数控铣削加工工艺毕业设计论文

2.2、装夹方案的确定

（1）定位基准的选择

在选择定位基准时，应该减小装夹的次数，尽量做到在一次安装中能够把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要铣削加工的表面或者孔作为定位基准。对于薄壁的零件，选择的定位基准应该有利于提高加工的刚性，以减小切削变形。并且定位基准应该和设计基准重合以减小定位误差对尺寸精度的影响。

（2）夹具的选择

在选择夹具的时候有两个基本的要求。一是：要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对的固定；二是：要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调试夹具及其它通用夹具，来缩短生产准备时间、节省生产费用。在成批量生产时，采用专用夹具，来提高效率。在选择夹具时还要保证零件的装卸要快速、方便、可靠。夹具上各部件应不妨碍机床对零件各表面的加工。

2.3、数控加工刀具

刀具的选择是数控加工工艺中的主要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工的质量。数控机床在选用刀具时，通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。数控机床对刀具的要求比普通机床要高、除了要求较好的刚性和尺寸稳定性、较长的寿命、良好的切削性能外，还要求安装调整方便。选择刀具时，还要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应，即选择的刀具的几何形状应依据加工曲面的具体情况而定 （1）刀具选择的基本要求

刀具的刚性要好。为提高生产效率而采用大切削用量时，需要刚性好的刀具，刚性差的刀具在大切削用量时很容易断刀。要保证被加工表面的形状精度，用刚性差的刀具在大切削力的作用下，会产生变形而形成让刀，使加工的型面出现斜面。当被加工的零件表面的加工的余量不一样的时候，若采用刚性好的刀具就可以不必换刀，从而减少了换刀次数。

刀具的耐用度要高。由于数控铣床靠程序来控制精度，刀具如果磨损很快，则被加工零件的尺寸精度和型面精度就很难保证，故要用耐用度高的刀具。同时，刀具参数、几何角度、排屑性能等因素也要综合的考虑。 （2）数控加工刀具材料

高速钢。又称白钢，它含有W 、Cr、Mo、V、Co等元素。它不仅可以用来制

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造钻头、铣刀，还可以用量制造齿轮刀具、成形铣刀等复杂刀具。但由于其允许的切削速度较低（50m/min），所以大多用于数控机床的低速加工。

硬质合金。硬质合金是有硬度和熔点都很高的碳化物（WC TiC等），用co mo ni做粘结剂制成的粉末冶金产品。在中速和大切削中发挥出优良的切削性能。常用的硬质合金有钨钴合金、钨钛合金等。

陶瓷材料。陶瓷是含有金属氧化物和氮化物的无机非金属材料。陶瓷材料具有高硬度、高强度、耐磨性好、化学性能稳定性好、摩擦因素低、价格低廉等优点。

立方氮化硼（CBN）。CBN是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷材料相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲击韧度和抗破坏性能较好。

聚晶金刚石（PCD）。PCD作为最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性，它能够以高硬度和高精度加工软的有色金属材料，但它对冲击敏感，容易破裂，而且对黑色金属中的铁的亲和力强，容易引起化学反应，一般只能用于加工非铁零件。 （3）铣削加工刀具

在选择铣刀时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。在加工时，对于平面零件的周边轮廓常采用立铣刀。铣削平面时常采用面铣刀。在选择铣刀时应该注意以下几点：刀具半径r应该小于零件内轮廓面的最小曲率半径（一般为其0.8~0.9左右）；零件的加工高度H小于等于（1/4~1/6）r，以保证刀具具有足够的刚度；对不通孔或深槽，选取L=H+(5~10)mm,其中L为刀具切削部分的长度，H为零件的高度；加工外型及通槽时，选取L=H+R+(5~10)mm,其中R为刀尖角半径。在用面铣刀铣削表面时，粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削时切削力大，选择小直径的铣刀可以减小切削力矩。精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件的整个表面加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀伤痕。

在铣削立体型面和变斜角轮廓外形时,常用球头铣刀、环形刀、鼓形刀和盘铣刀等。球头铣刀和环形刀用于加工立体面，鼓形刀和锥形刀用于加工一些变斜角的零件。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦的部分时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应该采用环铣刀。

在内轮廓加工时，要注意刀具的半径小于轮廓曲线的最小曲率半径，在自动换刀机床中要预先测好刀具的结构尺寸和调整尺寸，以便在加工时进行刀具的补偿。

（4）孔加工刀具

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数控孔加工的刀具常用的有钻头、镗刀、铰刀和丝锥等。

钻头。一般钻孔的深度约为直径的5倍，细长孔的加工易于折断，要注意排削和冷却，在钻孔前最好先钻中心孔。

镗刀。镗刀按切削刃数量可以分为单刃镗刀和双刃镗刀。

铰刀。数控机床上所用的铰刀大多是通用标准铰刀。除此之外，还有机夹硬质合金刀片单刃铰刀和浮动铰刀等。 2.4、切削用量的确定

合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。切削用量包括主轴的转速、背吃刀量、进给量。

合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高效率为主，并考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应该在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本。

背吃刀量。选择背吃刀量的主要依据是机床、夹具、刀具和工件的刚度。在刚度允许的情况下，尽量选择较大的背吃刀量来减少进给次数，提高生产效率。但在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应该把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。在加工铸、锻件时应该尽量使背吃刀量大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。

主轴转速。主轴转速主要根据允许的切削速度选取。而刀具的切削速度主要根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具的耐用度来、工件材料的强度和硬度以及切削加工性来选取。而切削速度与主轴转速的关系如下公式所示：

n?1000?vc

??dw式中:dw-切削刃选定点处所对应的工件或刀具的最大回转直径,单位为mm n-主轴转速，单位为r/min vc-切削速度，单位为m/min

进给量（mm/min或mm/r）。进给量的选取主要根据零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性质来选取。当零件的加工精度、表面粗糙度要求高时，进给量应该取小值。最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。

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2.5 切削液的选择

在金属切削过程中合理的选择切削液，可以改善切屑、工件、与刀具间的摩擦状况，抑制积屑瘤和鳞刺的生长，从而降低切削力和切削温度，减少刀具的磨损和工件的热变形，提高刀具的耐用度，提高加工效率和加工质量。

切削液在加工过程中的作用很大，它主要具有冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用。常用的切削液主要有水溶液、乳化液、切削油。在选用切削液时，应该注意以下几点：在粗加工时，加工的余量大，所选的进给量和背吃刀量也较大，所以会产生大量的切削热，所以选择切削液的主要目的是为了散热；在精加工时，对零件加工表面的质量要求高且要尽量的减少刀具的磨损，所以选择切削液的主要的目的是为了提高加工表面的质量和提高刀具的耐用度；当工件的材料不同时，选择切削液的主要目和种类也有所不同。当在加工铸铁、黄铜等脆性材料时，一般不用切削液，以免崩脆的切屑粘附在机床的运动部件上。在加工高强度刚和高温合金等难加工的材料时，对冷却液的冷却、润滑作用都有较高的要求，应尽可能采用积压切削液或积压乳化液。在切削有色金属和铜、铝合金时，为了得到较高的表面质量和精度，可以采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。在切削镁合金时，不能用水溶液，以免燃烧。 2.6、进给路线的确定 2.6.1铣削加工路线的确定

铣削加工路线的确定原则主要有以下的几点：1）加工的路线应该保证零件的加工精度和表面粗糙度，且效率要高。2）使数字简单，以减少编程工作量。3）应该使加工路线最短，这样即可以减少程序段，有可以减少空刀的时间。除了上述的三点之外，在确定加工路线时，还有考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。 （1）顺铣和逆铣的选择

当工件表面没有硬皮，机床的进给机构没有间隙时，采用顺铣加工。采用顺铣加工的零件的被加工表面质量好，而且刀具的磨损也较小。反之，若被加工的表面有硬皮，进给机构有间隙，应该采用逆铣来加工表面，应为这样刀具从已加工表面切入，不会产生崩刃。 （2）铣削外轮廓的加工路线

在铣削平面零件的外轮廓时,通常采用立铣刀的侧刃进行切削。刀具在切入零件时，应该避免沿零件外轮廓的法向切入，以免产生刀痕。刀具应该沿零件切

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削点的切向或者延长线上切入零件，从而保证了零件的平滑过度。刀具在切出零件时，也应该沿切削点延长线或者切削方向切出，而不能在切削点出直接抬刀。

图2.3 铣削外圆的加工路线

（3）铣削内轮廓的加工路线

在铣削内轮廓时，刀具也不能沿法向进行切入和切出，以免留下刀痕。而刀具可以沿一个过度圆弧切入和切出工件轮廓，以保证不留刀痕，圆弧的大小由内轮廓零件的尺寸而定。

图2.4 铣削内轮廓零件的圆弧切入、切出进给路线

（4）铣削内槽的加工路线

在铣削内槽时通常采用平底立铣刀来进行铣削加工，用于加工的刀具的半径应该符合所加工内槽的要求。通常加工内槽的方法有三种：行切法、环切法、先行切法后环切法。行切法和环切法的共同特点是都能切完所有内腔中要切削的部分，而不同点是行切法的加工路线短，但加工的精度较环切法差。所以在加工内槽时通常先采用行切法切去中间部分的余量，再用环切法加工出内槽的形状。通过这种方法即可以缩短加工的时间，又可以提高加工的精度。

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