为1，草图名为sketch_001,草图的放置平面为YC-ZC平面，按如图2-8所示的形状及约

34、束建立草图，单击退出草图。 图2.8肋板外壁草图6.肋板拔模把第一层作为工作层，使用拔模命令，选中草图所在工作层2的全部曲线，进行拔模。其中要选择“修剪至面/平面”，在随后弹出的矢量构造器对话框中，选择“XC”为拉伸方向，然后在弹出的剪裁面对话框中，选择不延伸裁剪面的方式，并选择肋板的底面作为裁剪面，在拉伸参数的偏置值文本框内，设定偏置为0，单击“确定”按钮，在弹出的布尔运算对话框中单击“并”。7.在草图中绘制肋板底面轮廓设置草图所在工作层为1，草图名为sketch_003,草图的放置平面为XCYC平面。按如图2-9所示的形状及约束建立草图，单击退出草图。图2.9肋板底面草图8.底面拔模同步骤

35、6。9.在草图中建立俩个侧面设置草图所在工作层为1，草图名为sketch_004,草图的放置平面为XCYC平面。按如图2-10所示的形状及约束建立草图，单击退出草图。设置草图所在工作层为1，草图名为sketch_005,草图的放置平面为XCZC平面。按如图2-10所示的形状及约束建立草图，单击退出草图。图2.10肋板侧面及斜面的草图10.侧面拔模同步骤6。11.倒圆角单击倒圆角图标，在弹出的边圆角对话框的默认半径文本框内输入2.5，然后选择肋板顶部斜面的交线，单击“确定”按钮。内壁的倒圆角和底面与底面之间的倒圆角也用相同步骤进行设置。最后得到如下图所示的肋板模型。 图2.11 肋板的线框模型图

36、 2.12 肋板的实体模型 第3章 数控加工工艺分析3.1刀具的选择美、德、日等世界制造业发达的国家无一例外都是刀具工业先进的国家。先进刀具不但是推动制造技术发展进步的重要动力，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。刀具与机床一直是互相制约又相互促进的。今天先进的数控机床已经成为现代制造业的主要装备，它与同步发展起来的先进刀具一起共同推动了加工技术的进步，使制造技术进入了数控加工的新时代。3.1.1数控刀具的特点切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的

37、低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。成为现代数控加工技术的关键技术。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。 3.1.2数控刀具的基本特征数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。3.1.3数控刀具的类型1.按照刀具结构分整

38、体式：钻头、立铣刀等。镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式。特殊形式：复合式、减振式等。2按照切削工艺分车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等。(如图3-1,图3-2) 图3.1外圆车刀 图3.2内孔车刀铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等。(如图3-3,图3-4) 图3.3面铣刀 图3.4整体硬质合金铣刀3.1.4数控刀具的材料1.高速钢刀具高速钢(HSS)刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭藉其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀

39、和立铣刀造中仍有较大的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。2.硬质合金刀具普通硬质合金新型硬质合金超细晶粒硬质合金：粒径在1m以下，这种材料具有硬度高、韧性好、切削刀可靠性高等优异性能。涂层硬质合金：保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性。金属陶瓷：TiC(N)基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间。3.陶瓷刀具不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工。可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料。刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数。可进行高速切削或实现“以车、铣

40、代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍。 4.超硬刀具是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金刚石等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。 3.1.5可转位铣刀的选用特点1.可转位铣刀的选用类型的选择：可转位面铣刀、立铣刀、槽铣刀、专用铣刀等。齿数的选择：为满足不同用户的需要，同一直径

41、的可转位铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。角度的选择：可转位铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。直径的选择：可转位铣刀直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸 。刀片牌号和断屑槽形的选择：合理选择刀片硬质合金牌号的主要依据是被加工材料的性能和硬质合金的性能。用于铣削的刀片槽形一般有轻型、中型和重型。2.可转位铣刀类型的选择可转位面铣刀：主要用于加工较大平面选择，主要有平面粗铣刀、平面精铣刀、平面粗精复合铣刀三种。可转位立铣刀：主要用于加工凸台、凹槽、小平面、曲面等。主要有立铣刀、孔槽铣刀、球头立铣刀、R立铣刀、T型槽铣刀、倒角铣刀

42、、螺旋立铣刀、套式螺旋立铣刀等 。可转位槽铣刀：主要有三面刃铣刀、两面刃铣刀、精切槽铣刀 。可转位专用铣刀：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取决于所用机床和零件的加工要求。3.可转位铣刀齿数（齿距）的选择可转位铣刀的齿数：粗齿铣刀：大余量粗加工、软材料、切削宽度较大、机床功率较小 。中齿铣刀：通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性 。密齿铣刀：用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。不等分齿距铣刀：防止工艺系统出现共振，使切削平稳 ，在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀 。4.可转位铣刀角度的选择可转位铣刀的角度：主偏角：可转位铣刀的主偏角有9

43、0、88、75、70、60、45等几种前角：铣刀的前角可分解为径向前角和轴向前角。常用的前角组合形式如下：双负前角、双正前角、正负前角(轴向正前角、径向负前角)三种。5.可转位铣刀直径的选择面铣刀直径选择：主要是根据工件宽度选择，同时要考虑机床的功率、刀具的位置和刀齿与工件接触形式等，也可将机床主轴直径作为选取的依据，面铣刀直径可按D1.5d（d为主轴直径）选取。一般来说，面铣刀的直径应比切宽大20%50%。立铣刀直径选择：主要考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转速能否达到刀具的最低切削速度要求。 图3.5 45面铣刀 图

44、3.6 铣削加工中的切削力图3.7面铣加工过程3.1.6各种高效铣削方法图3.8 各种高效铣削方法 图3.9 多功能圆刀片铣刀功能：刀片可多次转位，切削刃强度高，切削刃强度高；随切深不同，其主偏角和切屑负载均会变化，切屑很薄，最适合加工耐热合金。图3.10各种整体硬质合金铣刀图3.11球头立铣刀通用性：仿形铣和曲面铣，以坡走铣或螺旋插补铣加工型腔适用于高速加工。图3.12 插铣3.2零件工艺特性分析数控铣削加工的工艺设计是在普通铣削加工工艺设计的基础上，考虑和利用数控铣床的特点，充分发挥其优势，关键在于合理安排工艺路线，协调数控铣削工序与其他工序之间的关系，确定数控铣削工序的内容和步骤，并为程

45、序编制准备必要的条件。3.2.1数控铣削加工部位及内容的选择与确定一般情况下，某个零件并不是所有的表面都需要采用数控加工，应根据零件的加工要求和企业的生产条件进行具体分析，确定具体的加工部位和内容及要求。具体而言，以下情况适宜采用数控铣削加工：由直线、圆弧、非圆曲线及列表曲线构成的内外轮廓；空间曲线或曲面；形状虽然简单，但尺寸繁多，检测的内腔、箱体内部等；用普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体内部等；有严格位置尺寸要求的孔或平面；、能够在一次装夹中顺带加工出来的简单表面或形状；采用数控铣削加工能有效提高生产率，减轻劳动强度的一般加工内容。而像简单的粗加工面、需要用专用工装协调的加工内

46、容等则不宜采用数控铣削加工。在具体确定数控铣削的加工内容时，还应结合企业设备条件、产品特点及现场生产组织管理方式等具体情况进行综合分析，以优质、高效、低成本完成零件的加工为原则。3.2.2 数控铣削加工零件的工艺性分析零件的工艺性分析是制订数控铣削加工工艺的前提，其主要内容包括如下。零件图及其结构工艺性分析.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程，零件的刚性随着加工的进行是否有太大的变化等。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。在零件上是否存在对刀具形状及尺寸有限制的部件和尺寸要求，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。对于零件加工中使用的工艺基准应当着重考虑，它不仅决定了各个加工工序的前后顺序，还将对各个工序加工后各个加工表面之间的位置精度 直接的影响。应分析零件上是否有可以利用的工艺