【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 嚴(yán)格。刀具及刀柄的選擇應(yīng)從多方面進(jìn)行考慮，如機(jī)床的加工能力、加工工序、工件的材料性能、切削用量的選擇以及其他一些相關(guān)的因素。刀具選擇總的原則是：既要求精度高、強(qiáng)度大、剛性好、壽命長(zhǎng)，又要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具的剛性[1]。 銑削用刀及其選擇 數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)如下：(1)銑刀半徑應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑，一般取。(2)零件的加工高度，以保證刀具有足夠的剛度。(3)粗加工內(nèi)輪廓時(shí)，銑刀最大直徑可按下()計(jì)算： ()式中 ——輪廓的最小凹圓角半徑； ——圓角鄰邊夾角等分線上的精加工余量； ——精加工余量；——圓角兩鄰邊的最小夾角。(4)用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時(shí)，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑，即直徑為，編程時(shí)取刀具半徑為。對(duì)于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)銑刀。 刀具材料應(yīng)該滿足零件的加工要求如今所使用的金屬切削材料主要有五類(lèi)：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）、聚晶金剛石。 (1)根據(jù)數(shù)控加工對(duì)刀具的要求，選擇刀具材料的一般原則是盡可能選用硬質(zhì)合金刀具。只要加工情況允許則選用硬質(zhì)合金刀具，就不用高速鋼刀具。 (2)陶瓷刀具不僅用于加工各種鑄鐵和不同鋼材料，也適用于加工有色金屬和非金屬材料。使用陶瓷刀片，無(wú)論什么情況都要用負(fù)前角。為了不易崩刃，必要時(shí)可將刃口倒鈍。陶瓷刀具在下列情況下使用效果欠佳：短零件的加工；沖擊大的斷續(xù)切削和重切削；鈹、鎂、鋁和鈦等的單質(zhì)材料及其合金的加工(易產(chǎn)生親合力，導(dǎo)致切削刃剝落或崩刃)。 (3)金剛石和立方氮化硼都屬于超硬刀具材料，它們可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度值小。一般可用切削液。聚晶金剛石刀片一般僅用于加工有色金屬和非金屬材料。立方氮化硼刀片一般適用加工硬度HBW的冷硬鑄鐵、合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、高速鋼、軸承鋼以及硬度HBS的鎳基合金、鈷基合金和高鈷粉末冶金零件。 (4)從刀具的結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面，數(shù)控加工應(yīng)盡可能采用鑲塊式機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片，以減少刀具磨損后的更換和預(yù)調(diào)時(shí)間。(5)選用涂層刀具，以提高耐磨性和壽命。 銑削用量的確定在銑削過(guò)程中，如果能在同一時(shí)間內(nèi)切除較多的工件材料，就會(huì)有較高的生產(chǎn)效率?？梢?jiàn)較高的背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度均能增加工件材料的切除量。但是，影響銑刀使用壽命最顯著是切削速度，其次是進(jìn)給量，而背吃刀量的影響最小。所以，為了保證銑刀較長(zhǎng)的使用壽命，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用較大的吃刀量，其次是選擇較大的進(jìn)給量，最后才是選擇適宜的銑削速度。 吃刀量的選擇當(dāng)?shù)毒咩娤骷庸r(shí)，刀具切入工件包括兩個(gè)方向和深度，即銑削深度和銑 削寬度。(1)切削深度(背吃刀量)切削深度也稱(chēng)為背吃刀量，在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，可以等于加工余量，即盡量做到一次進(jìn)給銑去全部的加工余量，這是提高生產(chǎn)效率的一個(gè)有效措施。只有當(dāng)表面粗糙度要求小于時(shí)，為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，才需要考慮保留一定的余量后進(jìn)行精加工。(2)切削寬度(側(cè)吃刀量)在編程軟件中稱(chēng)為步距，一般切削寬度與刀具直徑成正比。在粗加工中，取較大的步距有利于提高加工效率。使用平底刀進(jìn)行切削時(shí)，一般的取值范圍為：。而使用圓鼻刀進(jìn)行加工，刀具直徑應(yīng)扣除刀尖的圓角部分，即 (為刀具直徑，為刀尖圓角半徑)，而可以取到。而在使用球頭刀進(jìn)行精加工時(shí)，步距的確定應(yīng)首先考慮所能達(dá)到的精度和表面粗糙度。(3)背吃刀量或側(cè)吃刀量與表面質(zhì)量的要求，如果圓周銑削的加工余量小于，端銑的加工余量小于，粗銑一次進(jìn)給就可以達(dá)到要求。當(dāng)余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可以分兩次進(jìn)給完成。，可分粗銑和半精銑兩步進(jìn)行。粗銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量應(yīng)盡量做到一次進(jìn)給去除全部的加工余量，工藝系統(tǒng)剛性較差或機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，可分兩次進(jìn)給完成。粗銑后留加工余量，然后在半精銑時(shí)切除。，可分粗銑、半精銑、精銑三步進(jìn)行。半精銑時(shí)背吃刀量或側(cè)吃刀量取；精銑時(shí)，圓周銑削的側(cè)吃刀量取，面銑刀背吃刀量取。 每齒進(jìn)給量的選擇 粗銑時(shí)，切削力是限制提高進(jìn)給量的主要因素，進(jìn)給量主要是根據(jù)銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，刀桿的剛度，刀齒的強(qiáng)度及銑床、夾具、工件的工藝系統(tǒng)剛度綜合來(lái)確定的。在強(qiáng)度和剛度許可的條件下，進(jìn)給量可以選取得較大一些。精加工時(shí)，表面粗糙度是限制進(jìn)給量提高的主要因素。為了減少工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，減小已加工表面的殘留面積高度，一般選取較小的進(jìn)給量。每齒進(jìn)給量的選擇方法總結(jié)如下： (1)一般情況下，粗銑取大值，精銑取小值。 (2)對(duì)剛性較差的工件，或所用的銑刀強(qiáng)度較低時(shí)，銑刀每齒進(jìn)給量應(yīng)適當(dāng)減小。 (3)在銑削加工不銹鋼等冷硬傾向較大的材料時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大銑刀每齒進(jìn)給量，以免刀刃在冷硬層上切削，最后導(dǎo)致加速刀刃的磨損。 (4)精銑時(shí)，銑刀安裝后的徑向及軸向圓跳動(dòng)量越大，則銑刀每齒進(jìn)給量應(yīng)相應(yīng)適當(dāng)?shù)販p小。 (5)用帶修光刃的硬質(zhì)合金銑刀進(jìn)行精銑時(shí)，只要工藝系統(tǒng)的剛性好，銑刀每齒進(jìn)給量可適當(dāng)增大，但修光刃必須平直，并與進(jìn)給方向保持較高的平行度，這就是所謂的大進(jìn)給量強(qiáng)力銑削，可以充分發(fā)揮銑床和銑刀的加工潛力，提高銑削加工效率。確定銑刀每齒進(jìn)給量正后，進(jìn)給速度可按下()計(jì)算： ()式中：為每齒切削量，為銑刀的齒數(shù)，為轉(zhuǎn)速。 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速主要根據(jù)切削速度確定： ()式中：為切削速度,單位；為刀具直徑, 單位。 數(shù)控加工工藝文件數(shù)控加工工藝文件不僅是進(jìn)行數(shù)控加工和產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)，也是操作者遵守和執(zhí)行的規(guī)程，同時(shí)還為產(chǎn)品零件重復(fù)生產(chǎn)積累了必要的工藝資料，完成了技術(shù)儲(chǔ)備。這些專(zhuān)用技術(shù)文件既是數(shù)控加工的依據(jù)，也是需要操作者遵守、執(zhí)行的規(guī)則，有的則是加工程序的具體說(shuō)明，目的是讓操作者更明確加工程序的內(nèi)容、裝夾方式、各個(gè)加工部位所選用的刀具及其他技術(shù)問(wèn)題。該文件包括了編程任務(wù)書(shū)、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控加工程序單等。（1）數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū) 編程任務(wù)書(shū)闡明了工藝人員對(duì)數(shù)控加工工序的技術(shù)要求、工序說(shuō)明和數(shù)控加工前應(yīng)保證的加工余量，是編程人員與工藝人員協(xié)調(diào)工作和編制數(shù)控程序的重要依據(jù)之一。（2）數(shù)控加工工序卡 數(shù)控加工工序卡與普通加工工序卡很相似，所不同的是：工序簡(jiǎn)圖中應(yīng)注明編程原點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)，要有編程說(shuō)明及切削參數(shù)的選擇等，它是操作人員進(jìn)行數(shù)控加工的主要指導(dǎo)性工藝資料。（3）數(shù)控加工刀具卡片 數(shù)控加工刀具卡主要有刀具名稱(chēng)、編號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度等內(nèi)容。（4）數(shù)控加工程序單數(shù)控加工程序單是編程人員根據(jù)工藝分析情況，按照機(jī)床特點(diǎn)的指令代碼編制的。它是記錄數(shù)控加工工藝過(guò)程、工藝參數(shù)的清單，有助于操作人員正確理解加工程序內(nèi)容。3 凸輪零件的加工 銑刀的切削分析銑刀的每一個(gè)刀齒相當(dāng)于一把車(chē)刀，它的切削規(guī)律基本與車(chē)削相似。但銑削是斷續(xù)切削，銑刀的每一把刀齒都受到切削力，因此銑削合力為銑刀的所有刀齒所受力的總和。，凸輪加工的銑削方式是以周銑為主。 銑削切削層參數(shù) 在工件切削過(guò)程中，銑削不同于車(chē)削，刀具開(kāi)始旋轉(zhuǎn)、工件進(jìn)給，整個(gè)過(guò)程中，工件保持連續(xù)切削。銑刀上一般有多個(gè)刀刃，所以金屬的銑削是后一刀齒在前一刀齒加工后進(jìn)行切削的，因此銑削的切削層應(yīng)是兩把刀加工面之間的加工層，周銑的切削層參數(shù)定義如下。(1)切削層公稱(chēng)厚度在基面內(nèi)度量的相鄰刀齒主切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡間的距離。，直齒圓柱銑刀刀齒在任意位置的切削厚度。圖示的虛線為前刀齒加工軌跡，當(dāng)現(xiàn)刀齒旋轉(zhuǎn)角時(shí)，刀齒在加工軌跡上所在的位置為點(diǎn)，前刀齒在同樣角度位置時(shí)加工軌跡上點(diǎn)為點(diǎn)，它們之間距離為每齒進(jìn)給量，即銑刀每轉(zhuǎn)一齒工件相對(duì)銑刀在進(jìn)給方向上的移動(dòng)距離。根據(jù)定義可知，此點(diǎn)切削層厚度為 () 可見(jiàn)，每齒進(jìn)給量或角的增大都將增大切削層公稱(chēng)厚度。而且，當(dāng)時(shí)，切削層厚度為，當(dāng)時(shí)，切削層厚度最大。 a）周銑 b）端銑 銑削切削層參數(shù)(2)切削層公稱(chēng)寬度：銑削的切削層公稱(chēng)寬度是指主切削刃與工件切削面的接觸長(zhǎng)度（近似值）。直齒圓柱銑刀銑削的切削層寬度為 ()即切削層寬度等于背吃刀量，值得注意的是，銑削的背吃刀量與一般車(chē)削所定義的不同，它是平行于銑刀軸線方向度量的被切削層尺寸，因此，對(duì)于圓周銑，背吃刀量為工件在銑刀軸線方向上被切削的尺寸。(3)切削層公稱(chēng)橫截面積直齒圓周銑削的公稱(chēng)截面面積同樣為切削厚度與被吃刀量的積。 ()因?yàn)殂娤髑邢鲗雍穸仁亲兓?，所以切削層公稱(chēng)橫截面積也是變化的，由圖可知，當(dāng)時(shí)，切削層公稱(chēng)橫截面面積最小，為，當(dāng)時(shí)，公稱(chēng)橫截面面積最大。 立銑刀的切削受力與變形(1)立銑刀的切削受力分析 在切削金屬材料時(shí)，立銑刀要受到阻止刀具切除切屑的阻力（即銑削力）。在不同的加工條件下，銑削力的變化范圍較大。分析認(rèn)為，銑刀切削時(shí)，工件材料將發(fā)生部分彈性變形和塑性變形，并對(duì)刀具產(chǎn)生抗力；同時(shí)，刀具與切屑、刀具與工件之間要產(chǎn)生摩擦力，銑削力就是二者的合力。 在研究立銑刀受力情況時(shí)，通?？蓪?duì)一個(gè)刀齒進(jìn)行分析。將銑削力分解為相互垂直的三個(gè)分力，即切向分力、。 立銑刀受力與變形示意圖 切向分力可視為與銑刀外圓相切，則銑刀所受的切削阻力矩為為銑刀刃部直徑），它消耗主要?jiǎng)恿?，使刀具發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，并影響主軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和剛度。徑向分力是工件作用于銑刀半徑方向上的推力，它使刀具發(fā)生彎曲變形，并影響主軸的彎曲強(qiáng)度和剛度。軸向分力沿機(jī)床主軸的軸線方向作用于銑刀，它將刀桿推向主軸，使刀具發(fā)生壓縮變形變形。銑削時(shí)，如果有個(gè)刀齒參與切削，則分力、和由各刀齒上的分力、和合成得到。(2)立銑刀銑削力的計(jì)算立銑刀銑削時(shí)，任一瞬時(shí)作用于刀齒上的切向分力的計(jì)算公式為 ()式中，為工件材料性能對(duì)銑削力的影響常數(shù)，為銑削深度()，為銑刀每齒進(jìn)給量()，為銑削寬度()，為銑刀齒數(shù)，為銑刀直徑()，為銑刀前角對(duì)銑削力的影響系數(shù)，為銑削速度對(duì)銑削力的影響系數(shù)。 切削分力的比值銑削條件比值不對(duì)稱(chēng)銑削逆銑順銑立銑：，～～～～ 平面凸輪零件的加工 盤(pán)型凸輪的加工 ，平面凸輪零件是平面輪廓零件加工的典型零件，它的輪廓是由圓弧與直線組成。（1）零件加工工藝分析零件圖樣的尺寸、視圖都完整，表達(dá)清楚，幾何關(guān)系明確，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也很好，無(wú)難以加工的結(jié)構(gòu)。側(cè)面與底面垂直，零件的厚度不厚，在垂直方向可一刀切削完成；零件的精度要求較高；，，要采用粗銑一半精銑一精磨的工藝路線；用數(shù)控銑床只能完成半精加工，精加工需淬火后磨削完成；可用零件的大平面和兩孔作定位基準(zhǔn)；零件的材料是CrWMn剛，淬火后硬度為58～62。數(shù)控銑削工藝完成半成品，為半精加工。已加工好孔和平面，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度為22～26，切削加工性較好。（2）夾具的選擇根據(jù)零件被加工表面的情況，該零件需要限制5個(gè)自由度，可采用一面兩孔的定位方法。為了露出被加工表面，不能從周邊壓緊，而采用螺釘、壓板機(jī)構(gòu)從中間壓緊。應(yīng)該注意，由于在加工過(guò)程中，切削力是由夾具、工件、墊板之間產(chǎn)生的摩擦力來(lái)平衡的，因此在不影響周邊銑削的情況下，夾具、墊板的面積盡可能選大一些。這個(gè)夾具是一種專(zhuān)用夾具，凸輪批量較大時(shí)，用這個(gè)夾具可提高生產(chǎn)效率。 一面兩孔夾具示意圖（3）刀具的選擇加工該凸輪用立銑刀，直徑可大可小，根據(jù)剛性好、耐用度高這樣一個(gè)特點(diǎn)，選擇高速立銑刀。其切削長(zhǎng)度L=40，可以滿足要求。（4）切削用量的選擇主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度。（5）進(jìn)給路線的確定在x、y方向：，確定A點(diǎn)為開(kāi)始切削點(diǎn)，同時(shí)選定下刀、抬刀點(diǎn)M、N。：M—A—B—C—D—E—F—G—H—I—A—N。在z方向：快速下刀點(diǎn)，切削深度。 凸輪在x、y方向的進(jìn)給路線（6）填寫(xiě)數(shù)控加工工序卡片（） 銑凸輪輪廓加工工序卡材料45鋼零件號(hào)812程序號(hào)8121操作序號(hào)內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度刀具號(hào)數(shù)類(lèi)型直徑1銑凸輪輪廓200080、2001 立銑刀20 凸輪在z方向的進(jìn)給路線 槽型凸輪的加工，其外部輪廓尺寸已經(jīng)由前道工序加工完成，本工序的任務(wù)是在銑床上加工槽與孔。零件材料為HT200，其數(shù)控銑床加工工藝分析如下。（1）零件圖工藝分析凸輪槽形內(nèi)、外輪廓由直線和圓弧組成，幾何元素之間關(guān)系描述清楚完整，凸輪槽側(cè)面與、兩個(gè)內(nèi)孔表面粗糙度要求較高，為。凸輪槽內(nèi)外輪廓面和孔與底面有垂直度要求。零件材料為HT200，切削加工性能較好[2]。根據(jù)上述分析，凸輪槽內(nèi)、外輪廓及、兩個(gè)孔的加工應(yīng)分粗、精加工兩個(gè)階段進(jìn)行，以保證表面粗糙度要求。同時(shí)以底面A定位，提高裝夾剛度以滿足垂直度要求。 平面槽形凸輪零件圖（2）確定裝夾方案根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工、兩個(gè)孔時(shí)，以底面A作定位基準(zhǔn)(必要時(shí)可設(shè)工藝孔)。加工凸輪槽內(nèi)外輪廓時(shí)，采用“一面兩孔方式定位，即以底面A和、兩個(gè)孔為定位基準(zhǔn)，采用螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊，[13]。 凸輪裝夾示意圖1－開(kāi)頭