铣削零件的数控加工工艺

2.3.2　铣削零件的数控加工工艺

【例2-12】：平面轮廓零件的加工工艺分析

对如图2-34所示纸垫落料模凸模轮廓进行加工。刀具直径为φ10，×刀号为01，切削深度为5mm，工件表面Z坐标为0。（给定毛坯为160×100×20，所有表面的粗糙度Ra为3.2）。

图2-34　平面轮廓零件

工艺分析如下：

（1）几何尺寸分析。

从平面轮廓图中知，所有尺寸的公差没有标注，即为一般公差，选用中等级（GB1804—m），其极限偏差为：±0.3。数控机床在正常维护和操作情况下是完全可以达到的。

（2）规划刀具路径。

根据零件表面粗糙度的要求，应有粗、精加工。

根据毛坯、刀具的直径，分两次进刀进行粗加工。留加工余量0.2mm。

加工的起刀点设置在工件轮廓外面，距工件边约10mm。并设置刀补。

为保证加工平稳不振动。起刀点与切入点在一条直线上，如图2-35所示。

图2-35　刀具路径的规划

（3）将典型零件的尺寸作如下变化：（达到IT7）

当尺寸带有公差时，必须对尺寸公差进行处理。

（4）对尺寸公差进行处理的方法。

一是直接换算，将公差换算成几何尺寸，供编程和绘图用。二是用刀补值来完成对公差的处理。

平面轮廓零件的数控工艺特点是：保证轮廓的加工精度和位置要求，合理设置刀补，安排好刀具的切入与切出路线。

【例2-13】钻孔、挖槽的加工工艺分析。

如图2-36所示的槽形零件，其毛坯四周已加工（厚为20mm）。槽宽6mm，槽深2mm。

槽的表面粗糙度为Ra3.2，其余为Ra12.5。

该槽形零件的工艺分析如下：

（1）工艺和操作清单。

该槽形零件除了槽的加工外，还有螺纹孔的加工。其工艺安排为“钻孔→扩孔→攻螺纹→铣槽”，其工艺和操作清单如表2-6所示。

（2）钻孔

在数控机床和加工中心上钻孔都是无钻模直接钻孔。钻孔前最好用中心钻钻一个中心孔，或用一个刚性较好的短钻头划一个窝，解决铸件毛坯表面的引正。

图2-36　槽形零件

表2-6　槽形零件的工艺清单

当工件毛坯非常硬，钻头无法划窝时，可先用硬质合金立铣刀，在欲钻孔的部位先铣一个小平面，然后用中心钻钻孔，解决硬表面钻孔的引正问题。

（3）刀具轴向进给的切入与切出距离的确定

钻头钻孔如图2-37所示。钻头定位于R点，从R点以进给速度作Z向进给，钻到孔底后，快速退到R点，图中A为切入距离，λ为切出距离。刀具的轴向引入距离的经验数据为：

在已加工面上钻、镗、铰孔，A=1mm～3mm；

在毛坯表面上钻、镗、铰孔，A=5mm～8mm；

钻孔时刀具的轴向切出距离为1mm～3mm，当顶角θ=118°，切入、切出长度λ=Dcosθ/2≈0.3D。

钻孔零件的工艺特点是：准确定位，确定孔的加工方案，确定孔的轴向切入与切出距离。

图2-37　钻孔的切入与切出

【例2-14】曲面零件的加工工艺分析。

图2-38为某快餐盒凹模的零件图。快餐盒的主要结构是由多个曲面组成的凹形型腔，型腔四周的斜平面之间采用半径为20mm的圆弧过渡，斜平面与底平面之间采用半径为5mm的圆弧过渡，在凹模的底平面上有一个四周为斜平面的锥台。凹模上部型腔为锥面，用于压边，模具的外形结构较为简单，为标准的长方体。

图2-38　快餐盒凹模

工艺分析如下：

（1）数控加工工艺

粗加工整个型腔，去除大部分加工余量；精加工上凹槽；精加工下凹槽；精加工底部锥台四周表面；精加工底部上表面；精加工上、下凹槽过渡平面。

（2）工件的定位与夹紧

工件直接安装在机床工作台面上，用两块压板压紧。凹模中心为工件坐标系X轴、Y轴的原点，上表面为工件坐标系Z轴的零点。

（3）刀具选择

根据工件的加工工艺，型腔粗加工选用φ20mm波刃立铣刀；上凹槽精加工采用φ20mm平底立铣刀；下凹槽精加工为φ6mm球头铣刀。底面锥台四周表面的精加工采用直径为φ 4mm的平底立铣刀（因锥台直角边与底平面交线距离仅为4.113mm）；用φ20mm的平底立铣刀精加工底部锥台上表面和上、下凹槽过渡平面。上下凹槽粗加工一起进行，精加工采用φ 6mm的球头铣刀。

（4）切削用量加工工序卡（见表2-7）

表2-7　快餐盒凹模的加工工序卡

【说明】曲面零件的工艺特点在于合理利用各种铣刀，确定合理的加工路线，以方便程序的编制。