【文章內容簡介】 較低，重磨較費時，現在已逐漸被可轉位式面銑刀所替代。 可轉位式面銑刀是將可轉位刀片通過夾緊元件夾固在刀體上，當刀片的一個切削刃用鈍 后，直接在機床上將刀片轉位或更換新刀片。這種銑刀在提高加工質量和加工效率，降低成 本，方便操作使用等方面都表現出明顯的優(yōu)越性，目前已得到廣泛應用。 標準可轉位面銑刀的直徑為 16630 mm。粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減小切削扭距。精銑時，銑刀直徑要選大些，盡量包容工件整個加 工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。 圖 17 面銑刀 黃岡職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 共 34 頁 （ 2） 立銑刀 圖 18 (a) 立銑刀 立銑刀是數控加工中用得最多的一種銑刀，主要用于加工凹槽、較小的臺階面以及平面輪廓。如圖 18（ a）所示，立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，它們既可以同時進行切削，也可以單獨進行切削。圓柱表面的切削刃為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。主切削刃一般為為螺旋槽，這樣可增加切削的平穩(wěn)性，提高加工精度。端面刃主要用來加工與側面垂 直的底平面，普通立銑刀的端面中心處無切削刃，故一般立銑刀不宜做軸向進給。目前，市場上已推出了有過中心刃的立銑刀，過中心刃立銑刀可直接軸向進給。如圖 18（ b）所示 ， 圖 18（ b）過中心四刃立銑刀 為了能加工較深的溝槽，并保證有足夠的備磨量，立銑刀的軸向長度一般較長。另外，為改善切屑卷曲情況，增大容屑空間，防止切屑堵塞，立銑刀的刀齒數比較少，容屑槽圓弧半徑則較大。一般粗齒立銑刀刀齒數 Z=3～ 4，細齒立銑刀刀齒數 Z=5～ 8，套式結構 Z=10～ 20， 容屑槽圓弧半徑為 2～ 5mm。 由于數控機床要求銑刀能快速 自動裝卸，而立銑刀刀柄部結構有很大不同。一般由專業(yè)廠家按照一定的規(guī)范制造成統(tǒng)一形式、尺寸的刀柄。直徑大于 Φ 40～160mm 立銑刀可做成套式結構。 立銑刀的有關尺寸參數，如圖 所示，推薦用下述經驗數據選?。? ① 刀具半徑 R 應小于零件內輪廓面的最小曲率半徑， R， 一般取 R=(～)R 曲 。 ② 零件的加工高度 H≤ (1/4～ 1/6)R，以保證刀具有足夠的剛度。 ③ 對于深槽，選取 l=H+(5～ 10)mm(l 為刀具切削部分長度 )。 ④ 加工肋時，刀具直徑為 D=(5～ 10)b(b為肋的厚度 )。 （ 3） 模具銑刀分為 圓錐形立銑刀、圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種。 （ 4） 鍵槽銑刀：可以軸向進給 。 （ 5） 鼓形銑刀：加工固定角度斜面。 R越小，鼓形刀所能加工的斜角范圍越廣，但所獲得的表面質量也越查差。這種刀具的特點是刃磨困難，切削條件差，而且不適于加工有底的輪廓表面。 （ 6） 成形銑刀：漸開線齒面、燕尾槽和 T 形槽等。 黃岡職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 共 34 頁 3）銑刀的選擇 ① 面銑刀主要參數的選擇 應根據側吃刀量 ae選擇適當的銑刀直徑 。 粗齒銑刀用于粗銑鋼件；粗銑鑄件斷續(xù)表面和平穩(wěn)銑削鋼件時，選用細齒銑刀。密齒銑刀用于加工薄壁鑄件。 前角的數值主要根據工 件材料和刀具材料來選擇； ao=5176。 ～ 12176。；硬質合金面銑刀的刃傾角常取 lS=－ 5176。 ～ 15176。主偏角 kr在 45176。 ～ 90176。范圍內選取。 ② 立銑刀主要參數的選擇 刀具半徑 R應小于零件內輪廓面的最小曲率半徑 ρ ，一般取 R=(～ ) 數控銑削加工工藝路線的擬訂 擬定數控銑削加工工藝路線的主要內容包括：選擇各加工表面的加工方法、劃分加工階段、劃分加工工序、確定加工順序（工序順序安排）和加工路線的確定。由于生產批量的差異，即使是同一零件的數控銑削加工工藝方案也有所不同。擬定數控銑削加工工藝時，應根據 具體生產批量、現場生產條件、生產周期等情況，擬定經濟、合理的數控銑削加工工藝。 1）加工方法的選擇 數控銑削加工對象的主要加工表面一般可采用如表 11 所示的加工方案。 表 12加工表面的加工方案 序號 加工表面 加工方法 所使用的刀具 1 平面內外輪廓 X、 Y、 Z方向粗銑 → 內外輪廓方向分層半精銑 → 輪廓高度方向分層半精銑 → 內外輪廓精銑 整體高速鋼或硬質合金立銑刀 機夾可轉位硬質合金立銑刀 2 空間曲面 X、 Y、 Z方向粗銑 → 曲面 Z方向分層粗銑 → 曲面半精銑 → 曲面精銑 整體高速鋼或硬質合金立銑刀、球頭銑刀 機夾 可轉位硬質合金立銑刀、球頭銑刀 3 孔 定尺寸刀具加工 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、鏜刀 銑削 整體高速鋼或硬質合金立銑刀 機夾可轉位硬質合金立銑刀 4 外螺紋 螺紋銑刀銑削 螺紋銑刀 5 內螺紋 攻絲 絲錐 螺紋銑刀銑削 螺紋銑刀 （ 1） 平面加工方法的選擇：主要采用端銑刀和立銑刀加工。粗銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達 IT10～ IT12,表面粗糙度 ～ 25um；精銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可大 IT7～ IT9,表面粗糙度 ～ 。當零件表面粗糙度要求較高時，應采用順銑 方式。 （ 2） 平面輪廓加工方法的選擇：通常采用三坐標數控銑床進行兩軸半坐標加工，切向進刀、切向退刀。 （ 3） 固定斜角平面加工方法的選擇：斜墊板墊平后加工或機床主軸擺角加工。 （ 4） 變斜角面加工方法的選擇：對曲率變化較小的變斜角面，選用 x、 y、 z和 A 四軸聯(lián)動加工；對曲率變化較大的變斜角面，最好用 x、 y、 z、 A 和 B（或 C黃岡職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 共 34 頁 轉軸）五軸聯(lián)動加工；采用三坐標數控銑床兩坐標聯(lián)動，利用球頭銑刀和鼓形銑刀，以直線或圓弧插補方式進行分層銑削加工，加工后的殘留面積用鉗修方法清除 。 （ 5） 曲面輪廓加工方法的選擇：立體曲面的加工應根據曲面形狀、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削加工方法，如兩軸半、三軸、四軸及五軸等聯(lián)動加工。 ①對曲率變化不大和精度要求不高的曲面粗加工，通常采用兩軸半坐標的行切法加工，即 x、 y、 z 三軸中任意兩軸作聯(lián)動插補，第三軸作單獨的周期進給。 ②對曲率變化較大和精度要求較高的曲面精加工，通常采用 X、 Y、 Z三坐標聯(lián)動插補的行切法加工。 對像葉輪、螺旋槳這樣的復雜零件，因其葉片形狀復雜，刀具容易與相鄰表面發(fā)生干涉，通常采用 X、 Y、 Z、 A和 B的 5坐標聯(lián)動數控銑床加工。 2）劃分加工階段 當數控銑削零件的加工質量要求較高時，往往不可能用一道工序來滿足其要求，而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量。為保證加工質量和合理的使用設備，零件的加工過程通常按工序性質不同，分為粗加工、半精加工、精加工和光整加工四個加工階段，如下。 （ 1）粗加工階段。粗加工階段主要任務是切除毛坯上各表面的大部分多余金屬，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，其目的是提高生產率。 （ 2）半精加工階段。半精加工階段任務是使主要表面達到一定的精度，留有一定的加工余量，為主要表面的精加工（精銑或精磨）做好準備，并 可完成一些次要表面加工，如擴孔、攻螺紋、銑鍵槽等。 （ 3）精加工階段。精加工階段任務是保證各主要表面達到圖紙規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求，其主要目標是如何保證加工質量。 （ 4）光整加工階段。光整加工階段任務是對零件上精度和表面粗糙度要求很高（ IT6 級以上，表面粗糙度為 以下）的表面，需要進行光整加工，其目的是提高尺寸精度、減小表面粗糙度。 劃分加工階段的目的如下 ： （ 1）保證加工質量。使粗加工生產的誤差和變形，通過半精加工和精加工工序予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質量。 （ 2）合理使用設 備。避免以精干粗，充分發(fā)揮機床的性能，延長使用壽命。 （ 3）便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合得更好，熱處理變形可以通過精加工予以消除。 （ 4）有利于及早發(fā)現毛坯的缺陷（如鑄件的砂眼、氣孔等）粗加工時發(fā)現毛坯缺陷，及時予以報廢，以免繼續(xù)加工造成工時的浪費。 加工階段的劃分不是絕對的，必須根據工件的加工精度要求和工件的剛性來決定。一般說來，工件精度要求越高、剛性越差，劃分階段應越細：當工件批量小、精度要求不太高、工件剛性較好時，也可以不分或少分階段。 3）工序的劃分 數控銑削的加工對象根據機床的不同也 是不一樣的。立式數控銑床一般適用于加工平面凸輪、樣板、形狀復雜的平面或立體曲面零件以及模具的內外型腔等。臥式銑床一般適用于加工箱體、泵體、殼體等零件。 在數控銑床上加工零件，工序比較集中，一般只需要一次裝夾即可完成全部工序 的加工。為了提高數控銑床的使用壽命，保持數控銑床的精度，降低零件的黃岡職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁 共 34 頁 加工成本，通常是把零件的粗加工，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采用工序集中原則和工序分散原則，單件、小批量生產時，通常采用工序集中原則；成批生產時，可按工序集中原則劃分，也可以按照工序分散原則 劃分，應視具體情況而定。對于結構尺寸和重量都很大的重型零件，應采用工序集中原則，以減少裝夾次數和運輸量。對于剛性差、精度高的零件，應按工序分散原則劃分工序。 在數控銑床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序，劃分方法如下： （ 1）刀具集中分序法。這種方法就是按所用刀具來劃分工序的，用同一把刀具加工完成所有加工的部位，然后再換刀。這種方法可以減少換刀次數，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。這 種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、精加工分開的零件，如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件。 （ 3）加工部位分序法。即以完成相同型面的那一部分工藝過程作為一道工序，一般先加工平面、定位面，再加工孔；先加工形狀簡單的表面，再加工復雜的幾何形狀表面；先加工精度比較低的部位，再加工精度比較高的部位。 （ 4）安裝次數分序法。以一次安裝完成的那一部分工藝過程作為一道工序。這種劃分方法適用于工件的加工內容不多、加工完成后就能達到待檢的狀態(tài)。 4）加工順序的安排 數控銑削加工順序安排是否合理 ，將直接影響到零件的加工質量、生產率和加工成本。應根據零件的結構和毛坯狀況，結合定位及夾緊的需要綜合考慮，重點應保證工件的剛度不被破壞，盡量減少變形。制定零件數控銑削加工工序順序 一般遵循下列原則： （ 1）基面先行原則。用作精基準的表面，要首先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。所以，第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工（有時包括精加工），然后再以精基準面定位加工其他表面； （ 2）先粗后精原則。先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工，逐步提高加工表面的加工精度，減小加工表面粗糙度； （ 3）先主 后次原則。先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后精加工之前進行； （ 4）先面后孔原則。對于箱體、支架類零件，平面輪廓尺寸較大，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔，特別是鉆孔，孔的軸線不易偏斜。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減小刀具的磨損，同時也給孔加工帶來方便； （ 5）先內后外選原則。一般先進行內型腔加工，后進行外形加工 。 5）加工路線的確定 加工路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，不但包括了工步的內容，而且也反應出工步的順序。合理地選擇加工路線不但可以提高切削效率，還可以提高零件的表面加工精度。在確定數控銑削加工路線時，應遵循如下原則： ① 應能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求； ② 應使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率； ③ 應使數值計算簡單，程序段數量少，以減少編程工作量； 黃岡職